JP5242517B2

JP5242517B2 - 調査兼固化材注入装置、調査兼固化材注入装置が設置されている構造物、及び地盤調査方法

Info

Publication number: JP5242517B2
Application number: JP2009173090A
Authority: JP
Inventors: 史郎松本
Original assignee: 東京ファブリック工業株式会社
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: JP2011026823A

Description

本発明は、構造物に当接する地盤の状況を調査し、地盤と構造物の境界から形成された空洞等の弱点部分に固化材を注入するための地盤調査兼固化材注入装置に関する。

樋門やトンネル等の地下構造物の他、多くの構造物は地盤に当接して築造されている。地盤には構造物との境界から空洞が形成される場合があり、この空洞は構造物又は地盤の沈下の要因となるので、空洞を発見すると共に空洞にグラウト等の固化材を注入して構造物等の沈下を未然に防ぐことが必要とされている。

空洞を発見すると共に空洞に固化材を注入するための装置として、下記の特許文献１には、地中構造物の調査兼グラウト用開閉装置が開示されている。この装置は、地中構造物の底版に支持筒を貫通状態で埋込固定して構成されている。支持筒の下部では、縦筒の上端に固定された支持板と縦筒の下方に位置した閉止板とが締付用ボルトで連結されることで、縦筒と閉止板との間に介装されたシールリングが押し潰されて、外縁部を支持筒の内面に圧接させている。支持筒の上部に設けられた中間段板上には、弾性パッキングを介して閉鎖板及び締付部材が配置されており、支持筒内に突出した係止突起に締付部材が下側から係止することで、弾性パッキングが締付部材により閉鎖板を介して中間段板に圧接されている。

実公平６−２６６１３号公報

特許文献１の装置では、構造物の底版下の状況を調査するために、支持筒の係止突起と締付部材との圧接を解いて中間段板から閉鎖板及び締付部材を取り除いた後、締付用ボルトによる締結を解いて支持筒から支持板，縦筒，シールリング，及び閉止板を抜き取って、支持筒を通して構造物の設置された地盤の状況を視認できるようにする必要があった。

本発明の目的は斯かる課題に鑑みてなされたもので、構造物の設置された地盤の調査兼固化材注入装置での調査を容易にすることである。

このような目的を達成するために、本発明の調査兼固化材注入装置は、地盤と空間とを連通させる筒状体と、前記筒状体内に設置されて前記筒状体を塞ぐ止水装置と、前記地盤の沈下を測定する沈下測定体の軸部を挿入されて前記筒状体内に設置され、前記地盤側の開口端から前記沈下測定体を延出させる筒状のロッドと、前記軸部の位置を測定するための測定体を前記空間側から前記ロッドを通して前記軸部に当接させるために、前記止水装置で塞がれた前記筒状体の前記地盤側と前記空間側とを連通させる連通路を開閉する開閉装置とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記ロッドが、前記止水装置に備えられて、前記止水装置で塞がれた前記筒状体の前記地盤側と前記空間側とを連通させており、前記開閉装置が、前記ロッドから構成される前記連通路を開閉させることを特徴とする。
また、本発明の構造物は、上記調査兼固化材注入装置が設置されていることを特徴とする。
また、本発明の地盤調査方法は、構造物が設置された地盤の状況を、前記地盤に設置された沈下測定体の沈下量に基づき調査する地盤調査方法であって、上記調査兼固化材注入装置を構造物に設置する設置工程と、前記設置工程で設置された前記調査兼固化材注入装置が備える前記連通路を前記開閉装置で開き、前記連通路から前記ロッドを通して前記測定体を前記沈下測定体の前記軸部に当接させ、前記連通路からの前記測定体の進入量に基づき前記沈下測定体の沈下を測定する沈下測定工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、開閉装置で開いた連通路からロッドを通して沈下測定体の軸部に測定体を当接させて沈下測定体の軸部の位置を測定することで、構造物の設置された地盤の状況を沈下測定体を用いて容易に調査することができる。

本発明の一実施形態の調査兼固化材注入装置を示す図であり、（ａ）は蓋体を取り外した状態での平面図，（ｂ）は縦断面図である。図１の調査兼固化材注入装置が構造物に設置された様子を示す斜視図である。図１に示す調査兼固化材注入装置の上部を拡大して示す縦断面図である。図１のバルブ装置を示す図であり、（ａ）は縦断面図，（ｂ）は平面図である。コンクリートと地盤との間に弱点部分が形成された状態での調査兼固化材注入装置を示す縦断面図である。調査兼固化材注入装置のロッドに測定棒を挿入した状態を示す縦断面図である。図１の調査兼固化材注入装置から止水装置を撤去して弱点部分に固化材を注入する様子を示す縦断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を詳細に説明する。

図１に示すように、調査兼固化材注入装置１は、構造物２の地盤３と空間４とを仕切る部分に設置されて、構造物２に当接する地盤３の状況の調査、及び、地盤３と構造物２との境界に形成された空洞等の弱点部分５に対する固化材４２の注入（図７参照）を、空間４に面した構造物２の表面２ｂ側から行うのに用いられる。

調査兼固化材注入装置１が用いられる構造物２は、例えば、図２に示すように本体２Ａと均しコンクリート２Ｂで構成された樋門であり、図に示す例では本体２Ａの底版２Ａａ及び側壁２Ａｂに複数個の調査兼固化材注入装置１が設置されている。本実施形態では、底版２Ａａに設置された調査兼固化材注入装置１について説明する。

図１に示すように、調査兼固化材注入装置１は、筒状体１０の内部に止水装置１１を装着して構成されている。

筒状体１０は、下部筒状体１７の上端に上部筒状体１６を溶着して構成されており、下部筒状体１７の下端を地盤３に面した構造体２の背面２ａに開口させると共に、上部筒状体１６の上端を空間４に面した構造体２の表面２ｂに開口させて構造体２に設置される。

下部筒状体１７は、円筒状を呈した下部円筒部材１８の下端に、円環状の平板体からなる自立助長部材１９を固着して構成されている。下部円筒部材１８は、土砂浸入防止部材１２を下端部に収容しており、外周面には水膨張性部材１３が外環されて装着されている。また、図３に拡大して示すように、下部円筒部材１８の上端部には、外径の縮経された縮経部１８ａが設けられている。

土砂浸入防止部材１２は、下部筒状体１７に浸入する地下水から土砂等の不要物を除去するためのものであり、下部筒状体１７の下端開口部を塞いでいる。また、水膨張性部材１３は、構造物２と筒状体１０との間に形成された空隙から構造物２の表面２ｂ側への漏水を防止するためのものであり、水に反応すると膨張して構造物２と筒状体１０との間の空隙を遮断する。

図１に示すように、自立助長部材１９は、下部円筒部材１８の内径よりも小さな内径を有した通水口１９ａを中央部に備えおり、この通水口１９ａを通して下部円筒部材１８の内部が地盤３と連通している。土砂浸入防止部材１２は、通水口１９ａの内縁部に位置した自立助長部材１９の上面に支持されて、下部円筒部材１８内に配置されている。

上部筒状体１６は、円筒状を呈した第１上部円筒部材２０の上端面に円環状の平板体からなる支持部材２１を固着し、支持部材２１の上面に円筒状の第２上部円筒部材２２を固着して構成されている。

図３に示すように、第１上部円筒部材２０は、雌ネジ溝２０ａを上端側の内面に備えている。雌ネジ溝２０ａを備えていない第１上部円筒部材２０の下端側には、下部円筒部材１８の縮経部１８ａが嵌入されて溶着されている。支持部材２１は、第１上部円筒部材２０よりも大きな外径を有しており、第１上部円筒部材２０よりやや大きな内径の挿入孔２１ａを中央部に備えている。第１上部円筒部材２０と第２上部円筒部材２２とは、支持部材２１の挿入孔２１ａを通して連通している。

第２上部円筒部材２２は、第１上部円筒部材２０よりも大きな径の円筒体から構成されており、下端部に備えた一対の挿通孔２２ａに抜け出し防止部材２３が挿通されて固着されている。図１に示すように、第２上部円筒部材２２の上端開口部は、蓋体１４で塞がれている。蓋体１４は、円板状の天板の周縁から円筒状の側板を下方に延出させた概略形状を有しており、側板の外周面に備えた複数の突出部を第２上部円筒部材２２の内周面に噛み合わせて、第２上部筒状体２２内に嵌入される。

図３に示すように、止水装置１１は、有底円筒状を呈した円管部材２４の上端に円板状の係止部材２９を固着すると共に、円管部材２４の下方にシール部材２５及び拘束リング２５ａを挟んで円板状の閉止部材２６を配置し、係止部材２９と閉止部材２６とを締付部材３０で締結してこれらを一体化して構成されており、閉止部材２６の下面からはロッド２７を下方に延出させている。

円管部材２４は、円筒状を呈した円筒体２４ａの下端に円筒体２４ａの径よりも大きな外径を有した円板状の押え板２４ｂを固着して構成されている。押え板２４ｂは、ロッド２７の挿通されるロッド挿通孔２４ｄを中央部に、締付部材３０の挿通される３つの締付部材孔２４ｃをロッド挿通孔２４ｄを中心とする環状に等間隔でそれぞれ備えている。

閉止部材２６は、押え板２４ｂと同一径の外径を有しており、ロッド２７を閉止部材２６に接続するための接続孔２６ｂを中央部に備えている。また、閉止部材２６は、締付部材３０を挿通するための３つの締付部材孔２６ｃを、接続孔２６ｂを中心とする環状に等間隔で備えている。シール部材２５は、リング状を呈した弾性体であり、閉止部材２６の外縁部に位置する閉止部材２６の上面に載置されている。シール部材２５の内側に位置する閉止部材２６の上面には、シール部材２５の内側への拡幅を規制する円筒状の拘束リング２５ａが載置されている。

係止部材２９は、支持部材２１が備える挿入孔２１ａの内径よりも大きな外径を有しており、バルブ装置２８の本体２８２が挿通される雌型部材孔２９ｂを中央部に備えている。また、係止部材２９は、締付部材３０を挿通するための３つの締付部材孔２９ｃを、雌型部材孔２９ｂを中心とする環状に等間隔で備えている。また、図１（ａ）に示すように、係止部材２９の外周縁部には、一対の切欠部２９ａが設けられている。係止部材２９は、切欠部２９ａに抜け出し防止部材２３を挿通させた後、係止部材２９が抜け出し防止部材２３と対向して位置するまで周方向に回転させて支持部材２１上に載置される。

図３に示すように、締付部材３０は、閉止部材２６の締付部材孔２６ｃ，円管部材２４の締付部材孔２４ｃ，係止部材２９の締付部材孔２９ｃに挿通されたボルト３０ａと、ボルト３０ａに螺着されたナット３０ｂとから構成されている。締付部材３０は、ボルト３０ａとナット３０ｂとで閉止部材２６，円管部材２４，及び係止部材２９を上下方向に挟み込み、円管部材２４が備える押え板２４ｂの下面が拘束リング２５ａの上端に当接するまでシール部材２５を押し潰し、円管部材２４，シール部材２５，拘束リング２５ａ，閉止部材２６，及び係止部材２９を一体化している。

閉止部材２６と円管部材２４とに押し潰されたシール部材２５は、拘束リング２５ａにより内側への変形を規制されることで外側へ拡径するように変形し、下部円筒部材１８の内壁に外周面を圧接させている。

ロッド２７は、閉止部材２６の接続孔２６ｂ及び円管部材２４のロッド挿通孔２４ｂに挿通されて接続孔２６ｂの周縁に固着されており、図１に示すように、係止部材２９が備える締付部材孔２９ｃの近傍まで上端側を、下部円筒部材１８の下端部まで下端側をそれぞれ延出させている。図３に示すように、ロッド２７の上端部には、バルブ装置２８の本体２８２を螺着するための雄ねじ溝２７ａが設けられている。

沈下測定体１５は、構造物２と地盤３の境界から地盤３に形成された空洞を検知するためのものであり、図１に示すように、断面コ字状を呈した板状の頭部１５ｂの上面から、棒状の軸部１５ａを上方に延出させて構成されている。沈下測定体１５は、自立助長部材１９の通水口１９ａを通してロッド２７に下側から軸部１５ａを挿入されて、頭部１５ｂを地盤３内に設置される。

図４に示すように、バルブ装置２８は、角筒状の概略形状を有して上下方向に延びた本体２８２に開閉体２８１を収容して構成されている。本体２８２は、上下の両端部に雌ネジ部２８ｂを備え、上下方向の中央部には一対の隔壁２８４を上下に並べて備えている。下端部の雌ネジ部２８ｂには、シール部材２７ｂを介してロッド２７の雄ねじ溝２７ａが螺着される。開閉体２８１は、球状を呈しており、その中心を通って貫通する連通孔２８１ａを備えている。開閉体２８１は、両隔壁２８４に備えられた支持部材２８５で上方及び下方から挟み込まれて隔壁２８４間に配置され、支持部材２８５で回転自在に支持されている。開閉体２８１の外周面からは、連通孔２８１ａの軸心と直交する方向に向けて回転軸２８３が延出している。回転軸２８３は、本体２８２の周壁に回転自在に支持されており、本体２８２の周壁から外方に突出させた先端部には、ハンドル２８ａが固着されている。

開閉体２８１は、ハンドル２８ａが操作されると回転軸２８３の周方向に回転軸２８３と一体となって回転し、開閉体２８１を挟んだ本体２８２の上側及び下側を連通孔２８１ａで連通させる連通路を、全開と全閉との間でハンドル２８ａの操作位置に応じた量だけ開閉させる。

次に、調査兼固化材注入装置１を用いて構造物２の背面２ａに当接する地盤３を調査し、地盤３と構造物２の境界から形成された空洞等の弱点部分５に固化材を注入する方法について説明をする。

最初に、地盤３の状況を調査する方法を説明する。図５に示すように構造体２に設置された調査兼固化材注入装置１から蓋体１４を取り外した後に、図６に示すようにバルブ装置２８のハンドル２８ａを操作して開閉体２８１を回転させ、本体２８２の上端側と下端側とを連通孔２８１ａで連通させる連通路を開く。

続いて、本体２８２の上端開口部から連通孔２８１ａを通して測定棒Ｐをロッド２７内に挿入し、沈下測定体１５の軸部１５ａの上端面に測定棒Ｐの先端を当接させて、ロッド２７内への測定棒Ｐの挿入量を測定する。調査兼固化材注入装置１の設置時等の以前に同様にして測定した測定棒Ｐの挿入量と今回測定した測定棒Ｐの挿入量とを比較することで、比較対象となる測定時からの沈下測定体１５の沈下量を知り、弱点部分５となる空洞の有無及び規模を把握することが可能となる。

ロッド２７内への測定棒Ｐの挿入量を測定して本体２８２の上端開口部から測定棒Ｐを抜き出した後、バルブ装置２８のハンドル２８ａをハンドル操作して開閉体２８１を回転させて、本体２８２の上端開口部と下端開口部とを連通孔２８１ａで連通させて連通路を閉じる。

測定棒Ｐを用いた測定で弱点部分５の存在を確認できない場合には、蓋体１４を取り付けて地盤３の状況を調査する前の状態に戻す。一方、弱点部分５の存在が確認できた場合には、必要に応じてバルブ装置２８が備える本体２８２の雌ネジ部２８ｂにホース等の排水管を接続し、地下水を排出して圧抜きを行う。次に、締付部材３０を弛緩させてシール部材２５と下部円筒部材１８との固着を減衰させて、抜け出し防止部材２３と切欠部２９ａとが対向するまで止水装置１１を周方向に回転させてから、止水装置１１を上方に引き抜く。このようにして止水装置１１を筒状体１０から撤去し、続いて土砂浸入防止部材１２を下部円筒部材１８から撤去した後、筒状体１０を通して弱点部分５に固化材が注入される。

次に、弱点部分５に固化材を注入する方法を説明する。固化材を注入する際には、図７に示すように、止水装置１１を撤去した上部筒状体１６に固化材注入用器具３３を設置する。固化材注入器具３３は、円筒状の箱形を呈した第１箱体３６を第１上部円筒部材２０の雌ネジ溝２０ａに螺着されており、第１箱体３６と連通した第２箱体３７の接続部材３５に固化材の輸送管４１を接続される。固化材注入用器具３３に輸送管４１を接続して固化材４２を圧入すると、固化材４２が弱点部分５に圧入されて、固化材が弱点部分５に確実に充填される。

本実施形態によれば、止水装置１１で塞がれた筒状体１０の地盤３側と空間４側とを連通させるロッド２７をバルブ装置２８で開き、測定棒Ｐを空間４側からロッド２７を通して沈下測定体１５の軸部に当接させて、沈下測定体１５の軸部１５ａの位置を測定することができる。このため、構造物２の設置された地盤３の調査を、沈下測定体１５を用いて容易に行うことができる。

上記実施の形態では、上部筒状体１６を下部筒状体１７に溶着して両者が一体化されている場合について説明したが、上部筒状体１６を下部筒状体１７に螺着して筒状体１０が構成されていてもよい。また、止水装置１１の構成は、筒状体１０内に設置されて筒状体１０内を塞ぐことができるのであれば任意である。

また、沈下測定体１５の構成は、ロッド２７に軸部１５ａを挿通されて地盤３に設置されるのであれば任意であり、例えば頭部１５ｂの形状は任意である。また、上記実施形態では、ロッド２７が閉止部材２６に固着されて止水装置１１と一体化されて、止水装置１１により塞がれた筒状体１０の地盤３側と空間４側とを連通させている場合について説明した。しかしながら、ロッド２７と止水装置１１とは一体化されている必要はなく、別体に構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、ロッド２７の上端に螺着されたバルブ装置２８が開閉装置を構成している場合について説明したが、開閉装置の構成は任意である。例えば、ロッド２７が筒状体１０内に固着されていて、止水装置１１に別途設けられた連通路を開閉装置が開閉してもよい。

また、上記実施の形態では、筒状体１０が鋼製である場合について説明したが、筒状体１０は樹脂製でもよい。また、下部円筒部材１８に設置した付勢部材で、沈下測定体１５を地盤３側に付勢してもよい。この構成によれば、沈下測定体１５を自重だけでなく付勢部材による付勢力によっても地盤３側へ移動させて、弱点部分５を示すことが可能となり、調査兼固化材注入装置１を構造物２の側壁２Ａｂに設置した場合にも、構造物２の設置された地盤３の弱点部分５を察知できる。

また、上記実施形態では、構造物２が均しコンクリート２Ｂを備えている場合について説明したが、必ずしも均しコンクリート２Ｂを備えている必要はない。また、本発明の調査兼固化材注入装置は、樋門だけでなくトンネルや共同溝等の他の構造物に設置して用いることも出来る。

また、上記実施形態では、調査兼固化材注入装置１が本体２Ａの底版２Ａａ及び側壁２Ａｂに複数個設置されている場合について説明したが、底版２Ａａ及び側壁２Ａｂの何れか一方のみに設置されていてもよい。また、底版２Ａａ及び各側壁２Ａｂへの調査兼固化材注入装置１の設置個数も任意である。

Ｐ……測定棒（測定体）
１……調査兼固化材注入装置
２………構造物
２Ａ……本体
２Ｂ……均しコンクリート
２ａ……背面
２ｂ……表面
２Ａａ…底版
２Ａｂ…側壁
３………地盤
４………空間
５………弱点部分
１０……筒状体
１１……止水装置
１２……土砂浸入防止部材
１３……水膨張性部材
１４……蓋体
１５……沈下測定体
１５ａ……軸部
１５ｂ……頭部
１６……上部筒状体
１７……下部筒状体
１８……下部円筒部材
１８ａ…縮経部
１９……自立助長部材
１９ａ…通水口
２０……第１上部円筒部材
２０ａ…雌ネジ溝
２１……止水装置支持部材
２１ａ…挿入孔
２２……第２上部円筒部材
２２ａ…挿通孔
２３……抜け出し防止部材
２４……円管部材
２５……シール部材
２５ａ…拘束リング
２６……閉止部材
２６ｂ…接続孔
２６ｃ…締付部材孔
２７……ロッド（連通路）
２８……バルブ装置（開閉装置）
２８ａ……ハンドル
２８ｂ……雌ネジ部
２８１……開閉体
２８１ａ……連通孔
２８２……本体
２８３……回転軸
２８４……隔壁
２８５……支持部材
２９……係止部材
２９ａ…切欠部
２９ｂ…雌型部材孔
２９ｃ…締付部材孔
３０……締付部材
３０ａ…ボルト
３０ｂ…ナット
３３……固化材注入用器具璋
３５……接続部材
３６……第１箱体
３７……第２箱体
４１……輸送管
４２……固化材

Claims

地盤と空間とを連通させる筒状体と、
前記筒状体内に設置されて前記筒状体を塞ぐ止水装置と、
前記地盤の沈下を測定する沈下測定体の軸部を挿入されて前記筒状体内に設置され、前記地盤側の開口端から前記沈下測定体を延出させる筒状のロッドと、
前記軸部の位置を測定するための測定体を前記空間側から前記ロッドを通して前記軸部に当接させるために、前記止水装置で塞がれた前記筒状体の前記地盤側と前記空間側とを連通させる連通路を開閉する開閉装置とを備えることを特徴とする調査兼固化材注入装置。
前記ロッドは、前記止水装置に備えられて、前記止水装置で塞がれた前記筒状体の前記地盤側と前記空間側とを連通させており、
前記開閉装置は、前記ロッドから構成される前記連通路を開閉させることを特徴とする請求項１に記載の調査兼固化材注入装置。
請求項１又は２に記載の調査兼固化材注入装置が設置されていることを特徴とする構造物。
構造物が設置された地盤の状況を、前記地盤に設置された沈下測定体の沈下量に基づき調査する地盤調査方法であって、
請求項１又は２に記載の調査兼固化材注入装置を構造物に設置する設置工程と、
前記設置工程で設置された前記調査兼固化材注入装置が備える前記連通路を前記開閉装置で開き、前記連通路から前記ロッドを通して前記測定体を前記沈下測定体の前記軸部に当接させ、前記連通路からの前記測定体の進入量に基づき前記沈下測定体の沈下を測定する沈下測定工程とを有することを特徴とする地盤調査方法。