JPH0641947A - 薬液地盤注入の自動品質管理方法及び薬液地盤注入管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薬液注入工事の施工品質を連続的かつ確実に
監視できる方法及び装置を提供する。 【構成】 注入ロッド６を地盤中に挿入して、このロッ
ド先端部で注入材２液を混合させる薬液地盤注入装置で
あって、前記ロッド先端部の深度を常時に検出する深度
計８と、ロッド６を介して注入される注入材２液の配合
率、注入量、注入圧力などを計測する計測部３と、この
計測結果と深度計８の検出結果とを受けこれらを連続的
に記録する記録部３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、土木、建築分野の薬
液注入工事における施工品質の管理方法、及び、施工品
質を容易に管理できる薬液地盤注入装置に関し、特に、
薬液注入工法における地盤中の薬液注入深度や各薬液の
配合率を自動的に記録してゆくことによって、薬液注入
工事の施工品質を精密・確実に管理する薬液地盤注入の
自動品質管理方法及び薬液地盤注入管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薬液注入工法の代表例として例えば二重
管ロッド注入工法があるが、この二重管ロッド注入工法
は、二重構造になっているロッドの各々に主材（Ａ液）
と硬化材（Ｂ液）とを流し込み、これをロッド先端部で
混合しながら地盤中に注入することによって、地盤を固
化させ地盤の強度や止水効果を高める地盤改良工法であ
る。ここで、Ａ液とＢ液が混合されてから固結するまで
の時間（ゲルタイム）は、主として両材の種類と濃度に
より決定される。このゲルタイムは、地盤改良効果を左
右する重要な因子であり、設計では、対象地盤の状態に
応じて２〜３秒の瞬結性のものから数十分程度の緩結性
のものまで様々の薬液と配合が選択される。

【０００３】ところで、かかる薬液注入工事において、
設計段階で想定される地盤改良効果が、確実に実現され
たか否かを評価するためには、実際の注入施工時にど
ういう性質の薬液を（薬液の硬化特性を示すものであ
り、主としてゲルタイムによって評価される）、どの
ポイント（注入深度）に、どれだけの注入量を、ど
の位の吐出圧力によって注入したかを正確に知ることが
重要である。

【０００４】かかる観点から、従来より、例えば流量計
や圧力計などを利用して薬液注入工事における地盤中
への薬液の注入量や、注入時の薬液の吐出圧力を連続
的に記録する等の方策を採ってきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の施工管
理では、どういう性質の薬液を、どのポイントに注
入したかについては、有効な管理を行っているとは言え
なかった。すなわち、ゲルタイムについては、注入前の
薬液の貯留槽からメスシリンダーなどにＡ液とＢ液を所
定量採取して、両者を混合してから固化するまでに要す
る時間を直接計時するなどの人手によるバッチ処理を行
う程度であった。このような方法では人的誤差やばらつ
きが避けられず、更に、測定頻度を多くすることが労力
の面で困難であることなどから、注入時に刻々変動する
ゲルタイムを知ることはほとんど不可能であり、注入材
の品質及び配合についての管理が不十分であった。

【０００６】また、薬液の注入深度についても、施工の
支障にならないような適切な手段がなかったために有効
な管理がなされておらず、専ら、掘削直後のボーリング
ロッドの長さの測定によって（ボーリングロッドの検
尺）、孔の最終深度を確認する程度であり、薬液注入の
管理としては不十分であった。施工品質を確実に管理す
ることは、薬液注入工事施工後の不測の事故を防ぐうえ
からも極めて重要であるので、上記した注入材のゲル
タイム、注入深度、薬液注入量、薬液吐出圧力を
それぞれオンラインで監視してその品質を管理する方法
及び装置の完成が強く望まれていた。

【０００７】この発明は、この問題点に着目してなされ
たものであって、薬液注入工法においてその施工品質を
連続的かつ確実に監視することのできる薬液地盤注入の
自動品質管理方法及び薬液地盤注入管理装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】

〔請求項１に係る薬液地盤注入の自動品質管理方法〕こ
の自動品質管理方法は、ロッドを地盤中に挿入して、こ
のロッド先端部で注入材を混合することによって固結作
用をもった薬液を地盤に注入する薬液注入工法におい
て、（１）前記ロッドを地盤に挿入した状態におけるロ
ッド先端部の深度を常時に記録してゆくと共に、（２）
前記注入材の配合率などを常時に計測して、これを前記
ロッド先端部の深度に対応させて記録してゆくことを特
徴とする。

【０００９】上記の管理方法を実現する薬液地盤注入シ
ステムは、少なくとも、ロッド先端部の深度を常時に検
出する検出手段と、注入材の配合率を計測する計測手段
と、これらの結果を連続的に記録する記録手段とで構築
される。この発明は、従来の施工管理方法を補強するも
のであり、従って、ロッドの注入深度や注入材の配合率
以外の管理項目についても、必要に応じて適宜に管理さ
れる。

【００１０】〔請求項２に係る薬液地盤注入管理装置〕
この薬液地盤注入管理装置は、ロッドを地盤中に挿入し
て、このロッド先端部で注入材を混合することによって
固結作用をもった薬液を地盤に注入する薬液地盤注入装
置であって、（３）ロッド深度検出手段と、（４）薬液
計測手段と、（５）記録手段とを特徴的に備えている。
そして、（３）ロッド深度検出手段は、地盤中に挿入さ
れる前記ロッド先端部の深度を常時に検出する。

【００１１】（４）薬液計測手段は、前記ロッドを介し
て注入される注入材各液の配合率、温度、注入量、注入
圧力などを計測する。ここで、配合率は、例えば、各注
入材の密度に基づいて算出されるものである。一例を挙
げれば、各注入材毎に密度と濃度の関係を予め求めてお
き、その関係式に基づいて各注入材の密度を濃度に換算
し、その換算値に基づいて配合率を算出する。尚、かか
る計算において、注入材の温度も重要なパラメータであ
るので、温度データを適宜に反映させつつ配合率を算出
する。

【００１２】（５）記録手段は、この薬液計測手段の計
測結果と前記ロッド深度検出手段の検出結果とを受け、
これらを連続的に記録する。なお、薬液のゲルタイム
は、注入材の濃度だけでなく温度によっても影響を受け
るので、必要に応じて、温度データも記録しておく。こ
の記録結果によれば、注入深度、薬液注入量、薬
液吐出圧力を正確に知ることができ、更に注入材のゲ
ルタイムをも把握できるので、薬液注入工事の施工管理
の確実化を図ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳
細に説明する。図１は、請求項２の発明の一実施例であ
る薬液地盤注入管理装置の構成図を示したものであり、
請求項１に係る薬液地盤注入の自動品質管理方法を実現
するものである。この装置は、Ａ液とＢ液とを別々に蓄
える薬液プラント１と、薬液プラント１から注入材２液
を受ける注入ポンプ２と、注入ポンプ２から送出される
前記２液について流量などを計測し、これをボーリング
ロッドの先端部深度などと共に表示記録する演算記録装
置３と、注入孔を掘削するとともに掘削後に薬液を地盤
内に圧送するなどの動作をするボーリングマシン４とで
構成されている。なお、薬液プラント１から供給される
注入材は、溶液型であるか懸濁型であるかを問わない。

【００１４】図２は、ボーリングマシンの一例を図示し
たものであり、このボーリングマシン４は、ボーリング
マシン本体部５と、二重構造になっているボーリングロ
ッド６と、フィード用油圧シリンダー７と、フィード用
油圧シリンダー７の移動量をモニタする深度計８などで
構成されている。ここで、フィード用油圧シリンダー７
には上下移動する上部部材９と、静止している下部部材
１０とが備えられており、上部部材９には油圧式緊結装
置１１が設置されている。また、この上部部材９と下部
部材１０には、それぞれ深度計固定部１２ａ，１２ｂが
備えられており、それぞれの箇所で深度計８と連結され
ている。

【００１５】図３は、図２に示す深度計８を更に詳細に
図示したものである。この深度計８は、いわゆるラック
・ピニヨン式深度計であって、上部部材９の上下動に合
わせて移動するラック歯車１３と、下部部材１０の位置
でラック歯車１３と噛み合うピニヨン歯車１４と、ピニ
ヨン歯車１４の回転量を計測するロータリエンコーダ
（図示せず）などで構成されている。

【００１６】また、ボーリングマシン４（図２参照）に
は、油圧式緊結装置１１に緊結用の油圧を加える為の操
作レバー１５と、この操作レバー１５の動作状態を検出
する断続スイッチ１６とが備えられている。掘削時には
ボーリングロッド６を下向きに移動させ、掘削完了後の
薬液注入時にはボーリングロッド６を上向きに移動させ
る必要があるが、それぞれの場合、この操作レバー１５
を操作して、油圧式緊結装置１１をボーリングロッド６
に緊結させる。

【００１７】図４は、図１に示す演算記録装置３の内部
を更に詳細に図示したものである。この演算記録装置３
は、薬液プラント１よりＡ液とＢ液とを受けてこれをボ
ーリングマシン４のボーリングロッド６に導出する配管
１７ａ，１７ｂと、各配管１７ａ，１７ｂに設置される
高感度密度計１８ａ，１８ｂ、流量計１９ａ，１９ｂ、
圧力計２０ａ，２０ｂと、データ処理ユニット２１と、
表示記録ユニット２２とで構成されている。尚、流量計
１９と圧力計２０はそれぞれ２個ずつ設けられている
が、ａ，ｂのいずれかを省いてもよい。

【００１８】データ処理ユニット２１は、密度計１８
ａ，１８ｂからの測定データを受けると共に温度計測デ
ータを得て、配管１７ａ，１７ｂの中を順次に圧送され
る注入材２液の各濃度を連続的を検出する。具体的に
は、データ処理ユニット２１は、各注入材に対する密度
と濃度の関係を定める校正曲線を各薬液ごとに予め記憶
しており、この校正曲線を温度計測データに基づいて補
正しつつ、配管１７中の注入材の濃度を算出する。つま
り、オンラインで注入材の濃度を順次に算出しつつ、こ
れを相対配合率に換算している。尚、ここで相対配合率
とは、対象となる注入材ごとに定まる規定配合値に対す
る百分率をいう。また、データ処理ユニット２１は、流
量計１９ａ，１９ｂや圧力計２０ａ，２０ｂの測定デー
タに基づいて、薬液の注入量や吐出圧力を求めている。

【００１９】データ処理ユニット２１は、更に、ボーリ
ングマシン４に備えられる深度計８や断続スイッチ１６
とも接続されており、ボーリングロッド６の先端部深度
が常時に把握できるようになっている。すなわち、油圧
シリンダー７の上下移動のうち、ボーリングロッド６の
移動量に直結する緊結状態下での移動は、断続スイッチ
１６の動作状態に基づいて検出できるので、この緊結状
態下でのロータリエンコーダの出力を演算処理すること
によって、掘削時と注入時におけるボーリングロッド６
の先端部の深度を連続的に把握している。

【００２０】表示記録ユニット２２は、データ処理ユニ
ット２１からのデータを受けて、これをＣＲＴ画面上に
描画するとともにプリンタおよびチャート紙に連続的に
印字記録してゆく。具体的には、ボーリングロッドの先
端部深度の時間的推移、Ａ液及びＢ液の相対配合率の時
間的推移、及び薬液の吐出圧力の時間的推移、及び薬液
の温度変化などを表示記録装置に出力する。ここで、薬
液の温度と濃度を合わせて表示記録するのは、ゲルタイ
ムは注入材の濃度と共に、その温度によっても影響を受
けるからである。

【００２１】以上の構成からなる薬液地盤注入装置につ
いて、ボーリングロッド先端部深度、及び薬液の配合率
などの時間的推移が記録されるまでの動作を、改めて以
下に説明する。 〔掘削時〕操作レバー１６を適宜に操作しつつ、ボーリ
ングロッド６によって注入孔を掘削してゆく。この時、
データ処理ユニット２１は、ボーリングロッド６が緊結
された状態でのロータリエンコーダの出力を順次積算す
ることによってロッド先端部の深度を連続的に把握す
る。そして、この結果は、表示記録ユニット２２によっ
て表示および記録装置に連続的に表示記録される。な
お、掘削時には薬液の注入がないので薬液の配合率など
はそれに応じた記録となる。

【００２２】〔注入時〕以上のようにして注入孔の掘削
が完了すると、次に、ボーリングロッド６を引き抜きつ
つ薬液を注入してゆく。ボーリングロッド６を緊結した
状態での油圧シリンダ７の移動は、断続スイッチ１６と
ロータリエンコーダの出力から把握できるので、データ
処理ユニット２１は、ロッド先端部の深度を順次に算出
して、表示記録ユニット２２は、その結果を連続的に表
示記録する。

【００２３】この状態では薬液が地盤中に注入されるの
で、データ処理ユニット２１は、密度計１８ａ，１８ｂ
の計測結果に基づいてＡ液とＢ液の相対配合率を算出し
て、その結果を、ロッド先端部の深度に合わせて表示記
録装置に出力する。また、ボーリングロッド６に供給さ
れる薬液の量や圧力は、流量計１９や圧力計２０の計測
結果に基づいて算出され、これも記録される。

【００２４】図５は、実際の薬液注入工事を対象にして
注入材２液の配合率と注入深度を連続計測した記録例を
示したものであり、配合率が経時的に変動しながらもほ
ぼ基準値を満足して推移していることや、注入深度がス
テップ上に等深度ずつ上昇して、深度方向にも規定の段
階を順守しながら施工が行われていることが一目で把握
される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る自
動品質管理方法によれば、従来の技術ではなし得なかっ
た注入材の配合率と注入深度とが連続的に自動計測さ
れ、しかも、これが流量計や圧力計の測定結果と共に記
録されるので、施工管理の完全化が図られる。つまり、
「所定の品質」の注入材が、「所定の深度」の範囲に、
「所定の圧力」のもと、「所定の流量」で注入されてい
ることが記録として残り、しかもこれが何時でも確認で
きるので、総合的で精度の高い薬液地盤注入工事の自動
品質管理が実現される。

【００２６】また、請求項２に係る薬液地盤注入管理装
置によれば、上記した高精度の品質管理を容易に実現さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２の発明の一実施例である薬液地盤注入
管理装置の構成図を図示したものである。

【図２】図１の一部であるボーリングマシンを詳細に図
示したものである。

【図３】ボーリングマシンに設置される深度計の一部を
図示したものである。

【図４】図１に示す演算記録装置の内部構成を図示した
ものである。

【図５】図１に示す演算記録装置からの記録出力の一例
を図示したものである。

【符号の説明】

１ 薬液プラント ２ 注入ポンプ ３ 演算記録装置（薬液計測手段、表示記録手
段） ４ ボーリングマシン ６ 二重管ロッド ８ 深度計（ロッド先端部深度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安保 秀範 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 金子 義信 大阪府豊中市庄内栄町２丁目21番１号 ソ イルアンドロックエンジニアリング株式会 社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロッドを地盤中に挿入して、このロッド先
   端部で注入材を混合することによって固結作用をもった
   薬液を地盤に注入する薬液注入工法において、 前記ロッドを地盤に挿入した状態におけるロッド先端部
   の深度を常時に記録してゆくと共に、前記注入材の配合
   率を常時に計測して、これを注入量、注入圧、薬液温度
   などの計測値とともに、前記ロッド先端部の深度に対応
   させて記録してゆくことを特徴とする薬液地盤注入の自
   動品質管理方法。
2. 【請求項２】ロッドを地盤中に挿入して、このロッド先
   端部で注入材を混合することによって固結作用をもった
   薬液を地盤に注入する薬液地盤注入装置であって、 地盤中に挿入される前記ロッド先端部の深度を常時に検
   出するロッド深度検出手段と、前記ロッドを介して注入
   される注入材各液の配合率、温度、注入量、注入圧力な
   どを計測する薬液計測手段と、この薬液計測手段の計測
   結果と前記ロッド深度検出手段の検出結果とを受けこれ
   らを連続的に記録する記録手段とを備えることを特徴と
   する薬液地盤注入管理装置。