JPH0651969B2 - グラウチング装置 - Google Patents

グラウチング装置

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JPH0651969B2
JPH0651969B2 JP61199131A JP19913186A JPH0651969B2 JP H0651969 B2 JPH0651969 B2 JP H0651969B2 JP 61199131 A JP61199131 A JP 61199131A JP 19913186 A JP19913186 A JP 19913186A JP H0651969 B2 JPH0651969 B2 JP H0651969B2
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grout material
hopper
guide
guide pipe
hole
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義邦 斉木
茂一 堀家
直 長尾
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Kumagai Gumi Co Ltd
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Kumagai Gumi Co Ltd
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、粉体のグラウト材を圧縮気体と共に、改良す
べき箇所に穿たれた孔内に吹き込むグラウチング装置に
関し、特に透気道を圧縮気体により前記穴の周りに形成
し、この透気道に粉体のグラウト材を圧縮気体と共に注
入するグラウチング装置に関する。
(従来技術) 砂層、砂礫層、シルト層、軟岩層等の軟弱地盤の改良に
は、グラウチング方法が採用されている。
この種のグラウチング方法の一つとして、ボーリング機
械により地盤に穿たれた孔に噴出パイプを配置し、硬化
剤と液体とを混合したグラウト材を前記噴出パイプから
前記孔に噴出することにより、地盤にグラウト材を圧入
する方法がある。しかし、この方法は、液体の粘性が気
体のそれに比べて大きいため、透水係数の小さい地盤の
場合、該地盤に穿たれた前記孔の近傍の領域にのみグラ
ウト材が浸透するにすぎず、グラウチングの効果が小さ
い。
他のグラウチング方法の一つとして、気体または粉体の
グラウト材を用いる方法がある。この方法は、地盤に穿
たれた孔内に圧縮空気を吹き込んで該孔の周囲に透気道
を形成した後、気体または粉体のグラウト材を前記孔内
に圧縮空気と共に吹き込む。これにより、グラウト材
は、前記透気道を経て前記孔の周囲の広い領域に注入さ
れる。
前記透気道とは、前記孔に吹き込まれる圧縮空気によ
り、地盤粒子相互間の間隙が拡大されおよびまたは前記
間隙に存在する間隙水が排除されることにより、空気の
ような気体が通過可能な空間をいう。
しかし、このようなグラウチング方法を実施する従来の
グラウチング装置では、透気道の状態、地山の変形状
態、グラウト材の注入範囲等を正確に予測する必要があ
り、これらを正確に予測するには長年の経験と熟練とを
必要とする。
(発明の目的) 本発明の目的は、透気道の状態、地山の変形状態、グラ
ウト材の注入範囲等を容易に正しく予測することができ
る、グラウチング装置を提供することにある。
(発明の構成) 本発明のグラウチング装置は、圧縮気体の発生手段と、
該圧縮気体をグラウチングのための孔に導くガイドパイ
プと、粉体のグラウト材を前記ガイドパイプに供給する
手段と、前記孔に吹き込まれる前記圧縮気体の圧力を測
定する手段と、前記孔に吹き込まれた前記圧縮気体の流
量を測定する手段と、前記グラウト材供給手段から前記
ガイドパイプに供給された前記グラウト材の吹き込み量
を測定する手段と、該吹き込み量測定手段を介して前記
グラウト材供給手段を支持する手段とを含む。
前記グラウト材供給手段は、前記吹き込み量測定手段を
介して前記支持手段に支持された、前記グラウト材を収
容するホッパと、該ホッパのグラウト材排出口に配置さ
れたグラウト材排出機であって前記ホッパ内のグラウト
材を前記ガイドパイプに向けて送り出すグラウト材排出
機と、該グラウト材排出機と前記ガイドパイプとの連通
部に配置され、前記グラウト材排出機の粉体出口を開閉
するバルブ機構とを備える。
(発明の作用および効果) グラウト材供給手段のバルブ機構が閉じられていると、
グラウト材排出機の粉体出口がバルブ機構による閉鎖さ
れているから、ホッパ内のグラウト材はガイドパイプに
排出されないが、圧縮空気のような圧縮気体はガイドパ
イプを介してグラウチングのための孔に供給される。
これに対し、グラウト材排出機が作動された状態で、グ
ラウト材供給手段のバルブ機構が開放されると、グラウ
ト材排出機の粉体出口がバルブ機構による開放されるか
ら、ホッパ内のグラウト材はガイドパイプに供給される
圧縮気体と共にグラウチングのための孔に供給される。
バルブ機構を閉じた状態で、グラウチングのための孔に
圧縮気体を吹き込むと、該圧縮気体により前記孔の周り
の地盤粒子相互間の間隙が拡大されることと、前記間隙
中に存在する間隙水が排除されることとにより、気体が
通過可能の透気道が前記孔の周囲の広い範囲にわたって
形成される。
透気道が形成されるまでの間は、ガイドパイプ内の圧力
は徐々に減少し、また前記孔内に吹き込む圧縮気体の流
量の増加の割り合いは徐々に増大する。これに対し、透
気道が形成されると、ガイドパイプ内の圧力は急激に減
少し、また前記孔内に吹き込む圧縮気体の流量の増加の
割り合いは急激に増大する。これにより、両測定値を基
に透気道の状態および地山の変形状態を知ることができ
る。
透気道が形成されると、グラウト材排出機が作動されか
つバルブ機構が開放されることにより、グラウト材がガ
イドパイプに供給される圧縮気体と共に前記孔に吹き込
まれる。このグラウト材は、圧縮気体により前記透気道
の内部に侵入し、該透気道をその奥部から順次閉鎖す
る。
透気道が完全に閉鎖されるまでの間、ガイドパイプ内の
圧力は徐々に増大し、また前記孔内に吹き込む圧縮気体
の流量の増加の割り合いは徐々に減少する。これによ
り、両測定値を基に透気道の状態および地山の変形状態
を知ることができる。
前記孔内へのグラウト材の吹き込み量は、透気道の長さ
すなわち吹き込み範囲に比例して変化する。これによ
り、グラウト材の吹き込み量からグラウト材の注入範囲
を知ることができる。
上記のように、吹き込む気体の圧力および流量ならびに
グラウト材の吹き込み量を基に、透気道および地山の状
態ならびにグラウト材の注入範囲を正しく知るために
は、単位時間当りのグラウト材の排出量を一定に維持す
ることが重要である。
単位時間当りのグラウト材の排出量が一定でないと、グ
ラウト材の排出量が変化するたびに、吹き込む気体の圧
力および流量ならびにグラウト材の吹き込み量が一時的
または急激に変化し、その結果透気道が形成されないに
もかかわらず、または透気道がグラウト材により閉塞さ
れたにもかかわらず、各測定値が急激に変化し、その結
果透気道および地山の状態またはグラウト材の注入範囲
を正しく知ることができない。
粉体のグラウト材を圧縮気体の流路に排出する場合、た
とえ、グラウト材排出機用のモータの回転速度等を一定
に維持しても、単位時間当りのグラウト材の排出量を一
定に維持することは極めて難しい。これは、グラウト材
排出機からの実際の排出量が、グラウト材を収容するホ
ッパ内と圧縮空気の流路内との圧力差の変動、ホッパ内
でのグラウト材の浮遊等に起因して変動するからであ
る。
この課題を解決すべく、本発明では、グラウト材排出機
の粉体出口を開閉するバルブ機構をグラウト材排出機と
ガイドパイプとの連通部に配置し、ホッパ内のグラウト
材をグラウト材排出機によりガイドパイプに向けて送り
出すようにした。これにより、グラウト材の送り出しが
連続的になるのみならず、単位時間当りのグラウト材の
排出量が一定になり、その結果、グラウト材の排出むら
に起因する、吹き込む気体の圧力および流量ならびにグ
ラウト材の吹き込み量の一時的または急激な変化が防止
される。
上記のように、本発明によれば、ホッパ内のグラウト材
が連続的に一定量づつ送り出されるから、グラウト材の
排出むらに起因する、吹き込む気体の圧力および流量な
らびにグラウト材の吹き込み量の一時的または急激な変
化が防止され、その結果透気道の状態、地山の変形状態
およびグラウト材の注入範囲を正しく知ることができ
る。
(実施例) 以下、図面に示す本発明の実施例について説明する。
第1図に符号10で総括的に示すグラウチング装置は、
コンプレッサのような圧縮空気源12と、地盤14に掘
削された孔16に配置された注入パイプ18と、圧縮空
気を注入パイプ18へ案内するガイドパイプ20と、気
体または粉体のグラウト材をガイドパイプ20に定量ず
つ連続的に供給するグラウト材供給機構22とを含む。
注入パイプ18は、圧縮空気およびグラウト材を孔16
に噴出すべく、下端部に複数のスリットを有する。注入
パイプ18の上部の周りには、孔14を気密的に閉鎖す
るシール材24が配置されている。
ガイドパイプ20は、圧縮空気源12とグラウト材供給
機構22との間の一次側部位20aと、グラウト材供給
機構22と注入パイプ18との間の二次側部位20bと
に分割されている。両部位20a,20bは、グラウト
材供給機構22に取り付けられたノズル26により相互
に連結されている。
ガイドパイプ20の一次側部位20aには、手動操作の
弁28と、圧縮空気中の塵を除去するフィルタ30と、
孔16に供給する圧縮空気の流量を測定する流量計32
と、減圧弁34と、手動操作の弁36とが配置されてい
る。また、ガイドパイプ20の減圧弁34の上流側と下
流側のそれぞれには一次側部位20a内の圧縮空気の圧
力すなわち供給圧力を測定し、該供給圧力に比例した電
気信号を出力する変換器38,40が配置されている。
これに対し、ガイドパイプ20の二次側部位20bに
は、手動操作の弁42が配置されており、また二次側部
位20bの弁42の上流側には二次側圧力すなわち注入
圧力を測定し該供給圧力に比例した電気信号を出力する
変換器する44が配置されている。
一次側部位20aは、減圧弁34と変換器40との間の
部位から分岐された分岐パイプ46によりグラウト材供
給機構22に連結されている。分岐パイプ46には、減
圧弁48と、分岐パイプ46内の圧力を測定し表示する
圧力計50と、分岐パイプ46内の圧縮空気の流量を調
整する流量調整弁52と、手動操作の弁54とが配置さ
れている。
分岐パイプ46は圧力計50と流量調整弁52との間の
部位から分岐された分岐パイプ56によりグラウト材供
給機構22に連結されており、該分岐パイプには手動操
作の弁58が配置されている。
二次側部位20bには、グラウト材が注入されているか
否かを監視するチェック機構60が連結されている。チ
ェック機構60は、弁42と注入パイプ18との間の部
位から分岐された分岐パイプ62を含む。分岐パイプ6
2には、手動操作の弁64と、フィルタ66と、分岐パ
イプ62内を移動する圧縮空気の量を測定する流量計6
8とが配置されており、分岐パイプ62の先端は吸引ポ
ンプ70に接続されている。フィルタ66、流量計68
および吸引ポンプ70は、日本工業規格「溶接ヒューム
濃度の測定法」(Z 3950)により規定されている
ろ紙ホルダ、流量計および吸引ポンプである。
流量計32により測定された空気の流量は空気流量指示
計72に表示され、変換器38により測定された供給圧
力は供給圧力指示計74に表示され、変換器44により
測定された注入圧力は注入圧力指示計76に表示され
る。変換器40は、図示の例では圧力計であるが、変換
器38を圧力計とし、その代りに変換器40の測定圧力
を供給圧力指示計74に表示してもよい。
グラウト材供給機構22は、図示の例では粉体排出機構
であり、また後述するように粉体のグラウト材を収納す
べく下部が漏斗状のホッパ78と、該ホッパ内のグラウ
ト材を撹拌する撹拌機80と、グラウト材をホッパ78
から連続的に排出する排出機82と、ホッパ78内の圧
力を測定する圧力計84とを含み、グラウト材の排出量
を測定するための複数の荷重検出機構86を介して複数
の支持柱88に支持されている。
ホッパ78の上部には、グラウト材の投入口を規定する
筒体90が溶接されており、該筒体のグラウト材投入口
は、複数のボルトにより筒体90に取り外し可能に取り
付けられた蓋92により閉塞されている。ホッパ78の
下端には、ガイドパイプ20の一次側部位20a、二次
側部位20bおよびホッパ78を相互に連結するノズル
26が取り付けられている。
分岐パイプ46はホッパ78の下部に連通され、分岐パ
イプ56はホッパ78の上部に連通されている。
荷重検出機構86は、グラウト材供給機構22全体の重
量をロードセルにより測定する機構であり、測定された
荷重は荷重指示計94に表示される。
グラウチング装置10の動作時、圧縮空気源12の圧縮
空気は、減圧弁34により所定の圧力に調整された後、
孔16内のパイプ18に連続的に供給される。これによ
り、孔16の周囲の地盤粒子相互間の間隙が圧縮空気に
より徐々に拡大され、また前記間隙中に存在する間隙水
が圧縮空気により徐々に排除されることにより、孔16
の周囲の広い範囲に透気道が形成される。
圧縮空気が孔16に吹き込まれている間、変換器38に
より測定された供給圧力は供給圧力指示計74に表示さ
れ、変換器44により測定された注入圧力は注入圧力指
示計76に表示され、流量計32により測定された圧縮
空気の供給量は空気流量指示計72に表示される。
孔16の周囲の地盤粒子相互間の間隙が徐々に拡大さ
れ、また前記間隙中に存在する間隙水が徐々に排除され
ることにより、注入圧力指示計76に表示される注入圧
力は徐々に減少し、空気流量指示計72に表示される流
量の増加の割り合いは増大する。透気道が形成される
と、注入圧力指示計76に表示される注入圧力が急激に
減少し、また空気流量指示計72に表示される流量の増
加の割り合いが急激に増大する。従って、透気道が形成
されたことは、注入圧力指示計76および空気流量指示
計72に表示される値およびその急激な変化を確認する
ことにより、知ることができる。
透気道が形成されると、次にグラウト材供給機構22が
作動し、ホッパ78内のグラウト材をノズル26を経て
ガイドパイプ20の二次側部位20bに定量ずつ連続的
に排出する。これにより、グラウト材は、圧縮空気と共
に孔16内に吹き込まれ、圧縮空気により透気道の内部
に侵入し、透気道をその奥部から順次閉鎖する。
グラウト材が透気道をその奥部から順次閉鎖することに
より、注入圧力指示計76に表示される注入圧力は徐々
に増大し、空気流量指示計72に表示される供給空気量
の増加の割り合いは徐々に減少する。荷重指示計94に
表示された値が所定の値になると、全ての弁が閉じられ
て、グラウチングが終了する。
グラウト材供給機構22が作動されている間、弁64が
開放され、吸引ポンプ70が作動される。これにより孔
16へ供給されるべきグラウト材および圧縮空気の一部
が吸引ポンプ70に吸引されるため、フィルタ66のろ
紙にはグラウト材が付着する。従って、グラウチングを
終了したときにろ紙に付着しているグラウチング材の濃
度により、供給したグラウチング材の量を予測すること
ができる。
次に、第2図〜第5図に示すグラウト材供給機構22お
よび荷重検出機構86の実施例について説明する。
第3図に示すように、ホッパ78は、漏斗状の下部を有
する。ホッパ78の下部には分岐パイプ46からの圧縮
空気の吹き込み口100が設けられ、上部には分岐パイ
プ56からの圧縮空気の吹き込み口102が設けられて
いる。ホッパ78の下端にはノズル26が複数のボルト
により取り付けられている。
撹拌機80は、ホッパ78を横断する回転軸104と、
該回転軸に設けられた羽根106と、回転軸104を回
転させるモータ108とを備える。回転軸104は、ホ
ッパ78の対向する箇所に取り付けられた一対の支持枠
110,112に回転可能に支持されており、ホッパ7
8の中心軸線OPから間隔をおいた箇所を水平方向へ伸
びる。モータ108は、油圧モータであり、支持枠11
0に取り付けられている。なお、モータ108は、空気
圧モータまたは電気モータであってもよい。羽根106
は、回転軸104がモータ108により回転されると、
回転軸104と直角の面内で回転し、ホッパ78内のグ
ラウト材を撹拌する。
排出機82は、ホッパ78内を上下方向へ伸びる回転軸
114と、該回転軸の下端部外周に螺旋状に取り付けら
れた羽根116と、回転軸114の上部をホッパ78に
対し回転可能に支持する支持体118と、該支持体に支
持され、回転軸114を回転させる油圧モータ120と
を備えるスクリューコンベアであり、ホッパ78内のグ
ラウト材を下方へ送り出す。なお、モータ120も、空
気圧モータまたは電気モータであってもよい。
回転軸114は、撹拌機80の回転軸104と重ならな
いように、ホッパ78の中心軸線OPに沿って伸びる。
羽根116は、第4図に示すように、ホッパ78の下端
部の筒部122に設けられている。筒部122は、ノズ
ル26内を下方へ伸びる。
ノズル26は、第4図に示すように、グラウト材および
圧縮空気を受け入れる漏斗状の連結部124と、該連結
部の下端に続くガイド部126と、該ガイド部に溶接さ
れた支持筒128と、該支持筒を上下方向へ貫通し、排
出機82の筒部122のグラウト材出口を開閉する弁棒
130と、圧縮空気を連結部124へ受け入れるべくガ
イドパイプ20の一次側部位20aに連結されるソケッ
ト132とを備える。
第4図に示すように、連結部124は、複数のボルトに
よりホッパ78の下端部のフランジに取り付けられてい
る。ガイド部126は、連結部124の下端に溶接され
ており、連結部124の下端から斜め下方へ伸び、次い
で水平方向へ伸びる。ガイド部126の連結部124と
反対の側の端部にはガイドパイプ20の二次側部位20
bが連結される。支持筒128は、中心軸線OPの延長
線に沿って下方へ伸び、弁棒130と螺合するねじ孔を
有する。
弁棒130は、その上端に円錐状の弁134をまたその
下端にハンドル136をそれぞれ備える。弁134は、
ホッパ78の筒部122の下部開口、すなわちホッパ7
8からのグラウト材出口138と対面し、これを開閉す
る。このため、筒部122の下端部は、弁134が当接
する弁座の機能を有する。
ノズル26は、ハンドル136を回転すると、弁棒13
0が支持筒128に対し回転して上下方向へ移動し、弁
134によりグラウト材出口138を開閉する。ホッパ
78からのグラウト材の排出量は、単位時間当りのモー
タ120の回転数を変更することにより、調節すること
ができる。
グラウト材供給機構22の動作時、モータ108の回転
にともなって羽根106が回転されるため、ホッパ78
内のグラウト材は羽根106により撹拌される。このた
め、グラウト材は、ホッパ78内において浮遊するた
め、圧密されず、従ってホッパ78内に残存するグラウ
ト材の量を一定に維持する必要がない。
また、モータ120の回転にともなって羽根116が回
転されるため、ホッパ78内のグラウト材は羽根116
によりノズル26へ押し出される。この場合、ノズル2
6には、ソケット132から圧縮空気が供給されてい
る。ソケト132から連結部124へ供給される圧縮空
気は、筒部122の下端と連結部124との間の間隙で
あるジェットノズル部から噴出され、これによりグラウ
ト材出口138から落下するグラウト材をガイド部12
6へ向けて吹き飛ばす。
荷重検出機構86は、その一つを第5図に示すように、
第3図に示す支持台140から上方へ伸びる支持柱88
にボルトにより取り付けられた架台142と、該架台の
先端から上方へ伸びるガイド144と、該ガイドの外側
に上下動可能に嵌合されたスライダ146と、該スライ
ダとガイド144との間に配置されてスライダ146を
ガイド144に対し上方へ押す圧縮コイルばね148
と、ガイド144およびスライダ146を上下動可能に
貫通する軸150と、ガイド144およびスライダ14
6間に配置されベアリング152と、引張形のロードセ
ル154(第3図参照)とを備える。
スライダ146は、水平方向へ伸びる取り付けアーム1
56を介してホッパ78に取り付けられており、またそ
の上部に連結部158を備える。第3図に示すように、
連結部158はロードセル154の下部に連結され、該
ロードセルの上部は支持柱88に取り付けられた支持ア
ーム160に連結されている。軸150の上端および下
端にはナット161が螺合されており、該ナットはスラ
イダ146がガイド144に対して振動することを防止
する。
スライダ146には、グラウト材供給機構22の全荷重
が取り付けアーム156を経て加わる。これにより、ス
ライダ146がばね148の力に抗して下降するため、
ロードセル154に引張り荷重が加わり、該荷重はロー
ドセル154により電気的な信号として検出される。ロ
ードセル154の検出信号は、ホッパ78から排出され
るグラウト材の量に比例して減少する。このため、ロー
ドセル154の出力信号は、使用したグラウト材の量、
すなわちグラウト材の供給量の計算に用いられる。使用
したグラウト材の量は、ロードセル154で検出した全
荷重の減少量である。
グラウト材供給機構22によれば、グラウト材の送り出
しが連続的であるのみならず、単位時間当りのグラウト
材の排出量が一定になる。これにより、グラウト材の排
出むらに起因する、吹き込む気体の圧力および流量なら
びにグラウト材の吹き込み量の一時的または急激な変化
が防止される。
このように単位時間当りのグラウト材の排出量が一定に
なると、グラウト材の排出むらに起因する、吹き込む気
体の圧力および流量ならびにグラウト材の吹き込み量の
一時的または急激な変化が防止されるから、透気道の状
態、地山の変形状態およびグラウト材の注入範囲を正し
く知ることができる。
これに対し、単位時間当りのグラウト材の排出量が一定
でないと、グラウト材の排出量が変化するたびに、吹き
込む気体の圧力および流量ならびにグラウト材の吹き込
み量が一時的または急激に変化し、その結果透気道が形
成されないにもかかわらず、または透気道がグラウト材
により閉塞されないにもかかわらず、各測定値が急激に
変化し、その結果透気道および地山の状態、グラウト材
の注入範囲等を正しく知ることができない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のグラウチング装置の一実施例を示すブ
ロック線図、第2図はグラウト材供給機構の一実施例を
示す平面図、第3図は第2図の3−3線に沿って得た断
面図、第4図は同グラウト材供給機構のグラウト材排出
部を拡大して示す断面図、第5図は荷重検出機構を拡大
して示す断面図である。 10:グラウチング装置、 12:圧縮空気源、 14:地盤、 16:孔、 20:ガイドパイプ、 22:クラウト材供給機構、 32:圧縮空気の流量計、 40:供給圧力を測定するための変換器、 44:注入圧力を測定するための変換器、 86:グラウト材の供給量を測定するための荷重検出
器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮気体の発生手段と、該圧縮気体をグラ
    ウチングのための孔に導くガイドパイプと、粉体のグラ
    ウト材を前記ガイドパイプに供給する手段と、前記孔に
    吹き込まれる前記圧縮気体の圧力を測定する手段と、前
    記孔に吹き込まれた前記圧縮気体の流量を測定する手段
    と、前記グラウト材供給手段から前記ガイドパイプに供
    給された前記グラウト材の吹き込み量を測定する手段
    と、該吹き込み量測定手段を介して前記グラウト材供給
    手段を支持する手段とを含み、 前記グラウト材供給手段は、前記吹き込み量測定手段を
    介して前記支持手段に支持された、前記グラウト材を収
    容するホッパと、該ホッパのグラウト材排出口に配置さ
    れたグラウト材排出機であって前記ホッパ内のグラウト
    材を前記ガイドパイプに向けて送り出すグラウト材排出
    機と、該グラウト材排出機と前記ガイドパイプとの連通
    部に配置され、前記グラウト材排出機の粉体出口を開閉
    するバルブ機構とを備える、グラウチング装置。
  2. 【請求項2】前記吹き込み量測定手段は、前記支持手段
    に上方へ伸びるように取り付けられたガイドと、該ガイ
    ドの外側に上下動可能に嵌合されかつ前記ホッパに取り
    付けられたスライダと、該スライダと前記ガイドとの間
    に配置されて前記スライダを前記ガイドに対し上方へ押
    す圧縮コイルばねと、前記スライダと前記支持手段とに
    連結され、前記ホッパを前記支持手段に支持させる引張
    形のロードセルとを備える、特許請求の範囲第(1)項
    に記載のグラウチング装置。
  3. 【請求項3】前記吹き込み量測定手段は、さらに、前記
    ガイドおよび前記スライダを上下動可能に貫通する軸
    と、該軸の上端部および下端部に螺合されたナットとを
    備える、特許請求の範囲第(2)項に記載のグラウチン
    グ装置。
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