JPH09209578A - 構築体のクラックに対する補修システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビルや橋梁等の躯体基礎の下部地盤中に構築さ
れた杭体の地震等によって発生したクラックを確実に補
修し強度を回復するようにする。 【解決手段】杭体２の中心軸に沿ってボーリングホール
５を削孔し、上下にダブルパッカ１６，１６を有しスタ
ティックミキサー１８を有する樹脂注入装置１３をセッ
トし、主剤タンク２０、及び、硬化剤タンク２０' から
各々独立した通路１９，１９' を介し、主剤、及び、硬
化剤を供給し、該スタティックミキサー１８によって混
合し、急結させてクラック３に注入充填することが出来
るシステムとする。 【効果】高価な樹脂を必要最小限で使用し、ミリ単位の
微細なクラック群に対し確実に充填注入出来、杭体の初
期設計通りの支持強度を回復することが出来、コストダ
ウンにつながり、工事の信頼性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、ビルや橋梁等の躯体
基礎を支持している柱状の杭体等の構築体が激震等によ
り杭頭等にクラックを生じ、所定の強度が保持出来なく
なった場合の当該杭体等の補修を行う技術分野に属す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、産業社会の隆盛は施設的に
ビルや橋梁等の各種構築物により成り立っており、した
がって、該構築物の地盤に対する躯体基礎は充分な強度
を有するのみならず、該躯体基礎の支持荷重を保持する
柱状の杭体等の構築物は鉄筋，鉄骨等の強度保持用の骨
体を有したコンクリートで構築されて充分な強度を具備
するようにされてはいる。

【０００３】しかしながら、近時の阪神大震災等の如く
設計強度を上回る大震度の激震による予測以上の横荷重
や縦荷重が当該杭体等の構築体に繰り返し印加される
と、当該杭体の躯体基礎より下部の地盤中の構築物等に
於てクラックが杭頭等部分的、又は、集中的に不可避的
に発生し、充分な支持荷重に対する設計強度が完全に近
く失われるような事態が発生する。

【０００４】勿論、かかる大震度の地震発生時にあって
は当該構築物のビルや橋梁等にもクラックが発生しはす
るが、該種地上に於けるコンクリートの構造物のクラッ
クに対する補修工事は目視可能な状態で施工が出来るの
で比較的に当該補修工事はし易いが、躯体基礎下部の杭
体等の構築物、就中、地盤中に於ける杭頭部分に対する
補修工事は地下の目視し得ない部分に於ける施工のため
に、極めて工事が困難で高度な技術を要するというネッ
クがあるものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そして、これに対処す
るに、躯体基礎の地盤下部の杭体、就中、杭頭等に対す
る補修工事にあっては杭体の周囲部分から地盤中にグラ
ウトを注入する等の補修工事が考えられはするが、上述
の如く、目視し得ない地盤中の補修工事であるために、
施工が困難である難点があり、クラック部分に確実にグ
ラウトが注入圧侵が出来ず、設計通りの強度が修復出来
ないという重大な欠点があった。

【０００６】又、これに対処するに、エポキシ樹脂等の
樹脂を注入する所謂樹脂注入工法等も技術的に案出され
てはいるが、該種エポキシ樹脂等の樹脂を注入するに在
来態様のグラウトポンプ等を用いると、樹脂の主剤．硬
化剤の粘度，量や硬化時間が微妙であるために、在来態
様の機器や装置類が使用出来ずにミリ単位のサイズのク
ラック部分への急激な注入では該樹脂が偏倚して片寄っ
た注入になり、未注入の空間が杭体本体の部分に島状に
残って形成され、設計通りの補修が出来ず、烈震時等の
急激にして膨大な需要には充分に応えられないという不
具合があった。

【０００７】しかも、杭体等の構築体に対し主として横
断状に形成されるクラックの形成態様は千差万別であ
り、急結性の樹脂が当該クラックに圧入する部分で該樹
脂の温度が急上昇し、硬化速度が異常に速まり、完全で
確実な注入の妨げになるという虞がある不都合さもあっ
た。

【０００８】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づくビルや橋梁等の構造物の躯体基礎の地盤の下部に
構築されている杭体等の構築体に地震等の大震度激震に
より形成されるクラックに対する補修の問題点を解決す
べき技術的課題とし、当該杭体自体に長手方向に沿う所
定小サイズのボーリングホールを削孔し、注入樹脂の温
度や硬化時間の条件によっても該ボーリングホールを介
しクラック部に直接的に樹脂を主剤と硬化剤を独立的に
圧送し、当該クラック部位にて管路混合器によって混合
し、確実に当該クラックに注入浸透して設計通りに上記
杭体の支持強度を再び得られるようにして建設産業にお
ける構造物補修技術利用分野に益する優れた構築体補修
システムを提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述目的に沿い先述特許
請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述
課題を解決するために、ビルや橋梁等の地上構造物を支
持する躯体基礎の下部に於て地盤中に先行して構築され
た杭体の杭頭等の構築体に大震度の激震等により、クラ
ックが不可避的に発生し、当該構築体の支持強度が失わ
れたような場合に該構築体の支持強度を該クラックに樹
脂を注入してシステム的に補修回復するに、当該杭体の
杭頭等構築体のクラックの発生部位に於て軸方向に沿っ
て所定径の小サイズのボーリングホールを削孔し、該ボ
ーリングホールを所定に水で洗浄し、注水を行って孔内
静圧透水試験装置をダムグラウト等に使用されているル
ジオンテスト等に用いられる装置を用いて水押し試験を
行い、又、ビデオカメラを介しクラックの状況やサイズ
を調査し、次いで、ボーリングホールの下部に無収縮モ
ルタルを充填シールし、而して、ハンガーワイヤーを介
してスタティックミキサー等の管路混合器、及び、ダブ
ルパッカ等を有する樹脂注入装置を該ボーリングホール
に挿入セットして該ダブルパッカ等の膨出を介してボー
リングホールに圧接させ、そして、地上に設置されてい
る樹脂の主剤と硬化剤をバリアブルスピードポンプ等の
比例ポンプにより可変速的に当該主剤と硬化剤の粘度、
及び、配合比率を調整したクラック状況に応じて調整す
ることにより注入圧力の変動を生ぜず、一定圧力で均一
な送給を当該主剤と硬化剤を独立通路を辿って該注入装
置に送給し、そして、当該注入装置に於てはダブルパッ
カやシングルパッカ等によりクラック部位に注入装置を
密着当接させることにより、送給された主剤と硬化剤は
注入装置のスタティックミキサー等の管路混合器により
初めて混合されて急硬化され、スリーブ等のスリットを
介しボーリングホールから当該クラック部位に隈なく注
入浸透され、当該ミリ単位の微小サイズのクラックに確
実に樹脂が急結可能に注入され、その際、当該スタティ
ックミキサー等の管路混合器には該樹脂の硬化反応によ
り温度が急上昇して急硬化が急進されるのを防止するべ
く、地上より水を循環して冷却するようにされ、そし
て、樹脂の注入後はボーリングホールに対し併設状のチ
ェックボーリングを形成して樹脂充填状態をチェックす
るようにし、設計通りの杭体の強度が補修回復出来るよ
うにし、施工能率も良く、低コストでシステム的に補修
が確実に行われるようした技術的手段を講じたものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、この出願の発明の実施する
形態の最良の態様を図面を参照して説明すれば以下の通
りである。

【００１１】まず、図１に示す様に、図示しないビルや
橋梁等の構造物の躯体基礎１を支持している地盤中に構
築体としての杭体２の杭頭２' に於て激震等の大震度の
地震によりクラック３，３…が形成されているのに対し
システム的に補修するに際し、所定のボーリングマシン
４により杭体２の杭頭２' のクラック３，３…の形成部
位に該杭体２の中心軸線に沿って、例えば、直径４０mm
程度の所定小サイズのボーリングホール５を所定深さ削
孔する。

【００１２】そして、該ボーリングホール５に対し図２
に示す様に、該ボーリングホール５内にダムグラウト等
で広く利用されている周公知の孔内静圧透水試験装置の
パイプ６を挿入して静水７を供給して水押しを行い、該
ボーリングホール５の内部を洗浄処理し、注水試験して
クラック３，３の状況を調査し、その測定サイズや形
状，形成範囲はシステム施設としての記録装置８により
所定に測定記録される。

【００１３】そして、静水７によるボーリングホール５
の洗浄、及び、透水試験等の水押しが終了した後、図３
に示す様に、サブシステムとしてのビデオカメラ９をリ
ード線を有するハンガーワイヤー１０によりボーリング
ホール５内に挿入してクラック３，３の位置、及び、サ
イズ等を測定し同じくサブシステムとしての記録装置１
１にその測定データを記録する。

【００１４】尚、当該ビデオカメラ９はボーリングホー
ル５内にスムーズに挿入出来るように、例えば、直径の
サイズが３０mm等のコンパクトな特別設計にしたものを
用いる。

【００１５】そして、記録装置１１にクラック３，３の
状況調査データが記録されると、図４に示す様に、ボー
リングホール５のクラック３，３の形成された杭頭２'
の下部に無収縮モルタル１２を所定に充填してシール状
態にし、該無収縮モルタル１２の充填後に図７に示す様
に構成されたサブシステムとしての樹脂注入装置１３を
ハンガーワイヤー１０' により吊り下げ状態にして無収
縮モルタル１２の上部のボーリングホール５内に挿入
し、ハンガーワイヤー１０' 内に挿通されているエアホ
ース１４を介し地上にセットされたエアボンベ１５から
所定圧のエアを送給し、樹脂注入装置１３の上下に設け
られているダブルパッカ１６，１６を所定に膨出させて
ボーリングホール５の内壁面に圧接させシール状態にす
る。

【００１６】そして、樹脂注入装置１３のケーシング１
７内に予め軸方向に相互に組合された９０℃おきに捻っ
て交互にセットされた管路混合器としての周公知のスタ
ティックミキサー１８，１８…のブレードの基部に臨ま
せて相互独立に設けられたエポキシ樹脂の主剤と硬化剤
の通路のホース１９，１９' を介し地上にセットされた
主剤タンク２０、硬化剤２０' からエポキシ樹脂の主剤
と硬化剤を周知のギヤポンプタイプのバリアブルスピー
ドポンプの比例ポンプ２１を介し送給し、スタティック
ミキサー１８にて管路混合攪拌し、ダブルパッカ１６，
１６，１６の具備されているケーシング１７の孔２２よ
り該ケーシング１７の外側に囲繞して張設されているス
リーブ２３の複数のスリット２４を介しボーリングホー
ル５に基端部が接続されて形成されているクラック３に
圧入させて該各クラック３の内部に隈なく浸透充填して
いく。

【００１７】尚、スタティックミキサー１８に対する主
剤と硬化剤の送給通路１９，１９'の接続部には図示し
ないチェックバルブが設けられてそれらの逆流が防止さ
れるようにされている。

【００１８】而して、該樹脂注入装置１３のケーシング
１７のスタティックミキサー１８の設置部位には周公知
の適宜の圧力センサー２５がセットされてリード線２６
を介し、流量圧力管理制御記録装置２７に上記バリアブ
ルスピードポンブ２１と制御装置から電気的に接続され
ているポンプ速度制御盤２８からのリード線２６' ，２
６''と共に電気的に接続されてクラック３に注入するエ
ポキシ樹脂の温度，配合比，流量が自動的に最適にセッ
トされるようにされている。

【００１９】このようにして通常の地盤改良工事等にお
けるグラウト注入等に比較して瞬間吐出量は１／１００
程度の少量の精密注入が可能となり、流量圧力管理制御
記録装置２７によって注入データは精密に記録される。

【００２０】尚、樹脂注入装置１３に於けるダブルパッ
カ１６やスリーブ２３のスリット２４については在来の
グラウト注入施工技術において周公知のものであり、実
施するに当業者にとって何ら困難性はないものである。

【００２１】したがって、主剤、及び、硬化剤の送給通
路１９，１９' には流量計等は配設されていないもので
ある。

【００２２】そして、バリアブルスピードポンプ２１は
ギヤポンプ型の比例ポンプタイプのポンプであるため
に、主剤と硬化剤の１分当りの瞬間流量が正確に自動的
に管理制御され、流量圧力管理制御記録装置２７により
管理制御されるために、毎分０〜５００ccの吐出量範囲
を有して無段変速的に精密に比例圧送がされ、例えば、
主剤と硬化剤の配合比率は通常２：１に設定してあるも
のであるが、状況によって注入配合比が変っても自由に
比例値を調整することが出来るものである。

【００２３】又、当該バリアブルスピードポンプ２１は
ギヤポンプタイプであってピストンを使用していない方
式であるために、注入圧力の変動等が全くなく、所定圧
力で均一な注入が出来、注入量の計測管理が自在に行え
る。

【００２４】そして、主剤と硬化剤のスタティックミキ
サー１８内に於ける接合反応において当該硬化剤が急結
性硬化剤の場合にはダブルパッカ１６の近傍に於て当該
樹脂の急結反応による温度の急上昇が起こると、硬化速
度が異常に速まり、クラック３に対する樹脂の注入に支
障が生ずる虞があるために、図４，図７に示す様に、ハ
ンガーワイヤー１０' の内部に設けた冷却水通路９を介
しスタティックミキサー１８の上部に設けられた図示し
ない周公知の冷却機構、例えば、小サイズのスパイラル
通路等に循環式に冷却水３０を送給して温度上昇による
急結を防止し所定の急結が行われるようにする。

【００２５】そして、ボーリングホール５を介して各ク
ラック３に対する樹脂の充填注入が終了したら、図５に
示す様に、削孔装置４' により該ボーリングホール５に
沿ってチェックボーリングホール５' を削孔して樹脂の
充填の状況をチェックする。

【００２６】そして、ボーリングホール５に該樹脂が充
填された後、該樹脂充填体３１の上部に無収縮モルタル
１２を充填シールして工事を完了する。

【００２７】このようにすることにより、杭体２に於け
る激震等によるクラック３，３…を有して当該杭体２の
支持力低下を防止し、設定強度に回復補修することが出
来る。

【００２８】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
態様に限るものでないことは勿論であり、例えば、樹脂
圧入のためのボーリングホールは単に１本のみならず、
２本以上所定数複数同時に削孔して補修工事を行うよう
にするシステム等種々の態様が採用可能である。

【００２９】又、適用対象の杭体はビル等の構造物の躯
体基礎の下部地盤中に構築している杭体のみなららず、
橋梁等の構造物の躯体基礎下部の地盤中に構築する杭体
であっても良いことは勿論のことである。

【００３０】そして、設計変更的にはパッカシステムに
ついてはダブルパッカばかりでなく、シングルパッカを
用いることも可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
にビルや橋梁等の構造物の躯体基礎の下部地盤中に構築
されている杭体の杭頭の構築体等に大震度の激震等によ
るクラックが発生して当該構築体の設計強度が保てなく
なったような場合の補修工事において、当該クラックに
対するエポキシ樹脂等の樹脂を圧入浸透充填する補修シ
ステムにおいて、当該杭体の杭頭等の部分に当該杭体の
中心軸線に沿ってボーリングホールを削孔し、該ボーリ
ングホールから該樹脂の充填を行う工程のシステムであ
ることにより、数ミリ等小サイズの形成クラックに対し
確実にその先端部の隅々まで当該樹脂が隈なく圧入侵入
され、確実に補修が行え、当該杭体の初期の設計強度を
回復出来るという優れた効果が奏される。

【００３２】而して、該ボーリングホールに対しダブル
パッカ等のパッカを有し、且つ、スタティックミキサー
等の管路混合器を有するサブシステムとしての樹脂注入
装置を介し該スタティックミキサー等の管路混合器に樹
脂の主剤と硬化剤を独立通路を介して送給し、該スタテ
ィックミキサー部位に於て初めて管路混合し、管路混合
を介しクラックに樹脂の主剤と硬化剤を混合した樹脂を
圧入充填出来るために、主剤タンクと硬化剤タンクから
所定長さの送給通路を介し、スタティックミキサー等の
管路混合器に至るまで個別に独立的に送給することが出
来るために、各通路に於て樹脂が急結しないことによ
り、目詰り等も起こさず、管路混合器に於て初めて設計
通りの急結が行われ、樹脂の量や硬化時間も自由に調整
出来、ミリ単位の微小サイズのクラック部分に適量な樹
脂を圧送出来るという効果が奏される。

【００３３】しかも、当該ボーリングホールの削孔後に
水により該ボーリングホールの洗浄を行い、且つ、ビデ
オカメラ等によりクラックの状況を予め調整して比例ポ
ンプを介して樹脂を注入するシステムとすることが出来
るために、クラックの状況に応じて該樹脂の主剤と硬化
剤の温度や配合比を調整して最適な状態で圧入が出来る
ために、杭体の補修回復が確実に設計通りに行われ、施
工に対する信頼性が向上するという優れた硬化が奏され
る。

【００３４】又、該ボーリングホールに対する樹脂の圧
入に先んじて無収縮モルタルを充填するようにしたこと
により、当該目的とするクラック部分以外への樹脂の圧
入が避けられ、高価な樹脂の使用量が経済的に行えると
いう利点もある。

【００３５】そして、樹脂圧入装置のスタティックミキ
サーの管路混合器の上下にパッカを配設したことによ
り、目的とする小サイズのクラック部分に確実に所定圧
の樹脂が隅々に亘って隈なく均一に注入出来るという効
果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】杭体に対するボーリングホールの削孔プロセス
の模式断面図である。

【図２】杭頭のボーリングホールに対する水押しテスト
のプロセスの模式断面図である。

【図３】同、ボーリングホールに対するビデオカメラに
よる調整プロセスの模式断面図である。

【図４】クラックに対する樹脂の充填プロセスの模式断
面図である。

【図５】樹脂充填のチェックプロセスの模式断面図であ
る。

【図６】図４の拡大模式断面図である。

【図７】樹脂注入装置の拡大半断面図である。

【図８】図７の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 躯体基礎 ２ 構築体（杭体） ３ クラック ２０ 主剤タンク ２０' 硬化剤タンク ５ ボーリングホール １６ パッカ １２ 無収縮モルタル １８ スタティックミキサー（管路混合器） ７ 水 ９ カメラ ２５ 圧力センサー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】躯体基礎下部に対し形成された構築体に形
   成されたクラックに充填材を圧注して該構築体のクラッ
   クを補修するシステムにおいて、該クラックが発生した
   構築中に削孔したボーリングホールを削孔する工程と、
   該ボーリングホールに管路混合器を有するパッカを介し
   て樹脂グラウトを比例圧送ポンプにより圧入する工程
   と、その後構築体内のクラックに注入樹脂グラウトに対
   するチェック工程とから成ることを特徴とする構築体の
   クラックに対する補修システム。
2. 【請求項２】上記ボーリングホールの削孔工程の後に水
   押しテスト工程とカメラによる孔内調査工程を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の構築体のク
   ラックに対する補修システム。
3. 【請求項３】上記樹脂グラウトの圧入工程中にその圧入
   圧を測定するようにする工程を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の構築体のクラックに対する
   補修システム。
4. 【請求項４】上記樹脂グラウトの圧入に際し上記パッカ
   の近傍にて循環式に冷却する工程を有するようにするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の構築体のク
   ラックに対する補修システム。
5. 【請求項５】上記樹脂グラウトの圧入に先立ってパッカ
   の上部，下部の少くとも下部に無収縮モルタルの充填工
   程を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の構築体のクラックに対する補修システム。
6. 【請求項６】上記構築体が杭体であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の構築体のクラックに対する
   補修システム。