JPS6346207B2

JPS6346207B2 -

Info

Publication number: JPS6346207B2
Application number: JP3983883A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ootsuka; Koji Teruda; Yoshisuke Isowa; Akimoto Mizoguchi
Original assignee: Toto Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Toto Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1983-03-09
Filing date: 1983-03-09
Publication date: 1988-09-14
Also published as: JPS58218512A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ダム建設等におけるグラウト用デー
タ作成装置に関するものである。

最近のダム建設作業現場では、労務管理、品質
管理、学術的データの解析管理等のために、グラ
ウト注入作業データの充実が強く要望されてきて
いる。

一般に岩盤や地盤の改良は第１図に示すような
装置において、予め作られた作業指示書に従つ
て、ミキサ１からのセメントミルク（ベントナイ
ト、フライアツシユ等の混和剤を混入したものを
含む）のグラウトをグラウトポンプ２、リターン
バルブ３、電磁流量計４、圧力検出器５を介して
チユーブ６でグラウト注入機７へ送り、先端から
改良すべき岩盤や地盤へ注入して行なわれる。ま
た、検出された流量と圧力とは、それぞれの増幅
器８，９で増幅され、これらの出力は、流量と圧
力の調節計１０へ送られ、その出力でリターンバ
ルブ３を制御する。この場合、グラウトを構成す
るセメントと水との配合比（濃度）およびその配
合比に対応した注入量の設定は予め作られた作業
指示書に従つて行なわれる。最も一般的には、水
とセメントの比が10：１の濃度のうすいグラウト
を一定量例えば600注入し、以後濃度を高めて
同じ600ずつを注入し、最後に、１：１のグラ
ウトを注入し、だめ押しをする。しかるに、地質
が当初の想定とは異なるなどのため、作業指示書
通りに注入できないような場合には、グラウト注
入機を操作する者の経験と勘によつて随時変更を
加える。このとき、単位時間当りの注入量、積算
注入量、圧力変化は、記録計１１で記録され、そ
の記録紙が作業結果として管理者に提出され、改
めて日報に書き改められたり、データ解析すなわ
ち次数別ルジオン値に対するセメント注入量の相
関値、次数別ルジオン値の超過確率、孔間隔とル
ジオン値分布特性の解析などが行なわれる。

このような記録紙に基づいた従来のデータ集計
方法では、データ解析に大変な人手と時間を要
し、作業が煩雑となり、したがつてコンピユータ
の採用が渇望されていた。しかし、ダム建設の工
期が短いため経済的にコンピユーの導入まで至ら
なかつたこと、ダムグラウトの作業場は狭いトン
ネル坑内が多く、坑内にコンピユータを搬入する
ことはできないこと、もし、坑外に設置し、多重
電送方式で配線したとしても作業の障害となるこ
となどの理由から現実には採用されるまでには至
らなかつた。

本発明は、このような従来からの要望を達成す
るためになされたもので、磁気デイスク、磁気テ
ープ等の記憶装置を用い、この記憶装置に、予め
親機としてのコンピユータで作業指示のプログラ
ムを記憶し、作業現場に設けた子機としてのデー
タ作成装置でこれを解読し、作業指示を与えつ
つ、子機のメモリに記憶された刻々と変化する瞬
間流量、瞬間圧力その他のデータ収録を行なうこ
とによつて、ダムグラウトの注入作業を注入地盤
の変化、建造目的等に応じて適確に制御し、かつ
正確な日報作成ができるようにしたものである。

以下、本発明の一実施例を第２図以下の図面に
ついて説明する。なお、第１図と同一部分は同一
符号とする。

第２図において、１はミキサで、水とセメント
を混合して所定の配合比のセメントミルクを得る
ためのものである。このミキサ１での水とセメナ
トとの配合比は、手作業で水とセメントとを計量
して混合することができる。また、図示のように
セメントタンク１２と水タンク１３とを第１のミ
キサ１４に送り、まず最も配合の濃い例えば１：
１のセメントミルクを作り、つぎに、この１：１
のセメントミルクと前記水タンク１３からの水と
から所定の配合比を決定する制御ポンプ１５へ送
り、これを前記ミキサ１へ送つて混合するように
してもよい。このミキサ１は、グラウトポンプ
２、リターンバルブ３、電磁流量計４、圧力検出
器５を介してチユーブ６でグラウト注入機７に連
結されている。前記電磁流量計４は、電気的に流
量計用増幅器８に結合され、前記圧力検出器５
は、電気的に圧力計用増幅器９に結合されてい
る。これらの増幅器８，９はそれぞれ流量・圧力
調節計１０に接続され、この調節計１０は、前記
リターンバルブ３に接続されている。

つぎに、１６は、本発明による子機としてのデ
ータ作成装置で、第２図はそのブロツク図、第３
図はその正面図を示しており、このデータ作成装
置１６は、親機としてのコンピユータに対応して
いる。

第３図において、１７は、子機としてのデータ
作成装置本体でこの本体１７の操作パネルの上方
部には、作業者コード番号設定用ダイヤル１８と
その表示部１９、施工年月日の設定ダイヤル２０
とその表示部２１、作業指示表示板２２が設けら
れ、この作業指示表示板２２には、３本の注入孔
のデータが表示される。操作パネルの中央部に
は、配合比初期設定用ダイヤル２３とその表示部
２４、グラウトの注入流量表示部２５、グラウト
の注入圧力表示部２６、注入開始から注入終了ま
での各作業時間や後述のシフトレジスタ３７の配
合比変更寺間などの各時間データを出力する計時
手段として時間表示部２７、配合比表示灯兼設定
用押釦スイツチ２８₁〜２８₇、配合比切換指持用
ブザー２９、作業内容切換手段としての作業内容
区別表示灯兼押釦スイツチ３０₁〜３０₈が設けら
れ、下方部には、後述の磁気デイスク型記憶装置
を挿入する挿入口３１と、この挿入口３１を常時
は閉鎖しかつ閉鎖時にデイスクドライブするドア
３４が設けられている。

なお、本体１７の上方には、アイボルド３３が
設けられ、下面には、キヤスタ３４が設けらてい
る。

前記作業指示表示板２２には、施工No.、ブロツ
クNo.、孔種、孔番、ステージNo.、深度、区間長な
どの項目が設けられ、３本の注入孔分の表示が１
列ずつ横３列に発光ダイオード等によつて表示さ
れる。

前記配合比表示灯兼設定用押釦スイツチのう
ち、２８₁は水100％の設定用、２８₂はセメント
１に水10の設定用、以下２８₃は１：８、２８₄は
１：６、２８₅は１：４、２８₆は１：２、２８₇
は１：１の設定用である。

前記作業内容区別表示灯兼押釦スイツチ３０₁
〜３０₈のうち、３０₁は段取用、３０₂は圧力調
整用、３０₃は透水テスト用、３０₄はリーク有
用、３０₅は休止用、３０₆は圧入開始用、３０₇
は注入終了用、３０₈は作業終了用である。

つぎに、第２図のブロツク図は、中央処理装置
（以下CPUという）を主体として構成されるもの
で、３５はグラウトの注入量を積算する積分器、
３６₁は、後述の配合パターンに基づく上限値比
較器、３６₂は下限値比較器で、必要により中間
値の比較器も設けられる。３７は第６図に示すよ
うな配合パターンに基づいて段階的な配合比を設
定するシフトレジスタ、２３は透水テストに基づ
いてシフトレジスタ３７中の所定の配合比に設定
するための前記配合比初期設定ダイヤル、３８は
各種データを記憶するメモリ、３９は配合比の設
定値を一時記憶するラツチ回路、４０はデジタ
ル／アナログ変換器（以下Ｄ／Ａ変換器という）、
４１は配合パターンに基づいて上限値と下限値さ
らに必要に応じて中間値を電圧等の基準信号とし
て出力するための基準信号回路、４２は20分毎な
どのように積分時間等を設定し、かつラツチのタ
イミングをとるタイマである。また、４３は磁気
デイスク、磁気テープ等からなる記憶装置で、こ
の記憶装置４３には、管理事務所、本部等の親機
としてのコンピユータにより、予め調査されたデ
ータに基づき地質、建造目的などに応じてグラウ
トの配合パターン、注入量、圧力、時間等の作業
指示データが記憶されているとともに実際の注入
作業開始から終了までの流量、圧力の時間的変
化、その他日報として必要なデータが記憶されて
いる。この記憶装置４３は、インターフエイス４
４を介して作業管理装置１６の本体１７の挿入口
３１に着脱自在に装着されて、前記メモリ３８に
結合される。このメモリ３８の入力側には、ま
た、前記流量増幅器８と圧力増幅器９とが接続さ
れ、かつ、出力側にはインターフエイス４５，４
６を介して前記流量・圧力表示器２５，２６およ
びプリンタ、冷陰極管等の記録器４７に接続され
ている。

前記シフトレジスタ３７の出力側には、前記メ
モリ３８の他に、前記配合比表示灯兼設定用押釦
スイツチ２８₂，２８₃…２８₇に接続されるとと
もに、微分回路４８₂，４８₃…４８₇、ラツチ回
路４９₂，４９₃…４９₇、オア回路５０を介して
前記配合比切換指示用ブザー２９に接続されてい
る。また、グラウトは、最近にだめ押し注入が行
なわれる。そのため、前記積分器３５の出力側に
アナログスイツチ５１を介して比較器５２に接続
され、さらにタイマ５３を経て前記注入終了表示
灯兼押釦スイツチ３０₇に結合されている。アナ
ログスイツチ２１は、シフトレジスタ３７のう
ち、１：１の配合比出力により閉成され、また比
較器５２には、だめ押し流量（例えば１／
min）の基準信号端子５４が接続されている。

前記シフトレジスタ３７の出力により配合比を
自動的に制御するときには、インターフエイス５
５を介して前記制御ポンプ１５に結合される。ま
た、配合比設定用押釦スイツチ２８₂，２８₃…２
８₇により半自動的に制御するときは、セメント
の計量器５６に結合される。

つぎにダムグラウト注入は山奥、厳寒地、多湿
地、トンネル内等悪環境下で使用する場合が多い
ので、前記記憶装置４３は、第４図および第５図
にに示すように収納箱５７に入れて搬送される。
すなわち、記憶装置４３が磁気デイスクである場
合、収納箱５７は、アルミやステンレスにより薄
型箱状とし、１側端には、ヒンジ５８により両開
きの蓋５９，５９を設けて係止具６０係止せし
め、また蓋５９，５９の近くには、ゴム等の送り
ローラ６１，６１が両面から磁気デイスク４３を
挾持するように設けられている。

つぎに本発明の作用を説明する。

まず、作業者は、作業開始に当つて、収納箱５
７の蓋５９，５９を開き、記憶装置４３をデータ
作成装置１６の挿入口３１に挿入し、送りローラ
６１を回転して記憶装置としての磁気デイスク４
３を手に触れることなく所定位置まで送り込む。
ここでドア３２を閉じ電源が投入されると、その
磁気デイスク４３がどの孔番の磁気デイスクであ
るかを、作業指示表示板２２に、施工No.、ブロツ
クNo.…等の指示データをもつて表示する。そして
作業者は、磁気デイスク４３と作業指示孔番が間
違ないことを確認する。

つぎに、作業者のコード番号および施工年月日
を表示部１９，２１をみながら設定用ダイヤル１
８，２０で設定する。この設定の後、セメントミ
ルクの調整や計測器の調整等の段取りに入ること
になるが、それにはまず、作業内容区別表示用兼
押釦スイツチ群の中から段取用押釦スイツチ３０
_１をオンすることにより作業を開始する。

つぎに、グラウトの注入は、地質、建造目的等
により決定され、その指示データは、記憶装置４
３に予め記憶されているが、その一般的な場合と
して代表的にはつぎのような２例がある。すなわ
ち、第１例注入前に透水テスト（水押し）を行い、１ス
テージにおいて、30／min以上のときは、配
合比の濃いＣ：Ｗ＝1.8を初期設定とし、30
／min以下のときは、配合比の最もうすい
Ｃ：Ｗ＝１：10を初期設定配合とする。

その後、一定時間（例えば20分間）の注入流
量を積算し、この量が第６図の配合パターンの
どれに該当するかを検出し、順次配合比を変化
せしめる。

配合比がＣ：Ｗ＝１：１となつたときは１
／minに達するまで時間を設定せずに注入
し、１／minに達した後、一定時間（例えば
20分間）のだめ押しの注入をし、しかる後、ブ
ロツキングに入る。つまり、背圧が30分間後規
定圧力より下降しないとき注入終了とする。以
上で１ステージが終了すると、つぎのステージ
へ移る。

第２例注入前に透水テストを行ない、配合比の初期
設定を行なうことは前記例と同様である。

その後、時間に関係なく、グラウト注入量で
ある積算流量が一定値（例えば600）に達し
たとき、順次濃い配合比に変化せしめる。

配合比に拘らず、１／minに達したとき、
前記同様だめ押しをし、ブロツキングに入る。

前記第１例の作用をまず第７図ａの記録例に基
づいて説明する。

透水テストの結果、例えば30／min以下で
あつたときは、配合比初期設定ダイヤル２３で
Ｃ：Ｗ＝１：10に設定する。すると、シフトレ
ジスタ３７の図中左端の１：10から出力し、こ
れにより、１：10の配合比表示灯２８₂が点滅
するとともに、ブザー２９が鳴る。配合比押釦
スイツチ２８₂を押すと、ブザー２９が停止し、
表示灯２８₂が静止点灯となる。この表示灯２
８₂の点灯をみて、作業者は、配合比がＣ：Ｗ
＝１：10となるようにグラウトを配合し、これ
をミキサ１へ送り、ポンプ２を介して注入機７
より注入する。

注入された流量は、流量計４、増幅器８を介
して積分器３５で積算される。タイマ４２から
の信号で20分間積算されると、その信号が比較
器３６₁，３６₂へ送られる。一方、記憶装置４
３に記憶された１：10のの配合パターン出力
は、20分毎のタイミングでラツチ回路３９に送
られ、さらにＤ／Ａ変換器４０、基準信号回路
４１を経て上限値（600／20min）と下限値
（０／20min）が比較器３６₁，３６₂に送ら
れる。ここで、20分間の積算値が640／
20minであつたものとすると、比較器３６₂か
ら出力が出て、シフトレジスタ３７を１：10か
ら１：８へ移動せしめる。このシフトレジスタ
３７の１：８の出力により前記同様表示灯２８
_３が点滅し、ブザー２９が鳴るので、押釦スイ
ツチ２８₃を押し、１：８への配合比に変更す
る。以下同様にして、１：８で620／20min
のときは１：６へ変更し、１：６で600／
20minのときは、１：４へ変更し、１：４で
580／20minのときは１：２へ変更し、１：
２で550／20minのときは１：１へ変更する。
このようにして、20分間毎に順次濃い配合パタ
ーンへ変更する。

最後に、１：１になると、そのまま時間に関
係なく注入が続けられる。このとき、シフトレ
ジスタ３７の１：１の出力でアナログスイツチ
５１が閉じ、積分器３５の出力が比較器５２へ
送られる。そして信号端子５４より１／min
の信号が入つているので、１／minに達した
とき（To時）に、比較器５３から出力され、
さらに20分間のだめ押しをしたとき、タイマ５
３から出力が出て、注入終了の表示灯３０₇が
点灯し、ブロツキングに入り注入終了となる。
そしてつぎのステージへ移る。

第７図ｂは、第１例において、透水テストの結
果Ｃ：Ｗ＝１：８から開始した例を示している。
そして、１：６のとき途中で急激に流量が減つた
ため、一旦うすい１：８に戻し、再び前記同様に
して順次に濃い配合とした例を示している。この
例において、１：８のとき620／20minであり
ながら、さらに１：６のときも620／20minの
ときは、すなわち、注入量が横ばい状態のとき
は、岩盤よりリークが生じたことをあらわしてお
り、リーク有の表示灯３０₄が点灯する。この場
合、注入を一時中断し、５〜６時間経過後にグラ
ウト注入を開始する。

以上の第７図ａ，ｂの例において、注入圧力
は、特に制御の対象にはされず、例えば20分間で
600程度の注入がなされるような範囲に設定す
る。しかし、圧力が高くなりすぎると岩盤破壊等
の害を及ぼすので、例えば40Kg／cm²を上限と設定
する。したがつて、通常注入作業は設定値（40
Kg／cm²）以下で行なわれるが、検出圧力が40Kg／
cm²Ｇを越すと、調節計１０からリターンバルブ３
へ信号を送り、注入圧力を下げるため、注入流量
を削減して過分の流量をミキサ１へ戻すように制
御する。したがつて、例えば第７図ｂのように注
入圧が高くなりがちで、そのため、調節計１０が
注入量を削減するように作用し、その注入量の積
算値が下限値以下になつたようなときには、うす
い配合比パターンへ切換えるようにブザー２９が
鳴つて指示をする。

つぎに、第２例として、第７図ｃの記録例につ
いて説明する。

透水テストの結果、30／min以下であつた
ものとすると、前記同様初期設定を１：10とす
る。

１：10の配合比で時間に関係なく、一定量例
えば600が注入されるまで続ける。このとき、
第２図において、積分器３５はタイマ４２によ
り制御されないようにする。600が注入され
た時（t₁時）に、比較器３６₂から出力が出て
シフトレジスタ３７の出力は１：８へ移動す
る。この信号により、１：８へ配合比を変更す
る。以下同様に、１：８で600に達したt₂時
に１：６へ、t₃時に１：４へ、t₄時に１：２
へ、t₅時に１：１に変更する。

１：１の後は前記同様１／minになつたと
き、20分間のだめ押しをしブロツキングに入
る。そしてつぎのステージへ移る。

流量計４、圧力検出器５によるデータは、増幅
器８，９を介してメモリ３８に送られる。このメ
モリ３８の記憶データは、インターフエイス４５
を介して表示器２５，２６により表示されたり、
インターフエイス４６を介してプリンタ、CRT
等の記録器４７で記録し、かつ表示する。さらに
メモリ３８からインターフエイス４４を介して記
憶装置４３へデータが送られ、すべてのデータが
収録される。

注入作業が終了すると、磁気デイスクからなる
記憶装置４６が挿入口３１から抜き取られる。そ
して、この記憶装置４６は親機としての大型コン
ピユータの設備されている管理会社、事務所等へ
運ばれ、日報作成、管理図の作成、データの解析
等に使用される。具体的には、記憶装置に収録さ
れた流量と圧力のデータからPQ曲線の作成、ル
ジオン値とセメント注入量の相関、次数別ルジオ
ン超過確率、孔間隔とルジオン値分布特性等の解
析が行なわれる。

前記実施例においては手動で配合比を変更した
が、シフトレジスタ３７の出力で制御ポンプ１５
により自動的に配合比を制御したり、押釦スイツ
チ２８₂，２８₃…２８₇により計量器５６を制御
して半自動的に制御することができることは前記
した通りである。

前記実施例では、セメントと水を配合したセメ
ントミルクの場合について説明したが、このセメ
ントミルクの中に、ベントナイト、フライアツシ
ユなどの混和剤を含む場合があることは勿論であ
る。

本発明は上述のように構成したので以下のよう
な効果を有する。

(a) 透水作業、グラウト注入作業などの作業内容
切換時間、グラウトの配合比変更時間、流量の
時間的変化、圧力の時間的変化を含む日報用時
間データが、内蔵メモリに刻々と記憶され、さ
らにそのデータが着脱自在の記憶装置に収録さ
れるようにした。そのため、コンピユータによ
つて、日報作成、管理図の作成、データの解析
等に使用される。具体的には、記憶装置に記憶
された流量と圧力のデータからPQ曲線の作成、
ルジオン値とセメント注入量の相関、次数別ル
ジオン超過確率、孔間隔とルジオン値分布特性
等の解析が迅速かつ容易に可能である。

(b) 従来のデータの記録はグラウトの流量変化と
圧力変化をペン書きで行なつていたため、デー
タの解析に専門の熟練者が何日間も要していた
が、本発明によれば、記憶装置に記録したデー
タを装置本体から抜きとつて、コンピユータに
結合することにより時間的データに基づくグラ
ウト注入技術の解析が即座に可能で、岩盤や土
質に応じた適切で迅速なグラウト注入制御がで
きる。

(c) 従来のペン書きでは自動的に記録することの
不可能なデータ、すなわち、作業内容の切換時
間、グラウトの配合比変更時間の各データが計
時手段からその都度出力されてメモリに記録さ
れるので、これらの時間データに基づくPQ曲
線、ルジオン値その他の解析が即座に可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のグラウト注入時のデータ収録
装置のブロツク図、第２図は、本発明によるグラ
ウト用データ作成装置の一実施例を示すブロツク
図、第３図は、装置本体の正面図、第４図は、記
憶装置の収納箱の一部切欠いた側面図、第５図
は、同上正面図、第６図は、セメント配合比の配
合パターンを示す図、第７図ａ，ｂ，ｃは、記録
波形例を示す図である。１……ミキサ、２……グラウトポンプ、３……
リターンバルブ、４……電磁流量計、５……圧力
検出器、６……チユーブ、７……グラウト注入
機、８……流量用増幅器、９……圧力用増幅器、
１０……調節計、１６……データ作成装置、２７
……計時手段としての注入時間表示部、２８₁〜
２８₇……配合比表示灯兼設定用押釦スイツチ、
２９……配合比切換指示用ブザー、３０₁〜３０₈
……作業内容切換手段としての作業内容区別表示
用兼押釦スイツチ、３１……挿入孔、３５……積
分器、３８……メモリ、４３……記憶装置、５７
……収納箱。

Claims

【特許請求の範囲】１ミキサで所定の配合比に配合されたグラウト
をポンプにより圧送し、流量計と圧力検出器でデ
ータを計測しつつグラウト注入機により岩盤また
は土中に注入するものにおいて、グラウトの注入
開始から注入終了までの作業内容の切換時間、グ
ラウトの配合比変更時間、流量の時間的変化、圧
力の時間的変化を含む日報用時間データを出力す
る計時手段と、透水作業とグラウト注入作業との
作業内容に対応して切換えを行うための切換手段
と、グラウトの配合比をグラウトの注入指示デー
タに基づき切換えるための配合比切換手段と、前
記配合比切換手段、作業内容切換手段、流量計、
圧力検出器および計時手段からのデータに基づき
注入開始から注入終了までの流量と圧力の変化を
記憶するために装置本体に内蔵したメモリと、装
置本体に着脱自在で、作業指示データを前記メモ
リへ送り、かつ前記内蔵メモリの日報用データ内
容を磁気媒体により記憶する記憶装置とを具備し
てなることを特徴とするグラウト用データ作成装
置。２作業内容切換手段は透水用、グラウト注入作
業用の他に、段取用、圧力調整用、リーク有用、
休止用および作業終了用を包含してなる特許請求
の範囲第１項記載のグラウト用データ作成装置。