JP3654855B2 - Ground injection device and injection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は地盤注入液を地盤中に設置された注入管路を通して地盤中に注入し、該地盤を固結する地盤注入装置および工法に係り、特に注入の際の圧力変化にもかかわらず、所定の吐出量で注入し、さらに、吐出量を注入情況に応じて任意に調整し得る地盤注入装置および工法に係り、詳細には、地盤注入液を注入管路に送液する導管の横断面の絞りを調整して所定の吐出量で注入し得る地盤注入装置および工法に関する。
【0002】
【従来の技術】
地盤中に注入液を注入して該地盤を改良する地盤改良技術として、従来、注入すべき地盤に注入管を設置し、これら注入管を一本づつ下方から上方に引き上げ、あるいは上方から下方に押し下げて注入ステージを移向しながら注入する方法が知られている。
【0003】
しかし、注入すべき対象地盤は大方、軟弱な沖積層であって、透水性の異なる土層が積層して構成されており、このため、注入ステージを移向させながらそれぞれの土層に最適な注入を達成すること、すなわち、最適な注入圧、注入速度、注入量、注入率等による注入を達成することは極めて煩雑であって、長時間を必要とし、不経済となり、実質的に不可能であった。
【0004】
また、近年、地盤注入により液状化防止を行なうことが要求されている。このような液状化防止には大容量土の経済的急速施工が必要である。しかし、従来の注入工法ではこのような急速施工は不可能であった。
【0005】
特に、地盤は上述のとおり、透水性の異なる土層が積層して構成されており、このため、各土層間で注入圧が異なって圧力変化を起こし、あるいは注入中に注入圧力の変化を起こし、この地盤内圧力変化のため一定量の吐出量で地盤注入することは非常に困難であった。
【0006】
【発明が解決すべき課題】
また、地盤中に設置した複数の注入管路に一つのポンプから同時に注入する場合、各注入管路吐出口の地盤の注入圧力が異なれば、圧力の低い注入管路のみに注入液が吐出され、所定の注入量を複数の注入管路に同時に注入することは不可能であった。
【0007】
さらに、一台のポンプから多数のオリフイスまたは噴射口を介して多数の注入管に同時に注入液を送液し、地盤中に注入する方法も提案されている。この方法では個々の注入管について、地盤の抵抗圧の変化の幅が大きい場合、あるいは、それぞれの注入管における地盤抵抗圧が注入過程中に変化する場合、ポンプ圧力が変動してしまい、このため、各注入管に所定の吐出速度で注入することが困難である。また、多数の注入管のうち、いずれかの注入管の注入が終了してのち、残りの注入管からの注入を所定圧力および吐出量を保ちながら注入することもまた困難なため、実用化には至っていないのが実情である。
【0008】
例えば、複数の注入管のうち、一部の注入管の注入が完了してこの注入管路のバルブを閉束した場合、送液管内の圧力は急上昇して残りの注入管への注入量が急激に増大してしまい、一定の注入圧力で一定の注入量を維持して注入を継続することが困難になる。また、各注入管毎に注入管からの吐出量を注入情況に応じて変動させることも困難である。
【0009】
そこで、本発明の目的は地盤注入の際の注入圧力の変化にもかかわちず、所定の吐出量で注入し得、上述の公知技術に存する欠点を改良した地盤注入装置および工法を提供することにある。
【0010】
さらに、本発明の他の目的は複数の注入管路吐出口の浸透抵抗圧力がそれぞれ異なっても、複数の注入管路から同時に、所定の注入速度で注入し得、さらに、複数の注入管路のうち、一部の注入が完了して注入を停止しても、他の残りの注入管路に影響を与えず、所定の圧力および吐出量を保ったまま、最後の一本の注入管路まで容易に注入し得、さらにまた、注入中、各注入管路毎にその吐出量を注入情況に応じて調整し得、上述公知技術に存する欠点を改良した地盤注入装置および工法を提供することにある。
【0011】
さらにまた、本発明の他の目的は液状化防止工事あるいは大規模工事における急速施工のための地盤改良等、大容量土の地盤改良に適し、特に、改良すべき地盤に複数の注入管路を設置し、これら複数の注入管路から注入液を同時に、かつ選択的に、さらには自動的に注入し得る地盤注入装置および工法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明装置によれば、地盤注入液を地盤中に設置された複数本の注入管路を通して地盤中に注入し、該地盤を固結する地盤注入装置において、該注入液を所定の圧力に加圧する注入液加圧部と、この注入液加圧部に連通され、該注入液を前記注入管路に送液する導管と、この導管に設けられた絞り調整装置とからなることを特徴とする。
【0013】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明装置によれば、地盤注入液を地盤中に設置された複数本の注入管路を通して地盤中に注入し、該地盤を固結する地盤注入装置において、該注入液を加圧する注入液加圧部と、この注入液加圧部に連通され、該注入液を前記注入管路に送液する一部または全部が柔軟性ないしは弾力性導管でつくられた導管と、この導管の柔軟性ないしは弾力性部分に設けられ、この導管を押圧ないし緩圧して該導管管路の横断面の絞りを調整する絞り調整装置を備え、前記絞り調整装置は前記絞りを調整することにより、導管から注入管路に送液される注入液の吐出量および/または吐出圧力を調整することを特徴とする。
【0014】
さらにまた、上述の目的を達成するため、本発明方法によれば、地盤注入液を地盤中に設置された複数本の注入管路を通して地盤中に注入し、該地盤を固結する地盤注入工法において、該注入液を加圧する注入液加圧部と、この注入液加圧部に連通され、該注入液を前記注入管路に送液する導管と、前記導管に設けられた絞り調整装置およびこれよりも下流側の導管に設けられた圧力計および/または流量計とを備えた地盤注入装置を用い、前記注入液を注入加圧部から導管および注入管路を経て地盤中に注入することを特徴とする。
【0015】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明方法によれば、地盤注入液を地盤中に設置された複数本の注入管路を通して地盤中に注入し、該地盤を固結する地盤注入工法において、該注入液を加圧する注入液加圧部と、この注入液加圧部に連通され、該注入液を前記注入管路に送液する、一部または全部が柔軟性ないしは弾力性導管でつくられた導管と、この導管の柔軟性ないしは弾力性部分に設けられ、この導管を押圧ないしは緩圧して地盤注入液の絞りを調整する絞り調整装置とを備えた地盤注入装置を用い、前記注入液を注入液加圧部から導管および注入管路を経て地盤中に注入するに際して、前記柔軟性ないしは弾力性導管が前記絞り調整装置によって押圧ないしは緩圧されてなり、これにより前記導管から注入管路に送液される注入液の吐出量および/または吐出圧力を注入管路における情況に応じて調整することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を添付図面を用いて詳述する。
【0017】
図1は本発明装置の一具体例のフローシートである。図2はオリフイス口径φ2.0mmにおける抵抗圧力Pとオリフイスからの流量fとの関係を各液圧について表したグラフである。図3はオリフイス口径φ2.5mmにおける抵抗圧力Pとオリフイスからの流量fとの関係を各液圧について表したグラフである。図4は本発明にかかる注入液加圧部と他の具体例の説明図である。図5は本発明にかかる地盤注入装置の変形例のフローシートである。図6は本発明の絞り部として用いられる流量制御弁の一具体例の断面図である。図7は流量制御弁の他の例の断面図である。図8は本発明に用いられる注入液リターンシステムの具体例の断面図である。図9は本発明にかかる絞り部の他の具体例の断面図である。図10は本発明にかかる絞り部のさらに他の形式の説明図である。図11は図10の絞り部の操作状態を表した部分断面図である。図12は図10の絞り部の変形例の部分断面図である。図13は図10の絞り部のさらに他の変形例の部分断面図である。図14は本発明にかかる地盤注入装置の他の具体例のフローシートである。図15は本発明にかかる地盤注入装置のさらに他の具体例のフローシートである。図16は本発明にかかる地盤注入装置のさらに他の具体例のフローシートである。図17は中央管理部に接続された本発明装置の一具体例のフローシートである。図18は中央管理部を有する図1の装置を具体的に表した説明図である。図19は集中管理装置X1の操作フローチャートである。図20は図18の10本の送液系統分のデータを表した画面である。図21は本発明にかかる一具体例の注入管路を地盤中に埋設した状態の断面図である。図22は本発明にかかる他の具体例の注入管路を地盤中に埋設した状態の断面図である。図23は本発明のさらに他の具体例の注入管路を地盤中に埋設した状態の断面図である。
【0018】
図1に示されるように、本発明地盤注入装置Aは地盤注入液5を地盤3中に設置された複数本の注入管路2、2・・・2を通して地盤3中に注入し、該地盤3を固結する装置であって、地盤注入液5を所定の圧力に加圧する注入液加圧部1と、この注入液加圧部1に連通され、前記注入液5を注入管路2に送液する導管6と、この導管6に設けられた絞り部7とから基本的に構成される。なお、絞り部7は導管6の上端部、すなわち、送液系13と導管6の分岐点、あるいは後述の分配装置11から導管6への出口に設けてもよい。
【0019】
また、図1に示されるように、地盤注入液5の絞り部7に至る送液系13に注入液リターンシステムRS、すなわち、送液流量計f0 および/または送液圧力計P0 と、注入液リターン装置RAを設け、所定の注入圧力P0 を保つように流量圧力制御装置10によってリターン装置RAを制御し、注入液の一部をリターン管路Rを通して注入液槽4にリターンさせる。すなわち、注入液リターンシステムRSは送液圧力計P0 および/または送液流量計f0 からの信号情報を流量圧力制御装置10が受け、この信号を注入液リターン装置RAに伝達する。注入液リターン装置RAは送液圧力計P0 および/または送液流量計f0 からの情報に基づき、送液系13中の注入液を送液系13からリターン管路Rに分流して注入液槽4にリターンさせることにより送液系13の液圧を所望の圧力に保持し、これにより絞り部7を通して導管6から注入管路2に送液される注入液の吐出量を所定の量に保持する。
【0020】
図1において、地盤注入液5は絞り部7の上流側の高い圧力部から下流側の低い圧力部に噴射される。この場合、加圧された地盤注入液5の注入圧力P0 と注入される地盤3の注入圧力P1nの差圧を充分に大きくとれば、絞り部7より下流側の各導管6、6・・・6の注入圧力にばらつきがあっても、各導管6の吐出量(注入速度)は絞り部7の面積が同じであればほぼ同一量となる。そして、吐出量は注入圧力P0 と絞り部7の孔の面積によって定まる。
【0021】
しかし、図1において、地盤注入液5は注入の初めから終りまで常に全導管6、6・・・6から正確に同様に注入されるとは限らず、あるいは対象注入個所によっては早く完了して注入を終了する導管6もでてくる。ところが、導管6、6・・・6の一部が注入を終了すると、この注入量が残りの他の導管6、6・・・6に分配されるため、導管6内の圧力が高くなり、残りの導管6、6・・・6からの吐出量が増えてしまう。これを防ぐために、ポンプ14のインバータ(図示せず)を調節して回転数を調整し、圧力を落として流量を調整するか、リターンシステムを作動させる。このようにして、導管6の注入中の数の変動にもかかわらず、送液系13の圧力を所定値に保持し得、各導管6、6・・・6から所定流量の注入を自動的に継続することができる。
【0022】
また、図1において、注入開始から完了まで、注入液リターンシステムRSにより注入圧力P0 を任意の値に設定して地盤注入液5を自動的にリターンさせ、注入圧力P0 と、稼動している導管6、6・・・6の数とに対応した吐出量を任意に得ることもできる。さらに、ポンプ14に図示しないインバータを設けることにより、最も適切な流量範囲(圧力範囲)内で、所定の流量ないしは圧力に調整することもできる。このように、注入液リターンシステムRSにより、あるいはインバータにより、さらにはこれらの併用により地盤注入液を所定圧力に加圧する注入液加圧部1を本発明では、流量圧力制御機能を有する注入液加圧部1と呼ぶ。なお、図1において、送液系13と、導管6との間に分配装置11を設け、導管6、6・・・6を分配装置11から伸長させてもよい。また、12は導管6と注入管路2の連結部である。さらに、導管6には図1に示すように、分岐バルブV1 、V2 ・・・Vi 、Vn 、さらには、圧力計(圧力検出器)8、流量計(流量検出器)9を任意に設けることもできる。
【0023】
図2および図3は図1の分配装置11中の加圧された地盤注入液5(絞り部7(オリフイス)よりも上流側の液圧=P0 )をオリフイス(絞り部7)から噴出する場合、オリフイスの口径を2.0mmおよび2.5mmとし、リターンシステムRSを用いてオリフイスよりも上流側の液圧を所定圧力に保ち、オリフイスよりも下流側の液圧(地盤抵抗圧力)を種々変化させたときのオリフイスからの流量f(l/分)の変化のグラフである。
【0024】
図2および図3から、液圧P0 が地盤抵抗圧力Pよりも充分に高いときには、流量 fは液圧PとオリフイスOの口径によって定まり、また、液圧Pが変動しても流量fはほとんど変動しない。また、液圧P0 とPとの差がある範囲内に小さくなると流量fは急速に低下することがわかる。一般に、液圧P0 は20〜100kgf/cm2 とし、P0 とPの差は5kgf/cm2 以上、好ましくは、10kgf/cm2 が望ましい。
【0025】
図4は本発明に用いられる注入液リターンシステムRSの他の具体例のフローシートであり、ポンプ14を並列して複数個用い、これにより、送液量を多くして注入圧力P0 を高めて非常に多数の注入管路から同時に注入することができる。すなわち、これにより、本発明は図1に示す導管6、6・・・6を数十本あるいは100本以上、一度に地盤中に設置して急速施工を可能とする。また、1吐出口当たり1〜5l/分の低吐出量により土粒子間浸透も可能になる。すなわち、1吐出口3lとして100吐出口を同時注入する場合、300l/分の注入ポンプを必要とする。ところが、300l/分の薬液注入ポンプは入手しにくい。しかし、図4の装置を用いることにより30l/分の薬液注入ポンプ10台を一セットにし、100本の吐出口から一気に注入することができる。しかも、この注入液リターンシステムRSを用いることにより、一台毎のポンプの吐出量を調整することなく、多数の吐出口から、吐出口の数が変動しても一定圧力P0 により、所定量の吐出量で自動的に注入し続けることができ、上述のリターン装置を用いることによってこのような画期的注入工法の実用化が可能になる。
【0026】
注入液リターン装置RAは注入中連続して稼動しており、送液圧力計P0 の信号を得た流量圧力制御装置10は注入液リターン装置RAに指示して地盤注入液5をリターン管路Rを通して分流リターンさせ、図1における分配装置11内の圧力(絞り部7よりも上流側の液圧)を制御して吐出量を制御する。さらに、流量計9の信号を受けて分配装置15内の圧力を制御し、最も適切な導管6の吐出量になるように制御する。かつ、導管6の一部が所定注入を終えて注入を停止しても、残りの導管から同一吐出量で注入して最後の一本まで注入できるようになる。
【0027】
図5は円筒環状の分配装置11を用いた本発明にかかる地盤注入装置の例を示す。一般に、分配装置はポンプで注入液を送液系13から直接各導管6に送液すると直ちに過大の圧力を呈して稼動が難しくなる。また、脈動を生じるため、地盤への均質な浸透が困難になる。これに対して、送液系13から分配装置11を経て導管6に送液すると、脈動が吸収されて地盤中への均質な浸透が可能になる。また、図5のように、絞り部7に至る送液系13に注入液リターンシステムRS、すなわち、送液圧力計P0 ないしは送液流量計f0 、注入液リターン装置RA、リターン管路R、および流量圧力制御装置10を設けることにより、ポンプ14を通常の稼動状態にしてスタートしたまま、徐々に注入圧力P0 を上昇させ、導管6、6・・・6からの吐出量を把握しながら注入圧力P0 を設定して、安全かつ容易に注入操作が可能になる。また、ポンプ14の脈動が分配装置15内で吸収され、このため、各注入管路2、2・・・2には脈動のない地盤注入液5が送液され、脈状注入の起こりにくい土粒子間浸透が可能になる。特に、図5のような円筒環状の分配装置15は分配装置11内の圧力が均等に分布するため、各導管6、6・・・6への吐出量が均質になる。なお、送液圧力計P0 や送液流量計f0 は分配装置内に設けることもできる。
【0028】
図6は本発明にかかる絞り部の一具体例であって、流量制御弁Bの断面図である。図6において流量制御弁Bは弁本体15と、入口通路16と、出口通路17と、バランスピストン18と、スプリング19と導入口22とを備えて構成される。
【0029】
弁本体15は地盤注入液5を矢印方向に導入する入口20および矢印方向に排出する出口21を有し、入口通路16はこの入口20から弁本体15の内部に通じ、かつ出口通路17はこの出口21から弁本体15の内部に通じている。
【0030】
バランスピストン18は入口通路16および出口通路21間にこれら通路方向に沿って移動自在に内蔵され、かつ入口通路16に通じる導入口(オリフイス)22および出口通路17に通じる流出口23を有している。なお、導入口22はバランスピストン18の通路方向への移動により絞りおよび開きを自在に調整できる。
【0031】
スプリング19は伸縮性弾性体であって、出口通路17内に装着され、バランスピストン18を出口通路17の方向から付勢する。このような伸縮性弾性体として、図6に示されるスプリング19のほかに、図示しないが、スプリングを内在した合成樹脂製のクッション材、スプリングをゴムのような伸縮製膜で覆ったクッション材、硬質ゴムのような合成樹脂製の可撓性クッション材等、スプリングの間に注入液のゲルが詰まって機能低下を来さないようにした各種クッション材が用いられる。
【0032】
上述の構成からなる図6に示される流量制御弁Bは出口21側に圧力P1 (抵抗圧)が増えると、出口21側圧力P1 と入口20側圧力P0 の圧力差P0 −P1 が小さくなり、注入速度が減少するが、バランスピストン18は地盤抵抗圧が増えるため、スプリング19を押して入口20側に移動する。この移動により導入口22(オリフイス)の開口部が大きくなり、入口20から流入する流量が増大するように作用する。
【0033】
また、出口21側の圧力(地盤抵抗圧)P1 が低くなると、出口21側圧力P1 と入口20側圧力P0 の圧力差P0 −P1 が大きくなり、注入速度が増大するが、バランスピストン18は出口21側に移動する。この移動により導入口22が絞られて開口部が小さくなり、導入口22から流入する流量が減少するように作用する。すなわち、本発明にかかる流量制御弁Bは出口21側の圧力変化にもかかわらず、出口21から常に一定の吐出量を吐出するように作動する。このように、注入孔毎に地盤注入圧力に変動があっても、注入中にゲル化が進行して地盤の抵抗圧が増大しても一定の吐出量を保持するように作動する。
【0034】
注入に当たっては、注入対象とする土層に最も適した注入圧力と吐出量で注入することが望ましい。所定のポンプ圧を保って、それに対応した吐出量で注入するべきであるが、注入中の地盤の変化、ゲル化に伴う浸透抵抗の変化、あるいは注入操作上のばらつきによってポンプ圧が変動し、吐出量も変化しやすい。これに対し、本発明によれば、上述弁の機能により出口側の圧力変化にもかかわらず、ほぼ一定の吐出量を保持できる。
【0035】
図7は流量制御弁Bの他の例の断面図を示す。図7において、流量制御弁Cは図6の流量制御弁Bと同様、弁本体15と、入口通路16と、出口通路17と、バランスピストン18と、スプリング19とを備えて構成される。
【0036】
すなわち、図7において、ネジ24を回転し、スプリング19の方向に押し込むことにより、スプリング19を介してバランスピストンを移動し、導入口(オリフイス)22の開口面積を狭くして地盤注入液5の通過量を減らす。この結果、流出口23を経て出口21から吐出される地盤注入液5の量は減少する。これとは逆に、ネジ24を反対に回転することによってバランスピストンを上述とは逆に移動し、導入口(オリフイス)22の開口面積を広くして地盤注入液5の通過量を増大させる。この結果、流出口23を経て出口21から吐出される地盤注入液5の量は増大する。
【0037】
このような流量制御弁Cを用いることにより、施工前の流量試験に基づいて、あらかじめネジ24を調整して所定の吐出量に設定することができ、また、注入中、注入状況に応じてネジ24をまわし、適宜に吐出量を調整することもできる。
【0038】
図8は本発明に用いられる注入液リターンシステムの具体例を示した断面図である。すなわち、図8は送液系13、すなわち、注入液槽4より分配装置11に至る途中の送液系13に注入液リターン装置RAおよびこれよりも下流側に送液圧力計P0 および/または送液流量計f0 を設けるとともに、これら注入液リターン装置RA、および送液圧力計P0 あるいは送液流量計f0 をそれぞれ流量圧力制御装置10に接続した例である。この場合、注入液リターン装置RAは送液圧力計P0 および/または送液流量計f0 からの情報に基づき、送液系13中の地盤注入液5を送液系13からリターン管路Rに分流することにより送液系13の液圧を所望の圧力に保持する。なお、注入液リターン装置RAでは、上述信号を受け、リバーシブルモータ26のシヤフト25を矢印方向に、上下に正逆移動し、リターン管路R開口部の面積を調整してリターン管路Rへの地盤注入液5のリターン量を調整し、送液系13側の圧力ないしは流量を所望の設定値とする。これらの装置とポンプを一体化して流量圧力制御機能を有する注入液加圧部1とすることができる。
【0039】
図9は本発明にかかる絞り部7のさらに他の具体例の断面図である。絞り部7は流量圧力制御装置10からの指示を受け、リバーシブルモータ26の稼動によりシヤフト25を矢印方向に運動させ、導管6中に送液される地盤注入液5をシヤフト25で絞り、オリフイス(絞り)の口径を調整する機能を有する。すなわち、流量圧力制御装置10に接続された圧力計8および/または流量計9からの情報に基づき、導管6中に送液中の地盤注入液5が所定の圧力範囲および/または瞬時流量範囲を保持するように、絞りaを調整して導管6の液圧を所望の圧力範囲および/または瞬時流量範囲に保持する。なお、オリフイスのように口径が一定のものは一定の流量を保持して流量の変動はできないが、上述のように絞り部7を用いれば、導管6の流量を自動的に調整できる。このように、本発明では、ポンプにリターン装置やインバータを設けずとも、絞り部に流量圧力制御装置を設けて絞り部よりも上側の液圧を調整して絞り部の断面積に対応した流量を得ることによって、注入液加圧部に所定の圧力に加圧する機能をもたらすことができる。
【0040】
図10は本発明に用いられる絞り部7の他の形式の説明図であり、図11は図10の絞り状態を表した説明図である。図10および図11において、地盤注入液5を注入管路2に送液する導管6(送液系)は一部または全部が柔軟性導管6aで形成される。そして、この柔軟性導管6aには、この導管6aを押圧ないしは緩圧して該導管6aの管路6bの横断面の絞りを調整する絞り部7が備えられる。この柔軟性導管6aに用いられる材料としては、例えば合成樹脂等のゴムが用いられる。
【0041】
このような図10および図11に示す構造の絞り部7は柔軟性導管6aを押圧ないしは緩圧して管路6bの横断面の絞りを調整し、これにより、管路6bに阻害するものが存在せず、したがって、注入液として、例え、懸濁性の注入液を流しても管路6bの絞り部が詰まることがない。
【0042】
この絞り部7の具体的構造としては、図10に示されるように、一対の硬質片27、27を備え、図11に示されるように、この一対の硬質片27、27で柔軟性導管6aを挟持して管路6bを押しつぶし、あるいは復元させることにより導管6aを押圧ないしは緩圧する。この場合、シヤフト25はギヤを上下することにより手動で調整することもできるが、自動的に行なう方が好ましい。
【0043】
例えば、図10に示すように、本発明にかかる絞り部7はリバーシブルモータ26、およびこのモータ26の稼動によって上下に運動するシャフト25を備える。28はギヤボックスである。そして、一対の硬質片27、27のうち、一方は柔軟性導管6aに近接ないしは接触するように、シャフト25の、例えば先端に取りつけられ、他方は柔軟性導管6aを挟んで、一方の硬質片27と対向する位置に配置される。これにより、図11に示されるように、シャフト25の上下運動により柔軟性導管6aを一対の硬質片27、27間に挟んで押圧ないしは緩圧する。
【0044】
さらに、本発明では図10に示されるように、絞り部7よりも下流側の送液系導管6(ないしは柔軟性導管6a)に圧力計8および/または流量計9、例えば電磁流量計8を設け、かつ、流量圧力制御装置10をも設ける。この制御装置10は所望の流量を設定しておき、圧力計8および/または流量計9、および絞り部7のリバーシブルモータ26と接続され、圧力計8および/または流量計9からの情報に基づき、絞り部7に指示を与えてリバーシブルモータ26を稼動させ、シャフト25を上下運動させて柔軟性導管6aを押圧ないしは緩圧して絞りを調整し、設定された所望の流量に調整する。硬質片27、27としては例えば、硬質プラスチックや金属等からなる硬質の棒状体が用いられる。
【0045】
図10において、制御装置10は絞り部以外に注入液加圧部1と接続してもよい。すなわち、図1の注入液加圧部1の例えば、ポンプ14とも接続され、圧力計8および/または流量計9からの情報に基づき、注入加圧部1(ポンプ14)に指示を与え、例えば、インバータに指示してポンプ14の回転数を上げ下げして地盤注入液5の加圧状態を調整する。なお、この制御装置10は図示しないが、リターン装置を調整して絞り部7より上流側の圧力が所定値を保つようにリターン量を調整することもできる。
【0046】
地盤注入液5は上述のとおり、注入液加圧部1を経て加圧送液され、次いで、図10に示されるように、柔軟性導管6aに設置された絞り部7の上下に運動自在なシャフト25の硬質片27により柔軟性導管6aが挟持されて流量が絞られる。この硬質片27、27で挟まれ、絞られた流路の断面をaとすると、流路aを流れる注入液5の瞬時流量qは硬質片27、27よりも上流側の圧力P0 と注入管路2内圧力P1 (地盤注入圧)の差圧△P=P0 −P1 によって定まる。差圧△Pが大きいほど、また、流路aが大きいほど、瞬時流量qは大きくなる。また、△Pがゼロに近づくにつれてqはゼロに近づく。
【0047】
したがって、地盤注入圧P1 が注入経過とともに変動して注入圧力が上昇し、△Pが小さくなっても流路aを大きくすることによって瞬時流量qを所定範囲に保つことができ、あるいは流路aを小さくすることによって瞬時流量を小さくし、P1 の上昇を抑えて地盤の変状を少なくすることができる。
【0048】
そして、これらの調整を導管6(柔軟性導管6a)毎に行なうことができる。すなわち、本発明によれば、注入加圧部1の圧力と、絞り部7のシヤフト25の調整による流路aの断面を変動することにより、個々の導管6(柔軟性導管6a)毎に、注入状況に応じて注入圧力、瞬時注入量(注入速度)の調整が可能であり、圧力が上がっても瞬時注入量を低くすることによって低圧にして所定量に達するまで注入しつづけたり、あるいは地盤変位を最小限にして所定注入量を注入することが可能となる。
【0049】
なお、本発明に用いられる図10の絞り部7は図9の地盤注入液5の流れをシヤフト25で直接遮断するものとは異なり、図10に示すように、外側から硬質片27、27で柔軟性導管6aを挟持して流量を調整するので、懸濁液を用いても柔軟性導管6aが地盤注入液5で詰まることがない。
【0050】
図12は図10の絞り部7の変形例であって、複数の注入管路2、2・・・2にそれぞれつながる複数の柔軟性導管6a、6a・・・6aを一組の硬質片27、27で同時に導管6aの管路6bの絞りを調整する。これは地盤条件がほぼ同一で、かつ注入条件もほぼ同一であって、複数の注入管路から同時に注入する場合に用いられる。この場合、絞り部7よりも下流側の圧力および/または流量は一本の導管の測定のみで足りる。
【0051】
図13も図10の絞り部7の他の変形例であって、複数の柔軟性導管6a、6a・・・6aをそれぞれ別々の絞り部7、7・・・7で吐出量を調整する。この場合、それぞれの導管6aは注入管路に通じ、それぞれの注入管路の注入状況に応じて最適の吐出量で注入できる。
【0052】
図14は本発明にかかる地盤注入装置の他の具体例のフローシートである。図14において、地盤注入装置Aは注入液槽4中の地盤注入液5を地盤3中に設置された一本または複数本の注入管路2、2・・・2を通して地盤3中に注入し、地盤3を固結する。このような本発明にかかる地盤注入装置Aは注入液加圧部1と、絞り部7と、導管6、6・・・6とを基本的に備えて構成される。なお、図14において、中央の縦方向に画かれた破線よりも左側の部分が注入管路2を一本用いた装置であり、この破線を取り除いた全体図が複数本の注入管路2、2・・・2を用いた装置である。説明上、両者は同じであるので、図14により複数の注入管路2、2・・・2を例として両者の説明を兼ねる。一本の注入管路2を用いた例は破線の左側の部分である。なお、この地盤注入装置Aにおいて、絞り部7として図6、または図7に示す流量制御弁BまたはC、図9や図10の絞り部等をそれぞれ用いることができる。
【0053】
注入液加圧部1は注入液槽4と導管(送液系13) を介して連結され、槽4中の地盤注入液5を注入液加圧部1に導き入れ、加圧する。この注入液加圧部1は具体的には例えば、一台のポンプから構成され、あるいは図4に示されるように、複数台のポンプ14、14・・・14を並列して構成され、さらには図示しないが、注入液を満たした耐圧容器にコンプレッサからの圧気を加えて注入液を送液する注入液加圧部で構成される。
【0054】
導管6、6・・・6はそれぞれ送液系13を介して注入液加圧部1に連通され、注入液加圧部1によって加圧された注入液を注入管路2、2・・・2に送液する。これら導管6、6・・・6にはそれぞれ、絞り部7およびこれよりも下流側に圧力計8および/または流量計9が設けられる。12は地盤3中の注入管路2と、導管6とを連結する連結部である。
【0055】
本発明にかかる地盤注入装置Aはさらに、図14に示されるように、流量圧力制御装置Xを備える。この制御装置Xは図14の装置の例ではそれぞれの導管6、6・・・6に備えられ、各導管6の圧力計8および/または流量計9に接続されてこれらの情報を受け、さらに絞り部7に接続され、圧力計8および/または流量計9からの情報に基づいて、絞り部7に指示を与える。
【0056】
絞り部7は制御装置10からの指示を受け、導管6中に送液中の注入液が所定の圧力範囲および/または瞬時流量範囲を保持するように、絞りを調整して導管6の液圧を所望の圧力範囲および/または瞬時流量範囲に保持する。
【0057】
すなわち、注入液槽4中の注入液5は送液系13を介し、注入液加圧部1から導管6を経て注入管路2から地盤3中に注入されるが、この際、絞り部7に絞りの指示を与えながら注入を行なって導管6中の液圧を所望の圧力範囲および/または瞬時流量範囲に保持する。これによって、注入液加圧部1はポンプ14に直接リターン装置やインバータを備えなくても注入液を所定の圧力に加圧する機能を付加される。
【0058】
図9を用いて具体的に説明すると、あらかじめ流量圧力制御装置10に所望の圧力値および/または流量値を設定しておき、この状態で、圧力計8および/または流量計9から実際の圧力値および/または流量値を制御装置10に送る。絞り部7にはリバーシブルモータ26が内在し、制御装置10の指示により実際の圧力値および/または流量値が設定値に近付き、かつ同じ値を保つように、リバーシブルモータ26を正転あるいは逆転し、シャフト25を上下ないしは左右に揺動して開度を調整し、注入管路2の流量を調整する。
【0059】
なお、本発明において、制御装置10と、絞り部7と、圧力計8および/または流量計9とを一体化して流量圧力制御装置Xとして用いることもできる。
【0060】
これにより、各導管6から注入管路2に送液される注入液の吐出量および/または吐出圧力は所望の範囲に保持されるのみならず、複数の導管6、6・・・6のいずれかが注入を停止しても、残りの各導管6の吐出量および/または吐出圧力もまた、所望の範囲に保持される。
【0061】
図15は制御装置10を一個備えた例である。この場合、複数の導管6の圧力計8および/または流量計9は一個所の制御装置10に接続されるとともに、この一個の制御装置10からそれぞれの絞り部7に指示を与える。したがって、制御装置10は一個で済むので装置が簡略化される。また、図15において、複数の導管6、6・・・6は分配装置11に連結され、この分配装置11から複数の導管6、6・・・6が分岐する。
【0062】
さらに、図15では注入液加圧部1としてインバータ1aを有するポンプ、絞り部7として図1ならびに図8に示すリターン管路Rを備える。なお、図9の絞り部7を用いた場合、注入するにつれて差圧△P1 が少なくなってきたら、インバータ(あるいは無段変速機。これらを有するポンプを注入速度可変ポンプという)1aを調整してP0 を高め、△Pを高くすることができる。さらにその上、各注入管路2の注入状況に応じて、最も適切な流量、圧力を保つような流路Aとなるように、シャフト25を絞り部7で調整すればよい。
【0063】
さらに、この△P1 に対応してシャフト25を調整してリターン量を調整し、各注入管路2への流量を各注入管路2における注入状況の変化に応じて調整することもできる。また、図15および図16の分配装置11は送液系13に設けた耐圧容器であって、この容器から複数の導管6、6・・・6が分岐する。このようにすると同一条件で各導管6、6・・・6に注入液が分流する。
【0064】
図16は図15の装置において、さらに送液系13、すなわち、注入液加圧部1から導管6に至る途中の導管(送液系13)に、注入液リターン装置RAおよび、これよりも下流側に圧力計8aおよび/または流量計9aを設けるとともに、これら注入液リターン装置RA、および圧力計8aあるいは流量計9aをそれぞれ制御装置10に接続した例である。この場合、注入液リターン装置RAは圧力計8aおよび/または流量計9aからの情報に基づき、送液系13中の注入液を送液系13からリターン管路Rに分流することにより送液系13の液圧を所望の圧力に保持する。この場合も、注入液リターン装置RA、圧力計8aおよび/または流量計9a、および制御装置10を一体化して流量圧力制御装置Xaとすることもできる。これにより、注入液が導管6に導入される以前の送液系13の段階で送液系13から導管6に送液される注入液の吐出量および/または吐出圧力を所望の範囲に保持し得る。
【0065】
図17は本発明にかかるA液およびB液の二液を注入管路2内ないしは地盤3中で合流させる例の簡略化ブロック図であって、中央管理部Xに接続された例である。この場合、送液圧力計P0 および/または送液流量計f0 および複数の導管6、6・・・6の圧力計8および/または流量計9は中央管理部Xの集中管理装置X1に接続されるとともに、この集中管理装置X1からそれぞれの絞り部7、リターン装置RAおよび注入監視盤X2に指示を与える。
【0066】
図18は本発明にかかる地盤注入装置Aであって、中央管理部Xに接続された例を示す。図18中、Xは中央管理部であって、集中管理装置X1、注入監視盤X2、日報作成装置X3、プリンタX4、施工表示盤X5を含む。図18中、29はストップバルブ、30はランプ、31は開始スイッチである。
【0067】
図18において、各導管6、6・・・6にそれぞれ圧力計8および/または流量計9、および絞り部7、7・・・7を設け、圧力計8および/または流量計9は集中管理装置X1に接続し、さらに、絞り部7は直接、またはストップバルブ29を介し、施工表示盤X5に接続し、施工表示盤X5は集中管理装置X1に接続する。図18では、これらのデータを注入監視盤X2に画面表示して注入状況を一括監視することができる。注入監視盤X2には、注入年月日、注入時間等の「時データ」、注入ブロックNo. 、注入孔の孔番、注入ポイント等の「場所データ」、注入圧力、流量(単位時間流量や積算流量)等の「注入データ」が表示され、かつ、集中管理装置X1によってこれらの注入データが記録される。その他、後述のように、注入液識別データや地盤(あるいは構造物)変位データを表示することもできる。
【0068】
そして図18において、地盤注入液を注入液加圧部1から送液系13、流量圧力制御装置10、および分配装置11を介し、複数の導管6、6・・・6を通して地盤3中の複数の異なる注入ポイントにそれぞれ同時に注入するに際し、複数の導管6、6・・・6の各圧力計8ないしは流量計9から検出された注入液の流量および/または圧力のデータは集中管理装置X1に送信されて注入監視盤X2で画面表示されて施工状況が表示される。このようなデータの画面表示により、注入状況の一括監視を行って注入液の注入が管理され、記録される。
【0069】
図18を用いて具体例の説明すると、注入液槽4からの注入液は送液系13のポンプ14および圧力流量制御装置10により一定圧力に制御されて分配装置11に導入され、次いで複数の導管6、6・・・6に分流され、図示しないオリフイスを内在した絞り部7を経て注入管路2、2、・・・2を通って地盤3中に注入される。
【0070】
このとき、導管6、6・・・6に設けた圧力計8および/または流量計9で検出された流量信号および/または圧力信号は中央管理部Xの集中管理装置X1に送信され、注入監視盤X2で画面表示され、注入状況の一括監視を行なう。
【0071】
集中管理装置X1には日報作成装置X3(パソコン)およびプリンタX4が接続され、記録された各データが日報作成装置X3によって日報として作成され、プリンタX4でプリントアウトされる。
【0072】
図19に集中管理装置X1の操作フローチヤートを示しながら、図18の装置について説明する。図18において、まず、導管6、6・・・6のNo.1〜10についての注入仕様フアイルの圧力規定値(適正圧力範囲)、規定注入量(適正積算注入量範囲)、すなわち、所望の注入圧力、流量(単位時間当たり流量および/または積算流量)を集中管理装置X1に予め設定しておき(システム仕様設定登録)、次いで集中管理装置X1のNo.1〜10の開始スイッチ31をONにしてデータ記録を開始する。
【0073】
このとき、施工表示盤X5にもランプ30でON表示がなされる。注入監視盤X2では、導管6、6・・・6からの注入データを画面に表示し、これらデータが設定値に達したときに、集中管理装置X1は完了信号あるいは警報信号を出力してこれを注入監視盤X2に表示するとともに、施工表示盤X5にランプ30で完了状態あるいは中断信号を表示し、導管6、6・・・6のストップバルブ29を閉める信号を出力する。
【0074】
全ての導管6、6・・・6の注入が完了の後、集中管理装置X1の開始スイッチ31をオフにすることにより集中管理装置X1によるデータの記録が終了する。これら記録データに基づいて日報作成装置X3で日報等の帳票を作成し、プリンタX4でプリントアウトする。
【0075】
図18において、集中管理装置X1は10本の導管6、6・・・6にそれぞれ配置された圧力計8および/または流量計9からの流量ないしは圧力データを記録し、監視する。また、この装置X1は予め設定された、それぞれ規定圧力値(あるいは規定圧力範囲)、規定瞬時流量値(あるいは規定瞬時流量範囲)、および規定積算注入量(あるいは規定積算注入量範囲)により注入完了あるいは注入中断の自動判断を行なう。
【0076】
この詳細は以下のとおりである。
【0077】
注入監視:
注入仕様フアイルに基づき登録された規定注入量、規定圧力をもって積算注入量データ、圧力データを監視する。注入圧力が定められた規定圧力以上であった場合、または、注入量(積算流量)が規定積算注入量(規定積算流量)に達した場合、集中管理装置X1はストップバルブ29の閉信号を出力するとともに、ランプを点灯させて完了または中断であることを表示する。(圧力規定による完了か、中断か、規定注入量による完了かは画面に表示される。)
【0078】
監視画面:
図18に示される10本の送液系統分のデータ(流量、圧力、積算流量、最大圧力の合計40データ)を注入監視盤X2上に一つの画面で表示する。図20は図18の10本の送液系統分のデータを表示した画面を示す。
【0079】
図20の画面を詳述すると、以下のとおりである。
積算流量は20分間の注入量である。また、最大圧力は30秒毎に表示され、19分30秒から20分までの間の最大値を表示した。最大圧力が設定圧力以上になり続けたら警報信号を出し、その送液系統の注入は中断か、終了することの判断になる。また、積算流量が設定積算流量に達した場合も、この送液系統の注入は終了することの判断になる。
【0080】
2画面のそれぞれの左側は各送液系統における時間(t)の経過に対応した瞬時流量と瞬時圧力のチヤートを示し、右側は19分30秒から20分までの平均瞬時流量(l/分)と平均瞬時圧力(MPa)を示す。
【0081】
このようにして、図20の画面に示されるように、注入監視盤X2には送液系統No.1〜10の送液状態が同時に表示されるが、一つの送液系統毎に画面を切り換えながら表示することもできる。なお、流量圧力制御装置10における設定圧力、実際圧力、分配装置11への送液流量、積算送液流量を同一画面または別の画面に表示してもよい。これにより、分配装置11内の液圧と、複数の導管6、6・・・6の圧力、流量との関係をリアルタイムで把握でき、注入を所定の設定範囲内に納まるように管理できる。また、図20において、最大圧力の代わりに、図18の送液系13における圧力や流量を表示してもよい。さらに、集中管理装置X1は注入仕様フアイル、注入結果一覧表、注入チヤート、日計表、週計表、月計表等の帳票作成ならびに解析データの作成をも行なうことができる。
【0082】
注入仕様フアイルは集中管理装置X1の動作設定フアイル(図19におけるシテスム仕様設定)であり、導管6、6・・・6の注入完了条件の規定圧力値、規定注入量の設定を行なう。さらに導管6の絞り部7の絞りや、注入液加圧部1におけるポンプ14のインバータの調整や分配装置11内の流体圧を設定値に保つためのリターンシステムRSの調整を行なうための注入仕様を作成する。各帳票フアイルは記録された流量、圧力、積算流量あるいは最大圧力の各データと、孔番等の手動入力、または自動入力によるデータとから変換作成される。さらに解析データは各帳票データから変換作成される。
【0083】
なお、図20の画面において、各導管の一本毎に一枚づつ、例えば、注入孔における注入ポイント毎に、ブロックNo.、注入孔No.およびステージNo.とともに、圧力、流量、チヤートを表示することもできる。
【0084】
さらに、これらのデータから注入孔毎に、例えば、各ステージ毎に、時間tに対する注入圧力P、流量Q、および積算流量(l)を表示することもできる。
【0085】
図21は本発明にかかる注入管路を地盤中に埋設した状態の断面図であって、注入管路2として複数本の細管32を結束してなる注入管路2を用いた例を示す。各細管32、32・・・32は先端吐出口33がそれぞれ軸方向の異なる位置に開口され、削孔34に装填されたスリーブグラウト35中に埋設するように地盤3中に設置される。吐出口33からの地盤注入液は固化したスリーブグラウト35を破り、地盤壁3aを通って地盤3中に浸透、注入される。なお、このスリーブグラウト35は使用しなくてもかまわない。
【0086】
図22は本発明にかかる他の注入管路を地盤中に埋設した状態の断面図であって、注入管路2として、複数の細管32、32・・・32をバンド37で結束し、かつ、複数の袋パッカ36、36・・・36を軸方向に間隔をあけて装着してなる注入管路2を用いた例を示す。そして、細管32は先端吐出口33が袋パッカ36の内側および袋パッカ36、36間にそれぞれ位置するようにバンド37によって結束される。このような注入管路2を地盤3に設置するに際し、まず、袋パッカ36をふくらませないで削孔34に挿入の後、細管32を通じて袋パッカ36内には吐出口33から袋パッカ36をふくらませて固化させる固結材あるいは水、泥水、空気窒素ガス等の不活性気体等、各種流体を填充して袋パッカ36を膨脹させる。さらに、吐出口33から地盤注入液をそれぞれ吐出し、袋パッカ36、36間の空間38から地盤注入液を地盤3中に浸透、注入する。
【0087】
さらに、図23もまた、他の注入管路を地盤中に埋設した状態の断面図であって、注入管路2として、二重管ダブルパッカ注入管路2aを用いた例を示す。この注入管路2aは内管39、外管40および細管32から構成される。内管39は先端部分に上下に離れてパッカ36aを備え、この間に内管吐出口39aを有する。まず、注入管路2aを地盤3の削孔34に挿入の後、次いで、内管39の吐出口39aから各袋パッカ36、36・・・36に硬化物を填充して膨脹させ、袋パッカ36、36・・・36を形成する。この状態で細管32の吐出口32aから地盤注入液を地盤3中に注入し、地盤3を固結する。上下に隣接する袋パッカ36、36間には外管40の吐出口40aが設けてあるが、これは必ずしも必要としない。なお、この外管吐出口40aを通して、注入後に地盤3の透水試験を行なうことができ、試験の結果、注入が不充分の場合には外管40の吐出口40aから地盤注入液を再注入することもできる。図23中、41はゴムスリーブであり、吐出口はこのゴムスリーブ41によって覆われる。
【0088】
本発明では、その他の注入管路、例えば図示しないが、先端吐出口を有する単管、内管および外管を有し、先端に内管吐出口および外管吐出口をそれぞれ有する二重管、内管、外管および中管からなり、内管吐出口、外管吐出口および中管吐出口をそれぞれ有する三重管等も用いることもできる。また、上述三重管において、外管内には任意の複数の管路を並列して設けてもよく、その吐出口は外管の軸方向の異なる位置に設けてもよい。
【0089】
本発明に用いられる地盤注入液5は次のa)〜g)に示される注入液から任意に選択される。これらの注入液5はいずれもゲル化時間を十数時間に設定できるので、大量の注入液をつくって置いてもゲル化の心配がないのみならず、大量の注入液を長時間かけて送液でき、かつ地盤中に注入した後、確実にゲル化し、さらに粘性が小さく、ねばりが少ないため、リターン装置やオリフイス、絞りバルブ等にシリカゲルが詰まることがなく、本装置に用いられる地盤注入液として極めて優れたものである。また、セメント、スラグ等の懸濁性注入液もまた、図9、図10に示す絞り部を有する装置を用いることにより、詰まり難く、本発明に適している。また、図17に示すように、本発明装置を複数セットで用い、それぞれ主材、反応剤を別々に分岐管を通して送液し、注入管路内で合流するか、あるいは地盤中に吐出後、地盤中で反応させれば、全ての注入材を注入することができる。
【0090】
a)水ガラス中のアルカリの一部またはイオン交換樹脂またはイオン交換膜で除去して得られるシリカ濃度が0.1〜8重量%のシリカ溶液を主材とした注入液。あるいは、これにさらに水ガラス、酸、塩等を加えてなる注入液。
【0091】
b)水ガラスのアルカリを酸で中和して得られる非アルカリ領域のシリカ濃度が 0.1〜8重量%のシリカ溶液を主材とした注入液。あるいは、これをさらにイオン交換樹脂やイオン交換膜で注入液中の金属イオンあるいは酸根の全部あるいは一部を除去して得られる注入液。
【0092】
c)水ガラスをイオン交換によってアルカリを除去し、得られたシリカを造粒したコロイダルシリカを主材とした注入液。
【0093】
d)水ガラスのアルカリを除去して得られるシリカ溶液に水ガラスおよび/またはコロイダルシリカを添加してなるシリカ溶液を主材とした注入液。
【0094】
e)水ガラスと、コロイダルシリカと、反応剤とを混合してなるシリカ溶液を主材とした注入液。
【0095】
f)セメントや粘土を有効成分とする懸濁性注入液。
【0096】
g)スラグ、特に比表面積8000cm2/g 以上の微粒子スラグとアルカリ(セメント、消石灰、水ガラス、苛性アルカリ、アルミン酸ソーダ、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ等、アルカリ性を呈する塩等)。
【0097】
h)水ガラス水溶液と多価金属化合物を別々の注入液送液系統から別々に地盤中に注入して地盤中で反応させる注入液。
【0098】
i)水ガラス水溶液と反応剤水溶液を別々の注入液送液系統で送液して合流し、地盤に注入する注入液。
【0099】
上記のうち、a)〜e)の注入液は粘性が低く、長いゲル化時間を有し、このため、絞り部にゲルが付着することがない。さらに、十数時間のゲル化時間とすることができるので、注入液をリターンさせても、注入が完了するまでの間、増粘してゲル化する心配がない。
【0100】
以下、具体的に説明すると、
(1)水ガラスを硫酸やリン酸と混合してあるいはさらに、硫酸アルミニウムや塩化アルミニウム等のアルミニウム塩を加えてpH0.5〜7、SiO2 濃度0.1〜8重量%のシリカ水溶液を製造する。このようなシリカ溶液はゲル化時間を1時間〜十数時間に調整し得、ゲル化の直前まで1.1〜3.0cps/20℃の低粘度を維持でき、さらに、強度を固結標準砂で1〜8kgf/cm2 の一軸圧縮強度とすることができる。したがって、これら注入液を数時間リターンしながら注入しても、本発明の注入装置が正常に作動し得るので、本発明装置に適合した極めて優れた注入液ということができる。
【0101】
(2)水ガラスをイオン交換樹脂やイオン交換膜で処理し、アルカリを除去して得られる活性珪酸水溶液を加熱することにより分子量を数万以上に結合安定化し、次いでSiO2 含有量を20〜30%に濃縮し、pH値を9〜10程度に安定化してコロイダルシリカを製造する。
【0102】
このコロイダルシリカ溶液を希釈してSiO2 含有量0.1〜20%程度のシリカ溶液とする。これにNaClやKCl等の中性質を加えてゲル化時間を十数時間に調整の後、地盤中に注入する。
【0103】
ここで、図17並びに図18に示される本発明にかかる装置を用い、A液として水ガラスを有効成分とする水溶液、およびB液として塩化カルシウム、塩化マグネシウム等のアルカリ土金属塩化物や、塩化アルミニウム等の多価金属塩化物を有効成分とする水溶液をそれぞれ異なる導管6を通して以下のように地盤3中に注入し、地盤3中でA、B液を反応させて地盤3を固結した。
【0104】
(1)A液を注入後、B液を注入する。
(2)B液を注入後、A液を注入する。
(3)A液とB液を交互に注入する。
(4)A液とB液を同時に注入する。
【0105】
上述において、導管6の流量圧力検出器8、9で検出された流量信号ないしは圧力信号を集中管理装置X1に送信して各注入液の導管6、6・・・6の注入状況を把握し、これら注入状況を注入監視盤X2に画面表示して一括監視を行ない、注入管理する。この際、集中管理装置X1に流量の範囲、圧力範囲および/または積算流量範囲について仕様設定し、A、B両液を別々に地盤中に注入し、以下のいずれかの現象が生じるまで繰り返し注入する。
【0106】
(1)注入が所定の圧力範囲ないしは注入量に達する。
(2)注入圧が上昇して注入が困難になるか、注入圧が設定限界になる。
(3)地盤隆起が生じるか、あるいは地盤隆起が設定限界になる。
【0107】
B液としてのアルカリ土金属塩化物や多価金属塩化物は水ガラスグラウトと反応して瞬間的に沈殿物を生じる。この沈殿物は加圧することによって水分を放出し、圧縮されて強固なゲル化物となる。
【0108】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は地盤注入液を地盤中に設置された一本または複数本の注入管路を通して地盤中に注入し、該地盤を固結するに際して、該注入液を加圧する注入液加圧部と、この注入液加圧部に連結され、前記加圧部によって加圧された注入液を前記一つまたは複数の注入管路にそれぞれ送液する一つまたは複数の導管と、前記導管にそれぞれ設けられた絞り部およびこれより下流側の分岐管に設けられた圧力計および/または流量計と、前記圧力計および/または流量計に接続されてこれらからの情報を受け、かつ絞り部に接続されてこれら情報に基づいて絞り調整装置に指示を与える制御装置とを備えた地盤注入装置を用いて地盤注入を行なう。
【0109】
このため、前記注入液を注入液加圧部から導管を経て注入管路から地盤中に注入するに際して、この注入を絞り部に絞りの指示を与えながら行なって導管中の液圧を所望の圧力に保持し得る。
【0110】
したがって、各導管から注入管路に送液される注入液の吐出量および/または吐出圧力を所望の範囲に保持するとともに、複数の導管のいずれかが注入を停止しても、残りの各分岐管の吐出量および/または吐出圧力を所望の範囲に保持する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の一具体例のフローシートである。
【図2】オリフイス口径φ2.0mmにおける抵抗圧力Pとオリフイスからの流量fとの関係を各液圧について表したグラフである。
【図3】オリフイス口径φ2.5mmにおける抵抗圧力Pとオリフイスからの流量fとの関係を各液圧について表したグラフである。
【図4】本発明にかかる注入液加圧部と他の具体例の説明図である。
【図5】本発明にかかる地盤注入装置の変形例のフローシートである。
【図6】本発明の絞り部として用いられる流量制御弁の一具体例の断面図である。
【図7】本発明に用いられる流量制御弁の変形例の断面図である。
【図8】本発明に用いられる注入液リターンシステムの具体例の断面図である。
【図9】本発明にかかる絞り部の他の具体例の断面図である。
【図10】本発明にかかる絞り部のさらに他の形式の説明図である。
【図11】図10の絞り部の操作状態を表した部分断面図である。
【図12】図10の絞り部の変形例の部分断面図である。
【図13】図10の絞り部のさらに他の変形例の部分断面図である。
【図14】本発明にかかる地盤注入装置の他の具体例のフローシートである。
【図15】本発明にかかる地盤注入装置のさらに他の具体例のフローシートである。
【図16】本発明にかかる地盤注入装置のさらに他の具体例のフローシートである。
【図17】中央管理部に接続された本発明装置の一具体例のフローシートである。
【図18】図17の装置を具体的に表した説明図である。
【図19】集中管理装置X1の操作フローチャートである。
【図20】図18の10本の送液系統分のデータを表した画面である。
【図21】本発明にかかる一具体例の注入管路を地盤中に埋設した状態の断面図である。
【図22】本発明にかかる他の具体例の注入管路を地盤中に埋設した状態の断面図である。
【図23】本発明のさらに他の具体例の注入管路を地盤中に埋設した状態の断面図である。
【符号の説明】
A 地盤注入装置
B 流量制御弁
C 流量制御弁
X 中央管理部
X1 集中管理装置
X2 注入監視盤
X3 日報作成装置
X4 プリンタ
X5 施工表示盤
1 注入液加圧部
1a インバータ
2 注入管路
2a 二重管ダブルパッカ注入管路
3 地盤
3a 地盤壁
4 注入液槽
5 地盤注入液
6 導管
6a 導管
7 絞り部
8 分岐圧力計
9 分岐流量計
10 流量圧力制御装置
11 分配装置
12 連結部
13 送液系
14 ポンプ
15 弁本体
16 入口通路
17 出口通路
18 バランスピストン
19 スプリング
20 入口
21 出口
22 導入口
23 流出口
24 ネジ
25 シヤフト
26 リバーシブルモータ
27 硬質片
28 ギヤボックス
29 ストップバルブ
30 ランプ
31 開始スイッチ
32 細管
32a 細管吐出口
33 吐出口
34 削孔
35 スリーブグラウト
36 袋パッカ
36a パッカ
37 バンド
38 空間
39 内管
39a 内管吐出口
40 外管
40a 外管吐出口
41 ゴムスリーブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ground injecting apparatus and method for injecting a ground injecting solution into an earth through an infusion line installed in the ground, and solidifying the ground. In addition, the present invention relates to a ground injection device and a construction method capable of arbitrarily adjusting the discharge amount in accordance with the injection situation, and more specifically, the cross section of the conduit for sending the ground injection liquid to the injection pipeline. The present invention relates to a ground injecting apparatus and method capable of adjusting a diaphragm and injecting at a predetermined discharge amount.
[0002]
[Prior art]
As a ground improvement technique for improving the ground by injecting an injection solution into the ground, conventionally, injection pipes are installed on the ground to be injected, and these injection pipes are pulled up from the bottom one by one, or from the top to the bottom. A method of injecting while pushing down and moving the injection stage is known.
[0003]
However, the target ground to be injected is mostly soft alluvium, which is composed of soil layers with different water permeability, which is optimal for each soil layer while turning the injection stage. Achieving injection, that is, achieving injection with optimal injection pressure, injection rate, injection volume, injection rate, etc. is extremely cumbersome, requires a long time, becomes uneconomical and virtually impossible Met.
[0004]
In recent years, it has been required to prevent liquefaction by ground injection. In order to prevent such liquefaction, an economical and rapid construction of large-capacity soil is necessary. However, such rapid construction was not possible with the conventional injection method.
[0005]
In particular, as described above, the ground is formed by laminating soil layers with different water permeability. For this reason, the injection pressure varies between the soil layers, or the injection pressure changes during the injection. Because of this pressure change in the ground, it was very difficult to inject the ground with a fixed discharge amount.
[0006]
[Problems to be Solved by the Invention]
In addition, when simultaneously injecting from a single pump into a plurality of injection pipes installed in the ground, if the injection pressure of the ground at each injection pipe discharge port is different, the injection liquid is discharged only to the low-pressure injection pipes. It was impossible to simultaneously inject a predetermined injection amount into a plurality of injection lines.
[0007]
Furthermore, a method has also been proposed in which an injection solution is simultaneously fed from a single pump to a large number of injection pipes via a large number of orifices or injection ports and injected into the ground. In this method, the pump pressure fluctuates if the width of the ground resistance pressure change is large for each injection pipe, or if the ground resistance pressure in each injection pipe changes during the injection process. It is difficult to inject each injection tube at a predetermined discharge rate. In addition, it is difficult to inject the injection from the remaining injection tubes after maintaining the predetermined pressure and discharge amount after the injection of one of the many injection tubes is completed. The situation is not reached.
[0008]
For example, when the injection of some of the plurality of injection pipes is completed and the valves of the injection pipes are closed, the pressure in the liquid supply pipe rises rapidly and the injection amount to the remaining injection pipes It suddenly increases, making it difficult to maintain the constant injection volume at a constant injection pressure and continue the injection. It is also difficult to vary the discharge amount from the injection tube for each injection tube according to the injection situation.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a ground injection device and method capable of injecting at a predetermined discharge amount and improving the above-mentioned drawbacks of the known technology regardless of changes in injection pressure at the time of ground injection. is there.
[0010]
Furthermore, another object of the present invention is that a plurality of injection lines can be simultaneously injected from a plurality of injection lines at a predetermined injection rate even if the permeation resistance pressures of the plurality of injection lines are different from each other. Even if some injections are completed and the injection is stopped, the other remaining injection lines are not affected, and the last one injection line is maintained while maintaining the predetermined pressure and discharge amount. Furthermore, it is possible to provide a ground injection apparatus and method that can improve the above-described drawbacks of the known technology, and can further adjust the discharge amount for each injection pipeline according to the injection situation during injection. It is in.
[0011]
Furthermore, another object of the present invention is suitable for ground improvement of large-capacity soil such as ground improvement for liquefaction prevention work or rapid construction in large-scale work, and in particular, a plurality of injection pipes are provided in the ground to be improved. It is an object of the present invention to provide a ground injection device and method capable of being installed and injecting an injection solution from the plurality of injection pipes simultaneously, selectively and automatically.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, according to the device of the present invention, the ground injection liquid is installed in the ground. Multiple In the ground injection device for injecting into the ground through the injection pipe line and consolidating the ground, an injection liquid pressurizing unit for pressurizing the injection liquid to a predetermined pressure, and communicating with the injection liquid pressurizing part, It is characterized by comprising a conduit for feeding the injection liquid to the injection pipe line and a throttle adjusting device provided in the conduit.
[0013]
Furthermore, in order to achieve the above-mentioned object, according to the device of the present invention, the ground injection solution was installed in the ground. Multiple In the ground injection device for injecting into the ground through the injection pipe line and solidifying the ground, an injection liquid pressurizing unit for pressurizing the injection liquid and the injection liquid pressurizing part are communicated with the injection liquid. A part or all of the liquid to be fed to the injection line is made of a flexible or elastic conduit, and is provided in a flexible or elastic part of the conduit. A throttle adjusting device that adjusts the throttle of the cross section of the liquid crystal, and the throttle adjusting device adjusts a discharge amount and / or a discharge pressure of the injection liquid fed from the conduit to the injection conduit by adjusting the throttle. It is characterized by that.
[0014]
Furthermore, in order to achieve the above-mentioned object, according to the method of the present invention, the ground injection solution was installed in the ground. Multiple In the ground injection method of injecting into the ground through the injection pipe line and consolidating the ground, the injection liquid pressurizing unit for pressurizing the injection liquid, and the injection liquid pressurizing part communicated with the injection liquid. Using a ground injection device comprising a conduit for feeding liquid to an injection conduit, a throttle adjusting device provided in the conduit, and a pressure gauge and / or a flow meter provided in a conduit downstream of the conduit; It is characterized by injecting the liquid from the injection pressurizing part into the ground through a conduit and an injection conduit.
[0015]
Furthermore, in order to achieve the above-mentioned object, according to the method of the present invention, the ground injection solution was installed in the ground. Multiple In the ground injection method of injecting into the ground through the injection pipe line and consolidating the ground, the injection liquid pressurizing unit for pressurizing the injection liquid, and the injection liquid pressurizing part communicated with the injection liquid. A part or all of the conduit that is fed with a flexible or elastic conduit that is fed to the injection conduit, and a flexible or resilient portion of the conduit, and is pressed or loosely pressed against this conduit to inject the ground injection solution. When the injection liquid is injected from the injection liquid pressurizing unit into the ground via the conduit and the injection pipe, the flexible or elastic conduit is used. Pressing or slow pressure is applied by the throttle adjusting device, thereby adjusting the discharge amount and / or discharge pressure of the injection liquid fed from the conduit to the injection pipe according to the situation in the injection pipe. And
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0017]
FIG. 1 is a flow sheet of a specific example of the apparatus of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the resistance pressure P at the orifice diameter φ2.0 mm and the flow rate f from the orifice for each hydraulic pressure. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the resistance pressure P at the orifice diameter φ2.5 mm and the flow rate f from the orifice for each hydraulic pressure. FIG. 4 is an explanatory diagram of an injection liquid pressurizing unit and another specific example according to the present invention. FIG. 5 is a flow sheet of a modified example of the ground injection device according to the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of a specific example of a flow control valve used as the throttle portion of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of another example of the flow control valve. FIG. 8 is a cross-sectional view of a specific example of the infusate return system used in the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view of another specific example of the throttle portion according to the present invention. FIG. 10 is an explanatory view of still another type of the aperture according to the present invention. FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing an operation state of the aperture portion of FIG. FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a modified example of the aperture portion of FIG. FIG. 13 is a partial cross-sectional view of still another modified example of the aperture portion of FIG. FIG. 14 is a flow sheet of another specific example of the ground injection device according to the present invention. FIG. 15 is a flow sheet of still another specific example of the ground injection device according to the present invention. FIG. 16 is a flow sheet of still another specific example of the ground injection device according to the present invention. FIG. 17 is a flowchart of a specific example of the device of the present invention connected to the central management unit. FIG. 18 is an explanatory diagram specifically showing the apparatus of FIG. 1 having a central management unit. FIG. 19 is an operation flowchart of the centralized management apparatus X1. FIG. 20 is a screen showing data for the ten liquid delivery systems in FIG. FIG. 21 is a cross-sectional view showing a state in which an injection pipe according to a specific example of the present invention is buried in the ground. FIG. 22 is a cross-sectional view of a state in which an injection pipe according to another specific example of the present invention is buried in the ground. FIG. 23 is a cross-sectional view showing a state in which an injection pipe according to still another embodiment of the present invention is buried in the ground.
[0018]
As shown in FIG. 1, the ground injection device A of the present invention has a
[0019]
Further, as shown in FIG. 1, an infusion liquid return system RS, that is, a liquid feeding flow meter f is added to the
[0020]
In FIG. 1, the
[0021]
However, in FIG. 1, the
[0022]
In FIG. 1, from the start of injection to completion, the injection pressure P is injected by the injection liquid return system RS. 0 Is set to an arbitrary value and the
[0023]
2 and 3 show the pressurized
[0024]
2 and 3, the hydraulic pressure P 0 Is sufficiently higher than the ground resistance pressure P, the flow rate f is determined by the hydraulic pressure P and the diameter of the orifice O, and even if the hydraulic pressure P changes, the flow rate f hardly changes. Also, the hydraulic pressure P 0 It can be seen that the flow rate f rapidly decreases when the difference between P and P falls within a certain range. In general, hydraulic pressure P 0 Is 20-100kgf / cm 2 And P 0 The difference between P and P is 5kgf / cm 2 Or more, preferably 10 kgf / cm 2 Is desirable.
[0025]
FIG. 4 is a flow sheet of another specific example of the infusion solution return system RS used in the present invention. A plurality of
[0026]
The injection liquid return device RA operates continuously during the injection, and the liquid pressure gauge P 0 The flow rate
[0027]
FIG. 5 shows an example of a ground injection device according to the present invention using a cylindrical annular distributor 11. In general, when the infusion liquid is directly fed from the
[0028]
FIG. 6 is a specific example of the throttle portion according to the present invention, and is a cross-sectional view of the flow control valve B. In FIG. 6, the flow control valve B includes a
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The flow control valve B having the above-described configuration shown in FIG. 1 When (resistance pressure) increases,
[0033]
Also, the pressure on the
[0034]
In the injection, it is desirable to inject at an injection pressure and a discharge amount most suitable for the soil layer to be injected. It should be injected at a discharge rate corresponding to the pump pressure, but the pump pressure fluctuates due to changes in the ground during injection, changes in permeation resistance due to gelation, or variations in the injection operation, The discharge amount is also likely to change. On the other hand, according to the present invention, it is possible to maintain a substantially constant discharge amount regardless of the pressure change on the outlet side by the function of the valve.
[0035]
FIG. 7 shows a cross-sectional view of another example of the flow control valve B. In FIG. 7, the flow control valve C includes a
[0036]
That is, in FIG. 7, by rotating the
[0037]
By using such a flow control valve C, the
[0038]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a specific example of the infusate return system used in the present invention. That is, FIG. 8 shows the
[0039]
FIG. 9 is a cross-sectional view of still another specific example of the
[0040]
FIG. 10 is an explanatory diagram of another form of the
[0041]
10 and FIG. 11 has such a
[0042]
As shown in FIG. 10, a specific structure of the narrowed
[0043]
For example, as shown in FIG. 10, the
[0044]
Furthermore, in the present invention, as shown in FIG. 10, a
[0045]
In FIG. 10, the
[0046]
As described above, the
[0047]
Therefore, ground injection pressure P 1 However, the flow rate a can be increased by increasing the flow path a even when ΔP is decreased, or the instantaneous flow rate q can be maintained within a predetermined range by decreasing the flow path a. Reduce the flow rate, P 1 Suppression of the ground can be suppressed and the deformation of the ground can be reduced.
[0048]
These adjustments can be made for each conduit 6 (flexible conduit 6a). That is, according to the present invention, by varying the cross section of the flow path a by adjusting the pressure of the
[0049]
10 used in the present invention is different from that in FIG. 9 in which the flow of the
[0050]
FIG. 12 shows a modification of the
[0051]
13 is another modification of the
[0052]
FIG. 14 is a flow sheet of another specific example of the ground injection device according to the present invention. 14, the ground injection device A injects the
[0053]
The injection
[0054]
The
[0055]
The ground injection device A according to the present invention further includes a flow rate pressure control device X as shown in FIG. This control device X is provided in each
[0056]
In response to an instruction from the
[0057]
That is, the
[0058]
Specifically, referring to FIG. 9, a desired pressure value and / or flow value is set in advance in the flow rate
[0059]
In the present invention, the
[0060]
Thereby, not only the discharge amount and / or discharge pressure of the injection liquid fed from each
[0061]
FIG. 15 shows an example in which one
[0062]
Further, in FIG. 15, a pump having an inverter 1 a is provided as the injection
[0063]
Furthermore, this △ P 1 It is also possible to adjust the return amount by adjusting the
[0064]
FIG. 16 shows the apparatus shown in FIG. 15 in which an infusion solution return device RA and a downstream side of the
[0065]
FIG. 17 is a simplified block diagram of an example in which the two liquids A and B according to the present invention are merged in the
[0066]
FIG. 18 shows an example of the ground injection device A according to the present invention, which is connected to the central management unit X. In FIG. 18, X is a central management unit, which includes a centralized management device X1, an injection monitoring panel X2, a daily report creation device X3, a printer X4, and a construction display panel X5. In FIG. 18, 29 is a stop valve, 30 is a lamp, and 31 is a start switch.
[0067]
In FIG. 18, a
[0068]
In FIG. 18, the ground injection solution is supplied from the injection
[0069]
A specific example will be described with reference to FIG. 18. The injected liquid from the injected
[0070]
At this time, the flow rate signal and / or pressure signal detected by the
[0071]
A daily report creation device X3 (personal computer) and a printer X4 are connected to the central management device X1, and each recorded data is created as a daily report by the daily report creation device X3 and printed out by the printer X4.
[0072]
The apparatus of FIG. 18 will be described with reference to FIG. 19 showing an operation flow chart of the centralized management apparatus X1. In FIG. 18, first, the pressure specification value (appropriate pressure range), the specified injection amount (appropriate integrated injection amount range) of the injection specification file for Nos. 1 to 10 of the
[0073]
At this time, the construction display panel X5 is also turned ON by the
[0074]
After the injection of all the
[0075]
In FIG. 18, the central control device X1 records and monitors flow rate or pressure data from the
[0076]
The details are as follows.
[0077]
Injection monitoring:
Accumulated injection volume data and pressure data are monitored with the specified injection volume and pressure registered based on the injection specification file. When the injection pressure is equal to or higher than the specified pressure, or when the injection amount (integrated flow rate) reaches the specified integrated injection amount (specified integrated flow rate), the central control device X1 outputs a
[0078]
Monitoring screen:
Data for 10 liquid supply systems shown in FIG. 18 (total 40 data of flow rate, pressure, integrated flow rate, and maximum pressure) are displayed on the injection monitoring panel X2 on one screen. FIG. 20 shows a screen displaying data for the ten liquid delivery systems in FIG.
[0079]
The screen of FIG. 20 will be described in detail as follows.
The integrated flow rate is an injection amount for 20 minutes. The maximum pressure was displayed every 30 seconds, and the maximum value from 19
[0080]
The left side of each of the two screens shows the instantaneous flow rate and instantaneous pressure chart corresponding to the passage of time (t) in each liquid delivery system, and the right side shows the average instantaneous flow rate (l / min) from 19
[0081]
In this way, as shown in the screen of FIG. 20, the liquid supply statuses of the liquid supply systems No. 1 to 10 are simultaneously displayed on the injection monitoring panel X2, but the screen is switched for each liquid supply system. Can also be displayed. Note that the set pressure, the actual pressure, the liquid supply flow rate to the distribution device 11, and the integrated liquid supply flow rate in the flow rate
[0082]
The injection specification file is an operation setting file (system specification setting in FIG. 19) of the centralized management device X1, and sets the specified pressure value and the specified injection amount for the injection completion conditions of the
[0083]
In the screen of FIG. 20, one block for each conduit, for example, for each injection point in the injection hole, the block No. , Injection hole No. And stage no. At the same time, pressure, flow rate, and chart can be displayed.
[0084]
Further, from these data, the injection pressure P, the flow rate Q, and the integrated flow rate (l) with respect to time t can be displayed for each injection hole, for example, for each stage.
[0085]
FIG. 21 is a cross-sectional view of a state in which the injection pipeline according to the present invention is embedded in the ground, and shows an example in which the
[0086]
FIG. 22 is a cross-sectional view of another injection pipe according to the present invention embedded in the ground. The
[0087]
Further, FIG. 23 is also a sectional view showing a state in which another injection pipe is embedded in the ground, and shows an example in which a double pipe double packer injection pipe 2a is used as the
[0088]
In the present invention, other injection conduits, for example, a single tube having a tip discharge port, an inner tube and an outer tube, not shown, a double tube having an inner tube discharge port and an outer tube discharge port at the tip, A triple pipe or the like that includes an inner tube, an outer tube, and an intermediate tube and has an inner tube discharge port, an outer tube discharge port, and an intermediate tube discharge port can also be used. Further, in the above-described triple pipe, a plurality of arbitrary pipe lines may be provided in parallel in the outer pipe, and the discharge ports may be provided at different positions in the axial direction of the outer pipe.
[0089]
The
[0090]
a) An injection solution mainly composed of a silica solution having a silica concentration of 0.1 to 8% by weight obtained by removing a part of alkali in water glass or an ion exchange resin or ion exchange membrane. Or the injection liquid which adds water glass, an acid, a salt, etc. to this further.
[0091]
b) An injection solution mainly composed of a silica solution having a non-alkali region silica concentration of 0.1 to 8% by weight obtained by neutralizing the alkali of water glass with an acid. Alternatively, an injection solution obtained by further removing all or part of metal ions or acid radicals in the injection solution with an ion exchange resin or an ion exchange membrane.
[0092]
c) An injection liquid mainly composed of colloidal silica obtained by removing alkali from water glass by ion exchange and granulating the obtained silica.
[0093]
d) An injection solution mainly composed of a silica solution obtained by adding water glass and / or colloidal silica to a silica solution obtained by removing alkali from water glass.
[0094]
e) An injection solution mainly composed of a silica solution obtained by mixing water glass, colloidal silica, and a reactant.
[0095]
f) Suspension injection liquid containing cement and clay as active ingredients.
[0096]
g) Slag, especially specific surface area 8000cm 2 / g fine particle slag and alkali (cement, slaked lime, water glass, caustic alkali, sodium aluminate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, etc., alkaline salts, etc.).
[0097]
h) An injection solution in which a water glass aqueous solution and a polyvalent metal compound are separately injected into the ground from separate injection solution feeding systems and reacted in the ground.
[0098]
i) An infusion solution in which a water glass aqueous solution and a reactant aqueous solution are fed by separate infusion solution feeding systems, merged, and injected into the ground.
[0099]
Among the above, the injection solutions a) to e) have a low viscosity and have a long gel time, so that the gel does not adhere to the throttle portion. Furthermore, since it can be set to a gelling time of several tens of hours, even if the injection solution is returned, there is no concern of thickening and gelation until the injection is completed.
[0100]
The following is a specific explanation.
(1) Mixing water glass with sulfuric acid or phosphoric acid, or adding aluminum salt such as aluminum sulfate or aluminum chloride, pH 0.5-7, SiO 2 A silica aqueous solution having a concentration of 0.1 to 8% by weight is produced. Such a silica solution can be adjusted to a gelation time of 1 hour to several tens of hours, can maintain a low viscosity of 1.1 to 3.0 cps / 20 ° C. until just before the gelation, and further has a strength as a standard for consolidation. 1-8kgf / cm in sand 2 Uniaxial compressive strength. Therefore, even if these injection solutions are injected while returning for several hours, the injection device of the present invention can operate normally, so it can be said that the injection solution is extremely excellent and suitable for the device of the present invention.
[0101]
(2) Water glass is treated with an ion exchange resin or ion exchange membrane, and the active silicic acid aqueous solution obtained by removing alkali is heated to stabilize the molecular weight to tens of thousands or more, and then to SiO. 2 The content is concentrated to 20 to 30%, and the pH value is stabilized to about 9 to 10 to produce colloidal silica.
[0102]
This colloidal silica solution is diluted to make SiO 2 A silica solution having a content of about 0.1 to 20% is used. After adding medium properties such as NaCl and KCl to adjust the gelation time to tens of hours, the solution is injected into the ground.
[0103]
Here, using the apparatus according to the present invention shown in FIG. 17 and FIG. 18, an aqueous solution containing water glass as the active ingredient as the A liquid, and an alkaline earth metal chloride such as calcium chloride and magnesium chloride as the B liquid, An aqueous solution containing a polyvalent metal chloride such as aluminum as an active ingredient was injected into the
[0104]
(1) After injecting A liquid, inject B liquid.
(2) After injecting B liquid, inject A liquid.
(3) Inject A liquid and B liquid alternately.
(4) Inject A liquid and B liquid simultaneously.
[0105]
In the above description, the flow rate signal or pressure signal detected by the flow
[0106]
(1) Injection reaches a predetermined pressure range or injection amount.
(2) The injection pressure rises and injection becomes difficult, or the injection pressure reaches the set limit.
(3) Ground uplift occurs or the ground uplift reaches the set limit.
[0107]
Alkaline earth metal chlorides and polyvalent metal chlorides as the B liquid react with the water glass grout to form precipitates instantaneously. This precipitate releases moisture by pressurization and is compressed into a firm gelled product.
[0108]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the ground injection liquid is injected into the ground through one or a plurality of injection pipes installed in the ground, and when the ground is consolidated, the injection liquid is applied to pressurize the injection liquid. A pressure unit, one or a plurality of conduits connected to the injection solution pressurizing unit, and sending the injection solution pressurized by the pressurization unit to the one or more injection conduits, respectively, and the conduits A pressure gauge and / or a flow meter provided in each of the throttle portions and the branch pipes downstream thereof, and a throttle portion connected to the pressure gauge and / or flow meter to receive information from them The ground injection is performed by using a ground injection device provided with a control device that is connected to the control device and gives an instruction to the diaphragm adjusting device based on the information.
[0109]
Therefore, when injecting the injection liquid from the injection liquid pressurizing section through the conduit and into the ground from the injection conduit, this injection is performed while giving the throttle instruction to the throttle section, and the liquid pressure in the conduit is set to a desired pressure. Can hold on.
[0110]
Therefore, while maintaining the discharge amount and / or discharge pressure of the infusion solution fed from each conduit to the infusion line in a desired range, even if any of the plurality of conduits stops infusion, the remaining branches The discharge amount and / or discharge pressure of the pipe is maintained in a desired range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow sheet of a specific example of the device of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the resistance pressure P and the flow rate f from the orifice when the orifice diameter is 2.0 mm, for each hydraulic pressure.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the resistance pressure P and the flow rate f from the orifice when the orifice diameter is 2.5 mm, for each hydraulic pressure.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an injection liquid pressurizing unit and another specific example according to the present invention.
FIG. 5 is a flow sheet of a modification of the ground injection device according to the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a specific example of a flow control valve used as a throttle portion of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a modified example of the flow control valve used in the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a specific example of an infusate return system used in the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of another specific example of the throttle unit according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of still another type of the aperture according to the present invention.
11 is a partial cross-sectional view showing an operation state of the aperture portion of FIG.
12 is a partial cross-sectional view of a modified example of the throttle part of FIG. 10;
13 is a partial cross-sectional view of still another modified example of the aperture portion of FIG.
FIG. 14 is a flow sheet of another specific example of the ground injection device according to the present invention.
FIG. 15 is a flow sheet of still another specific example of the ground injection device according to the present invention.
FIG. 16 is a flow sheet of still another specific example of the ground injection device according to the present invention.
FIG. 17 is a flowchart of a specific example of the device of the present invention connected to the central management unit.
FIG. 18 is an explanatory diagram specifically showing the apparatus of FIG. 17;
FIG. 19 is an operation flowchart of the centralized management apparatus X1.
20 is a screen showing data for the 10 liquid delivery systems in FIG.
FIG. 21 is a cross-sectional view of a state in which an injection pipe according to one specific example of the present invention is embedded in the ground.
FIG. 22 is a cross-sectional view of another specific example of the injection conduit according to the present invention embedded in the ground.
FIG. 23 is a cross-sectional view of a state in which an injection pipe according to still another specific example of the present invention is embedded in the ground.
[Explanation of symbols]
A Ground injection device
B Flow control valve
C Flow control valve
X Central Management Department
X1 Centralized management device
X2 injection monitoring board
X3 daily report creation device
X4 printer
X5 construction display panel
1 Injection liquid pressurizing part
1a Inverter
2 Infusion lines
2a Double pipe double packer injection line
3 ground
3a Ground wall
4 Injection tank
5 Ground injection solution
6 conduit
6a conduit
7 Aperture
8 Branch pressure gauge
9 Branch flow meter
10 Flow pressure controller
11 Dispensing device
12 Connecting part
13 Liquid delivery system
14 Pump
15 Valve body
16 Entrance passage
17 Exit passage
18 Balance piston
19 Spring
20 entrance
21 Exit
22 Introduction
23 Outlet
24 screws
25 Syaft
26 Reversible motor
27 Hard pieces
28 Gearbox
29 Stop valve
30 lamp
31 Start switch
32 tubules
32a Narrow tube outlet
33 Discharge port
34 Drilling
35 Sleeve grout
36 bag packer
36a Packer
37 bands
38 space
39 Inner pipe
39a Inner pipe outlet
40 outer pipe
40a Outer pipe outlet
41 Rubber sleeve
Claims (27)
(a)水ガラス中のアルカリの一部または全部を除去して得られるシリカ溶液を主材とした注入液、
(b)水ガラスのアルカリを酸で中和して得られる非アルカリ領域のシリカ溶液を主材とした注入液、
(c)コロイダルシリカを主材とした注入液、
(d)水ガラスのアルカリの一部または全部を除去して得られるシリカ溶液に水ガラスおよび/またはコロイダルシリカを添加してなるシリカ溶液を主材とした注入液、
(e)水ガラスと、コロイダルシリカと、反応剤とを混合してなるシリカ溶液を主材とした注入液。、
(f)セメントおよび/または粘度を有効成分とする懸濁性注入液、
(g)スラグおよびアルカリを有効成分とする懸濁性注入液、
(h)水ガラス水溶液と多価金属化合物を別々の注入液送液系統から別々に地盤中に注入して地盤中で反応させる注入液、
(i)水ガラス水溶液と反応剤水溶液を別々の注入液送液系統で送液して合流し、地盤に注入する注入液、
の群から選択される請求項15に記載の地盤注入工法。In claim 15, the ground injection liquid (a) injection liquid mainly composed of a silica solution obtained by removing a part or all of the alkali in the water glass,
(B) an injection solution mainly composed of a non-alkaline silica solution obtained by neutralizing the alkali of water glass with an acid;
(C) an injection liquid mainly composed of colloidal silica;
(D) an injection liquid mainly composed of a silica solution obtained by adding water glass and / or colloidal silica to a silica solution obtained by removing part or all of the alkali of the water glass;
(E) An injection liquid mainly composed of a silica solution obtained by mixing water glass, colloidal silica, and a reactant. ,
(F) Suspending infusion liquid containing cement and / or viscosity as active ingredients,
(G) Suspension injection liquid containing slag and alkali as active ingredients,
(H) An injection solution in which a water glass aqueous solution and a polyvalent metal compound are separately injected into the ground from separate injection solution feeding systems and reacted in the ground,
(I) A water glass aqueous solution and a reactant aqueous solution are fed by separate infusion liquid feeding systems, merged, and injected into the ground,
The ground injection method according to claim 15, which is selected from the group consisting of:
(a)水ガラス中のアルカリの一部または全部を除去して得られるシリカ溶液を主材とした注入液、
(b)水ガラスのアルカリを酸で中和して得られる非アルカリ領域のシリカ溶液を主材とした注入液、
(c)コロイダルシリカを主材とした注入液、
(d)水ガラスのアルカリの一部または全部を除去して得られるシリカ溶液に水ガラスおよび/またはコロイダルシリカを添加してなるシリカ溶液を主材とした注入液、
(e)水ガラスと、コロイダルシリカと、反応剤とを混合してなるシリカ溶液を主材とした注入液。、
(f)セメントおよび/または粘度を有効成分とする懸濁性注入液、
(g)スラグおよびアルカリを有効成分とする懸濁性注入液、
(h)水ガラス水溶液と多価金属化合物を別々の注入液送液系統から別々に地盤中に注入して地盤中で反応させる注入液、
(i)水ガラス水溶液と反応剤水溶液を別々の注入液送液系統で送液して合流し、地盤に注入する注入液、
の群から選択される請求項21に記載の地盤注入工法。In Claim 21, the ground injection liquid (a) injection liquid mainly composed of a silica solution obtained by removing a part or all of the alkali in the water glass,
(B) an injection solution mainly composed of a non-alkaline silica solution obtained by neutralizing the alkali of water glass with an acid;
(C) an injection liquid mainly composed of colloidal silica;
(D) an injection liquid mainly composed of a silica solution obtained by adding water glass and / or colloidal silica to a silica solution obtained by removing part or all of the alkali of the water glass;
(E) An injection liquid mainly composed of a silica solution obtained by mixing water glass, colloidal silica, and a reactant. ,
(F) Suspending infusion liquid containing cement and / or viscosity as active ingredients,
(G) Suspension injection liquid containing slag and alkali as active ingredients,
(H) An injection solution in which a water glass aqueous solution and a polyvalent metal compound are separately injected into the ground from separate injection solution feeding systems and reacted in the ground,
(I) A water glass aqueous solution and a reactant aqueous solution are fed by separate infusion liquid feeding systems, merged, and injected into the ground,
The ground injection method according to claim 21, wherein the ground injection method is selected from the group consisting of:
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