JP4092644B2 - Method and apparatus for injecting injection solution into existing structure foundation ground - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、軟弱地盤上に立地する重要構造物では、地震時の地盤液状化対策が必要とされており、その有力な対策工法として薬液注入工法がある。薬液注入工法では、薬液を地盤中に加圧注入するため、注入孔の近傍地盤や近接構造物を変状させる場合が多い。このため、特許文献1に示すように、長時間をかけて極低圧力下で、かつ大口径の注入改良体を造成できる注入方法が考案されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−317436号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構成においても、図8に示すように、止水壁16や粘性土層等の不透水性障壁で囲まれた既存構造物17下の基礎地盤18に、薬液19を注入する場合には、注入量に見合うだけの地下水20の逃げ場がないため、注入対象である基礎地盤18の水圧が上昇しやすく、既存構造物17の基礎床版21やこれに取り付く壁22に、傾斜や撓み等の変位が生じたり、亀裂や漏水が生じる等、構造物や機械設備としての機能に不具合を生じさせる場合が多い。このため、既存構造物17に不具合を生じさせないような既存構造物17下の基礎地盤18に対する地盤改良に好適な注入液の注入工法が求められている。
【0005】
上記事情に鑑み、本発明は、既存構造物に有害な変状を生じさせることなく、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法及び装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法は、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法であって、前記既存構造物の基礎床版を貫通し、基礎地盤の所定深さに達する複数の鉛直孔を設置する第1の工程と、何れか1体の鉛直孔を前記注入液の注入孔、これと隣接する複数の鉛直孔を揚水孔と位置付ける第2の工程と、前記注入孔周辺における基礎床版、及び基礎地盤の変状状況をモニタリングし、変状量が所定限度に収まるように注入圧力を制御しながら、前記注入孔から基礎地盤へ注入液を注入するとともに、これと並行して前記揚水孔から地下水を揚水し、地下水頭の変動をモニタリングし、前記地下水頭が所定範囲より上昇した際には、前記地下水頭が所定範囲に収まるように制御する第3の工程とにより構成され、前記鉛直孔すべてに対して、第2の工程及び第3の工程を繰り返すことを特徴としている。
【0007】
請求項2記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置は、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置であって、前記基礎地盤に、前記注入液を加圧注入する注入手段と、前記基礎地盤、及び既存構造物の基礎床版に係る変状状況を検知する変状検知手段と、前記基礎地盤中の地下水頭が所定範囲に収まるように制御しながら地下水を揚水する揚水手段と、前記変状検知手段及び注入手段に連動し、変状検知手段から基礎地盤及び基礎床版の変状量を通知され、変状状況に応じて基礎地盤への注入液の最適な注入圧力量を算定し、該注入圧力量を注入手段に通知する計測演算手段を備えてなり、前記変状検知手段に、基礎床版の変状及び損傷を検知する床版変状検知手段、及び基礎地盤の水分量変化及び表面の漏水を検知する基礎地盤変状検知手段を備えることを特徴としている。
【0008】
請求項3記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置は、前記注入手段に、基礎地盤への注入液の注入圧力量を自動制御する注入圧力制御機構が備えられることを特徴としている。
【0009】
請求項4記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置は、前記変状検知手段の基礎地盤変状検知手段に、基礎地盤に接触することなく水分量変化及び表面の漏水を把握する非接触式隔測型のセンサが備えられることを特徴としている。
【0010】
請求項5記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置は、前記揚水手段が、圧縮空気を生成するコンプレッサと、該コンプレッサより生成された圧縮空気を基礎地盤中に設置された揚水孔に送気する送気管と、前記揚水孔に一端を挿入される揚水管を備えてなり、前記送気管を介して送気された圧縮空気の押圧力を利用して、基礎地盤中の地下水を揚水管を介して揚水することを特徴としている。
【0011】
請求項6記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置は、前記揚水手段に、前記基礎地盤中の地下水頭を検知する液面センサと、該液面センサ及び前記コンプレッサに連動する地下水頭制御機構を備えており、前記地下水頭制御装置が、液面センサから通知された水頭レベルに応じて、前記地下水の揚水量を制御することを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法及び装置は、基礎地盤に地盤改良に好適な注入液を注入するに際し、基礎地盤及び既存構造物の基礎床版の変状をモニタリングして、適宜注入圧力を調整するとともに、これらと並行して基礎地盤の地下水頭が所定範囲内に収まるよう揚水を実施することにより、既存構造物に有害な変形を生じさせることなく、基礎地盤の地盤改良を実施するものである。
【0013】
図1に示すように、既存構造物の基礎地盤への注入液の注入装置1は、注入手段2と、変状検知手段3と、揚水手段6と、計測演算手段7を備えている。前記注入手段2は、地盤改良に好適な薬液等の注入液15を、基礎地盤13に加圧注入するものであり、本実施の形態では、注入圧力を制御することの可能な、注入圧力制御機構2cを備えた構成を有している。
一般に、一定速度での地盤への注入液15の注入は、注入速度と注入圧力の関係が、図2のグラフに示すように非線形である。したがって、注入速度を減少させても、一概に注入圧力が低下するとは限らないため、注入速度の変更を介して、地盤への注入液15の注入圧力量を調整する方法は、作業が繁雑である。以下、簡略に注入圧力量を調整できる注入圧力制御機構2cを備えた注入手段2を示す。
【0014】
図1に示すように、該注入手段2は、注入液15を加圧した状態で貯留している加圧槽2a、加圧槽2a内を加圧するためのコンプレッサ2b、加圧槽2aの内圧を制御することで、注入液15の注入圧力量を制御する注入圧力制御機構2c、加圧槽2aに注入液15を補給するための補給装置2d、及び注入液15を基礎地盤13に注入する注入ホース2hを備えている。また、前記補給装置2dには、補給制御器2f、液量検出器2g、及び補給用の注入液15を貯留する貯液槽2eが備えられている。
前記加圧槽2aに付設されている注入圧力制御機構2cは、加圧槽2a内の液位を所望の圧力に維持するように補給装置2dを制御して注入液15の補給を行うとともに、加圧槽2a内の液位が下がることに伴う圧力低下や、注入液15の補給に伴う加圧槽2a内の圧力上昇を検知して、コンプレッサ2bを制御して加圧槽2a内の圧力を常に一定に保持するように制御するものである。
【0015】
つまり、注入手段2は、上記のように加圧槽2aの圧力を注入圧力制御機構2cにより一定に保持しつつ、加圧槽2a内の注入液15を注入ホース2hを介して基礎地盤13に連続的に加圧注入することにより、一定流量の注入液15を一定速度で注入するものである。また、基礎地盤13への注入圧力量は、注入圧力制御機構2cにより制御される加圧槽2a内の圧力により決定される。したがって、注入圧力量は、加圧槽2a内の液位を所望の圧力に維持することのできる注入圧力制御機構2cにより容易に調整でき、該加圧槽2a内の圧力を維持することで、注入液15を基礎地盤13へ所望の注入圧力量を維持した状態で、安定にかつ連続的に注入することができるものである。
なお、該注入手段2は、必ずしも上述する構成にこだわるものではなく、一定流量の注入液15を一定速度で基礎地盤13に連続的に加圧注入することが可能であり、また、注入加圧pを調整できるものであれば、何れを用いても良い。
【0016】
また、前記変状検知手段3は、注入手段2を用いて注入液15を基礎地盤13に注入する際に、前記既存構造物8の基礎床版9、及び基礎地盤13に生じると想定される変状を検知するもので、前記既存構造物8における基礎床版9の変状や損傷を検知する床版変状検知手段4と、既存構造物8下の基礎地盤13の水分量変化や表面の漏水を検知する基礎地盤変状検知手段5を備えている。
【0017】
前記床版変状検知手段4は、図3に示すように、前記基礎床版9に関して、水平軸に対する傾斜、撓みを検知する傾斜計4a、ひずみセンサ4b、隆起や沈下等の面外方向の変位を検知する変位センサ4c、面上に生じた亀裂等を検知する画像センサ4d、及び生じた亀裂の長さや幅を検知する距離センサ4e等を備えている。
【0018】
一方、前記基礎地盤変状検知手段5は、図4に示すように、基礎地盤13に関して、含水量を検知する水分センサ5a、pFセンサ5b、静電容量・電気抵抗センサ5c、及び熱映像センサ5dを備えている。本実施の形態において、水分センサ5aには、電磁波の減衰状態から基礎地盤13中の水分量を検知する赤外線吸収やマイクロ波吸収等の電磁波吸収型を採用している。また、pFセンサ5bは、一般に土壌水、つまり土壌に一定の圧力をかけたときに取り出せる水の状態を表す指標として用いられているpFを検知するものであり、pF測定値から図5に示すような、基礎地盤18の水分特性曲線をもとに水分量の変化を把握するものである。
【0019】
これら水分センサ5a及びpFセンサ5bは、基礎地盤13中に露出するように配置する接触型のセンサであるが、前記静電容量・電気抵抗センサ5c、及び熱映像センサ5dは、基礎地盤13が表面を被覆されている場合にも作動する非接触式隔測型のセンサである。静電容量・電気抵抗センサ5cは、水分量に応じて鋭敏に変化する静電容量または電気抵抗を指標として含水量の変化を把握するものであり、熱映像センサ5dは、基礎地盤13中の水分量を温度分布変化として測定し、一度に広範囲な領域の水分量変化を推定できるものである。
【0020】
このように、基礎地盤13の水分量変化や表面の漏水を検知する基礎地盤変状検知手段5に、接触型だけでなく非接触式隔測型のセンサを備える構成は、前記既存構造物8の基礎床版9だけでなく、その他コンクリート、アスファルト、防水層等により、基礎地盤13の表面が被覆された状態においても、基礎地盤13の変状を的確に把握することを目的とするものである。
【0021】
上述する構成の前記変状検知手段3は、前記注入手段2により基礎地盤13に注入液15を注入した際に生じると想定される前記基礎床版9及び基礎地盤13の様々な変状状況を検知し、前記計測演算手段7に通知する。
該計測演算手段7は、前記変状検知手段3より通知された計測データより、基礎床版9及び基礎地盤13の変状状況に応じて最適な注入液15の注入圧力量を算定し、計測演算手段7に連動している注入手段2に、この最適な注入圧力量を通知するものである。
なお、先にも述べたように、本実施の形態では、注入手段2が注入液15の注入圧力量を自動制御することの可能な注入圧力制御機構2cを備えていることから、該注入圧力制御機構2cを介して注入液15の注入圧力量を、計測演算手段7により通知された注入圧力量に自動制御できるが、注入手段2に注入圧力制御機構2cを有しない場合には、注入手段2に別途注入圧力を調整する制御機構を備える構成とすればよい。
【0022】
ところで、前記注入装置1には、図1に示すように、さらに揚水手段6が備えられている。該揚水手段6は、前記注入手段2を介して基礎地盤13に注入液15を注入することにより、基礎地盤13から押し出された地下水14を揚水するものであり、これにより、基礎地盤13の地下水頭を一定の範囲内に保持するものである。
前記揚水手段6は、図1に示すように、前記基礎地盤13の所定位置に設けられた揚水孔11に一端を挿入され、地下水14を地上に揚水する揚水管6a、揚水孔11に送気管6bを介して圧縮空気を送気するコンプレッサ6c、前記送気管6bに備えられ、圧縮空気を送気及び遮断する電磁弁6eを備えるとともに、前記揚水孔11に挿入され、基礎地盤13中の地下水頭を把握する液面センサ6f、該液面センサ6f及び前記電磁弁6eに連動しており、揚水孔11への圧縮空気の送気及び遮断を制御することにより地下水14の揚水量を制御する地下水頭制御機構6dを備えている。
【0023】
上述する構成の揚水手段6は、例えば、前記液面センサ6fを介して地下水頭が所定の範囲より上昇したことを検知すると、前記地下水頭制御機構6dを介して電磁弁6eが開放され、コンプレッサ6cから送気管6bを介して圧縮空気が揚水孔11に供給される。地下水14は、圧縮空気により揚水管6aを介して地上に揚水されるため、揚水ポンプ等を設置する必要がない。また、揚水により地下水頭が所定の範囲内に収まった場合には、前記地下水頭制御機構6dは液面センサ6fを介して地下水頭が所定の範囲内に収まったことを検知し、前記地下水頭制御機構6dを介して電磁弁6eが遮断され、揚水孔11への圧縮空気の供給が中断されることに伴い、揚水管6aによる地下水の揚水も中断される。
なお、近接位置に揚水孔11を複数設け、該揚水孔11各々から地下水を揚水したい場合にも、前記コンプレッサ6cに揚水孔11と同数の送気管6bを設けて、複数の揚水孔11各々に該送気管6b及び揚水管6aを備える構成とすれば良く、複数の揚水孔11各々に揚水ポンプを設ける必要はない。
【0024】
上述する構成の注入装置1を用いて、既存構造物17下の基礎地盤13への注入液15を注入する、既存構造物基礎地盤の注入方法を以下に示す。
【0025】
(第1の工程)
まず、第1の工程として、図6に示すように、前記既存構造物8下の基礎地盤13に対して、注入液15を注入することを目的に、前記基礎床版9を貫通し、基礎地盤13の所定深さに達する鉛直孔10を、所定の離間間隔をもって複数構築する。
【0026】
(第2の工程)
次に、第2の工程として、何れか1つの鉛直孔10を前記注入液15の注入孔12、これと隣接する他の鉛直孔10を揚水孔11と位置付け、前記注入装置1を設置する。該注入装置1の設置は、図1に示すように、前記注入孔12に注入手段2、前記揚水孔11に揚水手段6、さらに、注入孔12近傍に変状検知手段3を配置することによる。
なお、変状検知手段3を配置する際に、接触型のセンサである前記水分センサ5a及びpFセンサ5bは、基礎地盤13中が露出している場所に配置する、また、非接触式の隔測センサである前記静電容量・電気抵抗センサ5c、及び熱映像センサ5dは、注入孔12近傍の所定範囲を検知できるように設置する。
【0027】
(第3の工程)
この後、第3の工程として、図7に示すように、前記注入孔12周辺における基礎床版9、及び基礎地盤13の変状状況を変状検知手段3を介してモニタリングし、変状量が所定限度に収まるように注入圧力量を制御しながら、前記注入手段2を介して注入孔12から基礎地盤13へ注入液15を注入する。
一方で、前記揚水手段6の液面センサ6fを用いて、基礎地盤13中の地下水頭の変動をモニタリングし、地下水頭が所定範囲より上昇した際には、揚水手段6を介して地下水14を揚水することにより、地下水頭が所定範囲に収まるように制御する。
【0028】
例えば、基礎地盤13へ注入液15を注入作業中、基礎床版9に亀裂が生じる等の損傷が発生し、噴発や漏水等が生じた際には、図4に示すように、該損傷箇所に前記接触型のセンサである前記水分センサ5a及びpFセンサ5bを再配置するとともに、亀裂等損傷箇所の形状及びその近接領域を、図3に示すように、床版変状検知手段4を介して把握し、前記計測演算手段7にて基礎床版9及び基礎地盤13の変状や損傷が許容範囲内であるかを判定する。許容範囲外と判定された場合には、基礎地盤13への注入液15の注入圧力量の最適値を算定し、計測演算手段7から注入手段2に注入圧力量の最適値を通知する。このように、注入圧力量を制御しながら所定量の注入液15を基礎地盤13へ注入する。
【0029】
基礎床版9に備えられた複数の鉛直孔10すべてを順に注入孔12とし、第2の工程、及び第3の工程を繰り返すことにより、前記既存構造物下の基礎地盤全域に注入液を注入し、地盤改良を終了する。
【0030】
上述する構成によれば、基礎地盤13に地盤改良に好適な注入液15を注入するに際し、基礎地盤13及び既存構造物17の基礎床版9の変状を、モニタリングして、適宜注入圧力を調整するとともに、これらと並行して基礎地盤13の地下水頭が所定範囲内に収まるよう揚水を実施することから、注入液15の注入に伴う基礎地盤13中の過剰水圧や、過剰水圧に伴う既存構造物8の基礎床版9や基礎床版9に取り付く壁等の損傷を防止することができ、既存構造物17に有害な変状を生じさせることなく、精度良い基礎地盤13の地盤改良を実施することが可能となる。
【0031】
前記注入装置1は、変状検知手段3を備えていることから、既存構造物17下の基礎地盤13に地盤改良に好適な注入液15を注入しながら、既存構造物17の基礎床版9に生じやすい隆起や沈下等の面外方向の変位や傾斜、撓み、亀裂等の変状、及び基礎地盤13の水分量変化や表面の漏水等を、常時精度良くモニタリングすることができるため、早期のうちに基礎床版9もしくは基礎地盤13の変状の兆候を検知することができ、変状状況に応じてきめ細かで、精度良い注入液15に係る注入圧力制御を実施することが可能となる。
これにより、既存構造物17の近傍においても隣接構造物に有害な変状を生じさせることなく、精度の良い前記基礎地盤13への注入が可能となる。
【0032】
また、前記注入装置1に備えられた注入手段2には、注入圧力制御機構2cが備えられていることから、これまで煩雑であった注入圧力量の調整を容易に実施することができ、作業効率を大幅に向上することが可能になるとともに、施工精度を大幅に向上することが可能となる。
【0033】
さらに、前記注入装置1に備えられた変状検知手段3には、基礎地盤13の水分量変化及び表面の漏水を検知することの可能な非接触型の隔測センサが備えられることから、前記基礎地盤13の表面が被覆されているような目視が不可能な状況においても、前記基礎地盤13の変状を的確に把握することが可能となり、変状状況に応じてきめ細かで、精度良い注入圧力制御を実施することが可能となる。
【0034】
また、前記注入装置1に備えられた揚水手段6には、圧縮空気を生成するコンプレッサ6cが備えられており、圧縮空気を揚水孔11に送気することにより、押圧力で地下水14を揚水する構成を備えていることから、従来より一般に用いられていた揚水ポンプを不要とするため、設備及び配管に係る作業やコストを大幅に削減することが可能となる。
このような構成は、複数の揚水孔11を用いる場合にも、これと同数の送気管6bをコンプレッサ6cに備え付け、該送気管6b及び揚水管6aを複数の揚水孔11各々に挿入させればよく、地下水14の揚水作業をより効率的で低コストに実施することが可能となる。
【0035】
上述する揚水手段6には、地下水頭を検知する前記液面センサ6fと、該液面センサ6fからの通知をもとに、地下水14の揚水量を制御する地下水頭制御機構6dを備えることから、地下水頭を所定範囲に制御しながら容易に揚水することができ、過剰揚水による基礎地盤の陥没や沈下等の変状を防止することが可能になるとともに、運転動力の省エネ化も図ることが可能となる。
【0036】
【発明の効果】
請求項1記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法によれば、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法であって、前記既存構造物の基礎床版を貫通し、基礎地盤の所定深さに達する複数の鉛直孔を設置する第1の工程と、何れか1体の鉛直孔を前記注入液の注入孔、これと隣接する複数の鉛直孔を揚水孔と位置付ける第2の工程と、前記注入孔周辺における基礎床版、及び基礎地盤の変状状況をモニタリングし、変状量が所定限度に収まるように注入圧力を制御しながら、前記注入孔から基礎地盤へ注入液を注入するとともに、これと並行して前記揚水孔から地下水を揚水し、地下水頭の変動をモニタリングし、前記地下水頭が所定範囲より上昇した際には、前記地下水頭が所定範囲に収まるように制御する第3の工程とにより構成され、前記鉛直孔すべてに対して、第2の工程及び第3の工程を繰り返す。
これにより、注入液の注入に伴う基礎地盤中の過剰水圧や、過剰水圧に伴う既存構造物の基礎床版や、基礎床版に取り付く壁等の損傷を防止することができ、既存構造物に有害な変状を生じさせることなく、精度良い基礎地盤の地盤改良を実施することが可能となる。
【0037】
請求項2記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置によれば、既存構造物下の基礎地盤に、地盤改良に好適な注入液を注入する既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置であって、前記基礎地盤に、前記注入液を加圧注入する注入手段と、前記基礎地盤、及び既存構造物の基礎床版に係る変状状況を検知する変状検知手段と、前記基礎地盤中の地下水頭が所定範囲に収まるように制御しながら地下水を揚水する揚水手段と、前記変状検知手段及び注入手段に連動し、変状検知手段から基礎地盤及び基礎床版の変状量を通知され、変状状況に応じて基礎地盤への注入液の最適な注入圧力量を算定し、該注入圧力量を注入手段に通知する計測演算手段を備えてなり、前記変状検知手段に、基礎床版の変状及び損傷を検知する床版変状検知手段、及び基礎地盤の水分量変化及び表面の漏水を検知する基礎地盤変状検知手段を備える。
これにより、既存構造物下の基礎地盤に地盤改良に好適な注入液を注入する際に、既存構造物の基礎床版に生じやすい隆起や沈下等の面外方向の変位や傾斜、撓み、亀裂等の変状、及び基礎地盤の水分量変化や表面の漏水等を、常時精度良くモニタリングすることができるため、早期のうちに基礎床版もしくは基礎地盤の変状の兆候を検知することができ、変状状況に応じてきめ細かで、精度良い注入液に係る注入圧力制御を実施することが可能となる。
また、既存構造物の近傍においても隣接構造物に有害な変状を生じさせることなく、精度の良い前記基礎地盤への注入が可能となる。
【0038】
請求項3記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置によれば、前記注入手段に、基礎地盤への注入液の注入圧力量を自動制御する注入圧力制御機構が備えられる。
これにより、これまで煩雑であった注入圧力の調整を容易に実施することができ、作業効率を大幅に向上することが可能になるとともに、施工精度を大幅に向上することが可能となる。
【0039】
請求項4記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置によれば、前記変状検知手段の基礎地盤変状検知手段に、基礎地盤に接触することなく水分量変化及び表面の漏水を把握する非接触式隔測型のセンサが備えられる。
これにより、前記基礎地盤の表面が被覆されているような目視が不可能な状況においても、前記基礎地盤の変状を的確に把握することが可能となり、変状状況に応じてきめ細かで、精度良い注入圧力制御を実施することが可能となる。
【0040】
請求項5記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置によれば、前記揚水手段が、圧縮空気を生成するコンプレッサと、該コンプレッサより生成された圧縮空気を基礎地盤中に設置された揚水孔に送気する送気管と、前記揚水孔に一端を挿入される揚水管を備えてなり、前記送気管を介して送気された圧縮空気の押圧力を利用して、基礎地盤中の地下水を揚水管を介して揚水する。
これにより、従来より一般に用いられていた揚水ポンプを不要とするため、設備及び配管に係る作業やコストを大幅に削減することが可能となる。
このような構成は、複数の揚水孔を用いる場合にも、これと同数の送気管をコンプレッサに備え付け、該送気管及び揚水管を複数の揚水孔各々に挿入させればよく、地下水の揚水作業をより効率的で低コストに実施することが可能となる。
【0041】
請求項6記載の既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置によれば、前記揚水手段に、前記基礎地盤中の地下水頭を検知する液面センサと、該液面センサ及び前記コンプレッサに連動する地下水頭制御機構を備えており、前記地下水頭制御装置が、液面センサから通知された水頭レベルに応じて、前記地下水の揚水量を制御する。
これにより、地下水頭を所定範囲に制御しながら容易に揚水することができ、過剰揚水による基礎地盤の陥没や沈下等の変状を防止することが可能になるとともに、運転動力の省エネ化も図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置の概略を示す図である。
【図2】 本発明に係る注入液の注入圧力と注入速度の関係を示すグラフである。
【図3】 本発明に係る変状検知手段に備えられた床版変状検知手段の詳細を示す図である。
【図4】 本発明に係る変状検知手段に備えられた基礎地盤変状検知手段の詳細を示す図である。
【図5】 本発明に係る土壌水分特性曲線を示す図である。
【図6】 本発明に係る既存構造物の基礎床版に設置された鉛直孔の配置状況を示す図である。
【図7】 本発明に係る既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法を示す図である。
【図8】 従来の既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法を示す図である。
【符号の説明】
1 注入装置
2 注入手段
2a 加圧層
2b コンプレッサ
2c 注入圧力制御機構
2d 補給装置
2e 貯液層
2f 補給制御器
2g 液量検出器
2h 注入ホース
3 変状検知手段
4 床版変状検知手段
4a 傾斜計
4b ひずみセンサ
4c 変位センサ
4d 画像センサ
4e 距離センサ
5 基礎地盤変状検知手段
5a 水分センサ
5b pFセンサ
5c 静電容量・電気抵抗センサ
5d 熱映像センサ
6 揚水手段
6a 揚水管
6b 送気管
6c コンプレッサ
6d 地下水頭制御機構
6e 電磁弁
6f 液面センサ
7 計測演算手段
8 既存構造物
9 基礎床版
10 鉛直孔
11 揚水孔
12 注入孔
13 基礎地盤
14 地下水
15 注入液
16 止水壁
17 既存構造物
18 基礎地盤
19 薬液
20 地下水
21 基礎床版
22 壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for injecting an injection solution into a foundation ground of an existing structure, in which an injection solution suitable for ground improvement is injected into the foundation ground under the existing structure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an important structure located on soft ground has been required to take measures against ground liquefaction in the event of an earthquake, and there is a chemical solution injection method as an effective countermeasure method. In the chemical solution injection method, since the chemical solution is pressurized and injected into the ground, the ground in the vicinity of the injection hole and the adjacent structure are often deformed. For this reason, as shown in
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-317436 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in such a configuration, as shown in FIG. 8, the
[0005]
In view of the above circumstances, the present invention does not cause harmful deformation to an existing structure, and injects an injection solution suitable for ground improvement into the foundation ground under the existing structure. An object of the present invention is to provide a liquid injection method and apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The method for injecting an injection solution into the foundation ground of an existing structure according to
[0007]
An injection device for injecting liquid into an existing structure foundation ground according to
[0008]
The injection device for injecting liquid into the foundation ground of the existing structure according to
[0009]
The apparatus for injecting the liquid into the foundation ground of the existing structure according to claim 4 grasps the moisture content change and the surface water leakage to the foundation ground deformation detection means of the deformation detection means without contacting the foundation ground. A non-contact distance measuring type sensor is provided.
[0010]
The injection apparatus for injecting liquid into the foundation ground of an existing structure according to claim 5 is characterized in that the pumping means includes a compressor that generates compressed air, and a pumping hole in which the compressed air generated by the compressor is installed in the foundation ground. And a pumping pipe whose one end is inserted into the pumping hole, and by utilizing the pressing force of the compressed air sent through the pumping pipe, groundwater in the foundation ground is removed. It is characterized by pumping water through a pumping pipe.
[0011]
The apparatus for injecting an injection solution into the foundation ground of an existing structure according to
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method and apparatus for injecting the injection solution into the foundation ground of the existing structure according to the present invention monitors the deformation of the foundation ground and the foundation floor slab of the existing structure when injecting the injection solution suitable for ground improvement into the foundation ground. In addition, the injection pressure is adjusted as appropriate, and in parallel with this, pumping is performed so that the groundwater head of the foundation ground is within the specified range, so that no harmful deformation is caused to the existing structure. The ground will be improved.
[0013]
As shown in FIG. 1, an
In general, injecting the
[0014]
As shown in FIG. 1, the injection means 2 includes a pressurizing
The injection
[0015]
That is, the injection means 2 keeps the pressure of the pressurizing
The injection means 2 is not necessarily limited to the above-described configuration, and it is possible to continuously pressurize and inject the
[0016]
The deformation detection means 3 is assumed to occur in the
[0017]
As shown in FIG. 3, the floor slab deformation detecting means 4 has an
[0018]
On the other hand, as shown in FIG. 4, the foundation ground deformation detecting means 5 includes a moisture sensor 5a, a
[0019]
The moisture sensor 5a and the
[0020]
As described above, the basic ground deformation detecting means 5 for detecting the moisture content change of the
[0021]
The deformation detection means 3 having the above-described configuration is used to detect various deformation situations of the
The measurement calculation means 7 calculates the optimum injection pressure amount of the
As described above, in the present embodiment, since the injection means 2 includes the injection
[0022]
By the way, the
As shown in FIG. 1, the pumping means 6 has one end inserted into a
[0023]
For example, when the pumping means 6 configured as described above detects that the groundwater head has risen above a predetermined range via the
In addition, when a plurality of pumping
[0024]
An injection method of the existing structure foundation ground, in which the
[0025]
(First step)
First, as shown in FIG. 6, as a first step, for the purpose of injecting the
[0026]
(Second step)
Next, as a second step, any one of the
When the deformation detection means 3 is arranged, the moisture sensor 5a and the
[0027]
(Third step)
Thereafter, as a third step, as shown in FIG. 7, the state of deformation of the
On the other hand, the
[0028]
For example, when the
[0029]
By injecting all of the plurality of
[0030]
According to the above-described configuration, when the
[0031]
Since the
As a result, even in the vicinity of the existing
[0032]
Further, since the injection means 2 provided in the
[0033]
Further, the deformation detection means 3 provided in the
[0034]
Further, the pumping means 6 provided in the
In such a configuration, even when a plurality of pumping
[0035]
The pumping means 6 described above includes the
[0036]
【The invention's effect】
According to the method of injecting the injection liquid into the foundation ground of the existing structure according to
As a result, it is possible to prevent damage to the foundation floor slab of the existing structure and the walls attached to the foundation floor slab due to the excess water pressure due to the injection of the injection solution, and to the existing structure. It is possible to carry out the ground improvement of the foundation ground with high accuracy without causing harmful deformation.
[0037]
According to the injection device for injecting liquid into the foundation ground of the existing structure according to
As a result, when injecting an infusion suitable for ground improvement into the foundation ground under the existing structure, out-of-plane displacement, inclination, deflection, cracks, etc., which tend to occur in the foundation floor slab of the existing structure It is possible to detect changes in the foundation floor slab or foundation ground deformation at an early stage because it is possible to constantly monitor the deformation of the soil, etc., as well as the moisture content of the foundation ground and surface water leakage. Therefore, it is possible to carry out the injection pressure control relating to the injection liquid that is fine and precise according to the state of deformation.
Further, even in the vicinity of the existing structure, it is possible to inject into the foundation ground with high accuracy without causing harmful deformation in the adjacent structure.
[0038]
According to the injection device for injecting liquid into the existing structure foundation ground according to
Thereby, the adjustment of the injection pressure, which has been complicated until now, can be easily performed, work efficiency can be greatly improved, and construction accuracy can be greatly improved.
[0039]
According to the injection device for injecting liquid into the foundation ground of the existing structure according to claim 4, the foundation ground deformation detection means of the deformation detection means is subjected to moisture content change and surface water leakage without contacting the foundation ground. A non-contact distance measuring sensor for grasping is provided.
This makes it possible to accurately grasp the deformation of the foundation ground even in a situation where visual observation is impossible, such as when the surface of the foundation ground is covered. It is possible to implement good injection pressure control.
[0040]
According to the injection device for injecting liquid into the existing ground foundation of the structure according to claim 5, the pumping means is installed in the foundation ground with a compressor that generates compressed air and the compressed air generated by the compressor. An air supply pipe for supplying air to the pumping hole, and a pumping pipe having one end inserted into the pumping hole, and using the pressing force of the compressed air supplied through the air supply pipe, Groundwater is pumped through a pumping pipe.
Thereby, since the pumping pump generally used conventionally is unnecessary, it becomes possible to reduce significantly the operation | work and cost which concern on an installation and piping.
In such a configuration, even when a plurality of pumping holes are used, the same number of air supply pipes may be provided in the compressor, and the air supply pipes and the water pumping pipes may be inserted into each of the plurality of water pumping holes. Can be implemented more efficiently and at low cost.
[0041]
According to the apparatus for injecting liquid into the foundation ground of an existing structure according to
As a result, it is possible to easily pump water while controlling the groundwater head within a predetermined range, and it is possible to prevent deformation of the foundation ground due to excessive pumping and subsidence, and to save energy for driving power. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an injection device for injecting liquid into an existing structure foundation ground according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the injection pressure and the injection speed of the injection liquid according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing details of a floor slab deformation detecting means provided in the deformation detecting means according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing details of a foundation ground deformation detection means provided in the deformation detection means according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a soil moisture characteristic curve according to the present invention.
FIG. 6 is a view showing a state of arrangement of vertical holes installed in a foundation floor slab of an existing structure according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing a method for injecting an injection liquid into an existing structure foundation ground according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a conventional method for injecting an injection liquid into an existing structure foundation ground.
[Explanation of symbols]
1 Injection device
2 Injection means
2a Pressure layer
2b Compressor
2c Injection pressure control mechanism
2d replenishment device
2e Reservoir
2f Supply controller
2g Liquid level detector
2h injection hose
3 Deformation detection means
4 Floor slab deformation detection means
4a Inclinometer
4b Strain sensor
4c Displacement sensor
4d image sensor
4e Distance sensor
5 Basic ground deformation detection means
5a Moisture sensor
5b pF sensor
5c Capacitance / electric resistance sensor
5d thermal image sensor
6 Pumping means
6a Pumping pipe
6b Air pipe
6c compressor
6d Groundwater head control mechanism
6e Solenoid valve
6f Liquid level sensor
7 Measurement calculation means
8 Existing structures
9 Foundation floor slab
10 Vertical hole
11 Pumping hole
12 Injection hole
13 Foundation ground
14 Groundwater
15 Injection solution
16 Water barrier
17 Existing structure
18 Foundation ground
19 Chemical
20 Groundwater
21 Foundation floor slab
22 Wall
Claims (6)
前記既存構造物の基礎床版を貫通し、基礎地盤の所定深さに達する複数の鉛直孔を設置する第1の工程と、
何れか1体の鉛直孔を前記注入液の注入孔、これと隣接する複数の鉛直孔を揚水孔と位置付ける第2の工程と、
前記注入孔周辺における基礎床版、及び基礎地盤の変状状況をモニタリングし、変状量が所定限度に収まるように注入圧力を制御しながら、前記注入孔から基礎地盤へ注入液を注入するとともに、これと並行して前記揚水孔から地下水を揚水し、地下水頭の変動をモニタリングし、前記地下水頭が所定範囲より上昇した際には、前記地下水頭が所定範囲に収まるように制御する第3の工程とにより構成され、
前記鉛直孔すべてに対して、第2の工程及び第3の工程を繰り返すことを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入方法。A method of injecting an injection solution into an existing structure foundation ground, injecting an injection solution suitable for ground improvement into the foundation ground under the existing structure,
A first step of installing a plurality of vertical holes that penetrate the foundation floor slab of the existing structure and reach a predetermined depth of the foundation ground;
A second step of positioning any one vertical hole as the injection hole for the injection liquid, and positioning a plurality of vertical holes adjacent thereto as the pumping holes;
While monitoring the deformation state of the foundation floor slab and foundation ground around the injection hole and injecting the injection solution from the injection hole to the foundation ground while controlling the injection pressure so that the deformation amount falls within a predetermined limit In parallel with this, groundwater is pumped from the pumping hole, the fluctuation of the groundwater head is monitored, and when the groundwater head rises above a predetermined range, control is performed so that the groundwater head falls within the predetermined range. The process is composed of
A method for injecting an injection liquid into an existing structure foundation ground, wherein the second step and the third step are repeated for all the vertical holes.
前記基礎地盤に、前記注入液を加圧注入する注入手段と、
前記基礎地盤、及び既存構造物の基礎床版に係る変状状況を検知する変状検知手段と、
前記基礎地盤中の地下水頭が所定範囲に収まるように制御しながら地下水を揚水する揚水手段と、
前記変状検知手段及び注入手段に連動し、変状検知手段から基礎地盤及び基礎床版の変状量を通知され、変状状況に応じて基礎地盤への注入液の最適な注入圧力量を算定し、該注入圧力量を注入手段に通知する計測演算手段を備えてなり、
前記変状検知手段に、基礎床版の変状及び損傷を検知する床版変状検知手段、及び基礎地盤の水分量変化及び表面の漏水を検知する基礎地盤変状検知手段を備えることを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置。An injection device for injecting liquid into an existing structure foundation ground for injecting an injection liquid suitable for ground improvement into the foundation ground under the existing structure,
Injecting means for pressurizing and injecting the injection solution into the foundation ground,
Deformation detecting means for detecting the deformed state related to the foundation ground and the foundation floor slab of an existing structure;
A pumping means for pumping up the groundwater while controlling the groundwater head in the foundation ground to be within a predetermined range ;
In conjunction with the deformation detection means and the injection means, the deformation detection means is notified of the deformation amount of the foundation ground and the foundation floor slab, and the optimum injection pressure amount of the injection liquid to the foundation ground is determined according to the deformation situation. It comprises a calculation operation means for calculating and notifying the injection means of the injection pressure amount,
The deformation detection means includes a floor slab deformation detection means for detecting deformation and damage of the foundation floor slab, and a foundation ground deformation detection means for detecting water content change of the foundation ground and surface water leakage. An injection device for injecting liquid into the foundation ground of existing structures.
前記注入手段に、基礎地盤への注入液の注入圧力量を自動制御する注入圧力制御機構が備えられることを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置。In the injection apparatus of the injection liquid to the existing structure foundation ground according to claim 2,
An injection apparatus for injecting liquid into the foundation ground of an existing structure, wherein the injection means is provided with an injection pressure control mechanism for automatically controlling the amount of injection pressure of the injection liquid into the foundation ground.
前記変状検知手段の基礎地盤変状検知手段に、基礎地盤に接触することなく水分量変化及び表面の漏水を把握する非接触式隔測型のセンサが備えられることを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置。In the injection device of the injection liquid to the existing structure foundation ground according to claim 2 or 3,
An existing structure foundation characterized in that the foundation ground deformation detection means of the deformation detection means is provided with a non-contact type remote measuring sensor that grasps the moisture content change and surface water leakage without contacting the foundation ground. A device for injecting liquid into the ground.
前記揚水手段が、圧縮空気を生成するコンプレッサと、該コンプレッサより生成された圧縮空気を基礎地盤中に設置された揚水孔に送気する送気管と、前記揚水孔に一端を挿入される揚水管を備えてなり、
前記送気管を介して送気された圧縮空気の押圧力を利用して、基礎地盤中の地下水を揚水管を介して揚水することを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置。In the injection device of the infusate to the existing structure foundation ground according to claims 2 to any one of 4,
The pumping means has a compressor for generating compressed air, an air supply pipe for supplying compressed air generated by the compressor to a pumping hole installed in a foundation ground, and a pumping pipe having one end inserted into the pumping hole. With
An apparatus for injecting an injected liquid into a foundation ground of an existing structure, wherein groundwater in the foundation ground is pumped through a pumping pipe using a pressing force of compressed air sent through the air feeding pipe .
前記揚水手段に、前記基礎地盤中の地下水頭を検知する液面センサと、該液面センサ及び前記コンプレッサに連動する地下水頭制御機構を備えており、
前記地下水頭制御装置が、液面センサから通知された水頭レベルに応じて、前記地下水の揚水量を制御することを特徴とする既存構造物基礎地盤への注入液の注入装置。In the injection device of the injection liquid to the existing structure foundation ground according to claim 5,
The pumping means is provided with a liquid level sensor for detecting a groundwater head in the foundation ground, and a groundwater head control mechanism linked to the liquid level sensor and the compressor,
The groundwater head control device controls the pumping amount of the groundwater according to the water head level notified from the liquid level sensor.
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