JP7170264B2 - グラウト再注入自動施工システム及びグラウト再注入自動施工方法 - Google Patents
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Description
先ず、図1を用いて、本発明の実施形態に係るグラウト再注入自動施工システムについて説明する。本実施形態に係るグラウト再注入自動施工システム1は、所定の真空圧力まで減圧する真空ポンプ2と、この真空ポンプ2と連通する容積既知の減圧容器3など、を備えている。
真空ポンプ2は、例えば、SEEE式真空ポンプなどの短時間で所定の真空圧力まで減圧できる能力(例えば、1気圧(105Pa)を103~104Pa程度に減圧する能力)を有する吸引ポンプである。
減圧容器3は、真空圧力まで減圧した際に大気圧に耐えうる容積既知の容器であればよく、本実施形態に係る減圧容器3は、内部空間に10Lの容積を有する耐圧容器である。また、この減圧容器3には、減圧容器3内の圧力を計測する負圧計12が設けられている。この負圧計12は、計測ユニット9に電気的に接続され、計測データが計測ユニット9及びパソコン11に送信され、パソコン11内又はそれに接続された記憶手段等に記録される仕組みとなっている。
本実施形態に係る圧入ポンプ4には、非常に小さな流量でもグラウト注入(圧入)が可能な超低速スネークポンプが採用されている。勿論、圧入ポンプ4は、圧入ポンプとして一般的なスクイーズポンプやダイヤフラム式ポンプなどの一般的な注入用のグラウトポンプとすることもできる。但し、前述のように、既存のPC構造物にグラウトを再注入する場合は、グラウトの単位時間あたりの注入量(流量)が微小になることも予想されるため、圧入ポンプ4は、微小の流量調整が可能な超低速スネークポンプであることが好ましい。
制御盤5は、筐体である制御ボックス内に、圧入ポンプ4を制御するインバータを備えた、いわゆる可変電圧可変周波数制御(VVVF制御)方式の制御盤である。この制御盤5は、無線LANを介して接続された、パソコン11のCPU(Central Processing Unit)による制御の下、予め記憶させたアプリケーションプログラムに基づいて、圧入ポンプ4のポンプ圧力及び流量を制御する。
また、計測ユニット9は、流量計8、圧力計10、レーザ変位計41、負圧計12などの各種計測機器と電気的に接続され、所定のサンプリング間隔(例えば、0.2秒)で各種計測機器で計測された計測値を記録するデータレコーダとしての機能を有している。
次に、図2を用いて、前述のグラウト再注入自動施工システム1を用いたグラウト再注入自動施工方法について説明する。図2は、本発明の実施形態に係るグラウト再注入自動施工方法の各工程を示すフローチャートである。
本工程ではないため、図2に記載していないが、本発明の実施形態に係るグラウト再注入自動施工方法の事前準備として、下記の各工程を行う。但し、この事前準備は、従来のグラウト再注入施工方法と同様に、人手により行う。
先ず、削孔機などを用いて、PC構造物PC1のコンクリート部分を削孔し、PC構造物PC1の外表面からシースS1まで到達する孔である削孔部h1を穿孔して設ける。
次に、シースS1内に挿通されている図示しないPC鋼材などの緊張材を傷つけないように注意しながらシースS1の削孔部h1と接する部分を切り開いて開削する。
次に、削孔した削孔部h1に内視鏡等を挿入してシースS1内を目視により、空洞部E1の有無を確認する。空洞部E1が確認された場合は、後述の空洞量の推定を行う。
次に、削孔部h1に減圧容器3と連通する耐圧ホースPと接続するための接続パイプP2を取り付けて固定し、削孔部h1、接続パイプP2を介して減圧容器3と空洞部E1を連通する。
次に、本発明の実施形態に係るグラウト再注入自動施工方法では、グラウト再注入自動施工システム1を用いて、空洞部E1の空洞量を推定する空洞量推定工程を行う。具体的には、パソコン11のCPUによる制御の下、予め記憶させたアプリケーションプログラムにより後述の各工程を行って算出する。
先ず、切替弁V1を開いて真空ポンプ2で減圧容器3内を所定の真空度まで減圧する。具体的には、90%の真空度、即ち、大気圧から-90[kPa]まで減圧し、切替弁V1を閉じる。勿論、所定の真空度は、真空ポンプ2の排気能力やPC構造物PC1の規模や空洞の状況に応じて適宜定められるものであって、90%の真空度に限られないのは云うまでもない。
次に、負圧計12や計測ユニット9を用いて、所定の制御時間毎にインターバル計測(本実施形態では、0.2秒のインターバル計測)を開始する。この計測では、中間弁V2及びノズル弁V3を開栓し、減圧容器3内の空気と空洞部E1内の空気とを混合させ、時間情報とともに減圧容器3内の空気の圧力と空洞部E1内の空気の圧力を計測する。各圧力の計測は、計測ユニット9を介してパソコン11に計測データが取り込まれて空洞量計算に用いられる。
次に、取り込んだ計測データを用いてパソコン11により空洞部E1の容積である空洞量を算出する。算出式は、次式(1)式を用い、空洞部E1の容積(空洞量)V2を算出する(詳細に関しては、特許文献3参照のこと)。
次に、本実施形態に係るグラウト再注入自動施工方法では、PC構造物PC1の空洞部E1内を減圧する空洞部減圧工程を行う。
次に、本実施形態に係るグラウト再注入自動施工方法では、前工程で減圧して負圧となった空洞部E1にグラウト注入する負圧によるグラウト注入工程を行う。
次に、本実施形態に係るグラウト再注入自動施工方法では、前工程で負圧によるグラウト注入によっても残る空洞部分に圧入ポンプ4によりグラウトを圧入するグラウト圧入工程を行う。
最後に、本実施形態に係るグラウト再注入自動施工方法では、推定した空洞量、時間あたりの流量、及び積算した注入量などを出力した帳票を作成する帳票作成工程を行って、PC構造物PC1へのグラウト再注入作業が終了する。
2:真空ポンプ
3:減圧容器
4:圧力ポンプ
40:グラウトチャンバー
41:レーザ変位計(レベル計)
5:制御盤(制御手段)
6:三方分岐弁
7:圧力計
8:流量計
9:計測ユニット(制御手段)
10:圧力計
11:パソコン(制御手段)
12:負圧計
V1:切替弁
V2:中間弁
V3:ノズル弁
V4:切替弁
P:耐圧ホース
P2:接続パイプ
PC1:PC構造物
E1:空洞部
S1:シース
h1:削孔部
Claims (3)
- 既存PC構造物の空洞部にグラウトを自動で再注入するグラウト再注入自動施工方法であって、
次式(1)を用いて前記空洞部の空洞量を推定する空洞量推定工程と、前記空洞部内を減圧する空洞部減圧工程と、前記空洞部減圧工程で減圧して負圧となった前記空洞部にグラウト注入する負圧によるグラウト注入工程と、前記負圧によるグラウト注入工程後に残存する空洞部に圧入ポンプによりグラウトを圧入するグラウト圧入工程と、を備え、
前記グラウト圧入工程では、前記空洞量推定工程で推定した空洞量と前記負圧によるグラウト注入工程で負圧により注入したグラウトの注入量とに基づいて、前記圧入ポンプの圧力及び注入速度を自動で管理して圧入し、
前記空洞量推定工程では、プログラムにより次式(2)に示す決定係数R2が0.99以上となる連続する区間の計測データであり、且つ、計測データの個数が10以上となる最も強い相関性を示す範囲のデータを選択して、選択した計測データのみを用いて1次関数に線形近似し、近似した値から圧力P3を決定し、前記空洞部の空洞量V2を自動で算出すること
を特徴とするグラウト再注入自動施工方法。
- 前記負圧によるグラウト注入工程及び前記グラウト圧入工程では、グラウトの液面レベルを計測するレベル計を用いて注入するグラウトの流量を計測すること
を特徴とする請求項1に記載のグラウト再注入自動施工方法。 - 既存PC構造物の空洞部にグラウトを自動で再注入するグラウト再注入自動施工システムであって、
所定の真空圧力まで減圧する真空ポンプと、この真空ポンプと連通する容積既知の減圧容器と、グラウトを前記空洞部にグラウトを圧入する圧入ポンプと、を備え、
前記真空ポンプ、前記減圧容器、前記圧入ポンプ、及び前記空洞部は、電磁弁を介して耐圧ホースで連通され、
前記真空ポンプ、前記減圧容器、前記圧入ポンプ、及び電磁弁を自動で制御する制御手段を有し、
圧入ポンプで注入するグラウトの流量を計測するグラウト流量計測手段として前記圧入ポンプで注入するグラウトの液面レベルを計測するレベル計を備え、
前記制御手段では、予め記憶させたアプリケーションプログラムにより、前記電磁弁の開放及び前記真空ポンプの作動及び停止を自動制御することにより請求項1に記載のグラウト再注入自動施工方法の各工程を実行し、
前記空洞量推定工程では、プログラムにより次式(2)に示す決定係数R2が0.99以上となる連続する区間の計測データであり、且つ、計測データの個数が10以上となる最も強い相関性を示す範囲のデータを選択して、選択した計測データのみを用いて1次関数に線形近似し、近似した値から圧力P3を決定し、前記空洞部の空洞量V2を自動で算出し、
前記負圧によるグラウト注入工程及び前記グラウト圧入工程では、グラウトの液面レベルを計測するレベル計を用いて注入するグラウトの流量を自動で計測する こと
を特徴とするグラウト再注入自動施工システム。
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