地盤注入における流量比率制御方法
【課題】 複数種類の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、任意の混合比率で調合することが可能となるとともに、短時間で配合の制御を安定させることができ、また、注入の途中で流量比率を変更する場合にも配合の制御が不安定になることを防止できる。
【解決手段】 Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、注入開始後、主液の流量を増やし、主液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、従液の流量を増やし、圧力入力値（測定値）が基準値に達し、かつ、従液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行う。
【解決手段】 Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、注入開始後、主液の流量を増やし、主液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、従液の流量を増やし、圧力入力値（測定値）が基準値に達し、かつ、従液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダム、トンネル、都市土木等の薬液またはセメント注入の地盤注入工法で、多液を混合して注入する場合の流量比率制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地盤注入工法としての薬液注入工法は、地盤の中に固化材（薬液）を注入して固結土を造成し、地盤の透水性を低下させるとともに、地盤を強化する工法である。
【０００３】
薬液注入工法での多液注入、例えば、注入液として、セメントミルク等の懸濁型注入液（Ａ液）と水ガラス系等の溶液型注入液（Ｂ液）などの二液混合グラウチングでは、グラウトミキサで作成する注入液Ａと注入液Ｂをポンプで地盤に挿入する注入管に送り、これら注入液Ａと注入液Ｂを配管経路の途中または注入管の先端で混合して地盤に吐出する。
【０００４】
図１３において、図中１、２は注入液Ａと注入液Ｂのグラウトミキサであるが、これらグラウトミキサ１、２の注入液Ａと注入液Ｂは薬液注入ポンプ３からそれぞれの配管経路で注入管４の注入孔４ａに送られる。
【０００５】
このような二液混合グラウチングで注入液の圧力、流量を管理する方法としては、従来、薬液注入ポンプ３による。薬液注入ポンプ３からの各配管経路に薬液流量圧力測定装置５で計測して本薬液注入ポンプ３を制御する。
【０００６】
前記薬液注入ポンプ３に使用されるポンプはピストン式またはプランジャ式のポンプで、吐出量（流量）を制御する機能を有し、二種類の注入液（注入液Ａと注入液Ｂ）を等量で吐出できる。なお、１台の薬液注入ポンプ３とせずに２台のポンプとしてもよい。
【０００７】
このように圧力制御については、作業員が薬液流量圧力測定装置５の圧力表示を目で見て確認しながら、薬液注入ポンプ３の吐出量を調整することで、間接的に調整を行う。注入配管は単管×２系列である。
【０００８】
なお、下記特許文献１には、グラウトＡ液系統とグラウトＢ液系統との少なくとも２系統を有し、各系統に挿入されたポンプから吐出された液体を混合して所定の比率のグラウトを得るようにしたグラウトの比率制御装置として、前記各系統のポンプをそれぞれ駆動するポンプモータに、速度制御するためのモータインバータをそれぞれ結合し、これらモータインバータに、流量設定信号出力手段をそれぞれ結合し、それぞれの流量設定信号出力手段を互いに逆動作するように連動せしめてなることを特徴とするグラウトの比率制御装置が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１３０５３号公報（グラウトの比率制御装置）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記図１３の薬液注入ポンプによる制御方式では制御に人手を介在しなければならないものである。
【００１０】
また、扱う注入液は２種類のものに限られ、しかも、混合比率は１：１に固定されている。しかも、注入液Ａと注入液Ｂの二種類の注入液を配管経路の途中または注入管４の先端で合流させると、注入液が互いに干渉し合い、圧力、流量が不規則に変化するので、このような二種類の注入液の混合割合を１：１に保つには、迅速かつ微妙な制御を連続的に行う必要がある。そのためには前記のごとく制御に人手を介在させるものでは、圧力、流量の変化に追随できない場合が多い。
【００１１】
また、前記特許文献１は、グラウトＡ液と、グラウトＢ液が保有されている状態で、グラウトＡ液ポンプとグラウトＢ液ポンプとを同時に運転して両液をバッファータンクに送り込んで撹拌するものであり、バッチ単位で注入液を混合する。その結果、注入中に注入液の配合を随時、任意に変更することはできない。
【００１２】
さらに、特許文献１は、比率制御装置が一方的に制御信号を送るだけで、その結果（流量）を測定しない。また、混合後の流量、圧力の制御を別なシステムで行うものである。
【００１３】
これに対して発明者は先に特願２００３−３５６１０８号として、図７〜図９に示すように、複数の注入液をグラウトミキサに接続する注入ポンプから地盤に挿入する注入管に同時に送る際に、圧力検出器、流量検出器、制御弁等を備え、液路を流れてくる注入液の圧力、流量をそれぞれ圧力検出器、流量検出器で検出するとともに、これら検出値に基いて、制御弁の開閉を制御することにより注入液を所望の圧力、流量で液路に送り出すグラウト流量制御装置８を、少なくともＡ液（第１注入液）のグラウトポンプ６から注入管４への液路に配設し、また、各注入液相互を所望の割合で供給するように前記グラウト流量制御装置８を制御するグラウト流量比率設定装置９を設けた多液同時注入システムを提案した。
【００１４】
このグラウト流量比率設定装置９にはパソコン等が利用でき、前記グラウト流量制御装置８の圧力検出器２４、流量検出器（電磁流量計）２５の測定出力を受け、制御信号をグラウト流量制御装置８を介して、制御弁２０を制御する。また、グラウト流量比率設定装置９は、可変吐出型注入ポンプであるグラウトポンプ７と信号線で接続され、本グラウトポンプ７の運転を制御できるものである。
【００１５】
また、グラウト流量比率設定装置９は流量・圧力センサ１０からの出力を受け、これに基づいてグラウトポンプ７等の制御も可能である。
【００１６】
図１２は、グラウト流量比率設定装置９のブロック回路図で、電気信号を物理量（流量・圧力）に変換するスケーリング回路９ａ、混合比率をもとに二液の流量の大小を判定する主／従制御判別回路９ｂ、流量の大きな側の信号（例えばＡ液の流量＞Ｂ液の流量の場合、Ａ液側の信号）を主制御回路へ渡す主／従制御振り分け回路９ｃ、主側について、流量または圧力のどちらか一方の制御を割出し、設定値と入力値の差を求める主制御用流量・圧力偏差量算出回路９ｄ、主側について、設定値と入力値の差に応じた電動弁の開閉信号を出力する主制御用電動弁駆動開閉判別回路９ｆ、従側について、主側の注入液の流量と混合比率をもとに算出した流量の設定値と入力値の差を求める従制御用流量・圧力偏差量算出回路９ｅ、従側について、設定値と入力値の差に応じた電動弁の開閉信号を出力する従制御用電動弁駆動開閉判別回路９ｇ、主／従判別回路からの信号（９ｆ、９ｇからの信号）に応じて主制御出力と従制御出力を切り替える主／従制御切替回路９ｈとからなる。
【００１７】
前記グラウト流量比率設定装置９によってそれぞれ所望の割合で供給するように流量を制御でき、数種類の注入液を液路の途中またはその先端で任意の混合比率で調合することが可能となり、混合液の性質（浸透性、粘性、凝結、硬化時間、強度等）の調整範囲が大きく広がり、その結果、薬液またはセメント注入工事における止水効果・補強効果の向上、それらにともなう経済性の改善を期待することができる。
【００１８】
この特願２００３−３５６１０８号のような、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行う場合に、混合後の注入液の流量もしくは圧力を一定に保ちながら、各注入液の流量比率（混合割合、配合）を変更する場合、その制御を安定的に行うには、下記の問題がある。
【００１９】
第１に、注入開始直後は、まず、Ａ液（第１注入液）の流量が増え、やや時間を置いて、それにしたがいながらＢ液（第２注入液）の流量が増え始める。そのため所望の流量比率（混合割合、配合）に到達し、配合の制御が安定するまで長い時間を要する。
【００２０】
第２に、注入の途中で流量比率を変更し、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の流量の大小関係が入れ替わる場合の制御では、Ａ液（第１注入液）の流量の微妙な変動が拡大され、Ｂ液（第２注入液）の流量が大きく変動することにより、配合の制御が不安定になる。
【００２１】
第３に、注入の途中で流量比率を変更し、どちらか一方の注入液だけで注入を行う場合の制御では、Ａ液（第1注入液）の流量の微妙に変動すると、ゼロとなるべきＢ液（第２注入液）の流量がそれに合わせて変動し、配合の制御が不安定になる。
【００２２】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、複数種類の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、任意の混合比率で調合することが可能となるとともに、短時間で配合の制御を安定させることができ、また、
注入の途中で流量比率を変更する場合にも配合の制御が不安定になることを防止できる地盤注入における流量比率制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
請求項１記載の本発明は前記目的を達成するため、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、注入開始後、主液の流量を増やし、主液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、従液の流量を増やし、圧力入力値（測定値）が基準値に達し、かつ、従液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行うことを要旨とするものである。
【００２４】
請求項１記載の本発明によれば、注入開始直後は、主液の流量制御に基づく従液の流量制御を行うことをせずに、主液の流量制御と従液の流量制御とを独立させ、主液の流量入力値（測定値）が基準値に達するまで主液の流量を増やし、その後、圧力入力値（測定値）が基準値に達し、従液の流量入力値（測定値）が基準値に達するまで従液の流量を増やす。その後は、主液の流量制御に基づく従液の流量制御を行う。これにより、まず、Ａ液（第１注入液）の流量が増え、やや時間を置いて、それにしたがいながらＢ液（第２注入液）の流量が増え始めるといったことが解消され、配合の制御の安定に時間の短縮が図れる。
【００２５】
請求項２記載の本発明は、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、注入の途中で流量比率を変更し、Ａ液（第1注入液）とＢ液（第２注入液）の流量の大小関係が入れ替わる場合、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行うことを要旨とするものである。
【００２６】
請求項２記載の本発明によれば、注入の途中で流量比率を変更し、Ａ液（第1注入液）とＢ液（第２注入液）の流量の大小関係が入れ替わる場合、そのまま制御を続行すると、少ない量（流量比率の小さい）の液の流量の微妙な変動が拡大され、多い量の流量（流量比率の大きい）の液が大きく変動することにより配合の制御が不安定になるおそれがあるが、これを常に流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、常に配合の制御の安定性を確保することができる。
【００２７】
請求項３記載の本発明は、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行い、注入の途中で流量比率を変更し、どちらか一方の注入液だけで注入を行う場合、ゼロとなるべき注入液の流量入力値（測定値）が基準値以下になると、他の注入液の流量入力値（測定値）から独立して、強制的にゼロを目指すことを要旨とするものである。
【００２８】
請求項３記載の本発明によれば、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行う制御において、注入の途中で流量比率を変更し、どちらか一方の注入液だけで注入を行う場合、Ａ液（第１注入液）の流量の微妙に変動すると、ゼロとなるべきＢ液（第２注入液）の流量がそれに合わせて変動し、配合の制御が不安定になるが、ゼロとなるべき注入液の流量入力値（測定値）が基準値以下になると、他の注入液の流量入力値（測定値）から独立して、強制的にゼロを目指すことにより、常に配合の制御の安定性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上述べたように本発明の地盤注入における流量比率制御方法によれば、複数種類の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、任意の混合比率で調合することが可能となるとともに、短時間で配合の制御を安定させることができ、また、注入の途中で流量比率を変更する場合にも配合の制御が不安定になることを防止できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面について本発明の実施の形態を説明する。先に、本発明の地盤注入における流量比率制御方法を行う場合の基本的な制御について説明する。図１はそのフロー図、図７〜図９はＡ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）との二液同時注入の場合の設備説明図である。
【００３１】
図７〜図９において、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）との二液同時注入の場合で、注入液の種類は、注入液Ａ（第１注入液）：セメントミルク（懸濁型注入液）、注入液Ｂ（第２注入液）：水ガラス（溶液型注入液）であり、注入液の用途としては、通常はセメントミルクの注入を行い、地表への漏出防止、湧水の逆流防止等の理由で、注入液をゲル化（≒凝結）させる必要が生じた場合、セメントミルクに水ガラスを混合するものである。
【００３２】
図８は、懸濁型注入液に循環路式注入配管、溶液型注入液に単路式注入配管を用いる例である。注入液Ａと注入液Ｂのグラウトミキサ１、２にはそれぞれ注入ポンプとしてのグラウトポンプ６、７が接続され、注入液Ａと注入液Ｂは本グラウトポンプ６、７から途中の合流管１１で合流して注入管４の注入孔４ａに送られる。
【００３３】
図１０に注入管４の詳細を示すと、注入ロッド（ボーリングロッド）３０の上端部には注入ヘッドとしての注入孔４ａがあり、先端部にはエアーパッカー３２を配設したパッカーヘッド３１を設けている。図示の例はチューブ式であり、エアーパッカー３２の膨張用の窒素を供給するエアーチューブ３３を注入ロッド３０の外周に取り付けたが、エアー通路を注入ロッド３０の中に形成することも可能である。図中３４はチッソボンベ、ロッドホルダー３５である。
【００３４】
注入液Ａと注入液Ｂは合流管１１で合流して注入孔４ａを介して注入管４に入り、先端で突出されるが、合流管１１と注入孔４ａとの間には、静止型混合器１２を配設する。本静止型混合器１２は各注入液を混合するものであり、スタティックミキサと称されている。なお、注入管４を２ショット方式（二液が注入管の先端で合流する）のものでは、前記静止型混合器１２は不要となる。
【００３５】
グラウトポンプ６から注入管４への液路配管で、前記合流管１１の手前に、図１１に示すような、圧力検出器２４、流量検出器（電磁流量計）２５、制御弁２０等を備え、液路を流れてくる注入液の圧力、流量をそれぞれ圧力検出器２４、流量検出器２５で検出するとともに、これら測定値に基づいて、バルブ制御部としての制御弁２０の開閉を制御することにより注入液を所望の圧力、流量で液路に送り出すグラウト流量制御装置８を設ける。
【００３６】
グラウト流量制御装置８は、岩盤や構造物に危険な影響を与えないために注入圧力が設計上の計測値を超えないようにグラウトポンプ６側に吐出流量をリターンさせる機能を有するが、前記制御弁２０に対応して入口２１、出口２２、リターン口２３を設けた。図中２６はキャスタである。
【００３７】
前記グラウト流量制御装置８を設けるに際して、グラウトミキサ１に、余剰の注入液を戻す戻し路１８をリターン口２３に接続する。
【００３８】
一方、注入液Ｂのグラウトミキサ２に接続される注入ポンプとしてのグラウトポンプ７は、これを可変吐出型注入ポンプとし、また、グラウトポンプ７から注入管４への液路配管に流量・圧力センサ１０を配設した。
【００３９】
各注入液相互を所望の割合で供給するように前記グラウト流量制御装置８を制御するものとして、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基にＡ液の流量設定値を算出し、それに基づいてＡ液の流量制御を行い、また、Ａ液の流量の測定値とＢ液（第２注入液）の混合比率を基にＢ液の流量設定値を算出し、それに基づいてＢ液の流量制御を行うグラウト流量比率設定装置９を設けた。
【００４０】
グラウト流量比率設定装置９にはパソコン等が利用でき、前記グラウト流量制御装置８の圧力検出器２４、流量検出器（電磁流量計）２５の測定出力を受け、制御信号をグラウト流量制御装置８を介して、制御弁２０を制御する。また、グラウト流量比率設定装置９は、可変吐出型注入ポンプであるグラウトポンプ７と信号線で接続され、本グラウトポンプ７の運転を制御できるものである。
【００４１】
また、グラウト流量比率設定装置９は流量・圧力センサ１０からの出力を受け、これに基づいてグラウトポンプ７等の制御も可能である。
【００４２】
図１２に示すように、グラウト流量比率設定装置９は、電気信号を物理量（流量・圧力）に変換するスケーリング回路９ａ、混合比率をもとに二液の流量の大小を判定する主／従制御判別回路９ｂ、流量の大きな側の信号（例えばＡ液の流量＞Ｂ液の流量の場合、Ａ液側の信号）を主制御回路へ渡す主／従制御振り分け回路９ｃ、主側について、流量または圧力のどちらか一方の制御を割出し、設定値と入力値の差を求める主制御用流量・圧力偏差量算出回路９ｄ、主側について、設定値と入力値の差に応じた電動弁の開閉信号を出力する主制御用電動弁駆動開閉判別回路９ｆ、従側について、主側の注入液の流量と混合比率をもとに算出した流量の設定値と入力値の差を求める従制御用流量・圧力偏差量算出回路９ｅ、従側について、設定値と入力値の差に応じた電動弁の開閉信号を出力する従制御用電動弁駆動開閉判別回路９ｇ、主／従判別回路からの信号（９ｆ、９ｇからの信号）に応じて主制御出力と従制御出力を切り替える主／従制御切替回路９ｈとからなる。
【００４３】
図８は二種類の懸濁型注入液にそれぞれ循環路式注入配管を用いる例であり、前記図７の流量・圧力センサ１０の代わりにＡ液側のグラウト流量制御装置８と同様なグラウト流量制御装置８をＢ液のグラウトポンプ７から注入管４への液路に配設し、本グラウト流量制御装置８にグラウト流量比率設定装置９から制御信号を送ることで行うものとした。
【００４４】
Ｂ液側にも前記グラウト流量制御装置８を設けるに際して、グラウトミキサ１に、余剰の注入液を戻す戻し路１８を設けた。また、注入液Ｂのグラウトミキサ２に接続される注入ポンプとしてのグラウトポンプ７は、これを可変吐出型注入ポンプとせずに、Ａ液側のグラウトポンプ６と同等なものとする。その他の構成は図７の場合と同一である。
【００４５】
図９は前記図８の場合の応用として、一方の注入液（混合前）の流量・圧力と、混合後の注入液の流量・圧力をもとに制御を行う場合である。
【００４６】
注入液Ｂのグラウトミキサ２に接続される注入ポンプとしてのグラウトポンプ７と合流管１１の間の液路に前記第２実施形態のグラウト流量制御装置８の代わりにリターンバルブ１３を設け、また、合流管１１または静止型混合器１２と注入孔４ａとの間にグラウト流量圧力検出器１４を設ける。
【００４７】
これらリターンバルブ１３やグラウト流量圧力検出器１４はグラウト流量比率設定装置９と信号線で接続され、Ａ液側のグラウト流量制御装置８の流量・圧力測定値とグラウト流量圧力検出器１４の混合後の注入液の流量・圧力をもとに、グラウト流量制御装置８の制御弁２０やリターンバルブ１３を開閉制御する。
【００４８】
準備として、Ａ液側のグラウトミキサ１〜グラウトポンプ６〜グラウト流量制御装置８の間でセメントミルク（Ａ液）を循環する。図８、図９の場合は、Ａ液側、Ｂ液側のグラウトミキサ１、２〜グラウトポンプ６、７〜グラウト流量制御装置８、８の間でセメントミルク、急硬ミルクを循環する。
【００４９】
グラウト流量比率設定装置９が、セメントミルク（Ａ液）の流量・圧力の設定にしたがって、制御信号（制御弁２０の開度を調整する信号）をＡ液側のグラウト流量制御装置８に送り、Ａ液側のグラウト流量制御装置８が制御弁２０を調整し、セメントミルクの流れが注入孔４ａへ向かう。
【００５０】
グラウト流量比率設定装置９は、セメントミルク（Ａ液）について流量・圧力の測定値（Ａ液側のグラウト流量制御装置８が測定）と設定値を照合し、その差異に応じて、Ａ液側のグラウト流量制御装置８に制御信号を送り、図１のステップ（ア）のように、主液（Ａ液）の流量を増やす。
【００５１】
そして、二液注入が指示されると、図１のステップ（イ）のように、従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整する。
【００５２】
具体的には、グラウト流量比率設定装置９は、Ａ液であるセメントミルクの流量（測定値）と二液の混合割合をもとに、Ｂ液である水ガラスの流量（設定値）を計算し、その制御信号（吐出量を調整する信号）をＢ液側のグラウトポンプ７（可変吐出量型）に送る。
【００５３】
これを受けて、Ｂ液側のグラウトポンプ７（可変吐出量型）はグラウトポンプを運転し、水ガラスを注入孔４ａ側へ送り出す。
【００５４】
次いで、注入完了基準を満足しているかを判定し［ステップ（ウ）］、満足している場合には注入完了［ステップ（ケ）］となる。
【００５５】
満足していない場合には、流量比率を変更するか否かを判定し［ステップ（エ）］、変更しない場合には注入圧力がＰｍａｘ（ポンプ最大圧）を超えたか否かを判定し［ステップ（オ）］、Ｐｍａｘを超えた場合は、図２における［ステップ（ト）］の主液の流量を減らす、さらに、［ステップ（ト）］の従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整するものとし、次いで、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００５６】
また、Ｐｍａｘで安定している場合には主液、従液の流量を維持する［ステップ（コ）］。さらに、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００５７】
Ｐｍａｘに到達していない（Ｐｍａｘ）未満である場合、主液の流量がＱ３［主液の最大流量（２液の混合流量の最大値と主液の流量比率をもとに算出）］に到達したか否かを判定し［ステップ（カ）］、Ｑ３を超えた場合、図２における［ステップ（ト）］の主液の流量を減らす、さらに、［ステップ（ト）］の従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整するものとする。
【００５８】
また、Ｑ３に到達した（Ｑ３で安定している）場合は、従液の流量を維持する［ステップ（コ）］。さらに、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００５９】
Ｑ３に到達していない（Ｑ３未満である）場合は、主液の流量を増やし［ステップ（キ）］、さらに、従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整し［ステップ（ク）］、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００６０】
本発明は、このような制御を行うのに先立ち、下記の制御を行うものとする。
前記制御では、注入開始直後は、まず、Ａ液（第１注入液）の流量が増え、やや時間を置いて、それにしたがいながらＢ液（第２注入液）の流量が増え始めるので、そのため所望の流量比率（混合割合、配合）に到達し、配合の制御が安定するまで長い時間を要するのを解消するためである。図２に示すように、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として［ステップ（サ）］、注入を開始し［ステップ（シ）］、注入開始後、まず、［主液Ａ液（第１注入液）］の流量を増やす［ステップ（ス）］。
【００６１】
注入圧力がＰｍａｘを超えたか否かを判定し［ステップ（セ）］、Ｐｍａｘを超えた場合は、主液の流量を減らす［ステップ（ト）］、さらに、従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整するものとし［ステップ（ナ）］、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００６２】
Ｐｍａｘを超えていない（Ｐｍａｘ以下である）場合、主液の流量がＱ１（主液の流量の初期目標値）に到達したか否かを判定し［ステップ（ソ）］、Ｑ１に達していない（Ｑ１未満である）場合には、前記［ステップ（ス）］に戻る。
【００６３】
Ｑ１に達した、またはＱ１を超えた（Ｑ１以上である）場合には、従液の流量を増やす［ステップ（タ）］、もしくは、主液の流量を維持する［ステップ（チ）］、注入圧力がＰｍａｘを超えたか否かを判定し［ステップ（ツ）］、Ｐｍａｘを超えた場合は主液の流量を減らす［ステップ（ト）、さらに、従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整するものとし［ステップ（ナ）］、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００６４】
Ｐｍａｘを超えていない（Ｐｍａｘ以下である）場合、従液流量がＱ２（従液の流量の初期目標値）に到達したか否かを判定し［ステップ（テ）］、Ｑ２に達していない（Ｑ２未満である）場合には、前記［ステップ（タ）（チ）］に戻る。
【００６５】
Ｑ２に達した、またはＱ２を超えた（Ｑ２以上である）場合には、前記［ステップ（ア）］に移行する。
【００６６】
前記制御を要約すると、下記の通りであり、図４に示す制御値設定画面（制御パラメータ設定）と参照する。
【００６７】
（１）注入開始→（２）Ａ液の流量を増やす→（３）Ａ液の流量入力値（測定値）が基準値に達した→（４）Ｂ液の流量を増やす→（５）圧力入力値（測定値）が基準値に達しない→（６）Ｂ液の流量入力値（測定値）が基準値に達した。
【００６８】
前記（３）Ａ液の流量入力値（測定値）が基準値に達したか否かは、図４の（ａ）に該当する部分であり、これが否の場合には、圧力入力値（測定値）が基準値に達したかを見て［図４の（ｃ）に該当する部分］、達していない場合には、（２）のＡ液の流量を増やすに戻り、達した場合は前記図１に制御となる。
【００６９】
前記（５）圧力入力値（測定値）が基準値に達しないか否かも図４の（ｃ）に該当する部分を見て判断し、（６）のＢ液の流量入力値（測定値）が基準値に達したか否かは図４の（ｂ）に該当する部分を見て判断する。
【００７０】
次に、図１のステップ（エ）で流量比率を変更するか否かを判定して変更する場合で２液の流量の大小関係が入れ替わる場合の制御は図５に示すように流量設定値の小さな側が、流量設置値の大きな側に合わせて制御を行うものとする。
【００７１】
これは、図３に示すように、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」とし［ステップ（ニ）］、主液の流量を２液の混合液量と変更後の主液の流量比率から算出した目標値に向けて調整する［ステップ（ヌ）］。
【００７２】
そして、従液の流量を主液の流量と変更後の従液の流量比率から産出した目標値に向けて調整する［ステップ（ネ）］。
【００７３】
一例として、図５において、混合流量=１０Ｌ/ｍｉｎの場合、
Ａ液=７．０Ｌ/ｍｉｎ→Ａ液=４．３Ｌ/ｍｉｎ
Ｂ液３．０Ｌ/ｍｉｎ→Ｂ液５．７Ｌ/ｍｉｎとなる。
【００７４】
次いで、従液の流量比率の目標値はゼロか否かを判定し［ステップ（ノ）］、ゼロでない場合は前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００７５】
ゼロである場合、すなわち、注入の途中で流量比率を変更し、どちらか一方の注入液だけで注入を行う場合は、図６に示すように、ゼロとなるべきＢ液（第２注入液）の流量入力値（測定値）が基準値以下になると、Ａ液（第１注入液）の流量入力値(測定値)から独立して、強制的にゼロを目指すこととした。
【００７６】
すなわち、図３に示すように、ゼロである場合、従液の流量がＱ４（流量の目標値を強制的にゼロに切り替える値）まで低下したか否かを判定し［ステップ（ハ）］、Ｑ４まで低下していない場合は、前記［ステップ（ネ）］に移行する。
【００７７】
Ｑ４まで低下した（Ｑ４以下である）場合、従液の流量を主液の流量と無関係にゼロに向けて調整し［ステップ（ヒ）］、次いで、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００７８】
一例として、図６において、混合流量=１０Ｌ/ｍｉｎの場合、
Ａ液=４．３Ｌ/ｍｉｎ→Ａ液=１０．０Ｌ/ｍｉｎ
Ｂ液=５．７Ｌ/ｍｉｎ→Ｂ液０．０Ｌ/ｍｉｎとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の地盤注入における流量比率制御方法の１実施形態を示す通常制御部分のフローチャートである。
【図２】本発明の地盤注入における流量比率制御方法の１実施形態を示す注入開始直後の制御のフローチャートである。
【図３】本発明の地盤注入における流量比率制御方法の１実施形態を示す２液の流量の大小関係が入れ替わる場合、および、主液による一液注入の制御のフローチャートである。
【図４】制御値設定画面を示す正面図である。
【図５】２液の流量の大小関係が入れ替わる場合のグラフである。
【図６】主液による一液注入のグラフである。
【図７】２液同時注入システムの設備の第１例を示す説明図である。
【図８】２液同時注入システムの設備の第２例を示す説明図である。
【図９】２液同時注入システムの設備の第３例を示す説明図である。
【図１０】注入管の正面図である。
【図１１】グラウト流量制御装置の正面図である。
【図１２】グラウト流量比率設定装置のブロック図である。
【図１３】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１、２…グラウトミキサ ３…薬液注入ポンプ
４…注入管 ４ａ…注入孔
５…薬液流量圧力測定装置 ６、７…グラウトポンプ
８…グラウト流量制御装置 ９…グラウト流量比率設定装置
９ａ…スケーリング回路 ９ｂ…主／従制御判別回路
９ｃ…主／従制御振り分け回路
９ｄ…主制御用流量・圧力偏差量算出回路
９ｅ…従制御用流量・圧力偏差量算出回路
９ｆ…主制御用電動弁駆動開閉判別回路
９ｇ…従制御用電動弁駆動開閉判別回路
９ｈ…主／従制御切替回路 １０…流量・圧力センサ
１１…合流管 １１ａ…急縮管
１１ｂ…貫入型Ｔ字管 １１ｃ…逆止弁
１２…静止型混合器 １３…リターンバルブ
１４…グラウト流量圧力検出器 １５…合流管
１６…グラウトポンプ １７…流量センサ
１８…戻し路 １９…グラウトミキサ
２０…制御弁
２１…入口 ２２…出口
２３…リターン口 ２４…圧力検出器
２５…電磁流量計 ２６…キャスタ
２７…管 ２８…エレメント
３０…注入ロッド
３１…パッカーヘッド ３２…エアーパッカー
３３…エアーチューブ ３４…チッソボンベ
３５…ロッドホルダー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダム、トンネル、都市土木等の薬液またはセメント注入の地盤注入工法で、多液を混合して注入する場合の流量比率制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地盤注入工法としての薬液注入工法は、地盤の中に固化材（薬液）を注入して固結土を造成し、地盤の透水性を低下させるとともに、地盤を強化する工法である。
【０００３】
薬液注入工法での多液注入、例えば、注入液として、セメントミルク等の懸濁型注入液（Ａ液）と水ガラス系等の溶液型注入液（Ｂ液）などの二液混合グラウチングでは、グラウトミキサで作成する注入液Ａと注入液Ｂをポンプで地盤に挿入する注入管に送り、これら注入液Ａと注入液Ｂを配管経路の途中または注入管の先端で混合して地盤に吐出する。
【０００４】
図１３において、図中１、２は注入液Ａと注入液Ｂのグラウトミキサであるが、これらグラウトミキサ１、２の注入液Ａと注入液Ｂは薬液注入ポンプ３からそれぞれの配管経路で注入管４の注入孔４ａに送られる。
【０００５】
このような二液混合グラウチングで注入液の圧力、流量を管理する方法としては、従来、薬液注入ポンプ３による。薬液注入ポンプ３からの各配管経路に薬液流量圧力測定装置５で計測して本薬液注入ポンプ３を制御する。
【０００６】
前記薬液注入ポンプ３に使用されるポンプはピストン式またはプランジャ式のポンプで、吐出量（流量）を制御する機能を有し、二種類の注入液（注入液Ａと注入液Ｂ）を等量で吐出できる。なお、１台の薬液注入ポンプ３とせずに２台のポンプとしてもよい。
【０００７】
このように圧力制御については、作業員が薬液流量圧力測定装置５の圧力表示を目で見て確認しながら、薬液注入ポンプ３の吐出量を調整することで、間接的に調整を行う。注入配管は単管×２系列である。
【０００８】
なお、下記特許文献１には、グラウトＡ液系統とグラウトＢ液系統との少なくとも２系統を有し、各系統に挿入されたポンプから吐出された液体を混合して所定の比率のグラウトを得るようにしたグラウトの比率制御装置として、前記各系統のポンプをそれぞれ駆動するポンプモータに、速度制御するためのモータインバータをそれぞれ結合し、これらモータインバータに、流量設定信号出力手段をそれぞれ結合し、それぞれの流量設定信号出力手段を互いに逆動作するように連動せしめてなることを特徴とするグラウトの比率制御装置が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１３０５３号公報（グラウトの比率制御装置）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記図１３の薬液注入ポンプによる制御方式では制御に人手を介在しなければならないものである。
【００１０】
また、扱う注入液は２種類のものに限られ、しかも、混合比率は１：１に固定されている。しかも、注入液Ａと注入液Ｂの二種類の注入液を配管経路の途中または注入管４の先端で合流させると、注入液が互いに干渉し合い、圧力、流量が不規則に変化するので、このような二種類の注入液の混合割合を１：１に保つには、迅速かつ微妙な制御を連続的に行う必要がある。そのためには前記のごとく制御に人手を介在させるものでは、圧力、流量の変化に追随できない場合が多い。
【００１１】
また、前記特許文献１は、グラウトＡ液と、グラウトＢ液が保有されている状態で、グラウトＡ液ポンプとグラウトＢ液ポンプとを同時に運転して両液をバッファータンクに送り込んで撹拌するものであり、バッチ単位で注入液を混合する。その結果、注入中に注入液の配合を随時、任意に変更することはできない。
【００１２】
さらに、特許文献１は、比率制御装置が一方的に制御信号を送るだけで、その結果（流量）を測定しない。また、混合後の流量、圧力の制御を別なシステムで行うものである。
【００１３】
これに対して発明者は先に特願２００３−３５６１０８号として、図７〜図９に示すように、複数の注入液をグラウトミキサに接続する注入ポンプから地盤に挿入する注入管に同時に送る際に、圧力検出器、流量検出器、制御弁等を備え、液路を流れてくる注入液の圧力、流量をそれぞれ圧力検出器、流量検出器で検出するとともに、これら検出値に基いて、制御弁の開閉を制御することにより注入液を所望の圧力、流量で液路に送り出すグラウト流量制御装置８を、少なくともＡ液（第１注入液）のグラウトポンプ６から注入管４への液路に配設し、また、各注入液相互を所望の割合で供給するように前記グラウト流量制御装置８を制御するグラウト流量比率設定装置９を設けた多液同時注入システムを提案した。
【００１４】
このグラウト流量比率設定装置９にはパソコン等が利用でき、前記グラウト流量制御装置８の圧力検出器２４、流量検出器（電磁流量計）２５の測定出力を受け、制御信号をグラウト流量制御装置８を介して、制御弁２０を制御する。また、グラウト流量比率設定装置９は、可変吐出型注入ポンプであるグラウトポンプ７と信号線で接続され、本グラウトポンプ７の運転を制御できるものである。
【００１５】
また、グラウト流量比率設定装置９は流量・圧力センサ１０からの出力を受け、これに基づいてグラウトポンプ７等の制御も可能である。
【００１６】
図１２は、グラウト流量比率設定装置９のブロック回路図で、電気信号を物理量（流量・圧力）に変換するスケーリング回路９ａ、混合比率をもとに二液の流量の大小を判定する主／従制御判別回路９ｂ、流量の大きな側の信号（例えばＡ液の流量＞Ｂ液の流量の場合、Ａ液側の信号）を主制御回路へ渡す主／従制御振り分け回路９ｃ、主側について、流量または圧力のどちらか一方の制御を割出し、設定値と入力値の差を求める主制御用流量・圧力偏差量算出回路９ｄ、主側について、設定値と入力値の差に応じた電動弁の開閉信号を出力する主制御用電動弁駆動開閉判別回路９ｆ、従側について、主側の注入液の流量と混合比率をもとに算出した流量の設定値と入力値の差を求める従制御用流量・圧力偏差量算出回路９ｅ、従側について、設定値と入力値の差に応じた電動弁の開閉信号を出力する従制御用電動弁駆動開閉判別回路９ｇ、主／従判別回路からの信号（９ｆ、９ｇからの信号）に応じて主制御出力と従制御出力を切り替える主／従制御切替回路９ｈとからなる。
【００１７】
前記グラウト流量比率設定装置９によってそれぞれ所望の割合で供給するように流量を制御でき、数種類の注入液を液路の途中またはその先端で任意の混合比率で調合することが可能となり、混合液の性質（浸透性、粘性、凝結、硬化時間、強度等）の調整範囲が大きく広がり、その結果、薬液またはセメント注入工事における止水効果・補強効果の向上、それらにともなう経済性の改善を期待することができる。
【００１８】
この特願２００３−３５６１０８号のような、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行う場合に、混合後の注入液の流量もしくは圧力を一定に保ちながら、各注入液の流量比率（混合割合、配合）を変更する場合、その制御を安定的に行うには、下記の問題がある。
【００１９】
第１に、注入開始直後は、まず、Ａ液（第１注入液）の流量が増え、やや時間を置いて、それにしたがいながらＢ液（第２注入液）の流量が増え始める。そのため所望の流量比率（混合割合、配合）に到達し、配合の制御が安定するまで長い時間を要する。
【００２０】
第２に、注入の途中で流量比率を変更し、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の流量の大小関係が入れ替わる場合の制御では、Ａ液（第１注入液）の流量の微妙な変動が拡大され、Ｂ液（第２注入液）の流量が大きく変動することにより、配合の制御が不安定になる。
【００２１】
第３に、注入の途中で流量比率を変更し、どちらか一方の注入液だけで注入を行う場合の制御では、Ａ液（第1注入液）の流量の微妙に変動すると、ゼロとなるべきＢ液（第２注入液）の流量がそれに合わせて変動し、配合の制御が不安定になる。
【００２２】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、複数種類の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、任意の混合比率で調合することが可能となるとともに、短時間で配合の制御を安定させることができ、また、
注入の途中で流量比率を変更する場合にも配合の制御が不安定になることを防止できる地盤注入における流量比率制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
請求項１記載の本発明は前記目的を達成するため、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、注入開始後、主液の流量を増やし、主液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、従液の流量を増やし、圧力入力値（測定値）が基準値に達し、かつ、従液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行うことを要旨とするものである。
【００２４】
請求項１記載の本発明によれば、注入開始直後は、主液の流量制御に基づく従液の流量制御を行うことをせずに、主液の流量制御と従液の流量制御とを独立させ、主液の流量入力値（測定値）が基準値に達するまで主液の流量を増やし、その後、圧力入力値（測定値）が基準値に達し、従液の流量入力値（測定値）が基準値に達するまで従液の流量を増やす。その後は、主液の流量制御に基づく従液の流量制御を行う。これにより、まず、Ａ液（第１注入液）の流量が増え、やや時間を置いて、それにしたがいながらＢ液（第２注入液）の流量が増え始めるといったことが解消され、配合の制御の安定に時間の短縮が図れる。
【００２５】
請求項２記載の本発明は、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、注入の途中で流量比率を変更し、Ａ液（第1注入液）とＢ液（第２注入液）の流量の大小関係が入れ替わる場合、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行うことを要旨とするものである。
【００２６】
請求項２記載の本発明によれば、注入の途中で流量比率を変更し、Ａ液（第1注入液）とＢ液（第２注入液）の流量の大小関係が入れ替わる場合、そのまま制御を続行すると、少ない量（流量比率の小さい）の液の流量の微妙な変動が拡大され、多い量の流量（流量比率の大きい）の液が大きく変動することにより配合の制御が不安定になるおそれがあるが、これを常に流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、常に配合の制御の安定性を確保することができる。
【００２７】
請求項３記載の本発明は、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行い、注入の途中で流量比率を変更し、どちらか一方の注入液だけで注入を行う場合、ゼロとなるべき注入液の流量入力値（測定値）が基準値以下になると、他の注入液の流量入力値（測定値）から独立して、強制的にゼロを目指すことを要旨とするものである。
【００２８】
請求項３記載の本発明によれば、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行う制御において、注入の途中で流量比率を変更し、どちらか一方の注入液だけで注入を行う場合、Ａ液（第１注入液）の流量の微妙に変動すると、ゼロとなるべきＢ液（第２注入液）の流量がそれに合わせて変動し、配合の制御が不安定になるが、ゼロとなるべき注入液の流量入力値（測定値）が基準値以下になると、他の注入液の流量入力値（測定値）から独立して、強制的にゼロを目指すことにより、常に配合の制御の安定性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上述べたように本発明の地盤注入における流量比率制御方法によれば、複数種類の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、任意の混合比率で調合することが可能となるとともに、短時間で配合の制御を安定させることができ、また、注入の途中で流量比率を変更する場合にも配合の制御が不安定になることを防止できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面について本発明の実施の形態を説明する。先に、本発明の地盤注入における流量比率制御方法を行う場合の基本的な制御について説明する。図１はそのフロー図、図７〜図９はＡ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）との二液同時注入の場合の設備説明図である。
【００３１】
図７〜図９において、Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）との二液同時注入の場合で、注入液の種類は、注入液Ａ（第１注入液）：セメントミルク（懸濁型注入液）、注入液Ｂ（第２注入液）：水ガラス（溶液型注入液）であり、注入液の用途としては、通常はセメントミルクの注入を行い、地表への漏出防止、湧水の逆流防止等の理由で、注入液をゲル化（≒凝結）させる必要が生じた場合、セメントミルクに水ガラスを混合するものである。
【００３２】
図８は、懸濁型注入液に循環路式注入配管、溶液型注入液に単路式注入配管を用いる例である。注入液Ａと注入液Ｂのグラウトミキサ１、２にはそれぞれ注入ポンプとしてのグラウトポンプ６、７が接続され、注入液Ａと注入液Ｂは本グラウトポンプ６、７から途中の合流管１１で合流して注入管４の注入孔４ａに送られる。
【００３３】
図１０に注入管４の詳細を示すと、注入ロッド（ボーリングロッド）３０の上端部には注入ヘッドとしての注入孔４ａがあり、先端部にはエアーパッカー３２を配設したパッカーヘッド３１を設けている。図示の例はチューブ式であり、エアーパッカー３２の膨張用の窒素を供給するエアーチューブ３３を注入ロッド３０の外周に取り付けたが、エアー通路を注入ロッド３０の中に形成することも可能である。図中３４はチッソボンベ、ロッドホルダー３５である。
【００３４】
注入液Ａと注入液Ｂは合流管１１で合流して注入孔４ａを介して注入管４に入り、先端で突出されるが、合流管１１と注入孔４ａとの間には、静止型混合器１２を配設する。本静止型混合器１２は各注入液を混合するものであり、スタティックミキサと称されている。なお、注入管４を２ショット方式（二液が注入管の先端で合流する）のものでは、前記静止型混合器１２は不要となる。
【００３５】
グラウトポンプ６から注入管４への液路配管で、前記合流管１１の手前に、図１１に示すような、圧力検出器２４、流量検出器（電磁流量計）２５、制御弁２０等を備え、液路を流れてくる注入液の圧力、流量をそれぞれ圧力検出器２４、流量検出器２５で検出するとともに、これら測定値に基づいて、バルブ制御部としての制御弁２０の開閉を制御することにより注入液を所望の圧力、流量で液路に送り出すグラウト流量制御装置８を設ける。
【００３６】
グラウト流量制御装置８は、岩盤や構造物に危険な影響を与えないために注入圧力が設計上の計測値を超えないようにグラウトポンプ６側に吐出流量をリターンさせる機能を有するが、前記制御弁２０に対応して入口２１、出口２２、リターン口２３を設けた。図中２６はキャスタである。
【００３７】
前記グラウト流量制御装置８を設けるに際して、グラウトミキサ１に、余剰の注入液を戻す戻し路１８をリターン口２３に接続する。
【００３８】
一方、注入液Ｂのグラウトミキサ２に接続される注入ポンプとしてのグラウトポンプ７は、これを可変吐出型注入ポンプとし、また、グラウトポンプ７から注入管４への液路配管に流量・圧力センサ１０を配設した。
【００３９】
各注入液相互を所望の割合で供給するように前記グラウト流量制御装置８を制御するものとして、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基にＡ液の流量設定値を算出し、それに基づいてＡ液の流量制御を行い、また、Ａ液の流量の測定値とＢ液（第２注入液）の混合比率を基にＢ液の流量設定値を算出し、それに基づいてＢ液の流量制御を行うグラウト流量比率設定装置９を設けた。
【００４０】
グラウト流量比率設定装置９にはパソコン等が利用でき、前記グラウト流量制御装置８の圧力検出器２４、流量検出器（電磁流量計）２５の測定出力を受け、制御信号をグラウト流量制御装置８を介して、制御弁２０を制御する。また、グラウト流量比率設定装置９は、可変吐出型注入ポンプであるグラウトポンプ７と信号線で接続され、本グラウトポンプ７の運転を制御できるものである。
【００４１】
また、グラウト流量比率設定装置９は流量・圧力センサ１０からの出力を受け、これに基づいてグラウトポンプ７等の制御も可能である。
【００４２】
図１２に示すように、グラウト流量比率設定装置９は、電気信号を物理量（流量・圧力）に変換するスケーリング回路９ａ、混合比率をもとに二液の流量の大小を判定する主／従制御判別回路９ｂ、流量の大きな側の信号（例えばＡ液の流量＞Ｂ液の流量の場合、Ａ液側の信号）を主制御回路へ渡す主／従制御振り分け回路９ｃ、主側について、流量または圧力のどちらか一方の制御を割出し、設定値と入力値の差を求める主制御用流量・圧力偏差量算出回路９ｄ、主側について、設定値と入力値の差に応じた電動弁の開閉信号を出力する主制御用電動弁駆動開閉判別回路９ｆ、従側について、主側の注入液の流量と混合比率をもとに算出した流量の設定値と入力値の差を求める従制御用流量・圧力偏差量算出回路９ｅ、従側について、設定値と入力値の差に応じた電動弁の開閉信号を出力する従制御用電動弁駆動開閉判別回路９ｇ、主／従判別回路からの信号（９ｆ、９ｇからの信号）に応じて主制御出力と従制御出力を切り替える主／従制御切替回路９ｈとからなる。
【００４３】
図８は二種類の懸濁型注入液にそれぞれ循環路式注入配管を用いる例であり、前記図７の流量・圧力センサ１０の代わりにＡ液側のグラウト流量制御装置８と同様なグラウト流量制御装置８をＢ液のグラウトポンプ７から注入管４への液路に配設し、本グラウト流量制御装置８にグラウト流量比率設定装置９から制御信号を送ることで行うものとした。
【００４４】
Ｂ液側にも前記グラウト流量制御装置８を設けるに際して、グラウトミキサ１に、余剰の注入液を戻す戻し路１８を設けた。また、注入液Ｂのグラウトミキサ２に接続される注入ポンプとしてのグラウトポンプ７は、これを可変吐出型注入ポンプとせずに、Ａ液側のグラウトポンプ６と同等なものとする。その他の構成は図７の場合と同一である。
【００４５】
図９は前記図８の場合の応用として、一方の注入液（混合前）の流量・圧力と、混合後の注入液の流量・圧力をもとに制御を行う場合である。
【００４６】
注入液Ｂのグラウトミキサ２に接続される注入ポンプとしてのグラウトポンプ７と合流管１１の間の液路に前記第２実施形態のグラウト流量制御装置８の代わりにリターンバルブ１３を設け、また、合流管１１または静止型混合器１２と注入孔４ａとの間にグラウト流量圧力検出器１４を設ける。
【００４７】
これらリターンバルブ１３やグラウト流量圧力検出器１４はグラウト流量比率設定装置９と信号線で接続され、Ａ液側のグラウト流量制御装置８の流量・圧力測定値とグラウト流量圧力検出器１４の混合後の注入液の流量・圧力をもとに、グラウト流量制御装置８の制御弁２０やリターンバルブ１３を開閉制御する。
【００４８】
準備として、Ａ液側のグラウトミキサ１〜グラウトポンプ６〜グラウト流量制御装置８の間でセメントミルク（Ａ液）を循環する。図８、図９の場合は、Ａ液側、Ｂ液側のグラウトミキサ１、２〜グラウトポンプ６、７〜グラウト流量制御装置８、８の間でセメントミルク、急硬ミルクを循環する。
【００４９】
グラウト流量比率設定装置９が、セメントミルク（Ａ液）の流量・圧力の設定にしたがって、制御信号（制御弁２０の開度を調整する信号）をＡ液側のグラウト流量制御装置８に送り、Ａ液側のグラウト流量制御装置８が制御弁２０を調整し、セメントミルクの流れが注入孔４ａへ向かう。
【００５０】
グラウト流量比率設定装置９は、セメントミルク（Ａ液）について流量・圧力の測定値（Ａ液側のグラウト流量制御装置８が測定）と設定値を照合し、その差異に応じて、Ａ液側のグラウト流量制御装置８に制御信号を送り、図１のステップ（ア）のように、主液（Ａ液）の流量を増やす。
【００５１】
そして、二液注入が指示されると、図１のステップ（イ）のように、従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整する。
【００５２】
具体的には、グラウト流量比率設定装置９は、Ａ液であるセメントミルクの流量（測定値）と二液の混合割合をもとに、Ｂ液である水ガラスの流量（設定値）を計算し、その制御信号（吐出量を調整する信号）をＢ液側のグラウトポンプ７（可変吐出量型）に送る。
【００５３】
これを受けて、Ｂ液側のグラウトポンプ７（可変吐出量型）はグラウトポンプを運転し、水ガラスを注入孔４ａ側へ送り出す。
【００５４】
次いで、注入完了基準を満足しているかを判定し［ステップ（ウ）］、満足している場合には注入完了［ステップ（ケ）］となる。
【００５５】
満足していない場合には、流量比率を変更するか否かを判定し［ステップ（エ）］、変更しない場合には注入圧力がＰｍａｘ（ポンプ最大圧）を超えたか否かを判定し［ステップ（オ）］、Ｐｍａｘを超えた場合は、図２における［ステップ（ト）］の主液の流量を減らす、さらに、［ステップ（ト）］の従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整するものとし、次いで、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００５６】
また、Ｐｍａｘで安定している場合には主液、従液の流量を維持する［ステップ（コ）］。さらに、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００５７】
Ｐｍａｘに到達していない（Ｐｍａｘ）未満である場合、主液の流量がＱ３［主液の最大流量（２液の混合流量の最大値と主液の流量比率をもとに算出）］に到達したか否かを判定し［ステップ（カ）］、Ｑ３を超えた場合、図２における［ステップ（ト）］の主液の流量を減らす、さらに、［ステップ（ト）］の従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整するものとする。
【００５８】
また、Ｑ３に到達した（Ｑ３で安定している）場合は、従液の流量を維持する［ステップ（コ）］。さらに、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００５９】
Ｑ３に到達していない（Ｑ３未満である）場合は、主液の流量を増やし［ステップ（キ）］、さらに、従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整し［ステップ（ク）］、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００６０】
本発明は、このような制御を行うのに先立ち、下記の制御を行うものとする。
前記制御では、注入開始直後は、まず、Ａ液（第１注入液）の流量が増え、やや時間を置いて、それにしたがいながらＢ液（第２注入液）の流量が増え始めるので、そのため所望の流量比率（混合割合、配合）に到達し、配合の制御が安定するまで長い時間を要するのを解消するためである。図２に示すように、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として［ステップ（サ）］、注入を開始し［ステップ（シ）］、注入開始後、まず、［主液Ａ液（第１注入液）］の流量を増やす［ステップ（ス）］。
【００６１】
注入圧力がＰｍａｘを超えたか否かを判定し［ステップ（セ）］、Ｐｍａｘを超えた場合は、主液の流量を減らす［ステップ（ト）］、さらに、従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整するものとし［ステップ（ナ）］、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００６２】
Ｐｍａｘを超えていない（Ｐｍａｘ以下である）場合、主液の流量がＱ１（主液の流量の初期目標値）に到達したか否かを判定し［ステップ（ソ）］、Ｑ１に達していない（Ｑ１未満である）場合には、前記［ステップ（ス）］に戻る。
【００６３】
Ｑ１に達した、またはＱ１を超えた（Ｑ１以上である）場合には、従液の流量を増やす［ステップ（タ）］、もしくは、主液の流量を維持する［ステップ（チ）］、注入圧力がＰｍａｘを超えたか否かを判定し［ステップ（ツ）］、Ｐｍａｘを超えた場合は主液の流量を減らす［ステップ（ト）、さらに、従液（Ｂ液）の流量を主液（Ａ液）流量と従液（Ｂ液）の流量比率から算出した目標値に向けて調整するものとし［ステップ（ナ）］、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００６４】
Ｐｍａｘを超えていない（Ｐｍａｘ以下である）場合、従液流量がＱ２（従液の流量の初期目標値）に到達したか否かを判定し［ステップ（テ）］、Ｑ２に達していない（Ｑ２未満である）場合には、前記［ステップ（タ）（チ）］に戻る。
【００６５】
Ｑ２に達した、またはＱ２を超えた（Ｑ２以上である）場合には、前記［ステップ（ア）］に移行する。
【００６６】
前記制御を要約すると、下記の通りであり、図４に示す制御値設定画面（制御パラメータ設定）と参照する。
【００６７】
（１）注入開始→（２）Ａ液の流量を増やす→（３）Ａ液の流量入力値（測定値）が基準値に達した→（４）Ｂ液の流量を増やす→（５）圧力入力値（測定値）が基準値に達しない→（６）Ｂ液の流量入力値（測定値）が基準値に達した。
【００６８】
前記（３）Ａ液の流量入力値（測定値）が基準値に達したか否かは、図４の（ａ）に該当する部分であり、これが否の場合には、圧力入力値（測定値）が基準値に達したかを見て［図４の（ｃ）に該当する部分］、達していない場合には、（２）のＡ液の流量を増やすに戻り、達した場合は前記図１に制御となる。
【００６９】
前記（５）圧力入力値（測定値）が基準値に達しないか否かも図４の（ｃ）に該当する部分を見て判断し、（６）のＢ液の流量入力値（測定値）が基準値に達したか否かは図４の（ｂ）に該当する部分を見て判断する。
【００７０】
次に、図１のステップ（エ）で流量比率を変更するか否かを判定して変更する場合で２液の流量の大小関係が入れ替わる場合の制御は図５に示すように流量設定値の小さな側が、流量設置値の大きな側に合わせて制御を行うものとする。
【００７１】
これは、図３に示すように、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」とし［ステップ（ニ）］、主液の流量を２液の混合液量と変更後の主液の流量比率から算出した目標値に向けて調整する［ステップ（ヌ）］。
【００７２】
そして、従液の流量を主液の流量と変更後の従液の流量比率から産出した目標値に向けて調整する［ステップ（ネ）］。
【００７３】
一例として、図５において、混合流量=１０Ｌ/ｍｉｎの場合、
Ａ液=７．０Ｌ/ｍｉｎ→Ａ液=４．３Ｌ/ｍｉｎ
Ｂ液３．０Ｌ/ｍｉｎ→Ｂ液５．７Ｌ/ｍｉｎとなる。
【００７４】
次いで、従液の流量比率の目標値はゼロか否かを判定し［ステップ（ノ）］、ゼロでない場合は前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００７５】
ゼロである場合、すなわち、注入の途中で流量比率を変更し、どちらか一方の注入液だけで注入を行う場合は、図６に示すように、ゼロとなるべきＢ液（第２注入液）の流量入力値（測定値）が基準値以下になると、Ａ液（第１注入液）の流量入力値(測定値)から独立して、強制的にゼロを目指すこととした。
【００７６】
すなわち、図３に示すように、ゼロである場合、従液の流量がＱ４（流量の目標値を強制的にゼロに切り替える値）まで低下したか否かを判定し［ステップ（ハ）］、Ｑ４まで低下していない場合は、前記［ステップ（ネ）］に移行する。
【００７７】
Ｑ４まで低下した（Ｑ４以下である）場合、従液の流量を主液の流量と無関係にゼロに向けて調整し［ステップ（ヒ）］、次いで、前記［ステップ（ウ）］に移行する。
【００７８】
一例として、図６において、混合流量=１０Ｌ/ｍｉｎの場合、
Ａ液=４．３Ｌ/ｍｉｎ→Ａ液=１０．０Ｌ/ｍｉｎ
Ｂ液=５．７Ｌ/ｍｉｎ→Ｂ液０．０Ｌ/ｍｉｎとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の地盤注入における流量比率制御方法の１実施形態を示す通常制御部分のフローチャートである。
【図２】本発明の地盤注入における流量比率制御方法の１実施形態を示す注入開始直後の制御のフローチャートである。
【図３】本発明の地盤注入における流量比率制御方法の１実施形態を示す２液の流量の大小関係が入れ替わる場合、および、主液による一液注入の制御のフローチャートである。
【図４】制御値設定画面を示す正面図である。
【図５】２液の流量の大小関係が入れ替わる場合のグラフである。
【図６】主液による一液注入のグラフである。
【図７】２液同時注入システムの設備の第１例を示す説明図である。
【図８】２液同時注入システムの設備の第２例を示す説明図である。
【図９】２液同時注入システムの設備の第３例を示す説明図である。
【図１０】注入管の正面図である。
【図１１】グラウト流量制御装置の正面図である。
【図１２】グラウト流量比率設定装置のブロック図である。
【図１３】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１、２…グラウトミキサ ３…薬液注入ポンプ
４…注入管 ４ａ…注入孔
５…薬液流量圧力測定装置 ６、７…グラウトポンプ
８…グラウト流量制御装置 ９…グラウト流量比率設定装置
９ａ…スケーリング回路 ９ｂ…主／従制御判別回路
９ｃ…主／従制御振り分け回路
９ｄ…主制御用流量・圧力偏差量算出回路
９ｅ…従制御用流量・圧力偏差量算出回路
９ｆ…主制御用電動弁駆動開閉判別回路
９ｇ…従制御用電動弁駆動開閉判別回路
９ｈ…主／従制御切替回路 １０…流量・圧力センサ
１１…合流管 １１ａ…急縮管
１１ｂ…貫入型Ｔ字管 １１ｃ…逆止弁
１２…静止型混合器 １３…リターンバルブ
１４…グラウト流量圧力検出器 １５…合流管
１６…グラウトポンプ １７…流量センサ
１８…戻し路 １９…グラウトミキサ
２０…制御弁
２１…入口 ２２…出口
２３…リターン口 ２４…圧力検出器
２５…電磁流量計 ２６…キャスタ
２７…管 ２８…エレメント
３０…注入ロッド
３１…パッカーヘッド ３２…エアーパッカー
３３…エアーチューブ ３４…チッソボンベ
３５…ロッドホルダー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、
注入開始後、
主液の流量を増やし、主液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、
従液の流量を増やし、圧力入力値（測定値）が基準値に達し、かつ、従液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行うことを特徴とする地盤注入における流量比率制御方法。
【請求項２】
Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、注入の途中で流量比率を変更し、Ａ液（（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の流量の大小関係が入れ替わる場合、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行うことを特徴とする地盤注入における流量比率制御方法。
【請求項３】
Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行い、注入の途中で流量比率を変更し、どちらか一方の注入液だけで注入を行う場合、ゼロとなるべき注入液の流量入力値（測定値）が基準値以下になると、他の注入液の流量入力値（測定値）から独立して、強制的にゼロを目指すことを特徴とする地盤注入における流量比率制御方法。
【請求項１】
Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、
注入開始後、
主液の流量を増やし、主液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、
従液の流量を増やし、圧力入力値（測定値）が基準値に達し、かつ、従液の流量入力値（測定値）が基準値に達したならば、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行うことを特徴とする地盤注入における流量比率制御方法。
【請求項２】
Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、注入の途中で流量比率を変更し、Ａ液（（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の流量の大小関係が入れ替わる場合、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行うことを特徴とする地盤注入における流量比率制御方法。
【請求項３】
Ａ液（第１注入液）とＢ液（第２注入液）の注入液を混合して注入管により地盤に注入する地盤注入工法において、Ａ液、Ｂ液のうち流量比率の大きい方を「主液」小さい方を「従液」として、仕様で定められた混合液の流量設定値と各注入液の混合割合を基に主液の流量設定値を算出し、それに基づいて主液の流量制御を行い、また、主液の流量の測定値と従液の混合比率を基に従液の流量設定値を算出し、それに基づいて従液の流量制御を行い、注入の途中で流量比率を変更し、どちらか一方の注入液だけで注入を行う場合、ゼロとなるべき注入液の流量入力値（測定値）が基準値以下になると、他の注入液の流量入力値（測定値）から独立して、強制的にゼロを目指すことを特徴とする地盤注入における流量比率制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２８７６８（Ｐ２００６−２８７６８Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０５４１９（Ｐ２００４−２０５４１９）
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（３９００３６５０４）日特建設株式会社 (99)
【出願人】（５０４２６９７４１）株式会社東都建設機器サービス (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（３９００３６５０４）日特建設株式会社 (99)
【出願人】（５０４２６９７４１）株式会社東都建設機器サービス (1)
【Ｆターム（参考）】
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