特開 2024-55207 グラウト材の注入方法及びグラウト材の注入支援装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024055207

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】グラウト材の注入方法及びグラウト材の注入支援装置

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20240411BHJP

   C09K 8/46 20060101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

E02D3/12 101

C09K8/46

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022161935

(22)【出願日】2022-10-06

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 弘明

(72)【発明者】

【氏名】奈須野 恭伸

(72)【発明者】

【氏名】神戸 隆幸

(72)【発明者】

【氏名】寺内 健二

(72)【発明者】

【氏名】中村 聡馬

(72)【発明者】

【氏名】林 健二

(72)【発明者】

【氏名】岡山 誠

(72)【発明者】

【氏名】松本 孝矢

【テーマコード（参考）】

2D040

【Ｆターム（参考）】

2D040AB01

2D040BB01

2D040CA01

2D040CB03

(57)【要約】

【課題】地盤を効率よく改良しつつグラウチングのコストを低減する。
【解決手段】グラウト材の注入方法は、削孔穴における地盤の透水係数を取得する透水係数取得ステップと、透水係数取得ステップにて取得された透水係数に基づいて、グラウト材の種類を決定するグラウト材決定ステップと、グラウト材決定ステップにて決定された種類のグラウト材を削孔穴に注入するグラウト材注入ステップと、を備え、グラウト材決定ステップでは、透水係数取得ステップにて取得された透水係数が予め定められた閾値より大きい場合には、グラウト材の種類を、第１セメントと水とを混合して生成された第１グラウト材とし、透水係数取得ステップにて取得された透水係数が閾値以下の場合には、グラウト材の種類を、平均粒子径が第１セメントの平均粒子よりも小さい第２セメントと水と混合して生成された第２グラウト材とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤に形成された削孔穴にグラウト材を注入する方法であって、
前記削孔穴における前記地盤の透水係数を取得する透水係数取得ステップと、
前記透水係数取得ステップにて取得された透水係数に基づいて、前記グラウト材の種類を決定するグラウト材決定ステップと、
前記グラウト材決定ステップにて決定された種類の前記グラウト材を前記削孔穴に注入するグラウト材注入ステップと、を備え、
前記グラウト材決定ステップでは、前記透水係数取得ステップにて取得された透水係数が予め定められた閾値より大きい場合には、前記グラウト材の種類を、第１セメントと水とを混合して生成された第１グラウト材とし、前記透水係数取得ステップにて取得された透水係数が前記閾値以下の場合には、前記グラウト材の種類を、平均粒子径が前記第１セメントの平均粒子径よりも小さい第２セメントと水と混合して生成された第２グラウト材とする、
グラウト材の注入方法。

【請求項2】

前記第２グラウト材は、セメントの重量に対する水の重量の比である水セメント配合比が前記第１グラウト材よりも大きい、
請求項１に記載のグラウト材の注入方法。

【請求項3】

前記透水係数取得ステップにて取得された透水係数が、前記閾値以下であり、前記閾値より小さい基準値より大きい場合に、前記地盤に追加の削孔穴を形成し、
前記追加の削孔穴に対して、前記透水係数取得ステップと、前記グラウト材決定ステップと、前記グラウト材注入ステップと、を再び行う、
請求項１に記載のグラウト材の注入方法。

【請求項4】

前記透水係数取得ステップでは、前記削孔穴を複数の区域に区分けして、前記区域に対して前記透水係数を取得し、
前記グラウト材決定ステップでは、前記区域に対して、前記グラウト材の種類を決定する、
請求項１に記載のグラウト材の注入方法。

【請求項5】

地盤に形成された削孔穴へのグラウト材の注入を支援する装置であって、
前記削孔穴における透水係数を取得する透水係数取得部と、
前記透水係数取得部にて取得された透水係数に基づいて、グラウト材の種類を決定するグラウト材決定部と、を備え、
前記グラウト材決定部は、前記透水係数取得部にて取得された透水係数が予め定められた閾値より大きい場合には、前記グラウト材の種類を、第１セメントと水とを混合して生成された第１グラウト材とし、前記透水係数取得部にて取得された透水係数が前記閾値以下の場合には、前記グラウト材の種類を、平均粒子径が前記第１セメントの平均粒子径よりも小さい第２セメントと水とを混合して生成された第２グラウト材とする、
グラウト材の注入支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、グラウト材を地盤へ注入する方法、及びグラウト材の注入を支援する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ダム工事では、地盤の遮水性及び強度を高めるために、地盤に削孔穴を形成しグラウト材を注入して地盤中の亀裂を塞ぐグラウチングが行われる。グラウト材を亀裂の遠方まで浸させて地盤改良の効果を高めるために、種類の異なる複数のグラウト材を用いることが提案されている（特許文献１）。

【0003】

特許文献１に開示された方法では、まず、極超微粒子セメントを水に混合撹拌してスラリー状にした極超微粒子セメント系グラウト材を削孔穴に注入する。次に、極超微粒子セメントよりも平均粒子径が大きい超微粒子セメントを水に混合撹拌してスラリー状にした超微粒子セメント系グラウト材を同一の削孔穴に注入する。先行注入された極超微粒子セメント系グラウト材は、後行注入された超微粒子セメント系グラウト材によって亀裂の遠方に押し出される。極超微粒子セメントは平均粒子径が超微粒子セメントと比較して小さいので、微少な亀裂にも浸透し、亀裂の遠方までグラウト材が浸透する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－１７２４６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

セメントは、鉱物質を半溶融状に焼成した塊（「クリンカー」とも呼ばれる）を粉砕することによって製造される。平均粒子径がより小さいセメントを製造するためにはクリンカーをより細かく粉砕する必要があるため、セメントは平均粒子径が小さいほど高価になる。

【0006】

特許文献１に開示された方法では、地盤に形成された削孔穴の全てに極超微粒子セメント系グラウト材を注入することになるため、遮水性が小さくなり、地盤の強度は大きくなるが、一方で、極超微粒子セメントの使用量が増え、グラウチングのコストが増大する。

【0007】

本発明は、地盤を効率よく改良しつつグラウチングのコストを低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、地盤に形成された削孔穴にグラウト材を注入する方法であって、削孔穴における地盤の透水係数を取得する透水係数取得ステップと、透水係数取得ステップにて取得された透水係数に基づいて、グラウト材の種類を決定するグラウト材決定ステップと、グラウト材決定ステップにて決定された種類のグラウト材を削孔穴に注入するグラウト材注入ステップと、を備え、グラウト材決定ステップでは、透水係数取得ステップにて取得された透水係数が予め定められた閾値より大きい場合には、グラウト材の種類を、第１セメントと水とを混合して生成された第１グラウト材とし、透水係数取得ステップにて取得された透水係数が閾値以下の場合には、グラウト材の種類を、平均粒子径が第１セメントの平均粒子径よりも小さい第２セメントと水と混合して生成された第２グラウト材とする。

【0009】

また、本発明は、地盤に形成された削孔穴へのグラウト材の注入を支援する装置であって、削孔穴における透水係数を取得する透水係数取得部と、透水係数取得部にて取得された透水係数に基づいて、グラウト材の種類を決定するグラウト材決定部と、を備え、グラウト材決定部は、透水係数取得部にて取得された透水係数が予め定められた閾値より大きい場合には、グラウト材の種類を、第１セメントと水とを混合して生成された第１グラウト材とし、透水係数取得部にて取得された透水係数が閾値以下の場合には、グラウト材の種類を、平均粒子径が第１セメントの平均粒子径よりも小さい第２セメントと水とを混合して生成された第２グラウト材とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、地盤を効率よく改良しつつグラウチングのコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】グラウチングの概要を説明するための図である。

【図2】本発明の実施形態に係るグラウト材の注入方法を説明するための断面図であり、削孔穴における第１区域の形成が完了した状態を示している。

【図3】本発明の実施形態に係るグラウト材の注入支援装置の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の実施形態に係るグラウト材の注入方法を説明するための断面図であり、別の削孔穴における第１区域の形成が完了した状態を示している。

【図5】本発明の実施例１によりグラウト材を注入した結果を示す図である。

【図6】本発明の比較例１によりグラウト材を注入した結果を示す図である。

【図7】本発明の比較例２によりグラウト材を注入した結果を示す図である。

【図8】本発明の実施例２によりグラウト材を注入した結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

【0013】

まず、図１から図４を参照して、本実施形態に係るグラウト材の注入方法及びグラウト材の注入支援装置２０について説明する。グラウト材の注入方法は、ダム工事におけるグラウチングに用いられる。グラウチングは、地盤中の亀裂をグラウト材により塞いで地盤の遮水性及び強度を高めるために行われる。グラウト材は、セメントと水とを混合して生成される。

【0014】

まず、グラウチングの概要について、図１を参照して簡単に説明する。ここでは、図１に例示するように、２つの亀裂２ａ、２ｂが存在する地盤１に対してグラウチングを行う場合について説明する。なお、図１では、説明の便宜上、亀裂２ａ，２ｂを直線状に描いているが、実際の亀裂は、曲がったり分岐したりしている。

【0015】

ダム工事におけるグラウチングでは、まず、地盤１に削孔穴３ａ，３ｂを形成する。図１に示す例では、削孔穴３ａが亀裂２ａを貫通し、削孔穴３ｂが亀裂２ｂを貫通している。削孔穴３ａ、３ｂの形成後、削孔穴３ａ、３ｂにグラウト材６を注入する。グラウト材６は、削孔穴３ａ、３ｂから亀裂２ａ、２ｂに浸透し、固化する。これにより、亀裂２ａ、２ｂが塞がれ、地盤１の遮水性及び強度が高められる。

【0016】

以下において、亀裂２ａ、２ｂを総称する場合には、単に「亀裂２」とし、削孔穴３ａ、３ｂ、及び後述する削孔穴３ｃを総称する場合には、単に「削孔穴３」とする。

【0017】

地盤１の遮水性及び強度は、透水試験による透水性で評価される。透水試験の結果であるルジオン値が大きいほど透水性が大きく、遮水性及び強度が低いと推定される。透水試験の結果であるルジオン値が小さいほど透水性が小さく、強度が大きいと推定される。

【0018】

そして、地盤の透水性に基づいてグラウチングが行われ、セメント等の固化材を含むグラウト材６が地盤に注入されて固化し透水性が低下する。すなわち、遮水性及び強度が向上する。

【0019】

グラウチングにおいては、透水性が大きい場合には、所定の透水性まで低下させて遮水性や強度を向上させる必要性から、地盤１の亀裂２の遠方まで、小さい間隙までグラウト材６を浸透させる必要性があることから、平均粒子径がより小さいセメントのグラウト材を用いることが有効である。ただし、セメントは、平均粒子径が小さいほど高価になる。

【0020】

一方で、図１に示す例において、削孔穴３ａの透水性が比較的大きく、削孔穴３ａに存在する亀裂２ａが比較的大きいことが推定される。一方、削孔穴３ｂは透水性が比較的小さく、亀裂２ｂが比較的小さいことが推定される。削孔穴３ａと削孔穴３ｂとに亘る地盤全体の透水性を低下させて、遮水性や強度を向上させるためには、すべての削孔穴に対して、平均粒子径の小さいセメントのグラウト材６を用いることは、地盤改良のコスト増加をまねき経済的ではない。

【0021】

そこで、本実施形態では、削孔穴３における地盤１の透水係数を取得し、取得された透水係数に基づいて、平均粒子径が相対的に大きいセメントを用いるか、平均粒子径が相対的に小さいセメントを用いるかを決定する。そして、透水係数の大きい（透水性の比較的大きい）削孔穴３には、平均粒子径が相対的に大きいセメントが使用され、透水係数が小さい（透水性が比較的小さい）削孔穴３には、平均粒子径が相対的に小さいセメントが使用される。したがって、亀裂２が大きく目詰まりが生じにくい亀裂２には、平均粒子径が相対的に大きいセメントが使用され、亀裂２が小さく目詰まりが生じやすい亀裂２には、平均粒子径が相対的に小さいセメントが使用され、亀裂２の遠方まで、地盤全体にグラウト材が浸透する。平均粒子径が相対的に大きいセメントと平均粒子径が相対的に小さいセメントを好適に使い分けることで、亀裂２にグラウト材６を効率よく浸透させつつ平均粒子径が相対的に小さいセメントの使用量を減らすことができる。これにより、地盤１を効率よく改良しつつグラウチングのコストを低減することができる。

【0022】

図２～図４を参照して、本実施形態に係るグラウト材６の注入方法をより具体的に説明する。ここでは、ステージ注入工法により削孔穴３にグラウト材６を注入する場合について説明する。

【0023】

ステージ注入工法では、予め設定された削孔穴３の全長（例えば２５ｍ）を鉛直方向に所定の長さ（例えば５ｍ）で区割りして削孔穴３に複数の区域（ステージ）を設定する。鉛直方向上部の区域から、削孔と、グラウト材６の注入と、を順に行い、順次、深部（鉛直方向下部の区域）に施工を進める。

【0024】

図２は、グラウト材６の注入方法を説明するための断面図である。図２に示す例では、削孔穴３に５つの区域を設定し、地表から深部に向かって順に第１区域Ｚ１、第２区域Ｚ２、・・・・、第５区域Ｚ５としている。図２では、削孔穴３ａにおける第１区域Ｚ１の形成が完了し削孔穴３ｂは形成されていない状態が示されている。なお、図２において、二点鎖線は、最終的な削孔穴３ａ、３ｂの形状を示している。また、図２では、亀裂２（図１参照）の図示を省略している。

【0025】

本実施形態では、図２に示すように、削孔穴３ａにおける第１区域Ｚ１の形成後、削孔穴３ａの第１区域Ｚ１における透水係数を測定し、取得する（透水係数取得ステップ）。ここでは、透水係数としてルジオン値を測定する。

【0026】

ルジオン値は、いわゆるルジオン試験により測定される。ルジオン試験は、削孔穴３に水を注入したときの注入圧力と注入流量とに基づいてルジオン値を算定する試験である。ルジオン値が高いほど削孔穴３の透水性が高い（水が浸透しやすい）ことを意味する。換言すれば、ルジオン値が高いほど、地盤１における遮水性及び強度が低いことを意味する。

【0027】

ルジオン試験機１０は、注水管１１と、注水管１１に水を送出するポンプ１２と、注水管１１の先端近傍に設けられた拡縮可能なパッカ１３と、注水管１１における水の流量を測定する流量計１４と、注水管１１における水の圧力を測定する圧力計１５と、流量計１４及び圧力計１５を用いて測定された流量及び圧力に基づいてルジオン値を算出するルジオン値算出装置１６と、を備えている。

【0028】

ルジオン値算出装置１６は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵにより実行される制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの演算結果等を記憶するＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）と、を含むマイクロコンピュータで構成される。ルジオン値算出装置１６は、単一のマイクロコンピュータで構成されていてもよいし、複数のマイクロコンピュータで構成されていてもよい。

【0029】

削孔穴３ａの第１区域Ｚ１におけるルジオン値の測定では、注水管１１を削孔穴３ａの第１区域Ｚ１に挿入し、パッカ１３を拡張して、注水管１１の外周と、削孔穴３ａの第１区域Ｚ１の内周と、の間を閉塞する。この状態でポンプ１２を駆動し注水管１１を通じて削孔穴３ａの第１区域Ｚ１に注水するとともに、流量計１４及び圧力計１５を用いて水の流量及び圧力を測定する。測定された流量及び圧力の情報は、ルジオン値算出装置１６に送られ、ルジオン値算出装置１６にて、ルジオン値が算出される。

【0030】

削孔穴３ａの第１区域Ｚ１におけるルジオン値を測定した後、ルジオン値に基づいて、削孔穴３ａの第１区域Ｚ１に注入するグラウト材６の種類を決定する（グラウト材決定ステップ）。グラウト材６の種類の決定には、注入支援装置２０が用いられる。

【0031】

注入支援装置２０は、ルジオン値算出装置１６と同様に、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵにより実行される制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの演算結果等を記憶するＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）と、を含むマイクロコンピュータで構成される。注入支援装置２０は、単一のマイクロコンピュータで構成されていてもよいし、複数のマイクロコンピュータで構成されていてもよい。注入支援装置２０は、ルジオン値算出装置１６を構成するマイクロコンピュータに組み込まれていてもよい。

【0032】

図３は、注入支援装置２０のブロック図である。図３に示すように、注入支援装置２０は、機能的には、透水係数取得部２１と、グラウト材決定部２２と、を備える。透水係数取得部２１及びグラウト材決定部２２は、注入支援装置２０の機能を仮想的なユニットとしたものである。

【0033】

透水係数取得部２１は、ルジオン値算出装置１６により算出されたルジオン値を取得する。

【0034】

グラウト材決定部２２は、透水係数取得部２１にて取得されたルジオン値に基づいて、削孔穴３ａの第１区域Ｚ１に注入されるグラウト材６の種類を決定する。具体的には、グラウト材決定部２２は、ルジオン値が予め定められた閾値（例えば、２０ルジオン）より大きい場合には、グラウト材６の種類を、第１セメントと水とを混合して生成された第１グラウト材とし、ルジオン値が閾値以下の場合には、グラウト材６の種類を、平均粒子径が第１セメントの平均粒子径よりも小さい第２セメントと水とを混合して生成された第２グラウト材とする。

【0035】

第１セメントとしては、例えば、高炉セメントを用いることができる。高炉セメントは、平均粒子径が約１０～２０μｍであり、最大粒子径が約９０μｍである。平均粒子径が第１セメントの平均粒子径よりも小さい第２セメントとしては、例えば、超微粒子セメントを用いることができる。超微粒子セメントは、平均粒子径が約４μｍである。

【0036】

セメントの平均粒子径には、例えば、ＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定される光錯乱法による球相当径の平均、及びＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定される顕微鏡法による円相当径の平均を用いることができる。

【0037】

グラウト材決定部２２により決定されたグラウト材６の種類は、モニタ３０に表示される。作業員は、モニタ３０を確認し、決定された種類のグラウト材６を準備する。

【0038】

その後、決定された種類のグラウト材６を削孔穴３ａの第１区域Ｚ１に注入する（グラウト材注入ステップ）。グラウト材６の注入には、不図示のグラウト材注入装置が用いられる。グラウト材６は、削孔穴３ａの第１区域Ｚ１から亀裂２（図１参照）に浸透する。これにより、亀裂２が塞がれ、地盤１の遮水性及び強度が高められる。

【0039】

以上により、削孔穴３ａの第１区域Ｚ１へのグラウト材６の注入が完了する。

【0040】

その後、削孔穴３ａの第２区域Ｚ２から第５区域Ｚ５まで順に、削孔、ルジオン値の計測、及びグラウト材６の注入を繰り返し行う。これにより、削孔穴３ａの第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５へのグラウト材６の注入が完了する。

【0041】

なお、削孔穴３ａにおける第１区域Ｚ１へのグラウト材６の注入が完了した時点では、削孔穴３ａの第１区域Ｚ１にグラウト材６が充填されている。そのため、削孔穴３ａの第２区域Ｚ２を形成するときには、削孔穴３ａの第１区域Ｚ１に充填されたグラウト材６を削孔することになる。同様に、削孔穴３ａの第３区域Ｚ３、第４区域Ｚ４及び第５区域Ｚ５、を形成するときには、それぞれ、削孔穴３ａの第２区域Ｚ２、第３区域Ｚ３及び第４区域Ｚ４に充填されたグラウト材６を削孔することになる。

【0042】

削孔穴３ａの第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５へのグラウト材６の注入が完了した後、削孔穴３ｂの第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５へグラウト材６を注入する。削孔穴３ｂへグラウト材６を注入する手順は、削孔穴３ａへグラウト材６を注入する手順と同じであるため、ここではその詳細を省略する。

【0043】

このように、本実施形態では、削孔穴３ａ，３ｂに注入されるグラウト材６の種類は、ルジオン値に基づいて決定されるため、透水係数の大きい（透水性の比較的大きい）、相対的に目詰まりが生じにくい亀裂２に、平均粒子径が相対的に大きい第１セメントが使用され、透水係数が小さい（透水性が比較的小さい）、目詰まりが生じやすい亀裂２に平均粒子径が相対的に小さい第２セメントが使用される。したがって、亀裂２にグラウト材６を効率よく浸透させつつ平均粒子径が相対的に小さい第２セメントの使用量を減らすことができる。これにより、地盤１を効率よく改良しつつグラウチングのコストを低減することができる。

【0044】

また、削孔穴３を第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５に区割りして、第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５の各々に対してルジオン値を測定し、第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５の各々に対して、グラウト材６の種類を決定する。そのため、削孔穴３における第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５毎に、亀裂２における目詰まりの生じやすさに応じた種類のグラウト材６が使用される。したがって、亀裂２にグラウト材６をより効率よく浸透させつつ平均粒子径が相対的に小さいセメントの使用量をより減らすことができる。これにより、地盤１をより効率よく改良しつつグラウチングのコストをより低減することができる。

【0045】

削孔穴３ａ，３ｂへグラウト材６の注入が完了した後、削孔穴３ａと削孔穴３ｂに亘る地盤の透水性を確認するため、グラウト材６を注入した効果を確認するために、図４に示すように、削孔穴３ａ，３ｂの間に削孔穴３ｃを形成し、削孔穴３ｃにおけるルジオン値を測定する。削孔穴３ｃにおけるルジオン値の測定は、削孔穴３ａ，３ｂと同様に、第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５の各々に行われる。図４では、削孔穴３ｃの第１区域Ｚ１におけるルジオン値を測定している状態が示されている。なお、図４において、二点鎖線は、最終的な削孔穴３ｃの形状を示している。

【0046】

削孔穴３ｃにおけるルジオン値は、グラウト材６の種類を決定するルジオン値（本実施形態では、閾値として例えば２０ルジオン）とともに、更に、地盤１の遮水性及び強度がダムに適した遮水性及び強度に達したか否かを判断するための基準値（例えば、５ルジオン）、すなわち、予め定められた閾値（例えば、２０ルジオン）より小さい基準値（例えば、５ルジオン）と比較される。

【0047】

削孔穴３ｃにおけるルジオン値が基準値以下の場合には、地盤１の遮水性及び強度がダムに適した遮水性及び強度に達したとして、削孔穴３ｃへグラウト材６を注入して削孔穴３ｃを塞いだ後、グラウチングを終了する。地盤１の遮水性及び強度が基準に達したと判断されるのは、削孔穴３ｃにおける第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５の全てにおいてルジオン値が基準値以下となる場合であってもよいし、削孔穴３ｃにおける第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５のうち予め定められた割合（例えば６割）以上においてルジオン値が基準値以下となる場合であってもよい。なお、ルジオン値が基準値以下の場合に注入されるグラウト材６は、平均粒子径が第１セメントの平均粒子径よりも小さい第２セメントと水とを混合して生成された第２グラウト材であることが好ましい。

【0048】

削孔穴３ｃにおけるルジオン値が基準値より大きい場合には、地盤１の遮水性及び強度がダムに適した遮水性及び強度に達していないとして、グラウチングが継続される。具体的には、地盤１の遮水性及び強度を高めることを目的として、削孔穴３ｃにグラウト材６を注入する。このとき、グラウト材６の種類は、削孔穴３ａ、３ｂに注入されるグラウト材６と同様に、ルジオン値に基づいて決定される。したがって、削孔穴３ｃへのグラウト材６の注入においても、亀裂２にグラウト材６を効率よく浸透させつつ平均粒子径が相対的に小さいセメントの使用量を減らすことができる。

【0049】

その後、削孔穴３ｃにグラウト材６を注入した効果を確認するために、削孔穴３ａと削孔穴３ｃの間、及び削孔穴３ｂと削孔穴３ｃとの間に不図示の追加の削孔穴を形成し、追加の削孔穴におけるルジオン値を測定する。追加の削孔穴におけるルジオン値が基準値以下の場合には、地盤１の遮水性及び強度がダムに適した遮水性及び強度に達したとして、追加の削孔穴へグラウト材６を注入して追加の削孔穴を塞いだ後、グラウチングが終了する。

【0050】

追加の削孔穴におけるルジオン値が基準値より大きい場合には、さらにグラウチングが継続される。追加の削孔穴に注入されるグラウト材６の種類は、削孔穴３ａ、３ｂに注入されるグラウト材６と同様に、ルジオン値に基づいて決定される。したがって、地盤１の遮水性及び強度が基準に達するまで、亀裂２にグラウト材６を効率よく浸透させつつ平均粒子径が相対的に小さいセメントの使用量を減らすことができる。

【0051】

なお、削孔穴３ｃにおけるルジオン値が基準値以下の場合であっても、必要に応じて、追加の削孔穴を地盤１に形成し、ルジオン値を計測し、グラウト材６を注入してもよい。

【0052】

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

【0053】

本実施形態では、削孔穴３におけるルジオン値が閾値以下の場合に、平均粒子径が第１セメントの平均粒子径よりも小さい第２セメントと水とを混合した第２グラウト材が用いられる。そのため、ルジオン値が相対的に大きく、透水係数の大きい（透水性の比較的大きい）、目詰まりが生じにくい亀裂２には、平均粒子径が相対的に大きい第１セメントが使用され、ルジオン値が相対的に小さく、透水係数が小さい（透水性が比較的小さい）、目詰まりが生じやすい亀裂２には、平均粒子径が相対的に小さい第２セメントが使用される。したがって、亀裂２にグラウト材６を効率よく浸透させつつ平均粒子径が相対的に小さい第２セメントの使用量を減らすことができる。これにより、地盤１を効率よく改良しつつグラウチングのコストを低減することができる。

【0054】

また、本実施形態では、削孔穴３ｃにおけるルジオン値が、地盤１の遮水性及び強度が基準の遮水性及び強度にあるか、また、達したか否かを判断するための基準値より大きい場合に、地盤１に追加の削孔穴を形成し、追加の削孔穴に対して、透水係数取得ステップと、グラウト材決定ステップと、グラウト材注入ステップと、を再び行う。そのため、追加の削孔穴においても、ルジオン値が相対的に大きく、透水係数の大きい（透水性の比較的大きい）、目詰まりが生じにくい亀裂２には、平均粒子径が相対的に大きい第１セメントが使用され、ルジオン値が相対的に小さく、透水係数が小さい（透水性が比較的小さい）、目詰まりが生じやすい亀裂２には、平均粒子径が相対的に小さい第２セメントが使用される。したがって、地盤１の遮水性及び強度が基準に達するまで、亀裂２にグラウト材６を効率よく浸透させつつ平均粒子径が相対的に小さい第２セメントの使用量を減らすことができる。これにより、地盤１を効率よく改良しつつグラウチングのコストを低減することができる。グラウチング工程のうち、先行してグラウチングが行われる先行グラウチング工程と、その後に後行してグラウチングが行われる後行グラウチング工程とにおいて、先行グラウチング工程では平均粒子径が相対的に大きいセメントのグラウト材６（第１グラウト材）の注入が行われたとしても、後行グラウチング工程では平均粒子径が相対的に小さいセメントのグラウト材６（第２グラウト材）の注入が行われるので、コスト低減と併せて、地盤全体の透水性を低下させることができる。

【0055】

また、透水係数取得ステップでは、削孔穴３を第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５に区割りして、第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５の各々に対してルジオン値を測定し、グラウト材決定ステップでは、第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５の各々に対して、グラウト材６の種類を決定する。そのため、削孔穴３における第１～第５区域Ｚ１～Ｚ５毎に、亀裂２における透水係数（透水性）に応じた種類のグラウト材６が使用される。したがって、亀裂２にグラウト材６をより効率よく浸透させつつ平均粒子径が相対的に小さい第２セメントの使用量をより減らすことができる。これにより、地盤１をより効率よく改良しつつグラウチングのコストをより低減することができる。

【0056】

上記実施形態において、平均粒子径が相対的に小さい第２セメントと水とを混合して生成された第２グラウト材は、セメントの重量に対する水の重量の比である水セメント配合比が第１グラウト材よりも大きくてもよい。この場合には、第２グラウト材の流動性が第１グラウト材よりも高くなり、ルジオン値が相対的に小さく目詰まりが生じやすい亀裂２に、流動性の高い第２グラウト材が使用される。したがって、亀裂２にグラウト材６をより効率よく浸透させることができる。

【0057】

また、上記実施形態において、ルジオン値が閾値以下の場合に、第２グラウト材のみを削孔穴３に注入するのではなく、第２グラウト材を削孔穴３に注入した後に、同じ削孔穴３に第１グラウト材を注入してもよい。

【0058】

また、グラウト材６の水セメント配合比は一定に限られず、グラウト材６の注入量の増加に伴って、水セメント配合比の小さいグラウト材６を削孔穴３に注入してもよい。具体的には、まず、水セメント配合比が１０のグラウト材６を削孔穴３に注入し、次いで、水セメント配合比が８のグラウト材６を削孔穴３に注入してもよい。

【0059】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0060】

＜実施例及び比較例＞
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。

【0061】

＜実施例１＞
まず、実施例１について説明する。実施例１では、ルジオン値が２０ルジオン以下の場合に表１に示す配合・量フローＡを用い、ルジオン値が２０ルジオンを超える場合に表２に示す配合・量フローＢを用い、グラウチングを行った。

【0062】

【表1】

【0063】

【表2】

【0064】

表１及び表２における普通粒子セメントは、ＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定される光錯乱法又はＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定される顕微鏡法により測定された平均粒子径が約１０～２０μｍのセメントであり、上記実施形態における第１セメントに対応する。表１における微粒子セメントは、ＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定される光錯乱法又はＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定される顕微鏡法により測定された平均粒子径が約４μｍのセメントであり、上記実施形態における第２セメントに相当する。

【0065】

表１に示す配合・量フローＡでは、まず、グラウト材ＭＦ１（微粒子セメントと水とを水セメント配合比を１０として混合して生成されたグラウト材）を削孔穴に注入する。グラウト材ＭＦ１の注入量が上限である４００リットルに達したときに、グラウト材をグラウト材ＭＦ１からグラウト材ＭＦ２（微粒子セメントと水とを水セメント配合比を８として混合して生成されたグラウト材）に切換え削孔穴に注入する。グラウト材ＭＦ２の注入量が上限である６００リットルに達したときに、グラウト材をグラウト材ＭＦ２からグラウト材Ｆ３（普通粒子セメントと水とを水セメント配合比を６として混合して生成したグラウト材）に切換え削孔穴に注入する。以下、同様に、注入量が上限に達する毎に、グラウト材を、グラウト材Ｆ３からグラウト材Ｆ４に、グラウト材Ｆ４からグラウト材Ｆ５に、グラウト材Ｆ５からグラウト材Ｆ６に切換え、削孔穴に注入する。グラウト材Ｆ６の注入量が上限の４００リットルに達するか、グラウト材ＭＦ１、ＭＦ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６の注入時に注入圧力が予め定められた圧力に達したところで、注入を終了する。

【0066】

表２に示す配合・量フローＢでは、まず、グラウト材Ｆ３（普通粒子セメントと水とを水セメント配合比を６として混合して生成したグラウト材）を削孔穴に注入する。グラウト材Ｆ３の注入量が上限である４００リットルに達したときに、グラウト材をグラウト材Ｆ３からグラウト材Ｆ４（普通粒子セメントと水とを水セメント配合比を４として混合して生成したグラウト材）に切換え削孔穴に注入する。以下、同様に、注入量が上限に達する毎に、グラウト材を、グラウト材Ｆ４からグラウト材Ｆ５に、グラウト材Ｆ５からグラウト材Ｆ６に切換え、削孔穴に注入する。グラウト材Ｆ６の注入量が上限の１２００リットルに達するか、グラウト材Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６の注入時に注入圧力が予め定められた圧力に達したところで、注入を終了する。

【0067】

表１及び表２に示す配合・量フローＡ、Ｂを、ルジオン値に基づいて使い分けてグラウチングを行ったシミュレーション結果を図５に示す。

【0068】

図５において、１－１次削孔穴は、図２及び図４に示す削孔穴３ａ、３ｂに対応し、１－２次削孔穴は、図４に示す削孔穴３ｃに対応する。２次削孔穴は、上記実施形態における追加の削孔穴に対応する。

【0069】

１－１次削孔穴の両方において、ルジオン値は、２５ルジオンであったため、配合・量フローＢを用いてグラウト材の注入を行った。グラウト材の注入量は、１－１次削孔穴の両方とも１８００リットルであり、普通粒子セメントの使用量は、１－１次削孔穴の両方とも７１８．８ｋｇであった。

【0070】

１－２次削孔穴におけるルジオン値は、１８ルジオンであったため、配合・量フローＡを用いてグラウト材の注入を行った。注入量は、２６００リットルであり、微粒子セメントの使用量は１１０．８ｋｇ、普通粒子セメントの使用量は６３２．４ｋｇであった。

【0071】

１－２次削孔穴におけるルジオン値が基準値（５ルジオン）より大きかったため、２次削孔穴を形成し、１－１、１－２次削孔穴にグラウト材を注入した後の地盤の透水係数（透水性）を確認した。２次削孔穴の両方において、ルジオン値は４ルジオンであり、基準値以下となったため、透水係数（透水性）は低減でき、所定の遮水性や強度が確保できたものとして、２次削孔穴にグラウト材を注入して、グラウチングを終了した。グラウト材の注入量は、２次削孔穴の両方とも１４００リットルであり、微粒子セメントの使用量は１１０．８ｋｇ、普通粒子セメントの使用量は６３．２ｋｇであった。なお、実施例１のシミュレーションでは、２次削孔穴に対して、配合・量フローＡを用いてグラウト材の注入は行うことが好ましいが、配合・量フローＢを用いてグラウト材の注入を行ってもよい。

【0072】

実施例１において、微粒子セメントの使用量の総計は、３３２．４ｋｇであり、普通粒子セメントの使用量の総計は２１９６．４ｋｇとなった。セメント使用量の総計は、２５２８．８ｋｇとなった。

【0073】

＜比較例１＞
比較例１では、実施例１のグラウチングが行われた地盤と同様の地盤に対して、ルジオン値に関わらず、表１に示す配合・量フローＡを用い、グラウチングを行った。つまり、地盤の透水性に関わらず微粒子セメントを用いてグラウチングを行った。比較例１のシミュレーション結果を図６に示す。

【0074】

図６において、１－１次削孔穴、１－２次削孔穴及び２次削孔穴は、実施例１と同様に、図２及び図４に示す削孔穴３ａ、３ｂ、図４に示す削孔穴３ｃ、上記実施形態における追加の削孔穴に対応する。

【0075】

１－１次削孔穴の各々に配合・量フローＡを用いてグラウト材の注入を行ったところ、グラウト材の注入量は、１－１次削孔穴の両方とも２６００リットルであり、微粒子セメントの使用量は１１０．８ｋｇ、普通粒子セメントの使用量は６３２．４ｋｇであった。

【0076】

１－２次削孔穴に配合・量フローＡを用いてグラウト材の注入を行ったところ、グラウト材の注入量は、２６００リットルであり、微粒子セメントの使用量は１１０．８ｋｇ、普通粒子セメントの使用量は６３２．４ｋｇであった。

【0077】

１－２次削孔穴におけるルジオン値は１２であり、基準値（５ルジオン）より大きかったため、２次削孔穴を形成し、１－１、１－２次削孔穴にグラウト材を注入した後の地盤の透水係数（透水性）を確認した。２次削孔穴の両方において、ルジオン値は３ルジオンであり、基準値以下となったため、２次削孔穴にグラウト材を注入して、グラウチングを終了した。グラウト材の注入量は、２次削孔穴の両方とも１２００リットルであり、微粒子セメントの使用量は１１０．８ｋｇ、普通粒子セメントの使用量は３１．６ｋｇであった。なお、比較例１のシミュレーションでも、２次削孔穴に対して、配合・量フローＡを用いてグラウト材の注入は行うことが好ましいが、配合・量フローＢを用いてグラウト材の注入を行ってもよい。

【0078】

比較例１において、微粒子セメントの使用量の総計は、５５４．０ｋｇであり、普通粒子セメントの使用量の総計は１９６０．４ｋｇとなった。セメント使用量の総計は、２５１４．４ｋｇとなった。

【0079】

比較例１におけるセメント使用量の総計は実施例１におけるセメント使用量の総計と比較して１４．４ｋｇ（＝２５２８．８ｋｇ－２５１４．４ｋｇ）だけ少ないのに対して、比較例１における微粒子セメントの使用量の総計は、実施例１における微粒子セメントの使用量と比較して、２２１．６ｋｇ（＝５５４．０ｋｇ－３３２．４ｋｇ）増えている。つまり、実施例１では、微粒子セメントの使用量を比較例１よりも減らすことができている。したがって、グラウチングのコストを低減できることが確認された。

【0080】

＜比較例２＞
比較例１では、実施例１のグラウチングが行われた地盤と同様の地盤に対して、ルジオン値に関わらず、表３に示す配合・量フローＣを用い、グラウチングを行った。つまり、地盤の透水性に関わらず普通粒子セメントを用いてグラウチングを行った。比較例２のシミュレーション結果を図７に示す。

【0081】

【表3】

【0082】

表３における普通粒子セメントは、表１及び表２における普通粒子セメントと同じである。配合・量フローＣにおける注入手順は、配合・量フローＡ、Ｂにおける注入手順とほぼ同じであるため、ここではその説明を省略する。

【0083】

１－１次削孔穴の各々に配合・量フローＣを用いてグラウト材の注入を行ったところ、注入量は１－１次削孔穴の両方において２６００リットルであり、普通粒子セメントの使用量は７４３．２ｋｇであった。

【0084】

１－２次削孔穴に配合・量フローＣを用いてグラウト材の注入を行ったところ、注入量は、２２００リットルであり、普通粒子セメントの使用量は４３９．６ｋｇであった。

【0085】

１－２次削孔穴におけるルジオン値は１５であり、基準値より大きかったため、２次削孔穴を形成し、１－１、１－２次削孔穴にグラウト材を注入した後の地盤の透水係数（透水性）を確認した。

【0086】

２次削孔穴の両方において、ルジオン値は６ルジオンであり、基準値より大きく、１－１、１－２次削孔穴へのグラウト材の注入ではグラウチングの効果は不十分であった。そこで、２次削孔穴にグラウト材を注入して地盤改良を行うと共に、３次削孔穴を形成し３次削孔穴におけるルジオン値を測定し、１－１、１－２、２次削孔穴にグラウト材を注入した後の地盤の透水係数（透水性）を確認した。

【0087】

２次削孔穴の各々へのグラウト材の注入量は、１２００リットルであり、普通粒子セメントの使用量は１４２．４ｋｇであった。

【0088】

３次削孔穴の全てにおけるルジオン値は４であり、基準値以下となったため、３次削孔穴にグラウト材を注入して、グラウチングを終了した。３次削孔穴の各々へのグラウト材の注入量は、７００リットルであり、普通粒子セメントの使用量は７４．８ｋｇであった。

【0089】

比較例２において、普通粒子セメントの使用量の総計は２５１０．０ｋｇとなった。

【0090】

実施例１では、１－１、１－２次削孔穴へのグラウト材の注入によりルジオン値が基準値以下となったが、比較例２では、ルジオン値を基準値以下とするためには２次削孔穴へのグラウト材の注入が必要であった。つまり、実施例では、追加の削孔穴を比較例２と比較して減らすことができている。したがって、地盤を効率よく改良できることが確認された。

【0091】

＜実施例２＞
実施例２では、実施例１のグラウチングが行われた地盤とは異なる地盤に対して、ルジオン値が２０ルジオン以下の場合に表１に示す配合・量フローＡを用い、ルジオン値が２０ルジオンを超える場合に表２に示す配合・量フローＢを用い、グラウチングを行った。比較例２のシミュレーション結果を図８に示す。

【0092】

１－１次削孔穴の各々におけるルジオン値は、２５ルジオンであったため、配合・量フローＢを用いてグラウト材の注入を行った。注入量は、１－１次削孔穴の両方とも２６００リットルであり、普通粒子セメントの使用量は、７４３．２ｋｇであった。

【0093】

１－２次削孔穴におけるルジオン値は、４ルジオンであり、基準値以下であったため、１－２次削孔穴にグラウト材を注入して、グラウチングを終了した。１－２次削孔穴へのグラウト材の注入量は、１６００リットルであり、微粒子セメントの使用量は１１０．８ｋｇ、普通粒子セメントの使用量は１０９．６ｋｇであった。

【0094】

実施例２では、１－１次削孔穴へのグラウト材の注入のみでグラウチングの効果は十分であり、２次削孔穴を形成することなくグラウチングを終了することができた。したがって、地盤を効率よく改良できることが確認された。なお、実施例２のシミュレーションでは、１－２次削孔穴に対して、配合・量フローＡを用いてグラウト材の注入は行うことが好ましいが、配合・量フローＢを用いてグラウト材の注入を行ってもよい。

【0095】

＜実施例３＞
実施例３では、１－１次削孔穴を３つの区域に区割りして、区域の各々に対してルジオン値を取得し、区域の各々に対して、表１に示す配合・量フローＡを用いるか、表２に示す配合・量フローＢを用いるか、を決定して、グラウチングを行った。

【0096】

図示を省略するが、１－１次削孔穴における第１区域（最も地表に近い区域）では、ルジオン値が２５であったため、配合・量フローＢを用いてグラウト材の注入を行った。第２区域（第１区域の次に地表に近い区域）、及び第３区域（最も地表から遠い区域）では、ルジオン値が１５であったため、配合・量フローＡを用いてグラウト材の注入を行った。

【0097】

１－２次削孔穴においても、３つの区域に区割りして、区域の各々に対してルジオン値を取得した。全ての区域でルジオン値は基準値以下であったため、１－２次削孔穴にグラウト材を注入して、グラウチングを終了した。

【0098】

実施例３では、１－１次削孔穴へのグラウト材の注入のみでグラウチングの効果は十分であり、２次削孔穴を形成することなくグラウチングを終了することができた。したがって、亀裂にグラウト材をより効率よく浸透させつつ平均粒子径が相対的に小さいセメントの使用量をより減らすことができることが確認できた。

【符号の説明】

【0099】

１・・・地盤
３、３ａ、３ｂ、３ｃ・・・削孔穴
６・・・グラウト材
２０・・・注入支援装置
２１・・・透水係数取得部
２２・・・グラウト材決定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】