用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置

摘要

本发明涉及一种用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置，包括：泵单元，所述泵单元在每单位时间内以作为预设静压的注入压力将定量的灌浆注入地基内部；传感器单元，所述传感器单元测量排出压力，所述排出压力为通过所述泵单元注入所述地基内部的所述灌浆从所述泵单元排出的压力；以及监测单元，所述监测单元基于所述泵单元供给的所述灌浆的每单位时间注入量和所述传感器单元所测量的所述排出压力来计算各深度的注入管理指标。

说明书

技术领域

本发明涉及用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置，更详细地，本发明涉及在难以将桩插入地基中的环境下能够在地基内部形成均匀形状的灌浆柱的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置。

背景技术

通常，用于加固软弱地基的方法使用将铁桩等插入地基内部的施工方法。

然而，有时也发生根据地基的状态或施工现场的条件无法使用这样的施工方法的情况。

在这种情况下，可以使用通过将非流动性的砂浆型灌浆注入地基内部而形成柱状的凝固体以压缩和加固周围地基的方法来加固地基的地基加固施工方法，这种施工方法熟知为压密注浆系统(Compaction Grouting System，C.G.S)施工方法。

由于这种C.G.S施工方法使用坍落度值为5cm以下的低流动性材料，因此灌浆偏离计划注入的地方相对较少，同时能够形成凝固体，且也能够在现有结构的周围或地下室等狭小的地方作业。

此外，能够无振动/无噪音地进行施工，因此还能够应用于商业街和住宅密集区，且所使用的灌浆还具有环保特性。

然而，在实施C.G.S施工方法时，由于不能用肉眼确认注入至地基内部的灌浆的注入状态，因此存在难以获知注入情况和制定针对地基状态的对策的问题。

因此，具有如下问题：即使随着灌浆注入而发生地基破碎现象，也难以针对此进行预防，只能在破碎现象发生后进行事后处理。

此外，由于针对所设计的定量注入的确认和施工质量管理依赖于操作人员的经验，因此具有难以解决针对施工完成度的疑问的问题。

发明内容

技术问题

为了解决背景技术中提出的问题，本发明旨在提供在难以将桩插入地基中的环境下能够在地基内部形成均匀形状的灌浆柱的、用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置。

本发明的技术问题不限于上文提及的技术问题，本领域的普通技术人员根据下面的记载能够明确地理解未提及的其它技术问题。

技术方案

为了解决上述技术问题而提出了本发明，根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置可以包括：泵单元，所述泵单元在每单位时间内以作为预设静压的注入压力将定量的灌浆注入地基内部；传感器单元，所述传感器单元测量排出压力，所述排出压力为通过所述泵单元注入所述地基内部的所述灌浆从所述泵单元排出的压力；以及监测单元，所述监测单元基于所述泵单元供给的所述灌浆的每单位时间注入量和所述传感器单元测量的所述排出压力来计算各深度的注入管理指标。

其中，所述泵单元可以包括速度模块和压力模块中的至少一者，所述速度模块用于调节定量注入所述灌浆的单位时间，所述压力模块用于调节所述灌浆的注入压力。

此外，所述泵单元可以包括控制模块，在所述监测单元所计算的所述注入管理指标的按深度的变化量变化时，所述控制模块调节定量注入所述灌浆的单位时间和所述灌浆的注入压力中的至少一者。

此时，在所述注入管理指标的按深度的变化量值变大时，所述控制模块可以将所述灌浆的注入压力调节为比所述预设静压小。

此外，在所述注入管理指标的按深度的变化量值变小时，所述控制模块可以增大定量注入所述灌浆的单位时间。

此外，所述监测单元可以包括信息提供模块，所述信息提供模块用于将所述监测模块所计算的所述注入管理指标的信息分别按注入所述灌浆的注入深度提供给用户。

此外，所述监测单元可以包括警报模块，在所述注入管理指标的按深度的变化量变化时，所述警报模块通知用户。

技术效果

根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置在难以将桩插入地基中的环境下能够在地基内部形成均匀形状的灌浆柱。

本发明的效果不限于上文提及的效果，本领域的技术人员从权利要求范围的记载能够明确地理解未提及的其它效果。

附图说明

图1是示出在土质均匀的地基内部利用C.G.S施工方法形成灌浆柱的状态的图。

图2是示出在图1的情况下出现的各深度的、灌浆排出压力和灌浆的每单位时间注入量之间的比例的图。

图3是示出在上下土质不同的地基内部利用C.G.S施工方法形成灌浆柱的状态的图。

图4是示出在图3的情况下出现的各深度的、灌浆排出压力和灌浆的每单位时间注入量之间的比例的图。

图5是示出根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置的整体结构的图。

图6是示出根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置的泵单元还包括速度模块、压力模块和控制模块的结构的图。

图7是示出根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置的监测单元向用户传递信息的状态的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。然而，在对本发明进行说明的过程中，为了使本发明的要旨变得更加明了而省略对已公知的功能或结构的说明。

此外，在对本发明进行说明的过程中，前方/后方或上侧/下侧之类的指示方向的多个术语是为了使本领域的技术人员更加明确地理解本发明而记载的，且指示相对性的方向，因此，本发明的保护范围并不因此而受到限制。

首先，参照图1至图4，详细说明利用根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置形成灌浆柱的原理。

其中，图1是示出在土质均匀的地基内部利用C.G.S施工方法形成灌浆柱的状态的图，图2是示出在图1的情况下出现的各深度的、灌浆排出压力和灌浆的每单位时间注入量之间的比例的图。

此外，图3是示出在上下土质不同的地基内部利用C.G.S施工方法形成灌浆柱的状态的图，图4是示出在图3的情况下出现的各深度的、灌浆排出压力和灌浆的每单位时间注入量之间的比例的图。

如图1所示，在利用C.G.S施工方法在地基内部形成柱时，利用灌浆G形成的柱可以在地基内部以贯通软弱地基A的形式形成，以连接坚硬的岩石层B和地面从而能够支撑建筑物等。

在一般的C.G.S施工方法中，通过使得用于将灌浆G注入地基内部的注入管T贯通软弱地基A并插入至到达岩石层B的深的深度D2后注入灌浆G并使得注入管T向上移动的方法进行施工，也基于该方法说明根据本发明的能够进行抗震加固和质量管理的C.G.S施工方法。

首先，在向地基内部注入灌浆G时，可以在每单位时间内以作为预设静压的注入压力定量注入灌浆，若完成一定量的注入，则使注入管T上升预定间隔，以再次注入灌浆。

此时，如果注入灌浆G的软弱地基A从深的深度D2至浅的深度D1以均匀的土质形成，则可在灌浆G的各注入深度形成具有类似的量和形状的灌浆G柱，从而凝固的灌浆G可以执行柱的作用。

在这种情况下，在执行整个工序的过程中，在每单位时间内所注入的灌浆G的注入量可以相同。

此外，虽然用于注入灌浆G的注入压力也相同，但是通过注入管T排出灌浆G的排出压力可以与从深的深度G2至浅的深度D1的灌浆G注入深度移动距离成比例地降低。

因此，如图2所示，如果用图表示出在整个注入过程中出现的各注入深度的灌浆G的排出压力V2除以灌浆G的每单位时间注入量Vs而得到的值，则可知其变化量恒定。

然而，由于地基内部土壤状态全部均匀的情况非常罕见，因此如图3所示，地基内部的土壤的一部分的状态也可以彼此不同。

在图3中，将地基内部的土壤状态简化并表示为土壤的上层和下层不同的情况，基于这样的情况说明本发明的原理。

在图3中，在软弱地基A的上层A1相比下层A2更密实地形成的情况下，在通过C.G.S施工方法注入灌浆G的同时使注入管T上升的过程中，可以按照从地基的下层A2至上层A1的顺序注入灌浆G。

此时，如上所述，注入至地基内部的灌浆G的排出压力与注入深度的变化成比例地降低，如果向比较密实地形成的上层A1区域注入，则灌浆G的排出压力的降低幅度可能会比较小。

也就是说，在灌浆G注入过程中地基内部的土壤状态变得相对密实时，相比在地基内部的土壤状态均匀时可获得的灌浆G的排出压力，可能会测得比较高的排出压力。

在这种情况下，在注入灌浆G而形成的柱中，灌浆G自身的密度在各注入深度不同，因此可能无法正确地支撑从地上传递的力，且在施工过程中，由于灌浆G的压力还可能发生地基破碎的现象。

此外，与上述假设相反，在软弱地基A的下层A2相比上层A1更密实地形成的情况下，在通过C.G.S施工方法注入灌浆G的同时使注入管T上升的过程中，也可以按照从地基的下层A2至上层A1的顺序注入灌浆G。

此时，在向比较松散地形成的上层A1区域注入灌浆G时，与灌浆G的注入深度的变化成比例地减小的排出压力可能会以比较大的幅度减小。

也就是说，在灌浆G注入过程中地基内部的土壤状态变得相对松散时，相比在地基内部的土壤状态均匀时可获得的灌浆G的排出压力，可能会测得比较低的排出压力。

在这种情况下，在注入灌浆G的同时不能形成稳定的柱形式，例如整体灌浆G柱的形状向一侧扩散地形成，因此也可能无法正确地支撑从地上传递的力。

如图4所示，通过示出在整个注入过程中出现的各注入深度的灌浆G的排出压力V2除以灌浆G的每单位时间注入量Vs而得到的值的图表，可以看出这种变化。

可预测地基内部的土壤状态整体均匀时的图形具有C1形状，然而，在以从深的深度D2至浅的深度D1的顺序注入灌浆G的过程中，在上层A1的土壤状态变得比较密实的情况下，可能会示出C2的图形，且在上层A1的土壤状态变得比较松散地情况下，可能会示出C3的图形。

因此，可以防止这种图形的变型，以形成更均匀的恒定形状的灌浆G柱。

接着，参照图5至图7，详细说明能够执行按照上述原理的工序的根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置的一实施例的结构。

其中，图5是示出根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置的整体结构的图。图6是示出根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置的泵单元还包括速度模块、压力模块和控制模块的结构的图。图7是示出根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置的监测单元向用户传递信息的状态的图。

首先，如图5所示，根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置可以包括泵单元100、传感器单元200和监测单元300。

泵单元100为向地基内部注入灌浆G的部件，可以与注入管T连接以向插入地基内部的注入管T供给灌浆G。

在这种泵单元100注入灌浆G时，泵单元100可以在每单位时间内以作为预设静压的注入压力注入定量的灌浆G。

其中，预设的灌浆G的每单位时间注入量和灌浆G的注入压力也可以基于通过在设计阶段采集的地基样品所确认的地基渗透系数来设置。

此外，传感器单元200作为测量排出压力的部件，可以与泵单元100的灌浆G排出口相邻地设置，所述排出压力为通过上述泵单元100注入地基内部的灌浆从泵单元100排出的压力。

由该传感器单元200测量的排出压力可以被传送至后述的监测单元300，以获知灌浆G的注入状态。

此外，由于与排出口相邻地设置的传感器单元200设置在地上，因此能够在相对稳定的环境中工作，相比在地基内部测量灌浆G的排出压力，能够提高传感器单元200的耐久性，且能够相对容易地进行维护。

下面将描述根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置通过所测量的排出压力而获得灌浆G的注入状态的更详细的方法。

此外，监测单元300可以基于泵单元100所供给的灌浆G的每单位时间注入量和传感器单元200所测量的灌浆G的排出压力来计算与灌浆G的各注入深度相应的注入管理指标。

更详细地，如针对图4所描述的内容，监测单元300所计算的注入管理指标可以为按各深度将从泵单元100排出灌浆G的排出压力V2除以灌浆G每单位时间注入量Vs而得到的值。

监测单元300可通过检查该注入管理指标值按深度变化的变化量，检测并判断注入管理指标的按各深度的变化量值是否变化。

此外，在注入管理指标的按深度的变化量值变化时，也可以设置成采取后续措施。

首先，如上所述，在注入管理指标的按深度的变化量值均匀的情况下，注入地基内部的灌浆G可以形成均匀形状的柱。

因此，在注入管理指标的按深度的变化量值变化时，可以调节该值以均匀地形成灌浆G柱。

在注入管理指标为按各深度将从泵单元100排出灌浆G的排出压力V2除以灌浆G的每单位时间注入量Vs而得到的值的情况下，在注入管理指标的变化量值变得比较大时，可以降低灌浆G的注入压力或增大灌浆G的每单位时间注入量Vs以降低注入管理指标的值。

此外，相反地，在注入管理指标的变化量值变得比较小时，可以以增大灌浆G的注入压力或减小灌浆G的每单位时间注入量Vs的方法增大注入管理指标的值。

然而，相比增大注入压力或增加灌浆G的每单位时间注入量Vs，减小注入压力的值或降低灌浆G的每单位时间注入量Vs的方法可以降低对根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置造成的负担，且可以有效地节约能源。

因此，在注入管理指标的变化量值变大时，可以降低灌浆G的注入压力，且在注入管理指标的变化量值变小时，为了减小灌浆G的每单位时间注入量Vs，可以使用设置较长的单位时间的方法。

为了改变该灌浆G注入设置，根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置的泵单元100可以包括速度模块110和压力模块120中的至少一者。

速度模块110可以调节定量注入灌浆G的单位时间，压力模块120可以被设置成可以调节灌浆G的注入压力。

该速度模块110和压力模块120可以由建筑工人驱动，此外，也可以借助所计算的注入管理指标的值进行自动控制。

首先，如图6所示，在速度模块110和压力模块120借助由监测单元300所计算的注入管理指标的值进行自动控制时，泵单元100还可以包括控制单元130。

控制单元130检查由监测单元300所计算的注入管理指标的值按深度的变化量值，同时在该值的变化量变化时，控制上述速度模块110或压力模块120，以能够恒定地保持整体的注入管理指标的按深度的变化量值。

在该情况下，可以具有能够节约整个工序管理所花费的时间和成本的效果。

此外，在速度模块110和压力模块120由建筑工人驱动时，需要将由监测单元300所计算的各深度的注入管理指标的值传送给建筑工人。

因此，如图7所示，监测单元300还包括另外的信息提供模块310，以能够向建筑工人(H)传送各深度的注入管理指标的信息。

在这种情况下，信息提供模块310可以由显示器构成以显示如图2和图4的图。

建筑工人(H)基于显示在该信息提供模块310上的信息而采取调节泵单元100的速度模块110和压力模块120的措施，以能够立即应对在C.G.S工序中发生的问题。

或者，监测单元300也能够采用还包括另外的警报模块320的结构。

在由监测单元300计算的注入管理指标值按深度的变换量值变化时，警报模块320可以向建筑工人(H)警告异常状态。

在该情况下，由于建筑工人(H)可以直接改变注入设置，或建筑工人(H)可以检查在根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置上是否存在问题，因此具有能够立即应对的效果。

此外，在控制上述根据本发明的用于抗震加固和质量管理的C.G.S注入管理指标获取装置时，当然也可以组合自动控制方式和建筑工人操作方式来进行控制。

通过该结构可以获得如下效果：可以在执行向地基内部注入灌浆G的整个工序期间，根据地基的状态持续管理灌浆G的注入状态。

因此，能够形成均匀的灌浆G柱而不受难以用肉眼确认的土层和土壤条件的不规则变化的影响，且快速应对在施工过程中可能发生的问题，从而能够获得施工质量管理和防止地基破碎现象等效果。

也就是说，可以获得如下效果：无需为了获取地基的内部状态而使用通过另外的钻探或摄像等预先获得的另外的数据，且可以基于在灌浆G注入过程中测量的数据控制灌浆G的注入。

此外，还可以具有如下效果：可以减小用于注入灌浆G的装置上的负载，可以节约注入灌浆G所消耗的能量，且可以节约灌浆G注入过程中所花费的时间和成本。

此外，如上所述，虽然说明并示出了本发明的特定的实施例，但本发明并不局限于所记载的实施例，本领域的普通技术人员将理解在不脱离本发明的思想及范围的情况下可以进行各种修改及变型。因此，这种修改例及变型例不应被理解成独立于本发明的技术思想或观点，而是应视为这种变型后的实施例属于本发明的发明要求保护范围。