JP2004162387A

JP2004162387A - ボーリング孔のパッキング方法

Info

Publication number: JP2004162387A
Application number: JP2002329798A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Kiyama; 保木山
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】パッカーの拡径量を大きくでき且つボーリング孔の内壁面の凹凸面にも適合することができると共に、ストレーナ管に対してパッカー材を昇降移動可能にし、密閉位置の変更を容易に行うことができること、ボーリング孔のパッキング方法を提供する。
【解決手段】パッカー本体１６に錘部材１７を装着すると共に、吊りロープ１８で懸吊してボーリング孔１４に挿入したストレーナ管１５の外周面に沿って昇降移動させ、パッキング個所に適合する所望位置にパッカー本体１６を吊下げ、地上から投入ホース１９を介して第１の充填部材２０をパッカー本体内の下部側に充填して拡径させ、ストレーナ管１５の外周面とボーリング孔１４の内壁面間に係止保持して位置決めした後に、吸水性膨潤部材による第２の充填部材２１をパッカー本体内の上部側に充填し、ゲル化した後に固結化した第２の充填部材によって第１の充填部材２０上に遮蔽層２１Ａを形成する。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に掘削したボーリング孔にストレーナ管を挿入すると共に、ボーリング孔の上部側におけるストレーナ管と孔壁部の間にパッカーを装着し、その上方にグラウト材を充填して水密及び気密に密閉するボーリング孔のパッキング方法に関するものであり、例えば地下水の調査や地下水を利用する地下水井戸或いは温泉井戸などのボーリング孔に適用することが可能である。
【０００２】
【従来の技術】
本願発明によるボーリング孔のパッキング方法の実施対象の１つとして、例えば図１で示すように、海洋１側と陸地２側が隣接する沿岸部における水質調査があり、大量揚水などによって地下水が淡水から塩水化して塩淡境界３が陸地２側に移動するので、この塩淡境界３の移動を正確に把握して地下水が工業用水などに利用可能か否かを、ボーリングして水質調査をする必要がある。
【０００３】
この水質調査方法としては、陸地２側の複数個所に対して、少なくとも塩淡境界３を超える深さでボーリング孔を掘削してストレーナ管４，５を装着し、各ボーリング孔のストレーナ管４，５内及び、各ボーリング孔間の地表に電気探査用の電極板６，７，８を設け、各電極に通電を行って比抵抗トモグラフィにより塩水濃度を計測する。
【０００４】
この水質調査用ボーリング孔では、水質調査の対象となる地下水がある泥岩層１０内にストレーナ管４，５を挿入するが、上層である砂層９が崩壊してストレーナ管４，５内に砂粒や泥水が流入することを防止するために、ボーリング孔の上部側におけるストレーナ管と孔壁部の間にパッカーを装着し、その上方にグラウト材を充填して水密及び気密に密閉するパッキングが必要がある。
【０００５】
この種のパッキングには、例えば特許文献１のように、軟質で膨張速度が速い吸水膨張性素材からなる成形体を挟むように、その両側に硬質で膨張速度が遅い吸水膨張性素材からなる成形体をそれぞれ配置した吸水膨張性止水材を、ボーリング孔内に挿入する管体のパッキング個所外周に被着し、管体の外周とボーリング孔の内壁面の間を密閉するものがある。
【０００６】
また、特許文献２のように、管体のパッキング個所を吸水膨張性高分子材料のパッカー材で取り囲むと共に、その外側にゴムチューブを被せて両端部を液密状に管体と固定し、管体をボーリング孔内に挿入すると共に、ゴムチューブ内部に存在する水を用いてパッカー材を吸水膨張させ、管体の外周とボーリング孔の内壁面の間を密閉するものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特公平７−９９０７６号公報
【特許文献２】
特開平９−１５１６８６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１，２のようなパッキングの場合には、パッカー材の吸水膨張による拡径量があまり大きくないので、密閉する空間が大きいと充分に密閉することが困難であること、吸水膨張による拡径量は全周に渡ってほぼ一定であるので、ボーリング孔の内壁面に凹凸があると充分に密閉することが困難であること、管体のパッキング個所に予めパッカー材を被着しているので、密閉位置の変更が困難であること、などの課題があった。
【０００９】
また、パッカー材による密閉が不充分な場合には、崩壊した砂層の土砂が坑底部に沈殿して、管体を所定の深さまで挿入できなくなったり、パッカー材の上方側に充填したグラウト材がパッカー材の下方側に流出したりする恐れがあり、密閉位置の変更を行う際には管体を一旦ボーリング孔から引き出し、地上でパッカー材の取付け位置を再設定した後に再度挿入する繁雑な作業が必要となる。
【００１０】
そこで本発明では、これら従来技術の課題を解消し得るボーリング孔のパッキング方法を提供するものであり、特にパッカーの拡径量を大きくでき且つボーリング孔の内壁面の凹凸面にも適合することができると共に、管体（ストレーナ管）に対してパッカー材を昇降移動可能にし、密閉位置の変更を容易に行うことができること、などを主たる目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるボーリング孔のパッキング方法では、透水性で拡縮可能なドーナツ状の袋体でパッカー本体を形成し、このパッカー本体には錘部材を装着すると共に、吊りロープで懸吊してボーリング孔に挿入したストレーナ管の外周面に沿って昇降移動させ、パッキング個所に適合する所望位置にパッカー本体を吊下げるようにしており、吊りロープによる地上から懸吊操作によってパッキング個所に適合する所望位置にパッカー本体を容易に移動させることができる。
【００１２】
また、パッカー本体に下端側が連通して上端側を地上まで延在させた投入ホースを介して、第１の充填部材をパッカー本体内の下部側に充填して拡径させ、ストレーナ管の外周面とボーリング孔の内壁面間に、パッカー本体を自立状態で係止保持して位置決めするが、第１の充填部材の充填量によってパッカー本体を大きく拡径できると共に、ボーリング孔の内壁面に凹凸部がある場合でも適合することができ、係止保持状態は吊りロープの緊張又は緩み状態によって地上で確認することができる。
【００１３】
その後に、投入ホースを介して吸水性膨潤部材による第２の充填部材をパッカー本体内の上部側に充填し、ゲル化した後に固結化した第２の充填部材によって第１の充填部材上に遮蔽層を形成するが、ゲル化した状態の時に第１の充填部材の隙間に浸透するので、確実な密閉状態の遮蔽層を形成することが可能であり、また遮蔽層の良否は投入ホースに注水する注水試験を行うと、ストレーナ管の内外の水位を地上で観測して確認することができる。
【００１４】
前記第１の充填部材には玉砂利を使用すると共に、前記第２の充填部材にはチップ状にしたベントナイトを使用し、第１及び第２の充填部材は、注入水に沿わせて前記投入ホースから前記パッカー本体内に充填される形態を採ることができるが、これらは既存で安価な材料を利用しているので、装置全体の構成が簡単であることと相俟って、安価で且つ容易に施工することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるボーリング孔のパッキング方法について、本発明を適用した図２〜１０の実施形態に基づいて詳しく説明すると、図２の縦断面図及び図３の横断面図で示すように、表層側の砂層１１の全域及び、下層の泥岩層１２の上端側の内周面を被覆する態様でケーシングパイプ１３を挿入し、地盤の崩壊を防止してボーリング孔１４を掘削すると共に、軸心部にはストレーナ管１５を挿入するが、ボーリング孔１４内には地下水が満水状態になっている。
【００１６】
ボーリング孔１４には、地上からストレーナ管１５の外周面に沿ってパッカー本体１６を懸吊するが、パッカー本体１６の内部には錘部材１７を収容し、錘部材１７に繋着した吊りロープ１８で地上から昇降可能に懸吊されると共に、パッカー本体１６の上端側に下端側を連通する態様で、地上まで延在する投入ホース１９を連結している。
【００１７】
ストレーナ管１５は、塩化ビニールその他の合成樹脂パイプを用い、パッカー本体１６は、土砂の通過を阻止する程度の通水性で且つ拡縮可能なように、化学繊維をメッシュ状の袋体にしてドーナツ状に形成し、錘部材１７は陶磁器材料で形成し、吊りロープ１８はナイロンやケプラーなどの繊維材で形成し、投入ホース１９は扁平状で拡縮可能なビニールホースなどで形成している。
【００１８】
なお、図示の実施形態による構成各部は、いずれも金属材料を排除して非導電性の材料を用いているが、これは地下水に対して電気探査を行う際に影響を与えないようにするためであり、従って電気探査を行わずに地下水を採水して水質を分析する場合には、例えばストレーナ管１５や錘部材１７などに金属材料を使用する形態を採ることができる。
【００１９】
パッカー本体１６は、内蔵した錘部材１７に繋着した吊りロープ１８により、ストレーナ管１５の外周面に沿って自由に昇降移動できるので、少なくともケーシングパイプ１３より下方の泥岩層１２まで吊り降ろし泥岩層１２の所望のパッキング個所に適合する位置で懸吊することができるが、吊りロープ１８は投入ホース１９と干渉しないように、９０度ずらした位置に対向状に配置している。
【００２０】
パッカー本体１６には、図４で示すように、２本の投入ホース１９に対し、位置決め用の拡径保持部材として機能させる第１の充填部材２０として、例えば３分玉砂利などを間欠的に投入して時々水を注入することにより、投入ホース１９内での詰まりを防止すると共に、パッカー本体１６内へ均等に移送させることができ、注入水はパッカー本体１６を通過して玉砂利だけが残留する。
【００２１】
第１の充填部材２０は、移送を容易にするために、丸みがあって適度の重量を備えたほぼ一定粒度の粒状部材の使用が望ましく、玉砂利以外にもガラス玉その他の使用が可能であり、順次投入された第１の充填部材２０がパッカー本体１６に充填されると、パッカー本体１６が膨張して拡径されるが、内壁面に凹凸があってもストレーナ管１５の外周面とボーリング孔１４の内壁面の全域を埋め尽くし、これによりパッカー本体１６は自立状態で保持されて位置決めされる。
【００２２】
このようにして、パッカー本体１６を所望のパッキング個所に適合した位置で自立させることができるが、第１の充填部材２０の充填量が充分か否かは、地上で吊りロープ１８を緩めた状態にした際に、投入ホース１９がずり落ちないことによって確認することができる。
【００２３】
次いで図５で示すように、密閉用の吸水性膨潤部材として機能させる第２の充填部材２１として、ベントナイトをペレット状などのほぼ一定粒度に固めた吸水膨潤性粒状体を、第１の充填部材２０の場合と同様に注入水と一緒に投入ホース１９を介して、パッカー本体１６内の第１の充填部材２０の上部側へ注入水で分散させながら順次投入し、ストレーナ管１５の外周面とボーリング孔１４の内壁面間のクリアランスを埋め尽くすことができる量を充填する。
【００２４】
第２の充填部材２１は、パッカー本体１６内で吸水によって膨潤すると共に、ゲル化した後に固結して第１の充填部材２０の上部側に遮蔽層２１Ａを形成し、図６の縦断面図及び図７の横断面図で示すように、ストレーナ管１５の外周面とボーリング孔１４の内壁面間のクリアランスを密閉状態にする。
【００２５】
なお、第２の充填部材２１による遮蔽層２１Ａが有効に機能しているか否かについて、投入ホース１９に注水する注水試験によって確認するが、その確認方法としては、注水によってストレーナ管１５の内部における水位が変動（上昇）しないこと及び、ストレーナ管１５の外部における水位が変動（上昇）することを地上で確認する。
【００２６】
すなわち、第２の充填部材２１の膨潤によって形成した遮蔽層２１Ａによる密閉状態が充分な場合には、注水によってストレーナ管１５外部側の水量を増加させると、パッカー本体１６の下方側へ漏水がないので外部の水位は注水量に見合った変動（上昇）を生ずると共に、パッカー本体１６の下方側で内外が連通しているストレーナ管１５の内部の水位は変動（上昇）しない。
【００２７】
次いで図６で示すように、吊りロープ１８及び投入ホース１９を途中から切断した後に、図７で示すように、ストレーナ管１５の外周面とボーリング孔１４の内壁面の間に、セメントミルクなどによるグラウト材２２を充填し、グラウト材２２が固化する以前の流動状態の時に、図８で示すように、ケーシングパイプ１３を上方に引き抜く。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるボーリング孔のパッキング方法が実施対象とする１つであって、沿岸部の水質調査用ボーリングを説明する縦断面図。
【図２】本発明を適用したボーリング孔のパッキング方法の施工手順の説明図であって、ボーリング孔内のパッキング個所にパッカー本体を吊り降ろした状態における縦断面図。
【図３】図２の要部横断面図。
【図４】図２のパッカー本体に第１の充填部材として玉砂利を充填する状態における縦断面図。
【図５】図２のパッカー本体に第２の充填部材としてベントナイトのペレットを充填する状態における縦断面図。
【図６】図５でパッカー本体に充填した第２の充填部材の膨潤で遮断層が形成された状態における縦断面図。
【図７】図６の要部横断面図。
【図８】図６におけるパッカー本体を懸吊する吊りロープ及び、パッカー本体に充填部材を充填する投入ホースを切断した状態における縦断面図。
【図９】図８における遮断層の上部にグラウト材としてセメントミルクを充填する状態における縦断面図。
【図１０】図９におけるグラウト材中からケーシングパイプを引き抜く状態における縦断面図。
【符号の説明】
１１砂層
１２泥岩層
１３ケーシングパイプ
１４ボーリング孔
１５ストレーナ管
１６パッカー本体
１７錘部材
１８吊りロープ
１９投入ホース
２０第１の充填部材（玉砂利）
２１第２の充填部材（ベントナイトのペレット）
２１Ａ遮蔽層
２２グラウト材（セメントミルク）

Claims

透水性で拡縮可能なドーナツ状の袋体でパッカー本体を形成し、このパッカー本体には錘部材を装着すると共に、吊りロープで懸吊してボーリング孔に挿入したストレーナ管の外周面に沿って昇降移動させ、パッキング個所に適合する所望位置にパッカー本体を吊下げ、パッカー本体に下端側が連通して上端側を地上まで延在させた投入ホースを介して、第１の充填部材をパッカー本体内の下部側に充填して拡径させ、ストレーナ管の外周面とボーリング孔の内壁面間に、パッカー本体を自立状態で係止保持して位置決めした後に、投入ホースを介して吸水性膨潤部材による第２の充填部材をパッカー本体内の上部側に充填し、ゲル化した後に固結化した第２の充填部材によって第１の充填部材上に遮蔽層を形成することを特徴としたボーリング孔のパッキング方法。
前記第１の充填部材には玉砂利を使用すると共に、前記第２の充填部材にはチップ状にしたベントナイトを使用し、第１及び第２の充填部材は、注入水に沿わせて前記投入ホースから前記パッカー本体内に充填される請求項１に記載したボーリング孔のパッキング方法。