JP2009002043A - パッカー - Google Patents

Abstract

【課題】ボーリング孔の内壁の状況に関わらず、パッカー部の損傷や破損を防止して製品寿命を長くすることを可能とするパッカーを提供すること。
【解決手段】内周側から圧力を受けることにより外周側に膨張し前記圧力が解除されることで元の形状に復元可能なパッカー部３０３が任意の箇所に周設された本体部３と、本体部３内に形成した、外部に連通した注入口４０２及び放出口４０３をそれぞれ有する薬液用流路４０１と、本体部３内に形成した、外部に連通した注入口５０１を有するとともに前記パッカー部３０３の内周側に連通した圧力媒体用流路５と、を具備したパッカーにおいて、前記パッカー部３０３の外周に、更に、前記パッカー部３０３の膨張に伴って外周側に膨張するとともに前記パッカー部３０３の復元に伴って元の形状に復元する第２のパッカー部９を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本考案は、地中に形成されたボーリング孔を介して地中にセメントミルク等の薬液を浸透させ、これにより地盤改良を行うために用いられるパッカーに係り、より詳しくは、ボーリング孔内を閉塞状態にするためのパッカー部の破損等を防止して有効にセメントミルク等の薬液を注入可能としたことを特徴とするパッカーに関する。

従来から、ダム建設や巨大構造物の建築の際には、地盤を強固にするため、薬液注入装置を用いて、ボーリング孔を介して地中にセメントミルク等の薬液を高圧で注入することが行われており、薬液の注入に際しては、パッカーと言われる薬液注入装置が用いられている。

ここで、図５を用いて従来のパッカーについて説明すると、図５は、従来のパッカー３１の構造を説明するための長手方向に沿った一部断面図であり、長手方向に沿った中間部分を省略して示している。

そして、従来のパッカー３１は、筒状としたパッカー本体３２の上部に上部ヘッド３３が連結されて構成されており、パッカー本体３２は、筒状の上部本体部３４０１と、同じく筒状とした下部本体部３４０２と、この上部本体部３４０１と下部本体部３４０２とを連通したパッカー部３４０３とで構成される本体部３４を有している。

ここで、前記パッカー部３４０３は、ラバー製の筒状としており、その上部側の端部は、前記上部本体部３４０１の一部に周設されるとともに、周設箇所の外周側は抜け防止用金具３４０４にかしめられている。また、パッカー部３４０３の下部側の端部は、前記下部本体部３４０２の一部に周設されるとともに、周設箇所の外周側もまた、抜け防止用金具３４０４にかしめられている。

そして、前記パッカー部３４０３は、内周側からエアー、液体等による圧力を受けることにより、外周側に膨張し、受けている圧力が解除されることにより元の形状に復元可能としている。

また、前記パッカー本体３２には薬液用流路３５が形成されており、この薬液用流路３５は、上部及び下部がパッカー本体３２の外部に連通するように開口とされており、上部の開口から受け入れた薬液を下部の開口より放出自在としている。

更に、前記パッカー本体３２には、前記薬液用流路３５とは別個の系統で、圧力媒体用流路３６が形成されており、その上部は、前記パッカー本体３２の外部に連通するように開口とされている。

また、前記圧力媒体用流路３６は、パッカー本体３２の長手方向に沿ってパッカー本体３２の下端近傍部まで形成されるとともに下端部はパッカー本体３２の内部で閉鎖され、更に、前記パッカー部３４０３の内周側に連通している。そのため、上部開口よりエアー、液体等の圧力媒体を供給するとともに圧力媒体の供給を継続すると、下端部が閉鎖されているために、パッカー部３４０３の内周側において、パッカー部３４０３にその外周側に向けて圧力を加え、これにより、パッカー部３４０３は外周側に膨張する。

次に、前記パッカー本体３２の上部に連結した上部ヘッド３３について説明すると、前記上部ヘッド３３には、上部及び下部が開口とされて外部に連通した薬液供給路３３０１と、下部が開口とされて外部に連通するとともに上部にはノズル部３３０３が連結された圧力媒体供給路３３０２が形成されている。

そして、このように構成される上部ヘッド３３は、薬液供給路３３０１が前記パッカー本体３２における薬液用流路３５と連通し、かつ圧力媒体供給路３３０２が前記パッカー本体３２における圧力媒体用流路３６と連通する配置において、前記パッカー本体３２の上部に螺合されており、これにより、パッカー３１が構成されている。

次に、このように構成されるパッカー３１を用いて地中に薬液の注入を行う場合には、上部ヘッド３３における薬液供給路３３０１の上部開口に薬液注入用ホース（図示せず）を連結し、更に上部ヘッド３３におけるノズル３３０３には、高圧ポンプ等を備えたエアーホース、又は液体供給手段（いずれも図示せず）を連結し、この状態において、パッカー３１をボーリング孔内に挿装していく。

そして、適宜の深さまでパッカー３１を挿装した状態で、エアーホース、又は液体供給手段を介して、パッカー本体３２における圧力媒体用流路３３０２内にエアー、液体等の圧力媒体を供給し、これによりパッカー部３４０３を膨張させて、パッカー部３４０４とボーリング孔の内壁との間の隙間を無くし、ボーリング孔におけるパッカー部３４０３の下方部分に閉塞空間を形成する。

次に、図示しない薬液注入用ホース（図示せず）を介してパッカー本体３２における薬液用流路３３０１内にセメントミルク等の薬液を供給する。そうすると、この供給された薬液は薬液用流路３３０１の下部開口よりパッカー３１の外部に放出されるとともに、薬液の供給を継続していくと、前記閉塞空間内が薬液で満たされ、更に、薬液の供給を継続していくと、ボーリング孔の内壁の亀裂等を介して地中に薬液が浸透していき、これにより地盤の改良を行うことが可能となる。

そして、地中への薬液の注入が終了した後は、エアー等を抜いてパッカー部３４０３の膨張を解除して、パッカー３１を一定の距離だけ上に上げてその位置で再び上記と同様の方法により地盤にセメントミルク等の薬液を注入し、あるいはパッカー３１を引き抜いて地盤改良作業を終了する。
特開２００６−２８９４３号公報

ところで、前述したように、パッカーで地盤改良を行う際には、パッカー部を膨張させ、パッカー部とボーリング孔の内壁との間の隙間を無くしてボーリング孔におけるパッカー部の下方部分に閉塞空間を形成するが、このとき、ボーリング孔の内壁におけるパッカー部が膨張する箇所の状態によっては、パッカー部が破損してしまうことがある。

即ち、ボーリングによって地中に孔をあけていくときに、地中の岩盤等の状況によっては、ボーリング孔の内壁に孔等ができてしまう場合がある。例えば、ボーリング孔の内壁に岩盤と岩盤の間の隙間が露出してしまった場合には、ボーリング孔の内壁に窪みができてしまう。

そして、この窪みができてしまっている箇所に向けてパッカー部が膨張した場合には、パッカー部の一部が窪みの内部にまで侵入してしまい、それによりパッカー部が破裂してしまうことがある。

ボーリング孔の内壁が平面である場合にはパッカー部はボーリング孔との隙間を閉鎖する程度まで膨張した後は膨張することはないが、ボーリング孔の内壁に前述したような窪みがあるときには、パッカー部の一部分が窪み内に向けて膨張してしまい、その窪みの深さによっては膨張に際限が無くなり、それにより破裂してしまうおそれが十分に考えられる。

また、ボーリング孔の内壁は、一般的に凹凸があるために、窪みが無い場合においてもパッカー部の損傷は避けられず、それによってパッカー部の寿命が短くなってしまい、従ってパッカー自体の製品寿命も短くなってしまう。

そこで、本発明は、ボーリング孔の内壁の状況に関わらず、パッカー部の損傷や破損を防止してパッカーの製品寿命を長くすることを可能とするパッカーを提供することを課題としている。

本発明のパッカーは、内周側から圧力を受けることにより外周側に膨張し前記圧力が解除されることで元の形状に復元可能なパッカー部が任意の箇所に周設された本体部と、
該本体部内に形成された、外部に連通した薬液注入口及び薬液放出口をそれぞれ有する薬液用流路と、
前記本体部内に形成された、外部に連通した圧力媒体注入口を有するとともに前記パッカー部の内周側に連通した圧力媒体用流路と、を具備したパッカーにおいて、
前記パッカー部の外周に更に、前記パッカー部の膨張に伴って外周側に膨張するとともに前記パッカー部の復元に伴って元の形状に復元する第２のパッカー部を備えたことを特徴としている。

本発明のパッカーでは、従来のパッカーにおいて、パッカー部の外周に更に、前記パッカー部の膨張に伴って外周側に膨張するとともに前記パッカー部の復元に伴って元の形状に復元する第２のパッカー部を備えている。

そのために、パッカー部全体の厚みが多くなるとともに剛性が高くなり、ボーリング孔の内壁に窪みができてしまって、この窪みに向けてパッカー部が膨張した場合でも、パッカー部が破裂してしまうことを防止できる。

また、ボーリング孔の内壁に凹凸がある場合でも、第２のパッカー部の存在により、本体部に周設したパッカー部が損傷、破損することは防止でき、それにより、パッカーの寿命を長くすることができる。

本発明のパッカーでは、筒状の本体部を有しており、この本体部の任意箇所にはパッカー部が周設されている。

そして、パッカー部は、ラバー製としており、内周側から圧力を受けることにより外周側に膨張するとともに、受けている圧力が解除されることで元の形状に復元可能としている。

また、本実施例におけるパッカーでは、外部に連通した注入口及び放出口をそれぞれ有する薬液用流路を本体部内に有しているとともに、同じく本体部内には、外部に連通した注入口を有するとともに前記パッカー部の内周側に連通した圧力媒体用流路が、前記薬液用流路とは別個に形成されている。

そして、前記パッカー部の外周には更に第２のパッカー部が周設され、この第２のパッカー部は、前記パッカー部と同様にラバー製としており、前記パッカー部の膨張に伴って外周側に膨張するとともに、前記パッカー部の復元に伴って元の形状に復元することとしている。

ここで、上記のように構成されるパッカーの上部に、前記薬液用流路に連通する薬液供給路と、前記圧力媒体用流路に連通する圧力媒体供給路を具備した上部ヘッドを連結し、これにより本発明のパッカーを構成してもよい。

また、前記第２のパッカー部を着脱自在にするとよく、これにより、第２のパッカー部を交換することでパッカー自体の寿命を長くすることができる。

更に、前記薬液用流路及び圧力媒体用流路は、上部及び下部を開口にするとともに内部を薬液用流路とした略円筒形状の薬液注入管を、前記本体部の内壁との間に圧力媒体供給路を形成しつつ本体部の内部に挿装することで本体部内に形成するとよく、これにより、本体部を加工することなく、本体部に薬液用流路と圧力媒体用流路を形成することが可能である。

本考案のパッカーの実施例について図面を参照にして説明すると、図１は、本実施例のパッカーの長手方向に沿った構造を、長手方向に沿った中間部分を省略しつつ示した一部断面図であり、図において１が本実施例のパッカーである。

そして、本実施例のパッカー１は、パッカー本体と、このパッカー本体の上部に連結した上部ヘッドとで構成されている。即ち、図において２がパッカー本体であり、６が上部ヘッドである。

また、本実施例において前記パッカー本体２は、全体を金属製とした略筒形状としており、外側に配置される筒状の本体部３と、この本体部３内に挿装された薬液注入管４とを有している。

ここで、パッカー本体２を構成する本体部３について説明すると、本実施例において前記本体部３は、筒状の上部本体部３０１と、同じく筒状とした下部本体部３０２を有しており、この上部本体部３０１と下部本体部３０２はパッカー部３０３により連通されている。

即ち、図において３０３がパッカー部であり、本実施例においてこのパッカー部３０３は、内部にスチール製の線材を内蔵したラバー製の筒状としている。そして、パッカー部３０３の上部側の端部は前記上部本体部３０１の下方側に周設されており、パッカー部３０３の下部側の端部は前記下部本体部３０２の上方側に周設されている。

また、パッカー部３０３は、前記上部本体部３０１の下方側に周設されている箇所の外周側、及び前記下部本体部３０２の上方側に周設されている箇所の外周側は、それぞれ、抜け防止用金具３０４にかしめられている。

そして、この構成により前記パッカー部３０３は、内周側からエアー、液体等による圧力を受けることにより外周側に膨張するとともに、受けている圧力が解除されることにより元の形状に復元可能としている。

次に、前記薬液注入管について説明すると、図において４が薬液注入管であり、本実施例のパッカー１では、筒状の薬液注入管４を前記本体部３内に挿装している。そして、この薬液注入管４は、その内部を薬液用流路４０１とするとともに、上部の開口を薬液注入口４０２、下部の開口を薬液放出口４０３としており、その挿装に際しては、薬液注入口４０２が本体部３の上端から露出し、及び、薬液放出口４０３が本体部の下端から露出する配置とし、これによって、外部に連通した薬液注入口４０２及び薬液放出口４０３を有する薬液用流路４０１を本体３内に形成している。

また、前記薬液注入管４の挿装に際しては、前記本体部３の内周側との間に空間を形成し、この空間を圧力媒体用流路５にするとともに、この圧力媒体用流路５の下端側は、パッカー本体２内において閉鎖している。そしてこれにより、 外部に連通した圧力媒体注入口５０１を上部に有するとともに前記パッカー部３０３の内周側に連通した圧力媒体用流路５を本体部３内に形成している。

次に、前記上部ヘッドについて説明すると、図において６が上部ヘッドであり、本実施例において前記上部ヘッド６は、薬液供給路７を内部に有しており、この薬液供給路７は、その上部及び下部がそれぞれ、開口７０１、７０２とされて外部に連通している。

また、上部ヘッド６内には、前記薬液供給路７とは別系統において、下部が開口８０２とされて外部に連通するとともに上部にはノズル部８０１が連結された圧力媒体供給路８が形成されている。

そして、このように構成される上部ヘッド６は、薬液供給路７が前記パッカー本体２における薬液用流路４０１における薬液注入口４０２と連通し、かつ圧力媒体供給路８が前記パッカー本体２における圧力媒体用流路５における圧力媒体注入口５０１と連通する配置において、前記パッカー本体２の上部に螺合されている。

次に、図において９は第２のパッカー部である。即ち、本実施例のパッカー１においては、前記パッカー部３０３の外周側に、更に、第２のパッカー部９を周設している。

ここで、前記第２のパッカー部９について説明すると、本実施例において前記第２のパッカー部９は、前記パッカー部３０３と同様に、内部にスチール製の線材を内蔵した筒状のラバー製としているとともに、前記パッカー部３０３とほぼ同等の厚み寸法とし、パッカー部３０３の上部側をかしめている抜け防止用金具３０４からパッカー部３０３の下部側をかしめている抜け防止用金具３０４までの全域を覆い隠す配置で前記パッカー本体２の外周側に周設している。また、その上部側及び下部側はそれぞれ、前記本体部３から連設した第２の抜け防止用金具１０によりかしめられている。

次に、このように構成される前記第２のパッカー９の作用について図２を参照して説明すると、圧力媒体用流路５を介してパッカー部３０３の内周側に圧力が加わり、それによりパッカー部３０３が外周側に膨張すると、図２に示されるように、第２のパッカー９もまた、パッカー３０３に押されるようにして外周側へ膨張する。そして、前記パッカー部３０３が、受けている圧力が解除されることにより元の形状に復元すると、それに伴って、元の形状（図１の状態）に復元可能としている。

このように、本実施例のパッカーでは、パッカー部の外周に、更に、パッカー部の膨張に伴って外周側に膨張するとともにパッカー部の復元に伴って元の形状に復元する第２のパッカー部を備えているため、パッカー部全体の厚みが多くなるとともに剛性が高くなり、ボーリング孔の内壁に窪みができてしまって、この窪みに向けてパッカー部が膨張した場合でも、パッカー部が破裂してしまうことを防止できる。

また、ボーリング孔の内壁に凹凸がある場合でも、第２のパッカー部の存在により、本体部に周設したパッカー部が損傷、破損することは防止でき、それにより、パッカーの寿命を長くすることができる。

次に、このように構成される本実施例のパッカー１の作用について説明すると、本実施例のパッカー１によって地盤改良を行なう場合には、上部ヘッド６における薬液供給路７の上部開口７０１に薬液注入用ホース１４を連結し、更に上部ヘッド６におけるノズル部８０１に、高圧ポンプ等を備えたエアーホース、又は液体供給手段１５を連結し、この状態において、図３に示すように、パッカー１を、地中ｅに形成したボーリング孔１１内に挿装していく。

そして、適宜の深さまでパッカー１を挿装した状態で、エアーホース、又は液体供給手段を介して、圧力媒体用流路５内にエアー、液体等の圧力媒体を供給し、これにより、図４に示すように、パッカー部３０３を膨張させるとともに第２のパッカー部９を膨張させて、第２のパッカー部９とボーリング孔１１の内壁１２との間の隙間を無くし、ボーリング孔１１における第２のパッカー部９の下方部分に閉塞空間１３を形成する。

次に、薬液注入用ホース１４を介して薬液用流路４０１内にセメントミルク等の薬液を供給するとともに、その供給を継続する。そうすると、この供給された薬液は薬液用流路４０１の下部開口の薬液放出口４０３より前記閉塞空間１３内に放出されるとともに、前記閉塞空間内が薬液で満たされ、更に、ボーリング孔１１の内壁１２の亀裂等を介して地中に薬液が浸透していき、これにより地盤の改良を行うことが可能となる。

そして、地中への薬液の注入が終了した後は、エアー等を抜いてパッカー部３０３の膨張を解除して元の形状に復元させるとともに、それにより第２のパッカー部９も元の形状に復元させ、その状態でパッカー１を一定の距離だけ上に上げて、その位置で再び上記と同様の方法により地盤にセメントミルク等の薬液を注入し、あるいはパッカー１を引き抜いて地盤改良作業を終了する。

そしてこのとき、本実施例のパッカーでは、パッカー部の外周に、更に、パッカー部の膨張に伴って外周側に膨張するとともにパッカー部の復元に伴って元の形状に復元する第２のパッカー部を備えているため、パッカー部全体の厚みが多くなるとともに剛性が高くなり、ボーリング孔の内壁にできた窪みに向けてパッカー部が膨張した場合でも、パッカー部が破裂してしまうことを防止できる。

また、ボーリング孔の内壁に凹凸がある場合でも、第２のパッカー部の存在により、本体部に周設したパッカー部が損傷、破損することは防止でき、それにより、パッカーの寿命を長くすることができる。

なお、この第２のパッカー部９は着脱自在にしてもよく、着脱自在にすることにより、第２のパッカー部９を交換することのみによってパッカー１の全体の寿命を長くすることができる。

本発明では、ボーリング孔内を閉塞するためのパッカー部の外周側に更に第２のパッカー部を周設してパッカー部を２層構造とし、それによりパッカー部の破損、損傷等を防止可能としているため、地中内部等に薬液等を注入するための薬液注入装置の全般に適用可能である。

本発明のパッカーの実施例の構造を示す一部断面図である。 本発明のパッカーの実施例における第２のパッカー部の作用を説明するための一部断面図である。 本発明のパッカーの実施例の使用方法を説明するための図である。 本発明のパッカーの実施例の使用方法を説明するための図である。 従来のパッカーを説明するための一部断面図である。

符号の説明

１ パッカー
２ パッカー本体
３ 本体部
３０１ 上部本体部
３０２ 下部本体部
３０３ パッカー部
３０４ 抜け防止金具
４ 薬液注入管
４０１ 薬液用流路
４０２ 薬液注入口
４０３ 薬液放出口
５ 圧力媒体用流路
５０１ 圧力媒体注入口
６ 上部ヘッド
７ 薬液供給路
７０１ 上部開口
７０２ 下部開口
８ 圧力媒体供給路
８０１ ノズル部
８０２ 下部開口
９ 第２のパッカー部
１０ 第２の抜け防止用金具
１１ ボーリング孔
１２ ボーリング孔の内壁
１３ ボーリング孔内における閉塞空間
１４ 薬液注入ホース
１５ エアーホース

Claims (5)

1. 内周側から圧力を受けることにより外周側に膨張し前記圧力が解除されることで元の形状に復元可能なパッカー部（３０３）が任意の箇所に周設された本体部（３）と、
   該本体部（３）内に形成された、外部に連通した薬液注入口（４０２）及び薬液放出口（４０３）をそれぞれ有する薬液用流路（４０１）と、
   前記本体部（３）内に形成された、外部に連通した圧力媒体注入口（５０１）を有するとともに前記パッカー部（３０３）の内周側に連通した圧力媒体用流路（５）と、を具備したパッカーにおいて、
   前記パッカー部（３０３）の外周に更に、前記パッカー部（３０３）の膨張に伴って外周側に膨張するとともに前記パッカー部（３０３）の復元に伴って元の形状に復元する第２のパッカー部（９）を備えたことを特徴とするパッカー。
2. 前記第２のパッカー部（９）を着脱自在としたことを特徴とする請求項１に記載のパッカー。
3. 前記本体部（３）内に、上部及び下部を開口にするとともに内部を前記薬液用流路（４０１）とした略円筒形状の薬液注入管（４）を、前記本体部（３）の内壁との間に圧力媒体供給路（５）を形成しつつ挿装することで、前記薬液用流路（４０１）と前記圧力媒体用流路（５）を、前記本体部（３）内に形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパッカー。
4. 前記パッカーの上部に、前記薬液用流路（４０１）に連通する薬液供給路（７）と前記圧力媒体用流路（５）に連通する圧力媒体供給路（８）を具備した上部ヘッド（６）を連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のパッカー。
5. 前記パッカー部（３０３）及び第２のパッカー部（９）をラバー製としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のパッカー。

Images