JP3948669B2

JP3948669B2 - アンカーケーシング用パッカー装置

Info

Publication number: JP3948669B2
Application number: JP2003209486A
Authority: JP
Inventors: 口明野; 後隆介越
Original assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Current assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP2005076176A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば地中壁を立設する場合に使用するアンカーを地中に挿入するためのアンカーケーシング用パッカー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、例えば地中壁を立設する場合には、図８に示すように、土圧により地中壁Ｗが倒れないようにするため、地中Ｇにテンドンと称せられるアンカー１を挿入し、グラウト例えばコンクリートＣでアンカー１の先端を地中に固定し、そのアンカー１を地中壁Ｗに固着している。
この地中への削孔作業に際してパイプ状のケーシングを用いることは知られている。この場合、ケーシングの挿入作業に際して、土中の水圧により地下水がケーシングを逆流するのを防止するためにパッカーを用いることも知られている（非特許文献１参照）。
【０００３】
そのパッカーの具体例としては、（１）ケーシングパッカー、（２）グラウティングパッカー、（３）マウスパッカーが知られている。
【０００４】
ケーシングパッカーは、図９に概要を示すように、長さ１．５ｍ〜２．０ｍ程度のパイプ（１本目のケーシング）Ｐ１と、その１本目のケーシングＰ１の先端側にねじにより接続された２本目のケーシングＰ２と、その２本目のケーシングＰ２内に挿入された直径１０.５ｃｍ程度の複数のゴムを２０ｃｍ程度積層して構成されたケーシングパッカー１０Ｂと、そのケーシングパッカー１０Ｂに端部が接続されて1本目及び２本目のケーシング内に挿入された内管Ｐｉとで構成されている。
そして、前記内管Ｐｉの地上側端部Ｐｅのスクリューを回転し、先端部を押圧することでケーシングパッカー１０Ｂのゴムが縮んで半径方向へ膨らみ、ケーシングＰ２内部の被圧水の噴出を阻止出来る。
【０００５】
しかし、上述のケーシングパッカー１０Ｂはアンカー（テンドン）１に固定されていないので、図示しないボーリングマシンでケーシングＰ１、Ｐ２、・・・を引っ張ることが出来ない。したがって、ケーシングＰ１、Ｐ２、・・・を地上側に引抜くには、先ず１本目のケーシングＰ１を図示しないジャッキで徐々に引っ張り、地上に引っ張り出した後、２本目のケーシングＰ２内にパッカー１０Ｂで確実にシールをする、即ち新たな端となるケーシングに対して、確実に蓋をする。
そこで初めて地上に引き出されたケーシング（例えば１本目のパイプＰ１）を新たな端部となるケーシング（２本目のパイプＰ２）と切り離すことが出来る。
このケーシングパッカー１０Ｂによれば、確実にシールが出来る反面、ケーシングの引抜きに手間がかかってしまい非効率的である。
【０００６】
又、グラウティングパッカーは、図１０に概要を示すように、アンカー１と、アンカー１の端部を支持するアンカー支持部材５０と、一端がアンカー１に接続され両端間が伸縮することにより中央２箇所の変形部分（ラバーブーツ）６０が拡径又は縮径するグラウティングパッカー１０Ｃと、アンカー支持部材５０とグラウティングパッカー１０Ｃとの間に介装されグラウティングパッカー１０Ｃを軸方向に付勢するコイルスプリング３０とによって構成されている。
即ち、グラウティングパッカー１０Ｃは、図１０のようにグラウト（セメントミルク）を地盤Ｇに注入する（Ｙ矢印）際には、パッカー１０Ｃ全体が伸びた状態であり、中央２箇所の変形箇所（ラバーブーツ）６０は半径方向には縮んでおり、グラウトはパッカー１０Ｃの外周とケーシング２との間の空間によって容易に地盤Ｇ側に注入される。
一方、図１１に示すように地中からの被水圧（破線の矢印）が作用すると、パッカー１０Ｃ全体が縮み、中央２箇所のラバーブーツ６０は半径方向に膨張してラバーブーツ６０の最大直径部分がケーシング２の内壁に当接する。そしてケーシング２内をシールし、地下からの圧水の漏洩を防止することが出来る。
【０００７】
この場合の施工には、まずアンカー１の端部にパッカー１０Ｃを取り付けて縮径状態でケーシング２内に挿入する（図１０の状態）。そして、パッカー１０Ｃ頭部から加圧注入し、パッカー１０Ｃを作動させてケーシング２を引き抜き、１本分引き抜いたら、ケーシング２を切り離し（図１１の状態）、スプリングと被圧水によって、ラバーブーツ６０がふくらみ、止水作用を行う。
【０００８】
このグラウティングパッカーでは、パッカー１０Ｃがアンカー１を保持しているのでボーリングマシン（図示なし）でケーシング２を引抜くことが出来る。しかし、テンドン（アンカー）に接続するため、被圧が高く、テンドンが軽い場合には共上がりしたり、テンドンから外れてしまったり、あるいはラバーが柔らかいので高水圧に耐えられなかったりと云うような欠点を有している。
【０００９】
次に、マウスパッカーでは、図１２に示すように、中心部にアンカー１を貫通させた風船状の中空体（マウスパッカー）１０Ｄがアンカー１の地上側端部１ａの近傍に係止されている。
マウスパッカーの内圧は、「被圧水圧力＜パッカー内圧力＜注入圧力」となるように設定してある。
従って、通常時は、「被圧水圧力＜パッカー内圧力」なので、被圧水圧力よりも内部圧力の方が高く、パッカー１０Ｄは膨張している（図１３の状態）。
一方、グラウト注入時には、「パッカー内圧力＜注入圧力」なので、パッカー１０Ｄは収縮して、その外側より、注入材（グラウト）が地中側へ注入される（図１２の状態）。
従って、グラウトを加圧注入しながらケーシング２を引抜く際には、図１２のようにマウスパッカー１０Ｄは収縮してケーシング２の内径よりも小さくなっているため、ケーシング２を引抜くことが出来る。
一方、図１３に示すように、ケーシング２の撤去時には、最終ケーシングの上端部２Ｔを開放するとマウスパッカー１０Ｄは大気圧に曝され、瞬時に膨張して、グラウトや地下水及び土砂の流出を防ぐように構成されている。図１３中、矢印は被圧水の作用方向を示している。
【００１０】
マウスパッカーでは、グラウティングパッカー同様、パッカー１０Ｄがアンカー１を保持しているので図示しないボーリングマシンでケーシング２を引抜くことが出来る。しかし、パッカー１０Ｄの内部圧力の管理が困難である。
緩い地盤の場合は、注入圧が保持できないので注入時にパッカー１０Ｄが収縮できず、ケーシング引抜き時にパッカー１０Ｄが共上がりしてしまう。
更に、緩い地盤の場合は、注入材が無制限に浸透してしまうので、ケーシング２の先端から注入圧が抜けてしまう。そのため、注入後、瞬時にパッカー１０Ｄの内圧が低下してパッカー１０Ｄは収縮しない。即ち、注入圧力が保持出来る程度の強度を有する地盤でないとマウスパッカー１０Ｄは使用できないという不都合があった。
【００１１】
上述した三つの技術の他に、口元パッカーの止水性を向上すると共に、アンカーを整列配置する技術がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】
実開平５−９６１３２号公報
【非特許文献１】
グラウンドアンカー標準施工マニュアル；（社）日本アンカー協会
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、ボーリングマシンでケーシングの回収が可能であり、圧力管理を不要とし、グラウト材注入時であっても加圧水の漏水防止が可能で、且つ数回の使い回しに耐えられるアンカーケーシング用パッカー装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、アンカーを地中に挿入するために連結部に内径が小さくなっている小径部を有するアンカーケーシング用パッカー装置において、その小径部（２ｃ）を通過できる逆止弁装置（１１）を設け、その逆止弁装置（１１）は地上側に軸方向の開口を有している通路（１２ｃ）を有し内部に弁体（１４）およびリターンスプリング（１５）を有するホルダ（１２）と、そのホルダ（１２）の地中側に設けられ前記通路（１２ｃ）と連通する貫通孔（１３ｃ）を有するソケット（１３）とから成り、そのソケット（１３）にはメインシャフト（１６）が固定され、そのメインシャフト（１６）の外側にはケーシング（２）の前記小径部（２ｃ）を除く大径部（２ｂ）の内径と係合できるリップ（１７ａ）を有する弾性ブッシュ（１７）を備え、その弾性ブッシュ（１７）はリップ（１７ａ）の地中側にテーパー部（１７ｃ）を有し、そして弾性ブッシュ（１７）の地中側にパッカー装置全体を容易にケーシング（２）内に挿通させるための安定体（１９）を設け、以ってケーシング（２）内を加圧により移動可能となっている。
【００１４】
また本発明によれば、前記安定体（１９）はメインシャフト（１６）の地中側端部に設けられ、地上側に向って半径方向寸法が大きくなる部分（１９ａ）を有している。
【００１５】
ここで、前記弾性ブッシュ（１７）は、チェラスト材、即ち復元性の極めて高いウレタンで構成してあることが好ましい。
又、当該パッカー装置（１０）全体を地中側に押し込む際には、前記逆止弁（１１）側の端面に蓋をすることにより、地上側からケーシング（２）内部にグラウトを注入すれば、その注入圧によってパッカー装置（１０）は好適に地中側に押し込まれる。
但し、単にロッド等でパッカー装置（１０）を地中側に押し込んでも良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１７】
図１〜図３を参照して実施形態を説明する。
図１において、ケーシング２の地上側端部である図示の左端の連結部２ａは小径部（外径は雄ねじが削成され次のケーシングが螺着される）２ｃと、大径部２ｂと、小径部２ｃと大径部２ｂとを結ぶ段部２ｄとによって形成されている。
尚、図中、二点差線はアンカー（テンドン）の後端部を示す。
【００１８】
小径部２ｃの内径ｄ２は大径部２ｂの内径ｄ１よりも小さく、小径部２ｃの内径ｄ２は大径部分２ｂの内径ｄ１に内接する円弧部２ｅと接続されており、その円弧部２ｅによって大径部分２ｂの内径ｄ１に滑らかに接続されている。
【００１９】
パッカー装置１０は、図２に詳細を示すように、逆止弁装置１１と、その逆止弁装置１１の地中側端部の後述する雄ねじに螺合・固定されたメインシャフト１６と、メインシャフト１６が挿通される弾性ブッシュ１７と、メインシャフト１６が挿通され前記弾性ブッシュ１７を前記逆止弁装置１１側へ押圧しつつ保持する保持用金具１８と、メインシャフト１６の保持用金具１８の先端側（図示の右端）に設けられパッカー装置１０全体を容易にケーシング２内に挿通させるための安定体１９とによって構成されている。
【００２０】
前記逆止弁１１の地上側先端部１２ｃの外径（図示の例では、逆止弁装置１１中で最大径を有している）は、図１で示すようにケーシング２の小径部２ｃの内径ｄ２よりも小さく形成されている。
【００２１】
そして、図２に示すように、逆止弁装置１１は、軸中心に部分的にテーパー状の弁孔１２ａが形成されたホルダ１２と、そのホルダ１２の地中側端部（図示の右端）の細径部１２ｂに例えば圧入等によって嵌着されたソケット１３と、そのソケット１３の内側底部１３ａとホルダ１２の弁孔１２ａで形成される空間に介装された球状の弁体１４とその球状の弁体１４に付勢するリターンスプリング１５とによって構成されている。
【００２２】
前記ソケット１３の地中側（図示の右側）には外周に雄ねじが形成された突出部１３ｂが突設されている。又、ソケット１３の中心軸にはグラウトを地中に注入するための貫通孔１３ｃが形成されている。
【００２３】
前記雄ねじが形成された突出部１３ｂは、図示では明確ではないが、中空のメインシャフト１６の内径１６ｄ側に形成された雌ねじにねじ込まれることでメインシャフト１６を逆止弁装置１１に固着している。
【００２４】
メインシャフト１６は大・中・小の３種の外径を有し、大径側に前述した雌ねじが形成された段付筒状体である。全長の大部分を占める大径部１６ａが前述の弾性ブッシュ（ウレタン係チェラスト材）１７に挿通される。そして、その弾性ブッシュ１７の地中側端部の後述する小径部１７ｄは保持用金具１８の孔部１８ａに保持されるように挿入される。
【００２５】
弾性ブッシュ１７は地上側端部（図示の右端）に小径の突出部１７ｂが形成され、その突出部１７ｂに最大径であるリップ１７ａが続く。リップ１７ａには一旦縮径した後、径が次第に減ずるようにテーパー部１７ｃが形成され、そのテーパー部１７ｃの後端に前述の小径部１７ｄが連なる。
【００２６】
メインシャフト１６の中径部１６ｂは前記安定体１９に挿通され、メインシャフト１６に直交して貫通するボルトＢによって安定体１９がメインシャフト１６に固定されている。
尚、メインシャフト１６の中径部１６ｂの長さは安定体１９の軸方向の長さに略等しく構成されている。
【００２７】
しかし、保持用金具１８を装着し固定具１８の軸方向の長さを含む弾性ブッシュ１７の軸方向の長さは、メインシャフト１６の大径部１６ａの長さより幾分長く構成されており、従って、前記安定体１９をメインシャフト１６の中径部１６ｂに固定することによって弾性ブッシュ１７は圧縮されて撓み、逆止弁装置１１側に堅固に圧着される。
【００２８】
尚、保持用金具１８を廃止して、弾性ブッシュ１７の端部と安定体１９とを当接させて用いても良い。その場合は、弾性ブッシュ１７の軸方向の長さは、メインシャフトの大径部の長さよりも幾分長く形成される。
【００２９】
メインシャフト１６の小径部１６ｃは、安定体１９をメインシャフト１６から取り外す際にシャフト１６の端部を地面に打ち付けて取り出すが、その際、多少の変形が生じても、次回に使い回す場合には、安定体１９が支障なくメインシャフト１６に組み込めるように中径部１６ｂよりも径を小さく形成している。
【００３０】
図３は、グラウトを地中側へ注入するとともに、地中側からは被圧水圧力の作用を受けるが、弾性ブッシュ１７のリップ１７ａによって地上側への漏洩が阻止されている様子を示している。
【００３１】
即ち、地上側からグラウトが注入される（矢印Ｙ１）と、弁体１４はリターンスプリング１５を撓ませ、図示の右方に移動して弁孔１２ａと弁体１４の間に空隙を作り、その空隙をグラウトはすり抜け（矢印Ｙ２）、メインシャフト１６の内径１６ｄ側を経由して（矢印Ｙ３）ケーシング２内の地中側に注入される。
【００３２】
一方、地中側からの圧水（図示において破線の矢印）は、一旦はパッカー装置１０全体を左行させるが、やがてケーシング２の円弧部２ｅで拘束され、それ以上は左行が阻まれる。すると、リップ１７ａによってケーシング２の内壁が塞がれ、地下水や土砂の地上側への漏洩は防止される。
【００３３】
上述した実施形態によれば、ケーシング２を地上側に抜き取る際は、そのままボーリングマシンによってケーシング２を抜き取ってもパッカー装置１０は小径部２ｃと係合してしまう方向ではないのでそのままの位置を維持出来る。
即ち、ボーリングマシンを使用して効率的にケーシング２を地中から撤去出来る。
【００３４】
以下、図４〜図７を参照してケーシング引き抜き作業について説明する。
先ず、図４に示すようにケーシング２内のパッカー装置１０を、加圧挿入または押し棒Ｂによりアンカー１方向に押し込む。そしてケーシング２を１本分引き抜いたら（図５参照）、ケーシング２端部に蓋Ｃを被せて加圧し、パッカー装置１０を次のケーシング２Ａに押し込む。そして、ケーシング２を外し（図６参照）、更に、次のケーシング２Ｃにパッカー装置１０を押し込み、これを繰り返して順次ケーシングを抜き取る。
なお、この際、図７に示すように、地中側から被圧水圧力Ｐを受けた場合には、パッカー装置１０は、ケーシング端部の小径部２ｃに係止されて抜け出しは阻止され、漏水も防止される。
【００３５】
以上説明したように、当該パッカー装置１０は逆止弁装置１１を備えており、グラウトの注入圧力が指定されるので、逆止弁装置１１の開弁圧を容易に調節出来る。
一方、考えられる最大の被圧水圧力が作用しても、弾性ブッシュ１７のリップ１７ａによって、地上側に漏水しないように構成されているので、従来のマウスパッカーのようにパッカーの内圧の調整は不要である。
【００３６】
又、摩擦を受ける部分である弾性ブッシュ１７のリップ１７ａは構造及び形状が単純で、分解性に優れ、且つ耐磨耗性に富んでおり、数回の施工に亙って使い回しが可能である。
加えて、グラウト材注入圧と地下水圧の逆止機能は、夫々逆止弁装置１１と弾性ブッシュ１７のリップ１７ａとに独立しているため、グラウト材注入時であっても加圧水の漏水防止は可能である。
【００３７】
更に、緩い地盤の場合で、注入材が無制限に浸透してしまっても、地下水圧の逆止機能は、弾性ブッシュ１７のリップ１７ａにより確保出来るので、地盤の緩い場所の施工にも十分適応出来る。換言すれば、本実施形態のアンカーケーシング用パッカー装置は、施工場所を選ばない。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のアンカーケーシング用パッカー装置（１０）によれば、ケーシング（２）を地上側に抜き取る際は、そのままボーリングマシンによってケーシング（２）を抜き取っても、パッカー装置（１０）は自由に移動でき、小径部（２ｃ）と係合し係止するので、作業が容易である。即ち、ボーリングマシンを使用して効率的にケーシング（２）を地中から撤去出来る。
【００３９】
又、当該パッカー装置（１０）は逆止弁装置（１１）を備えており、グラウトの注入圧力が指定されるので、逆止弁装置（１１）の開弁圧を容易に調節出来る。
一方、考えられる地下水等の最大の被圧水圧力が作用しても、弾性ブッシュ（１７）のリップ（１７ａ）によって、地上側に漏水しないように構成されている。従って、従来のマウスパッカーのようにパッカーの内圧の調整は不要である。
【００４０】
又、摩擦を受ける部分である弾性ブッシュ（１７）のリップ（１７ａ）は構造及び形状が単純で、分解性に優れ、且つ耐磨耗性に富んでおり、数回の施工に亙って使い回しが可能である。
【００４１】
加えて、グラウト材注入圧と被圧水圧力の逆止機能は、夫々逆止弁装置（１１）と弾性ブッシュ（１７）のリップ（１７ａ）とに独立しているため、グラウト材注入時であっても加圧水の漏水防止は可能である。
【００４２】
更に、緩い地盤の場合で、注入材が無制限に浸透してしまっても、被圧水圧力の逆止機能は、弾性ブッシュ（１７）のリップ（１７ａ）により確保出来るので、地盤の緩い場所の施工にも十分適応出来る。換言すれば、本実施形態のアンカーケーシング用パッカー装置は、施工場所を選ばない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるパッカー装置の概略構成とケーシングとの配置を示した断面図。
【図２】本発明の実施形態におけるパッカー装置の構成を示した断面図。
【図３】本発明の実施形態において逆止弁が開弁し、グラウトが地中に注入される際の断面図。
【図４】本発明のパッカー装置を使用したケーシング引き抜き作業の開始状態を説明する図。
【図５】本発明のパッカー装置を使用したケーシング引き抜き作業でのパッカー押し込み状態を説明する図。
【図６】本発明のパッカー装置を使用したケーシング引き抜き作業でのケーシング切り離し作業の状態を説明する図。
【図７】本発明のパッカー装置を使用したケーシング引き抜き作業で次のケーシングの引き抜き状態を説明する図。
【図８】地中壁に施工したアンカーの例を示した断面図。
【図９】従来例であるケーシングパッカーの概略構成を示した断面図。
【図１０】従来例であるグラウティングパッカーにおいて、グラウトを注入している状態を示した断面図。
【図１１】従来例であるグラウティングパッカーにおいて、ケーシング引抜き時であって地下圧水圧がパッカーに作用している状態を示した断面図。
【図１２】従来例であるマウスパッカーにおいて、グラウトを注入しつつケーシングを引抜いている状態を示した断面図。
【図１３】従来例であるマウスパッカーにおいて、地下水圧がパッカーに作用している状態を示した断面図。
【符号の説明】
２・・・ケーシング
２ｅ・・・円弧部
１０・・・パッカー装置
１１・・・逆止弁装置
１２・・・ホルダ
１３・・・ソケット
１４・・・弁体
１５・・・リターンスプリング
１６・・・メインシャフト
１７・・・弾性ブッシュ
１７ａ・・・リップ
１８・・・固定具
１９・・・安定体

Claims

アンカーを地中に挿入するために連結部に内径が小さくなっている小径部を有するアンカーケーシング用パッカー装置において、その小径部（２ｃ）を通過できる逆止弁装置（１１）を設け、その逆止弁装置（１１）は地上側に軸方向の開口を有している通路（１２ｃ）を有し内部に弁体（１４）およびリターンスプリング（１５）を有するホルダ（１２）と、そのホルダ（１２）の地中側に設けられ前記通路（１２ｃ）と連通する貫通孔（１３ｃ）を有するソケット（１３）とから成り、そのソケット（１３）にはメインシャフト（１６）が固定され、そのメインシャフト（１６）の外側にはケーシング（２）の前記小径部（２ｃ）を除く大径部（２ｂ）の内径と係合できるリップ（１７ａ）を有する弾性ブッシュ（１７）を備え、その弾性ブッシュ（１７）はリップ（１７ａ）の地中側にテーパー部（１７ｃ）を有し、そして弾性ブッシュ（１７）の地中側にパッカー装置全体を容易にケーシング（２）内に挿通させるための安定体（１９）を設け、以ってケーシング（２）内を加圧により移動可能としたことを特徴とするアンカーケーシング用パッカー装置。
前記安定体（１９）はメインシャフト（１６）の地中側端部に設けられ、地上側に向って半径方向寸法が大きくなる部分（１９ａ）を有している請求項１記載のアンカーケーシング用パッカー装置。