JP4172562B2 - 注入装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、改良しようとする軟弱地盤中に、固結材その他の地盤改良用の薬液を注入して、強固な地盤を得る注入装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の注入工法を実施するに際しては、改良しようとする地盤(軟弱地盤)の改良予定領域にボーリング孔を掘削し、外ボーリング孔内に薬液注入用の注入ロッドを挿入し、注入ロッドから所定の領域(薬液注入領域)に対して固結材や地盤改良用の薬液を注入する。
【0003】
ここで薬液は高圧で噴射されるため、薬液注入に際しては、注入ロッドの外側表面とボーリング孔の内壁面との間の(環状の)隙間から、注入するべき薬液が地上側に逆流してしまう恐れがある。そのため、前記(環状の)隙間をシールするべく、弾性体製のパッカに膨張用の流体(窒素ガス、高圧空気、その他)を供給する事により当該パッカを膨張させて、薬液が地上側に逆流することを防止している。
【0004】
しかし、従来技術においては、前記弾性体製のパッカとボーリング孔内壁面との間には何等遮蔽物が存在しない。そのため、使用回数が増加してパッカの弾性復元力が低下すると、パッカ膨張用の流体がパッカ内から除去された後も当該パッカは十分に収縮せず、その状態でパッカが取り付けられたロッド(例えば注入ロッド)が軸方向(掘削方向及びその逆の方向)に移動すると、パッカがボーリング孔内壁面と擦過して、破損してしまうという問題が存在する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した様な従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、パッカがボーリング孔内壁面と擦過して破損してしまうことを防止できる様な注入装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の注入装置は、ボーリングロッドによりボーリング孔を掘削し地盤に薬液を注入する注入装置において、ボーリングロッド(12)の半径方向外方にボーリングロッド(12)に対して軸方向に相対的に移動可能に設けられたパッカ用カバー(16)と、ボーリングロッド(12)の半径方向内方に設けられ、横断面が半径方向外方に突出した領域と半径方向内方に窪んだ領域(14V)とが円周方向に交互に設けられた形状に構成された注入ロッド(14)と、各々が独立した円筒形状に形成されてボーリングロッド(12)に円周方向等間隔に配置され、前記窪んだ領域(14V)に対応する複数のパッカ(10)と、膨張用流体をパッカ(10)に供給する流体供給管(20)とを備え、前記パッカ(10)は収縮時に注入ロッド(14)の窪んだ領域(14V)とパッカ(10)の半径方向外方に位置されたパッカ用カバー(16)との間に収容され、膨張する際にはパッカ用カバー(16)に対して軸方向に偏奇してから膨張用流体により膨張され注入ロッドの窪んだ領域(14V)と流体供給管(20)との間に挟み込まれるように構成されている。
【0009】
また本発明の注入装置は、ボーリングロッドによりボーリング孔を掘削し地盤に薬液を注入する注入装置において、ボーリングロッド(42)の軸方向の一部を構成するパッカ用カバー(46)と、ボーリングロッド(42)の半径方向内方に軸方向に相対的に移動可能に設けられ、横断面が半径方向外方に突出した領域と半径方向内方に窪んだ領域(14V)とが円周方向に交互に設けられた形状に構成された注入ロッド(44)と、各々が独立した円筒形状に形成されて注入ロッド(44)に円周方向等間隔に配置され、前記窪んだ領域(14V)に対応する複数のパッカ(40)と、膨張用流体をパッカ(40)に供給する流体供給管(50)とを備え、前記パッカ(40)は収縮時に注入ロッド(14)の窪んだ領域(14V)とパッカ(40)の半径方向外方に位置されたパッカ用カバー(46)との間に収容され、膨張する際にはボーリングロッド(42)の一部であるパッカ用カバー(46)に対して軸方向に偏奇してから膨張用流体により膨張され注入ロッドの窪んだ領域(14V)と流体供給管(20)との間に挟み込まれるように構成されている。
【0010】
収縮時のパッカは横断面が十文字状に構成されている注入ロッドの凹部(半径方向内方に窪んだ領域)に配置されるので、収縮したパッカはパッカ用カバー16内へ容易に収容される。その結果、収縮時のパッカの収容部材であるパッカ用カバーの半径方向寸法が大きくなることも防止され、コンパクト化の要請にも応えることが出来る。
【0011】
パッカが地上側の先端部においてのみボーリングロッド或いは注入ロッドに接続されている場合には、パッカがロッドから勢い良く離隔して、所謂「跳ね上がる」恐れが存在する。しかし、パッカの各々を、注入ロッドの凹部(半径方向内方に窪んだ領域)と流体供給管により挟み込まれるように構成すれば、パッカ膨張時であっても、当該パッカはその一部が注入ロッドの凹部に押し付けられて固定されるので、跳ね上がる事が完全に防止される。
【0012】
本発明の実施に際して、前記パッカは複数段に亘って構成されており、各段のパッカは、円周方向等間隔に配置された複数のパッカから構成され、且つ、各段のパッカは円周方向に所定角度ずつ偏奇して配置されているのが好ましい。
【0013】
このように構成すれば、パッカを膨張させて注入薬液が地上側に逆流するのをシールする際に、ラビリンスシールと同様の作用効果を奏するからである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面の図1−図7を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【0019】
図1及び図2は、注入工法で用いられるパッカを装着した部分を示している。複数段の(図1、図2では3段)パッカ10…がボーリングロッド12に設けられている。明確には図示されてはいないが、各段のパッカ10…は、その地上側(図1、図2では上方)の先端部において、ボーリングロッド12に対して固定されている。そして、ボーリングロッドの先端部(図1、図2では下方:図示せず)には掘削用のビット(図1、図2では図示せず)が装着されている。
【0020】
ボーリングロッド12の内側には、薬液注入用の注入ロッド14が挿入されており、注入ロッド14内の流路14Iを介して地上側から薬液注入ゾーンに地盤改良用の薬液が供給される。ここで図3及び図4を参照すれば明らかなように、注入ロッド14はその断面形状が円環状ではなく、十文字状或いは星型となっている。換言すれば、本明細書において、図3及び図4で示す注入ロッド14の断面形状の様に、半径方向外方に突出した領域と半径方向内方に凹んだ領域とが互い違いに設けられた形状を、「十文字状」或いは「星型」と表現している。
【0021】
図1において、(ボーリングロッド12の)パッカ10の各々には、その半径方向外方に、パッカ10を保護するための円管状のパッカ用カバー16が設けられている。すなわち、パッカ10は、その収縮時においてはパッカ用カバー16内に収容されている。そして、図2に関連して後述する様に、膨張時には、パッカ10の軸方向(ボーリングロッド12が延在する方向:図1、図2における上下方向)位置は、パッカ用カバー16に対して偏奇する(ずれる)。
【0022】
換言すれば、(ボーリングロッド12の)パッカ10は、パッカ用カバー16に対して、軸方向にスライド移動が可能なように構成されている。従って、パッカ用カバー16の位置が変化しない状態で、パッカ10を軸方向にスライド移動させることが可能なのである。なお、パッカ用カバー16の位置を変化させずにパッカ10を軸方向にスライド移動させる構造については、公知の機構を転用することができる。
【0023】
図3及び図4から明らかなように、複数段(図1、図2では3段)に亘って設けられたパッカ10…は、各段において円周方向に間隔を空けて4個ずつ配置されている。より詳細には、各段において4個ずつ配置されたパッカ10の各々は、断面が十文字状の注入ロッド14の凹部14Vに配置されている。図3において、符号10−1で示すのは膨張途中のパッカであり、符号10−2で示すのが膨張完了時のパッカである。
【0024】
ここで、図4においては、膨張途中のパッカ10−1が実線で表示されており、膨張完了時のパッカ10−2が仮想線で表現されている。同じく仮想線で表現されており且つ符号10−3で表現されているのは、実線で示すパッカ10−1とは別の段に位置するパッカ(図1、図2では下側の段に存在するパッカ)の膨張時である。図4において、膨張完了時のパッカ10−2と、それとは別の段に位置する(膨張が完了した)パッカ10−3とを比較すれば明らかなように、パッカ10−2とパッカ10−3とは、中心軸Oに対して45度ずれている。パッカ10を膨張させて注入薬液が地上側に逆流するのをシールする際に、ラビリンスシールと同様の作用効果を奏するようにせしめるためである。
【0025】
図3及び図4において、符号20は各パッカ10に膨張用の流体(窒素ガス、高圧エア、その他各種流体)を供給するための流体供給管である。パッカ10の各々は、注入ロッド14の凹部14Vと流体供給管20により挟み込まれるように配置されている。
【0026】
次に、図1−図4で示す実施形態における作用効果について説明する。
【0027】
図示は省略してあるが、従来の注入工法と同様な態様にて、ボーリングロッド16によりボーリング孔の掘削を行って、所定の薬液注入ゾーンの上部(ステップアップ方式の場合)にパッカ10…を配置する。その過程においては、図1で示す様に、パッカ10…はパッカ用カバー16の半径方向内方に収容されており、カバー16の外側には露出していないので、ボーリング孔(図示せず)の内壁面にパッカ10…が擦過して破損することは完全に防止される。
【0028】
ここで、図3、図4で示す様に、図示の実施形態では、パッカ10は各段に4個ずつ配置されている。そして図3において実線で示されている収縮時のパッカ10…は、横断面が十文字状に構成されている注入ロッド14の凹部14Vに配置されるので、収縮したパッカ10をパッカ用カバー16内に収容することが容易な構造となっている。そして、パッカ10の収容が容易であることに関連して、収縮時のパッカの収容部材であるパッカ用カバー16の半径方向寸法が大きくなることも防止され、コンパクト化の要請にも応えることが出来る。
【0029】
薬液を注入するに際して(薬液注入手段は図示せず)、パッカ10を膨張するには、図1で示す状態から、パッカ用カバー16の位置を変位させずに、ボーリングロッド12をパッカ用カバー16に対して軸方向下方へスライドして、パッカ10とパッカ用カバー16との軸方向(図1、図2の上下方向)位置をずらせば、パッカ10はパッカ用カバー16内に収容された状態ではなくなる。その様な状態で流体供給管20(図3、図4)を介して地上側からパッカ膨張用の流体を供給すれば、図2で示すようにパッカ10は膨張して、注入薬液が地上側に逆流するのを防止するのである。
【0030】
図4を参照して上述した様に、各段のパッカ10はその円周方向位置が中心軸O(図4参照)に対して45度ずつ偏奇しており、ラビリンスシールと同様な作用効果を発揮しているので、図1、図2では図示しない薬液注入手段(図1、図2の下方に存在する)から噴出した薬液が、ボーリングロッド12とボーリング孔との隙間から地上側に逆流しようとしても、パッカ10により完全にシールされるのである。
【0031】
流体供給管20を介して地上側から供給されたパッカ膨張用の流体(窒素ガス、高圧空気、その他)によりパッカ10が膨張する際に、パッカ10はその地上側(図1、図2では上方)の先端部においてのみボーリングロッド12に接続されているので、パッカ10が注入ロッド14から勢い良く離隔して、パッカ10が所謂「跳ね上がる」恐れが存在する。しかし、図3、図4で示す様に、パッカ10の各々は、注入ロッド14の凹部14Vと流体供給管20により挟み込まれるように構成されている。従って、パッカ10の膨張時であっても、当該パッカはその一部が注入ロッド14の凹部14Vに押し付けられて固定されるので、跳ね上がる事が完全に防止される。
【0032】
図5−図7は本発明の第2実施形態を示している。図5−図7において、収縮した状態のパッカ40は、先端に掘削ビット38を有するボーリングロッド42の半径方向内方に収容されている。ここで、ボーリングロッド42の一部であっても、収縮状態のパッカ40を半径方向内方に収容している部分については、特に「パッカ用カバー46」と表現する。また、ボーリングロッド42のパッカ用カバー46の下方には、パッカ40と同一の円周方向位置に、開口48が形成されている。換言すれば、パッカ40が軸方向(図5−図7では上下方向)下方に移動して、開口48と同一の軸方向位置となった場合には、パッカ40と開口48とは同一位置となる。
【0033】
ボーリングロッド42の内部空間には、注入ロッド44が挿入されている。ここで、注入ロッド44は、パッカ40が配置されている領域(パッカゾーンに相当する領域)では、その横断面形状が、図3、図4で示す注入ロッド14のように、十文字状(或いは星形)となっている。
【0034】
図5−図7において、符号50で示すのは、パッカ膨張用流体を地上側からパッカ40内に供給するための流体供給管である。そして、図1−図4の実施形態と同様に、図5−図7の実施形態においても、パッカ40の各々は、注入用ロッド44と流体供給管50とにより挟み込まれて固定されている。その結果、パッカ40は注入用ロッド44と共に軸方向(図5−図7では上下方向)へ移動することとなる。
【0035】
各段に設けられたパッカ40は独立した複数個(図1−図4の実施形態と同様に、図5−図7の実施形態では4個)のパッカ(個々のパッカについても、符号40で示す)から構成されている。そして、特に図6から明らかなように、各段毎に45度ずつ偏奇して配置されており、ラビリンスシールと同様な効果を得るように構成されている。そして、パッカ40が各段毎に45度ずつ偏奇して配置されていることに基づいて、流体供給管50は、図5、図6で示す様に、蛇行して配置されている。
【0036】
次に、図5−図7の作用効果について説明する。
【0037】
先ずボーリングロッド42によりボーリング孔の掘削を行って、所定の薬液注入ゾーンにパッカ10…を配置する。その際には、図6で示す様に、各段のパッカ40…はボーリングロッド42のパッカ用カバー46の内方に収容されており、ボーリングロッド42の半径方向外側には露出していないので、ボーリング孔(図示せず)の内壁面にパッカ40…が擦過して破損することは無い。
【0038】
そして、図5−図7の実施形態においても、図1−図4の実施形態と同様に、収縮時のパッカ10…は、横断面が十文字状に構成されている注入ロッド44の凹部に配置されるので、パッカ用カバー46内へ収容するのが容易である。
【0039】
薬液を注入するに際して(薬液注入手段は図示せず)、パッカ40を膨張するには、図6で示す状態から注入ロッド44を軸方向下方へ移動して、パッカ40を開口48の位置に移動せしめる。その様な状態で流体供給管50を介してパッカ膨張用流体を供給すれば、パッカ40は膨張して、開口48を介して半径方向外方に張り出し、図6で示す様に、シールを行う。その際に、上述した様に、各段のパッカ40はその円周方向位置が45度ずつ偏奇しており、ラビリンスシールと同様な作用効果を発揮する。
【0040】
ここで、パッカ40各々は、注入ロッド44と流体供給管50により挟み込まれるように構成されているので、パッカ40の膨張時であっても、当該パッカは注入ロッド44に押し付けられて固定されるので、跳ね上がる事は無い。
【0041】
なお図示の実施形態においては、薬液注入を上方から下方の順に行う所謂「ステップダウン」方式の施工を前提として説明したが、本発明は、薬液注入を下方から上方へ向かって行う所謂「ステップアップ」方式について適用することも可能である。
【0042】
【発明の効果】
本発明の作用効果について、以下に列挙する。
(1) ボーリング孔との擦過によって、パッカが破損することが確実に防止される。
(2) パッカが半径方向外側のカバー内に確実且つ容易に収容されるので、パッカの破損が確実に防止されると共に、コンパクト化の要請にも応える事が出来る。
(3) パッカを確実に膨張させる事が出来る。
(4) パッカにより、薬液が地上側に逆流するのを確実にシールする事が出来る。
(5) 膨張時に、パッカが跳ね上がってしまうことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態において、パッカが収縮した状態を示す正面断面図。
【図2】図1の実施形態において、パッカが膨張した状態を示す正面断面図。
【図3】図1のX−X矢視断面図。
【図4】図2のX−X矢視断面図。
【図5】本発明のその他の実施形態においてパッカが膨張した状態を示す正面断面図。
【図6】本発明のその他の実施形態においてパッカが収縮した状態を示す正面断面図。
【図7】パッカが膨張した状態の詳細を示す正面断面図。
【符号の説明】
10、10−1、10−2、10−3、40…パッカ
12、42…ボーリングロッド
14、44…注入ロッド
14I…流路
16、46…パッカ用カバー
14V…注入ロッドの凹部
20、50…流体供給管
48…開口
Claims (3)
- ボーリングロッドによりボーリング孔を掘削し地盤に薬液を注入する注入装置において、ボーリングロッドの半径方向外方にボーリングロッドに対して軸方向に相対的に移動可能に設けられたパッカ用カバーと、ボーリングロッドの半径方向内方に設けられ、横断面が半径方向外方に突出した領域と半径方向内方に窪んだ領域とが円周方向に交互に設けられた形状に構成された注入ロッドと、各々が独立した円筒形状に形成されてボーリングロッドに円周方向等間隔に配置され、前記窪んだ領域に対応する複数のパッカと、膨張用流体をパッカに供給する流体供給管とを備え、前記パッカは収縮時に注入ロッドの窪んだ領域とパッカの半径方向外方に位置されたパッカ用カバーとの間に収容され、膨張する際にはパッカ用カバーに対して軸方向に偏奇してから膨張用流体により膨張され注入ロッドの窪んだ領域と流体供給管との間に挟み込まれるように構成されている事を特徴とする注入装置。
- ボーリングロッドによりボーリング孔を掘削し地盤に薬液を注入する注入装置において、ボーリングロッドの軸方向の一部を構成するパッカ用カバーと、ボーリングロッドの半径方向内方に軸方向に相対的に移動可能に設けられ、横断面が半径方向外方に突出した領域と半径方向内方に窪んだ領域とが円周方向に交互に設けられた形状に構成された注入ロッドと、各々が独立した円筒形状に形成されて注入ロッドに円周方向等間隔に配置され、前記窪んだ領域に対応する複数のパッカと、膨張用流体をパッカに供給する流体供給管とを備え、前記パッカは収縮時に注入ロッドの窪んだ領域とパッカの半径方向外方に位置されたパッカ用カバーとの間に収容され、膨張する際にはボーリングロッドの一部であるパッカ用カバーに対して軸方向に偏奇してから膨張用流体により膨張され注入ロッドの窪んだ領域と流体供給管との間に挟み込まれるように構成されている事を特徴とする注入装置。
- 前記パッカは複数段に亘って構成されており、各段のパッカは、円周方向等間隔に配置された複数のパッカから構成され、且つ、各段のパッカは円周方向に所定角度ずつ偏奇して配置されている請求項1、2のいずれかの注入装置。
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP4172562B2 (ja) |
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1999
- 1999-04-19 JP JP11046599A patent/JP4172562B2/ja not_active Expired - Fee Related
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