JP4546630B2 - サプライリタ−ン式孔埋めパッカ−及びボ−リング孔充填閉塞施工方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する分野】
本願発明は、トンネル内壁等から岩盤・土層等、地層内に穿設されたボーリング孔を、セメントペ−スト、セメントミルク、薬液等の充填材の充填硬化により閉塞するボ−リング孔充填閉塞施工方法、及びそれに使用するサプライリターン式穴埋めパッカ−(以下、単に「パッカ−」という。)に係るもので、特に水平ないし上向きに穿設されたボ−リング孔の場合に好適な施工方法およびパッカ−に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、水平ないし上向きのボーリング孔に充填材を注入して硬化閉塞する場合、単路式では施工の確実性に乏しいため、2系統の配管による復路式(サプライリターン式)で充填材を注入していた。
具体的には、孔口に、木栓やゴム栓等の止水栓を2本の配管の挿入用孔を設けてから取り付け、配管挿入後、孔口と止水栓との間、止水栓の配管挿入用孔と配管との間をそれぞれセメント、ウエス、糸鉛、マキハダ、スパイキ、コーキング材等で閉塞し水密性を確保してから充填材を注入していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような方法では耐圧性が低く、ボーリング孔が長い(深い)場合適用が困難であった。
また、セメントやコーキング材の硬化に時間を要するため、充分な水密性が確保されるまで注入作業に移ることができず、長い工期を要する上、ボーリング孔が小径である場合はコーキング作業が困難で、特に湧水があると水密性の充分な確保が困難であった。
また、水密性を確保するため、止水栓を、多くは接着性のある材料で孔口に取り付けるため、充填材の硬化後止水栓を取り外して再度転用することがほとんど不可能であった。
【0004】
本願発明は、このような従来の問題を鑑みなされたもので、ボーリング孔が水平ないし上向きであっても孔口への設置手段が簡単で且つ高圧に耐えられ、繰り返し転用可能なパッカーを提供するもので、更に、該パッカーを使用することにより、施工期間の短いボーリング孔充填閉塞施工方法を提供することを目的とするものである。
【0005】
【発明を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段は以下のとおりである。
【0006】
具体的手段の1は、ボ−リング孔8にセメントペ−スト、セメントミルク、薬液等の充填材を充填硬化して閉塞する際に、孔口に取り付けて使用するサプライリタ−ン式孔埋めパッカ−1であって、
孔口取付部と充填材注入部とからなり、孔口取付部と充填材注入部の全長に亘って主体管2が延在し、孔口取付部には、主体管2の外面を覆い拡径時ボ−リング孔8の孔口内面を押圧する拡縮管3と、該拡縮管3を拡縮操作する操作手段とを有し、充填材注入部には、主体管2の管壁から分岐して設けられ、サプライ管6を取付る分岐管26を有し、主体管2における該分岐管26を設けた部分より主体管2の端部側を小径部25とし、該小径部25の内径は、その内部に挿入されるリターン管5の外径より若干広く形成したことを特徴としている。
上記構成からなるパッカ−1は、ボーリング孔8の孔口に、上記孔口取付部における拡縮管を挿入し、上記操作手段を操作して拡縮管3を拡径しその外表面を孔口内面に押圧固定することにより、強固にかつ水密性をもって取付固定することができ、結果として充填材の高圧・高速注入が可能となる。
【0007】
具体的手段の2は、上記拡縮管3は弾性を有する半硬質ゴムであることを特徴としており、ボーリング孔8の内表面に多少の凹凸があっても、充分な水密性を確保することができる。
【0008】
具体的手段の3は、上記拡縮管3はその両端に上記主体管2に遊嵌された硬質リング31、32を備え、上記操作手段が主体管2に形成された雄ネジに螺合する雌ネジ体4であることを特徴としており、雌ネジ体4を回動作すると、雌ネジ体4と硬質リング32とが主体管2の軸方向に移動して拡縮管を容易に拡径または縮径させることができる。
【0009】
具体的手段の4は、上記拡縮管3の硬質リング32と雌ネジ体4との間に、上記主体管2に遊嵌された介在管35を設けたことを特徴としており、介在管35の長さ分だけ雌ネジ体4と拡縮管3との距離が広がり、ボーリング孔8を穿孔したトンネル等の内壁面から離れた位置で雌ネジ体4を操作できるので、操作性を向上させることができる。
【0010】
具体的手段の5は、ボーリング孔8にセメントペースト、セメントミルク、薬液等の充填材をパッカー1を介して注入し、充填硬化して閉塞するボーリング孔8充填閉塞施工方法であって、下記(1)〜(7)の工程からなることを特徴としている。
(1)ボーリング孔8の孔口にパッカー1を挿入する工程。
(2)パッカー1の拡縮管3を拡径してボーリング孔8の孔口内面に押圧固定する工程。
(3)リターン管を、パッカー1の主体管2の小径部25からボーリング孔8の孔底近傍まで挿入して小径部25に固定する工程。
(4)パッカー1の分岐管26にサプライ管6を取付けて充填材を充填する工程。
(5)充填材が孔底まで達した後も充填材の充填を継続するとともに、その充填量に合わせてリターン管5を小径部25から徐々に引き抜く工程。
(6)リターン管5の先端がパッカー1の主体管2内まで引き戻されたら、充填材の供給を停止するとともにサプライ管6とリターン管5とをそれぞれ閉塞する工程。
(7)充填材が硬化した後、パッカー1の拡縮管3を縮径してボーリング孔8内面への固定状態を解除し、パッカー1をリターン管とともに撤去する工程。
上記工程による施工方法によれば、ボーリング孔8の孔口へのパッカー1の取付けが迅速に行え、充填材の注入を高圧・高速で行うことができ、工期を大幅に短縮できるとともに、パッカー1とリターン管5の繰り返し使用が可能となる。
【0011】
具体的手段の6は、ボーリング孔にセメントペースト、セメントミルク、薬液等の充填材をパッカー1を介して注入し、充填硬化して閉塞するボーリング孔8の充填閉塞施工方法であって、下記(1)〜(6)の工程からなることを特徴としている。
(1)ボーリング孔8の孔口に、請求項1〜4のいずれかに記載のサプライリターン式孔埋めパッカー1を挿入する工程。
(2)パッカー1の拡縮管3を拡径してボーリング孔8の孔口内面に押圧固定する工程。
(3)パッカー1の主体管2内で分離可能に構成したリターン管5を、パッカーの主体管2の小径部25からボーリング8の孔底近傍まで挿入して小径部25に固定する工程。
(4)パッカー1の分岐管26にサプライ管6を取り付けて充填材を充填する工程。
(5)充填材がリターン管5から溢れ出したら充填材の供給を停止するとともに、サプライ管6とリターン管5とをそれぞれ閉塞する工程。
(6)充填材が硬化した後、パッカー1の拡縮管3を縮径してボーリング孔8内面への固定状態を解除し、リターン管5をパッカー1の主体管2内で分離してパッカー1を撤去する工程。
上記工程による施工方法によれば、ボーリング孔8の孔口へのパッカー1の取り付けが迅速に行え、充填材の注入を高圧で行うことができ、リタ−ン管5の引き抜きは行われないので充填材の注入を高速で行うことができ、工期を大幅に短縮できるとともに、パッカー1の繰り返し転用が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明を図面に示す実施例に基いて説明する。
図1は本願発明のパッカ−を示す側面図であり、図2は一部材から成るリタ−ン管を挿入したパッカ−示す一部断面側面図、図3は二部材から成るリタ−ン管を挿入したパッカ−示す一部断面側面図、図4はボ−リング孔に固定されたパッカ−により、孔内へセメントペ−スト、セメントミルク、薬液等の充填材が注入される工程を示す側面図である。
【0013】
パッカ−1は、孔口取付部と充填材注入部とからなり、孔口取付部と充填材注入部の全長に亘って主体管2が延在している。
そして孔口取付部には、主体管2の外周面を覆うように拡縮管3が遊嵌され、主体管2の外周には雄ネジが形成されており、その一端部には拡縮管3の抜け出しを防止する雌ネジ体が螺合して取り付けられ、中央部には拡縮管3の拡縮操作を行う操作手段である雌ネジ体4が螺合して取り付けてある。
なお、雌ネジ体4の回動操作を容易に行えるように一対のハンドル41を雌ねじ体4に一体に設けてある。
【0014】
拡縮管3は、弾性を有する、例えば半硬質ゴム等から成り、その両端には主体管2に遊嵌された硬質リング31、32を備えている。また、一方の硬質リング32と雌ネジ体4との間には必要に応じ、硬質リング31、32と同様に主体管2に遊嵌された適宜の長さを有する介在管35を配置する。
【0015】
主体管2の内径は、後述するリタ−ン管5をその内部に挿入した際に、リタ−ン管5の外周面との間にセメントペ−スト、セメントミルク、薬液等の充填材を注入するのに充分なクリアランスを有するように設定される(図2及び図3参照)。
【0016】
充填材の注入部には、主体管2の管壁から分岐してサプライ管6の取り付けるための分岐管26を設けてある。そして、主体管2における分岐管26を設けた部分より主体管2の端部側を小径部25としている。
【0017】
この小径部25の内径は、その内部に挿入されるリターン管5の外径より若干広く設定してある。小径部25とリターン管5とのクリアランスは、充填材があまり侵入することがないようなるべく小さい方が好ましいが、リターン管5の挿入作業を円滑に行える程度のクリアランスが必要である。分岐管26には、その端部にサプライ管6を接続する接続部が適宜形成される。
【0018】
次に、2種類のパッカ−1によるボ−リング孔8の充填閉塞施工方法について説明する。
この2つの施工方法の大きな違いはリターン管5の取り扱いであって、リターン管5を施工中に撤去するか、施工後もボーリング孔8内に残置させたままにしておくかである。
【0019】
図2および図4を参酌しながらリターン管5を施工中に撤去する施工方法について説明する。
コンクリート層71で覆工されたトンネル等の内壁から岩盤72の深部まで穿孔されたボーリング孔8の孔口にパッカー1の孔口取付部を挿入し(図4b参照)、雌ネジ体4のハンドル41を回動することにより拡縮管3を拡径して孔口内面に強固に押圧固定する(図4c参照)。
【0020】
次いで、リターン管5を主体管2の小径部25から主体管2内を経てボーリング孔8の孔底近傍まで挿入し、小径部25に固定する(図4d参照)。この時、リターン管5と小径部25とのクリアランスを適宜シーリングする。
【0021】
以上の準備が完了した後分岐管26にサプライ管6を接続固定し、セメントペ−スト、セメントミルク、薬剤等の充填材の注入を開始する(図4e参照)。
ボーリング孔8が上向きの場合、充填材はパッカー1を経てリターン管5とボーリング孔8との間隙に徐々に充填され上昇し孔底まで達する。そのまま充填を続けることにより復路となるリターン管5内部を充填材が下降してくるが、充填材の下降(戻り)に合わせてリターン管5を徐々に小径部25より引き抜かれる(図4f参照)。
【0022】
そして、ボーリング孔8が完全に充填されるとリターン管5の上端は主体管2内に位置するので、サプライ管6からの充填材の供給を停止するとともに、リターン管5を閉塞する(図4g参照)。
【0023】
充填材が硬化した後、ハンドル41を逆方向に回動して拡縮管3を縮径することによりパッカー1とボーリング孔8の孔口との固定状態を解除し、パッカー1をリターン管5とともに引き抜き撤去する(図4h参照)。
必要に応じ、後処理としてパッカー1撤去後の孔をモルタル等で埋める
【0024】
次に、図3および図4を参酌しながらリターン管5を施工後においてもボーリング孔8内に残置させた状態とする施工方法について説明する。
充填材の注入開始までの施工手順は、上記した施工方法とほぼ同様である。
この施工方法で使用するリターン管5は、主体管2の内部で分離可能なように構成されており、具体的には図3に示すように、リターン管51とリターン補助管52とが主体管2の内部位置において内挿したステンレス管55等で接続されている。
【0025】
この施工方法では、充填材が孔底まで達した以降もリターン主管51の引き抜きを行わずそのまま充填を継続し、充填材がリターン補助管52から溢れ出た後サプライ管6からの充填材の供給を停止するとともにリターン補助管52を閉塞する。
【0026】
充填材が硬化した後ハンドル41を操作して拡縮管3を縮径することによりパッカー1とボーリング孔8の孔口との固定状態を解除し、パッカー1を引き抜き撤去する。その際、リターン主管51とリターン補助管52とは上記の接続位置で分離され、ボーリング孔8内のリターン主管51はそのまま残置され、小径部25から接続部分までのリターン補助管52はパッカー1とともに引き抜かれる。
必要に応じ、後処理としてパッカー1撤去後の孔をモルタル等で埋めることは、前記施工方法と同様である。
【0027】
なお、リターン管5は、ボーリング孔8が上向きの場合、その自重がパッカー1にかかかるのでなるべく軽量であることが好ましい一方、充填材の注入時の圧力による圧壊を防止し得る強度も必要であり、その他ボーリング孔8の深さ、取り扱いの容易性、経済性等も考慮して決定されるが、所要の肉厚を有するポリエチレンパイプ等の合成樹脂性パイプが好適である。
【0028】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、ボーリング孔の孔口取付部に拡縮管を挿入し、操作手段を操作して拡縮管を拡径しその外表面を孔口内面に押圧固定することにより、強固にかつ水密性をもって取付固定することができ、充填材の高圧、高速注入が可能なパッカーを提供することができる。
【0029】
請求項2に係る発明によれば、拡縮管3が弾性を有する半硬質ゴムであることから、ボーリング孔の内表面に多少の凹凸があっても充分な水密性の確保が可能となる。
【0030】
請求項3に係る発明によれば、拡縮管がその両端に主体管に遊嵌された硬質リングを備え、操作手段が主体管に形成された雄ネジに螺合する雌ネジ体であることから、雌ネジ体を回動操作すると雌ネジ体と硬質リングとが主体管の軸方向に移動して拡縮管を容易に拡径または縮径させることが可能となる。
【0031】
請求項4に係る発明によれば、拡縮管の硬質リングと雄ねじ体との間に、主体管に遊嵌された介在管を設けたことにより、介在管の長さ分だけ雌ネジ体と拡縮管との距離が広がり、ボ−リング孔を穿孔したトンネル等の内壁面から離れた位置で雌ネジ体を操作できるので操作性の一層の向上が可能となる。
【0032】
そして、請求項1〜4記載のパッカ−を使用した請求項5に係る施工方法の発明によれば、ボ−リング孔の孔口へのパッカ−の取り付けが迅速に行え、充填材の注入を高圧、高速で行うことができ、工期を大幅に短縮できるとともにパッカ−およびリターン管の繰り返し使用が可能となる。
【0033】
更に、請求項6に係る施工方法の発明によれば、パッカーの繰り返し使用が可能であるとともに一層の工期短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明のパッカ−を示す側面図
【図2】本願発明の一部材によるリタ−ン管を挿入したパッカ−示す一部断面側面図
【図3】本願発明の二部材によるリタ−ン管を挿入したパッカ−示す一部断面側面図
【図4】本願発明のパッカ−によりボ−リング孔へ充填材が注入される工程を示す側面図である。
【符号の説明】
1 パッカ−
2 主体管
25 小径部
26 分岐管
3 拡縮管
31 硬質リング
32 硬質リング
35 介在管
4 雌ネジ体
41 ハンドル
5 リターン管
51 リターン主管
52 リターン補助管
6 サプライ管
71 コンクリート層
72 岩盤
8 ボーリング孔
Claims (6)
- ボーリング孔にセメントペースト、セメントミルク、薬液等の充填材を充填硬化して閉塞する際に、孔口に取り付けて使用するサプライリターン式孔埋めパッカーであって、孔口取付部と充填材注入部とからなり、孔口取付部と充填材注入部の全長に亘って主体管が延在し、孔口取付部には、主体官の外面を覆い拡径時、ボーリング孔の孔口内面を押圧する拡縮管と、該拡縮管を拡縮操作する操作手段とを有し、充填材注入部には、主体管の管壁から分岐して設けられ、サプライ管を取り付ける分岐管を有し、主体管における該分岐管を設けた部分より主体管の端部側を小径部とし、該小径部の内径は、その内部に挿入されるリターン管の外形より若干広く形成して成ることを特徴とするサプライリターン式孔埋めパッカー。
- 上記拡縮管は弾性を有する半硬質ゴムから成ることを特徴とする請求項1記載のサプライリターン式孔埋めパッカー。
- 上記拡縮管はその両端に上記外管に遊嵌された硬質リングを備えており、操作手段は外管に形成された雄ネジに螺合する雌ネジ体であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のサプライリターン式孔埋めパッカー。
- 上記拡縮管の硬質リングと上記雌ネジとの間に、上記主体管に遊嵌された介在管を設けて成ることを特徴とする請求項3記載のサプライリターン式孔埋めパッカー。
- ボーリング孔にセメントペースト、セメントミルク、薬液等の充填材を充填硬化して閉塞する下記(1)〜(7)の工程から成るボーリング孔充填閉塞施工方法。
(1)ボーリング孔の孔口に、請求項1〜4のいずれかに記載のサプライリターン式孔埋めパッカーを挿入する工程。
(2)上記パッカーの拡縮管を拡径し、上記ボーリング孔の孔口内面に押圧固定する工程。
(3)リターン管を上記パッカーの主体管の小径部からボーリング孔の孔底近傍まで挿入し、上記小径部に固定する工程。
(4)上記パッカーの分岐管にサプライ管を取り付けて充填材を充填する工程。
(5)上記充填材が孔底まで達した後も充填材の充填を継続すると共に、その充填量に合わせて上記リターン管を上記小径部から徐々に引き抜く工程。
(6)上記リターン管の先端がパッカーの主体管内まで引き戻された後、充填材の供給を停止するとともに、サプライ管とリターン管とをそれぞれ閉塞する工程。
(7)上記充填材が硬化した後パッカーの拡縮管を縮径して上記ボーリング孔内面への固定状態を解除し、上記パッカーをリターン管とともに撤去する工程。 - ボーリング孔にセメントペースト、セメントミルク、薬液等の充填材を充填硬化して閉塞する下記(1)〜(6)の工程から成るボーリング孔の充填閉塞工法。
(1)ボーリング孔の孔口に、請求項1〜4のいずれかに記載のサプライリターン式孔埋めパッカーを挿入する工程。
(2)上記パッカーの拡縮管を拡径し、上記ボーリング孔の孔口内面に押圧固定する工程。
(3)上記パッカーの主体管内で分離可能に構成したリターン管を上記パッカーの主体管の小径部からボーリング孔の孔底近傍まで挿入し、上記小径部に固定する工程。
(4)上記パッカーの分岐管にサプライ管を取付けて充填材を充填する工程。
(5)上記充填材がリターン管から溢れ出したら充填材の供給を停止するとともに、サプライ管とリターン管とをそれぞれ閉塞する工程。
(6)上記充填材が硬化した後パッカーの拡縮管を縮径してボーリング孔内面への固定状態を解除し、リターン管をパッカ−の主体管内で分離してパッカーを撤去する工程。
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