JP6417208B2 - 穿孔ロッド挿入口元の止水装置 - Google Patents

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本発明は、穿孔ロッド挿入口元の止水装置に係り、より詳しくは、地盤改良に際して、穿孔ロッドの挿入口元より地下水等が逆流することを確実に防止可能とした穿孔ロッド挿入口元の止水装置に関する。
一般的に、地山内部に形成されたトンネルの周辺地盤の改良や、その他の地盤改良に際しては、穿孔ロッドを用いて地中を削孔するが、このとき、穿孔ロッドの周囲を通して地下水が噴出してしまうため、地下水の噴出を防止するため、穿孔ロッドの挿入口元に止水装置を用いることが行われる。
ここで、図4を参照して従来の止水装置を用いてトンネルの周辺地盤を改良する方法を説明すると、図において、32はトンネル内壁を形成するセグメントであり、31はトンネル周辺の地山である。
また、図において33は取付ピースであり、この取付ピース33は、中空であるとともに、メインバルブ35と排水用バルブ36が連結され、地盤改良に際して、先端側が前記セグメント32に形成した挿入孔34に取り付けられる。
次に、図において41が止水装置、また図において37は穿孔ロッドであり、止水装置41は、前記取付ピース33の後端側に取り付けられ、この止水装置41を貫通して、穿孔ロッド37が地山31内を掘削していく。
ここで、前記従来の止水装置41について図5を参照して説明すると、図5は従来の止水装置41の構造を示す断面図であり、図5において止水装置41は、前記取付ピース33に連結される連結管42を有しており、この連結管42の後端には、内周部が開放された中空の円環状のハウジング43が連設されている。
そして、このハウジング43内には、円環状の軟弾性材からなる止水パッキング44が装備されており、この止水パッキング44はハウジング43の前壁4301及び後壁4302に密接して装備されている。
また、止水パッキング44の外周部とハウジング43の側壁4303との間には、密閉された加圧空間45が設けられており、前記ハウジング43には、前記加圧空間45内にエアー、液体等の加圧流体を供給するための加圧流体供給路46が形成されている。
そして、このような構成において、前記穿孔ロッド37で前記止水パッキング44内を貫通した状態において、加圧空間45内にエアー等の流体を供給し、この流体によって止水パッキング44の外周面を内周側に加圧して止水パッキング44を内周側に膨張させて内径を小さくすることにより、止水パッキング44を穿孔ロッド37の外周に圧着させて穿孔ロッド37の周囲をシールすることを可能としている。図において仮想線で示した部分が、止水装置41を貫通した穿孔ロッド37と、止水パッキング44における内周側に膨張させて穿孔ロッド37の外周に圧着させた部分である。
そして、このような止水装置41を用いてトンネルの周辺地盤を改良する場合には、図4において、メインバルブ35及び排水バルブ36を閉めた状態で取付ピース33をセグメント32に取り付け、次に、取付ピース33に止水装置41を取り付けて、その後に、穿孔ロッド37を止水装置41内に挿入する。
次に、穿孔ロッド37を止水装置41内に挿入した状態で、加圧空間45内にエアー等の流体を充填し、流体によって止水パッキング44の外周面を内周側に加圧して、止水パッキング44を内周側に膨張させて内径を小さくして穿孔ロッド37の外周に圧着させることで、穿孔ロッド37の周囲をシールする。
そして、次に、前記メインバルブ35及び排水バルブ36を開いた状態で、穿孔ロッド37を回転させながら前進させる。そうすると、それにより、地山31を掘削していくことが可能となるとともに、穿孔ロッド37の周囲を止水パッキング44でシールしているために、地下水が穿孔ロッド37の周囲を通して逆流してくることを有効に防止することが可能となる。
特開2012−31588号公報 特開2009−97155号公報 特開2007−169893公報 特開2005−307679公報 特開2005−127072公報 特開2001−20700公報
ところで、前述のような、トンネル周辺の地盤改良やその他の地盤改良において比較的地盤が安定している場合には、取付ピースを用いることなく、地盤に直接止水装置を挿入する場合がある、即ちこのように、止水装置を地盤内に直接挿入する場合はまず、セグメントや地山、地盤に挿入孔をあけ、適宜挿入孔に塩ビ管等のガイド管を入れ、その後、挿入孔又はガイド管内に止水装置を挿入し、その後は前述と同様に、止水装置を貫通した穿孔ロッドで地盤を穿孔していく。
しかしながら、セグメントに取付ピースを取り付け、この取付ピースに止水装置を連結する前述の方法と異なり、地盤等に直接止水装置を挿入する方法では、地盤に形成した挿入孔やガイド管の内壁と止水装置の間を通って地下水が逆流してしまう恐れが十分に考えられる。
そこで、本発明は、地盤等に形成した挿入孔等の内部に止水装置を挿入した状態で止水装置を貫通した穿孔ロッドで地盤の掘削を行う場合に、止水装置との周囲を通って地下水が逆流することを有効に防止可能とした穿孔ロッド挿入口元の止水装置を提供することを課題としている。
本発明の穿孔ロッド挿入口元の止水装置は、
内周側が開放された中空で円環状の第1ハウジングと、外周側が開放された中空で円環状の第2ハウジングと、を具備し、穿孔ロッドが貫通可能な貫通孔を有するハウジングと、
外周側と前記第1ハウジングの内周壁との間に密閉された第1加圧空間が形成されるような配置で、前記第1ハウジング内に装備された、軟弾性材料よりなる略円環状の内側止水パッキングと、
内周側と前記第2ハウジングの外周壁との間に密閉された第2加圧空間が形成されるような配置で、前記第2ハウジング内に装備された、軟弾性材料よりなる略円環状の外側止水パッキングと、
前記第1加圧空間に連通可能な配置で前記ハウジングに形成された、前記第1加圧空間内に加圧流体を供給するための第1加圧流体供給路と、
前記第2加圧空間に連通可能な配置で前記ハウジングに形成された、前記第2加圧空間内に加圧流体を供給するための第2加圧流体供給路と、を備えた穿孔ロッド挿入口元の止水装置であって、
前記貫通孔を穿孔ロッドが貫通した状態で第1加圧流体供給路を介して前記第1加圧空間内に加圧流体を供給することで、前記内側止水パッキングをその内周側へ膨張させて穿孔ロッドの周囲をシールし、
地盤や地山に形成した挿入孔又は地盤や地山に挿入したガイド管内に挿入した状態で、第2加圧流体供給路を介して前記第2加圧空間内に加圧流体を供給することで、前記外側止水パッキングをその外周側へ膨張させて、外側止水パッキングの周囲をシール可能としたことを特徴としている。
本発明の穿孔ロッド挿入口元の止水装置では、内周側が開放された中空で円環状の第1ハウジングと、外周側が開放された中空で円環状の第2ハウジングとでハウジングを構成し、第1ハウジング内には内周側に膨張する内側止水パッキングを装備し、第2ハウジング内には外側に膨張する外側止水パッキングを装備している。
従って、本発明の止水装置を地盤や地山に形成した挿入孔内や地盤や地山に挿入したガイド管内に挿入した状態で、止水装置を貫通した穿孔ロッドで地盤の掘削を行う場合において、止水装置を貫通した穿孔ロッドの周囲のみならず、止水装置の周囲をもシールすることができるため、止水装置の周囲を通って地下水が逆流してしまうことを有効に防止することができる。
本発明の穿孔ロッド挿入口元の止水装置の実施例の構造を説明するための概略縦断側面図である。 本発明の穿孔ロッド挿入口元の止水装置の実施例の構造を説明するための概略縦断側面図である。 本発明の穿孔ロッド挿入口元の止水装置の実施例を図1における左側から示した図である。 従来の止水装置を用いてトンネルの周辺地盤を改良する方法を説明するための図である 従来の止水装置の構造を説明するための断面図である。
本発明の穿孔ロッド挿入口元の止水装置では、穿孔ロッドが貫通可能な貫通孔を有するハウジングを有しており、このハウジングは、内周側が開放された中空で円環状とした第1ハウジングと、外周側が解放された中空で円環状とした第2ハウジングを具備している。
そして、第1ハウジング内にはラバー等の軟弾性材料よりなる内側止水パッキングが装備されており、この内側止水パッキングは、その外周側と第1ハウジングの内周壁との間に密閉された第1加圧空間が形成されるような配置で装備されている。
また、第2ハウジング内にはラバー等の軟弾性材料よりなる外側止水パッキングが装備されており、この外側止水パッキングは、その内周側と第2ハウジングの外周壁との間に密閉された第2加圧空間が形成されるような配置で装備されている。
一方、ハウジング内には、第1加圧空間内に加圧流体を供給するための第1加圧流体供給路と、第2加圧空間内に加圧流体を供給するための第2加圧流体供給路が形成されており、第1加圧流体供給路は第1加圧空間と外部とを連通し、第2加圧流体供給路は第2加圧空間と外部とを連通している。
そして、ハウジングの貫通孔を穿孔ロッドが貫通した状態で第1加圧流体供給路を介して第1加圧空間内に加圧流体を供給することで、内側止水パッキングをその内周側へ膨張させて穿孔ロッドの周囲をシールし、地盤や地山に形成した挿入孔や、地盤や地山に挿入したガイド管内に本発明の止水装置を挿入した状態で、第2加圧流体供給路を介して第2加圧空間内に加圧流体を供給することで、外側止水パッキングをその外周側へ膨張させて、外側止水パッキングの周囲をシールすることを可能としている。
本発明の穿孔ロッド挿入口元の止水装置(以下単に「止水装置」という。)の実施例について図面を参照して説明すると、図1及び図2は、本実施例の止水装置1の概略縦断側面構造を示す図であり、図3は図1における左側から本実施例の止水装置を示した図である。
そして、図において1が本実施例の止水装置であり、また図において点線で示したRは、本実施例の止水装置1を貫通した穿孔ロッドであり、図において、本実施例の止水装置1はハウジングを有している。即ち、図において2がハウジングであり、このハウジング2は、第1ハウジング3と第2ハウジング4を有しており、第1ハウジング3と第2ハウジング4は、隣り合う配置で互いに連結されている。なお、図1において右側が本実施例の止水装置1の挿入方向であり、図に示されるように本実施例においては、第1ハウジング3は反挿入側に位置し、第2ハウジング4は挿入側に位置している。但し、必ずしもこの配置にする必要はなく、第1ハウジング3と第2ハウジング4の位置を逆にしても良い。
ここで、前記第1ハウジング3について説明すると、図において第1ハウジング3は、内部を空洞にした中空の円環状としており、前壁301と後壁302と側壁303を有し、穿孔ロッドRが中心部を貫通可能としているとともに、内周側は開放している。
そして、前記第1ハウジング3内には内側止水パッキングが装備されている。即ち、図において5が内側止水パッキングであり、本実施例において前記内側止水パッキング5は、ラバー等の軟弾性材料よりなる略円環状としており、その外周側と前記第1ハウジング3の側壁303との間に密閉された第1加圧空間7が形成されるような配置で、前記第1ハウジング3内に装備されている。
また、前記内側止水パッキング5は、その前面が前記第1ハウジング3の前壁301と密接するとともに、後面は前記第1ハウジング3の後壁302と密接しており、これにより、前記第1ハウジング3の内周側の開口は、前記内側止水パッキング5によって完全にシールされ、前記第1加圧室7は、密閉された空間とされている。
次に、前記第2ハウジング4について説明すると、本実施例において前記第2ハウジング4は、前記第1ハウジング3と同様に、内部を空洞にした中空の円環状としており、前壁401と後壁402と側壁403を有し、外周側を開放している。
また、第2ハウジング4の中心部は穿孔ロッドRが貫通可能としており、これにより、第1ハウジング3の中心部と第2ハウジング4の中心部で、穿孔ロッドRが貫通する貫通孔9が形成されている。なお、本実施例においては、前記第1ハウジング3の前壁301と第2ハウジングの後壁402を兼用しているが、必ずしも兼用する必要はない。
次に、図において6は外側止水パッキングである。即ち、本実施例において前記第2ハウジング4内には外側止水パッキング6が装備されており、この外側止水パッキング6は、ラバー等の軟弾性材料よりなる略円環状としており、その内周側と前記第2ハウジング4の側壁403との間に密閉された第2加圧空間8が形成されるような配置で、前記第2ハウジング4内に装備されている。
また、前記外側止水パッキング6は、その前面が前記第2ハウジング4の前壁401と密接するとともに、後面は前記21ハウジング4の後壁402と密接しており、これにより、前記第2ハウジング3の外周側の開口は、前記外側止水パッキング6によって完全にシールされ、前記第2加圧室8は、密閉された空間とされている。
次に、図において10は、第1加圧流体供給路である。即ち、本実施例の止水装置1では、前記ハウジング2内に、前記第1加圧空間7内にエアー、液体等の加圧流体を供給するための第1加圧流体供給路10を形成しており、この第1加圧流体供給路10は、先端部1002を前記第1加圧空間7内に開口とし、基端部1001は、前記第1ハウジング3の後壁302を貫通して外部に開口としている。
そして、エアーボンベ等の加圧流体供給源が基端側に連結されたホースの先端を第1加圧流体供給路10の基端側に連結し、その状態で加圧流体を第1加圧流体供給路10側に供給することで、第1加圧空間7内に加圧流体を供給し、前記内側止水パッキング5をその内周側へ膨張させることを可能としている。
次に、図において11は、第2加圧流体供給路である。即ち、本実施例の止水装置1では、前記ハウジング2内に、前記第2加圧空間8内にエアー、液体等の加圧流体を供給するための第2加圧流体供給路11を有しており、この第2加圧流体供給路10は、先端部1102を前記第2加圧空間8内に開口とし、基端部1101は、前記第1ハウジング3の後壁302を貫通して外部に開口としている。
そして、エアーボンベ等の加圧流体供給源が基端側に連結されたホースの先端を第2加圧流体供給路11の基端側に連結し、その状態で加圧流体を第2加圧流体供給路11側に供給することで、第2加圧空間8内に加圧流体を供給し、前記外側止水パッキング6をその外周側へ膨張させることを可能としている。
なお、前記第1加圧流体供給路10及び第2加圧流体供給路11の形成箇所は特に限定されず、第1加圧空間7及び第2加圧空間8内に加圧流体を供給可能であれば、いずれの箇所に形成しても良い。また、前記第1加圧流体供給路10における基端側から第1加圧空間7に至る部分を第2加圧流体供給路11で共用して、それにより、前記第1ハウジング3の後壁302に形成した開口を一つにしても良い。
次に、このように構成される本実施例の止水装置の作用について説明すると、本実施例の止水装置を地山や地盤に形成した挿入孔内に挿入し、あるいは地山や地盤に挿入したガイド管内に挿入し、穿孔ロッドで地山、地盤の掘削を行う場合には、本実施例の止水装置を挿入孔内、又はガイド管内に挿入配置するとともに、穿孔ロッドRで貫通孔9を貫通する。図1がこの状態を示した図である。
そして、次に、前記第1加圧流体供給路10を介して前記第1加圧空間7内に加圧流体を供給するとともに、第2加圧流体供給路11を介して前記第2加圧空間8内に加圧流体を供給する。
そうすると、前記内側止水パッキング5は、加圧流体の圧力によって内周側へ膨張して内径が縮小し、それにより、内側止水パッキング5の内周側を穿孔ロッドRの外周に圧着させ、穿孔ロッドRの周囲をシールすることが可能となる。
一方、前記外側止水パッキング6は、加圧流体の圧力によって外周側へ膨張して外径が拡大し、それにより、外側止水パッキング6の外周側を挿入孔又はガイド管の内壁に圧着させ、外側止水パッキング6の周囲をシールすることが可能となる。この状態を示した図が図2である。
次に、この状態において、穿孔ロッドRを回転させつつ前進させる。そうすると、穿孔ロッドRは、その外周面で内側止水パッキング5と摺動しながら回転しつつ前進して、それにより、地山や地盤内を掘削していくことが可能となる。
そして、このとき、本実施例の止水装置1では、内側止水パッキング5によって穿孔ロッドRの周囲をシールするとともに、外側止水パッキング6によって、外側止水パッキング6の周囲をシールするために、穿孔ロッドRの周囲を通して地下水が噴出してしまうことのみならず、地山や地盤に形成した挿入孔やガイド管の内壁と止水装置の間を通って地下水が逆流してしまうことも防止することが可能である。
このように、本実施例の止水装置1では、内周側へ膨張して穿孔ロッドの周囲をシールする内側止水パッキング5を有する第1ハウジングと、外側に膨張して止水装置の周囲をシールする外側止水パッキング6を有する第2ハウジングを有しているために、地山や地盤に形成した挿入孔内や地盤に挿入したガイド管内に挿入した状態で、止水装置を貫通した穿孔ロッドで地盤の掘削を行う場合においても、止水装置を貫通した穿孔ロッドの周囲のみならず、止水装置の周囲をもシールすることができるため、止水装置の周囲を通って地下水が逆流してしまうことを有効に防止することができる。
本発明の止水装置では、止水装置の内部で穿孔ロッドの周囲をシール可能であるとともに、止水装置の周囲をシールすることも可能であるために、地下水の逆流を防止しつつ地山や地盤を掘削するための止水装置の全般に適用可能である。
1 止水装置
2 ハウジング
3 第1ハウジング
301 前壁
302 後壁
303 側壁
4 第2ハウジング
401 前壁
402 後壁
403 側壁
5 内側止水パッキング
6 外側止水パッキング
7 第1加圧空間
8 第2加圧空間
9 貫通孔
10 第1加圧流体供給路
1001 第1加圧流体供給路の基端側開口
1002 第1加圧流体供給路の先端側開口
11 第2加圧流体供給路
1101 第2加圧流体供給路の基端側開口
1102 第2加圧流体供給路の先端側開口
R 穿孔ロッド

Claims (2)

  1. 内周側が開放された中空で円環状の第1ハウジング(3)と、外周側が開放された中空で円環状の第2ハウジング(4)と、を具備し、穿孔ロッドが貫通可能な貫通孔(9)を有するハウジング(2)と、
    外周側と前記第1ハウジング(3)の内周壁との間に密閉された第1加圧空間(7)が形成されるような配置で、前記第1ハウジング(3)内に装備された、軟弾性材料よりなる略円環状の内側止水パッキング(5)と、
    内周側と前記第2ハウジング(4)の外周壁との間に密閉された第2加圧空間(8)が形成されるような配置で、前記第2ハウジング(4)内に装備された、軟弾性材料よりなる略円環状の外側止水パッキング(6)と、
    前記第1加圧空間(7)に連通可能な配置で前記ハウジング(2)に形成された、前記第1加圧空間(7)内に加圧流体を供給するための第1加圧流体供給路(10)と、
    前記第2加圧空間(8)に連通可能な配置で前記ハウジング(2)に形成された、前記第2加圧空間(8)内に加圧流体を供給するための第2加圧流体供給路(11)と、を備えた穿孔ロッド挿入口元の止水装置であって、
    前記貫通孔(9)を穿孔ロッド(R)が貫通した状態で第1加圧流体供給路(10)を介して前記第1加圧空間(7)内に加圧流体を供給することで、前記内側止水パッキング(5)をその内周側へ膨張させて穿孔ロッド(R)の周囲をシールし、
    地盤や地山に形成した挿入孔又は地盤や地山に挿入したガイド管内に挿入した状態で、第2加圧流体供給路(11)を介して前記第2加圧空間(8)内に加圧流体を供給することで、前記外側止水パッキング(6)をその外周側へ膨張させて、外側止水パッキング(6)の周囲をシール可能としたことを特徴とする穿孔ロッド挿入口元の止水装置。
  2. 前記内側止水パッキン(5)及び外側止水パッキン(6)をラバー製としたことを特徴とする請求項1に記載の穿孔ロッド挿入口元の止水装置。
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