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

Description

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グ（５）及び外側止水パッキング（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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