JP7393756B1

JP7393756B1 - ケーシング用パッカー

Info

Publication number: JP7393756B1
Application number: JP2023119336A
Authority: JP
Inventors: 明野口; 隆介越後; 孝生霜垣; 義夫岩井田; 寛大塚
Original assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Current assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Priority date: 2023-07-21
Filing date: 2023-07-21
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2043-07-21

Abstract

【課題】アンカーケーシングを含め、ケーシング削孔に用いられるケーシングの引き抜き作業で生じる問題を従来通り解決するものでありながら、止水性を維持し、かつ、ケーシング内でより円滑に進退させることができるケーシング用パッカーを提供する。【解決手段】グラウト材の注入路となるメインシャフト(1)の地表側端部に逆止弁装置(2)を備え、前記メインシャフトの地中側端部の外周面に、底面外縁が面取りされている円筒形の安定部(3)が設けられ、前記メインシャフトにおける前記逆止弁装置と前記安定部の間の部位の外周面に、底面外縁に鍔を有する円錐台筒形の弾性ブッシュ(4)が複数取り付けられる。そして、前記弾性ブッシュの間に、円筒形の剛性ブッシュ(5)が取り付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、根切り部の側壁に対するアンカー施工などで行われるケーシング削孔において使用するケーシング用パッカーに関するものである。

グラウンドアンカーや計測管など、長尺の埋設対象物を地中に埋設する際に、ケーシング削孔を行う場合、その削孔に使用されたケーシング材は地中から引き抜かれている。例えば、アンカー施工において、アンカー孔を形成するために土中に打ち込まれるアンカーケーシングは、テンドン引張材を地中に固定するためのグラウト材の注入工程において、土中から引き抜く必要がある。ところが、土中に地下水が存在する場合、アンカーケーシングの引き抜き作業では、アンカーケーシング内への被圧水の流入によるグラウト材の溢流や、被圧水の流入時の土砂混入を要因としたテンドン引張材とアンカーケーシングの供上がり現象など、様々な問題が生じている。そこで、アンカーケーシングの引き抜き作業で生じる問題を解決するための、様々な試みがなされている。

そして、本出願人らは、アンカーケーシングの引き抜き作業で生じる問題を解決する手段として、特許第３９４８６６９号公報に開示されているアンカーケーシング用パッカーを提案している。

特許３９４８６６９号公報

上記従来のアンカーケーシング用パッカーは、グラウト材の注入路となるメインシャフトの地表側端部に逆止弁装置を備え、メインシャフトの地中側端部の外周面に底面外縁が面取りされている円筒形の安定部が設けられ、メインシャフトにおける逆止弁装置と安定部の間の部位の外周面に鍔（リップ）を有する円筒形の弾性ブッシュが取り付けられた構成となっている。そして、逆止弁装置がグラウト材の溢流を防止し、弾性ブッシュのリップが被圧水の溢流を防止することが可能なものとなっている。

また、安定部を備えていることから、複数の部材を連結して構成したアンカーケーシングの最も地表側に位置する部材の取り外しの際、取り外す対象となる部材に連結している地中側の部材の位置まで、円滑に押し込むことが可能なものとなっている。そのため、ボーリングマシンを使用したアンカーケーシングの効率的な撤去が可能とされている。

しかしながら、上記従来のアンカーケーシング用パッカーでは、アンカーケーシングの軸線に対する傾きが生じ、この傾きが止水性の低下の要因となり、また、アンカーケーシング内における進退操作の支障となる場合があった。

そこで、本発明は、アンカーケーシングを含め、ケーシング削孔に用いられるケーシングの引き抜き作業で生じる問題を従来通り解決するものでありながら、止水性を維持し、かつ、ケーシング内でより円滑に進退させることができるケーシング用パッカーを提供することを目的とする。

本発明に係るケーシング用パッカーは、グラウト材の注入路となるメインシャフトの地表側端部に逆止弁装置を備え、前記メインシャフトの地中側端部の外周面に、底面外縁が面取りされている円筒形の安定部が設けられ、前記メインシャフトにおける前記逆止弁装置と前記安定部の間の部位の外周面に、ケーシング内面に接触してグラウト材や被圧水の漏洩を防ぐ鍔を底面外縁に具備する円錐台筒形の弾性ブッシュが複数取り付けられる。そして、複数の前記弾性ブッシュの間に、円筒形の剛性ブッシュが取り付けられる。

前記弾性ブッシュは、密度が０．３～０．７ｇ／ｃｍ^３の合成樹脂素材で形成され、前記鍔は、ケーシングの呼び径が９０ｍｍでは７９ｍｍ以上１１０ｍｍ以下、ケーシングの呼び径が１３５ｍｍでは１１５ｍｍ以上１５５ｍｍ以下、アンカーケーシングの呼び径が１６５ｍｍでは１４７ｍｍ以上１８５ｍｍ以下、とされてもよい。

本発明に係るケーシング用パッカーによれば、ケーシングの引き抜き作業で生じる問題を従来通り解決するものでありながら、止水性を維持し、かつ、ケーシング内でより円滑に進退させることができる。

また、弾性ブッシュを、密度が０．３～０．７ｇ／ｃｍ^３の合成樹脂素材で形成し、鍔を、ケーシングの呼び径が９０ｍｍでは７９ｍｍ以上１１０ｍｍ以下、ケーシングの呼び径が１３５ｍｍでは１１５ｍｍ以上１５５ｍｍ以下、ケーシングの呼び径が１６５ｍｍでは１４７ｍｍ以上１８５ｍｍ以下、とすることにより、ケーシング内で更に円滑に進退させることができる。

本発明に係るケーシング用パッカーの実施形態を示す縦断面図である。従来のアンカーケーシング用パッカーがアンカーケーシングの中に押し込まれるときの状態の変化を模式的に示し、（ａ）は、押し込みが開始されるときの状態を示す図、（ｂ）は、押し込みが開始された直後に傾き始めた状態を示す図、（ｃ）は、押し込まれているときの状態を示す図である。

図１を参照しながら、本発明に係るケーシング用パッカーの実施形態を説明する。
この実施形態に係るケーシング用パッカーは、アンカー施工に用いられることを想定したもので、グラウト材の注入路となるメインシャフト１の地表側端部１ａに逆止弁装置２を備え、メインシャフト１の地中側端部１ｂの近傍の外周に、底面外縁が面取りされている円筒形の安定部３が設けられ、メインシャフト１における逆止弁装置２と安定部３の間の部位の外周面に、底面外縁に鍔４１を有する円錐台筒形の弾性ブッシュ４が２個取り付けられている。そして、弾性ブッシュ４の間に、円筒形の剛性ブッシュ５が取り付けられている。

メインシャフト１は、金属製の管材で形成され、外径は、アンカーケーシングの呼び径（削孔径）に応じた寸法とされる。具体的には、アンカーケーシングの呼び径が９０ｍｍでは３２ｍｍと、アンカーケーシングの呼び径が１３５ｍｍ又は１６５ｍｍでは５８ｍｍとされる。

また、メインシャフト１の地表側端部１ａの内周面には、逆止弁装置２を取り付けるための螺条が刻設されている。更に、メインシャフト１の地中側端部１ｂの外周面には、安定部３を形成する円筒形部材を取り付けるための螺条が刻設されている。

逆止弁装置２は、弁体２１を収容するホルダー２２と、メインシャフト１の地表側端部１ａへ取り付けるための雄ネジ部を有するソケット２３とで構成されている。

ホルダー２２において、弁体２１を収容する内部空間は、ホルダー２２の地表側端面と地中側端面で開口し、内周は地表側から地中側へ拡径する傾斜面となっている。また、ホルダー２２の地中側端面の開口には、ソケット２３の、雄ネジ部と反対側の端部が挿入されている。そして、ソケット２３の端面と弁体２１の間にリターンスプリング２４が配置され、リターンスプリング２４に付勢された弁体２１がホルダー２２の地表側端面の開口を閉塞することにより、グラウト材の逆流を防止するものとなっている。

ソケット２３は、雄ネジ部を貫通し、ホルダー２２の開口に挿入された端面において開口する貫通孔を有している。そして、注入されたグラウト材は、リターンスプリング２４の付勢力に抗し弁体２１を地中側へ押し戻し、ホルダー２２の開放された開口からホルダー２２の内部空間を経て、ソケット２３の貫通孔を通りメインシャフト１に流入するものとなっている。

安定部３を形成する円筒形部材は、内周面に螺条が刻設され、メインシャフト１の地中側端部１ｂの外周面に刻設された螺条に螺合するものとなっている。

また、安定部３を形成する円筒形部材の、地中側に配置される底面の外縁３１は、面取りされている。そして、複数の部材を連結して構成したアンカーケーシングの最も地表側に位置する部材の取り外しの際、取り外す対象となる部材に連結している地中側の部材の位置までへの押し込み操作において、アンカーケーシング内に充填されたグラウト材の抵抗を受けにくいものとされている。

更に、安定部３を形成する円筒形部材の側面外周には、コの字状レンチなどの締め付け固定ツールを嵌め込むための溝３２が設けられている。そして、メインシャフト１に取り付けられた弾性ブッシュ４と剛性ブッシュ５を締め付けるとともに、安定部３、弾性ブッシュ４、及び、剛性ブッシュ５をメインシャフト１から取り外すことができるものとなっている。

更にまた、安定部３を形成する円筒形部材の地表側に配置される底面における、貫通孔の開口の縁に環状の凹陥部が設けられ、弾性ブッシュ４の突出した端部が嵌め込まれている。そして、弾性ブッシュ４のズレ止めがなされている。

この実施形態では、安定部３を形成する円筒形部材の素材として、鋼材が採用されている。ただし、安定部３が、上記押し込み操作において前方から受ける圧力により変形しない剛性を有するものとなれば、ステンレスなど、錆びにくい他の公知の素材を採用してもよい。

弾性ブッシュ４は、地表側に配置される底面外縁に設けられた鍔４１が、アンカーケーシングの内面に対し必要とされる接触状態を維持できるものとなっている。すなわち、アンカーケーシングの内面に対し鍔４１が、アンカーケーシング内のグラウト材や被圧水の漏洩を防ぐことができ、かつ、アンカーケーシング内の移動の妨げとならない程度に密着するものとなっている。

そして、アンカーケーシングの内面に対し鍔４１を上記の接触状態とするためには、弾性ブッシュ４を、密度が０．３～０．７ｇ／ｃｍ^３の合成樹脂素材で形成することが好ましい。また、鍔４１を、アンカーケーシングの呼び径が９０ｍｍでは７９ｍｍ以上１１０ｍｍ以下、アンカーケーシングの呼び径が１３５ｍｍでは１１５ｍｍ以上１５５ｍｍ以下、アンカーケーシングの呼び径が１６５ｍｍでは１４７ｍｍ以上１８５ｍｍ以下、とすることが好ましい。

なお、この実施形態において弾性ブッシュ４の数は２個とされているが、その個数に制限はなく、作業の環境や条件に応じて適切な数を配置すればよい。

剛性ブッシュ５は、上記押し込み操作において前方から受ける圧力により変形しない剛性を有しており、これにより、弾性ブッシュ４どうしの間隔が維持されるものとなっている。この実施形態では、剛性ブッシュ５を形成する素材として、安定部３を形成する円筒形部材と同じ鋼材が採用されている。ただし、必要な剛性を有するものとなれば、ステンレスなど、錆びにくい他の公知の素材を採用してもよい。

また、剛性ブッシュ５の地表側に配置される底面における、貫通孔の開口の縁に環状の凹陥部が設けられ、弾性ブッシュ４の突出した端部が嵌め込まれている。そして、弾性ブッシュ４のズレ止めがなされている。

更に、剛性ブッシュ５の地中側に配置される底面と、剛性ブッシュ５に対し地中側に配置される弾性ブッシュ４の間には、移動防止用リング６が介装されている。そして、２個の弾性ブッシュ４の間隔が確保されている。

従来のアンカーケーシング用パッカーは、アンカーケーシングの引き抜き作業において、押し込み用ロッドで所定の位置まで押し込む際、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、微小な傾斜（傾き）を生じることがあった。そのため、従来のアンカーケーシング用パッカーでは、その軸線とアンカーケーシングの軸線が一致しない場合があった。更に、アンカーケーシングの接続部（オスねじ・メスねじ接合部分）では、ケーシング製造時におけるケーシング内径部のわずかな寸法誤差により、同接続部に小さな段差が形成されている場合が多く、この段差も、アンカーケーシング用パッカーの挿入時の傾斜を増長する要因となっていた。しかしながら、この実施形態に係るアンカーケーシング用パッカーであれば、アンカーケーシング内の所定の位置まで押し込む際、アンカーケーシングの軸線に対し傾くことはなく、またアンカーケーシング内に形成された段差を越えて移動する際にも傾くことはない。

なお、図１に示す実施形態は、アンカー施工に用いられることを想定したものであるが、本発明に係るケーシング用パッカーは、これに限定されるものではなく、アンカー施工以外のケーシング削孔を伴う工事、例えば、計測管を埋設する工事にも用いることができる。

掘削工事に伴う土留め支保工を目的としたグラウンドアンカー工事において、図１に示す実施形態のケーシング用パッカーを用いたケーシング引き抜き作業を行った。
実施例におけるグラウンドアンカー施工仕様は、１本あたりの削孔長が約２０ｍで、アンカー設置角度は、水平面より下向き方向θ＝３０度であった。
使用したケーシング（呼び径φ１３５ｍｍ）の寸法は、外径が１３３ｍｍ、内径がφ１１４ｍｍである。
ケーシングは１本あたりの長さが１．０ｍタイプを使用し、このケーシングを螺合接続により２０本連結しながら約２０ｍの削孔を行い、土中に設置した。

削孔完了後、地上側のケーシング端部より、注入用ホースをケーシング孔底まで挿入し、注入プラントで練り上げたグラウト材を注入した。ケーシング内の注入完了後、注入用のホースをケーシングから引き抜き、予め用意したテンドン引張材を地上側のケーシング端部からケーシング内へ挿入した。テンドン引張材が所定の位置に挿入されたことを確認したのち、ケーシング用パッカーをケーシング内に挿入した。
実施例で使用したケーシング用パッカーは、弾性ブッシュの素材が発泡ウレタン材で、前記素材の密度は０．５ｇ／ｃｍ^３、鍔の外径は１２２ｍｍである。

ケーシング用パッカーの挿入が完了したら、地上部のケーシング端部に連結した削孔機のスイベルを通してグラウト材を圧送し、土中側のケーシング先端部から土中にグラウト材の浸透圧入を行った。この際、グラウト材はケーシング用パッカーのメインシャフト内を通過し、土中側のケーシング先端部に達する。なお、土中からの水圧によるケーシング内への地下水等の流入は、ケーシング用パッカーが備える逆止弁装置により防がれるものとなっている。

グラウト材の浸透圧入が完了したのち、ケーシング引き抜き作業を開始した。まずケーシング１本分の長さ（１．０ｍ）を地上側方向に引き抜いて、ケーシングからスイベルを切り離し、ケーシングと共に引き上げられたケーシング用パッカーに専用の押込みロッドを当接させて、削孔機のドリフターの推進力で土中側への押込みを行った。この際、ケーシング用パッカーはケーシング１本分に相当する長さ（１．０ｍ）を押込み、次の工程で切り離しを行う予定のケーシングに内挿させる。この工程を繰り返すことで、土中に設置したケーシングを全て回収した。

上記実施例においても、ケーシングの軸線に対し、ケーシング用パッカーが傾くことはなく、またケーシング接続部に形成された段差を越えて移動する際にも、グラウト材の漏洩が生じることはなく、止水性を維持し、かつ、ケーシング内で円滑に進退させることができた。

１メインシャフト
１ａ地表側端部
１ｂ地中側端部
２逆止弁装置
３安定部
４弾性ブッシュ
５剛性ブッシュ
６移動防止用リング
７ヘッドキャップ
２１弁体
２２ホルダー
２３ソケット
２４リターンスプリング
３１底面の外縁
３２溝
４１鍔

Claims

グラウト材の注入路となるメインシャフトの地表側端部に逆止弁装置を備え、
前記メインシャフトの地中側端部の外周面に、底面外縁が面取りされている円筒形の安定部が設けられ、
前記メインシャフトにおける前記逆止弁装置と前記安定部の間の部位の外周面に、ケーシング内面に接触してグラウト材や被圧水の漏洩を防ぐ鍔を底面外縁に具備する円錐台筒形の弾性ブッシュが複数取り付けられ、
複数の前記弾性ブッシュの間に、円筒形の剛性ブッシュが取り付けられることを特徴とするケーシング用パッカー。
前記弾性ブッシュは、密度が０．３～０．７ｇ／ｃｍ^３の合成樹脂素材で形成され、前記鍔は、ケーシングの呼び径が９０ｍｍでは７９ｍｍ以上１１０ｍｍ以下、ケーシングの呼び径が１３５ｍｍでは１１５ｍｍ以上１５５ｍｍ以下、ケーシングの呼び径が１６５ｍｍでは１４７ｍｍ以上１８５ｍｍ以下、とされる請求項１に記載のケーシング用パッカー。