(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0004546630.tif 000002
【図２】
0004546630.tif 000003
【図３】
0004546630.tif 000004
【図４】
0004546630.tif 000005