JP2000303449A - パッカの保護方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボーリング孔内で移動する場合孔の内面に接
触して損傷しないパッカを提供すること。 【解決手段】 パッカの膨張部（１）の外周に膨張部
（１）が拡大した場合、その中央部が露出し、膨張部
（１）が復元した場合に一緒に復元して膨張部（１）を
覆う保護部材（３、１３）を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、先端部にモニタを
設けた注入ロッドをボーリング孔に挿入し、該モニタか
ら薬液を注入する際に、注入ロッドとボーリング孔の間
の隙間から薬液が地上側へ逆流しない様にシールするた
めに設けられているパッカに関する。より具体的には、
その様なパッカを保護するための方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、地質改良に際し、ボーリング削
孔した孔に注入モニタが取り付けられた注入ロッドを挿
入し、例えばセメントミルクの様な注入薬液を改良する
べき地盤に注入する際に、注入薬液が地上側に逆流して
しまう事態を防止する必要がある。そのため、注入モニ
タの上部にパッカを設け、そのパッカに圧縮空気を供給
してボーリング孔と注入ロッドとの間をシールして注入
薬液が地上側へ逆流するのを防止してから、例えばセメ
ントミルク等の注入薬液を注入モニタから周囲の地盤中
に注入し、その繰り返しにより広範囲にわたり地質改良
する技術は、パッカを用いた注入工法として良く知られ
ている。

【０００３】しかし、上記の技術においては、ボーリン
グ孔のなかで注入モニタやパッカを移動する場合、パッ
カの空気を抜いて移動しても、例えば当該パッカの使用
回数が多く、弾性材料の弾性が劣化しつつある場合に
は、当該パッカの膨張部が十分に収縮せずに、ボーリン
グ孔の内周に接触・擦過して、破損してしまう場合が存
在する。また、パッカを構成する材料の弾性が十分に維
持されている場合であっても、パッカを移動する際にボ
ーリング孔の内壁面と擦過して破損してしまうことを完
全に防止することは困難である。すなわち、従来のパッ
カを用いた注入工法においては、ボーリング孔内壁面と
の擦過により、パッカが損傷して寿命が短くなる、とい
う問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、ボーリン
グ孔とパッカの接触・擦過による損傷を防止してパッカ
の寿命を延長することが出来、パッカを膨張させるべき
場合にはボーリング孔内壁面を完全にシールして注入薬
液の地上側への逆流を防止することが出来て、しかも、
構造が簡単なパッカの保護方法及び装置を提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のパッカの保護方
法は、先端部にモニタを設けた注入ロッドをボーリング
孔に挿入し、該モニタから薬液を注入する際に、注入ロ
ッドとボーリング孔の間の隙間から薬液が地上側へ逆流
しない様にシールするために設けられているパッカを保
護する方法において、パッカの外周が保護手段で覆われ
ている状態で注入ロッドをボーリング孔に挿入する注入
ロッド挿入工程と、パッカ膨張用の流体を供給してパッ
カを膨張させるパッカ膨張工程とを有しており、パッカ
膨張工程に際して、前記保護手段はパッカが膨張すると
共にパッカ中央部で２分割されてそれぞれ軸方向反対側
へ移動し、パッカの中央部が露出して注入ロッドとボー
リング孔の間の隙間をシールすることを特徴としてい
る。

【０００６】そして本発明のパッカの保護装置は、ボー
リング孔に挿入された注入ロッドに設けられたモニタか
ら地盤中へ薬液を注入する際に、注入ロッドとボーリン
グ孔の間の隙間から薬液が地上側へ逆流しない様にシー
ルするパッカを保護するための保護装置において、パッ
カの外側に保護手段を設け、該保護手段は、パッカが膨
張すると共にパッカ中央部で２分割されてそれぞれ軸方
向反対側へ移動し、パッカの中央部が露出して注入ロッ
ドとボーリング孔の間の隙間をシールする様に構成され
ていることを特徴としている。

【０００７】かかる構成を具備する本発明によれば、注
入ロッドをボーリング孔内部で移動させる際等のパッカ
収縮時には、パッカの外周が保護手段で覆われているの
で、パッカがボーリング孔内壁面と接触或いは擦過し
て、破損してしまうことが完全に防止される。

【０００８】一方、パッカを膨張するに際しては、前記
保護手段はパッカが膨張すると共にパッカ中央部で２分
割されてそれぞれ軸方向反対側へ移動するので、パッカ
の中央部が保護手段で包囲されずに露出し、且つ、パッ
カの中央部が膨張して注入ロッドとボーリング孔の間の
隙間をシールすることを妨げることは無い。すなわち本
発明によれば、パッカが膨張しないときには保護手段に
より覆われるので、ボーリング孔内壁面等とパッカとが
接触或いは擦過することが防止され、パッカを膨張させ
るべきときには、パッカは十分に膨張して注入ロッドと
ボーリング孔内壁面との間の環状の隙間を完全にシール
し、注入薬液が地上側に逆流することを防止するのであ
る。

【０００９】ここで、前記保護手段は一対のコイルスプ
リングで構成され、該コイルスプリングの一端はパッカ
の端部に固定され、他端はパッカの中央部で他方のスプ
リングの端部に突き合わされているのが好ましい。

【００１０】或いは、前記保護手段は、コイルスプリン
グをスパイラル状に配置した一対のスパイラル状部材
と、該スパイラル状部材の半径方向外方に設けられ且つ
円周方向について等間隔に配置された複数のプロテクタ
で構成され、前記スパイラル状部材の一端はパッカの端
部に固定され、他端はパッカの中央部で他方のスパイラ
ル状部材の端部に突き合わされており、前記プロテクタ
はコイルスプリングにより構成されているのが好まし
い。

【００１１】コイルスプリングをスパイラル状に配置し
た一対のスパイラル状部材は、それ全体がコイルスプリ
ングとして作用するので、パッカ収縮時にはパッカを包
囲し、パッカ膨張時にはパッカ中央部で２分割されてそ
れぞれ軸方向反対側へ移動して、パッカ中央部の膨張を
妨げることが無い。それに加えて、前記スパイラル状部
材を構成するコイルスプリングの伸長により、パッカの
半径方向の膨張に対して良好に追随することが出来るの
で、好都合である。これに加えて、プロテクタを配置す
ることにより、パッカの擦過或いはボーリング孔内壁面
等との接触を、より良好に防止することが出来る。

【００１２】また、前記保護手段は、コイルスプリング
で構成された複数の円環状部材と、該円環状部材の半径
方向外方に設けられ且つ円周方向について等間隔に配置
された複数のプロテクタで構成され、前記プロテクタは
コイルスプリングにより構成されているのが好ましい。

【００１３】複数の円環状部材は、パッカ収縮時にはパ
ッカを包囲し或いは覆ってくれる。そしてパッカ膨張時
には、円環状部材を構成するコイルスプリングが伸長す
ることにより、パッカの膨張に十分追随することが出来
る。さらに、プロテクタを配置して、パッカの破損をよ
り良好に防止出来る。

【００１４】さらに本発明のパッカの保護装置は、ボー
リング孔に挿入された注入ロッドに設けられたモニタか
ら地盤中へ薬液を注入する際に、注入ロッドとボーリン
グ孔の間の隙間から薬液が地上側へ逆流しない様にシー
ルするパッカを保護するための保護装置において、パッ
カの外側に保護手段を設け、該保護手段は、保護手段は
弾性体で構成されたスリーブで構成され、該スリーブの
端部はパッカの端部に固定されていることを特徴として
いる。

【００１５】このように構成した場合には、あたかも２
重に弾性材料（例えばゴム）製のパッカのようになり、
ボーリング孔の内壁面との擦過等は半径方向外方の弾性
部材製のスリーブが受け持ち、その半径方向内側に存在
するパッカは何等破損することは無い。一方、パッカ膨
張時には、半径方向外方の弾性部材製のスリーブもパッ
カと密着した状態で膨張し、ボーリング孔と注入ロッド
との間の円環状の隙間をシールするのである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図１において、弾性部材、例え
ばラバー、で構成されたパッカの膨張部１の両端部には
図示を省略した注入ロッドに接続する接続部２、２が設
けられ、その接続部２の一端にはスプリング３の他端３
ｂを固定する溝４が設けられている。明確には図示され
てはいないが、パッカ１（本明細書の説明では、パッカ
全体を膨張部と同じ符号１で表現している）の膨張時に
おける軸方向の収縮に対して、接続部２、２のうちのい
ずれか一方は不動である。そして他方はパッカの軸方向
について移動して、パッカ膨張時における軸方向の収縮
に追随している。

【００１７】パッカの膨張部１の外周には膨張部１を保
護するように膨張部１の外周に軽く接する程度に形成さ
れたコイルスプリング３、３が（保護手段）取り付けら
れ、それらのコイルスプリング３、３の一端３ａは、膨
張部１の中央部で相互に軽く接するように構成されてお
り、コイルスプリング３、３の他端３ｂは接続部２に設
けられている溝４に固定されている。なお、図示におい
て、パッカの膨張部を拡大させるための圧縮空気の供給
手段は省略されている。

【００１８】以下、図２をも参照して、作用について説
明する。注入ロッドの中間部（図１、図２では図示せ
ず）に接続部２、２で接続されたパッカ１は膨張部１の
外周にコイルスプリング３が取り付けられているので、
ボーリング孔に挿入する際に、例えば注入ロッドが振れ
てボーリング孔に接触しても、ラバー製のパッカ１は直
接ボーリング孔の内周に接触或いは擦過することがな
く、それによる損傷もない。

【００１９】所定位置まで注入ロッドを挿入し、ボーリ
ング孔をシールするためパッカ１に圧縮空気を供給すれ
ば、膨張部１の直径はＤで示すように拡大して、ボーリ
ング孔１０の内周に接してボーリング孔はシールされ
る。

【００２０】そして、このとき、外周に取り付けられて
いるコイルスプリング３は、接続部２側は端部３ｂが回
転しないので、膨張部１の拡大にともないスプリング３
の一端３ａの直径も拡大されると共に、巻き方向と逆に
拡げられてパッカ１との間の抵抗が減少し、スプリング
３の線同士が密着状態となって長さも縮小するので、パ
ッカ中央部（膨張部）には、図２中符号Ｌで示すような
領域、すなわちスプリングのない空間Ｌが生じ、当該膨
張部１が直接ボーリング孔内壁面１０に接して、ボーリ
ング孔内壁面１０との隙間を確実にシールすることが出
来る。その結果、図示しない注入薬液が地上側に逆流す
ることが確実に防止される。

【００２１】薬液注入作業が完了し、パッカ１によるシ
ールも完了したならば、パッカ１を膨張させるための作
動流体（例えば窒素ガス、高圧エア、その他の流体）を
排出すれば良い。膨張用の作動流体を排出すると、上記
したのとは逆に、膨張部１が収縮し、スプリング３はそ
の径方向寸法、長さ（パッカ１の軸方向寸法）共に復元
して、膨張部を覆い保護をする。そのため、ボーリング
孔内でパッカ１を損傷する事無く移動することが出来
る。

【００２２】図３は本発明の第２実施形態を示してい
る。図３の実施形態では、コイルスプリングに換えて、
注入ロッドと同様な形状（スリーブ状）に形成された保
護部材を用いている。

【００２３】パッカの膨張部１の両端に設けられた接続
部１２には、固定部１４を有する弾性部材（例えばラバ
ー）製のスリーブ或いはチューブ１３が固定部１４で取
り付けられている。ここで、パッカ１の膨張時における
軸方向の収縮に対して、接続部２、２のうちのいずれか
一方は不動であり、他方はパッカの軸方向について移動
して、パッカ膨張時における軸方向の収縮に追随してい
る。

【００２４】パッカ１に圧縮空気等の膨張用作動流体が
供給されて膨張部１が拡大した場合、（例えばラバー製
の）スリーブ１３はパッカ（或いはその膨張部）１と共
に半径方向へ膨張し、図示しないボーリング孔内壁面と
接触して、注入薬液の地上側への逆流を確実にシールす
ることが出来る。

【００２５】一方、パッカ１から膨張用作動流体を排出
した場合は、スリーブ１３はパッカ１と共に縮径するの
である。その様な状態では、パッカ１及びスリーブ１３
は、２重に構成されたパッカの様な外観を呈する。しか
し、スリーブ１３はパッカ１を保護して、その破損を防
止するのである。

【００２６】図５−図１０は、本発明の第３実施形態及
び第４実施形態を示している。先ず、本発明の本発明の
第３実施形態及び第４実施形態を総括的に示す図５及び
図６により、説明する。

【００２７】図５及び図６で示す実施形態において、符
号２５で示す注入ロッドには、３段に亘ってパッカ１…
が設けられている。このパッカ１…を保護するための機
構は、図１及び図２で示す第１実施形態に類似している
が、後述するスパイラル状部材２３−３或いは複数の円
環状部材２３−４の構成と、プロテクタ３０を有する点
とが異なっている。そして、図７、図８で要部を示す第
３実施形態と、図９、図１０で要部を示す第４実施形態
とは、前記保護手段と示て、スパイラル状部材２３−３
（第３実施形態）を用いるのか、或いは、複数の円環状
部材２３−４（第４実施形態）を用いるのか、という構
成が相違している。なお、図５及び図６において、保護
手段であるスパイラル状部材２３−３及び複数の円環状
部材２３−４は、符号２３で総括的に表現している。

【００２８】図７において、本発明の第３実施形態で用
いられるスパイラル状部材は、全体が符号２３−３で示
されており、２個設けられている。そして、２個のスパ
イラル部材２３−３は、パッカ収縮時（図７の状態）に
はその一端同士が接合個所２３−３−Ｐで接合するが、
膨張時（図８の状態）には、それぞれが取付個所１２側
へ収縮する。

【００２９】このスパイラル状部材２３−３は、コイル
スプリングをスパイラル状に配置して構成されている。
そして、スパイラル状部材２３−３はコイルスプリング
から構成されている結果として、図１、図２の実施形態
で用いられるコイルスプリング３に比較して、全体とし
て軸方向Ｓに収縮或いは伸長することが非常に容易にな
っていると共に、パッカ１が膨張或いは収縮する際に
は、半径方向Ｒに拡径或いは縮径することがより一層容
易である。

【００３０】さらに、図５及び図６で示す様に、プロテ
クタ３０を備えているので、内部のパッカ１の擦過及び
破損がより一層強固に防止されている。図８の第４実施
形態では、複数の円環状部材が全体を符号２３−４で示
されている。この円環状部材２３−４の各々は、コイル
スプリングを円環状にして構成されている。この第４実
施形態においても、コイルスプリングから構成されてい
る複数の円環状部材を保護手段として用いている結果と
して、図１、図２の実施形態で用いられるコイルスプリ
ング３に比較して、特に、パッカ１の膨張及び収縮に際
して、半径方向Ｒに拡径或いは縮径することがより一層
容易である。

【００３１】プロテクタ３０を備えているので、内部の
パッカ１の擦過及び破損がより一層強固に防止される点
は、第３実施形態の場合と同様である。

【００３２】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されており、
パッカの外周が保護注入ロッドで覆われているため、パ
ッカがボーリング孔内の移動する時に、ボーリング孔内
壁面に接触・擦過して損傷することが防止される。ま
た、パッカを膨張してボーリング孔をシールする場合
に、パッカの膨張を妨げられることが無く、パッカを設
けた注入ロッドとボーリング孔との隙間を確実にシール
して、注入薬液が地上側に逆流することを防止出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すパッカの部分断面
図。

【図２】図１の作用を説明する図。

【図３】本発明の第２実施形態を適用したパッカの部分
断面図。

【図４】図３のパッカの膨張時を示す部分断面図。

【図５】本発明の第３、第４実施形態の収縮時を包括的
に示す部分断面図。

【図６】本発明の第３、第４実施形態の膨張時を包括的
に示す部分断面図。

【図７】本発明の第３実施形態の要部を示す部分断面
図。

【図８】図７のパッカの膨張時を示す部分断面図。

【図９】本発明の第４実施形態の要部を示す部分断面
図。

【図１０】図９のパッカの膨張時を示す部分断面図。

【符号の説明】

１・・・膨張部（或いはパッカ） ２、１２・・・接続部 ３・・・コイルスプリング ４・・・溝 １３、２３・・・保護部材 １４・・・固定部 ２３−３・・・スパイラル状部材 ２３−４・・・複数の円環状部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部にモニタを設けた注入ロッドをボ
   ーリング孔に挿入し、該モニタから薬液を注入する際
   に、注入ロッドとボーリング孔の間の隙間から薬液が地
   上側へ逆流しない様にシールするために設けられている
   パッカを保護する方法において、パッカの外周が保護手
   段で覆われている状態で注入ロッドをボーリング孔に挿
   入する注入ロッド挿入工程と、パッカ膨張用の流体を供
   給してパッカを膨張させるパッカ膨張工程とを有してお
   り、パッカ膨張工程に際して、前記保護手段はパッカが
   膨張すると共にパッカ中央部で２分割されてそれぞれ軸
   方向反対側へ移動し、パッカの中央部が露出して注入ロ
   ッドとボーリング孔の間の隙間をシールすることを特徴
   とするパッカの保護方法。
2. 【請求項２】 ボーリング孔に挿入された注入ロッドに
   設けられたモニタから地盤中へ薬液を注入する際に、注
   入ロッドとボーリング孔の間の隙間から薬液が地上側へ
   逆流しない様にシールするパッカを保護するための保護
   装置において、パッカの外側に保護手段を設け、該保護
   手段は、パッカが膨張すると共にパッカ中央部で２分割
   されてそれぞれ軸方向反対側へ移動し、パッカの中央部
   が露出して注入ロッドとボーリング孔の間の隙間をシー
   ルする様に構成されていることを特徴とするパッカの保
   護装置。
3. 【請求項３】 前記保護手段は一対のコイルスプリング
   で構成され、該コイルスプリングの一端はパッカの端部
   に固定され、他端はパッカの中央部で他方のスプリング
   の端部に突き合わされている請求項２のパッカの保護装
   置。
4. 【請求項４】 前記保護手段は、コイルスプリングをス
   パイラル状に配置した一対のスパイラル状部材と、該ス
   パイラル状部材の半径方向外方に設けられ且つ円周方向
   について等間隔に配置された複数のプロテクタで構成さ
   れ、前記スパイラル状部材の一端はパッカの端部に固定
   され、他端はパッカの中央部で他方のスパイラル状部材
   の端部に突き合わされており、前記プロテクタはコイル
   スプリングにより構成されている請求項２のパッカの保
   護装置。
5. 【請求項５】 前記保護手段は、コイルスプリングで構
   成された複数の円環状部材と、該円環状部材の半径方向
   外方に設けられ且つ円周方向について等間隔に配置され
   た複数のプロテクタで構成され、前記プロテクタはコイ
   ルスプリングにより構成されている請求項２のパッカの
   保護装置。
6. 【請求項６】 ボーリング孔に挿入された注入ロッドに
   設けられたモニタから地盤中へ薬液を注入する際に、注
   入ロッドとボーリング孔の間の隙間から薬液が地上側へ
   逆流しない様にシールするパッカを保護するための保護
   装置において、パッカの外側に保護手段を設け、該保護
   手段は、保護手段は弾性体で構成されたスリーブで構成
   され、該スリーブの端部はパッカの端部に固定されてい
   ることを特徴とするパッカの保護装置。