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公開番号2024139111
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023049913
出願日2023-03-27
発明の名称湧水観測装置と湧水観測方法
出願人大成建設株式会社,原工業株式会社
代理人個人,個人
主分類E21D 9/04 20060101AFI20241002BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】人力によるボーリング孔へのパッカーの設置や回収を不要にして、安全かつ効率的に切羽前方の湧水の状態を把握することのできる、湧水観測装置と湧水観測方法を提供する。
【解決手段】切羽Kに設けられているボーリング孔Bに設置されて、ボーリング孔Bから湧水Wを取り込んで湧水観測を行う湧水観測装置100であり、パッカー装置20、二重管ロッド30、観測計48を備えている流路切替えアダプタ40、水圧測定装置90、第1逆止弁50と、これらにより形成される軸状ユニット60を引き抜く移動装置17、送水された水をパッカー26の内側面に到達させる第1流路、パッカー装置20にて取り込んだ湧水Wを観測計48に到達させる第2流路を有し、水圧測定装置90は少なくとも第1流路内の水圧を測定し、第1逆止弁50は、パッカー装置20へ送水する際に第1流路53を開き、パッカー装置20から戻り水が戻る際に第1流路53を閉じる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
切羽に設けられているボーリング孔に設置されて、該ボーリング孔の先端から湧水を取り込んで湧水観測を行う、湧水観測装置であって、
パッカーを備えているパッカー装置と、該パッカー装置の一端に装着される二重管ロッドと、該二重管ロッドの一端に装着されるとともに観測計を備えている流路切替えアダプタと、該流路切替えアダプタの一端に装着される第１逆止弁と、
前記流路切替えアダプタと前記第１逆止弁との間に介在する、水圧測定装置と、
前記パッカー装置と前記二重管ロッドと前記流路切替えアダプタと前記水圧測定装置と前記第１逆止弁とが相互に接続されてなる、軸状ユニットの少なくとも一部を前記ボーリング孔に挿入し、かつ該ボーリング孔から該軸状ユニットを引き抜く、移動装置と、
前記軸状ユニットの内部に設けられ、送水された水を前記パッカーの内側面に到達させる、第１流路と、
前記パッカー装置と前記二重管ロッドと前記流路切替えアダプタの内部に設けられ、前記パッカー装置にて取り込んだ前記湧水を前記観測計に到達させる、第２流路とを有し、
前記水圧測定装置は、少なくとも前記第１流路内の水圧を測定し、
前記第１逆止弁は、前記パッカー装置へ送水する際に前記第１流路を開き、該パッカー装置から戻り水が戻る際に該第１流路を閉じるようになっており、
前記水圧測定装置は、前記第１流路を形成する主流路と、該主流路から分岐した枝流路とを備え、
前記枝流路の途中には第２逆止弁が介在して、前記パッカー装置へ送水する際に該第２逆止弁が前記枝流路を閉じるようになっており、
前記枝流路にチェック弁が取り付けられて、前記第１流路内の水圧が測定されることを特徴とする、湧水観測装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
台車と、該台車に対して回動自在に装着されているブームと、該ブームの先端に装着されているガイドシェルと、該ガイドシェルに沿ってスライドするドリフターと、該ドリフターの先端に装着されているシャンクロッドと、該シャンクロッドに送水する送水手段とを備えている、穿孔機において、該ガイドシェルと該ドリフターと該シャンクロッドが前記移動装置を形成し、該シャンクロッドに対して前記軸状ユニットが直接的もしくは間接的に接続され、該送水手段から前記第１流路に水が送水されるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の湧水観測装置。
【請求項３】
前記水圧測定装置の外面のうち、前記枝流路に対応する位置には凹部が設けられ、該凹部に該枝流路の開口が臨んでおり、
前記開口に取り付けられている状態での前記チェック弁の高さは、前記凹部の深さ以下に設定されており、
前記水圧測定装置に前記チェック弁が取り付けられて、前記第１流路への追加の送水、もしくは、該第１流路からの排水の少なくとも１つがさらに実行されるようになっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の湧水観測装置。
【請求項４】
前記第１逆止弁と前記水圧測定装置が一体に構成され、前記枝流路は前記第１逆止弁よりも前記流路切替えアダプタ側に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の湧水観測装置。
【請求項５】
前記シャンクロッドと前記第１逆止弁との間に介在する、異形コネクタをさらに備えていることを特徴とする、請求項２に記載の湧水観測装置。
【請求項６】
前記ガイドシェルの先端と該先端の後方にはそれぞれ、前方セントラライザと後方セントラライザが装着されており、
前記異形コネクタと前記第１逆止弁との間に介在する、押し込み管をさらに備え、
前記前方セントラライザよりも切羽側に前記第１逆止弁が位置していることを特徴とする、請求項５に記載の湧水観測装置。
【請求項７】
切羽に設けられているボーリング孔の先端から湧水を取り込んで湧水観測を行う、湧水観測方法であって、
パッカーを備えているパッカー装置と、二重管ロッドと、観測計を備えている流路切替えアダプタと、水圧測定装置と、第１逆止弁とが相互に接続されてなる軸状ユニットと、該軸状ユニットの内部において送水された水を前記パッカーの内側面に到達させる第１流路と、該パッカー装置と該二重管ロッドと該流路切替えアダプタの内部において該パッカー装置にて取り込んだ湧水を前記観測計に到達させる第２流路とを有している、該軸状ユニットの少なくとも一部を、移動装置により前記ボーリング孔に挿入し、該ボーリング孔の先端もしくは先端近傍に前記パッカー装置を配設し、前記第１流路を介して送水された水により前記パッカーを膨らませて該パッカーを該ボーリング孔の孔壁に押圧させる、装置設置工程と、
前記水圧測定装置にて前記第１流路を観測する、第１流路観測工程と、
前記第２流路を介して前記ボーリング孔の先端から湧水を取り込んで前記観測計に到達させ、湧水観測を行う、湧水観測工程と、
前記第１流路を介して排水して前記パッカーを萎ませ、前記移動装置にて前記軸状ユニットを前記ボーリング孔から引き抜いて回収する、装置回収工程とを有することを特徴とする、湧水観測方法。
【請求項８】
前記装置設置工程では、
台車と、該台車に対して回動自在に装着されているブームと、該ブームの先端に装着されているガイドシェルと、該ガイドシェルに沿ってスライドするドリフターと、該ドリフターの先端に装着されているシャンクロッドと、該シャンクロッドに送水する送水手段とを備えている、穿孔機を利用し、
前記ガイドシェルと前記ドリフターと前記シャンクロッドが前記移動装置を形成し、該シャンクロッドに対して前記軸状ユニットを直接的もしくは間接的に接続し、
前記ドリフターを切羽側へ前進させて、前記パッカー装置と前記二重管ロッドの押し込みを行い、該ドリフターを後退させて新たな前記二重管ロッドを継ぎ足し、該ドリフターを再度切羽側へ前進させることを特徴とする、請求項７に記載の湧水観測方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、湧水観測装置と湧水観測方法に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
山岳トンネルの施工においては、切羽前方の湧水区間の湧水量や湧水圧といった湧水の状態を把握し、事前に湧水対策を行うことが肝要である。
この湧水状態の把握方法としては、切羽にボーリング孔（先進ボーリング孔）を設け、人力にてパッカーを備えたロッド（パッカーロッド）を継ぎ足しながら孔奥へパッカーを挿入し、湧水量や湧水圧を測定した後に、人力によりパッカーロッドを引き抜いて回収する方法が一般に適用される。
しかしながら、この方法では、切羽の直下に人が立ち入るために安全性に課題がある。また、ボーリング孔から湧水が排水されている状況下で、パッカーを挿入する作業や引き抜いて回収する作業には多くの労力を要し、特に、切羽の天端付近等の高所にあるボーリング孔に対しては、穿孔機のマンケージや高所作業車のバケット上での作業となることから、より一層困難な作業となり得る。
また、湧水圧が高い場合は、パッカーがボーリング孔から噴出する恐れがあることから、パッカーの噴出防止のためのパッカー押さえ設備等が必要となり、湧水状態の把握に手間と時間を要する。
【０００３】
以上のことから、人力によるボーリング孔へのパッカーの設置や回収を不要にして、安全かつ効率的に切羽前方の湧水の状態（湧水量や湧水圧、水質等）を把握することのできる、湧水観測装置や湧水観測方法が望まれる。
【０００４】
ここで、特許文献１には、ドリルジャンボとパッカーを用いて、掘削と注入を行う、二重管ダブルパッカー工法が提案されている。
具体的には、周壁に複数の注入孔を設け、かつリングビットを先端に取り付けたケーシング内に、単管掘削が可能な単管掘削機から受けた打撃力及び回転力をリングビットに伝える掘削ビットを取り付けたインナーロッドを挿入し、単管掘削機に連結したインナーロッドと、ケーシングとによって地山を掘削し、ケーシングからインナーロッド及び掘削ビットを引き抜いた後、吐出孔が形成されたパイプをケーシング内に挿入するとともに、ケーシングとパイプとの間隙にシール材を充填し、パイプ内に、該パイプ内の空間を隔てる一対のパッカーと、これらのパッカーの間に設けられた噴出孔とを備えるインジェクションパイプを挿入し、ケーシングを地山内に設置した状態で、インジェクションパイプの後端から注入材を供給し、注入材を噴出孔及び吐出孔を介して注入孔から地山に注入する工法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００６－２７４５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の二重管ダブルパッカー工法によれば、地山に形成された孔内に挿入されたスリーブパイプと、スリーブパイプ内に挿入されたインジェクションパイプとをパッカーを介して固定することはできるものの、上記する課題、すなわち、人力によるボーリング孔へのパッカーの設置や回収を不要にして、安全かつ効率的に切羽前方の湧水の状態を把握する技術を提案するものではない。
【０００７】
本発明は、人力によるボーリング孔へのパッカーの設置や回収を不要にして、安全かつ効率的に切羽前方の湧水の状態を把握することのできる、湧水観測装置と湧水観測方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明による湧水観測装置の一態様は、
切羽に設けられているボーリング孔に設置されて、該ボーリング孔の先端から湧水を取り込んで湧水観測を行う、湧水観測装置であって、
パッカーを備えているパッカー装置と、該パッカー装置の一端に装着される二重管ロッドと、該二重管ロッドの一端に装着されるとともに観測計を備えている流路切替えアダプタと、該流路切替えアダプタの一端に装着される第１逆止弁と、
前記流路切替えアダプタと前記第１逆止弁との間に介在する、水圧測定装置と、
前記パッカー装置と前記二重管ロッドと前記流路切替えアダプタと前記水圧測定装置と前記第１逆止弁とが相互に接続されてなる、軸状ユニットの少なくとも一部を前記ボーリング孔に挿入し、かつ該ボーリング孔から該軸状ユニットを引き抜く、移動装置と、
前記軸状ユニットの内部に設けられ、送水された水を前記パッカーの内側面に到達させる、第１流路と、
前記パッカー装置と前記二重管ロッドと前記流路切替えアダプタの内部に設けられ、前記パッカー装置にて取り込んだ前記湧水を前記観測計に到達させる、第２流路とを有し、
前記水圧測定装置は、少なくとも前記第１流路内の水圧を測定し、
前記第１逆止弁は、前記パッカー装置へ送水する際に前記第１流路を開き、該パッカー装置から戻り水が戻る際に該第１流路を閉じるようになっており、
前記水圧測定装置は、前記第１流路を形成する主流路と、該主流路から分岐した枝流路とを備え、
前記枝流路の途中には第２逆止弁が介在して、前記パッカー装置へ送水する際に該第２逆止弁が前記枝流路を閉じるようになっており、
前記枝流路にチェック弁が取り付けられて、前記第１流路内の水圧が測定されることを特徴とする。
【０００９】
本態様によれば、パッカー装置、二重管ロッド、観測計を備えている流路切替えアダプタ、水圧測定装置、及び第１逆止弁が相互に接続されてなる軸状ユニットの少なくとも一部をボーリング孔に挿入し、ボーリング孔から引き抜く移動装置を備え、送水された水をパッカーの内側面に到達させる第１流路と、取り込んだ湧水を観測計に到達させる第２流路の２つ流水系統が設けられ、観測計にて湧水の状態を示す物理量を測定することにより、人力によるボーリング孔へのパッカーの設置（挿入及び拡張）や回収を不要にして、安全かつ効率的に切羽前方の湧水の状態を把握することができる。
また、第１逆止弁が、パッカー装置へ送水する際に第１流路を開き、パッカー装置から戻り水が戻る際に第１流路を閉じることにより、パッカー装置への必要量の送水と、パッカーが開いた後のパッカー圧の維持の双方を図ることができる。
また、流路切替えアダプタと第１逆止弁との間に、少なくとも第１流路内の水圧を測定する水圧測定装置が介在していることにより、第１流路内の水圧と、第１流路に連通するパッカー内の水圧（ともに同値）を測定することができ、パッカーが所望の水圧（壁面の押圧力）に維持できているかを確認することができる。
さらに、水圧測定装置が、第１流路を形成する主流路と主流路から分岐した枝流路とを備え、枝流路の途中に第２逆止弁が介在して、パッカー装置へ送水する際に第２逆止弁が枝流路を閉じるようになっていることにより、パッカー装置へ送水する際の第１流路の液密性を保証することができる。
【００１０】
ここで、湧水の状態を示す物理量には、湧水量や湧水圧が含まれる。また、本態様では、観測計に到達させた湧水の物理量を測定することの他にも、湧水の濁度等の水質観察や地下水位観察等も「観察」に含まれるものとし、従って、湧水の物理量や水質等が観察対象となる。観測計による観測データ（計測データ）は、軸状ユニットを回収した後にデータ取得されてもよいし、観測計から無線通信によって、移動装置を備えた台車のオペレータキャビンにある携帯端末や、計測実施者等の携帯する携帯端末、トンネルの坑外にある管理施設にあるコンピュータ等、様々な携帯端末やコンピュータに対してリアルタイムに送信されてもよい。
また、二重管ロッドは、１本でも複数本でもよく、ボーリング孔の長さに応じて、例えば複数の二重管ロッドが順次継ぎ足されてもよい。
また、移動装置は、ダンプトラックや高所作業車等に搭載された油圧シリンダや、ボーリング孔を穿孔する穿孔機等であってよく、少なくとも人力による二重管ロッドやパッカーのボーリング孔への設置等を解消できる様々な形態が適用できる。
また、「軸状ユニットの少なくとも一部をボーリング孔に挿入する」とは、軸状ユニットの全体を挿入することの他に、パッカー装置と二重管ロッド（の一部）のみを挿入すること等を含む意味であるが、実際の運用では後者が一般に適用される。
（【００１１】以降は省略されています）

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