JP3550122B2

JP3550122B2 - Packer actuator

Info

Publication number: JP3550122B2
Application number: JP2001368253A
Authority: JP
Inventors: 徹羽馬
Original assignee: 株式会社ケー・エフ・シー
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2021-12-03
Also published as: JP2003166234A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパッカー作動装置に係わり、特に、グラウトの逸流を防ぐためのパッカーに圧力流体を圧入して膨張させると共に圧力流体をパッカーより強制排出して収縮させるパッカー作動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
グラウトの逸流を防ぐためのパッカーは、モルタル、セメントミルク、樹脂等のグラウト材を地山に形成したボアホールあるいは補強管内に注入して地盤改良する作業（たとえば、基礎杭、斜面安定、構造物脚部補強などの地盤改良工事）に際して用いられる。
【０００３】
従来、グラウト注入を行うに際しては、ポンプで水、不凍液、エアなどの流体をパッカーに送り、該パッカーを膨張させてボアホール内、或いは管体内を所望の位置で仕切り、これによってグラウト材の逸流を防ぎ、この状態で所用のグラウトを行う。所定区間内へのグラウト材注入完了後、圧力弁を開放すると、パッカー内の圧力によって、パッカーを膨らませていた流体が自然に逆流する形で戻ってくる。そこで、パッカーが元通り縮むのを待って、該パッカーを次の位置に移動させて同様の作業を行い、あるいは、パッカーを回収し、次にグラウトすべきボアホールに再びパッカーをセットするという作業を繰り返す。
【０００４】
図９はパッカー付き注入管の斜視図である。グラウト材をボアホールあるいは管内に注入する注入管１には、パッカー２が装着されている。パッカー２の端部には該パッカーに圧力流体を注入する管３（図１０）を取り付けるための取り付け口２ａが形成され、又、注入管１の端部には注入装置４に取り付けた注入管５と連結可能な構成になっている。
【０００５】
図１０はパッカーをボアホールにセットして膨張させた状態を示す説明図である。図９のパッカー付き注入管をボアホール６あるいは鋼管等の所定の位置まで差し込み、該位置においてパッカー作動装置７の手押しポンプで水、不凍液、エアなどの流体をパッカー２に送り、該パッカーを膨張させた状態を示している。この状態で、注入装置４より注入管１，５を介してグラウト材をボアホール６あるいは鋼管内に注入する。
【０００６】
図１１は１つのパッカー２が注入管１に取り付けられたシングルパッカー付き注入管を用いた一般的な注入方法の説明図である。（ａ）に示すようにボアホールの内壁にシールグラウト１１を形成し、ついで、孔内所定位置にパッカー２をセットし、パッカー作動装置により流体をパッカー２に送り、該パッカーを膨張させる。しかる後、パッカーで仕切った孔奥の注入区間１２にグラウト注入装置によりグラウト素材１３を注入して所定の圧力を掛ける。この注入圧によって（ｂ）に示すようにグラウト素材１３はシールグラウト１１を突き破って地盤にしみ込む。注入圧力を所定時間保持したことにより注入完了とみなし、パッカーの圧力を開放して（ｃ）に示すようにパッカー２を縮小させ、次の注入区間に移動させる。なお、注入を施した区間の孔内のグラウト材１３はまだ硬化していないので、容易にパッカー２及び注入管１を引き抜き、移動させることができる。しかる後、（ｄ）に示すようにパッカー作動装置により流体をパッカー２に送り、該パッカーを膨張させ、次の注入区間１４を形成し、以後、同様の作業を繰り返す。
【０００７】
以上では、ボアホールの内壁にシールグラウト１１を形成した場合であるが、ボアホールに鋼管を挿入し、鋼管内にシングルパッカー付き注入管を挿入するように構成することもできる。この場合、注入管１より鋼管内に注入されたグラウト材１３は注入圧により鋼管に形成された多数の小孔を介して地盤にしみ込む。また、必ずしもボアホール内壁をシールグラウトや鋼管で保持する必要はない。
【０００８】
図１２は２つのパッカー２、２′が注入管１に取り付けられたダブルパッカー付き注入管を用いてグラウト材１３をボアホール６に注入する一般的な注入方法の説明図であり、注入管１のパッカー２，２′間にグラウト材１３の吐出し口１ａが形成されている。グラウト材１３の注入法は図１１のシングルパッカー付き注入管の場合と同様である。
【０００９】
図１３はパッカー作動方法の説明図であり、図１０と同一部分には同一符号を付している。パッカー作動装置７において、パッカー２への流体（図では水）圧入に際して、バルブ７ａ，７ｂを開き、手動ポンプ７ｃでポンピングして水タンク７ｄより逆止弁７ｅ、バルブ７ａを介して水を引き上げ、ホース５及びパッカー注入管３よりパッカー２に水を圧入して膨張させる。そして、圧力ゲージ７ｆを参照して５０ｋｇ^ｆ／ｃｍ^２まで加圧し、加圧後、バルブ７ｂを閉じる。注入完了により、バルブ７ｂを開き、パッカーの圧力を開放してパッカー内の水を手押しポンプ７ｃの圧抜き口より自然排水する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来のグラウト材注入方法では、注入完了後にパッカーの圧力開放によりパッカーが元通り縮むのを待って、該パッカーを次の位置に移動させ、あるいは、パッカーを回収している。
しかし、パッカー用流体ラインホース５は一般に小径のため、流体が戻ってパッカーが縮むまでに非常に時間がかかり、その間は待ち時間となり、作業効率が低かった。特に、流体供給ラインが長くなればなるほど、また、対象となるボアホール、管体の口径が大きくなればなるほど、パッカーの収縮に時間がかかり、その分サイクルタイムが長くなるという問題があった。
以上より本発明の目的は、パッカーの収縮時間を短縮して作業効率を向上することである
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明によれば、▲１▼パッカーに圧力流体を供給すると共にパッカーより圧力流体を排出する往復動型のポンプ、▲２▼パッカーへの流体圧入に際して、圧力流体タンクからの第１の流体通路を前記ポンプの吸込流体通路に結合し、かつ、ポンプの吐出流体通路をパッカーへの第２の流体通路に結合し、パッカーからの流体排出に際して、パッカーに連通する前記第２の流体通路をポンプの吸込流体通路に結合し、かつ、ポンプの吐出流体通路を圧力流体タンクへの前記第１の流体通路に結合する流体通路切換手段、とを備えたパッカー作動装置により達成される。
【００１２】
このパッカー作動装置によれば、パッカー内の流体、たとえば水をポンプの駆動力により強制的に水タンクに逆流させることが出来、パッカーの収縮時間を短縮して作業効率を向上することができる。すなわち、従来のように、パッカーを膨らませていた流体が自然に逆流する形で戻ってくるのを待つ必要がなく、回収あるいは次の孔への注入の段取りを短時間で開始することが可能となる。このため、ボアホール１本当たりの注入作業に要する時間が短くなり、特に、大口経孔での注入や注入孔が装置から離れている場合において作業効率が向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（Ａ）パッカー作動装置の構成
図１は本発明のパッカー作動装置の構成図であり、２０はパッカー付き注入管であり、２１は注入管、２２はパッカー、２３はパッカー注入管であり、図１０の注入管１、パッカー２、パッカー注入管３に対応するものである。
パッカー作動装置５０は、パッカー２２に圧力流体を供給すると共にパッカーより圧力流体を排出する往復動型のポンプ５１、往復動型のポンプ５１のピストンを往復させる油圧回路５２、流体通路切換手段としての高圧４方弁５３、流体としての水を貯留する水タンク５４、水タンク５４と４方弁５３を連通する流体通路５５、パッカー２２と４方弁５３を連通する流体通路５６、ポンプ５１の流体吸込通路５７、ポンプ５１の流体吐出し通路５８を備えている。
【００１４】
ポンプ５１は、水圧シリンダー５１ａ、水圧シリンダー内を往復動するピストン５１ｂ、４つの逆止弁５１ｃ〜５１ｆを備えている。流体吸込通路５７は２分岐し、それぞれ逆止弁５１ｅ，５１ｆを介して水圧シリンダーの左右吸込口に連通している。又、流体吐出し通路５８も２分岐し、それぞれ逆止弁５１ｃ，５１ｄを介して水圧シリンダーの左右吐出口に連通している。
【００１５】
油圧回路５２は、オイルタンク５２ａ、オイルを吸い上げる油圧ポンプ５２ｂ、油圧ポンプを駆動する電動機５２ｃ、油圧を制御するレギュレータ５２ｄ、オイルの方路を切り換える電磁弁５２ｅ、油圧シリンダー５２ｆ、油圧シリンダー内を往復動するピストン５２ｇを有している。ピストン５２ｇは水圧シリンダー内のピストン５１ｂと連結し、該ピストンを往復動する。電磁弁５２ｅの弁Ａは、油圧ポンプ側のオイル通路ＯＰ１１，ＯＰ１２をそれぞれ油圧シリンダー側のオイル通路ＯＰ２１，ＯＰ２２に連結し、弁Ｂは、油圧ポンプ側のオイル通路ＯＰ１１，ＯＰ１２をそれぞれ油圧シリンダー側のオイル通路ＯＰ２２，ＯＰ２１にクロスコネクトする。油圧シリンダー側のオイル通路ＯＰ２１，ＯＰ２２は、油圧シリンダー５２ｆの左右室内に連通している。
【００１６】
電磁弁Ａがオイル通路連結位置に位置する場合、オイルタンク５２ａから吸い上げられたオイルはオイル通路ＯＰ１１→オイル通路ＯＰ２１を介して油圧シリンダー５２ｆに入り込んでピストン５２ｇを右方向に移動させる。この時、油圧シリンダー５２ｆのピストン右側に存在するオイルはオイル通路ＯＰ２２→オイル通路ＯＰ１２を介してオイルタンク５２ａに戻される。ついで、電磁弁５２ｅを制御して弁Ｂをオイル通路連結位置に位置させると、オイルタンク５２ａから吸い上げられたオイルはオイル通路ＯＰ１１→オイル通路ＯＰ２２を介して油圧シリンダー５２ｆに入り込んでピストン５２ｇを左方向に移動させる。この時、油圧シリンダー５２ｆのピストン左側に存在するオイルはオイル通路ＯＰ２１→オイル通路ＯＰ１１を介してオイルタンク５２ａに戻される。以後、電磁弁５２ｅを制御して交互に弁Ａ，Ｂをオイル通路連結位置に位置させることによりピスト５２ｇに往復動をさせることができ、結果的に水圧シリンダー５１ａのピストン５１ｂを往復動させることができる。
【００１７】
（Ｂ）パッカーへの流体圧入制御
パッカー２２への流体圧入に際して、高圧４方弁５３のレバー５３ａを加圧側にして弁５３ｂにより、流体通路５５をポンプの吸込流体通路５７に結合し、かつ、ポンプの吐出流体通路５８を流体通路５６に結合する。この状態で、油圧回路５２を作動させるとポンプ５１における水圧シリンダー５１ａのピストン５１ｂを往復動する。これにより、ピストン５１ｂが右方向に移動している時、水タンク５４から吸い上げられた水は流体通路５５→ポンプの吸込流体通路５７を介して水圧シリンダー５１ａの左側に入り込み、シリンダー５１ａの右側にあった水がポンプの吐出流体通路５８→流体通路５６を介してパッカー２２に圧入される。一方、ピストン５１ｂが左方向に移動している時、水タンク５４から吸い上げられた水は流体通路５５→ポンプの吸込流体通路５７を介して水圧シリンダー５１ａの右側に入り込み、シリンダー５１ａの左側にあった水がポンプの吐出流体通路５８→流体通路５６を介してパッカー２２に圧入される。従って、油圧回路の動作を継続することによりパッカー２２に水が圧入し、該パッカーが膨張する。
【００１８】
実際にはパッカーは膨張して所定時間後にボアホールあるいは鋼管の中空部を塞ぐ。かかる状態において油圧回路５２の作動を停止すれば、パッカー２２は膨張状態を保持する。しかる後、パッカーで仕切った孔奥の注入区間にグラウト注入装置によりグラウト材を注入して所定の圧力を掛けてグラウト材を地盤にしみ込ませ、注入圧力を所定時間保持したことにより注入完了とみなし、パッカーを開放する。
【００１９】
（Ｃ）パッカーからの排水
パッカー２２からの排水に際して、高圧４方弁５３のレバー５３ａを減圧側にして弁５３ｃにより、流体通路５６をポンプの吸込流体通路５７に結合し、かつ、ポンプの吐出流体通路５８を流体通路５５に結合する。この状態で、油圧回路５２を作動させて水圧シリンダー５１ａのピストン５１ｂを往復動する。これにより、ピストン５１ｂが右方向に移動している時、パッカー２２からを吸い込まれた水は流体通路５６→ポンプの吸込流体通路５７を介して水圧シリンダー５１ａの左側に入り込み、シリンダー５１ａの右側にあった水がポンプの吐出流体通路５８→流体通路５５を介して水タンク５４に戻される。一方、ピストン５１ｂが左方向に移動している時、パッカー２２から吸込まれた水は流体通路５６→ポンプの吸込流体通路５７を介して水圧シリンダー５１ａの右側に入り込み、シリンダー５１ａの左側にあった水がポンプの吐出流体通路５８→流体通路５５を介して水タンク５４に戻される。従って、油圧回路の作動を継続することによりパッカー２２より排水して短時間で該パッカーを収縮させることができる。
【００２０】
（Ｄ）パッカー収縮試験
１．目的
パッカーを水で膨らませ、収縮時シリンダーポンプを用いて強制排水させた時に、自然排水に比べ排水時間にどのような差が生じるかを実験し、その時間を測定する。また、チューブの径、長さの違いにより排水時間がどのように変化するかを測定する。
【００２１】
２．試験装置及び試験方法
２−１．試験装置
試験装置概略を図２に示す。図２において、５１はボアホールを仮想した中空部材（仮想孔）、５２はパッカー、５３はチューブ、５４〜５８はバルブ、５９〜６１は逆止弁、６２は手押しポンプ、６３は水槽、６４はシリンダーポンプ、６５は圧力ゲージである。
【００２２】

【００２３】
２−３．試験方法
パッカー５２を仮想孔５１に入れ、バルブ５６を閉じ、バルブ５４，５５を開放する。この状態で手押しポンプ６２により水をチューブ５３を介してパッカー５２に送り込んで該パッカーを膨張させる（５０ｋｇ^ｆ／ｃｍ^２まで加圧）。加圧後、バルブ５５を閉じる。以上の作業は自然放水、強制排水および水容積測定とも同様である。
（１）自然排水
バルブ５５を開放し、手押しポンプ６２の圧抜き口より排水する。このとき、パッカー外径を測定し、元寸法になるまでの経過時間を測定する。
（２）強制排水
バルブ５４→バルブ５６→逆支弁６０→バルブ５８→バルブ５７→逆支弁６１→排水ライン→水槽を介して排水されるようにバルブ５７およびバルブ５８を開ける。ついで、バルブ５９を開放しシリンダーポンプ６４を作動させ強制排水する。このとき、自然排水と同様にパッカーが元寸法になるまでの時間を測定する。
【００２４】
３．実験データ
図３（ａ）〜（ｄ），図４（ａ）〜（ｄ）は、チューブ５３の径、長さがそれぞれ、
（ａ）外径φ４×内径φ２１５ｍ、
（ｂ）外径φ４×内径φ２１００ｍ、
（ｃ）外径φ６×内径φ４１５ｍ、
（ｃ）外径φ６×内径φ４１００ｍ、
の場合における、自然排水、強制排水における排水時間であり、Ａｖｅ．は平均排水時間である。
【００２５】
図５（ａ）はチューブの径、長さがそれぞれ、外径φ６×内径φ４、Ｌ＝８５ｍにおいて、自然排水の場合、パッカー径が８０．０ｍｍから７０．０ｍｍに縮小するまでの時間とパッカー径の関係を示すもの、図５（ｂ）は同一条件で強制排水する場合の時間とパッカー径の関係を示すもの、図６は自然排水、強制排水のそれぞれについてグラフ化したものである。
図７（ａ）はチューブの径、長さがそれぞれ、外径φ６×内径φ４、Ｌ＝１５ｍにおいて、自然排水の場合、パッカー径が８０．０ｍｍから７０．０ｍｍに縮小するまでの時間とパッカー径の関係を示すもの、図７（ｂ）は同一条件で強制排水する場合の時間とパッカー径の関係を示すもの、図８は自然排水、強制排水のそれぞれについてグラフ化したものである。
以上の実験結果より強制排水することによりパッカー径を短時間で縮小することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、パッカー内の流体をポンプの駆動力により強制的に水タンクに逆流させることが出来、パッカーの収縮時間を短縮して作業効率を向上することができる。これにより、従来のように、パッカーを膨らませていた流体が自然に逆流する形で戻ってくるのを待つ必要がなく、回収あるいは次の孔への注入の段取りを短時間で開始することが可能となる。すなわち、ボアホール１本当たりの注入作業に要する時間が短くなり、特に、流体供給ラインが長くなればなるほど、又、ボアホール、管体の口径が大きくなればなるほど、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパッカー作動装置の構成図である。
【図２】試験装置の概略構成図である。
【図３】種々のチューブ径、長さにおける自然排水の排水時間説明図表である。
【図４】種々のチューブ径、長さにおける強制排水の排水時間説明図表である。
【図５】自然排水及び強制排水の場合（チューブは外径φ６×内径φ４、Ｌ＝８５ｍ）、パッカー径が８０．０ｍｍから７０．０ｍｍに縮小するまでのパッカー径と時間の関係を示す図表である。
【図６】図５のパッカー径と時間の関係を示すグラフである。
【図７】自然排水及び強制排水の場合（チューブは外径φ６×内径φ４、Ｌ＝１５ｍ）、パッカー径が８０．０ｍｍから７０．０ｍｍに縮小するまでのパッカー径と時間の関係を示す図表である。
【図８】図７のパッカー径と時間の関係を示すグラフである。
【図９】パッカー付き注入管の斜視図である。
【図１０】パッカーをボアホールにセットして膨張させた状態を示す説明図である。
【図１１】シングルパッカー付き注入管を用いた一般的な注入方法の説明図である。
【図１２】ダブルパッカー付き注入管を用いた一般的な注入方法の説明図である。
【図１３】パッカー作動方法の説明図である。
【符号の説明】
２０パッカー付き注入管
２１注入管
２２パッカー
２３パッカー注入管
５０パッカー作動装置
５１往復動型のポンプ
５２油圧回路
５３高圧４方弁
５４水タンク
５５、５６流体通路
５７ポンプの流体吸込通路
５８ポンプの流体吐出し通[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a packer operating device, and more particularly, to a packer operating device for pressurizing a pressurized fluid into a packer for preventing grout from flowing, expanding the pressurized fluid, and forcibly discharging the pressurized fluid from the packer to contract.
[0002]
[Prior art]
Packers to prevent the runoff of grout include grouting materials such as mortar, cement milk, and resin into the borehole or reinforcement pipe formed in the ground to improve the ground (eg, foundation piles, slope stability, structural Used for ground improvement work such as reinforcement of legs).
[0003]
Conventionally, when grouting is performed, a pump sends a fluid such as water, antifreeze, or air to a packer, expands the packer and partitions the borehole or the pipe at a desired position, thereby allowing the grout material to escape. The grout is performed in this state. After the grout material has been injected into the predetermined section, when the pressure valve is opened, the fluid inflating the packer returns in the form of a natural backflow due to the pressure in the packer. Therefore, wait for the packer to shrink as before, move the packer to the next position and perform the same work, or collect the packer and then set the packer again in the borehole to be grouted. repeat.
[0004]
FIG. 9 is a perspective view of an injection tube with a packer. A packer 2 is mounted on an injection pipe 1 for injecting a grout material into a borehole or a pipe. At the end of the packer 2 is formed an attachment port 2a for attaching a pipe 3 (FIG. 10) for injecting a pressurized fluid into the packer, and at the end of the injection pipe 1 is an injection pipe attached to an injection device 4. 5 can be connected.
[0005]
FIG. 10 is an explanatory view showing a state where the packer is set in the borehole and expanded. 9 is inserted into a predetermined position such as a borehole 6 or a steel pipe, and at this position, a hand pump of the packer operating device 7 sends a fluid such as water, antifreeze, or air to the packer 2 to expand the packer. It shows the state where it was turned on. In this state, the grout material is injected from the injection device 4 through the

injection pipes

1 and 5 into the borehole 6 or the steel pipe.
[0006]
FIG. 11 is an explanatory diagram of a general injection method using an injection tube with a single packer in which one packer 2 is attached to the injection tube 1. As shown in (a), a seal grout 11 is formed on the inner wall of the borehole. Then, the packer 2 is set at a predetermined position in the hole, and a fluid is sent to the packer 2 by the packer operating device to expand the packer. Thereafter, grout material 13 is injected into the injection section 12 at the back of the hole separated by the packer using a grout injection device, and a predetermined pressure is applied. By this injection pressure, the grout material 13 penetrates the seal grout 11 and penetrates into the ground as shown in FIG. When the injection pressure is maintained for a predetermined time, it is considered that the injection is completed, the pressure of the packer is released, the packer 2 is reduced as shown in (c), and the packer 2 is moved to the next injection section. In addition, since the grout material 13 in the hole in the section where injection has been performed has not yet been cured, the packer 2 and the injection pipe 1 can be easily pulled out and moved. Thereafter, as shown in (d), the fluid is sent to the packer 2 by the packer operating device, the packer is inflated, the next injection section 14 is formed, and the same operation is repeated thereafter.
[0007]
In the above description, the seal grout 11 is formed on the inner wall of the borehole. However, a steel pipe may be inserted into the borehole, and an injection pipe with a single packer may be inserted into the steel pipe. In this case, the grout material 13 injected into the steel pipe from the injection pipe 1 penetrates into the ground through many small holes formed in the steel pipe by the injection pressure. Further, it is not always necessary to hold the inner wall of the borehole with a seal grout or a steel pipe.
[0008]
FIG. 12 is an explanatory view of a general injection method for injecting the grout material 13 into the borehole 6 using an injection pipe with a double packer in which two

packers

2 and 2 ′ are attached to the injection pipe 1. An outlet 1a for the grout material 13 is formed between the packers 2 and 2 '. The method of injecting the grout material 13 is the same as in the case of the injection tube with a single packer in FIG.
[0009]
FIG. 13 is an explanatory view of the packer operating method, and the same parts as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals. In the packer operating device 7, when the fluid (water in the figure) is pressed into the packer 2, the valves 7a and 7b are opened, the pump is pumped by the manual pump 7c, and the water is pulled up from the water tank 7d through the check valve 7e and the valve 7a. , Water is pressed into the packer 2 from the hose 5 and the packer injection pipe 3 to expand the packer. Then, 50 kg ^f / cm ² pressurized to see the pressure gauge 7f, after pressing, closing the valve 7b. Upon completion of the injection, the valve 7b is opened to release the pressure of the packer, and the water in the packer is naturally drained from the pressure release port of the hand pump 7c.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional grout material injection method, after the injection is completed, the packer waits until the packer contracts due to the release of pressure, and then the packer is moved to the next position or the packer is collected.
However, since the fluid line hose 5 for the packer is generally small in diameter, it takes a very long time for the fluid to return and the packer to shrink, during which a waiting time is required, and work efficiency is low. In particular, the longer the fluid supply line and the larger the bore of the target borehole or tube, the longer it takes to shrink the packer, and the longer the cycle time.
Accordingly, an object of the present invention is to improve the working efficiency by shortening the shrinkage time of a packer.
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there are provided the following problems: (1) a reciprocating pump for supplying a pressurized fluid to a packer and discharging the pressurized fluid from the packer; and (2) a first reciprocating pump for supplying a fluid to the packer. Is connected to the suction fluid passage of the pump, and the discharge fluid passage of the pump is connected to the second fluid passage to the packer, and the second fluid communicates with the packer when discharging the fluid from the packer. Fluid passage switching means for coupling the passage to the suction fluid passage of the pump, and coupling the discharge fluid passage of the pump to the first fluid passage to the pressure fluid tank.
[0012]
According to this packer operating device, the fluid in the packer, for example, water can be forced to flow back to the water tank by the driving force of the pump, and the shrinkage time of the packer can be shortened to improve the working efficiency. In other words, unlike the conventional case, it is not necessary to wait for the fluid that has inflated the packer to return in the form of natural backflow, and it is possible to start the collection or the preparation of the injection into the next hole in a short time. Become. For this reason, the time required for the injection work per borehole is shortened, and the work efficiency can be improved particularly when the injection is performed at a large acupoint and the injection hole is separated from the apparatus.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(A) Structure of Packer Actuator FIG. 1 is a diagram showing the structure of a packer actuator according to the present invention, in which 20 is an injection tube with a packer, 21 is an injection tube, 22 is a packer, and 23 is a packer injection tube. It corresponds to ten injection pipes 1, packers 2, and packer injection pipes 3.
The packer operating device 50 supplies a pressurized fluid to the packer 22 and discharges the pressurized fluid from the packer, a reciprocating pump 51, a hydraulic circuit 52 for reciprocating a piston of the reciprocating pump 51, and a fluid passage switching unit. A high-pressure four-way valve 53, a water tank 54 for storing water as a fluid, a fluid passage 55 communicating the water tank 54 with the four-way valve 53, a fluid passage 56 communicating the packer 22 with the four-way valve 53, and a fluid of the pump 51. A suction passage 57 and a fluid discharge passage 58 of the pump 51 are provided.
[0014]
The pump 51 includes a hydraulic cylinder 51a, a piston 51b reciprocating in the hydraulic cylinder, and four check valves 51c to 51f. The fluid suction passage 57 is bifurcated and communicates with the left and right suction ports of the hydraulic cylinder via check valves 51e and 51f, respectively. Further, the fluid discharge passage 58 is also branched into two, and communicates with the left and right discharge ports of the hydraulic cylinder via check valves 51c and 51d, respectively.
[0015]
The hydraulic circuit 52 includes an oil tank 52a, a hydraulic pump 52b for sucking up oil, an electric motor 52c for driving the hydraulic pump, a regulator 52d for controlling oil pressure, a solenoid valve 52e for switching the oil path, a hydraulic cylinder 52f, and reciprocating in the hydraulic cylinder. It has a moving piston 52g. The piston 52g is connected to the piston 51b in the hydraulic cylinder, and reciprocates the piston. The valve A of the solenoid valve 52e connects the oil passages OP11 and OP12 on the hydraulic pump side to the oil passages OP21 and OP22 on the hydraulic cylinder side, respectively, and the valve B connects the oil passages OP11 and OP12 on the hydraulic pump side to the hydraulic cylinder side, respectively. Oil passages OP22 and OP21. The oil passages OP21 and OP22 on the hydraulic cylinder side communicate with the left and right chambers of the hydraulic cylinder 52f.
[0016]
When the solenoid valve A is located at the oil passage connection position, the oil sucked from the oil tank 52a enters the hydraulic cylinder 52f via the oil passage OP11 → the oil passage OP21, and moves the piston 52g rightward. At this time, the oil existing on the right side of the piston of the hydraulic cylinder 52f is returned to the oil tank 52a via the oil passage OP22 → the oil passage OP12. Next, when the solenoid valve 52e is controlled to position the valve B at the oil passage connection position, the oil sucked up from the oil tank 52a enters the hydraulic cylinder 52f via the oil passage OP11 → the oil passage OP22 and moves the piston 52g to the left. Move in the direction. At this time, the oil existing on the left side of the piston of the hydraulic cylinder 52f is returned to the oil tank 52a via the oil passage OP21 → the oil passage OP11. Thereafter, by controlling the solenoid valve 52e to alternately position the valves A and B at the oil passage connection position, the piston 52g can be reciprocated, and as a result, the piston 51b of the hydraulic cylinder 51a can be reciprocated. Can be.
[0017]
(B) Fluid injection control into the packer When the fluid is injected into the packer 22, the fluid passage 55 is connected to the suction fluid passage 57 of the pump by the valve 53b with the lever 53a of the high-pressure four-way valve 53 being on the pressurizing side. The discharge fluid passage 58 of the pump is connected to the fluid passage 56. When the hydraulic circuit 52 is operated in this state, the piston 51b of the hydraulic cylinder 51a of the pump 51 reciprocates. Thereby, when the piston 51b is moving to the right, the water sucked from the water tank 54 enters the left side of the hydraulic cylinder 51a through the fluid passage 55 → the suction fluid passage 57 of the pump, and the right side of the cylinder 51a. The collected water is pressed into the packer 22 via the discharge fluid passage 58 → the fluid passage 56 of the pump. On the other hand, when the piston 51b is moving to the left, the water drawn from the water tank 54 enters the right side of the hydraulic cylinder 51a through the fluid passage 55 → the suction fluid passage 57 of the pump, and is located on the left side of the cylinder 51a. The discharged water is pressed into the packer 22 through the discharge fluid passage 58 → the fluid passage 56 of the pump. Therefore, by continuing the operation of the hydraulic circuit, water is pressed into the packer 22 and the packer expands.
[0018]
In practice, the packer expands and closes the borehole or the hollow part of the steel pipe after a predetermined time. If the operation of the hydraulic circuit 52 is stopped in such a state, the packer 22 maintains the expanded state. Thereafter, grout is injected into the injection section in the back of the hole separated by the packer using a grout injection device, a predetermined pressure is applied, the grout is impregnated into the ground, and the injection pressure is held for a predetermined time, and it is considered that the injection is completed. , Open the packer.
[0019]
(C) Draining from Packer When draining from the packer 22, the lever 53a of the high-pressure four-way valve 53 is set to the pressure reducing side, and the fluid passage 56 is connected to the suction fluid passage 57 of the pump by the valve 53c, and the pump is discharged. The fluid passage 58 is connected to the fluid passage 55. In this state, the hydraulic circuit 52 is operated to reciprocate the piston 51b of the hydraulic cylinder 51a. Thus, when the piston 51b is moving to the right, the water sucked from the packer 22 enters the left side of the hydraulic cylinder 51a through the fluid passage 56 → the suction fluid passage 57 of the pump, and enters the right side of the cylinder 51a. The collected water is returned to the water tank 54 through the discharge fluid passage 58 → the fluid passage 55 of the pump. On the other hand, when the piston 51b is moving to the left, the water sucked from the packer 22 enters the right side of the hydraulic cylinder 51a via the fluid passage 56 → the suction fluid passage 57 of the pump, and is on the left side of the cylinder 51a. The water is returned to the water tank 54 via the discharge fluid passage 58 → the fluid passage 55 of the pump. Therefore, by continuing the operation of the hydraulic circuit, it is possible to drain the packer 22 and contract the packer in a short time.
[0020]
(D) Packer shrinkage test When the target packer is inflated with water and forced to drain using a cylinder pump during contraction, the difference in drainage time compared to natural drainage is tested, and the time is measured. In addition, how the drainage time changes depending on the diameter and length of the tube is measured.
[0021]
2. Test apparatus and test method 2-1. FIG. 2 shows an outline of the test apparatus. In FIG. 2, 51 is a hollow member (virtual hole) imagining a borehole, 52 is a packer, 53 is a tube, 54 to 58 are valves, 59 to 61 are check valves, 62 is a hand pump, 63 is a water tank, and 64 is a water tank. The cylinder pump 65 is a pressure gauge.
[0022]

[0023]
2-3. The test method packer 52 is inserted into the virtual hole 51, the valve 56 is closed, and the

valves

54 and 55 are opened. In this state, water is fed into the packer 52 via the tube 53 by the hand pump 62 to expand the packer (pressurized to 50 ^kgf / cm ² ). After pressurization, the valve 55 is closed. The above work is the same for natural water discharge, forced drainage and water volume measurement.
(1) Open the natural drain valve 55 and drain the water from the pressure release port of the hand pump 62. At this time, the outer diameter of the packer is measured, and the elapsed time until the original size is obtained is measured.
(2) The forced drain valve 54 → valve 56 → reverse valve 60 → valve 58 → valve 57 → reverse valve 61 → drain line → open the valve 57 and valve 58 so that the water is drained through the water tank. Next, the valve 59 is opened and the cylinder pump 64 is operated to forcibly drain water. At this time, the time required for the packer to return to its original size is measured as in the case of natural drainage.
[0024]
3. Experimental data FIGS. 3 (a) to 3 (d) and FIGS. 4 (a) to 4 (d) show that the diameter and length of the tube 53 are respectively
(A) outer diameter φ4 × inner diameter φ2 15 m,
(B) outer diameter φ4 × inner diameter φ2 100 m,
(C) Outer diameter φ6 × Inner diameter φ4 15m,
(C) Outer diameter φ6 x inner diameter φ4 100m,
Is the drainage time in natural drainage and forced drainage in the case of Ave. Is the average drainage time.
[0025]
FIG. 5 (a) shows the time required for the packer diameter to decrease from 80.0 mm to 70.0 mm and the packer in the case of natural drainage when the tube diameter and length are respectively outer diameter φ6 × inner diameter φ4 and L = 85 m. FIG. 5B shows the relationship between the time and the packer diameter when forced drainage is performed under the same conditions, and FIG. 6B is a graph showing natural drainage and forced drainage.
FIG. 7A shows the time required for the packer diameter to decrease from 80.0 mm to 70.0 mm and the packer in the case of natural drainage when the tube diameter and length are respectively outer diameter φ6 × inner diameter φ4 and L = 15 m. FIG. 7B shows the relationship between the time and the packer diameter when the forced drainage is performed under the same conditions, and FIG. 8B is a graph showing the natural drainage and the forced drainage.
From the above experimental results, the packer diameter can be reduced in a short time by forcibly draining water.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the fluid in the packer can be forcibly made to flow backward to the water tank by the driving force of the pump, and the contraction time of the packer can be shortened to improve work efficiency. This eliminates the need to wait for the fluid that has inflated the packer to return naturally in the form of backflow, as in the past, and allows the collection or setup of the next hole to be started in a short time. It becomes. That is, the time required for the injection work per one borehole is shortened, and in particular, the working efficiency can be improved as the fluid supply line becomes longer and as the bore of the borehole and the pipe becomes larger.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a packer operating device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a test apparatus.
FIG. 3 is a table for explaining drainage time of natural drainage at various tube diameters and lengths.
FIG. 4 is a chart explaining drainage time of forced drainage at various tube diameters and lengths.
FIG. 5 is a chart showing the relationship between the packer diameter and the time until the packer diameter is reduced from 80.0 mm to 70.0 mm in the case of natural drainage and forced drainage (tube: outer diameter φ6 × inner diameter φ4, L = 85 m). It is.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the packer diameter and time in FIG.
FIG. 7 is a chart showing the relationship between the packer diameter and the time until the packer diameter is reduced from 80.0 mm to 70.0 mm in the case of natural drainage and forced drainage (tube: outer diameter φ6 × inner diameter φ4, L = 15 m). It is.
FIG. 8 is a graph showing a relationship between the packer diameter and time in FIG. 7;
FIG. 9 is a perspective view of an injection tube with a packer.
FIG. 10 is an explanatory view showing a state where the packer is set in a borehole and expanded.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a general injection method using an injection tube with a single packer.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a general injection method using an injection tube with a double packer.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a packer operating method.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 20 Injection pipe with packer 21 Injection pipe 22 Packer 23 Packer injection pipe 50 Packer operating device 51 Reciprocating pump 52 Hydraulic circuit 53 High-pressure four-way valve 54

Water tank

55, 56 Fluid passage 57 Pump fluid suction passage 58 Pump fluid Discharge through

Claims

In a packer operating device that pressurizes and expands a pressurized fluid into a packer to prevent grout from escaping,
A reciprocating pump that supplies pressure fluid to the packer and discharges pressure fluid from the packer;
Upon pressurizing the fluid into the packer, the first fluid passage from the pressure fluid tank is connected to the suction fluid passage of the pump, and the discharge fluid passage of the pump is connected to the second fluid passage to the packer. A fluid passage switch that connects the second fluid passage communicating with the packer to the suction fluid passage of the pump and the discharge fluid passage of the pump to the first fluid passage to the pressure fluid tank when the fluid is discharged. means,
A packer operating device comprising: