特許 7449537 パッカー装置および湧水圧測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-06

(45)【発行日】2024-03-14

(54)【発明の名称】パッカー装置および湧水圧測定方法

(51)【国際特許分類】

   E21B 47/06 20120101AFI20240307BHJP

   G01V 9/02 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

E21B47/06

G01V9/02

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020127601

(22)【出願日】2020-07-28

(65)【公開番号】P2022024800

(43)【公開日】2022-02-09

【審査請求日】2023-05-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000168506

【氏名又は名称】鉱研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】平塚 裕介

(72)【発明者】

【氏名】山本 肇

(72)【発明者】

【氏名】熊本 創

(72)【発明者】

【氏名】増岡 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】久我 俊充

(72)【発明者】

【氏名】森山 和義

【審査官】柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０２１３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０３６６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０２５７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０６９８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０９４４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１１６２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ ４７／０６

Ｅ２１Ｂ ３３／００

Ｅ２１Ｂ ３４／００

Ｇ０１Ｖ ９／０２

Ｆ１６Ｋ ３１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボーリング孔に配管されたケーシングの先端部に設けられて、ボーリング孔先端部の湧水を前記ケーシング内に取り込むパッカー装置であって、
前記ケーシングの先端から突出するように配置される採水管と、
前記採水管の基端に接続された切替バルブと、
前記切替バルブを介して前記採水管に連結された基端流路と、
前記採水管に周設されて前記ボーリング孔先端部において拡張する前方パッカーと、
前記前方パッカーの後方で前記採水管に周設されて前記ケーシング内において拡張する後方パッカーと、
前記切替バルブから前記前方パッカー及び前記後方パッカーに至るパッカー流路と、
を備えていることを特徴とする、パッカー装置。

【請求項2】

前記採水管は、前記前方パッカーが周設された第一管材と、前記後方パッカーが周設された第二管材とを備えており、
前記第一管材と前記第二管材は、前記前方パッカーおよび前記後方パッカーが拡張した状態で前記ケーシングに孔口側から引張力が作用した際に離隔するように連結されていて、
前記パッカー流路は、前記第一管材と前記第二管材とが離隔した際に、分断されることを特徴とする、請求項１に記載のパッカー装置。

【請求項3】

前記第一管材と前記第二管材は、接続ピンを介して接続されており、
前記接続ピンは、前記引張力が作用した際に切断されることを特徴とする、請求項２に記載のパッカー装置。

【請求項4】

ボーリング孔を削孔するとともに前記ボーリング孔にケーシングを配設する削孔工程と、
前記ボーリング孔の先端部に請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のパッカー装置を配設する装置配設工程と、
前記パッカー装置の先端から前記ボーリング孔内に流入する湧水の圧力を測定する測定工程と、
前記パッカー装置を回収する装置回収工程と、を備える湧水圧測定方法であって、
前記装置配設工程では、
前記ケーシングを後退させて前記ケーシングの先端と前記ボーリング孔の先端面との間に隙間をあける作業と、
前記ケーシングの孔口側から圧送した水の圧力により前記パッカー装置の先端部を前記ケーシングの先端から突出させる作業と、
前記水の圧力を増加させることで前記切替バルブを切り替えるとともに、前記水を前記パッカー流路に誘導して前記前方パッカーおよび前記後方パッカーを拡張させる作業と、
を行い、
前記測定工程では、前記水の圧力を減少させることで前記切替バルブを元に戻し、前記前方パッカーおよび前記後方パッカーの拡張状態を維持した状態で前記湧水を前記ケーシング内に取り込むことを特徴とする、湧水圧測定方法。

【請求項5】

前記装置回収工程では、水の圧力により坑口側から圧送された接続部材を前記パッカー装置の基端部に接続し、前記接続部材から延設されたワイヤーを巻き取ることにより前記パッカー装置を回収することを特徴とする、請求項４に記載の湧水圧測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル工事において湧水圧の測定に使用するパッカー装置および湧水圧測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル工事では、切羽前方の地質や湧水区間の状況を事前に把握することが、地山の安定性確保や工事の安全管理のうえで重要である。切羽前方の地質や地下水状況（水理特性等）の探査方法として、水平調査ボーリングを行う場合がある。
水平調査ボーリングにより地下水圧を測定する場合には、ボーリング孔先端の湧水区間の近傍においてパッカーを拡張することで他の区間と区切り、パッカーにより区切られた湧水区間における湧水を測定する。
このような地下水圧測定方法として、例えば、特許文献１に開示された方法がある。特許文献１の地下水圧測定方法では、先端にパッカーを有する管材を、基端側に継ぎ足されたロッドにより押し込むことで所定の位置に配設した後、パッカーを拡張させている。
ところが、削孔距離が百メートル以上の中長距離の調査ボーリングでは、パッカー挿入時のロッドの継ぎ足し作業や、パッカー回収時のロッドの取り外し作業に手間がかかり、切羽前方の湧水区間の水圧を迅速に測定することができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－０１１６２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、ボーリング孔の削孔距離に限定されることなく簡易に設置および回収できるパッカー装置と、このパッカー装置を利用することで切羽前方の湧水区間の水圧を迅速に測定して、速やかにトンネル施工を再開できる湧水圧測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を解決するために、本発明のパッカー装置は、ボーリング孔に配管された削孔ロッド（ケーシング）の先端部に設けられて、ボーリング孔先端部の湧水を前記ケーシング内に取り込むものであって、前記ケーシングの先端から突出するように配置される採水管と、前記採水管の基端に接続された切替バルブと、前記切替バルブを介して前記採水管に連結された基端流路と、前記採水管に周設されて前記ボーリング孔先端部において拡張する前方パッカーと、前記前方パッカーの後方で前記採水管に周設されて前記ケーシング内において拡張する後方パッカーと、前記切替バルブから前記前方パッカー及び前記後方パッカーに至るパッカー流路とを備えるものである。
前記採水管は、前記前方パッカーが周設された第一管材と、前記後方パッカーが周設された第二管材とを備えており、前記第一管材と前記第二管材は、前記前方パッカーおよび前記後方パッカーが拡張した状態で前記ケーシングに孔口側から引張力が作用した際に離隔するように連結されているのが望ましい。前記パッカー流路は、前記第一管材と前記第二管材とが離隔した際に分断されるように構成しておく。
前記第一管材と前記第二管材は、前記引張力が作用した際に切断される接続ピンを介して接続されているのが望ましい。

【0006】

また、本発明の湧水圧測定方法は、ボーリング孔を削孔するとともに前記ボーリング孔にケーシングを配設する削孔工程と、前記ボーリング孔の先端部に前記パッカー装置を配設する装置配設工程と、前記パッカー装置の先端から前記ボーリング孔内に流入する湧水の圧力を測定する測定工程と、前記パッカー装置を回収する装置回収工程とを備えるものである。前記装置配設工程では、前記ケーシングを後退させて前記ケーシングの先端と前記ボーリング孔の先端面との間に隙間をあける作業と、前記ケーシングの孔口側から圧送した水の圧力により前記パッカー装置の先端部を前記ケーシングの先端から突出させる作業と、前記水の圧力を増加させることで前記切替バルブを切り替えるとともに、前記水を前記パッカー流路に誘導して前記前方パッカーおよび前記後方パッカーを拡張させる作業とを行う。また、前記測定工程では、前記水の圧力を減少させることで前記切替バルブを元に戻し、前記前方パッカーおよび前記後方パッカーの拡張状態を維持した状態で前記湧水を前記ケーシング内に取り込む。
前記装置回収工程では、水の圧力により孔口側から圧送された接続部材を前記パッカー装置の基端部に接続し、前記接続部材から延設されたワイヤーを巻き取ることにより前記パッカー装置を回収するのが望ましい。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ボーリング孔の削孔距離に限定されることなく、簡易にパッカー装置の設置および回収が可能となり、また、切羽前方の湧水区間の水圧を迅速に測定して、速やかにトンネル施工を再開できるようになる。
本発明のパッカー装置およびこのパッカー装置を利用した湧水圧測定方法によれば、ケーシング内の水圧の調整のみで、パッカー装置の送り込み、パッカーの拡張および湧水の取り込みが可能となる。そのため、パッカー装置用の押込みロッドを用いる必要がなく、所定位置における湧水圧の測定を迅速に実施できる。
また、第一管材と第二管材とが連結された採水管を採用した場合には、ケーシングを引っ張ることでパッカー流路が分断され、分断されたパッカー流路から前方パッカー内および後方パッカー内から水が排水されて、前方パッカーおよび後方パッカーが収縮する。すなわち、ケーシングに引張力を作用させるのみでパッカーが収縮して、パッカー装置の回収が可能になるため、簡易に回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係るパッカー装置を示す断面図である。

【図2】本実施形態のパッカー装置を利用した湧水圧測定方法を示すフローチャートである。

【図3】湧水圧測定方法の削孔工程の概要を示す断面図である。

【図4】湧水圧測定方法の装置配設工程を示すフローチャートである。

【図5】装置配設工程の概要を示す断面図であって、（ａ）はロッド後退作業、（ｂ）は装置圧送作業である。

【図6】（ａ）および（ｂ）は装置配設工程のパッカー拡張作業の概要を示す断面図である。

【図7】湧水圧測定方法の測定工程の概要を示す断面図である。

【図8】湧水圧測定方法の装置回収工程を示すフローチャートである。

【図9】（ａ）および（ｂ）は装置回収工程の第二ロッド後退作業の概要を示す断面図である。

【図10】図９に続く装置回収工程の概要を示す断面図であって、（ａ）はオーバーショット取付作業、（ｂ）は装置引抜作業である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本実施形態では、湧水が予想されるトンネル工事において、事前に地山Ｇの湧水状況を把握することを目的として、パッカー装置１を利用して切羽前方の湧水圧を測定する湧水圧測定方法について説明する。
図１は、本実施形態のパッカー装置１を示す断面図である。図１に示すように、パッカー装置１は、採水管２、切替バルブ３、基端流路４、前方パッカー５、後方パッカー６、パッカー流路７および嵌合部材８を備えている。パッカー装置１は、湧水圧を測定する際にケーシング（図５の削孔ロッド９）内に挿入され、ケーシングの坑口側からケーシング内に送り込まれた水の圧力によってケーシングの先端（ボーリング孔の先端）に送り込まれる。

【0010】

採水管２は、管本体２０と、管本体２０に周設された第一管材２１および第二管材２２とを備えている。管本体２０は、湧水を集水して後方（孔口側）へ輸送する流路として機能する管材からなる。管本体２０は、複数の管材を連結することにより形成されていてもよいし、一本の管材により構成されていてもよい。管本体２０の先端には、ストッパー２３が形成されている。ストッパー２３は、管本体２０の外径を拡径する部分であって、管本体２０の先端に固定された筒状部材からなる。
第一管材２１および第二管材２２は、採水管２を構成する管本体２０に周設されている。すなわち、管本体２０は、第一管材２１および第二管材２２に挿入されている。第一管材２１は管本体２０の先端部に配設されていて、第二管材２２は第一管材２１の後端（孔口側の端部）に、連結されている。

【0011】

第一管材２１は、管本体２０に対して摺動可能である。第一管材２１の先端部の内径は、管本体２０の外径と同等で、第一管材２１の外径は、ストッパー２３の外径以上である。また、第一管材２１の後部の内径は、管本体２０の外径よりも大きく、管本体２０の外面と第一管材２１の後部の内面との間には、環状の隙間が形成されている。管本体２０と第一管材２１との間に形成された隙間２１ａは、前方パッカー５に水（流体）を誘導するためのパッカー流路７の一部を構成する。
第一管材２１の外周面には、前方パッカー５を設置するための凹部２１ｂが形成されている。凹部２１ｂは、第一管材２１の周方向に連続する溝である。凹部２１ｂの底部には、隙間２１ａに通じる挿通孔２１ｃが形成されている。隙間２１ａを介して圧送された水（流体）は、挿通孔２１ｃを通じて凹部２１ｂに設けられた前方パッカー５に供給される。
第一管材２１の基端部の外面には、段差２１ｄが形成されており、段差２１ｄよりも基端側に挿入部２１ｅが形成されている。すなわち、挿入部２１ｅは、第一管材２１の後端に形成された縮径部分である。

【0012】

第二管材２２は、管本体２０に固定された筒状部材である。第二管材２２の外面には段差２２ａが形成されていて、第二管材２２の先端部（第二管材先端部２２ｂ）の外径がその他の部分の外径よりも小さくなっている。段差２２ａよりも前方の第二管材先端部２２ｂ（縮径部分）には、収容部２２ｃが形成されている。収容部２２ｃの内径は、第一管材２１の挿入部２１ｅの外径と同等であり、挿入部２１ｅを収容部２２ｃに挿入することで、互いに嵌合する。収容部２２ｃには、内側（挿入部２１ｅ側）に突出する接続ピン２４が固定されている。第一管材２１と第二管材２２は、接続ピン２４を介して連結されている。接続ピン２４は、例えば、樹脂材料や、挿入部２１ｅと収容部２２ｃとの境界面において弱部（例えば切欠き）が形成された金属材料からなり、第一管材２１と第二管材２２との間に引き離す力が作用した際に挿入部２１ｅと収容部２２ｃとの境界面において破断するように構成されている。
第二管材２２の外周面には、後方パッカー６を設置するための凹部２２ｄが形成されている。凹部２２ｄは、段差２２ａよりも後方の一般部２２ｅにおいて、周方向に連続するように形成された溝である。
第二管材２２の一般部２２ｅの内部には、バルブ収容空間２２ｆが形成されている。バルブ収容空間２２ｆには、管本体２０の基端部が入り込んでいる。バルブ収容空間２２ｆは、管本体２０の外径よりも大きな幅の空洞であり、バルブ収容空間２２ｆには、切替バルブ３が収容されている。また、バルブ収容空間２２ｆの基端側には、基端流路４が連通している。
第二管材２２には、バルブ収容空間２２ｆから凹部２２ｄに至る第一流路２２ｇと、凹部２２ｄから収容部２２ｃに至る第二流路２２ｈとが形成されている。第一流路２２ｇおよび第二流路２２ｈは、パッカー流路７の一部を構成する。

【0013】

切替バルブ３は、第二管材２２のバルブ収容空間２２ｆに設けられている。切替バルブ３は、採水管２の基端と基端流路４との間に介設されている。切替バルブ３は、管本体２０の外径と同等の外径を有した前部３１と、前部３１の後方に設けられていて、前部３１よりも大きな外径を有した後部３２と、前部３１に装着されたバネ材３３とを備えている。切替バルブ３には、基端面に開口する流路３４が形成されている。前部３１の外周面には、流路３４に通じる開口部３５が形成されている。すなわち、流路３４は、開口部３５を介してバルブ収容空間２２ｆに通じている。
切替バルブ３は、バルブ収容空間２２ｆの内部において、前後（図１において左右）に摺動可能である。バネ材３３は、前部３１と後部３２との段差部分に係止されていて、切替バルブ３はバネ材３３により後方に付勢されている。切替バルブ３は、通常時においては、バルブ収容空間２２ｆの後端面に当接しており、基端流路４と流路３４とが連通した状態となっている。このとき、バルブ収容空間２２ｆに面する第一流路２２ｇの開口部は、切替バルブ３（後部３２）の外周面により遮蔽された状態となる。一方、切替バルブ３が前方に移動し、後部３２の後端が第一流路２２ｇの開口部よりも前側に移動すると、第一流路２２ｇの開口部が露出して第一流路２２ｇと基端流路４とが連通した状態となる。

【0014】

基端流路４は、第二管材２２の後部（孔口側端部）に形成されていて、切替バルブ３を介して採水管２（管本体２０）に連通している。基端流路４の前部分（採水管２側の部分）４１は、バルブ収容空間２２ｆに面して開口しており、基端流路４の後部分４２（採水管２と反対側の部分）は前部分４１の後端から二つに分岐されて第二管材２２の外周面に開口している。すなわち、本実施形態の基端流路４は、断面視Ｔ字状に形成されており、前部分４１の中心軸が採水管２の中心軸と同軸になるように配置されていて、後部分４２の中心軸は前部分４１の中心軸と交差（直交）している。

【0015】

前方パッカー５は、第一管材２１（採水管２）の凹部２１ｂに周設されている。前方パッカー５は、第一管材２１の周方向に連続した環状部材であって、ゴムなどの収縮性を有した材料により構成されている。本実施形態の前方パッカー５は、前後（図１において左右）に形成された係合部が第一管材２１に係合することで固定されているが、前方パッカー５の固定方法は限定されるものではなく、例えば、加硫接着、接着剤、ネジ等により固定することもできる。前方パッカー５は、パッカー流路７（第一流路２２ｇ、第二流路２２ｈおよび隙間２１ａ）を介して圧送された水（流体）により第一管材２１の外側に向けて拡張する。通常時の前方パッカー５は、外面が第一管材２１の外面から突出することがないように、凹部２１ｂに収まっている。一方、水により前方パッカー５が拡張すると、第一管材２１の外周面よりも外側に突出する。前方パッカー５は、ボーリング孔ＢＨの先端部において拡張することで、ボーリング孔ＢＨの内壁に密着する。

【0016】

後方パッカー６は、前方パッカー５の後方で、第二管材２２（採水管２）の凹部２２ｄに周設されている。後方パッカー６は、第二管材２２の周方向に連続した環状部材であって、ゴムなどの収縮性を有した材料により構成されている。本実施形態の後方パッカー６は、前後（図１において左右）に形成された係合部が第二管材２２に係合することで固定されているが、後方パッカー６の固定方法は限定されるものではなく、例えば、加硫接着、接着剤、ネジ等により固定することもできる。後方パッカー６は、第一流路２２ｇを介して圧送された水により第二管材２２の外側に向けて拡張する。通常時の後方パッカー６は、外面が第二管材２２の外面から突出することがないように、凹部２２ｄに収まっている。一方、水によって後方パッカー６が拡張すると、第二管材２２の外周面よりも外側に突出する。後方パッカー６は、ケーシング（削孔ロッド９）内において拡張することでケーシングの内面に密着する。

【0017】

パッカー流路７は、切替バルブ３から後方パッカー６及び前方パッカー５に至る流路である。本実施形態のパッカー流路７は、第二管材２２の周壁の内部に形成された第一流路２２ｇおよび第二流路２２ｈと、管本体２０と第一管材２１との隙間２１ａとにより構成されている。すなわち、パッカー流路７は、バルブ収容空間２２ｆから後方パッカー６に至る第一流路２２ｇ、並びに、後方パッカー６から前方パッカー５に至る第二流路２２ｈおよび隙間２１ａにより構成されている。このように、パッカー流路７は、基端流路４に取り込まれた水を、後方パッカー６に誘導した後、後方パッカー６内の水を前方パッカー５に誘導する。

【0018】

嵌合部材８は、パッカー装置１の基端に形成された回収用の部材である。本実施形態の嵌合部材８は、オーバーショットと嵌合するワンタッチジョイント式である。

【0019】

図面を参照して、パッカー装置１を利用した湧水圧測定方法について説明する。湧水圧測定方法は、例えば、トンネルの切羽から水平ボーリングを行い、ボーリング孔内の湧水圧を確認することで、切羽前方での地山状況を確認する場合に使用する。図２は、本実施形態の湧水圧測定方法のフローチャートである。本実施形態の湧水圧測定方法は、図２に示すように、削孔工程Ｓ１、装置配設工程Ｓ２，測定工程Ｓ３および装置回収工程Ｓ４を備えている。

【0020】

図３は、削孔工程Ｓ１の概要を示す断面図である。図３に示すように、削孔工程Ｓ１は、地山Ｇを削孔してボーリング孔ＢＨを形成するとともに、当該ボーリング孔ＢＨに削孔ロッド（ケーシング）９を配設する工程である。本実施形態の削孔ロッド９の先端には、削孔ビット９１が固定されている。削孔ビット９１は、削孔ロッド９の先端に固定された環状のビットである。削孔ビット９１の内径は、削孔ロッド９の内径よりも小さく、削孔ビット９１は削孔ロッド９の内側に突出している。削孔工程Ｓ１では、削孔ビット９１の内空部に図示しないインナービットを取り付けた状態で行う。ボーリング孔ＢＨの削孔では、削孔ロッド９を図示しないボーリングマシンの動力により中心軸を中心に打撃しながら回転させることで、削孔ビット９１およびインナービットにより地山Ｇを全断面切削する。本実施形態のボーリング孔ＢＨは、略水平（基端側よりも先端側が高い状態も含む）に形成する。尚、ボーリング孔ＢＨの削孔方向は略水平方向に限定されるものではなく、例えば下向き、上向き、縦向き（鉛直方向）に削孔してもよい。所定の長さ（深さ）のボーリング孔ＢＨを形成したら、インナービットを回収する。

【0021】

装置配設工程Ｓ２は、ボーリング孔ＢＨの先端部にパッカー装置１を配設する工程である。図４に装置配設工程Ｓ２の作業内容を示す。本実施形態の装置配設工程Ｓ２は、第一ロッド後退作業Ｓ２１と、装置圧送作業Ｓ２２と、パッカー拡張作業Ｓ２３とを備えている。
図５（ａ）は、第一ロッド後退作業Ｓ２１の概要を示す断面図である。第一ロッド後退作業Ｓ２１では、図５（ｂ）に示すように、削孔ロッド９を後退させて、削孔ロッド９の先端とボーリング孔ＢＨの先端面（底）との間に隙間をあける。すなわち、ボーリング孔ＢＨの先端部は、地山Ｇが露出した状態となる。

【0022】

図５（ｂ）および図６（ａ）は、装置圧送作業Ｓ２２の概要を示す断面図である。装置圧送作業Ｓ２２では、図５（ｂ）に示すように、削孔ロッド９の孔口側から圧送した水Ｗの圧力によりパッカー装置１を圧送する。パッカー装置１の先端部（第一管材２１）は、は削孔ロッド９の先端から突出させる。パッカー装置１は、水圧により削孔ロッド９の先端部に輸送された後、図６（ａ）に示すように、段差２２ａが削孔ビット９１に係止されることで、先端部（第一管材２１）が削孔ビット９１の先端から突出した状態で留まる。パッカー装置１の圧送に使用した水Ｗは、パッカー装置１と削孔ロッド９との隙間や、パッカー装置１内（管本体２０）を介してボーリング孔ＢＨの先端部に流出した後、ボーリング孔ＢＨと削孔ロッド９との隙間からボーリング孔ＢＨの孔口側へ排水される。

【0023】

図６（ｂ）は、パッカー拡張作業Ｓ２３の概要を示す断面図である。パッカー拡張作業Ｓ２３では、図６（ｂ）に示すように、前方パッカー５および後方パッカー６を拡張させる。図６（ａ）に示すように、パッカー装置１が削孔ロッド９の先端に係止されたら、削孔ロッド９内に供給する水Ｗの水圧を増加させる。水Ｗの圧力を増加させると、図６（ｂ）に示すように、水圧により切替バルブ３が前方に移動する（切替バルブ３のポジションが切り替わる）。切替バルブ３が前方に移動すると、切替バルブ３の前部３１により管本体２０の後端が遮蔽されるとともに、第一流路２２ｇ（パッカー流路７）がバルブ収容空間２２ｆに露出するため、バルブ収容空間２２ｆ内の水Ｗがパッカー流路７に誘導される。これにより、パッカー流路７を介して後方パッカー６および前方パッカー５に水Ｗが圧入される。前方パッカー５は、水圧により拡張して、ボーリング孔ＢＨの内壁に密着する。また、後方パッカー６は水圧により拡張して、削孔ロッド９の内面に密着する。

【0024】

測定工程Ｓ３では、ボーリング孔ＢＨ内に流入する湧水Ｗ_Ｇをパッカー装置１（採水管２）の先端から回収して、当該湧水Ｗ_Ｇの圧力を測定する。図７は、測定工程Ｓ３の概要を示す断面図である。測定工程Ｓ３では、孔口側から圧送する水Ｗの圧力を減少させる。水Ｗの圧力が湧水Ｗ_Ｇの圧力よりも小さくなると、採水管２内に取り込まれた湧水Ｗ_Ｇの圧力およびバネ材３３（図１参照）反力により切替バルブ３が元に戻る。ここで、ボーリング孔ＢＨ内では、図７に示すように、前方パッカー５がボーリング孔ＢＨの内壁に密着しており、ボーリング孔ＢＨの先端部に発生した湧水Ｗ_Ｇが前方パッカー５の後方に流出することが防止されているため、管本体２０へと湧水Ｗ_Ｇが誘導される。また、切替バルブ３が元の状態に戻ると、パッカー流路７の基端側（第一流路２２ｇ）が遮蔽されるため、前方パッカー５および後方パッカー６内の水Ｗの流出が防止され、前方パッカー５および後方パッカー６の拡張状態を維持した状態で湧水Ｗ_Ｇを取り込むことできる。管本体２０の先端から取り込まれた湧水Ｗ_Ｇは、管本体２０から切替バルブ３を通って、基端流路４を介して削孔ロッド９に取り込まれて、孔口へと誘導される。削孔ロッド９の孔口では、圧力計等により、湧水圧の測定を行う。

【0025】

装置回収工程Ｓ４は、パッカー装置１を回収する工程である。図８に装置回収工程Ｓ４の手順を示す。図８に示すように、装置回収工程Ｓ４は、第二ロッド後退作業Ｓ４１と、、オーバーショット取付作業Ｓ４２と、装置引抜作業Ｓ４３とを備えている。
図９（ａ）および（ｂ）は、第二ロッド後退作業Ｓ４１の概要を示す断面図である。第二ロッド後退作業Ｓ４１では、図９（ａ）に示すように、削孔ロッド９を孔口側に引っ張ることで削孔ロッド９を後退させる。このとき、前方パッカー５および後方パッカー６は、拡張した状態が維持されている。後方パッカー６が削孔ロッド９に密着しているため、削孔ロッド９を後退させると、第二管材２２が削孔ロッド９とともに後退する。一方、第一管材２１は、前方パッカー５が拡張してボーリング孔ＢＨの内面に密着しているため、ボーリング孔ＢＨに固定された状態が維持される。その結果、削孔ロッド９を後退させる力（引張力）によって接続ピン２４が切断されて、第一管材２１と第二管材２２とが離隔する。管本体２０は、ストッパー２３が第一管材２１に接するまで第二管材２２とともに後退する。第一管材２１と第二管材２２とが離隔すると、パッカー流路７（第二流路２２ｈと隙間２１ａ）とが分断される。パッカー流路７が分断されると、前方パッカー５内の水Ｗおよび後方パッカー６内の水Ｗがこの部分から流出するため、図９（ｂ）に示すように、前方パッカー５および後方パッカー６が縮んだ状態となる。

【0026】

図１０（ａ）はオーバーショット取付作業Ｓ４２の概要を示す断面図である。オーバーショット取付作業Ｓ４２では、図１０（ａ）に示すように、パッカー装置１の嵌合部材８にオーバーショット（接続部材）８１を取り付ける。オーバーショット８１の先端部はワンタッチジョイント式の嵌合部材８と篏合する形状であり、オーバーショット８１の後端部にはワイヤー８２が接続されている。オーバーショット８１は水圧により削孔ロッド９内に送り込まれる。削孔ロッド９の先端側に送り込まれたオーバーショット８１は、嵌合部材８と嵌合することで、パッカー装置１に接続される。
図１０（ｂ）は、装置引抜作業Ｓ４３の概要を示す断面図である。図１０（ｂ）に示すように、オーバーショット８１をパッカー装置１に接続に接続したら、図示しないウィンチ等によりワイヤー８２を巻きとることで、オーバーショット８１およびパッカー装置１を回収する。

【0027】

以上、本実施形態のパッカー装置１によれば、ボーリング孔ＢＨの削孔距離に限定されることなく、簡易にパッカー装置１の設置および回収が可能となり、また、切羽前方の湧水区間の水圧を迅速に測定して、速やかにトンネル施工を再開できるようになる。
パッカー装置１を利用した湧水圧測定方法で、削孔ロッド９内の水圧の調整のみで、パッカー装置１の送り込み、パッカー（前方パッカー５および後方パッカー６）の拡張および湧水の取り込みが可能となる。そのため、孔口からパッカー装置１に至る管材（押込みロッド）を用いる必要がなく、所定位置における湧水圧の測定を迅速に実施できる。
また、削孔ロッド９を引っ張ることで、第一管材２１と第二管材２２とが分断されて、前方パッカー５内および後方パッカー６内の水Ｗが分断されたパッカー流路７を介して排水されて、前方パッカー５および後方パッカー６が収縮する。このように、孔口側から削孔ロッド９に引張力を作用させるのみでパッカーが収縮して、パッカー装置１の回収が可能になるため、簡易に回収することができる。

【0028】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
ストッパー２３は、別部材を管本体２０に固定することにより形成する場合に限定されるものではなく、例えば、管本体２０の先端を加工することにより一体に形成された部分であってもよい。また、ストッパー２３は、必ずしも筒状である必要はなく、間欠的に形成された突起であってもよい。
前記実施形態では、第二管材２２の外面に、削孔ロッド９に係止する段差２２ａを有している場合について説明したが、段差２２ａに代えて、削孔ロッド９と係止する突起が形成されていてもよい。すなわち、第二管材２２は、外径が一定の筒状部材の外面に突起が形成されていてもよい。また、第二管材２２に突起が形成されている場合には、第二管材２２は、突起の前後において個別の筒状部材が連設されていてもよい。
前記実施形態では、削孔ロッド９によりボーリング孔ＢＨを形成することで、ボーリング孔ＢＨの削孔とケーシングの設置を同時に行うものとしたが、ケーシングの設置は、ボーリング孔ＢＨの削孔とは別に、ボーリング孔ＢＨの形成後に行ってもよい。
パッカー流路７は、前方パッカー５と後方パッカー６に対して個別に設けられていてもよい。
前記実施形態では、基端流路４が断面視Ｔ字状の場合について説明したが、基端流路４の前部分４１と後部分４２の角度は限定されるものではなく、例えば、断面視Ｙ字状に接続されていてもよい。
前記実施形態では、測定工程Ｓ３において孔口側から圧送する水Ｗの圧力を湧水Ｗ_Ｇの圧力よりも小さくすることで、採水管２内に取り込まれた湧水Ｗ_Ｇの圧力およびバネ材３３の反力により切替バルブ３を元に戻すものとしたが、切替バルブ３は湧水Ｗ_Ｇの圧力またはバネ材３３反力のいずれか一方のみで元に戻るものであってもよい。

【符号の説明】

【0029】

１ パッカー装置
２ 採水管
２０ 管本体
２１ 第一管材
２２ 第二管材
２３ ストッパー
２４ 接続ピン
３ 切替バルブ
４ 基端流路
５ 前方パッカー
６ 後方パッカー
７ パッカー流路
８ 嵌合部材
９ 削孔ロッド（ケーシング）
ＢＨ ボーリング孔
Ｇ 地山
Ｗ０ 湧水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】