JP2002213177A - 土壌サンプリングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 孔壁崩壊や地層汚染のない、低騒音・小型・
軽量で移動性のよい簡易な地質調査用土壌採取システム
を提供する。 【解決手段】 走行台車に設けられた所定長さのガイド
セルと、ドリルロッドが連結され、ガイドセルの長さ方
向に進退自在に取付けられたボーリングヘッドと、この
ボーリングヘッドに回転力を付与する回転モータと、ド
リルロッドと係合して一体的に回転運動するインナチュ
ーブアセンブリとを備え、インナチューブアセンブリ
は、流体圧によって打撃を与えるダウンザホールハンマ
と、このダウンザホールハンマの掘削方向の前方に取付
けられたコア採取管とを有するとともに、オーバショッ
トを備えたワイヤラインによりドリルロッド内に搬入お
よび搬出される。また、前記ダウンザホールハンマへの
流体圧を空圧と油圧との間で切換える流体圧変換機構を
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤライン方式
のサンプラーと流体圧ハンマを用いた地質調査の土壌採
取システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】地質調査用土壌採取工法には、これまで
最も汎用的に行われてきたロータリー式ボーリングによ
る方法、小型動力ハンマーでサンプラーを打込み土壌を
採取する方法、クローラ搭載型のミニロータリーパーカ
ッションによる方法、あるいは通常のロータリーパーカ
ッション式サンプリング等のシステムによる方法などが
あった。

【０００３】このような従来の技術には次のような欠点
があった。 （１）ロータリー式ボーリングは強力な打撃力を付与し
ないで掘削するため、小型動力ハンマーでサンプラーを
打込む方法は回転力を付与しないで掘削するため、さら
に、クローラ搭載型のミニロータリーパーカッションは
地上のボーリングヘッド上端部から打撃を加えるため、
これらの工法は、礫、玉石層、砂層等での掘削効率およ
び土壌採取効率がよくなかった。

【０００４】（２）ロータリー式ボーリングは、ベント
ナイト泥水使用による汚染の恐れがあった。

【０００５】（３）小型動力ハンマーでサンプラーを打
込む方法は、人力によるため、抜管時に固着して抜き出
すことができないトラブルに遭遇する欠点があった。

【０００６】（４）ロータリーパーカッション式サンプ
リング工法は、高速で土壌採取効率はよいが、打撃騒音
が高い等の欠点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来の問題点を解決すべく、孔壁崩壊や地層汚染のな
い、低騒音・小型・軽量で移動性のよい簡易な地質調査
用土壌採取システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題を解
決するために、走行台車に設けられた所定長さのガイド
セルと、ドリルロッドが連結され、前記ガイドセルの長
さ方向に進退自在に取付けられたボーリングヘッドと、
このボーリングヘッドに回転力を付与する回転モータ
と、前記ドリルロッドと係合して一体的に回転運動する
インナチューブアセンブリとを備え、前記インナチュー
ブアセンブリは、流体圧によって打撃を与えるダウンザ
ホールハンマと、このダウンザホールハンマの掘削方向
の前方に取付けられたコア採取管とを有するとともに、
オーバショットを備えたワイヤラインにより前記ドリル
ロッド内に搬入および搬出されることを特徴とする。

【０００９】また、前記ダウンザホールハンマへの流体
圧を空圧と油圧との間で切換える流体圧変換機構を備え
ていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて添付図面を参照して詳細に説明する。本発明の一実
施の形態による土壌サンプリングシステムは、パーカッ
ションワイヤラインサンプリング工法などと同様の地質
調査のための土壌採取に用いられる。図３乃至図１０に
図示したように、本発明の土壌サンプリングシステム
は、走行台車７０に設けられた所定長さのガイドセル４
０と、ドリルロッド１１が連結され、ガイドセル４０の
長さ方向に進退自在に取付けられたボーリングヘッド２
０と、このボーリングヘッド２０に回転力を付与する回
転モータ（図示しない）と、ドリルロッド１１と係合し
て一体的に回転運動するインナチューブアセンブリ１と
を備えている。

【００１１】ホイスト８０に連結した地質調査システム
の一形式であるワイヤラインサンプラーのワイヤライン
５０およびオーバショット５１に把持されるパイプ状の
インナチューブアセンブリ１を、ドリルロッド１１に係
合するアウタチューブアセンブリ１０の先端内部に装着
する。

【００１２】図１および図２に示したように、インナチ
ューブアセンブリ１には、流体圧によって打撃を与える
ダウンザホールハンマ２と、このダウンザホールハンマ
２の掘削方向の前方に取付けられたコア採取管（インナ
チューブ）３とを有している。このダウンザホールハン
マ２による掘削に伴い、アウタチューブアセンブリ１０
およびインナチューブアセンブリ１の先端から所定の掘
削孔深さにおける土壌６０が、コア採取管（インナチュ
ーブ）３内に採取される。次に、オーバショット５１を
巻上げることによって、土壌６０を収納したインナチュ
ーブアセンブリ１を取出す。

【００１３】図１に図示したインナチューブアセンブリ
１および先端部にコアビット１０ａを装着したアウタチ
ューブアセンブリ１０は、本発明の特許出願人が先に出
願した特開平１０−１６９３５６号公報に示したものと
同様な構成であるが、概要を以下に説明する。インナチ
ューブアセンブリ１は、図２に図示したように、先端部
のコア採取管（インナチューブ）３、中間部の前部クラ
ンプ装置６、ダウンザホールハンマ２および後端部の後
部クランプ装置５から構成されており、これらは着脱可
能なようにネジ結合されている。後部クランプ装置５後
端部のスピア５ａがワイヤライン５０のオーバショット
５１に把持され、ワイヤライン５０によりインナチュー
ブアセンブリ１を地上から吊降しおよび巻上げができる
ようになっている。

【００１４】後部クランプ装置５および前部クランプ装
置６には、図１および図２に示したように、それぞれラ
ッチロック５ｂおよび６ａを備え、アウタチューブ１０
に対しそれぞれ後方および前方にインナチューブアセン
ブリ１を移動しないようアウタチューブ１０の内径凹陥
部のロック溝１０ｂ、１０ｃにそれぞれ自動的にロック
する機能を有している。オーバショット５１によりスピ
ア５ａを把持して巻上げるとラッチロック５ｂは、いず
れも図示しないスプリング機構および楔機構等により内
側に引込まれてロックを解除し、ラッチロック６ａはそ
の後端部のテーパ部がアウタチューブ１０の内径突起部
にガイドされて図示しないスプリング機構により自動的
に内側に引込みロックが解除され、インナチューブアセ
ンブリ１を上方に引揚げ取出すことができる。これとは
逆に、インナチューブアセンブリ１が吊り降ろされると
きは、ラッチロック５ｂおよび６ａはいずれも図示しな
いスプリング機構により自動的にアウタチューブ１０の
内径突起部に対しては内側に引込み、アウタチューブ１
０の内径凹陥部のロック溝１０ｂ、１０ｃの所で自動的
に外側に拡がりロックされる。

【００１５】コア採取管（インナチューブ）３の先端内
部には、図１に示すように、複数の内側に屈曲した板ば
ね４ａを有するリング状のコアリフター４を装着してい
る。ダウンザホールハンマ２による掘削に伴い、アウタ
チューブアセンブリ１０およびインナチューブアセンブ
リ１の先端から所定の掘削孔深さにおける土壌６０が、
コア採取管（インナチューブ）３内に押込まれ採取され
るときは、コアリフター４の板ばね４ａが土圧により外
側に開く。その後、インナチューブアセンブリ１が前記
ワイヤライン５０により上方に巻上げられる際にコアリ
フター４は、土壌６０の重量により板ばね４ａが内側に
閉じることにより、土壌６０の落下を防止する機能を有
する。

【００１６】また、前記ダウンザホールハンマ２は、例
えば、本発明の特許出願人が法面や急斜面での掘削用に
開発した小型・軽量の小型ドリルに使われるものを適用
し、このシステムを小型クローラ等の走行台車７０に搭
載することにより、狭い個所での移動や掘削および土壌
採取が容易にできるメリットがある。前記小型ドリルや
ダウンザホールハンマ１０については、既に市販品のた
め詳細な説明を省略するが、図１１に示すように、ダウ
ンザホールハンマ１０を駆動するエア供給用エアコンプ
レッサ１０１から一部分岐したエア（空圧）を油圧に変
換する流体圧変換機構１００を採用し、この油圧を駆動
源とすることによりボーリングヘッド２０等の小型・軽
量化をはかり、急斜面での掘削を容易にした特徴を有す
る。流体圧変換機構１００は、エア配管１１０から分岐
したエア配管１１１に連結したエアモータ１０２により
油圧ポンプ１０３を駆動し、オイルタンク１０４から供
給された油圧を油圧配管１２０を経由してボーリングヘ
ッド２０やホイスト８０等の駆動用に供給するシステム
である。

【００１７】このように構成した本発明の一実施の形態
による土壌サンプリング工法の工程について、図３〜図
１０を参照して詳細に説明する。図３〜図１０では、一
例として、地質調査対象の所定の地盤Ｇ上において、小
型クローラ等の走行台車７０に搭載されたガイドセル４
０に装着されたボーリングヘッド２０を使用した例を示
す。ボーリングヘッド２０は、ガイドセル４０上を掘削
孔軸方向に走行する。このボーリングヘッド２０に係合
するドリルロッド１１またはドリルロッド１１の先端に
係合するアウタチューブアセンブリ１０は、ガイドセル
４０の下方部のクランプ４１により把持されている。ダ
ウンザホールハンマ２は、圧縮エアをエア配管３１から
エアスイベル３０を経由して送入することにより掘削駆
動される。

【００１８】まず、図３に示す土壌採取開始工程（工程
１）では、ダウンザホールハンマ２を取付けたインナチ
ューブアセンブリ１をドリルロッド１１の先端に連結し
たアウタチューブアセンブリ１０の先端内部に装着して
掘削を開始するとともに、土壌採取を開始する。

【００１９】引続き、図４に示す第一の土壌採取終了工
程（工程２）では、所定の第一の掘削孔深さまで掘削
し、土壌６０の採取を終了する。

【００２０】そこで、図５に示すオーバショット挿入工
程（工程３）では、ボーリングヘッド２０をドリルロッ
ド１１から切り離し待避位置まで後退させ、ワイヤライ
ン５０のオーバショット５１をドリルロッド１１の上端
から内部に挿入する。

【００２１】その後、図６に示す土壌回収工程（工程
４）では、土壌６０をコア採取管（インナチューブ）３
内に収納したインナチューブアセンブリ１上端のスピア
５ａをオーバショット５１により把持して巻上げ、イン
ナチューブアセンブリ１を地上に取出し、土壌６０を回
収する。

【００２２】再び、図７に示すインナチューブアセンブ
リ挿入工程（工程５）では、ワイヤライン５０のオーバ
ショット５１に把持された空のインナチューブアセンブ
リ１をドリルロッド１１の上端から内部に挿入しアウタ
チューブアセンブリ１０の先端内部に装着する。

【００２３】さらに、図８に示すドリルロッド継ぎ足し
工程（工程６）では、ワイヤライン５０のオーバショッ
ト５１を巻上げて回収した後、所定の長さのドリルロッ
ド１１を継ぎ足す。

【００２４】再び、図９に示す第二の土壌採取開始工程
（工程７）では、ボーリングヘッド２０を前進させ、ド
リルロッド１１と連結して掘削を再開する。

【００２５】引続き、図１０に示す第二の土壌採取終了
工程（工程８）では、所定の第二の掘削孔深さまで掘削
し、土壌６０の採取を終了する。

【００２６】以降、工程３の工程に戻り、予定の深度ま
で繰返し行い、土壌６０を採取する。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳細に説明した本発明によれば、
下記のような従来にない優れた効果を奏する。 （１）流体圧を利用した駆動方式のため、地層を汚染す
ることなくサンプリングできる。 （２）ダウンザホールドリルの打撃を利用しサンプリン
グするため、礫、玉石層、砂層等での掘削が高能率で、
土壌採取効率が高い。 （３）ロータリーパーカッション機によるような大きな
打撃騒音はなく、比較的低騒音である。 （４）アウタチューブアセンブリおよびインナチューブ
アセンブリの二重管方式を利用するため、孔壁崩壊を防
止できる。 （５）砂層、地下水採取等もダウンザホールハンマの打
撃のみで打込むだけで、自動的に容易にサンプリング可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による土壌サンプリング
システムのワイヤラインダウンザホールドリルの先端部
（アウタチューブアセンブリおよびインナチューブアセ
ンブリ組込み）の一部縦断面図である。

【図２】ワイヤラインサンプラーのインナチューブアセ
ンブリの外観図である。

【図３】本発明の土壌サンプリングシステムによる土壌
採取開始工程（工程１）を示す一部縦断面図である。

【図４】本発明の土壌サンプリングシステムによる第一
の土壌採取終了工程（工程２）を示す一部縦断面図であ
る。

【図５】本発明の土壌サンプリングシステムによるオー
バショット挿入工程（工程３）を示す一部縦断面図であ
る。

【図６】本発明の土壌サンプリングシステムによる土壌
回収工程（工程４）を示す一部縦断面図である。

【図７】本発明の土壌サンプリングシステムによるイン
ナチューブアセンブリ挿入工程（工程５）を示す一部縦
断面図である。

【図８】本発明の土壌サンプリングシステムによるドリ
ルロッド継ぎ足し工程（工程６）を示す一部縦断面図で
ある。

【図９】本発明の土壌サンプリングサンプリングシステ
ムによる第二の土壌採取開始工程（工程７）を示す一部
縦断面図である。

【図１０】本発明の土壌サンプリングシステムによる第
二の土壌採取終了工程（工程８）を示す一部縦断面図で
ある。

【図１１】本発明の土壌サンプリングシステムの流体圧
変換機構の流体圧回路図である。

【符号の説明】

１ インナチューブアセンブリ ２ ダウンザホールハンマ ３ コア採取管（インナチューブ） ４ コアリフター ５ 後部クランプ装置 ５ａ スピア ５ｂ、６ａ ラッチロック ６ 前部クランプ装置 １０ アウタチューブアセンブリ １０ａ コアビット １０ｂ、１０ｃ ロック溝 １１ ドリルロッド ２０ ボーリングヘッド ３０ エアスイベル ３１ エア配管 ４０ ガイドセル ４１ クランプ ５０ ワイヤライン ５１ オーバショット ６０ 土壌（試料） ７０ 走行台車 ８０ ホイスト １００ 流体圧変換機構 １０１ エアコンプレッサ １０２ エアモータ １０３ 油圧ポンプ １０４ オイルタンク １１０ エア配管 １２０ 油圧配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行台車に設けられた所定長さのガイド
   セルと、 ドリルロッドが連結され、前記ガイドセルの長さ方向に
   進退自在に取付けられたボーリングヘッドと、 このボーリングヘッドに回転力を付与する回転モータ
   と、 前記ドリルロッドと係合して一体的に回転運動するイン
   ナチューブアセンブリとを備え、 前記インナチューブアセンブリは、流体圧によって打撃
   を与えるダウンザホールハンマと、このダウンザホール
   ハンマの掘削方向の前方に取付けられたコア採取管とを
   有するとともに、オーバショットを備えたワイヤライン
   により前記ドリルロッド内に搬入および搬出されること
   を特徴とする土壌サンプリングシステム。
2. 【請求項２】 前記ダウンザホールハンマへの流体圧を
   空圧と油圧との間で切換える流体圧変換機構を備えてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の土壌サンプリング
   システム。