JP2005082998A - 土壌サンプリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 狭い場所での採取も容易に行え、大きな騒音や振動の発生もなく、表層の土壌と深度の深い場所の土壌とを乱すことなく正確に区別して混ざらないように採取でき、採取した土壌は乱さずそのまま分析室に持ち込むことができ、特に重金属汚染の分析を正確にできる土壌サンプリング装置を得る。
【解決手段】外管１と、この外管１内に出入り自在に挿着される合成樹脂製の内管２と、前記外管１の上部開口を閉塞する蓋４と、外管１の打ち込み方向を規制する打ち込みガイド５とで構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、汚染土壌調査、汚染土壌浄化工事、地中に埋設された廃棄物調査、ダイオキシン汚染土壌調査、一般の土壌サンプリングなどを行う場合に、土壌を採取する土壌サンプリング装置に関するものである。

土壌汚染は清浄な土がトリクロロエチレンや鉛などの特定有害物質などによって汚されることにより発生するもので、自然地盤に特定有害物質などが入り込むと、土の持っている物理・化学的性質にしたがい浸透や吸着などが起こりながら進行していく。

土壌の汚染物質である特定有害物質は、大別して第１種特定有害物質（揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣ））、第２種特定有害物（重金属など）、第３種特定有害物（農薬など）があり、このうち、重金属や農薬などによる汚染は、土壌に吸着して地下数メートルで収まることが多く、平面的な移動も少ない特性があるが、自然起因のものも存在し、汚染土壌と区別するには高度な地質的な判断が求められる。

汚染土壌の調査の手順としては一般的には、汚染のある場所に対して、まず、資料調査を行う。この資料調査は、特定有害物質の利用履歴、土壌・地下水汚染状況、過去の事業活動、土地履歴、地下水の利用状況、使用施設などを、資料収集、アンケート調査、現地ヒアリング、視察調査などにより調査する。

次に概況調査を行う。これは、前記資料調査で得られた汚染の可能性をもとに、現地で地表面付近の土壌サンプリングなどを行い、特定有害物質の平面的な濃度分布を求める。

概況調査で汚染ありと判断されれば、次ぎに詳細調査を行う。これは、現場条件に応じて各種の専用機械によりボーリング・サンプリングを行い、深さ方向の汚染分布を調査するものであり、三次元的に地盤を評価し、汚染の判断を行い、汚染がどの方向に移動していくか分析する。

ところで、前記重金属汚染調査の場合、サンプリングは、土壌汚染対策法の施行規則で、試料採取等の実施に関して、表層の土壌（地表から深さ５ｃｍまでの土壌）と深さ５ｃｍから５０ｃｍまでの土壌を採取し、この２種類の土壌を同じ重量混合すること、と規定されており、実際には例えば５地点混合方式によって試料採取している。

この５地点混合方式とは、調査地点１地点につき、中心および周辺の四方位の５ｍから１０ｍまでの間からそれぞれ１箇所ずつ、合計５箇所（地点）で試料を採取し、これを等量混合するものであり、試料採取は原則として直径５ｃｍ程度、長さ５０ｃｍの柱状試料を採取する。

この試料採取に使用する採土具には、重金属汚染を汚染土壌調査においては機械式のものと人力式のものとがあり、機械式のものは油圧式エンジンやモータを動力として用いるもので、打撃式のものと回転式のものとがある。打撃式のものは、筒状のサンプラーの頭部にハンマーを落とし、サンプラーを貫入させるものと、振動を与えサンプラーを貫入させる原理によるものとがあり、回転式のものは、掘削用のビットを回転させながら土壌を掘り進んでいくものである。

人力式のものは、サンプラーを回転させながら人力で押し込むもので、必要に応じてサンプラーの頭部をハンマー等で打撃する場合がある。

前記先行技術は当業者間で一般的に行われているものであり、文献公知発明にかかるものではない。

機械式のものは、油圧ユニットなどを備えるため、大型（２ｍ×３ｍ×ｈ３ｍ程度）のものとなり、作業スペースを含めると平面的にはさらに倍、高さ的には１．５倍程度のスペースを必要とし、例えば工場の敷地内などの狭い場所では使用が困難な場合が多い。また、現場への搬入搬出が大掛かりになり、現場内での移動も容易には行えない。

エンジン式は閉鎖空間で使用する場合には排ガス対策が必要となり、一方、モータ式は電源が必要になり、使用できる場所が限定される。

打撃式のものは、騒音や振動が発生し、住宅地などに近隣する場所での使用には向いていない。回転式は、サンプルが回転によってこねられ乱されるため、正確なサンプリングが困難である。

特に、汚染物質が重金属の場合は、地表面の濃度が濃く、深度が深くなるにしたがい濃度が徐々に薄くなるため、地表面の土壌と深度の深い地点の土壌とを区別して混ざらないように正確に採取することが要求されるが、深い場所の土壌を採取して引き抜く際に、地表面近くの濃度の濃い土壌を引きずり込んでとってしまうおそれがある。しかしながら、前記回転式の方法では地表面の土壌と深度の深い地点の土壌とを混ざらないように正確に採取することが困難である。

さらに採取した土壌はコンタミを防ぐために、専用のチューブを用意してこれに収める必要があり、手間を要する。

一方、人力式のものは、人力の限界で採取深度が最大３０ｃｍである。このため、重金属汚染の場合に規則で定められている５０ｃｍの土壌採取は実施困難である。

さらに、土壌はチューブに収められて採取されるが、チューブは使いまわしであるため、コンタミを防止することができない。

この発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、狭い場所での採取も容易に行え、大きな騒音や振動の発生もなく、表層の土壌と深度の深い場所の土壌とを乱すことなく正確に区別して混ざらないように採取できる土壌サンプリング装置を提供することにある。

この発明は前記目的を達成するものとして、請求項１記載の発明は、外管と、この外管内に出入り自在に装着される合成樹脂製で試料採取用の内管と、前記外管の上部開口を閉塞して前記外管と内管とを地盤に打ち込むときの打設受け部となる蓋と、外管の外周面に摺設して打ち込み方向を規制する円筒状の方向規制部を有する打ち込みガイドとで構成することを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、採取した土壌は外管内に出入り自在に挿着される試料採取用の内管に採取されるから、内管をそのまま外管から引き出して分析室に持ち込める。よって、コンタミが生じることなく重金属汚染の分析を正確に行える。また、打ち込みガイドがあることで、外管の外周面を垂直に固定した方向規制部の円筒内に摺設させながらこれにそって下降させることができるから外管と内管を直立させることができ、正確なサンプリングが行えるだけでなく、打ち込み時に外管と内管を人手で押さえる必要がないから、打ち込み時の安全を確保できる。

請求項２記載の発明は、前記外管の上部には継ぎ足し管が着脱自在に接続されることを特徴とする。

請求項２記載の本発明によれば、継ぎ足し管を接続することで、人力で深度５０ｃｍの土壌の採取も容易に行える。

請求項３記載の発明は、前記外管または継ぎ足し管内に伸縮自在なチューブが着脱自在に挿入されることを特徴とする。

請求項３記載の本発明によれば、深度５０ｃｍの土壌は伸縮自在なチューブに採取されるから、このチューブを外管または継ぎ足し管から外して分析室に持ち込める。よって、深度５０ｃｍの土壌もコンタミが生じることなく採取でき、重金属汚染の分析を正確に行える。

請求項４記載の発明は、前記打ち込みガイドは、筒状本体の一端に、地面に接地する水平脚を設けたことを特徴とする。

請求項４記載の本発明によれば、水平脚が地面に接地するから、安定した状態に打ち込みガイドをセットできる。そして、表層が舗装されている場合は、舗装面を削孔し、この削孔した孔に打ち込みガイドの筒状本体を挿入して水平脚を上部に位置させれば、アンカーなしで打ち込みガイドを地表に固定できる。

以上述べたようにこの発明の土壌サンプリング装置は、狭い場所での採取も容易に行え、機械式でないから大きな騒音や振動の発生もなく、低廉であり、メンテナンスもほとんど不要で、狭い場所での調査も可能であり、人力式であっても表層の土壌だけでなく深度の深い場所の土壌をも乱すことなく正確に区別して混ざらないように容易に採取でき、しかもそのための装置も簡単で、コンタミを防ぐための特殊なチューブも不要であり、外管から内管を外すだけで土壌を乱すことなく採取した試料をそのまま分析室に持ち込むことができ、重金属汚染の分析が正確に行える。

また、外管の打ち込み方向を規制する打ち込みガイドを設けたから、外管を簡単かつ確実に直立させることができ、正確に所定の場所の土壌を採取でき、人手で採取管を押さえる必要もないから外管の打ち込み時の安全性も向上する。

以下、図面についてこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明の土壌サンプリング装置の第１実施形態を示す縦断正面図で、本発明は重金属汚染土壌を採取する場合に使用するものであり、第１実施形態は採取する土壌が地表から５センチの表層土壌で、地表が舗装されていない場合である。

本発明の土壌サンプリング装置は、基本構成として筒状でステンレスなどの金属製の外管１と、この外管１内に着脱自在に挿着される合成樹脂製の内管２とで構成され、外管１の上部内側にはネジ溝３が形成され、このネジ溝３に蓋４が取付けられる。蓋４の外径は外管１の外径よりも大きく形成し、蓋４の本体部４ａの下部に前記ネジ溝３に螺合するネジ部４ｂが突出している。

前記外管１は、前記のようにステンレスなどの金属製とした場合、表面にクオコートと称せられる高純度シリカコーティングを施す。このクオコートは、珪素、窒素、水素から構成されるペルヒドロポリシザランは、常温で大気中の水分と酸素に反応し、高純度のＳｉＯ_２膜を形成するという性質を利用したもので、熱処理することなく、表面に数ミクロン程度のシリカ膜をコーティングできる。

コーティングされた外管１は、耐薬品性を有し、重金属汚染された土壌を採取する場合に、試料が傷まないようにできる。特に、汚染濃度が僅かな試料を採取して汚染土壌の評価を行う場合に有効である。

前記外管１からの内管２の落下防止手段として、外管１の下端に内向きの係止突条１ａを形成し、この係止突条１ａに内管２の下端を係止する。

図中５は外管１の打ち込み方向を規制する打ち込みガイドを示し、筒状の本体部５ａの一方の端面から脚部５ｂを水平に突設した。この脚部５ｂは例えば放射状の３または４方向に設け、脚部５ｂが形成されていない箇所の本体部５ａの端面は段違いの切欠き部５ｃに形成される。

次に、この土壌サンプリング装置を使用して地表から５ｃｍの表層土壌を採取する方法を説明する。外管１内に内管２を上から挿入し、外管１の上部開口に蓋４を施して塞ぐ。一方、採取場所の地表に打ち込みガイド５をセットし、脚部５ｂを接地させ、アンカー６で垂直に固定する。

そして、打ち込みガイド５の本体部５ａ内に外管１およびこれと一体の内管２を挿入し、上方から大型木製ハンマーである掛矢などで蓋４を叩いて、外管１および内管２を地中に打ち込む。このとき、外管１は打ち込みガイド５の筒状の本体部５ａにそって外周面がその内面にそって摺設しながら下降するから、垂直方向に確実に打ち込まれ、正確な位置の土壌を採取できる。また、このとき、人手によって外管１を垂直に押さえる必要がないから、打ち込み作業時の安全性も向上する。

これにより、所定深度まで打ち込めば内管２内に土壌９が入り込むから、外管１を引き上げればこれと一緒に内管２も引き上げられ、土壌９が採取される。この種の引き上げには、油圧ジャッキなどの動力を必要とするが、この発明では本体部５ａに設けた切欠き部５ｃに、引き上げ用冶具７を挿入し、テコの原理を利用して本体部４ａと本体部５ａとを離脱させる。なお、切欠き部５ｃは複数設けてあるから、バランスをとりながら離脱することができる。採取した土壌９は、試料として内管２ごと外管１から引き抜いてそのまま分析室などに持ち込む。これにより、試料を乱すことなく採取でき、採取した表層の状況を正確に細かく判断できる。

図２は第２実施形態を示し、表層が舗装や保護層１１だけがある場合で、この場合は、舗装面の下方の土壌９を５ｃｍ採取する必要がある。よって、継ぎ足し管１０を使用し、これを外管１にねじ込みにより挿着する。このとき内管２の挿入は継ぎ足し管１０を挿着する前に外管１内に挿入し、外管１の上部開口に継ぎ足し管１０を施して塞ぐ。その後、蓋４を継ぎ足し管１０に装着させる。

舗装下の土壌９を採取するには、まずコアカッターで舗装面を例えば直径２０ｃｍ程度削孔する。この削孔径は打ち込みガイド５の本体部５ａの直径にほぼ等しいものとする。そして、第１実施形態の場合とは逆に本体部５ａを下方に、脚部５ｂを上方に位置させて、本体部５ａを削孔した孔に挿入する。

この状態で、脚部５ｂが孔の縁に係止してここに固定される。よって、外管１および継ぎ足し管１０をこの本体部５ａをガイドとしてこの内部に挿入すれば、外管１の先端が舗装面の下方の地盤に到達し、内管２内に土壌９が入り込む。

次に、外管１、内管２および継ぎ足し管１０を引き上げる。この場合、先端を僅かに折り曲げた略クの字形の引き上げ用治具７の先端を、打ち込みガイド５に形成されている切欠き部５ｃに横から差し込んでテコの原理で蓋４の下部を持ち上げれば、蓋４およびこれと一体の継ぎ足し管１０がわずかではあるが引き上げられ、周囲の地盤との縁が切れる。一旦、縁が切れればその後は蓋４および継ぎ足し管１０を持って上方に引っ張れば外管１および内管２も容易に引き上げられる。

そして、引き上げた外管１から内管２を外せば、試料を乱すことなく舗装面の下方５ｃｍの土壌９を内管２内に採取でき、内管２に収容した土壌９をそのまま分析室に持ち込む。

図３は第３実施形態を示し、表層が土壌で地中５ｃｍから５０ｃｍの土壌を採取する場合である。この場合も、図３（ａ）に示すように採取地点が深いため、外管１は長尺のものとし、土壌を採取し収納する管としては、ビニルなどの伸縮自在で可撓性を有する材質でチューブ８を作製し、このチューブ８の一端を外管１の先端に固定する。

土壌を採取するには、第１実施形態と同様にして打ち込みガイド５を地表に設置し、脚部５ｂをアンカー６で固定する。外管１の先端に取り付けたチューブ８は折り畳み収縮させた状態にして、外管１を打ち込みガイド５の本体部５ａ内に挿入し、蓋４を掛矢などで叩き、本体部５ａをガイドとして外管１を垂直に地盤に打ち込んでいく。

図３（ｂ）に示すように、この打ち込みにともない、外管１の先端のチューブ８は、下方から土壌に押し上げられて外管１内で上方に伸張しながら、内部に土壌が入り込んでいく。図３（ｃ）に示すように蓋４が打ち込みガイド５の本体部５ａの上面に接するまで外管１を打ち込めば、所定深度の土壌９がチューブ８内に取り込まれる。

よって、蓋４と本体部５との間に形成されている切欠き部５ｃに引き上げ用治具７を差し込んでテコの原理で蓋４の下方を持ち上げれば、蓋４およびこれと一体の外管１が引き上げられて周囲の地盤との縁が切れるから、その後は外管１を簡単に引き上げることができる。そして、引き上げた外管１からチューブ８を外せば、所定深度の土壌９がチューブ８内に採取される。この場合、チューブ８は外管１の内部にあって周囲の地盤と接触していないから、外管１の挿入時や引抜時に他の深度の土壌が混入することはない。

図４は第４実施形態を示し、表層が舗装や保護層１１から構成されている場合で、それらの層下端面より５ｃｍから５０ｃｍの土壌を採取する場合である。この場合は、第２実施形態と同様に継ぎ足し管１１、外管１および内管２で構成するサンプリング管を使用するが、この外管１の上端にさらに継ぎ足し管１０をねじ込みにより接続し、外管１の先端に第３実施形態と同様にチューブ８を取付ける。

土壌を採取するには、第２実施形態と同様にして舗装面を削孔し、図４（ａ）に示すように、この孔に打ち込みガイド５の本体部５ａを挿着し、脚部５ｂを地表面に固定する。この状態で継ぎ足し管１０および外管１を本体部５ａ内に挿入し、本体部５ａをガイドとして垂直に地中に差し込んでいけば、図４（ｂ）に示すように外管１の先端に収縮状態で取り付けたチューブ８が土壌で下方から押し上げられて伸張しながら外管１の内部に入り込み引き上げられる。これにより、チューブ８内に土壌が取り込まれていく。

蓋４が打ち込みガイド５の本体部５ａの上面に接するまで外管１および継ぎ足し管１０を打ち込めば、所定深度の土壌９がチューブ８内に取り込まれる。

よって、蓋４と本体部５との間に形成されている切欠き部５ｃに引き上げ用治具７を差し込んでテコの原理で蓋４の下方を持ち上げれば、蓋４およびこれと一体の外管１および継ぎ足し管１０が引き上げられて周囲の地盤との縁が切れるから、その後は外管１および継ぎ足し管１０を簡単に引き上げることができる。そして、引き上げた外管１からチューブ８を外せば、所定深度の土壌９がチューブ８内に採取される。この場合、チューブ８は外管１の内部にあって周囲の地盤と接触していないから、外管１の挿入時や引抜時に他の深度の土壌が混入することはない。

この発明の土壌サンプリング装置の第１実施形態を示す縦断正面図である。 この発明の土壌サンプリング装置の第２実施形態を示す縦断正面図である。 この発明の土壌サンプリング装置の第３実施形態を示す縦断正面図である。 この発明の土壌サンプリング装置の第４実施形態を示す縦断正面図である。

符号の説明

１ 外管 １ａ 係止突条
２ 内管 ３ ネジ溝
４ 蓋 ４ａ 本体部
４ｂ ネジ部 ５ 打ち込みガイド
５ａ 本体部 ５ｂ 脚部
５ｃ 切欠き部 ６ アンカー
７ 引き上げ用治具 ８ チューブ
９ 土壌 １０ 継ぎ足し管
１１ 保護層

Claims (4)

1. 外管と、この外管内に出入り自在に挿着される合成樹脂製で試料採取用の内管と、前記外管の上部開口を閉塞して前記外管と内管とを地盤に打ち込むときの打設受け部となる蓋と、外管の外周面に摺設して打ち込み方向を規制する円筒状の方向規制部を有する打ち込みガイドとで構成することを特徴とする土壌サンプリング装置。
2. 前記外管の上部には継ぎ足し管が着脱自在に接続されることを特徴とする請求項１記載の土壌サンプリング装置。
3. 前記外管または継ぎ足し管内に伸縮自在なチューブが着脱自在に挿入されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の土壌サンプリング装置。
4. 前記打ち込みガイドは、筒状本体の一端に、地面に接地する水平脚を設けたことを特徴とする請求項１記載の土壌サンプリング装置。
   

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