JP2005226412A - 土砂の採取装置および地盤密度の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間で正確な一定体積の土砂が採取でき、地盤密度の測定に利用可能な土砂の採取装置を提供すること。
【解決手段】 締め固めた地盤に貫入して、一定体積の土砂が採取可能である土砂の採取装置１０であって、先端部を鋭利に形成したケーシング２０と、前記ケーシング２０内部に配置した、地盤を掘削する掘削部３０と、前記ケーシング２０の外周に設けたストッパー４０と、を具備しており、地盤への貫入時に、前記ストッパー４０が地盤表面に接地して前記ケーシング２０の貫入を停止することを特徴とした、土砂の採取装置１０である。
【選択図】図１

Description

本発明は、土砂の採取装置および地盤密度の測定方法に関するものである。

盛土工事においては、完成時に要求される地盤の強度や荷重による変形・残留沈下等に関する機能特性を満足させるため、締め固めた地盤の密度を測定し、その締固め度を管理しながら工事を行っている。その際、地盤密度を測定する方法として、従来から砂置換法や水置換法などが多く用いられている。これらの方法は、地盤に小径の孔を掘り、その掘り起こした土の重量と、重量と体積との関係が既知である砂若しくは水をその孔に充填して求めた孔の体積とより、締め固めた地盤の密度を測定する方法である。
またそのほかの方法として、掘削孔の体積をレーザー測距器などを用いた非接触法により算出し、掘削土の重量との関係から、地盤の密度を算出する方法もある（たとえば、特許文献１）。
特開２００１−１０８５９２号公報

前記した従来の土砂の採取装置および地盤密度の測定方法にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞置換法によって測定を行うと、地盤の掘削、掘削面の仕上げ、置換材の投入、重量測定など複数の作業が必要になるため、密度を得るのに長い時間がかかってしまい効率が悪い。特に、多くのポイントで密度測定を行う場合においては、膨大な時間がかかり、不経済である。
＜２＞砂置換法で使用する砂は、再利用が難しいため、費用が高くつき、ひいては測定費用が多くかかってしまう。また、水置換法では、漏水を防ぐためにシートの敷設が必要となり、手間がかかってしまう。

上記のような課題を解決するために、本発明の土砂の採取装置は、締め固めた地盤に貫入して、一定体積の土砂を採取可能な土砂の採取装置であって、先端部を鋭利に形成したケーシングと、前記ケーシング内部に配置した、地盤を掘削する掘削部と、前記ケーシングの外周に設けたストッパーと、を具備しており、地盤への貫入時に、前記ストッパーが地盤表面に接地して前記ケーシングの貫入を停止することを特徴としたものである。

また、本発明の地盤密度の測定方法は、締め固めた地盤の地盤密度を測定する方法において、前記した土砂の採取装置をストッパーが地盤表面に接地するまで地盤に貫入させて、一定体積の地盤を掘削し、前記掘削土を採取して重量を計測し、前記掘削土の重量と前記ケーシングの先端からストッパーまでの体積より地盤密度を算出したことを特徴とするものである。

本発明の土砂の採取装置および地盤密度の測定方法は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞本発明の採取装置は、ストッパーが地盤表面に当接するまで地盤に貫入するだけで、一定体積の土砂を採取できるため採取時間が短くてすむ。これを地盤密度の測定に利用すれば、短時間での測定が可能となるから、測定箇所を増やしても経済的負担がそれほどかからないので、広範囲に亘って地盤の品質を評価することができる。
＜２＞掘削孔の体積は、ケーシングの先端からストッパーの取り付け位置までの体積により決定しているので、砂を用いて測定する砂置換法のように、ランニングコストがかからず経済的である。また水置換法のように、掘削孔の内部にシートを敷設する手間が不要であるため、短時間での測定が可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

＜１＞全体の構成（図１）
本発明に係る土砂の採取装置１０は、図１に示すように、ケーシング２０と、その内部に配置した掘削部３０と、ケーシング２０外周に備えたストッパー４０と、から構成するもので、ケーシング２０を地盤表面に対し鉛直に貫入して、一定体積の土砂を採取する装置である。
以下、本発明を構成する各部について詳述する。

＜２＞ケーシング（図１）
ケーシング２０は、地盤に貫入する筒体である。ケーシング２０の断面形状は、円形または矩形とし、先端部はたとえばテーパー状など鋭利に形成して、地盤への貫入抵抗を小さくする。
ケーシング２０の外周には、ストッパー４０を設ける。

＜３＞掘削部
掘削部３０は、地盤を掘削する部分である。掘削部３０には、たとえばカッターヘッドやオーガスクリューのように、回転によって掘削を行うアースオーガ用の螺旋プロペラタイプ（図１）や、回転ビット式３１の掘削部がケーシング２０の内部を平面的に移動することによって掘削を行うタイプ（図２）などが使用できる。

掘削部３０は、ケーシング２０の先端より突出しないように配置し、ケーシング２０内部に貫入する地盤のみを掘削する構成とする。掘削した掘削土は、たとえば掘削部３０によって地盤外へ送り出して、採取する。
なお、掘削土の排出は必ずしも掘削部３０で行う必要はなく、吸引方式或いは人力によって採取しても良い。

＜４＞ストッパー（図１）
ストッパー４０は、地盤へ貫入するケーシング４０を停止させるための部材である。ストッパー４０が地盤表面へ当接し、貫入に対して抵抗を示すことによってケーシング２０を停止させる。ストッパー４０の形態は、抵抗部材として機能すれば特に制約を受けるものではなく、たとえばケーシング２０の外壁から垂直に設けた鍔状の形態や、対をなして配置する二枚の板片などが利用できる。

ストッパー４０の取り付け位置は、ケーシング２０の外壁上であれば任意とできる。ケーシング２０の先端からストッパー４０の配置位置までの距離が、地盤への貫入部分となる。この距離に、ケーシング２０の外径を乗じた値が、掘削孔の体積となる。

また、ストッパー４０に接地を感知するセンサーを設けて、この検出データをケーシング２０の貫入動作に連動させ、貫入を速やかに停止する構成としても良い。

以下、図面を参照しながら、土砂の採取装置１０を盛土の密度測定に使用する実施例について説明する。なお、本例では土砂の採取装置１０を移動車輌５０に取り付けて、採取装置１０の移動手段とすると共に、貫入時の反力部として用いる形態について説明する。

＜１＞事前準備
平らに均した盛土上に移動車輌５０を走行させ、測定箇所に移動車輌５０を停止させる。
採取装置１０は、図４に示すように、たとえば地盤表面へ向けて伸縮自在な伸縮機構５１を介して移動車輌５０に取り付ける。移動車輌５０には、たとえばロードローラー、タンピングローラー、タイヤローラーなどの転圧専用車輌や、そのほかバックホウなどのショベル系掘削機、ブルドーザー、運搬系車輌などが利用できる。

＜２＞土砂の採取
伸縮機構５１を伸長し、採取装置１０の先端を地盤表面に当接させる（図１）。この作業は、採取装置１０に備えたストッパー４０を、あらかじめ地盤表面に対して平行に位置調整を行ってから行う。
その後、採取装置１０に鉛直下向きの荷重を加えながら、掘削部３０に回転を付与しつつ、ケーシング２０をゆっくりと地盤内に貫入させる。
ケーシング２０が地盤内に押し込まれていくと、締め固められた土砂がケーシング２０内に入り込んでくる。内部に侵入した土砂は掘削部３０で掘りほぐされながら、ケーシング２０の他端へ向けて搬送され、地盤外へ排出される。この掘削土は全て回収し、密度測定に用いる。
なお、掘削体積は、砂、粘土など土質条件により異なることが考えられるため、そのような場合には、砂置換法などによってキャリブレーションを行うのが好ましい。

ストッパー４０が地盤表面に当接するまで、採取装置１０を地盤内に貫入させる。ストッパー４０が完全に地盤表面に接地したところで、伸縮機構５１による採取装置１０の貫入作動を停止する。掘削部３０は、採取装置１０の貫入を停止した後も、ケーシング２０内部の掘削土６１が、全て地表に排出されるまで可動させておく。こうして、ケーシング２０内の掘削土６１を全て取り出して、採取する。万が一、ケーシング２０内に掘削土６１が残った場合には、採取装置１０を地盤から引き出した後、人力でこれを採取する。

＜３＞地盤密度の測定
伸長した伸縮機構５１を短縮し、採取装置１０を地盤から引き抜く。その後、掘削土の重量を公知の装置で計測し、掘削孔の体積、すなわちケーシング２０の先端からストッパー４０までの体積との関係より、地盤密度を算出する。また、この採取装置１０には水分計測計を備え、掘削土６１に含まれる水分値を求めて密度測定の算出に使用することもできる。
以上の作業を盛土上の複数箇所で繰り返し行い、地盤密度の測定を完了する。

このように、本発明の地盤密度の測定方法は、機械的な作業が多いため、短時間での測定が可能であり経済的である。また、一箇所当たりにかかる測定時間が短いことから、盛土全体に亘って品質評価を行うことも容易である。
なお、本実施例では採取装置１０を移動車輌５０に備えて運搬する形態としたが、採取装置１０を小型に形成して、移動（運搬）と地盤への貫入を人力によって行える形態とすることもできる。

本発明の採取装置の実施例の説明図。 回転ビット式の掘削部を表す図。 採取装置の使用例を表した図。 本発明の採取装置を移動車輌に取り付けた図。

符号の説明

１０・・・土砂の採取装置
２０・・・ケーシング
３０・・・掘削部
４０・・・ストッパー

Claims (2)

1. 締め固めた地盤に貫入して、一定体積の土砂を採取可能な土砂の採取装置であって、
   先端部を鋭利に形成したケーシングと、
   前記ケーシング内部に配置した、地盤を掘削する掘削部と、
   前記ケーシングの外周に設けたストッパーと、を具備しており、
   地盤への貫入時に、前記ストッパーが地盤表面に接地して前記ケーシングの貫入を停止することを特徴とした、
   土砂の採取装置。
   
2. 締め固めた地盤の地盤密度を測定する方法において、
   請求項１記載の土砂の採取装置を前記ストッパーが地盤表面に接地するまで地盤に貫入させて、一定体積の地盤を掘削し、
   前記掘削土を採取して重量を計測し、
   前記掘削土の重量と前記ケーシングの先端からストッパーの取り付け位置までの体積より地盤密度を算出することを特徴とした、
   地盤密度の測定方法。

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