JP2006241907A - 地盤調査機の支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 地盤調査機を安定的に地盤に強固に押し付ける支持装置の提供。
【解決手段】
本体の昇降フレームに沿って昇降移動するヘッド７と、このヘッド７に設けられ土壌に貫入して地盤の調査を行う調査装置８とを有する地盤調査機１に対して、地盤にアンカー９を埋め込む。このアンカー９にワイヤ１０の一端を引っ掛け、ワイヤ１０の他方を地盤調査機１の本体に引っ掛け、ワイヤ１０を張り状態にして固定する。この固定により調査中に地盤調査機１が浮き上がるのを防止し、地盤調査機１での測定のためのロッド６貫入を強固に行うようにして、地盤調査を安定して行うようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地盤調査を目的とする地盤調査機の支持装置に関する。更に詳しくは、地盤調査機の近傍の地盤にアンカーを固定し、この固定されたアンカーを介して地盤調査機をワイヤ等の屈曲自在部材で地盤に押さえつけ支持する地盤調査機の支持装置に関する。

従来から地盤調査は静的にコーンを地盤に貫入させて行うスウェーデン式サウンディング試験機が知られている。この試験機は主に建築物の建築予定地の地盤を調査する目的に使用され、錘による荷重負荷を変えながらコーンを貫入させ、地盤抵抗を主に調査するものである。この試験方法は機械的に行われるものが、簡素な方法として長年適用されている。近年は電気的に測定する装置として、三成分コーンを適用するものが使用されるようになっている。

従来の地盤調査は、試験機を地面の所定位置に自ら移動して、位置決め停止されるとその停止姿勢の状態で錘を変えながら試験を行っている（例えば、特許文献１参照）。又、試験機の重量が比較的軽い場合は、地面に試験機を自ら固定して試験、あるいは試験のために掘削することが行われている（例えば、特許文献２及び３参照）。
特開平１０−３８７８１号公報 特開２００１−２２０９８７号公報 特開２００１−２４１０３０号公報

従来の場合は、比較的試験機の重量があるため、試験のため試験装置を地中に対し押し込む上で試験機が浮き上がってしまう問題点は少なかった。しかしながら、試験機が簡素化されて軽量のものになると、ロッド等を押し込む際、地盤抵抗のため地盤に押し込めず試験機がその反力で浮き上がってしまう現象が起きている。

このため、試験機を地盤に固定する必要が生じ、例えば、特許文献２に示すように試験機自らアンカーを地中に埋め込み固定して試験を行っている。この固定方法は、試験機から張出したフレーム部分に螺旋式のアンカーを設けて、手回しでアンカーを地中に徐々に押し出し埋め込む形態のものである。このアンカーの押し出し方向は、アンカーの設置姿勢で決められ通常は地面に対し垂直方向である。アンカーのみにより、地面に対する垂直方向の地盤抵抗を利用して、試験機の浮き上がりを防止している。しかしこの構成よっても問題点がある。

即ち、この構成は試験機にアンカー部を支持固定のための張り出し部を設けなくてはならないことで、試験機の床面積が大きくなってしまうことである。これは小型化された試験機を搬送車に載せて移動させる場合に制約を受ける。即ち、張り出し部分が邪魔になること、引っ込める場合はそのための機構を要すること等である。更に、アンカーの位置と、アンカーによる支持固定方向が地面に垂直方向で限定されてしまうことである。これは地盤抵抗が垂直方向のみであるので、アンカーを設置した地盤の条件にもその地盤抵抗値は変わり左右されることになる。

試験機の試験対象位置を定めると、アンカーの設置位置は試験機の設置位置において制限を受けることになり、必ずしもアンカーを最適位置に設置できるとは限らない。又、このようにアンカーを試験機に付随させておくことはコスト的にも高くなる要因になる。更に、アンカーの代用として、本体に重量を重くするための錘を載せることも考えられるが、錘に限界があり、錘自体の運搬にも問題がある。本発明はこのような従来の問題点を解決するものであり、次の目的を達成した。

本発明の目的は、支持部の地盤抵抗を大きくして試験装置の貫入力を高めた地盤調査機の支持装置の提供にある。本発明の他の目的は、構成を簡素にし取り扱いを容易にした地盤調査機の支持装置の提供にある。本発明の更に他の目的は、従来同様に床面積を小さく維持して試験機を改造することなく低コストで使用ができる地盤調査機の支持装置の提供にある。

本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
本発明１の地盤調査機の支持装置は、本体と、この本体の昇降フレームに沿って昇降移動するヘッドと、このヘッドに設けられ地盤にロッドを貫入して地盤の調査を行う調査装置とからなる地盤調査機において、調査対象の地盤近傍に設置され前記ロッドの貫入方向と同じ方向に地盤中に埋め込まれるアンカーと、一部がこのアンカーに固定され他部が前記地盤調査機の本体に固定される屈曲自在部材とからなる。

本発明２の地盤調査機の支持装置は、本発明１において、前記屈曲自在部材は、ワイヤであることを特徴とする。

本発明３の地盤調査機の支持装置は、本発明１において、前記屈曲自在部材は、ロープであることを特徴とする。

本発明４の地盤調査機の支持装置は、本発明１において、前記屈曲自在部材は、チェーンであることを特徴とする。

本発明５の地盤調査機の支持装置は、本発明１において、前記アンカーは、地盤に貫入される部分が螺旋形状を有するアンカーであることを特徴とする。

本発明６の地盤調査機の支持装置は、本発明１において、前記アンカーは、地盤に所定距離離間して複数個設けられ、前記屈曲自在部材の一端を前記アンカーの引っ掛け部に対し鉛直方向から傾斜方向に張るようにして固定し、前記屈曲自在部材の他端を前記本体の引っ掛け部に固定するようにしたことを特徴とする。

以上説明したように、本発明は、地盤調査機を簡素な構成の支持装置で地盤に強固に固定できるようにした。又、支持装置の設置位置は、任意位置の地盤を選択できるようにしたので、最適な位置の地盤に設置できるようになった。又、地盤の垂直方向に対し傾斜方向にワイヤ等を張り固定する方法としたので、地盤に対しさらに強固な固定が可能となった。このため、地盤調査機は従来に比し、より高い地盤抵抗の測定が安定して行うことができるようになった。更に、構成を簡素化し、操作の容易な構成としたことで、支持のための作業も短時間で行うことができるようになった。

以下、本発明に関わる地盤調査機の支持装置について、図面をもとに詳細にその実施の形態例を説明する。図１、図２は、支持装置を適用した地盤調査機１を示す全体構成図である。地盤調査の形態は、地下水の汚染状態や住宅を建築する上で地盤抵抗を確認したりすること等である。この調査のためには、試験装置を地中に貫入させなければならない。

そのための貫入、ボーリングは種々の方法があり、ボーリングロッドを回転させながら地盤を破壊し掘削して試験装置を設置する方法、あるいは重力による自由落下で地盤に衝突を繰り返すハンマー式の掘削を行って試験装置を設置する方法、またこの方法を自由落下でなく油圧等で強制衝突を行わせて掘削を行い試験装置を設置する方法などがある。試験装置においては、前述のように簡素化されている。本発明の主な対象は、地盤の地質を調査するのを目的とする地盤調査機１を対象としている。

本発明の要旨は支持装置２であるが、理解を容易にするため支持装置２を適用する地盤調査機１の概要について説明する。例えば、荷重を直接ロッドに伝えることによるスウェーデン式サウンディング試験である。最近はこの調査を電気的に短時間で処理する三成分コーンによる方式のものが利用されている。既に使用されている測定システムの説明書によれば、この三成分コーンとは、コーンを地中に貫入するときの貫入抵抗、周面摩擦、及び過剰間隙水圧を同時に測定できるものである。

測定は、コーンを地中に一定速度で貫入することで行われる。三成分コーンの先端部分にロードセルや圧力計が内臓されていて、そこから出力される電気信号をロッド内に通した電気ケーブルによって地上の測定器に伝える構造になっている。測定の記録はリアルタイムでモニターされる。機械式に比べての特徴は次の点にある。先ず情報量が多く、探査精度が高い。又、パソコン等でリアルタイムにモニターできること、更に、先端部で計測しているので、ロッドの自重等の補正を必要としない等である。

このようなことから、軟弱地盤中の砂、粘土の薄層の分布が把握でき、地盤の強弱を精度よく把握することができる。特に粘性度の地盤、Ｎ値が３０以下の砂質土に適用するのが最適である。このことから、測定でロッド等の打ち込み力を変えながら行う機械的な場合より、測定方法は簡素化され、それに伴ない地盤調査機１も簡素化される。このことは地盤調査機１が小型化、軽量化になることを意味する。

しかし、地盤は全て軟弱のところばかりではない。地盤の調査は地盤を選んで地盤調査機を設置し行う訳ではない。どのような地盤においても対応できなければならない。図において、先ず、地盤調査機１の概要について説明する。地盤調査機１の本体にはリーダ３が設けられていて、地盤調査の際には立設される。この本体には、走行用の無限帯４が設けられ、どのような地盤に対しても走行可能である。リーダ３上部には、滑車５が設けられ、ワイヤ（図示せず）を介してロッド６の駆動装置７（ヘッド）を支持している。

この駆動装置７は、ロッド６を回転させる機能を有している。ロッド６は、地盤に対して垂直方向に進退するとともに回転駆動する。ロッド６の先端に、電気式の場合には前述の三成分コーン８が取り付けられている。三成分コーン８の試験項目等は前述のとおりである。試験結果は、地上に設置された測定器で判定される。このように構成される地盤調査機１のロッド６を貫入する地盤の近傍に、２つのアンカー９を所定距離離して地盤中に埋め込んでいる。実施の形態例においては、２つのアンカー９としているが、アンカー数に限定されることはない。

このアンカー９は螺旋形状９ｂを有していて、回転させながら螺旋形状に沿って地盤中に対し垂直方向に、即ち、ロッド６の貫入方向と同じ方向に埋め込まれる。地盤が通常の軟弱地盤の場合は、手作業でアンカー９を回し地盤中に挿入し埋め込むことができる。地盤が固く手作業で行うのが困難な場合は、例えば、地盤調査機１に備えられるロッド回転用の駆動装置７の動力を利用して、アンカー９を回転させながら地盤に埋め込むことが可能である。

アンカー９の地上側端部にはフック状あるいは丸穴状等の引っ掛け部９ａが設けられている。アンカー９が地盤中に設置固定されると、次に屈曲自在部材であるワイヤ１０の一端をこのアンカー９の引っ掛け部９ａに引っ掛ける。一方、地盤調査機１本体には、本体中間部にアンカー９同様のワイヤ１０のための引っ掛け部１ａが設けられていて、ワイヤ１０の他端が引っ掛けられるようになっている。このワイヤ１０は両引っ掛け部１ａ、９ａに引っ掛けられたとき、張り状態を維持し地盤調査機１を地盤側に押し付ける状態にする。

引っ掛け部１ａの取り付け位置は、図においてリーダ側に設ける構成になっているが、本体のどの部位であってもよい。図示していないが、駆動装置７に設けてもよいことはいうまでもない。従って、本発明でいう本体は、駆動装置７を含む概念である。

張り状態を維持するためには、最適な長さのワイヤ１０を使用するかあるいは張り状態を調整できるようにする。アンカー９の埋め込み長さを変えることによっても張り状態を調整することは可能である。このようにして、ワイヤ１０を地盤調査機１とアンカー９に設置したのが図の状態である。図で示すように、ワイヤ１０はロッド６の挿入方向に対し、傾斜させた方向に張る状態になっている。

次に、このワイヤ１０の張り状態についての効果について、図３にもとづき説明する。図３は、２つのアンカー９に対しワイヤ１０が地盤調査機１本体を地盤側に押し付け支持している構成を模式的に示した解析図である。説明を容易にするためアンカー９の引っ掛け部９ａの位置を、地盤調査機１本体の引っ掛け部１ａから地盤への垂直線に対し対称位置に配置してあるものとする。又、その垂直線に対し各々のアンカー９の引っ掛け部９ａの距離をｌ（エル）とする。

仮に、地盤調査機１本体での調査中に地盤の固い部分に遭遇して地盤調査機１本体の自重等を超える地盤抵抗が生じたときは、本体に地盤と反対側にその反力が発生し、本体を浮上げてしまう。地盤調査機１を上方へ浮き上がらせる力ａをＦ０とすると、その反力として各々のアンカー９に対しては、地盤に垂直方向に１／２Ｆ_０が抵抗力ｂとして作用する。このアンカー９の抵抗力ｂは地盤のせん断力として示される。

従来、試験装置に備えられているアンカーで支持する形体のものは、図４に示すように、アンカーの埋め込み方向は、地面に垂直方向であるので、仮に前述と同じ条件にして、地盤調査機１の浮き上がり力ｃをＦとすると、アンカー９に対してはその反力として１／２Ｆの抵抗力ｄが作用する。本実施の形態では、ワイヤ１０の張りによりアンカー９の垂直線に対して、ロッド６寄りの地盤の壁面に水平方向に力が加えられることになる。

この力は、分力ｅとしてアンカー９設置部分の地盤壁面に発生する。この分力ｅをＦ１とする。この分力ｅは、アンカー長さの地盤壁面に沿って分布抵抗として発生する。又、この分力ｅを加味してワイヤ１０には、引っ張り力ｇがＦ２として発生する。この引っ張り力ｇは、ワイヤ１０の張り角度αにより異なってくる。本発明に関しては、従来の抵抗力ｄに対し、分力ｅのＦ１により発生する地盤の抵抗が加算されることになる。この分力ｅのＦ１による地盤抵抗は、地盤摩擦力ｆのＦ３として垂直方向に作用する。抵抗力ｂには、この摩擦力が含まれている。

この地盤摩擦力ｆは「分力Ｆ１×土地盤擦係数ｋ」で算定されるものであるが、地盤摩擦係数ｋは地盤の構成によって異なってくる。本発明の構成におけるアンカー１０の抵抗力ａは、従来構成のアンカーの抵抗力ｃに対し、地盤摩擦力ｆのＦ３が加算されたものとなる。即ち、Ｆ０＝Ｆ＋２×Ｆ３＞Ｆとなるのである。このように、本実施の形態の場合のアンカー１０による抵抗値は、従来の構成に比し地盤摩擦力ｆが加算されて大きくなるのである。実際の地盤は地盤のおかれた状況、条件により地盤の固さ等はまちまちである。

分力ｅのＦ１が作用したとき、地盤によってはその圧力で地盤が崩れる場合も生じることもある。又、アンカーが螺旋形状であることを考慮すると圧縮に伴うせん断力が螺旋形状に沿って発生することも生じる。種々の地盤抵抗を加味しなければならず、必ずしも理論通りの結果を生むとは断言できない。しかしながら、いずれにせよ本発明の構成は、同条件であれば従来より地盤の抵抗が大きくなる構成である。又、本発明の場合は、アンカー１０の設置を地盤が固いと思われる最適位置に任意に定めることができるので、地盤抵抗をさらに高めることができる。

このように、本発明の場合は、ワイヤ１０を傾斜させて設置することで、従来より高い地盤抵抗を発生させ、地盤調査機を地盤に強固に設置することができる。本実施の形態において、屈曲自在部材にワイヤを適用したが、ロープであってもよく、さらに強固にするにはチェーンであってもよい。更に、棒状体であってもフレキシブルに傾斜させて設置が可能であれば同様の効果を得る。又、アンカーの設置数は複数であることが望ましく、その数には限定されない。以上、本実施の形態を説明したが、本発明は本実施の形態に限定されないことはいうまでもない。

図１は、本発明の支持装置を適用した地盤調査機の全体構成を示す正面図である。 図２は、本発明の支持装置を適用した地盤調査機の全体構成を示す側面図である。 図３は、本発明の支持装置の構成を模式的に示した解析図である。 図４は、従来の支持装置の構成を模式的に示した解析図である。

符号の説明

１…地盤調査機
２…支持装置
３…リーダ
６…ロッド
７…駆動装置
８…三成分コーン
９…アンカー
１０…ワイヤ

Claims (6)

1. 本体と、
   この本体の昇降フレームに沿って昇降移動するヘッドと、
   このヘッドに設けられ地盤にロッドを貫入して地盤の調査を行う調査装置とからなる地盤調査機において、
   調査対象の地盤近傍に設置され前記ロッドの貫入方向と同じ方向に地盤中に埋め込まれるアンカーと、
   一部がこのアンカーに固定され他部が前記地盤調査機の本体に固定される屈曲自在部材と
   からなる地盤調査機の支持装置。
2. 請求項１に記載された地盤調査機の支持装置において、
   前記屈曲自在部材は、ワイヤであることを特徴とする地盤調査機の支持装置。
3. 請求項１に記載された地盤調査機の支持装置において、
   前記屈曲自在部材は、ロープであることを特徴とする地盤調査機の支持装置。
4. 請求項１に記載された地盤調査機の支持装置において、
   前記屈曲自在部材は、チェーンであることを特徴とする地盤調査機の支持装置。
5. 請求項１に記載された地盤調査機の支持装置において、
   前記アンカーは、地盤に貫入される部分が螺旋形状を有するアンカーであることを特徴とする地盤調査機の支持装置。
6. 請求項５に記載された地盤調査機の支持装置において、
   前記アンカーは、地盤に所定距離離間して複数個設けられ、前記屈曲自在部材の一端を前記アンカーの引っ掛け部に対し鉛直方向から傾斜方向に張るようにして固定し、前記屈曲自在部材の他端を前記本体の引っ掛け部に固定するようにしたことを特徴とする地盤調査機の支持装置。
   
   

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