JP2006322175A

JP2006322175A - 土質試料用サンプラー

Info

Publication number: JP2006322175A
Application number: JP2005144854A
Authority: JP
Inventors: Hajime Fujino; 一藤野
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】地中に形成された小径縦孔から所定の深さの土質試料を多くの手間を要することなく迅速且つスムーズに採取することを可能にする土質試料用サンプラーを提供する。
【解決手段】地中に形成された小径縦孔１１から所定の深さの土質試料を採取するサンプリング装置であって、円筒体１５を斜めに横断する分割面１６で上部体１７と下部体１８とに２分割し、これらをヒンジ結合１９して構成される採取部１４と、上部体１７に連結される第１ＰＣ鋼線１２と、採取部１４の内部に挿入されて下部体１８に連結される第２ＰＣ鋼線１３とからなる。各ＰＣ鋼線１２，１３を地上まで延設させた状態で採取部１４を所定の深さに挿入し、地上からの操作で第１ＰＣ鋼線１２に対して第２ＰＣ鋼線１３を上下に相対移動させることにより下部体１８を回動して分割面１６を開閉しつつ、孔壁１１ａの土砂を削り取って採取部１４に土質試料を採取する。
【選択図】図２

Description

本発明は、土質試料用サンプラーに関し、特に、地中に形成された小径縦孔から所定の深さにおける土質試料を採取するための土質試料用サンプラーに関する。

各種の建築物や土木構造物等を構築する際には、基礎となる地盤の強度や土質等を知るための地質調査が行われる。地質調査の方法としては、ボーリング調査、標準貫入試験、ロータリーパーカッションドリルを用いた試験等、各種の方法が知られているが、例えば木造住宅等の建築物を構築する際には、一般にスウェーデン式サウンディング（ＳＷＳ）試験機によるの簡易な地質調査方法が採用される。

スウェーデン式サウンディング試験機による地質調査方法は、例えば国土交通省告示１１１３号でボーリング調査、標準貫入試験と並んで静的貫入試験として地盤の許容支持力を求める方法の一つとされており、例えば図４に示すように、スウェーデン式サウンディング試験機４０は、ハンドル４１、ロッド４２、載荷用クランプ４３、スクリューポイント４４、おもり４５等によって構成されている。そして、載荷用クランプ４３を介して５〜１００ｋｇのおもり４５を試験機４０に載置し、回転させながらロッド４２を地中に貫入させて、その時の回転回数と貫入量とから地盤の強度を推定するものである。

一方、スウェーデン式サウンディング試験機４０による地質調査方法は、所定の荷重下における試験機４０の回転回数と貫入量とを計測して地盤の強度を推定するものであり、土質試料を採取して地質を直接判定するものではないため、例えばセメント系硬化材による地盤改良に支障を来すピートモス層等の存在を把握することは困難である。このようなことから、スウェーデン式サウンディング試験機による調査孔から土質試料を採取できるようにした、土砂サンプリング用のアダプタが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２７４５４号公報

特許文献１に記載の土砂サンプリング用のアダプタは、スウェーデン式サウンディング試験機による試験が終了した後に、スクリューポイントと交換してロッドの先端にアダプタを螺着固定し、残置された調査孔にロッドを再度挿入してアダプタを所定の深さに配置してから、ロッドを回転させることによって孔壁面を切削しつつアダプタの内部に土質試料を取り込むようにしたものである。

しかしながら、上記従来の土砂サンプリング用のアダプタによれば、例えば直径が３０〜３３ｍｍ程度の小径の調査孔に、アダプタを取り付けたロッドを所定の深さまで挿入し直して土質試料を採取するのに多くの時間と手間を要することになる。すなわち、調査孔からロッドを引き抜いた後に、スクリューポイントに代えてアダプタを螺着固定する作業や、ロッドを継ぎ足しながら土質試料を採取すべき所定の深さまでアダプタを挿入し直して行く作業に時間がかかると共に、ロッドは、例えば１９ｍｍ程度の直径を有しており、直径が３０〜３３ｍｍ程度の小径の調査孔において相当の長さに亘って挿入した状態でスムーズに回転させることが困難である。特に調査対象の地盤が粘性土等の粘着力の大きな地盤である場合には、アダプタを固定したロッドを回転させることが一層困難になり、また土質試料を採取した後にロッドをアダプタと共に引き抜く際の引き抜き抵抗が増加して、引き抜き時にジャッキや梃子を用いる必要を生じるなど、アダプタやロッドを回収する作業に多くの手間がかかることになる。

また、スウェーデン式サウンディング試験機による試験が終了した後に残置される調査孔は、安定液もケーシングも使用しない裸孔であることから、孔壁が崩壊する前に土質試料を素早く採取できるように、土質試料の採取作業を迅速且つスムーズに行えるようにする技術の開発が望まれている。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、地中に形成された小径縦孔から所定の深さにおける土質試料を、多くの手間を要することなく迅速且つスムーズに採取することを可能にする土質試料用サンプラーを提供することを目的とする。

本発明は、地中に形成された例えば孔径が１０〜１００ｍｍ程度の小径縦孔から所定の深さにおける土質試料を採取するための土質試料用サンプラーであって、下端が閉塞された円筒体を斜めに横断する分割面で上部体と下部体とに２分割し、該分割面の上端部分で２分割された上部体と下部体とをヒンジ結合して構成される採取部と、下端部が前記上部体に連結される第１鋼線状部材と、下端部が前記採取部の上端からこれの内部に挿入されて前記下部体に連結される第２鋼線状部材とを含み、前記第１鋼線状部材と前記第２鋼線状部材とを地上まで延設させた状態で前記採取部を前記小径縦孔の土質試料を採取すべき所定の深さまで挿入し、地上からの操作で前記第１鋼線状部材に対して前記第２鋼線状部材を上下に相対移動させることにより、前記下部体を前記上部体に対して回動させて分割面を開閉し、孔壁の土砂を削り取って前記採取部に取り込んだ後に、前記採取部を前記小径縦孔から引き抜いて土質試料を採取する土質試料用サンプラーを提供することにより、上記目的を達成したものである。

ここで、上記記載における第１鋼線状部材や第２鋼線状部材は、例えば鋼線の如く、採取部を小径縦孔に押し込んでゆく際の軸方向の荷重を、座屈変形することなく地上から小径縦孔に挿入された採取部に伝達することが可能な相当の剛性を軸方向に備え、且つ湾曲変形することが可能な好ましくは数ミリ程度の太さを有する線状部材であって、鋼線の他、同様の物性を備える例えば合成樹脂製の線状部材等からなるものであっても良い。

そして、本発明の土質試料用サンプラーによれば、前記小径縦孔は、スウェーデン式サウンディング試験機による調査孔であることが好ましい。

また、本発明の土質試料用サンプラーによれば、前記第１鋼線状部材及び前記第２鋼線状部材は、ＰＣ鋼線からなるものであることが好ましい。

本発明の土質試料用サンプラーによれば、地中に形成された小径縦孔から所定の深さにおける土質試料を、多くの手間を要することなく迅速且つスムーズに採取することができる。

本発明の好ましい一実施形態に係る土質試料用サンプラー１０は、図１に示すように、例えばスウェーデン式サウンディング試験機による試験が終了した後に残置された、例えば孔径３０〜３３ｍｍ程度、深さ１０〜１５ｍ程度の調査孔１１に、第１ＰＣ鋼線（第１鋼線状部材）１２及び第２ＰＣ鋼線（第２鋼線状部材）１３を介して採取部１４を土質試料を採取すべき所定の深さに挿入配置し、地上からの操作によって、調査孔１１から当該所定の深さにおける土質試料を採取する際に用いられるものである。

すなわち、本実施形態の土質試料用サンプラー１０は、地中に形成された小径縦孔としての調査孔１１から所定の深さにおける土質試料を採取するためのサンプリング装置であって、図２（ａ）〜（ｄ）にも示すように、下端が閉塞された円筒体１５を斜めに横断する分割面１６で上部体１７と下部体１８とに２分割し、分割面１６の上端部分に設けたヒンジ結合部１９で２分割された上部体１７と下部体１８とをヒンジ結合して構成される採取部１４と、下端部が上部体１７に連結されるＰＣ鋼線からなる第１鋼線状部材１２と、下端部が採取部１４の上端からこれの内部に挿入されて下部体１８に連結されるＰＣ鋼線からなる第２鋼線状部材１３とを含んでいる。

そして、第１ＰＣ鋼線１２と第２ＰＣ鋼線１３とを地上まで延設させた状態で採取部１４を調査孔１１の土質試料を採取すべき所定の深さまで挿入し、地上からの操作で第１ＰＣ鋼線１２に対して第２ＰＣ鋼線１３を上下に相対移動させることにより、下部体１８を上部体１７に対して回動させて分割面１６を開閉し、孔壁１１ａの土砂を削り取って採取部１４に取り込んだ後に、採取部１４を調査孔１１から引き抜いて土質試料を採取するようになっている。

本実施形態によれば、採取部１４を構成する円筒体１５は、好ましくは配管用炭素鋼鋼管からなり、例えば２１ｍｍ程度の内径と２７ｍｍ程度の外径を備えると共に、１００ｍｍ程度の長さを有する円筒状の部材である。円筒体１５の下端部には半球形状の挿入ガイド部２０が一体成形されていて、円筒体１５の下端開口を閉塞している。円筒体１５の上端部には円筒体１５の内壁面との間にＯリング２１を介在させて、上端開口を介してピストン蓋２２が嵌着されている。このピストン蓋２２の天板部２２ｂには、第２ＰＣ鋼線１３の下端部を挿通させて円筒体１５の内部に案内するガイドスリーブ２３が、天板部２２ｂの中心からヒンジ結合部１９と反対側に偏心した位置において上方に突出配置されていると共に、このガイドスリーブ２３に支持させて、第１ＰＣ鋼線１２の下端部を連結係止するための第１連結フランジ２４が、ガイドスリーブ２３の偏心した側とは反対側の側方に張り出すようにして設けられている。

本実施形態によれば、円筒体１５は、その上端から例えば８５ｍｍの位置を下端開始部として、円筒体１５を横断して略４５度の角度で斜め上方に延設する分割面１６によって切断分割されることにより、上部体１７と下部体１８とに２分割されている。２分割された上部体１７と下部体１８は、分割面１６の上端部を挟み込むようにして円筒体１５の外側に設けたヒンジ結合部１９を介して回動可能にヒンジ接合されており、当該分割面１６を土砂取り込み用の開口として機能させながら、開いたり閉じたりすることができるようになっている。なお、分割面１６によって切断された上部体１７の下端部分は、４５度の鋭角に尖った形状を備えることにより、切削歯として機能し、調査孔１１の孔壁１１ａの土砂を効果的に切削することができるようになっている。

また、本実施形態によれば、分割面１６よりも下方の下部体１８の内部には、分割面１６の下端開始部と近接する内壁面から内側に張り出すように突出して、第２ＰＣ鋼線１３の下端部を連結係止するための第２連結フランジ２５が一体として設けられている。さらに、下部体１８の内部には、第２連結フランジ２５の上面の内側端部と交差するようにして、円筒体１５の径方向に延設するストッパーピン２６が設けられており、また円筒体１５と半球形状の挿入ガイド部２０との境目部分には、底板プレート２７が取り付けられている。

円筒体１５の上部体１７に連結される第１ＰＣ鋼線１２は、好ましくは例えばφ１２．７ｍｍのＰＣ鋼より線に用いられるφ４．３ｍｍの芯線を使用することができ、採取部１４を調査孔１１の最深部まで挿入した場合でも、上端部分を地上まで延設させるのに十分な長さを有している。第１ＰＣ鋼線１２は、例えばその下端部を円筒体１５の上部体１７に設けられた第１連結フランジ２４の連結孔に挿通した後に、第１連結フランジ２４の下方でクサビ部材２８を取り付けることにより、ガイドスリーブ２３及びピストン蓋２２を介して上部体１７に連結される。

上部体１７に連結された第１ＰＣ鋼線１２は、これを上方に引き上げる際にクサビ部材２８が第１連結フランジ２４の下面における連結孔の周縁部分に当接係止されて、第１ＰＣ鋼線１２の抜けが防止されると共に、採取部１４を一体として上方に引き上げることができるようになっている。また第１ＰＣ鋼線１２を下方に押し下げる際にこれの先端がピストン蓋２２の天板部２２ｂの上面に当接して、採取部１４を一体として下方に押し下げることができるようになっている。

円筒体１５の下部体１８に連結される第２ＰＣ鋼線１３は、第１ＰＣ鋼線１２と同様に、好ましくは例えばφ１２．７ｍｍのＰＣ鋼より線に用いられるφ４．３ｍｍの芯線を使用することができ、採取部１４を調査孔１１の最深部まで挿入した場合でも、上端部分を地上まで延設させるのに十分な長さを有している。第２ＰＣ鋼線１３は、その下端部がピストン蓋２２の天板部２２ｂに突出配置されたガイドスリーブ２３を介して円筒体１５の内部に挿入されると共に、円筒体１５の下部体１８の内側に突出して取り付けられた第２連結フランジ２５の連結孔に挿通された後に、第２連結フランジ２５の下方でクサビ部材２８を取り付けることにより、下部体１８に連結される。

下部体１８に連結された第２ＰＣ鋼線１３は、これを上方に引き上げる際にクサビ部材２８が第２連結フランジ２５の下面における連結孔の周縁部分に当接係止されて、第２ＰＣ鋼線１３の抜けが防止されると共に、下部体１８を一体として引き上げて当該下部体１８を上部体１７に対して上方に回動させることにより分割面１６を閉塞することができ、さらに採取部１４を一体として上方に引き上げることができるようになっている。また第２ＰＣ鋼線１３を下方に押し下げる際にこれの先端が底板プレート２７の上面に当接して、下部体１８を一体として押し下げて当該下部体１８を上部体１７に対して下方に回動させることにより分割面１６を開放することができ、さらに採取部１４を一体として下方に押し下げることができるようになっている。

なお、第１ＰＣ鋼線１２及び第２ＰＣ鋼線１３は、これらの上端部分において、適宜設計されたハンドリング部材と連結しておくことにより、後述するように第１ＰＣ鋼線１２と第２ＰＣ鋼線１３とを同時に昇降させたり、何れか一方のみを引き上げたり押し下げたりする操作を、よりスムーズに行うことが可能になる。

また、本実施形態の土質試料用サンプラー１０は、例えば図３に示すように、第１ＰＣ鋼線１２及び第２ＰＣ鋼線１３を、直径１ｍ程度の輪状にまとめてコンパクトな状態で収納したり運搬したりすることができる。したがって、軽量且つ小型に形成された採取部１４と相俟って、本実施形態の土質試料用サンプラー１０は持ち運び等に便利であり、例えば一人の作業員によっても、機動性に富んだ採取作業を行うことが可能になる。

上述のような構成を備える土質試料用サンプラー１０を用いて、調査孔１１から所定の深さにおける土質試料を採取するには、まず、図１及び図２（ａ）に示すように、第１ＰＣ鋼線１２及び第２ＰＣ鋼線１３を同時に押し下げつつ、これらのＰＣ鋼線１２，１３を介して採取部１４を土質試料を採取すべき所定の深さに挿入配置する。ここで、採取部１４を挿入する深さは、例えばＰＣ鋼線１２，１３を繰り出す長さ等を計測することにより、容易且つ正確に把握することが可能である。

採取部１４を調査孔１１の所定の深さに配置したら、図２（ｂ）に示すように、第１ＰＣ鋼線１２の押し下げを止めて、第２ＰＣ鋼線１３のみを下方に押し下げる。これによって、下部体１８はヒンジ結合部１９を中心に上部体１７に対して下方に回動し、分割面１６を開放させると共に、下部体１８の下端部分を調査孔１１のヒンジ結合部１９側の孔壁１１ａに押し付け、またその反力によって上部体１７の尖った下端部分による切削歯を反対側の孔壁１１ａに食い込ませた状態とする。

この状態から、図２（ｃ）に示すように、第１ＰＣ鋼線１２と第２ＰＣ鋼線１３とを同時に押し下げることにより、孔壁１１ａの土砂は、上部体１７の下端部分の切削歯によって効果的に切削され、切削された土砂は、土質試料として下部体１８や上部体１７の内部に取り込まれる。

しかる後に、第２ＰＣ鋼線１３を先行して引き上げて分割面１６を閉塞してから、図２（ｄ）に示すように、第１ＰＣ鋼線１２と第２ＰＣ鋼線１３とを同時に引き上げて採取部１４を地上に引き抜くことにより、所定の深さにおける土質試料が採取されることになる。また、これらの作業を、土質試料の採取を必要とする所定の深さ毎に繰り返すことによって、複数の深さにおける土質試料が各々効率良く容易に採取されることになる。

そして、本実施形態の土質試料用サンプラー１０によれば、地中に形成された小径縦孔としての調査孔１１から、所定の深さにおける土質試料を、多くの手間を要することなく迅速且つスムーズに採取することができる。すなわち、本実施形態の土質試料用サンプラー１０は、下端が閉塞された円筒体１５を上部体１７と下部体１８とに２分割してヒンジ結合した採取部１４と、上部体１７に連結される第１ＰＣ鋼線１２と、採取部１４の内部で下部体１８に連結される第２ＰＣ鋼線とからなる軽量で且つ簡易な構成を備えており、鋼線の継ぎ足し作業や採取部１４の取り付け作業等を行うことなく、そのままの状態で迅速に採取作業を行うことができる。また、採取部１４を調査孔１１に押し込むための第１ＰＣ鋼線１２や第２ＰＣ鋼線１３は、数ｍｍ程度の径のものであり、孔径３０〜３３ｍｍ程度の小径の調査孔１１の断面に占める割合が小さくなっていることから、調査孔１１の孔壁１１ａとの間に相当の隙間を保持して、採取部１４を調査孔１１に滑らかに挿入して行くことが可能になる。

さらに、本実施形態の土質試料用サンプラー１０は、上部体１７と下部体１８の双方又は何れか一方を、第１ＰＣ鋼線１２や第２ＰＣ鋼線１３を介して上下に移動させるだけで、採取部１４を周方向に回転させることなく土質試料を採取できるので、採取作業が容易になると共に、採取部１４が脱落するのを効果的に回避することが可能になる。さらにまた、調査孔１１と同様の径となっている部分は、採取部１４の１００ｍｍ程度の長さの部分だけなので、これを引き抜く際の引き抜き抵抗も小さくなり、ジャッキや梃子を用いることなく、土質試料を採取した採取部１４を容易に回収することが可能になる。

したがって、本実施形態によれば、スウェーデン式サウンディング試験機のスクリューポイントをロッドと共に調査孔１１から引き抜いた後、裸孔となった調査孔１１の崩壊が生じる前に、残置された調査孔１１を利用して、素早く土質試料のサンプリングを行うことが可能になる。

また、本実施形態によれば、各所定の深さにおいて、調査孔１１の孔壁１１ａを切削して土質試料を採取部１４に取り込んだ後に、下部体１８を回動させて分割面を閉塞してから採取部１４を引き抜くので、当該各所定の深さにおける、他の深さの土砂が混入していない精度の良い土質試料を採取することが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、地中に形成された小径縦孔は、スウェーデン式サウンディング試験機による試験後に残置された調査孔である必要は必ずしも無く、地中に形成された例えば１０〜１００ｍｍ程度の孔径を有する種々の小径縦孔から土質試料を採取するべく本発明の土質試料用サンプラーを採用することができる。また、採取部を構成する円筒体は配管用炭素鋼鋼管製のものである必要は必ずしも無く、その他の金属製のものや、合成樹脂製のものであっても良い。

本発明の好ましい一実施形態に係る土質試料用サンプラーを用いて土質試料を採取する状況を説明する略示断面図である。（ａ）〜（ｄ）は、本発明の好ましい一実施形態に係る土質試料用サンプラーを用いて小径縦孔から所定の深さにおける土質試料を採取する工程を説明する要部断面図である。本発明の好ましい一実施形態に係る土質試料用サンプラーの運搬、収納時の状態を例示する略示斜視図である。スウェーデン式サウンディング試験機の説明図である。

符号の説明

１０土質試料用サンプラー
１１調査孔（小径縦孔）
１１ａ調査孔の孔壁
１２第１ＰＣ鋼線（第１鋼線状部材）
１３第２ＰＣ鋼線（第２鋼線状部材）
１４採取部
１５円筒体
１６分割面
１７上部体
１８下部体
１９ヒンジ結合部
２０挿入ガイド部
２１Ｏリング
２２ピストン蓋
２３ガイドスリーブ
２４第１連結フランジ
２５第２連結フランジ
２６ストッパーピン
２７底板プレート
２８クサビ部材

Claims

地中に形成された小径縦孔から所定の深さにおける土質試料を採取するための土質試料用サンプラーであって、
下端が閉塞された円筒体を斜めに横断する分割面で上部体と下部体とに２分割し、該分割面の上端部分で２分割された上部体と下部体とをヒンジ結合して構成される採取部と、下端部が前記上部体に連結される第１鋼線状部材と、下端部が前記採取部の上端からこれの内部に挿入されて前記下部体に連結される第２鋼線状部材とを含み、
前記第１鋼線状部材と前記第２鋼線状部材とを地上まで延設させた状態で前記採取部を前記小径縦孔の土質試料を採取すべき所定の深さまで挿入し、地上からの操作で前記第１鋼線状部材に対して前記第２鋼線状部材を上下に相対移動させることにより、前記下部体を前記上部体に対して回動させて分割面を開閉し、孔壁の土砂を削り取って前記採取部に取り込んだ後に、前記採取部を前記小径縦孔から引き抜いて土質試料を採取する土質試料用サンプラー。
前記小径縦孔は、スウェーデン式サウンディング試験機による調査孔である請求項１に記載の土質試料用サンプラー。
前記第１鋼線状部材及び前記第２鋼線状部材はＰＣ鋼線からなる請求項１又は２に記載の土質試料用サンプラー。