JP2010242369A - Ground investigation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建設工事のため施工地盤の諸条件を測定するコーン貫入機、地盤穿孔機およびコア採取機を装備した地盤調査装置に関する。 The present invention relates to a ground investigation apparatus equipped with a cone penetrating machine, a ground drilling machine, and a core sampling machine for measuring various conditions of construction ground for construction work.
特許文献1に示すように従来の地盤調査装置は、コーン貫入試験機と地盤穿孔機のドリルヘッドが同一軸上に配設されて、コーン貫入試験時はドリルヘッドがコーン貫入用ロッドの邪魔にならないように回動され、同一試験孔でコーン貫入試験と穿孔によるMWD検層(Measuring While Drilling)が実施できる。ドリルヘッドは、穿孔用ロッドに回転、打撃、給進力を加えるロータリーパーカッションドリルのドリルヘッドであり、硬い地盤でも掘り進むことができる。ロータリーパーカッションドリルを使用したMWD検層は地盤の硬さを表すN値を効率よく換算し算出できる。コーン貫入試験は、コーンを地盤に押し込んで、先端抵抗、周面摩擦および間隙水圧を測定し、地盤特性の分析を行うもので、N値と合わせて地盤のさらに詳しい情報を得ることができる。
As shown in
最近では、より詳細な地盤特性の調査分析のため、コア(地盤試料)が求められる。しかしながら、従来の地盤調査装置には、コアを採取するに適した機構が装備されていなかった。 Recently, a core (ground sample) is required for more detailed investigation and analysis of ground characteristics. However, the conventional ground survey device is not equipped with a mechanism suitable for collecting the core.
一般に、ロータリーパーカッションドリルには、図8に示すような、ワイヤライン26を使用し、コアを採取するコアチューブ15を挿入した外管9が連結できる。コアチューブ15は、ワイヤライン26がラッチ28に嵌め込まれて引き揚げられ、また吊り下ろされて外管9の底部にセットされる。これによれば外管9に回転、打撃、および給進力が加えられるので、コアの採取は硬い地盤でも容易である。しかし、軟らかい地盤ではコアチューブ15が外管9の回転に引きずられて回転し、コアが乱れて採取されることがあった。一方、コアチューブ15が回転しても、硬い地盤では切り出した円柱状のコアは引き上げるまでは底部が地盤とつながっており乱されることがない。このようにワイヤラインによるコア採取機構を地盤調査装置に組み込んでも、必ずしも軟らかい地盤に対応したものとはできないとの問題があった。
In general, a rotary percussion drill can be connected to an
本発明の目的は、コーン貫入試験と穿孔用ドリルを用いた削孔検層(MWD検層)の実施に加えて、軟弱地盤から硬質地盤まで乱れのないコアを採取できる使い勝手のよい地盤調査装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide an easy-to-use ground investigation device capable of collecting a core without any disturbance from a soft ground to a hard ground in addition to a cone penetration test and drilling logging (MWD logging) using a drill for drilling. Is to provide.
本発明による地盤調査装置は、コーン貫入機および地盤穿孔機を有する地盤調査装置において、外管と、下端に地盤試料を採取するコアチューブが連結され上端が地上側に延長されて前記外管に挿入される内管と、前記外管の上部をつかんで回転させる回転機構と、前記内管の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構を有し、ロアフレームに立設された柱状ガイドに沿って上下動するスライドテーブルに、前記地盤穿孔機の穿孔用ドリルヘッドと切り替え可能に装着されるコア採取用ドリルヘッドと、が備えられたものである。 The ground survey device according to the present invention is a ground survey device having a cone penetrating machine and a ground drilling machine, wherein an outer tube and a core tube for collecting a ground sample are connected to the lower end, and the upper end is extended to the ground side to the outer tube. A columnar guide standing on the lower frame, having an inserted inner tube, a rotating mechanism for gripping and rotating the upper portion of the outer tube, and a grip mechanism for holding the upper portion of the inner tube so as not to rotate. And a core-collecting drill head mounted so as to be switchable with the drilling head of the ground drilling machine.
前記ロアフレームは、地盤に打ち込まれた左右両側のオーガに固定されることが好ましい。 The lower frame is preferably fixed to left and right augers driven into the ground.
本発明による地盤調査装置によれば、地上側に延長された内管の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構を有するコア採取用ドリルヘッドを設けたので、外管を回転させてもコアチューブが回転せず乱れのないコアを採取できる。また、穿孔用ドリルヘッドとコア採取用ドリルヘッドが切り替え可能にスライドテーブルに装着されるので、使い勝手がよく装置を小型化できる。 According to the ground surveying apparatus according to the present invention, the core collecting drill head having the grip mechanism for holding the upper part of the inner pipe extended to the ground side so as not to rotate is provided. The core tube does not rotate and the core without any disturbance can be collected. In addition, since the drilling head for drilling and the drilling head for core collection are mounted on the slide table in a switchable manner, it is easy to use and the apparatus can be downsized.
また、地盤に打ち込んだオーガで、柱状ガイドが立設されるロアフレームの左右両側を固定したので、約10トンを超えるおもりを用意する必要がない。大きな給進力を要する深い地盤の調査でも、安定した穿孔とコアの採取ができる。 In addition, since the left and right sides of the lower frame on which the columnar guide is erected are fixed by an auger driven into the ground, it is not necessary to prepare a weight exceeding about 10 tons. Stable drilling and core collection are possible even when investigating deep ground that requires a large feed force.
以下、図面を参照して、本発明による地盤調査装置を説明する。 Hereinafter, a ground investigation device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明による地盤調査装置100に搭載される柱状ガイドまわりの正面図である。(A)は穿孔用ドリルヘッド6が柱状ガイド50の中心にある場合で、(B)はコア採取用ドリルヘッド7が柱状ガイド50の中心にある場合を示す。穿孔用ドリルヘッド6は、硬い地盤を掘り進む場合に使用し、図3に示すように、穿孔用ロッド4aの上端を打撃する打撃機構6aと、穿孔用ロッド4aを回転させる回転機構6bを備えている。コア採取用ドリルヘッド7は、コアを採取する場合に使用し、図2に示すように、外管9を回転させる回転機構7aと、内管8の上部を回転しないようにつかむグリップ機構7bを備えている。穿孔用ドリルヘッド6とコア採取用ドリルヘッド7は、柱状ガイド50を挟むように設けられた左右に移動可能な取付け板53に取り付けられる。穿孔用ドリルヘッド6とコア採取用ドリルヘッド7は、取付け板53を左右方向に移動していずれか一つをスライドテーブル51に枢着する。スライドテーブル51は、油圧モータ52によって駆動されたチェーンによって、柱状ガイド50に沿って昇降動作を行なう。スライドテーブル51は、例えば穿孔用ロッド4a(図3参照)に給進力または引き抜き力を与えるものである。このように、穿孔用ドリルヘッド6とコア採取用ドリルヘッド7は、切り替えることができ、図1(A)は穿孔用ドリルヘッド6がスライドテーブル51に枢着された場合であり、図1(B)はコア採取用ドリルヘッド7がスライドテーブル51に枢着された場合である。
FIG. 1 is a front view around a columnar guide mounted on a
図1(A)に示すように、柱状ガイド50が立設されるロアフレーム20は、左右両側にロアフレーム20の脚となるアウトリガー3b、3bが設けられる。アウトリガー3b、3bは油圧で足の部分が伸縮する。ロッドブレーカ44は、柱状ガイド50に上下動可能に取り付けられ、ロッドの継ぎ足しあるいは取り外し時に使用する。
As shown in FIG. 1 (A), the
図1(B)に示すように、ロアフレーム20には、貫入シリンダ40が立設される。貫入シリンダ40(図6参照)は、一対の貫入シリンダ40a、40aと、一対の貫入シリンダ40b、40bの4本が設置される。貫入シリンダ40は、内部のピストンの下端がロアフレーム20に立設され、外側のシリンダ部が油圧で上下動可能とされる。対角の一対の貫入シリンダ40a、40aに上チャック42が連結され、他の対角の一対の貫入シリンダ40b、40bに下チャック43が連結される。上チャック42と下チャック43で、コーン貫入用ロッド4b(図7参照)を把持して、地盤に押し込む動作を行なう。コーン5の貫入時は、穿孔用ドリルヘッド6とコア採取用ドリルヘッド7が柱状ガイド50の中心から外され、コーン貫入用ロッド4bの操作に支障がないようにされる。
As shown in FIG. 1B, a penetrating
図2は、図1に示すコア採取用ドリルヘッド7とコア採取用の二重管4cの断面図である。図2(A)は外管9と内管8からなる二重管4cがコア採取用ドリルヘッドに装着された状態を示す。図2(B)は下端にコア採取ビット46を有する外管9のみを示す。図2(C)は外管9に挿入される内管8のみを示す。図2(B)、(C)に示すように、コア採取用の二重管4cは、外管9と下端にコアチューブ15を取り付けた内管8からなる。コアチューブ15内にコアが採取される。内管8は地上側に延長されており、上端には吊り下げリング17と注水口18が設けられる。注水口18から注入された水は、コアチューブ15と外管9の間を通過してコア採取ビット46を冷却する。
FIG. 2 is a sectional view of the core
図2(C)に示すように、コアチューブ15は上部にコアチューブヘッド15aが設けられる。そして図2(A)の引出円の中に示すように、コアチューブヘッド15aとコアチューブ15の間にはバネ11が設けられる。バネ11により、地盤が軟らかい場合はコアチューブ15の下端が外管9の底部から突出し、地盤が硬い場合には地盤に押し戻されて外管9の底部側に縮む。そのため、軟らかい地盤ではコアチューブ15の下端がコア採取ビット46から離れるので、コア採取ビット46の回転の影響を受けず、乱れのないコアの採取が可能である。
As shown in FIG. 2C, the
図2(A)に示すように、コア採取用ドリルヘッド7は、外管9を回転させる油圧モータを含む回転機構7aと、内管8を回転しないようにつかむグリップ機構7bを有する。コア採取用ドリルヘッド7はスライドテーブル51に装着され、油圧モータ52によって給進力が与えられる。回転機構7aで外管9が回転されながら一定深さのコアの採取が進むと、内管8を引き抜き、コアチューブ15を回収する。新しいコアチューブ15を内管8に取り付け、外管9に挿入して、コアの採取を続行する。コア採取用ドリルヘッド7は、外管9に打撃を与えないが、打撃がなくてもコアの採取は十分に行える。コア採取のため回転機構7aで外管9を回転させても、内管8はグリップ機構7bが押さえているので回転しない。このように、本発明による地盤調査装置100(図7参照)は、コーン貫入機と地盤穿孔機に加えて、硬い地盤でも軟らかい地盤でも乱れのないコアを採取できるコア採取機を備えている。
As shown in FIG. 2A, the core-collecting
図3は、図1に示す穿孔用ドリルヘッドに装着する穿孔用ロッド4aの断面図である。穿孔用ロッド4aは、下端に穿孔用掘削ビット45が設けられ、上端は穿孔用ドリルヘッド6に連結される。穿孔用ドリルヘッド6は、穿孔用ロッド4aの上端を打撃する打撃部6aと穿孔用ロッド4aをつかんで回転させる回転機構6bからなる。穿孔用ドリルヘッド6は、コアを採取することなく目的の深さまで掘り進めるような場合に有効である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the drilling rod 4a attached to the drilling drill head shown in FIG. The drilling rod 4 a is provided with a
図4は、図1に示すロアフレーム20をオーガ22に固定した場合の正面図である。ロアフレーム20左右両側にはオーガ22に固定する連結金具23が設けられる。オーガ22は、あらかじめ地中に埋め込んでおく。オーガ22の打ち込みに穿孔用ドリルヘッド6を使用してもよい。打ち込まれた2つのオーガ22の中央に地盤調査装置100を移動し、ロアフレーム20を連結する。図4の引出円の中に示すように、連結金具23は、オーガ側金具23aとロアフレーム側金具23bから構成される。
FIG. 4 is a front view when the
図5は、図1に示す柱状ガイドまわりの側面図である。柱状ガイド50はロアフレーム20に立設され、上端に油圧モータ52が設けられる。油圧モータ52がチェーンを駆動してスライドテーブル51を昇降させる。これによりスライドテーブル51に装着された穿孔用ドリルヘッド6またはコア採取用ドリルヘッド7が昇降する。スライドテーブル51の下降は、例えば穿孔用ロッド4aに給進力を与え、スライドテーブル51の上昇は、引き抜き力を与える。ロアフレーム20は、昇降シリンダ30で吊り下げられているので、昇降シリンダ30を下げることによって、地盤におろすことができる。貫入シリンダ40は、ロアフレーム20に立設され、上チャック42と下チャック43を上下動させる。ロッドブレーカ44は、柱状ガイド50に取り付けられコーン貫入用ロッド4bの継ぎ足しまたは取り外し時に使用する。
FIG. 5 is a side view around the columnar guide shown in FIG. The
図6は、図1に示すロアフレームの平面図である。ロアフレーム20の中央には貫通孔25が設けられる。貫通孔25は、穿孔用ロッド4a、コーン貫入用ロッド4b、コア採取用の二重管4cのうち1つが挿通される。ロッド貫通孔25を囲むように貫入シリンダ40が設けられ、対角線上の(40a、40a)と(40b、40b)が対とされ、上チャックまたは下チャックが取り付けられる。昇降シリンダ30はロアフレーム20を昇降させ、左右のアウトリガー3b、3bはロアフレーム20の脚となる。ロアフレーム20の左右両側にオーガ22と連結するロアフレーム側金具23bが設けられる。
FIG. 6 is a plan view of the lower frame shown in FIG. A through
図7は、本発明による地盤調査装置の側面図である。地盤調査装置100は、前端に脚となるアウトリガー3aが設けられ、後端には左右にアウトリガー3bが設けられる。コア採取用ドリルヘッド7は車両後方に位置しており、車両後方下部にコーン貫入用ロッド4bと、コーン5と、貫入シリンダ40がある。車体を支える車台2の上に架台10が連接される。
FIG. 7 is a side view of the ground investigation device according to the present invention. The
本発明は、コーン貫入試験とMWD検層の実施に加えて、軟弱地盤から硬質地盤まで乱れのないコア採取が可能な地盤調査装置として好適である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable as a ground surveying apparatus that can collect cores from soft ground to hard ground in addition to performing a cone penetration test and MWD logging.
2 車台
3a 前方アウトリガー
3b 後方アウトリガー
4a 穿孔用ロッド
4b コーン貫入用ロッド
4c コア採取用の二重管
5 コーン
6 穿孔用ドリルヘッド
6a 打撃機構
6b 回転機構
7 コア採取用ドリルヘッド
7a 回転機構
7b グリップ機構
8 内管
9 外管
10 架台
10a ガイドシュー
11 バネ
15 コアチューブ
15a コアチューブヘッド
17 吊り下げリング
18 注水口
20 ロアフレーム
22 オーガ
23 連結金具
23a オーガ側金具
23b ロアフレーム側金具
25 貫通孔
26 ワイヤライン
27 オーバーショットアセンブリ
28 ラッチ
30 昇降シリンダ
40 貫入シリンダ
42 上チャック
43 下チャック
44 ロッドブレーカ
45 穿孔用掘削ビット
46 コア採取ビット
50 柱状ガイド
51 スライドテーブル
52 油圧モータ
53 取付け板
70 コアサンプリング装置
100 地盤調査装置
2 chassis
Claims (2)
外管と、
下端に地盤試料を採取するコアチューブが連結され上端が地上側に延長されて前記外管に挿入される内管と、
前記外管の上部をつかんで回転させる回転機構と、前記内管の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構を有し、ロアフレームに立設された柱状ガイドに沿って上下動するスライドテーブルに、前記地盤穿孔機の穿孔用ドリルヘッドと切り替え可能に装着されるコア採取用ドリルヘッドと、が備えられることを特徴とする地盤調査装置。
In a ground surveying device having a cone penetrating machine and a ground drilling machine,
An outer tube,
A core tube for collecting a ground sample is connected to the lower end, and an upper end is extended to the ground side and inserted into the outer tube,
A slide mechanism that has a rotating mechanism that grips and rotates the upper part of the outer tube and a grip mechanism that holds the upper part of the inner tube so as not to rotate, and moves up and down along a columnar guide standing on the lower frame A ground surveying device, characterized in that the table is provided with a drilling head for drilling of the ground drilling machine and a cored drilling head mounted so as to be switchable.
The ground survey device according to claim 1, wherein the lower frame is fixed to left and right augers driven into the ground.
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