JP2012082617A - 杭孔充填物の採取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料採取口の開閉が確実であり、試料採取口が開口した時に採取口位置から下方の根固め液のみを確実に採取出来るようにした未固結先端根固め液の採取装置の提供を目的する。
【解決手段】上端に掘削ロッド１５との連結部２を、その下部に油圧動作部３および試料収納室４からなる試料採取部６を、下端に掘削ヘッド７をそれぞれ具備し、前記試料採取部６内に、前記油圧動作部３により側壁５の内面と面接して上下動する摺動部材８の上動で前記試料収納室４の側壁４ａに形成した試料採取口９を開口し、前記摺動部材８の下動で前記試料採取口９を閉塞して前記試料収納室４を密封する構成とした。
【選択図】 図３

Description

この発明は、杭の埋込工法において、杭孔に充填されたセメントミルクなどの充填物、特に杭孔の先端部に注入された未固結状態の根固め液を採取するのに最適な杭孔充填物の採取装置に関する。

既製杭の埋め込み工法として、多くのプレボーリング工法や中掘り工法が提案されている。これらの工法で地盤に杭孔を掘削した際、杭孔の先端部を拡大掘削する場合と拡大掘削しない場合とがあるが、いずれも杭孔の先端部に根固め液を注入し、固化させて、地盤に定着させている。

近年、先端支持力係数の大きな高支持力工法が普及し、先端支持力が増大した結果、根固め部の強度の確保といった施工品質確保への関心が高まってきており、原位置地盤での根固め部採取やコアボーリングなどが必要となっている。

従来、根固め液の評価としては、混練プラントで混練したセメントミルクを掘削孔内に注入する前にポリエチレン製のチューブに採取し、養生固化したものから試験体を切り出し、圧縮強度を測定していた。あるいは、固結した根固め部までビット先端を挿入し、コアボーリングして採取することなどが行われてきた。

しかし、混練プラントから採取した根固め液は、実地盤中の根固め部を直接評価することにはならず、コアボーリングは杭長が長い場合ほど困難となる。こうした背景から、特開２００１−７３３６０号公報では、密封容器を孔底に押し当てて、地中孔内の充填物の任意の採取位置で密封容器の開口を開き、充填物を密封容器内に取り入れ密封する採取装置を提案している。また、特開２０１０−５９６１９号公報では、逆止弁を入れて連結したパイプ基材を未だ固まらない杭孔充填物内に実際に埋設して、杭孔充填物を採取できる構造とした採取装置を提案している。

特開２００１−７３３６０号公報 特開２０１０−５９６１９号公報

しかし、密封容器を孔底に押し当てて開口を開く方式では、開口部上下の根固め液が流入するおそれがあり、スプリング部に砂礫が絡むと開口できない懸念もある。また、逆止弁を入れて連結したパイプ基材を埋設する方法は、任意位置での試料を採取できる利点があるが、採取液の取り出しが不便であり、粘性に富んだ根固め液を採取する場合、十分な量の採取ができない懸念も残される。

本発明は、上記の諸問題点を解決するためになされたものであり、試料採取口の開閉が確実にでき、且つ試料採取口の位置から下方の根固め液のみを確実に採取出来るほか、粗大礫の混入を防げるようにした杭孔充填物の採取装置を提供することを目的としたものである。

上記の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明では、杭孔内に充填した充填物の採取装置であって、上端に掘削ロッドとの連結部を、その下部に油圧動作部および試料収納室からなる円筒状の試料採取部を、下端に掘削ヘッドをそれぞれ具備してなり、前記試料採取部内に、前記油圧動作部により側壁内面と面接して上下動する摺動部材の上動で前記試料収納室の側壁に形成した試料採取口を開口し、前記摺動部材の下動で前記試料採取口を閉塞して前記試料収納室を密封するように構成したことを特徴とする杭孔充填物の採取装置としている。

また、本願の請求項２に係る発明では、前記油圧動作部は油圧シリンダーとシリンダーロッドおよび切替え弁とからなり、前記油圧シリンダーは、前記掘削ロッドとの連結部に連結される掘削ロッドの側部と一体の油圧配管と端部カプラーを介して連結可能となるように形成され、地盤上で操作される油圧機構により前記油圧動作部を操作する構成としたことを特徴とする請求項１記載の杭孔充填物の採取装置としている。

そして、本願の請求項３に係る発明では、前記杭孔充填物の採取装置を、その上端に形成した掘削ロッドとの連結部に連結される上部の掘削ロッドを介して、オーガー駆動機で回転させる構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載の杭孔充填物の採取装置としている。

また、本願の請求項４に係る発明では、前記試料採取部の側壁外周囲にスクリューを備えるとゝもに、前記試料採取口を前記スクリューの軌道に沿って形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の杭孔充填物の採取装置としている。

更に、本願の請求項５に係る発明では、前記試料採取部の側壁外周囲にスクリューを備えるとゝもに、前記試料採取口に鉛直下方へ向け開口する庇部を備えたことを特徴とする請求項１，２又は３記載の杭孔充填物の採取装置としている。

そして、本願の請求項６に係る発明では、前記試料採取部の試料採取口に礫混入防止網を装着したことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の杭孔充填物の採取装置としている。

また、本願の請求項７に係る発明では、前記試料採取部の試料採取口に備えた庇部の開口に礫混入防止網を装着したことを特徴とする請求項５記載の杭孔充填物の採取装置としている。

本願の請求項１に係る発明では、上端に掘削ロッドとの連結部を、その下部に油圧動作部および試料収納室からなる円筒状の試料採取部を、下端に掘削ヘッドをそれぞれ具備してなり、前記試料採取部内に、前記油圧動作部により側壁内面と面接して上下動する摺動部材の上動で前記試料収納室の側壁に形成した試料採取口を開口し、前記摺動部材の下動により前記試料採取口を閉塞して前記試料収納室を密封するように構成することで、以下のような諸効果を奏する。

すなわち、前記試料採取口を開閉する摺動部材および該摺動部材を上下動する油圧動作部は全て試料採取部の内部にあって露出状態にない。したがって、前記摺動部材に充填物が付着したり或いは摺動部材に錆が発生することが少なく、試料採取口を円滑に且つ確実に開閉できる。

また、前記試料採取口は側壁内面と面接して上下動する摺動部材で開閉されるため、試料収納室は常に密閉状態となり、外部から充填物が試料収納室内へ流入したり或いは試料収納室内の充填物が外部へ流出するといった事態の発生は確実に防止され、杭の支持力判定の重要な要素となる充填物質、すなわち採取された試料収納室内の先端根固め液の性質を確実に分析できるため、強度管理が容易となる。

本願の請求項２に係る発明では、前記油圧動作部は油圧シリンダーとシリンダーロッドおよび切替え弁とからなり、前記油圧シリンダーは、前記掘削ロッドとの連結部に連結される掘削ロッドの側部と一体の油圧配管と端部カプラーを介して連結可能となるように形成され、地盤上で操作される油圧機構により前記油圧動作部を作動させる構成としたことで、試料採取口の開閉操作が容易であり、作業能率が向上する。

本願の請求項３に係る発明では、前記杭孔充填物の採取装置を、その上端に形成した掘削ロッドとの連結部に連結される上部の掘削ロッドを介して、オーガー駆動機で回転させる構成としたことで、万一採取装置の沈設に抵抗が生じて自沈が滞った場合でも、その段階でオーガ駆動機により先端の掘削ヘッドを回転させ、採取装置を根固め部位置まで確実に挿入することができる。

また、本願の請求項４に係る発明では、前記試料採取部の側壁外周囲にスクリューを備えるとゝもに、前記試料採取口を前記スクリューの軌道に沿って形成した構成とすることで、スクリューの正回転によって杭孔内の充填物がスクリューに案内されて上昇し、スムーズな根固め液の採取ができる。

本願の請求項５に係る発明では、前記試料採取部の側壁外周囲にスクリューを備えるとゝもに、前記試料採取口に鉛直下方へ向け開口する庇部を備えた構成としたことで、スクリューが正回転することにより、試料採取口には試料採取口位置の下方から杭孔充填物が流入して、目的とする位置の杭孔充填物を確実に採取することが可能となる。

そして、本願の請求項６に係る発明では前記試料採取部の試料採取口に、また本願の請求項７に係る発明では庇部の開口にそれぞれ礫混入防止網を装着した構成とすることで、粗大な礫が試料収納部内に流入することがない。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。図において、１は本発明に係る杭孔充填物の採取装置（以下、「充填物採取装置」という。）で、この充填物採取装置１は、上端に掘削ロッド１５との連結部２を、その下部に油圧動作部３および試料収納室４からなる円筒状の側壁５で囲まれた試料採取部６を、下端に掘削ヘッド７をそれぞれ備えている。

８は前記試料採取部６内を上部の油圧動作部３と下部の試料収納室４とに上下に仕切っている逆カップ状の摺動部材で、円盤形状の天盤部８ａと、該天盤部８ａの周縁から垂下する側壁部８ｂとから主に構成されている。この摺動部材８は、前記油圧動作部３が作動することによって、前記摺動部材８の側壁部８ｂの側壁外面が前記試料収納室４の側壁内面と密接しながら上下に摺動するものである。

詳しくは、前記油圧動作部３は、油圧シリンダー３ａとシリンダーロッド３ｂおよび油路切替え弁（図示せず）などから主に構成されており、前記シリンダーロッド３ｂの先端部と前記摺動部材８とは、その天盤部８ａの上面中央に固定した連結部材８ｃとピン結合により連結されている。なお、図中８ｄは前記側壁部８ｂの外周面にあってその上下両端部に設置したＶパッキンである。

９は前記試料収納室４の側壁４ａに形成した一対の試料採取口で、前記試料収納室４の上方にあって対向する位置にそれぞれ形成されており、前記試料収納室４と連通している前記２つの試料採取口９は、前記油圧動作部３のシリンダーロッド３ｂの伸縮動作により上下動する前記摺動部材８の側壁部８ｂにより開閉されるように構成されている。なお、図中、１０は前記連結部２のブロックホルダーで、１１はこのブロックホルダー１０の上に設置した油圧配管端部の油圧カプラーである。

１２は前記試料採取口８に設置した礫混入防止網で、粗大な礫が試料収納室４内に流入することがないようこの礫混入防止網１２で防御するためのものであり、１３は前記試料収納室４の下端位置に形成した試料取り出し口兼洗浄口で、１３ａは前記試料取り出し口兼洗浄口１３の開閉蓋である。１４は前記試料採取部６の側壁外周囲に装着したスクリューで、試料採取部６の上端部から下端部の掘削ヘッド７に至るまでの部分に螺旋状に形成されている。

１５は前記充填物採取装置１にあってその上端の連結部２に連結する掘削ロッドで、この掘削ロッド１５にはその側部に沿い全長にわたって油圧配管１６が配設されており、該油圧配管１６の上面はホースカバー１６ａによって覆われている。なお、図中、１７は前記掘削ロッド１５の上方部に装着した反力板である。

つぎに、上記実施形態に基づく充填物採取装置１の作用を図５に示す未固結試料の採取工程により以下説明すると、先ず、根固め液２１，杭周固定液２２をそれぞれ注入した掘削孔２０の開口部に杭受け台２３を設置し、その後、充填物採取装置１をその上端の連結部２に予め連結した掘削ロッド１５を介してクレーン２４により建て込む（I）。

充填物採取装置１の上端の連結部２に掘削ロッド１５を連結するに際しては、先ず充填物採取装置１を杭受け台２３の上に固定し、この状態で、充填物採取装置１の上端の接続部２に掘削ロッド１５の下端１５ａを、充填物採取装置１の油圧カプラー１１と掘削ロッド１５の油圧カプラー１８ａとを図示しない油圧ホースでそれぞれ接続する。

充填物採取装置１の上に前記掘削ロッド１５を連結した状態で、クレーン２４により根固め液２１，杭周固定液２２をそれぞれ注入した掘削孔２０内に上方から建て込む。充填物採取装置１の直上に接続した掘削ロッド１５の上端に二本目の掘削ロッド１５Ａを連結する場合には、一本目の掘削ロッド１５に形成した反力板１７を杭受け台２３の上に保持し、この状態で前記一本目の掘削ロッド１５の上に二本目の掘削ロッド１５Ａを接続する（II）。

このような作業を繰り返し、充填物採取装置１の上に掘削ロッド１５，１５Ａを連結した状態のものを、クレーン２４により掘削孔２０内に上方から吊り降ろすことで建て込むが、充填物採取装置１の自沈が停止した時は、杭打ち機２５のオーガ駆動機２５ａにより充填物採取装置１の回転沈設を行う。そして、充填物採取装置１が所定の深度に到達したら、油圧ポンプ２６を作動して前記油圧動作部３の油圧シリンダー３ａのシリンダーロッド３ｂを収縮させ、前記摺動部材８を図３の一点鎖線で示す状態から実線で示す位置まで上動させる。

摺動部材８が上動することで、常態ではその側壁部８ｂによって閉塞されていた試料採取口９が開口し、この試料採取口９から試料収納室４内に目的とする試料である根固め液２１を採取する（III）。この際、充填物採取装置１を若干正回転させてよい。なお、試料採取口９には礫混入防止網１２が設置されているので、粗大な礫が試料収納室４内に流入することがない。礫は、土質工学的には径２ｍｍ以上のものを差すが、特に５ｍｍ〜１０ｍｍ以上の粗大な礫の混入を避けるだけでよい。

試料採取が完了したら、油圧ポンプ２６で前記油圧シリンダー３ａのシリンダーロッド３ｂを伸長させ、前記摺動部材８を図３の実線で示す状態から一点鎖線で示す位置まで下動させ、試料採取口９を閉塞する。その後に、杭打ち機２５のオーガー駆動機２５ａを上昇させて掘削ロッド１５を引き上げ、図５の（IV）で示すように、最後にクレーン２４で充填物採取装置１を引き上げる。そして、地上において、試料取り出し口兼洗浄口１３の開閉蓋１３ａを外し、試料取り出し口兼洗浄口１３から試料収納室４内に採取した試料を取り出し、取り出した試料で供試体を作成する。

つぎに、前記試料収納室４の側壁４ａに形成した試料採取口９について、前記の実施例とは違う他の実施例を以下に述べると、前記試料採取口９はスクリュー１４間にあって試料収納室４の側壁４ａに形成した正方形或いは横長方形の形状としたものであるが、この試料採取口を、図示しないが、前記スクリュー１４の下面に沿った右上がりの平行四辺形とした構成とすることもできる。

これにより、スクリュー１４の正回転によって上昇する杭孔内の充填物（根固め液２１
又は杭周固定液２２）をスクリュー１４の下面でスムーズに試料採取口に導入することができる。すなわち、基本的構成は前記図示の実施形態と同様であるが、試料採取口がスクリュー１４の軌道に沿って形成されていることから、スクリュー１４の正回転によって、スムーズな充填物の採取ができる構成となっている。

また、前記試料採取口９の他の実施例として、前記試料採取口９の形状，設置位置は図に示す前記実施例と同じであるが、この試料採取口９に、図示しないが、鉛直下方へ向け開口する庇部を備えた構成としたものである。このような構成とすることで、スクリュー１４が正回転することにより、試料採取口９にはこの試料採取口９の下方位置から杭孔内の充填物が流入し、目的とする位置の充填物を確実に採取することが可能となる。この場合、庇部の側壁４ａから突出する高さは、スクリュー１４の外径までとすれば、掘削壁面を乱す畏れがない。

本発明に係る杭孔の充填物採取装置の正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 同採取装置の縦断面図である。 掘削ロッドの一部省略正面図である。 充填物採取装置による充填物の採取工程を示す説明図である。

１ 充填物採取装置
２ 連結部
３ 油圧動作部
３ａ 油圧シリンダー
３ｂ シリンダーロッド
４ 試料収納室
５ 側壁
６ 試料採取部
７ 掘削ヘッド
８ 摺動部材
９ 試料採取口
１１ 油圧カプラー
１２ 礫混入防止網
１３ 試料取り出し口兼洗浄口
１３ａ 開閉蓋
１４ スクリュー
１５ 掘削ロッド
１６ 油圧配管
１６ａ ホースカバー
２０ 掘削孔
２１ 根固め液
２２ 杭周固定液

Claims (7)

1. 杭孔内に充填した充填物の採取装置であって、上端に掘削ロッドとの連結部を、その下部に油圧動作部および試料収納室からなる円筒状の試料採取部を、下端に掘削ヘッドをそれぞれ具備してなり、前記試料採取部内に、前記油圧動作部により側壁内面と面接して上下動する摺動部材の上動で前記試料収納室の側壁に形成した試料採取口を開口し、前記摺動部材の下動で前記試料採取口を閉塞して前記試料収納室を密封するように構成したことを特徴とする杭孔充填物の採取装置。
2. 前記油圧動作部は油圧シリンダーとシリンダーロッドおよび切替え弁とからなり、前記油圧シリンダーは、前記掘削ロッドとの連結部に連結される掘削ロッドの側部と一体の油圧配管と端部カプラーを介して連結可能となるように形成され、地盤上で操作される油圧機構により前記油圧動作部を操作する構成としたことを特徴とする請求項１記載の杭孔充填物の採取装置。
3. 前記杭孔充填物の採取装置を、その上端に形成した掘削ロッドとの連結部に連結される上部の掘削ロッドを介して、オーガー駆動機で回転させる構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載の杭孔充填物の採取装置
4. 前記試料採取部の側壁外周囲にスクリューを備えるとゝもに、前記試料採取口を前記スクリューの軌道に沿って形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の杭孔充填物の採取装置。
5. 前記試料採取部の側壁外周囲にスクリューを備えるとゝもに、前記試料採取口に鉛直下方へ向け開口する庇部を備えたことを特徴とする請求項１，２又は３記載の杭孔充填物の採取装置。
6. 前記試料採取部の試料採取口に礫混入防止網を装着したことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の杭孔充填物の採取装置。
7. 前記試料採取部の試料採取口に備えた庇部の開口に礫混入防止網を装着したことを特徴とする請求項５記載の杭孔充填物の採取装置。

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