JP2013237994A - 地盤改良体の試料土採取器 - Google Patents

Abstract

【課題】未固化状態の柱状改良体内において、所定の深度にて、少ない回転数により、効率良く収納容器内に試料土を取り込むことができる、試料土採取器を提供する。
【解決手段】掘削装置の掘削軸に連結される連結軸(1)と、連結軸(1)に一体的に連結されると共に試料土の取入口(21)を有する円筒形の収納容器(12)と、収納容器(12)の外周側に収納容器(12)の筒芯回り回動可能に嵌合する円筒形の開閉筒(13)と、を備えている。収納容器(12)は連結軸(1)から偏心配置され、取入口(21)は、連結軸(1)の一方の回転方向側に向くように配置され、開閉筒(13)には、径方向外方に張り出す抵抗板(35)が設けられ、開閉筒(13)に対し、収納容器(12)が、連結軸(1)の前記一方の回転方向と同方向側に筒芯回りに回動することにより、取入口(21)を開き、反対方向に筒芯回りに回動することにより、取入口(21)を閉じるよう、構成している。
【選択図】図９

Description

本発明は、地盤を掘削し、撹拌しつつ、スラリー状の固化材を注入して、柱状に地盤を改良する地盤改良工法において、未固化の改良土（混合土）を採取するために用いる試料土採取器に関する。

軟弱地盤などにビルや住宅等を建築する場合、地盤中に柱状改良体を所要数だけ構築し、地盤の強度を向上させる地盤改良工法が一般的に行われている。

地盤改良工法の一例として、たとえば、図１１に示すように、掘削装置６０の掘削軸６１の下端に、掘削、撹拌ヘッド６２を連結し、地盤を柱状に掘削し、撹拌すると共に、ヘッド６２の先端から掘削孔内にセメントミルクを投入する工法がある。掘削と引き上げを数回繰り返すことにより、現状土とセメントミルクを混合する。そして、一定期間養生することにより、硬化された柱状改良体を構築する。

上記柱状改良体については、設計通りの強度を具備しているかどうかを確認する必要があり、そのため、固化前の改良土を試料土として採取し、必要に応じて強度などの試験を行ない、柱状改良体の品質を管理している。

従来、試料土を採取する器具として、特許文献１に記載された採取装置がある。この採取装置は、図１３に示すように、周壁に開口部１０２を有する内筒１０３と、周壁に開口部１０４と抵抗板１０５とを有する外筒１０６とを備えている。内筒１０３の上端には、掘削軸６１に連結される連結軸１１２が設けられている。外筒１０６は内筒１０３の外周側に回動可能に嵌合している。内筒１０３に対する外筒１０６の開閉位置を規制するために、内筒１０３と外筒１０６に、一対のストッパー１１０と係止凸部１１１とが設けられている。さらに、外筒１０６の開口部１０４の軸芯回りのＸ１方向側に端部には、試料土を開口部１０４に導くための土受け板１１６が設けられている。

図１３の採取器による採取作業を説明する。掘削軸６１をＸ１方向に回転さながら、採取器を柱状地盤改良体内に挿入する。挿入直後は、内筒１０３がＸ１方向に回転するのに対し、外筒１０６は、抵抗板１０５に掛かる土圧により停止している。これにより、開口部１０２が外筒１０６により閉じられ、この閉状態のまま、所定深度まで下降させる。

所定深度まで達すると、掘削軸６１を逆のＸ１方向とは逆のＸ２方向に回転させる。この時、初めは内筒１０３のみがＸ２方向に回転し、外筒１０６は抵抗板１０５の作用により殆ど回転しないので、開口部１０２，１０４同士が一致し、開状態となる。その後、この開状態で、外筒１０６と内筒１０３とがＸ２方向に一体的に回転するので、未固化の改良土は土受け板１１６に当たって内筒１０３内に取り込まれる。そして、一定量に試料土（改良土）を取り込んだ後は、再びＸ１方向に回転させることにより、開口部１０２を閉じ、閉状態で上方に引き抜く。

実願平０１−１１６０２３号（実開平０３−５４８９１号公報）のマイクロフィルム

図１３に示す従来の採取器は、内筒１０３及び開閉用の外筒１０６は、連結軸１１２の軸芯と同一軸芯上に揃えられており、同一軸芯回りに回転する構造である。すなわち、内筒１０３及び開閉用の外筒１０６は自転する構造であるので、単に開口部１０２を開いて回転していても、開口部１０４の開口方向が径方向の外方であることから、効率良く内筒１０３内に試料土を取り入れることは困難である。また、図１３の従来例では、土受け板１１６を設けて開口部１０４へ試料土を導くように工夫しているが、土受け板１１６に当接する試料土を開口部１０４にガイドするだけでは、取入効率の向上はあまり期待できず、内筒１０３を満杯にするために、回転数を増加させなければならない。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、所定の深度において、少ない回転数により、効率良く収納容器内に試料土を取り込むことができる、試料土の採取器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、掘削装置の掘削軸に連結される連結軸と、該連結軸に一体的に連結されると共に試料土の取入口を有する円筒形の収納容器と、該収納容器の外周側に前記収納容器の筒芯回り回動可能に嵌合する円筒形の開閉筒と、を備えており、前記収納容器は前記連結軸から偏心配置され、前記取入口は、前記連結軸の一方の回転方向側に向くように配置され、前記開閉筒には、径方向外方に張り出す抵抗板が設けられ、前記開閉筒に対し、前記収納容器が、前記連結軸の前記一方の回転方向と同方向側に筒芯回りに回動することにより、前記取入口を開き、反対方向に筒芯回りに回動することにより、前記取入口を閉じるよう、構成している。

本発明は、上記構成において、好ましくは次の構成を追加することができる。

（ａ）前記収納容器の外周壁には、前記取入口と相対向する位置に逃げ口が形成されている。

（ｂ）前記開閉筒と前記収納容器との相対回動範囲を、前記閉位置と前記開位置との間で規制するストッパー機構を備えている。

（ｃ）前記収納容器の下端よりも下方に突出する先行ビットを備えている。

本発明によると、連結軸の軸芯回りの回転時に、抵抗板が受ける改良土による抵抗力を利用して、収納容器と開閉筒とを相対的に回動させ、自動的に取入口を開閉させるので、所要深度の未固化改良土を、簡単な回転操作で採取できる。しかも、収納容器を連結軸の軸芯に対して偏心配置させているので、少ない回転数にて効率良く試料土を収納することができる。

構成（ａ）によると、取り入れた試料土の一部を逃げ口から排出しつつ、取入作業を行うので、収納容器内の空間に、無駄なく試料土を詰め込むことができる。

構成（ｂ）によると、ストッパー機構を利用して、開閉筒を、開位置と閉位置とにそれぞれ確実に停止することができる。

構成（ｃ）によると、採取器を未固化の地盤改良体内へ挿入する過程において、先行ビットにより挿入空間を確保しつつ採取器をさせることができるので、採取器を回転せずとも、速やかに挿入することができる。

本発明に係る採取器を閉状態で示す平面図である。 図１の採取器の正面図である。 図１の採取器の背面図である。 図１の採取器の開閉筒の単体の正面図である。 図１の採取器の収納容器の正面図である。 図１と同じ採取器を開状態で示す平面図である。 図１と同じ採取器を開状態で示す正面図である。 図１と同じ採取器を開状態で示す背面図である。 図２のIX-IX断面拡大図である。 図７のX-X断面拡大図である。 掘削ヘッドを取り付けた状態を示す掘削装置の側面図である。 採取器を取り付けた状態を示す掘削装置の側面図である。 従来の採取器の斜視図である。

図１乃至図１０は、本発明に係る採取器を示しており、これら図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。

図２は閉状態の採取器の正面図であり、採取器は、掘削軸６１の下端に連結される連結軸１と、該連結軸１の下端に溶接等により固着された支持板２と、該支持板２の下面に固着された先行ビット３と、支持板２の下面に着脱可能に取り付けられた収納容器組立体４と、を備えている。

収納容器組立体４は、支持板１の下面に溶接により固着された上環１０と、該上環１０に上側ピン１１により着脱可能に固定された円筒形の収納容器１２と、該収納容器１２の外周面に回動可能に嵌合した円筒形の開閉筒１３と、収納容器１２の下端部に下側ピン１５により着脱可能に固定された下環１６と、を備えている。下環１６には、収納容器１２の底板の役目を果たす底蓋１６ａが設けられている。

先行ビット３は縦長の円筒状に形成されると共に下半部が先細状に形成されており、収納容器組立体４の下端よりも下方に突出している。先行ビット３の中心線Ｏ３は連結軸１の軸芯Ｏ１（回転軸芯）から偏心量ε3だけ偏心している。一方、収納容器組立体４の筒芯Ｏ２は、前記先行ビット３の偏心側とは反対側に、連結軸１の軸芯Ｏ１から偏心量ε2だけ偏心している。

図１は閉状態の採取器の平面図であり、支持板２は先行ビット３及び収納容器組立体４の偏心方向に沿って長い長円形状に形成されている。また、支持板２は、収納容器組立体４の上蓋の役目も果たしている。

図５は収納容器１２の単体の正面図であり、円筒形の収納容器１２は、正面側に矩形状の取入口２１が形成され、背面側に矩形状の逃げ口２２が形成され、さらに上下端部にピン挿通孔２３，２４が形成されている。取入口２１と逃げ口２２は略同形状なので、図５では、収納容器１２の背面側の逃げ口２２は、正面側の取入口２１と略重なるように描かれている。

図４は開閉筒１３の単体の正面図であり、円筒形の開閉筒１３は、正面側に試料土取り入れ用の矩形状の第１の開口３１が形成され、背面側に逃げ用の円形の第２の開口３２が形成されている。円形の第２の開口３２の面積は矩形の第１の開口３１の面積の１／４から１／８程度の大きさに設定されている。

開閉筒１３の外周壁には、径方向の外方に張り出す抵抗板３５が溶接により固着されている。抵抗板３５の上下方向幅は、開閉筒１３の本体部分の上下方向幅よりも広く、かつ、図５の収納容器１２の上下方向幅よりも若干広く形成されている。また、抵抗板３５の径方向の突出方向は、図１及び図２に示すように、収納容器組立体４の偏心方向側であり、また抵抗板３５の突出量は、掘削孔Ｈの周壁面に当接しない程度に制限されている。すなわち、連結軸１の軸芯Ｏ１から抵抗板３５の径方向外方端までの距離が、掘削孔Ｈの半径よりも小さくなるように設定されている。

上環１０及び下環１６には、収納容器１２に対し、抵抗板３５を閉位置と開位置とにそれぞれ係止するための第１及び第２のストッパー４１，４２が正面側と背面側に形成されている。

図９は閉状態の採取器の水平断面（図２のIX-IX断面）を示しており、この図９において、正面側の第１のストッパー４１が閉位置用となっている。すなわち、抵抗板３５が、収納容器１２に対し、筒芯Ｏ２回りに矢印Ｂ２方向に回動し、第１のストッパー４１に係合している時には、収納容器１２の取入口２１及び逃げ口２２は、開閉筒１３の周壁面により閉塞されている。

図１０は開状態の採取器の水平断面（図７のX-X断面）を示しており、この図１０において、背面側の第２のストッパー４２は開位置用となっている。すなわち、抵抗板３５が、収納容器１２に対し、筒芯Ｏ２回りに矢印Ｂ１方向に回動し、第２のストッパー４２に係合している時には、収納容器１２の取入口２１及び逃げ口２２は、それぞれ開閉筒１３の第１及び第２の開口３１，３２に重なり、開口した状態となっている。

図３は閉状態の採取器の背面図であり、収納容器組立体４において、上環１０は、前述のように支持板２に溶接により固着されているが、収納容器１２、開閉筒１３及び下環１６は、上環１０に対し、上側ピン１１の抜き差しにより、一つのユニットとして着脱できる。さらに、下側ピン１５の抜き差しにより、収納容器１２に対し下環１６を着脱できる。すなわち、収納容器１２の上端部は、上環１０の内側に上側ピン１１により固定され、開閉筒１３は、収納容器１２の外周に筒芯Ｏ２回り回動自在に嵌合すると共に、下環１１により脱落不能に支持されているのである。開閉筒１３の回動範囲は、図９及び図１０のように、第１及び第２のストッパー４１，４２により、開位置と閉位置との間の略９０°の範囲に規制されている。

試料土の採取作業を説明する前に、ます、柱状地盤改良体の構築作業を簡単に説明する。図１１に示すように、掘削装置６０の掘削軸６１の下端に、掘削、撹拌ヘッド６２を連結する。掘削軸６１を正回転し、下降させることにより、地盤を柱状に掘削し、撹拌すると共に、ヘッド先端からセメントミルクを投入する。掘削と引き上げを数回繰り返すことにより、現状土とセメントミルクを混合する。そして、一定期間養生することにより、硬化された柱状改良体を構築する。上記構築作業において、現状土とセメントミルクを混合した後、養生する前に、未固化の改良土（試料土）を採取器により取り出し、各種品質の検査を行うことになる。

試料土の採取作業を説明する。

（１）図１２のように、掘削装置６０の掘削軸６１の下端部に、収納容器組立体４を有する採取器を取り付ける。

（２）図１乃至図３のように、収納容器組立体４を閉状態とし、非回転状態あるいは微速でＡ２方向に回転させた状態で、未固化の改良土が充填されている掘削孔Ｈ内に挿入する。

（３）所定深度まで採取器が達すると、下降を停止し、採取器を、図９の閉状態から、連結軸１の軸芯Ｏ１回りにＡ１方向に回転する。この場合、収納容器組立体４は、連結軸１の軸芯Ｏ１回りを、Ａ１方向に公転することになるが、抵抗板３５は掘削孔Ｈ内の改良土の抵抗により移動が阻止される。したがって、抵抗板３５は、収納容器１２に対し、相対的に筒芯Ｏ２回りにＢ１方向に回動し、これにより、抵抗体３５と一体的に開閉筒１３も筒芯Ｏ２回りにＢ１方向に相対的に回動する。

（４）図１０のように、抵抗板３５が第２のストッパー４２に当接すると、取入口２１及び逃げ口２２は、第１及び第２の開口３１，３２に重なり、完全に開いた状態となる。図７及び図８は、それぞれ開いた状態の正面図及び背面図を示し、図６は開いた状態の平面面図を示している。

（５）図１０の開状態からＡ１方向への回転を続行することにより、取入口２１及び第１の開口３１を通って、収納容器１２内に改良土が取り入れられる。この取入作業において、取入口２１と対向する位置の逃げ口２２も開口しているので、収納容器１２内のスペースを、無駄なく、有効に利用し、効率良く試料土を取り入れることができる。

（６）所定深度において、連結軸１の軸芯Ｏ１回りのＡ１方向への回転により所定量の改良土を採取した後は、採取器を連結軸１の軸芯Ｏ１回りにＡ２方向に回転する。抵抗板３５に対する掘削孔Ｈ内の改良土の抵抗により、開閉筒１３は、収納容器１２に対して相対的にＢ２方向に回動し、取入口２１及び逃げ口２２を、図９のように開閉筒１３の外周壁により、閉塞する。

（７）そして、取入口２１及び逃げ口２２を閉塞した状態で、採取器を掘削孔Ｈから引き上げる。引き上げた後は、収納容器組立体４を支持板２及び上環１０から外し、収納容器１２から試料土を取り出し、強度あるいはその他の品質検査を実施する。

（実施の形態の効果）
（１）採取器を閉状態で掘削孔Ｈ内に挿入し、正逆往復回転により、所定深度で取入口２１を開閉し、試料土を採取することができるので、所望の深度の改良土を確実に採取し、その品質及び強度などを、確認し、検査することができる。

（２）収納容器の筒芯Ｏ２を、連結軸１の軸芯（回転軸芯）Ｏ１から偏心させ、収納容器１が連結軸１の軸芯Ｏ１回りに公転するようにしているので、効率良く取入口２１から改良土を取り入れることができ、図１３の従来例よりも、少ない回転数で、所定量の改良土を採取できる。

（３）収納容器には、取入口２１に対向する位置に、逃げ口３１を形成しているので、収納容器内の空間に、隈無く改良土を収納することができる。

（４）収納容器１２、開閉筒１３及び下環１１を、ユニットとして、支持板２及び上環１０から取り外すことができるので、採取後、収納容器１２内の改良土を、簡単に取り出し、あるいは運搬することができる。

（５）抵抗板３５の径方向外方への突出量を、掘削孔Ｈの周壁に当接しない範囲に治めているので、掘削孔Ｈの形状を変形することがなく、かつ、所定深度で回転する時に、開閉筒１３と収納容器１２とを、容易に一体的に回転することができる。

（その他の実施の形態）
（１）開閉筒１３の第２の開口３２の形状は、円形には限定されず、矩形状でもよい。

（２）開閉筒１３は、完全な円筒形でなくとも、部分円筒形でもよい。

１ 連結軸
４ 収納容器組立体
１０ 上環
１１ 下環
１２ 収納容器
１３ 開閉筒
２１ 取入口
２２ 逃げ口
３５ 抵抗板
４１，４２ 第１及び第２のストッパー
Ｏ１ 連結軸の軸芯（回動軸芯）
Ｏ２ 収納容器の筒芯

Claims (4)

1. 掘削装置の掘削軸に連結される連結軸と、該連結軸に一体的に連結されると共に試料土の取入口を有する円筒形の収納容器と、該収納容器の外周側に前記収納容器の筒芯回り回動可能に嵌合する円筒形の開閉筒と、を備えており、
   前記収納容器は前記連結軸から偏心配置され、
   前記取入口は、前記連結軸の一方の回転方向側に向くように配置され、
   前記開閉筒には、径方向外方に張り出す抵抗板が設けられ、
   前記開閉筒に対し、前記収納容器が、前記連結軸の前記一方の回転方向と同方向側に筒芯回りに回動することにより、前記取入口を開き、反対方向に筒芯回りに回動することにより、前記取入口を閉じるよう、構成していることを特徴とする、試料土採取器。
2. 請求項１記載の資料土採取器において、
   前記収納容器の外周壁には、前記取入口と相対向する位置に逃げ口が形成されている、試料土採取器。
3. 請求項１又は２に記載の試料土採取器において、
   前記開閉筒と前記収納容器との相対回動範囲を、前記閉位置と前記開位置との間で規制するストッパー機構を備えている、試料土採取器。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の試料土採取器において、
   前記収納容器の下端よりも下方に突出する先行ビットを備えている、試料土採取器。

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