JP2020067276A

JP2020067276A - 電気的測定用杭及び電気的測定ユニット

Info

Publication number: JP2020067276A
Application number: JP2018198010A
Authority: JP
Inventors: 光明新井; Mitsuaki Arai
Original assignee: Shinkou Kougyou Kk
Current assignee: Shinkou Kougyou Kk
Priority date: 2018-10-20
Filing date: 2018-10-20
Publication date: 2020-04-30

Abstract

【課題】簡便な方法で比抵抗測定などの電気的測定を行うために用いる電気的測定用杭及び電気的測定ユニットを提供する。。【解決手段】電気的測定用杭１は、外表面が絶縁された絶縁管２と、絶縁管２を接続し、電極として作用する電極部材３と、絶縁管２と電極部材３とを絶縁して固定する固定部材４と、を備え、電極部材３は、絶縁管２の内部と連通する貫通孔３０ａを備えた管状に形成され、両端を絶縁管２にそれぞれ挿入して絶縁管を接続する接続部３０と、前記接続部から外方に張り出して外部に露出する電極部３１と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、土中に打ち込み比抵抗測定などの電気的測定を行うために用いる電気的測定用杭及び電気的測定ユニットに関する。

近年、地下水位の高い砂地盤が地震の振動により液体状になる液状化現象が問題となっている。地盤の液状化を防止するためには、地盤の不飽和化が有効であり、その方法として、例えば特許文献１には、土中へのマイクロバブル（微小気泡）の注入が提案されている。

土中への注入空気の広がりを確認し、地盤の不飽和化が十分に行われたか否かを判断するためには、土中に電極を埋設し、比抵抗測定を行うことが提案されている（非特許文献１）。

特開２０１５−４８６８９号公報

大成建設技術センター報第４８号（２０１５）「地盤不飽和化工法への打込み式注入管の適用性検討」

しかし、数１０ｍという深さに測定用電極を埋設することは容易ではなく、簡便な方法で比抵抗測定を行うことができる方法を開発する要請があった。

そこで、本発明は、簡便な方法で比抵抗測定などの電気的測定を行うために用いる電気的測定用杭及び電気的測定ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、土中に打ち込み電気的測定を行うための電極を備えた電気的測定用杭であって、外表面が絶縁された絶縁管と、前記絶縁管を接続し、電極として作用する電極部材と、前記絶縁管と前記電極部材とを絶縁して固定する固定部材と、を備え、前記電極部材は、絶縁管の内部と連通する貫通孔を備えた管状に形成され、両端を前記絶縁管にそれぞれ挿入して前記絶縁管を接続する接続部と、前記接続部から外方に張り出して外部に露出する電極部と、を備えている、という技術的手段を用いる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電気的測定用杭において、前記絶縁管は、金属製の芯管と、前記芯管が挿入される絶縁材料からなる外管と、前記芯管の内部に挿入される絶縁材料からなる内管と、が一体的に形成されてなる、という技術的手段を用いる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の電気的測定用杭において、前記固定部材は、前記絶縁管の側面部に貫通して設けられた固定孔に挿通して前記絶縁管と前記電極部材とを固定する固定ねじを備え、前記接続部には、前記固定ねじで固定される位置に凹部が形成されている、という技術的手段を用いる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の電気的測定用杭において、前記固定部材は、前記絶縁管の内面に係止し、前記固定ねじが挿通されるインサート部材を備え、前記固定部材の接続部の表面には、前記接続部を前記絶縁管に挿入するときに前記インサート部材により案内されるための溝部が形成されている、という技術的手段を用いる。

請求項５に記載の発明では、電気的測定ユニットが、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の電気的測定用杭と、前記電極部材に電気的に接触可能に構成された配線部材と、を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の電気的測定ユニットにおいて、前記配線部材は、先端がブラシ状に形成され、前記電極部材の貫通部に内接可能なブラシ電極と、前記ブラシ電極が先端に電気的に接続して取り付けられ、前記ブラシ電極を貫通部に案内する導線部材と、を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の電気的測定ユニットにおいて、前記配線部材は、一端が前記電極部材に接続されており、他端が前記絶縁管に挿通されるリード線に接続可能に構成されている、という技術的手段を用いる。

請求項１に記載の発明によれば、簡便な方法で電気的測定用杭を測定したい深さに電極部材が位置するように打ち込んで、所望の位置で比抵抗測定などの電気的測定を行うことができる。また、電極部材により絶縁管を継ぎ足しながら土中に打ち込むことにより、電気的測定用杭を土中深部まで容易に打ち込むことができる。

請求項２に記載の発明のように絶縁管を構成することにより、絶縁管の要求特性である絶縁性と打込みのための強度とを十分に充足することができる。

請求項３に記載の発明によれば、絶縁管を引き抜く力が負荷されたときに、凹部で固定ねじが係止されるので、絶縁管と電極部材とが分離することがない。

請求項４に記載の発明によれば、固定部材のインサート部材と、電極部材の接続部に形成された溝部とにより、電極部材を固定部材の固定ねじによる固定部に案内し、容易に位置決めすることができる。

請求項５に記載の発明のように、電気的測定用杭と、電極部材に電気的に接触可能に構成された配線部材と、を組み合わせて電気的測定ユニットを構成することができる。

請求項６に記載の発明のように構成された配線部材を用いると、ブラシ電極を導線部材により電極部材の貫通部に案内して、内接させることができる。これにより、電極部材に配線部材を確実に電気的に接続することができる。

請求項７に記載の発明のように構成された配線部材を用いると、個々の電極部材に対して簡単に配線することができる。

電気的測定用杭の構造を示す側面図である。以下の説明において、図１の上方を「上」、下方を「下」とする。絶縁管の構造を示す説明図である。図２（Ａ）は上面図、図２（Ｂ）は側面図である。電極部材の構造を示す説明図である。図３（Ａ）は上面図、図３（Ｂ）は側面図である。固定部材の構造を示す説明図である。図４（Ａ）は固定部材を構成する部材の側面図、図４（Ｂ）は固定部材を構成する部材を組み合わせたときに図４（Ａ）の下方向から見たときの平面図である。打込み部材の構造を示す側面図である。絶縁管と電極部材との接続状態を示す断面説明図である。簡単のため、図中右下部にのみ接続状態を示す。この部分は、図１のＡ−Ａ矢視断面部と図２のＢ−Ｂ矢視断面部とに相当する。配線部材の構造を示す側面図である。配線部材の変更例を示す説明図である。

本発明の電気的測定用杭について、図を参照して説明する。

（電気的測定用杭の構成）
電気的測定用杭１は、土中に打ち込み比抵抗測定などの電気的測定を行うための電極を備えた管状部材である。

図１に示すように、電気的測定用杭１は、絶縁管２が電極部材３より接続され、固定部材４により固定されて形成されている。また、先端には円錐状に形成された打込み部材５が設けられている。ここで、図１では、２本の絶縁管２が接続された状態を代表して示している。

図２に示すように、絶縁管２は、土中に打ち込んだときに外表面が絶縁されており、本実施形態では、金属製の芯管２０と、芯管２０が挿入される絶縁材料からなる外管２１と、芯管２０の内部に挿入される絶縁材料からなる内管２２と、が一体的に形成されてなる。ここで、外管２１、内管２２は、例えば、塩化ビニール製とすることができる。

絶縁管２を一体的に形成する方法としては、押し込みや接着、一部の部材を加熱して膨張したところで嵌めこむなど各種方法を採用することができる。また、外管２１は、押し込みやすいように長手方向に複数個に分割された部材を用いて形成することもできる。

絶縁管２を上記のような構成とすることにより、打込み時に必要な強度と絶縁性とを併せ持った絶縁管とすることができる。

絶縁管２の端部において、外管２１及び内管２２と芯管２０との間に段差部２３が形成されており、この段差部２３に絶縁性材料で形成されたワッシャー２４が嵌め込まれている。これにより、絶縁管２同士が接続されたときに、芯管２０が接触し、絶縁が破れることがない。また、絶縁管２の接続面から水が侵入し絶縁が破れることを防ぐことができる。

図３に示すように、電極部材３は、絶縁管２同士を接続し、側面が土に接触し電極として作用する部材である。

電極部材３は、両端を絶縁管２にそれぞれ挿入して絶縁管２同士を接続する接続部３０と、接続部３０の中央から外方に張り出して外部に露出して土中に打ち込んだときに土に接触する電極部３１と、を備えている。

接続部３０は、絶縁管２の内管２２と連通する貫通孔３０ａを備えた管状に形成されている。接続部３０の側面には、絶縁管２に挿入するときに後述するインサート部材４１により案内されるための溝部３０ｂが形成されている。

また、溝部３０ｂの底部で、後述する固定ねじ４０で固定される位置に凹部３０ｃが形成されている。これにより、絶縁管２を引き抜く力が負荷されたときでも、凹部３０ｃで固定ねじ４０の先端が係止されるので、絶縁管２と電極部材３とが分離することがない。

接続部３０の貫通孔３０ａの開口部には、内側に案内するテーパー部３０ｄが形成されている。これにより、後述する配線部材６のブラシ電極６０のブラシ部６０ａを貫通孔３０ａ内部に挿通しやすくすることができる。

電極部３１は、絶縁管２の外寸と略同一の円板状に形成されており、側面部３１ａが土に接触する。ここで、電極部３１は、接続部３０と一体で形成してもよいし、接続部３０と別の部材として形成し一体的に設けてもよい。

接続部３０と電極部３１との境界部には水の侵入を防ぐためのＯリング３２がそれぞれ設けられている。これにより、絶縁管２の接続面から水が侵入し絶縁が破れることを防ぐことができる。

図４に示すように、固定部材４は、絶縁管２の側面部に貫通して設けられた固定孔２５に挿通して絶縁管２と電極部材３とを固定する固定ねじ４０と、絶縁管２の内面に係止し、固定ねじ４０が挿通されるインサート部材４１と、を備えている。

固定部材４は、絶縁管２の打込み時の抵抗にならないように、絶縁管２と電極部材３とを固定したときに絶縁管２の外表面から突出しないように形成されている。

インサート部材４１は、絶縁管２の内面に係止する係止部４１ａと、固定孔２５に挿通され、固定ねじ４０をねじ込み可能なねじ部が形成された挿通部４１ｂと、挿通部４１ｂを覆い、芯管２０との間の絶縁を確保する絶縁部４１ｃと、を備えている。

図５に示すように、打込み部材５は、円錐状に形成された先端を有する先端部５０と、接続部３０と同形状の接続部５１と、を備え、接続部５１には溝部３０ｂに対応する溝部５１ａ及び凹部３０ｃに対応する凹部５１ｂが形成されている。ここで、接続部５１には貫通孔を形成しなくてもよい。

（絶縁管の接続方法）
絶縁管２の接続方法について説明する。

まず、固定孔２５にインサート部材４１が取り付けられ、ワッシャー２４が配置された絶縁管２を用意する。

次に、絶縁管２の内管２２に電極部材３の接続部３０の一端を挿入する。このとき、接続部３０の溝部３０ｂに係止部４１ａがはまるようにする。これにより、固定ねじ４０で固定される凹部３０ｃが絶縁管２の固定孔２５に面するように位置決めすることができる。

続いて、固定ねじ４０を挿通部４１ｂにねじ込んで、接続部３０を固定することにより、絶縁管２に電極部材３を固定する。これにより、図６に示すような接続状態となる。

同様にもう一方の接続部３０を他の絶縁管２に挿入し、固定部材４により固定することにより、電極部材３は、絶縁管２からは絶縁された状態で、絶縁管２を接続することができる。

（施工方法）
電気的測定用杭１を土中に打ち込む施工方法について説明する。

まず、一端に打込み部材５が取り付けられた絶縁管２を用意し、他端に打撃を加えて土中に打ち込む。

次に、上述の絶縁管２の接続方法に従い、絶縁管２を接続して延長する。

続いて、延長された絶縁管２を土中に打ち込む。これらの工程を繰り返すことにより、土中の所望の位置に複数の電極部３１の側面部３１ａが土に接触した状態で電気的測定用杭１を打ち込むことができる。

ここで、新たに接続する絶縁管２にあらかじめ電極部材３を取り付けておいてもよい。

上述の逆の手順により、電気的測定用杭１を土中から容易に引き抜くことができる。そして、損傷があったときでも、その部材のみ交換することにより何度も使用することができる。

（電気的測定ユニット）
電気的測定用杭１に加え、電極部材３に電気的に接触可能に構成された配線部材６を用意することにより、電気的測定ユニットを構成することができる。

図７に示すように、配線部材６は、先端がブラシ状に形成されたブラシ電極６０と、導線部材６１と、を備えている。

ブラシ電極６０は、導電性を有する本体６０ａから導電性を有するブラシ部６０ｂがらせん状に張り出して、電極部材３の貫通孔３０ａに内接可能に形成されている。

導線部材６１は、ブラシ電極６０が先端に電気的に接続して取り付けられた導線であり、ブラシ電極６０を電極部材３の貫通孔３０ａに案内可能な剛性を有している。例えば、ＣＶ線（架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル）を用いることができる。

電気的測定を行うときには、電気的測定用杭１を打ち込んだ後に、地表近くの一番上の絶縁管２からブラシ電極６０を挿入し、導線部材６１で下方に押し込み、ブラシ電極６０が所望の電極部材３の貫通孔に挿入され、電気的に接触する箇所まで案内する。ここで、電気的に接触したか否かは、電圧、電流の変化や導線部材６１の挿入長さなどにより判断する。

ここで、ブラシ部６０ｂが長手方向の複数箇所で電極部材３の貫通孔３０ａに内接するため、確実に電気的な接続を行うことができる。

配線部材６が所望の電極部材３と電気的に接続されたことを確認した後に、例えば、土中に電位差を生じさせ比抵抗測定を行う、など所定の電気的測定を行うことができる。

配線部材として、図８に示すように、導線６２の一端が溶接、埋め込みなどにより電極部材３の接続部３０の端部に接続されており、他端が絶縁管２に挿通されるリード線６３に接続可能とする構成を用いることもできる。ここで、絶縁管２毎に用意された導線６２をそれぞれ用意されたリード線６３を接続する構成とすることができる。これによれば、個々の電極部材３に対して簡単に配線することができる。

（変更例）
本実施形態では、絶縁管２は、３層構造の管としたが、打ち込みに必要な強度を有することができれば、絶縁材料からなる単管を使用することもできる。

（実施形態の効果）
本発明の電気的測定用杭１及び電気的測定ユニットによれば、請求項１に記載の発明によれば、簡便な方法で電気的測定用杭１を測定したい深さに電極部材３が位置するように打ち込んで、所望の位置で比抵抗測定などの電気的測定を行うことができる。また、電極部材３により絶縁管２を継ぎ足しながら土中に打ち込むことにより、電気的測定用杭１を土中深部まで容易に打ち込むことができる。

１…電気的測定用杭
２…絶縁管
２０…芯管
２１…外管
２２…内管
２３…段差部
２４…ワッシャー
２５…固定孔
３…電極部材
３０…接続部
３０ａ…貫通孔
３０ｂ…溝部
３０ｃ…凹部
３０ｄ…テーパー部
３１…電極部
３１ａ…側面部
３２…Ｏリング
４…固定部材
４０…固定ねじ
４１…インサート部材
４１ａ…係止部
４１ｂ…挿通部
４１ｃ…絶縁部
５…打込み部材
５０…先端部
５１…接続部
５１ａ…溝部
５１ｂ…凹部
６…配線部材
６０…ブラシ電極
６０ａ…本体
６０ｂ…ブラシ部
６１…導線部材
６２…導線
６３…リード線

Claims

土中に打ち込み電気的測定を行うための電極を備えた電気的測定用杭であって、
外表面が絶縁された絶縁管と、
前記絶縁管を接続し、電極として作用する電極部材と、
前記絶縁管と前記電極部材とを絶縁して固定する固定部材と、
を備え、
前記電極部材は、
絶縁管の内部と連通する貫通孔を備えた管状に形成され、両端を前記絶縁管にそれぞれ挿入して前記絶縁管を接続する接続部と、
前記接続部から外方に張り出して外部に露出する電極部と、
を備えていることを特徴とする電気的測定用杭。
前記絶縁管は、金属製の芯管と、
前記芯管が挿入される絶縁材料からなる外管と、
前記芯管の内部に挿入される絶縁材料からなる内管と、
が一体的に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の電気的測定用杭。
前記固定部材は、前記絶縁管の側面部に貫通して設けられた固定孔に挿通して前記絶縁管と前記電極部材とを固定する固定ねじを備え、
前記接続部には、前記固定ねじで固定される位置に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気的測定用杭。
前記固定部材は、前記絶縁管の内面に係止し、前記固定ねじが挿通されるインサート部材を備え、
前記固定部材の接続部の表面には、前記接続部を前記絶縁管に挿入するときに前記インサート部材により案内されるための溝部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電気的測定用杭。
請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の電気的測定用杭と、
前記電極部材に電気的に接触可能に構成された配線部材と、を備えた電気的測定ユニット。
前記配線部材は、
先端がブラシ状に形成され、前記電極部材の貫通部に内接可能なブラシ電極と、
前記ブラシ電極が先端に電気的に接続して取り付けられ、前記ブラシ電極を貫通部に案内する導線部材と、
を備えたことを特徴とする請求項５に記載の電気的測定ユニット。
前記配線部材は、
一端が前記電極部材に接続されており、他端が前記絶縁管に挿通されるリード線に接続可能に構成されていることを特徴とする請求項５に記載の電気的測定ユニット。