JP2021025299A - 地盤判定方法および地盤判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストの住宅の地盤調査に基づいて地盤に腐植土が含まれているか否かを判定することができる地盤判定方法および地盤判定装置を提供すること。【解決手段】地盤に所定の手順により棒状体を貫入する住宅の地盤調査を行う工程と、住宅の地盤調査により地盤に形成された貫入穴から発生するメタンガスの濃度を測定する工程と、を備えることを特徴とする、地盤判定方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、地盤に含まれている腐植土の土層の有無を判定する地盤判定方法、および地盤判定装置に関する。

一般的な地盤判定方法としてボーリング調査がある。ボーリング調査では、ボーリングマシンによって地盤にボーリング孔を穿孔し、ボーリング孔内に挿入設置したサンプリングチューブをボーリング孔の孔底から地盤中に押し込んで乱れの少ない土試料を採取する。しかし、住宅などの小規模建築物を築造する場合の地盤調査にボーリングマシンを用いると、大掛かりで高コストになる。このため、小規模建築物の地盤調査では、棒状体を地盤に貫入し、その過程で生じる静的貫入抵抗（土の硬軟、締まり具合）に基づいて地盤の性状を簡易に測定するスウェーデン式サウンディング試験（以下、ＳＷＳ試験）が多用されている。

住宅などの小規模建築物を築造する場合の地盤調査において、地盤に腐植土が含まれているか否かを調査することが求められている。腐植土を含む土層は、植物や枯れ木等が腐植して形成された隙間が多い軟弱な有機質土からなり、そのまま建築物を築造すると不同沈下を発生させる虞がある。そのため、建築物を築造する前に、地盤調査し、腐植土を含む地盤であることが判明した場合、地盤改良を行って不同沈下を防止する対策が行われる。

特開２００７−０３９９８５号公報

しかしながら、小規模住宅の地盤調査にボーリング調査を用いると、土試料を採取できるものの、コストが上昇するという課題がある。また、スウェーデン式サウンディング試験等に代表されるような棒状体を陥入する住宅の地盤調査は、低コストであるものの基本的に貫入穴を生成して地盤の性状を推定するもので、土試料を採取しないので地盤の土質の内容を調査するものではない。また、ＳＷＳ試験時に土質を採取する方法として、ＳＷＳ試験孔に専用の土試料採取装置を用いて土を採取する方法もある。しかし、これらの採取装置はすべての層を連続して採取することができないため、仮に労力を費やして採取しても腐植土を見逃す可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑み、低コストの棒状体を陥入する住宅の地盤調査に基づいて地盤に腐植土が含まれているか否かを判定することができる地盤判定方法および地盤判定装置を提供することを目的とする。

本発明の地盤判定方法は、地盤に所定の手順により棒状体を貫入する住宅の地盤調査を行う工程と、前記住宅の地盤調査により前記地盤に形成された貫入穴から発生するメタンガスの濃度を測定する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る土試料採取装置を示す断面図である。 検出部の構成を示す図である。 メタンガス累積濃度と測定時間との関係を示す図である。 地盤判定方法の各工程を示すフローチャートである。 地盤判定装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照にしつつ、本発明の実施形態に係る地盤判定方法について説明する。

測定対象の住宅の地盤には、例えば、スウェーデン式サウンディング試験が行われる。ＳＷＳ試験は、住宅等の小規模建築物の地盤調査として普及している。ＳＷＳ試験は、所定の手順により鋼棒を地盤に貫入した際の測定値に基づいて地盤の支持力を求めるものである。小規模建築物の地盤調査としてＳＷＳ試験の他に、スクリュードライバーサウンディング試験（ＳＤＳ試験）やラムサウンディング試験など、その他のサウンディング試験が行われてもよい。

図１に示されるように、棒状体１０は、棒状の本体部１１と、本体部１１の先端に設けられた先端部１２と、本体部１１に直交して取り付けられたハンドル部１５とを備える。本体部１１は、鋼棒等により形成され、継ぎ足しにより長さを延長することができる。先端部１２は、円錐形状のスクリュー状に形成されている。本体部１１には、円板状の重りＷが積層して取り付けられる。重りＷは、試験の目的に応じて重量が設定される。重りＷは、例えば、下から１０［ｋｇ］，１０［ｋｇ］，２５［ｋｇ］，２５［ｋｇ］，２５［ｋｇ］の５個の重りが用いられる。棒状体１０の先端部１２を測定対象地点に合わせて、ハンドル部１５を回転させ、先端部１２を地面にねじ込む。このとき、棒状体１０が２５ｃｍ沈下するのにハンドル部を何回転させたかで地盤の強度を測定する。このＳＷＳ試験方法は手動の試験装置を用いた方法について説明しているが、試験装置は半自動及び全自動の試験装置を用いてもよい。

ＳＷＳ試験は、小規模建築物の地盤調査では調査対象の地盤に対して数か所測定される。棒状体１０を貫入する深度は、例えば、１０［ｍ］である。棒状体１０の貫入深度と、ハンドル部１５の回転数を対応付けることにより、地盤を構成する土層の支持力を算出し、算出結果に基づいて地盤を改良するか否かを判定する。ＳＷＳ試験を行った後、棒状体１０を引き抜くと、地面に貫入穴Ｈが形成される。貫入穴Ｈを形成する方法は、ＳＷＳ試験の他に、スクリュードライバーサウンディング試験（ＳＤＳ試験）やラムサウンディング試験など、その他のサウンディング試験が行われてもよい。

地盤に腐植土の土層が含まれている場合、有機物が多く微生物の作用によって発酵することで貫入穴Ｈからメタンガスが放出される。作業者は、検出装置を用いて貫入穴Ｈから放出されるメタンガスの濃度を検出する。

図２に示されるように、検出装置２０は、貫入穴Ｈに挿入される検出部２１と、検出部２１から取得した測定値を記憶及び表示する端末装置２８とを備える。検出部２１は、棒状に形成された吸引パイプ２２を備える。吸引パイプ２２は、ガス管２５を介して端末装置２８と接続されている。吸引パイプ２２とガス管２５との間には、水分を除去するためのドレインフィルタ２３が接続されている。

検出部２１は、吸引パイプ２２を収容する鞘管２４と、鞘管２４と吸引パイプ２２とを保持するゴム栓２６とを備える。吸引パイプ２２は、ゴム栓２６により、鞘管２４の内部において軸線Ｌに沿った位置に保持されている。鞘管２４は、吸引パイプ２２よりも長く形成されている。鞘管２４は、例えば、径が１７［ｍｍ］、長さが５０［ｃｍ］又は１００［ｃｍ］に形成されている。鞘管２４の両端は開口しており、一端には、円形のゴム栓２６が同心に取り付けられている。ゴム栓２６の中心には、吸引パイプ２２の基端が圧入されている。吸引パイプ２２の先端は、鞘管２４の内壁に接触しないようにゴム栓２６で吸引パイプ２２が保持されている。鞘管２４は、貫入穴Ｈの径よりも小さい径に形成されている。ゴム栓２６は、貫入穴Ｈの径よりも大きい径に形成されている。

ＳＷＳ試験が行われ、棒状体１０が引き抜かれた後、形成された貫入穴Ｈに鞘管２４が挿入される。鞘管２４は、ゴム栓２６が貫入穴Ｈと鞘管２４との間の隙間を塞ぐまで貫入穴Ｈに挿入される。その後、端末装置２８が起動され、吸引パイプ２２から貫入穴Ｈ内のガスが吸引される。端末装置２８は、吸引したガスの成分のうち、メタンガスの成分を検出する。端末装置２８により、貫入穴Ｈ内のメタンガス濃度が所定時間（例えば、１０分間）の間測定され、測定結果が端末装置２８内に記憶される。

貫入穴Ｈから棒状体１０が引き抜かれた直後において、腐植土等の土層に含まれていたメタンガスが解放され、貫入穴Ｈ内に充満する。貫入穴Ｈ内のメタンガスは、端末装置２８に吸引されたり、外気と置換されたりするなどして時間の経過と共に濃度が低下する。また、メタンガスは、空気より軽いため貫入穴Ｈから大気解放されやすい。従って、メタンガスの測定は、貫入穴Ｈから棒状体１０が引き抜かれた直後から行われるのが望ましい。

図３に示されるように、所定時間測定したメタンガスの総量と時間との関係の基準が予め行われた実験結果に基づいて設定されている。地盤に腐植土や有機質土の土層が含まれている場合、所定時間内で測定されるメタンガスの累積濃度［％ＬＥＬ］は、時間経過に従って上昇傾向を示す。上昇傾向は、腐植土や有機質土の土層の厚さ等の条件の違いによって変化する。この基準によれば、地盤に腐植土の土層が含まれるか否かが判定される。

実験結果に基づく基準によれば、所定時間の経過時にメタンガスの発生総量が２０００［％ＬＥＬ］（基準値）以上となった場合、地盤に腐植土の土層が含まれていると判定される。

次に、地盤判定方法の処理の流れについて説明する。

図４は、地盤判定方法の各工程を示すフローチャートである。ＳＷＳ試験を行い、形成した貫入穴Ｈから棒状体１０を引き抜く（ステップＳ１００）。ＳＷＳ試験により形成された貫入穴Ｈに検出部２１を挿入し、端末装置２８により貫入穴Ｈ内のメタンガスの濃度を測定する（ステップＳ１０２）。メタンガスの濃度の測定値と予め設定された基準とを比較して、所定時間の間に測定されたメタンガスの濃度の累積値が基準以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。所定時間の間に測定されたメタンガスの濃度の累積値が基準以上である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、地盤に腐植土の土層が含まれていると判定する（ステップＳ１０６）。

地盤に腐植土の土層が含まれている場合、地盤改良等の対策を行うかどうか検討する（ステップＳ１０８）。ステップ１０８ではＳＷＳ試験データを照らし合わせた総合的な判断を行うので必ずしも地盤改良を行うとは限らないが、地盤改良等の対策を行う可能性が高い。

ステップＳ１０４において、所定時間の間に測定されたメタンガスの濃度の累積値が基準未満である場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、地盤に腐植土の土層が含まれていないと判定する（ステップＳ１１０）。地盤に腐植土の土層が含まれていないと判定された場合、地盤の改良などの対策は不要であるかどうか検討する（ステップＳ１１２）。ステップ１１２ではＳＷＳ試験データを照らし合わせた総合的な判断を行うので必ずしも地盤改良などの対策を不要とするものではないが、対策が不要となる可能性が高い。

上記の地盤の改良のための判定の各工程は、地盤判定装置１００により自動的に処理されてもよい。

図５に示されるように、地盤判定装置１００は、検出部２１に接続される。地盤判定装置１００は、検出部２１と接続されている。地盤判定装置１００は、通信機能により検出部２１と無線通信を行って情報を取得してもよいし、ネットワークを経由して検出部２１から情報を取得してもよい。地盤判定装置１００と検出部２１とは一体の装置であってもよい。地盤判定装置１００は、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット型端末、デスクトップコンピュータ等により構成されている。地盤判定装置１００は、ネットワークを経由して取得した検出値のデータに基づいて、端末装置２８に判定結果を送信するサーバ装置であってもよい。

地盤判定装置１００は、検出部２１から測定値のデータを取得する取得部１１０と、取得部１１０が取得したデータを記憶すると共に予め設定された基準に関するデータを記憶する記憶部１２０と、取得部１１０により取得されたデータと基準とを比較して地盤の状態を判定する判定部１３０と、判定部１３０により判定された結果を表示する表示部１４０と、を備える。

取得部１１０は、検出部２１の端末装置２８から検出値のデータを取得する。記憶部１２０は、取得部１１０により取得された検出値のデータを記憶する。記憶部１２０は、予め判定基準のデータを記憶している。記憶部１２０は、ＨＤＤやフラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置である。

判定部１３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。これらの各機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶部１２０にインストールされてもよい。

判定部１３０は、記憶部１２０から検出値のデータ及び判定基準のデータを読み出す。判定部１３０は、検出値と判定基準とを比較し、地盤の土質を判定する。判定部１３０は、検出値が基準以上である場合、地盤に腐植土の土層が含まれていると判定する。判定部１３０は、基準未満である場合、地盤に腐植土の土層が含まれていないと判定する。

表示部１４０は、判定部１３０により判定された結果を画面に表示する。表示部１４０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置である。表示部１４０は、判定部１３０の判定結果に応じて異なる発光をするインジケータや、異なる音声を発するスピーカであってもよい。

上述したように、地盤判定方法及び地盤判定装置１００によれば、ＳＷＳ試験により形成された貫入穴から発生するメタンガスの濃度を測定することで、地盤に腐植土等の有機物を含む土層が含まれるか否かを簡便に判定することができる。地盤判定方法によれば、貫入穴Ｈ内のメタンガスの濃度と予め設定された基準とを比較することで、地盤に腐植土の土層又の有機物を含む土層を判定することができ、地盤改良の必要性を検討することができる。

以上、本発明に係るガスの採取方法、地盤判定方法及び地盤判定装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１０ 棒状体
１１ 本体部
１２ 先端部
１５ ハンドル部
２０ 検出装置
２１ 検出部
２２ 吸引パイプ
２３ ドレインフィルタ
２４ 鞘管
２５ ガス管
２６ ゴム栓
２８ 端末装置
１００ 地盤判定装置
１１０ 取得部
１２０ 記憶部
１３０ 判定部
１４０ 表示部

Claims (4)

1. 地盤に所定の手順により棒状体を貫入する住宅の地盤調査を行う工程と、
   前記住宅の地盤調査により前記地盤に形成された貫入穴から発生するメタンガスの濃度を測定する工程と、を備えることを特徴とする、
   地盤判定方法。
2. 前記メタンガスの濃度の検出値と、予め定められた基準とを比較して前記地盤の土質を判定する工程を更に備える、
   請求項１に記載の地盤判定方法。
3. 前記基準は、２０００［％ＬＥＬ］に設定されている、
   請求項２に記載の地盤判定方法。
4. 地盤に棒状体を所定の手順により貫入する住宅の地盤調査を行った後に前記地盤に形成された貫入穴から発生するメタンガスの濃度の検出値と予め定められた基準とを比較して前記地盤の土質を判定する判定部を備えることを特徴とする、
   地盤判定装置。

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