JP2024008292A

JP2024008292A - 地盤改良体のサンプラー及びサンプリング方法

Info

Publication number: JP2024008292A
Application number: JP2022110043A
Authority: JP
Inventors: 光男中村; Mitsuo Nakamura
Original assignee: Haseko Corp; Hasegawa Komuten Co Ltd
Current assignee: Haseko Corp
Priority date: 2022-07-07
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2024-01-19

Abstract

【課題】施工孔の埋め戻し工事の手順を活かし、設置及び抜き取りが容易で、かつ所望の状態の試料を採取できる地盤改良体のサンプラー及びサンプリング方法を提供すること。【解決手段】内管１と、内管１の外径より大きい内径で、内管１と共に二重管を形成する外管２と、を備え、軸方向における内管１と外管２との空隙Ｖの最下部は閉鎖され、内管１は、軸方向に貫通して下側から順に第１内管１１と第２内管１２とを分離可能に連結してある。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、地盤に埋設された既存杭の引き抜き後に生じる施工孔への埋め戻し用の地盤改良体を採取するサンプラー及び上記サンプラーによる上記地盤改良体のサンプリング方法に関する。

従来から、地質調査のサンプリングは、集合住宅やビル等の建造物の設計及び施工に必要な地盤を観察したり室内で試験したりすることを目的とし、上記地盤の試料をなるべく乱れていない状態で採取するために、土質や地質の性状・硬軟・混入物等に応じて、例えば、固定ピストン式シンウォールサンプラー・ロータリー式二重管サンプラー（デニソン）・ロータリー式三重管サンプラー（トリプル）・コアパックチューブサンプラーを選択していた。

例えば、特許文献１には、圧入力を伝達する外管ロッドと回転力を伝達する内管ロッドとからなる二重管ロッドと、外管ロッドの下端に結合された状態で支持されて地盤の試料を収容する内チューブと、内チューブの外側に位置して回転自在の外チューブと、内チューブの内側を軸方向に摺動するピストンと、内管ロッドの回転を外チューブに伝達する歯車機構と、を備えたサンプリング装置が開示されており、サンプリング中に内チューブが回転せず、ピストンが地盤を押し付け続けるため、乱れの少ない試料を採取できる効果を期待できた。

特開平８－１３６４１８号公報

しかしながら、特許文献１のようなロータリー式スリーブ内蔵二重管タイプのサンプラーは、オールコアボーリングによりオールコア採取する地盤改良体として比較的強度の高めな深層混合改良体向きであり、集合住宅等の建造物の建て替え時における既存杭の引き抜き後の施工孔に充填するため周辺地盤の強度と同程度であることが求められている比較的強度の低めな埋め戻し用の地盤改良土には不向きである。

すなわち、埋め戻し用の地盤改良土は、深度方向（軸方向）で硬軟の差が著しい土砂となりやすいことから、上記サンプラーでは、上記差に応じて適切に試料をサンプリングしにくいばかりでなく、回転して削孔することで筒状の試料を抜き取る分、削孔時の振動や衝撃が上記試料に伝わりやすいため、サンプリングされた試料は、ひび割れ・亀裂・剥離・断裂等の乱れの多い状態になってしまう。

一般的に、上記埋め戻し土は、変形係数・土層の強さ（Ｎ値）・土層の一軸圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）といった周辺地盤の特性に基づいて決定した配合で生成され、上記施工孔に充填されて約２８日間の養生後に採取された試料で性状等を調査されるが、上記充填直後の流動性が高く上記差があまりない状態のうちにサンプラーを設置し、上記養生後に削孔等せずにサンプラーを抜き取れば、上記乱れの少ない試料を採取できることに、発明者は辿り着いた。

そこで、本発明の目的は、施工孔の埋め戻し工事の手順を活かし、設置及び抜き取りが容易で、かつ所望の状態の試料を採取できる地盤改良体のサンプラー及びサンプリング方法を提供することにある。

すなわち、本発明における地盤改良体のサンプラーは、内管と、上記内管の外径より大きい内径で、上記内管と共に二重管を形成する外管と、を備え、軸方向における上記内管と上記外管との空隙の最下部は閉鎖され、上記内管は、軸方向に貫通して下側から順に第１内管と第２内管とを分離可能に連結してあることを特徴とする。

また、上記サンプラーは、最下端に位置して上記内管及び上記外管と連結する第１ソケットと、をさらに備え、上記第１ソケットは、上記内管と略同径の開口を有するソケット先端部と、上記外管と略同径となるように上記ソケット先端部から外側に設けたソケット拡開部と、を有し、上記ソケット先端部は、上記第１内管と連結し、上記ソケット拡開部は、上記外管と連結することが望ましい。

また、上記サンプラーは、上記第１内管と上記第２内管との連結部分を互いに嵌め合う第２ソケットと、をさらに備えたことが望ましい。

また、本発明は、上記サンプラーを用いた施工穴充填用の地盤改良体のサンプリング方法であって、施工穴への充填直後の地盤改良体に上記サンプラーを所定の深さまで挿し込み、上記サンプラーの挿し込みにより上記内管の下側から内側に上記地盤改良体を流し込み、内側に流し込み硬化した地盤改良体と共に上記第２内管を引き抜くことを特徴とする。

また、上記サンプリング方法として、上記サンプラーの挿し込みと共に上記内管と上記外管との空隙に水を注入することが望ましい。

本発明における地盤改良体のサンプラー及びサンプリング方法によれば、施工孔の埋め戻し工事の手順を活かし、設置及び抜き取りが容易で、かつ所望の状態の試料を採取できる。

本発明の一実施形態における地盤改良体のサンプラーの使用概要図である。上記サンプラーの（ａ）組立前、（ｂ）組立後を示す組立図である。上記サンプラーを用いた地盤改良体のサンプリング方法の流れ図である。

以下、図１～図３を参照しつつ、本発明の一実施形態における地盤改良体のサンプラー及びサンプリング方法について説明する。
これらの図において、複数個存在する同一の部位については、一つの部位のみに符番した部分もある。説明の便宜上、断面図で示した部分や、所定の部位やこの部位の引き出し線をかくれ線（破線）や想像線（一点鎖線）で示した部分もある。説明において、上・下・側・垂直・鉛直・水平・外・内等の向きを示す用語は、基本的に地表を基準とし、それ以外は適宜基準を明示するものとする。

図１に示すように、本発明における地盤改良体のサンプラーＳは、撤去済みの集合住宅等の既存杭が地盤Ｇａから引き抜かれた後に生じる施工穴の埋め戻し用の地盤改良体（埋め戻し土）Ｇｂをサンプリングするものである。既存杭は、例えば、圧入工法にて地盤Ｇａに打ち込まれた直径０．３ｍ、長さ１５ｍのＰＣ杭であり、施工穴は既存杭のサイズに相当するものである。

地盤改良体Ｇｂは、例えば、ベントナイトとセメントミルクとを所定の比率で混ぜ合わせたセメントベントナイト改良土であり、自硬性安定液として用いられるものでもよい。地盤改良体Ｇｂで構成される土層の一軸圧縮強度は、上述した比率や混ぜ合わせ具合に起因する発現強度のバラつき及び安全性に関する係数に鑑みて設定された土層の強さと一軸圧縮強度との関係に対し、地盤Ｇａの土層の強さ（目標値）を代入して算出してもよい。

サンプラーＳは、内管１と、内管１の外径より大きい内径で、内管１と共に二重管を形成する外管２と、を備え、軸方向における内管１と外管２との空隙Ｖの最下部は閉鎖され、内管１は、軸方向に貫通して下側から順に第１内管１１と第２内管１２とを分離可能に連結してある。空隙Ｖの最下部は、所定の板材や溶接等で閉鎖してもよい。

この構成によれば、サンプラーＳが施工穴への埋め戻し直後の地盤改良体Ｇｂに挿し込まれると、地盤改良体Ｇｂが内管１の下端の開口から内側に流れ込み、一方、内管１と外管２との空隙Ｖには流れ込まず、第１内管１１から第２内管１２が分離して硬化した地盤改良体Ｇｂごと引き抜かれることで、削孔等の作業による振動や衝撃が生じないため、第２内管１２内の地盤改良体Ｇｂを試料として乱れの少ない状態で採取する効果を期待できる。試料となる地盤改良体Ｇｂは、第２内管１２における高さＨ分であり、深度方向に連続したサンプリングが可能となる。

また、サンプラーＳは、軸方向の最下端に位置して内管１及び外管２と連結する第１ソケット３と、をさらに備え、第１ソケット３は、内管１と略同径の開口を有するソケット先端部３１と、外管２と略同径となるようにソケット先端部３１から外側に設けたソケット拡開部３２と、を有し、ソケット先端部３１は、第１内管１１と連結し、ソケット拡開部３２は、外管２と連結する。

この構成によれば、第１ソケット３を土台にして内管１と外管２とで所望の二重管構造を形成できるため、サンプラーＳを容易に製作できる。すなわち、ソケット先端部３１を介して第１内管１１の内側に地盤改良体Ｇｂを流し込み、ソケット拡開部３２で空隙Ｖの最下部を閉鎖する構造を形成できるため、加工済みの内管１、外管２、及び第１ソケット３を施工現場で組み立てるだけでよく、作業効率の向上も期待できる。

また、サンプラーＳは、第１内管１１と第２内管１２との連結部分を互いに嵌め合う第２ソケット４と、をさらに備えている。

この構成によれば、第１内管１１と第２内管１２とが単に第２ソケット４に嵌って連結していることにより、第２内管１２を引き抜くだけで第１内管１１と分離できるため、地盤改良体Ｇｂをサンプリングしやすくなる効果を期待できる。

次に、図２を用いて、サンプラーＳの詳細について説明する。

サンプラーＳの素材は、ポリ塩化ビニルであるが、所望の強度を有する限りその他の熱可塑性樹脂や金属でもよく、特に第２内管１２は軽くて切断しやすいものが好ましい。内管１の口径は、外径６０ｍｍ前後、内径５０ｍｍ前後、外管２の口径は、外径９０ｍｍ前後、内径８０ｍｍ前後でもよく、内管１を外管２に挿通して二重管を形成した状態で軸方向に所定の空隙を有すればよく、限定しない。

内管１及び外管２は、軸方向に貫通していて上下端に開口を有し、長さが同等でも相違していてもよい。第１内管１１は、第２内管１２より短く、長さが２０ｃｍ程度でもよい。第１内管１１、第２内管１２、又は外管２は、単数本でも、所定寸法（１ｍ単位等）のパーツ管を施工穴の深さに合せて複数本連結したものでもよく、溶接や接着剤で固定して連結してもよく、各々の連結部分に切られたねじ（雄ねじ・雌ねじ）で連結してもよい。

第１ソケット３は、内管１及び外管２とのジョイント用であり、地盤改良土Ｇｂを内管１の内側に流し込み、内管１と外管２との空隙に流し込まない構造であればよく、形状・寸法・上記ジョイント構造を限定しない。ソケット先端部３１と第１内管１１、ソケット拡開部３２と外管２とは、溶接や接着剤で固定して連結してもよく、各々の連結部分に切られたねじ（雄ねじ・雌ねじ）で連結してもよい。

第２ソケット４は、例えば、第１内管１１及び第２内管１２の外径よりわずかに大きい内径を有する筒であり、第１内管１１及び第２内管１２の内側と密着し、かつ抜き差し自在に篏合するものであればよく、形状・寸法を限定しない。

サンプラーＳの組立方法は、例えば、図２（ａ）に示すように、まず、第１ソケット３のソケット先端部３１と内管１の第１内管１１とを連結し、次に、第１内管１１と第２内管１２とを第２ソケット４を介して連結し、その後、ソケット拡開部３２と外管２とを連結すると、サンプラーとして最短のユニットになる。その後は、施工穴の深さに応じて、第２内管１２及び外管２の各々のパーツ管を複数本連結すると、図２（ｂ）に示すサンプラーＳになる。

次に、図３を用いて、サンプラーＳを用いた地盤改良体のサンプリング方法を説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、地盤Ｇａに生じた施工穴への充填直後の地盤改良体ＧｂにサンプラーＳを所定の深さまで挿し込む。次に、図３（ｂ）に示すように、サンプラーＳの挿し込みにより第１ソケット３のソケット先端部３１の開口を介して内管２の下側から内側に地盤改良体Ｇｂを流し込む。そして、図３（ｃ）に示すように、内側に流し込み硬化した地盤改良体Ｇｂと共に第２ソケット４から第２内管１２を引き抜く。

この方法によれば、充填直後の地盤改良体Ｇｂは、流動性が高く、かつ深度方向に硬軟の差があまりなく、内管２の下側から内側に流れ込むことから、サンプラーＳを地盤改良体Ｇｂに挿し込みやすく、地盤改良体Ｇｂを第２内管１２の所望の高さまで充填させやすい。そして、第２ソケット４により第２内管１２を容易に分離でき、硬化後の地盤改良体Ｇｂを削孔等しなくてもよいため、ほとんど乱れていない状態の試料を採取しやすい効果を期待できる。すなわち、図３（ｄ）に示すように、試料と共に第２内管１２をパーツ管単位に分割した後、切断機等で軸方向の２か所に切れ目を入れて第２内管１２を剥離すれば、中身を傷付けず容易に取り出すせるため、地表からの深度毎に試料を分別できる。

また、図３（ｂ）に示すように、サンプラーＳの挿し込みと共に内管１と外管２との空隙Ｖに水Ｗを注入する。水Ｗは、地上から作業員等により量を調整しながら複数回に分けて注入されてもよい。

この方法によれば、地盤改良体ＧｂからサンプラーＳに浮力が生じた場合、空隙Ｖに注入した水Ｗを重しにすることで、サンプラーＳを挿し込みやすくする効果を期待できる。

なお、図３（ｂ）に示すように、ソケット先端部３１の開口の目詰まり等により地盤改良体Ｇｂが第２内管１２内に流れ込みにくくなるおそれを考慮して、サンプラーＳの挿し込みと共に第２内管１２内の地盤改良体Ｇｂの上端の位置を計ってもよい。また、図３（ｃ）に示すように、第２内管１２の引き抜き後の残置物は、追加する埋め戻し用の地盤改良体と共に埋没させても、所定の方法で取り除いてもよい。

なお、本実施形態に示したサンプラーは、上述した内容に限定されず、同等の効果を得られる限り、あらゆる部位の位置・形状・寸法や、部位同士の関係を含む。

１内管、１１第１内管、１２第２内管、３第１ソケット、３１ソケット先端部、３２ソケット拡開部、４第２ソケット、Ｓサンプラー、Ｇａ地盤、Ｇｂ地盤改良体、Ｖ空隙、Ｗ水

Claims

内管と、
前記内管の外径より大きい内径で、前記内管と共に二重管を形成する外管と、を備え、
軸方向における前記内管と前記外管との空隙の最下部は閉鎖され、
前記内管は、軸方向に貫通して下側から順に第１内管と第２内管とを分離可能に連結してある
ことを特徴とする地盤改良体のサンプラー。
最下端に位置して前記内管及び前記外管と連結する第１ソケットと、をさらに備え、
前記第１ソケットは、
前記内管と略同径の開口を有するソケット先端部と、
前記外管と略同径となるように前記ソケット先端部から外側に設けたソケット拡開部と、を有し、
前記ソケット先端部は、前記第１内管と連結し、
前記ソケット拡開部は、前記外管と連結する
ことを特徴とする請求項１に記載のサンプラー。
前記第１内管と前記第２内管との連結部分を互いに嵌め合う第２ソケットと、をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のサンプラー。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のサンプラーを用いた施工穴充填用の地盤改良体のサンプリング方法であって、
施工穴への充填直後の地盤改良体に前記サンプラーを所定の深さまで挿し込み、
前記サンプラーの挿し込みにより前記内管の下側から内側に前記地盤改良体を流し込み、
内側に流し込み硬化した地盤改良体と共に前記第２内管を引き抜く
ことを特徴とする地盤改良体のサンプリング方法。
前記サンプラーの挿し込みと共に前記内管と前記外管との空隙に水を注入する
ことを特徴とする請求項４に記載の地盤改良体のサンプリング方法。