JP2922427B2 - 試料採取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、深層混合地盤改良な
ど、地盤を掘削・攪拌しつつ固化材を注入して柱状に地
盤改良する地盤改良工法において、未だ固まっていない
改良土を採取する時に使用する試料採取装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤等の地盤改良工法には、一般
に、ベースマシンに掘削軸を回転掘進可能に設け、この
掘削軸の先端に掘削・攪拌ヘッドと固化材吐出口を設け
た地盤改良機が使用され、例えば深層混合地盤改良にお
いては、掘削軸を回転掘進させて所定の深度に達する
と、固化材を吐出しつつ掘進・混合攪拌を行い、最下端
まで達すると、掘削軸を逆転させて引き上げながら混合
攪拌を行っている。

【０００３】このような地盤改良工法においては、形成
された改良土柱の圧縮試験等を行うため、所定深度にお
ける試料を採取する必要があり、従来では、ボーリング
機を使用して改良土のコアを採取するのが一般的であっ
た。しかしながら、ボーリング機による試料採取では、
地盤改良機とは別にボーリング機を用意して採取を行う
ため、採取に手間がかかり、また改良土柱が充分に固化
してからでないと、コアボーリングができず、早期のチ
ェックができないなどの問題点がある。

【０００４】このような試料採取の問題点を解消する手
段として、施工した改良土柱が固化する前に所定深度の
未固化の試料土を採取する方法が考えられ、本出願人は
既に施工直後の未固化の試料土を容易に採取できる採取
装置を開発し出願している（実開平３−５４８９１号公
報）。

【０００５】この試料土の採取装置は、図６に示すよう
に、下端に掘削ビット１０１を有し、周壁に開口部１０
２を設けた試料採取用の内管１００を、地盤改良機の掘
削軸Ｒに取り付け、この内管１００に、開口部２０１と
一対の抵抗板２０２を設けた扉用の外管２００を回転可
能に設け、これら内管１００と外管２００に、外管２０
０の開閉位置を規制する一対のストッパ１０３と係止凸
部２０３をそれぞれ設けたものである。

【０００６】以上のような構成において、 深層混合
地盤改良の終了直後に掘削軸先端から掘削・攪拌ヘッド
を取り外して採取装置を取り付ける。 改良地盤が固
化しないうちに、掘削軸Ｒを正回転させながら、採取装
置を改良地盤中に挿入する。

【０００７】この際、図６（ｂ）に示すように、初めは
掘削軸Ｒと一体で正転する内管１００に対して、扉用の
外管２００が一対の抵抗板２０２に作用する土圧により
停止し、開口部１０２が外管２００により閉止され、ス
トッパ１０３と係止凸部２０３でこの状態が保持され
る。この扉閉じ状態で内管１００と外管２００が共に回
転する。

【０００８】 所定の採取位置に達すると、掘削軸Ｒ
を逆回転させる。この際、図６（ｃ）に示すように、初
めは内管１００のみが回転し、扉用の外管２００は一対
の抵抗板２０２に土圧が作用するので、殆ど回転せず開
口部１０２と２０１とが一致し、ストッパ１０３と係止
凸部２０３によりこの状態が保持され、内管１００と外
管２００が共に逆回転し、未固化の試料土が土受板１０
４に当たって内管１００内に取り込まれる。 再び掘
削軸Ｒを正回転させれば、と同様に扉用の外管２００
により開口部１０２が閉じられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来の試料土の採取装置では、次のような問題点
がある。

【００１０】(1) 抵抗板２０２が採取装置全体に対して
小さく、充分な抵抗力を得ることができず、外管２００
すなわち採取扉の開閉が確実ではなかった。そのため、
採取に失敗し、二度三度と採取を繰り返す場合があっ
た。

【００１１】(2) 採取後に、掘削軸を引き上げると、掘
削軸および採取装置の通過跡が空隙となり、改良土柱に
欠陥が生じてしまう。

【００１２】(3) 内管１００と外管２００にそれぞれ一
対のストッパ１０３と係止凸部２０３を設けて採取扉す
なわち外管２００の開閉位置を保持するため、構造が複
雑となる。

【００１３】この発明は、前述のような問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は、比較的簡単な構成に
より、採取扉の開閉を確実にすることができ、かつ掘削
軸引き上げ時における掘削軸および採取装置による通過
跡の空隙を容易に充填することのできる試料採取装置を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る試料採取装
置は、図１または図４に示すように、掘削装置の掘削軸
の先端に取付けられる試料採取用掘削ロッドに、開口部
を有する試料採取用の空間部と攪拌翼とを設け、前記空
間部には前記開口部を開閉可能な摺動開閉式の扉を設
け、該扉には少なくとも一枚の攪拌翼を突設したもので
ある。

【００１５】前記試料採取用空間部は外管により形成
し、この外管内に管状または円弧状などの扉を収納して
もよいし、試料採取用空間部を内管により形成し、この
内管の外側に管状または円弧状などの扉を取付けてもよ
い。内扉方式の場合には、内扉に突設された扉攪拌翼が
外管の開口部の端面に当接して扉開閉位置が規制され
る。外扉方式の場合には、外管に扉攪拌翼が突設される
ため、内管にストッパを突設する。

【００１６】また、扉に固設した攪拌翼の回転半径は、
必要に応じて試料採取用掘削ロッドに固設した攪拌翼の
回転半径以上とする。さらに、試料採取用掘削ロッドに
取付けた攪拌翼は、必要に応じて掘削軸引き上げ時に改
良土を下方へ押しやるような角度を付ける。

【００１７】

【作用】以上のような構成において、地盤改良機の掘削
軸先端の掘削・攪拌ヘッドに代えて本発明の採取装置を
取付け、掘削軸を正回転させながら改良土中に挿入して
いくと、扉の扉攪拌翼に逆回転方向の土圧が作用して扉
が閉じ、この扉閉じ状態が扉攪拌翼あるいはストッパで
保持される。扉攪拌翼は大きな受圧面積を有しているの
で、扉が確実に閉じ、所定の採取位置以外で試料土を採
取することがない。

【００１８】所定の採取位置に達して掘削軸を逆回転さ
せると、扉攪拌翼に正回転方向の土圧が作用して扉が開
き、この扉開き状態が保持される。この場合も、大きな
受圧面積の扉攪拌翼により扉が確実に開く。さらに、試
料土が扉攪拌翼に当たって案内され、試料採取用空間部
内に確実に充填される。

【００１９】試料土が採取されると、再び掘削軸を正回
転させながら引き上げる。掘削軸の正回転により前述と
同様に扉が確実に閉じられる。さらに、掘削軸の正転と
引き上げにより、試料採取用掘削ロッドに取付けた攪拌
翼と、試料採取用空間に設けた攪拌翼が改良土を攪拌
し、掘削軸および採取装置が通過した空隙を確実に充填
する。このとき、攪拌翼の一部に改良土を下方に押しや
るような角度を付けておけば、通過跡の空隙の充填効果
がさらに増す。

【００２０】また、改良土の抵抗が小さく、扉攪拌翼に
作用する抵抗が小さい場合には、扉攪拌翼の回転半径を
試料採取用掘削ロッドに取付けられる攪拌翼の回転半径
より大きくしておけば、扉を確実に開閉することができ
る。なお、扉の開閉位置は、内扉方式では扉攪拌翼によ
り規制され、外扉方式では内管のストッパで規制され、
特別な複数のストッパを内外部材に取付ける必要がな
く、比較的簡単な構造の採取装置とすることができる。

【００２１】

【実施例】以下、この発明を図示する実施例に基づいて
説明する。図１，図２は、この発明に係る試料採取装置
の第１実施例、図４，図５はこの発明に係る試料採取装
置の第２実施例である。

【００２２】図１において、試料採取装置１は、図示し
ない地盤改良機の掘削軸Ｒの下端に掘削・攪拌ヘッドの
代わりに取付けられるものであり、主として、下端に掘
削ビット３を固定した試料採取用掘削ロッド２と、掘削
ロッド２の中間部に試料土採取用の空間部Ｓを形成し、
掘削ロッド２と一体回転する外管４と、この外管４の扉
を構成する内管５と、この内管５に取付けた扉攪拌翼６
と、ロッド２の下部と上部にそれぞれ取付けた掘削攪拌
翼７および上部攪拌翼８とから構成する。

【００２３】試料採取用掘削ロッド２は、上端に連結軸
２ａ等を設けて掘削軸Ｒの先端に着脱可能に取付けられ
るようにする。なお、連結軸２ａにはエア抜き孔２ｂを
設け、また後述する上部フランジ１１にもエア抜き孔を
設け、試料土を空間部Ｓ内に導入可能とする。

【００２４】外管４の周壁には所定の大きさの開口部１
０を形成し、試料土を導入可能とする。この外管４は、
試料採取用掘削ロッド２自体で構成し、その内部に上下
の仕切板を配設することにより空間部Ｓを形成してもよ
いが、掘削ロッド２より大径の管として所定の容量を確
保し、上部フランジ１１と下部フランジ１２を介して掘
削ロッド２の中間部に挿入固定する構造とする。

【００２５】扉を構成する内管５は、図２に示すよう
に、外管４内にそれぞれの中心軸が一致するように収納
し、外管４および上下フランジ１１・１２に対して摺動
回転可能とする。また、この内管５の周壁には、外管４
の開口部１０と一致し得る開口部１３を形成しておく。

【００２６】内管５に取付けられる扉攪拌翼６は、外管
４の開口部１０を通って内管５の半径方向に突出するよ
うに取付ける。さらに、扉攪拌翼６の円周方向の取付け
位置は、図２に示すように、扉攪拌翼６が外管４の開口
部１０の端面１０ａ，１０ｂにそれぞれ当接すると、開
口部１３が外管４により閉塞され、あるいは開口部１０
と開口部１３が一致する位置とする。また、この扉攪拌
翼６の回転半径は、必要に応じて、掘削攪拌翼７および
上部攪拌翼８の回転半径より大きくしておく。

【００２７】なお、採取は改良土柱の中心を外して行う
こともあり、扉攪拌翼６の回転半径は、扉攪拌翼６が改
良土柱内に収まるような大きさに制限されることはいう
までもない。

【００２８】また、外管４にも、扉攪拌翼６と同じ長さ
の中間攪拌翼９を取付け、左右のバランスがとれ、また
攪拌効果が得られるようにする。この中間攪拌翼９の周
方向の位置は、第２図の正転時における扉閉じ状態で、
扉攪拌翼６と対称の位置に位置するようにしておく。な
お、上部攪拌翼８は、必要に応じて、図３に示すよう
に、正回転時に改良土を下方へ押しやるような角度を付
けるようにしておく。

【００２９】また、掘削攪拌翼７および中間攪拌翼９に
も同様の角度を付けるようにしてもよい。扉攪拌翼６は
角度を付けると、後述する抵抗力が低下するため、垂直
としておくのが好ましい。

【００３０】以上のような構成において、次のように作
動する（図２参照）。

【００３１】(1) 掘削・攪拌ヘッドによる深層混合地盤
改良が終了すると、掘削・攪拌ヘッドを掘削軸の先端か
ら取り外し、本発明の試料採取装置を取り付ける。

【００３２】(2) 改良地盤が固化しないうちに、掘削軸
Ｒを図２の時計回り方向に正転させながら改良土柱を所
定の採取深度まで掘進する。この正転掘進時には、掘削
軸Ｒと一体の外管４は正転するが、内管５は面積の大き
い扉攪拌翼６に逆転方向の土圧が作用しているため逆転
方向の力を受け、内管５の開口部１３が外管４により確
実に閉じられる。さらに、扉攪拌翼６が開口部１０の端
面１０ａに係止めされるため、扉閉じ状態が保持された
まま外管４と内管５が共に正回転する。これにより、所
定の位置以外で試料を採取することがない。

【００３３】(3) 採取深度の位置で掘削軸Ｒを逆回転さ
せて試料土の採取を行う。この際、外管４が逆回転して
も、内管５は面積の大きい扉攪拌翼６に正転方向の土圧
が作用しているため正転方向の力を受け、開口部１０と
１３とが一致し、扉が確実に開く。さらに、扉攪拌翼６
は開口部１０の端面１０ｂに係止めされるため、この扉
開き状態が保持されたまま外管４と内管５が共に逆回転
し、試料土が扉攪拌翼６に当たり、また案内されて、試
料土が確実に空間部Ｓ内に取り込まれる。

【００３４】(4) 試料土の充填が完了すると、掘削軸Ｒ
を正転させつつ、引き上げる。この際も(2) と同様に、
面積の大きい扉攪拌翼６に逆転方向の土圧が作用するた
め、内管５の開口部１３が確実に閉じられる。さらに、
掘削軸Ｒの正転引き上げに際して、掘削攪拌翼７・上部
攪拌翼８・扉攪拌翼６・中間攪拌翼９の攪拌作用によ
り、掘削軸Ｒ・試料採取装置１の通過した跡の空隙が未
硬化の改良土で充填され、改良土に欠陥が生じるのを解
消することができる。このとき、少なくとも上部攪拌翼
８に図３に示すような角度を付けておけば、改良土が下
方に押しやられ、充填効果をより増すことができる。

【００３５】(5) 地上において、空間部Ｓ内に充填され
た試料土を取り出し、強度試験に供する。

【００３６】次に、図４における試料採取装置１は、図
１の場合とは逆に、外管を採取扉とした例であり、内管
２１により試料土採取用の空間部Ｓを形成し、外管２２
を内管２１に対して摺動回転する扉とし、この外管２２
に一対の扉攪拌翼２３を突設する。その他の構造は、図
１の場合と同様である。

【００３７】なお、図１の場合は、内管５の扉攪拌翼６
がストッパを兼用しているが、この実施例の場合、扉攪
拌翼２３が外管２２に取り付けられているので、図５に
示すように、内管２１にストッパ２４を突設しておく。

【００３８】内管２１は、図１と同様に試料採取用掘削
ロッド２で構成し、その内部に上下の仕切板を配設して
試料採取用空間部Ｓを形成してもよいし、図４に示すよ
うに、掘削ロッド２の中間部に、上下にフランジ１１・
１２を固定した大径の内管２１を挿入固定してもよい。
外管２２は、その上下端をそれぞれ上部フランジ１１と
下部フランジ１２に係合させ、摺動回転可能とする。

【００３９】また、図５に示すように、内管２１と外管
２２には、それぞれ開口部２５，２６を形成し、ストッ
パ２４が開口部２６の端面２６ａ，２６ｂに当接する
と、開口部２５が外管２２により閉塞され、あるいは開
口部２５と２６が一致するようにしておく。

【００４０】以上のような構成において、図１の場合と
は逆に、回転する内官２１に対して外管２２の方が２枚
の扉攪拌翼２３に作用する土圧で相対的に停止する点が
異なるだけで、図１の場合と同様に、正転掘削時におけ
る扉すなわち外管２２の確実な閉じ動作、所定採取位置
における外管２２の確実な開き動作・扉攪拌翼２３によ
る試料土の取り込み、掘削軸引き上げ時における攪拌翼
７・８・２３による空隙の充填がなされる。

【００４１】なお、以上は地盤改良工法における改良土
採取について説明したが、これに限らず、その他の土質
試験用の試料土採取などにも本発明を適用できることは
いうまでもない。

【００４２】

【発明の効果】前述の通り、この発明は、以上のような
構成からなるので、次のような効果を奏する。

【００４３】(1) 採取扉に突設した受圧面積の大きな扉
攪拌翼により採取扉を確実に開閉することができ、試料
土を所定の採取位置において確実に採取することかでき
る。さらに、この扉攪拌翼が採取時に試料土を止めて案
内する部材としても働くため、試料土を試料採取用空間
部内に確実に取り込むことができる。

【００４４】(2) 試料採取用掘削ロッドに設けた攪拌翼
および試料採取用空間部に設けた攪拌翼により、採取装
置引き上げ時における地盤改良機の掘削軸および採取装
置の通過跡の空隙を確実に充填することができ、改良地
盤中に生じる欠陥を解消することができる。

【００４５】(3) 扉攪拌翼あるいは突起状のストッパで
扉開閉位置を規制することがてき、また扉攪拌翼が採取
時に試料土を止めて案内する部材を兼ねるため、採取装
置を比較的簡単な装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る採取装置の第１実施例を示す斜
視図である。

【図２】図１の採取装置の作動状態を順に示す横断面図
である。

【図３】図１の採取装置における攪拌翼の一部を示す断
面図である。

【図４】この発明に係る採取装置の第２実施例を示す斜
視図である。

【図５】図４の採取装置の作動状態を順に示す横断面図
である。

【図６】従来の採取装置を示し、（ａ）は斜視図、
（ｂ），（ｃ）はその作動状態を順に示す横断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｒ…地盤改良機の掘削軸 １…試料採取装置 ２…試料採取用掘削ロッド ３…掘削ビット ４…外管（試料採取用空間部Ｓ） ５…内管（扉） ６…扉攪拌翼 ７…掘削攪拌翼 ８…上部攪拌翼 ９…中間攪拌翼 １０…開口部 １１…上部フランジ １２…下部フランジ １３…開口部 ２１…内管（試料採取用空間部Ｓ） ２２…外管（扉） ２３…扉攪拌翼 ２４…ストッパ ２５…開口部 ２６…開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−128931（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−37538（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21B 25/00 - 25/10 E02D 1/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削装置の掘削軸の先端に取付けられる
   試料採取用掘削ロッドに、開口部を有する試料採取用の
   空間部と攪拌翼とを設け、前記空間部には前記開口部を
   開閉可能な摺動開閉式の扉を設け、該扉には少なくとも
   一枚の攪拌翼を突設したことを特徴とする試料採取装
   置。
2. 【請求項２】 扉に固設した攪拌翼の回転半径は、試料
   採取用掘削ロッドに固設した攪拌翼の回転半径以上であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の試料採取装置。