JP3621940B2

JP3621940B2 - 地盤試料採取装置

Info

Publication number: JP3621940B2
Application number: JP2002275380A
Authority: JP
Inventors: 利晴中西; 伊藤　　誠
Original assignee: Panahome Corp
Current assignee: Panasonic Homes Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004108102A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の沈下を判断する地盤調査において、地盤試料を採取するために使用する地盤試料採取装置に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、建築物の設計においては、まず建設地の地盤調査を行い、この調査結果を受けて建築物に有害な沈下の発生を防止するための基礎形式を選択決定することが行われている。この地盤調査の一つに、スウェーデン式サウンディング試験（非特許文献１参照）がある。このスウェーデン式サウンディング試験は、図７に示すように、先端にスクリューポイント２０を取り付けたロッド２１を地面に垂直に突き刺し、このロッド２１に積荷したおもり２２の重量、あるいはおもり２２を積荷した状態でロッド２１を回転させ、ロッド２１を地中に貫入させたときの貫入抵抗を測定して地盤の硬さを判断するといったものである。この方法による地盤調査は、簡便で安価に行えることから戸建住宅の地盤調査として多く採用されている。しかしながら、このスウェーデン式サウンディング試験では、貫入抵抗によって建物の沈下を推定することはできても、地盤の充実の程度と含水量とから建物の沈下を判断することはできないため、この試験だけでは精度の良い地盤調査は行うことはできないものである。上記地盤の充実の程度と含水量とを測定するには、地中の地盤試料の採取を行うボーリング調査が必要となる。
【０００３】
ボーリング調査には、従来から、一般的に、ビルなどの大型建造物を建築する際に行われていた標準貫入試験を伴うボーリング調査や、図８に示す各種オーガー２３，２４を用いたハンドオーガーボーリングがある。また、最近では、スウェーデン式サウンディング試験の後で該試験に用いた装置のロッド２１にスクリューポイント２０を取り外して替わりに地盤試料採取用の筒状の収容体２５を取付け、スウェーデン式サウンディング試験にて地中に穿設された縦孔２７を利用し、上記収容体２５を所定箇所に埋設位置させて地盤試料の採取を行う地盤試料採取装置も提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２２０１２９号公報
【非特許文献１】
日本工業規格ＪＩＳＡ１２２１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、戸建住宅などの小規模の建築物における地盤調査に用いるボーリング調査としては、装置が小規模で簡便な方法が好ましいのであるが、一般的に、上述した標準貫入試験を伴うボーリング調査にあっては、装置が大掛かりになることから、迅速かつ容易に、すなわち安価な地盤試料の採取は行えず、戸建住宅の地盤調査には不向きである。これに比べ、ハンドオーガーボーリングは安価に地盤試料の採取が行えるので戸建住宅の地盤調査に向くものであるが、図８（ａ）に示すポストホールオーガー２３を用いたハンドオーガーボーリングにあっては、地盤試料の採取可能深さが地表から２ｍ程度の深さまでであり、戸建住宅の沈下に影響を及ぼす地表からの５ｍ程度までの地盤試料の採取は困難であり、また連続的に地盤試料を採取できなくて地盤試料の量も少ないことから、充分な精度の地盤調査を確保することは難しい。また、図８（ｂ）に示すスクリューオーガー２４を用いたハンドオーガーボーリングにあっては、先端の掘削刃２４ａによって掘削された地盤が採取溝２４ｂに採取されるので連続的な地盤試料が採取できるのであるが、スクリューオーガー２４が掘削した縦孔５は経時的にその孔径が狭まるように収縮することから、地盤試料採取時のスクリューオーガー２４の引き抜き作業が困難になったり、より深い地盤の掘削及び試料採取を行うために既存の縦孔５に再度スクリューオーガーを位置させる際にも貫入抵抗が生じてしまい、結果、スクリューオーガー２４の駆動装置に高トルクのものが必要となって装置の大型化を招いてしまうのであった。また、特許文献１の地盤試料採取装置は、図９に示すように、スウェーデン式サウンディング試験の縦孔２７を利用することから、収容体２５を所定箇所に埋設位置させるのに掘削を伴わずに済んで装置の低トルク化、すなわち装置の小型化が図られていて戸建住宅の地盤調査に向くようにされているが、収容体２５の内部に地盤試料の取り込みを行う回転羽根２６が設置されたりして該装置が複数の構成部品から成ることから装置の堅牢性やメンテナンス性に劣り、また連続的で多量の地盤試料の採取はできないことから精度の良い地盤調査の確保は依然難しく、また縦孔が収縮した際には収容体２５の引き抜きが困難になって装置の大型化を招くといった問題も依然として解決されないものであった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、戸建住宅の地盤調査向きで、安価で充分な精度の地盤調査を確保できる地盤試料採取装置を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る地盤試料採取装置は、地盤試料を採取するために地中に貫入されるサンプリングロッド１の先端部に地盤を掘削する掘削刃２が先端を尖らせて設けられ、該掘削刃２で掘削された地盤試料を採取する採取溝３が掘削刃２から連続してサンプリングロッド１の上下に亘ってスパイラル状に刻設され、掘削刃２の外径より大きい縦孔５を掘削する拡径ブレード４が上記掘削刃２の外縁部に一体に設られて成ることを特徴とする。これによると、サンプリングロッド１を地面に貫入する際には、掘削刃２に先行して拡径ブレード４が地面を掘削することから、サンプリングロッド１の地面への貫入にかかる力を小さくできる。また、サンプリングロッド１を地面に貫入したときには拡径ブレード４にてサンプリングロッド１の外径よりも大きい径の縦孔５が穿設されることから、この縦孔５からサンプリングロッド１を引き抜く際には、サンプリングロッド１の縦孔５の孔壁５ａへの接触抵抗を小さくでき、つまり、サンプリングロッド１の引き抜きにかかる力を小さくできる。したがって、サンプリングロッド１の駆動装置の低トルク化、すなわち、地盤試料採取装置の小型化を図ることができる。
【０００８】
また、拡径ブレード４の先端に、地盤を掘削するために下方程尖る形状に形成した下刃部６が設けられたことも好ましい。これによると、下刃部６によって拡径ブレード４の地盤への掘削を効率よく行わせることができる。
【０００９】
また、拡径ブレード４の外側面１０に、縦孔５の孔壁５ａを押し固めるために面状に形成した押圧部７が設けられたことも好ましい。これによると、サンプリングロッド１が穿設する縦孔５は押圧部７によって孔壁５ａを固められるから、縦孔５の崩壊や収縮を抑制することができ、サンプリングロッド１の引き抜きにかかる力を小さくできると共に、更に深い地盤の採取を行うためにサンプリングロッド１を縦孔５に再貫入するときにもスムーズに行わせることもできる。
【００１０】
また、拡径ブレード４の上端に、サンプリングロッド１を引き抜く際に縦孔５の孔壁５ａを削るために上方程尖る形状に形成した上刃部８が設けられたことも好ましい。これによると、サンプリングロッド１が穿設した縦孔５に収縮が生じた場合に、サンプリングロッド１を引き抜くにあたっても、上刃部８で縦孔５の孔壁５ａを削りながら行うことができる。つまり、サンプリングロッド１の縦孔５の孔壁５ａへの接触抵抗を小さくできてサンプリングロッド１の引き抜きにかかる力を小さくできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、ボーリング調査に用いる地盤試料を採取する地盤試料採取装置であって、地盤に貫入して地盤試料を採取するサンプリングロッド１の地盤からの引き抜きを容易にし、サンプリングロッド１の駆動装置の低トルク化、つまり装置の小型化を促し、戸建住宅などの小規模な建築物を建設する場合に適用できるようにしたものである。以下、詳述する。
【００１２】
サンプリングロッド１は、図１，２に示すように、上下に長い丸棒状の部材であり、その下端部には掘削刃２が先端を尖らせて設けられ、サンプリングロッド１の上下に亘って採取溝３が掘削刃２から連続してスパイラル状に刻設され、上端部には駆動装置の回転軸に連結される連結部１６が設けられて構成されている。そして、このサンプリングロッド１の上記掘削刃２の外縁部には、掘削刃２の外径より大きい孔径の縦孔５を掘削する拡径ブレード４が下方向に向けて一体に突設されている。本例では、１対の縦板状の拡径ブレード４が、掘削刃２の外縁部における周方向の対称位置に突設されている。
【００１３】
拡径ブレード４は、図３，４に示すように、上下長さが長く左右幅が短くそして内外方向に厚みがある縦板状部材である。具体的に、この拡径ブレード４は、サンプリングロッド１に突設された状態で、内方に面する内側面９と、外方に面する外側面１０と、サンプリングロッド１の掘削時の回転方向且つ外方に面する横傾斜面１１と、サンプリングロッド１の掘削時の回転方向と反対方向に面する垂直面１２と、斜め上外方且つ上記回転方向に面する上傾斜面１３と、斜め下外方且つ回転方向に面する下傾斜面１４とを有しており、外側面１０が内側面９よりも一回り小さく形成され、この外側面１０が内側面９に平行に対面し、垂直面１２が内側面９及び外側面１０の回転方向と反対方向の端部同士を直交させて連結し、横傾斜面１１が内側面９及び外側面１０の回転方向の端部同士を連結し、上傾斜面１３が内側面９及び外側面１０の上端部同士を連結し、下傾斜面１４が内側面９及び外側面１０の下端部同士を連結して形成されたものである。すなわち、この拡径ブレード４は、回転方向と反対側ほど厚みを有すると共に、上下方向の中央部位ほど厚みを有する縦板状部材である。なお、上記サンプリングロッド１の掘削時の回転方向とは、サンプリングロッド１に刻設された採取溝３に沿って上方から下方に指を沿わせた際にこの指が描く回転方向と同じ方向、つまり採取溝３をサンプリングロッド１の上方から見たときの螺旋方向と同じ方向である。
【００１４】
そして、この拡径ブレード４には、その下端部に、下傾斜面１４と内側面９とで下方及び回転方向程尖る形状に形成された下刃部６が備えられており、その回転方向に、横傾斜面１１と内側面９とで回転方向程尖る形状に形成された横刃部１５が備えられており、その上端部に、上傾斜面１３と内側面９とで上方及び回転方向程尖る形状に形成された上刃部８が備えられている。なお、下刃部６は下方に行く程に、上刃部８は上方に行く程に、また横刃部１５は回転方向に行く程に、それぞれ刃渡りが小さくなるように形成されている。また、拡径ブレード４の外側面１０は後述する縦孔５の孔壁５ａを押し固めるために面状に形成された押圧部７を構成している。そして、上記構成の拡径ブレード４をサンプリングロッド１の下端部の掘削刃２の外縁部に突設させたときには、掘削刃２の外縁部に拡径ブレード４の内側面９が固着されることから、拡径ブレード４の外側面１０が拡径ブレード４の厚み分サンプリングロッド１の外径方向に突出して位置されている。
【００１５】
上述した構成のサンプリングロッド１は、その下端を地表に突き刺し、下方に押圧荷重をかけながら採取溝３の螺旋方向に回転させることで、下端に設けた掘削刃２が地盤を掘削しながらサンプリングロッド１自身を地面に貫入させていくものであるが、本例ではこのサンプリングロッド１の下端部に拡径ブレード４が備えられているので、図５（ａ）に示すように、サンプリングロッド１の地面への貫入に先行して拡径ブレード４が地盤を掘削して地面に貫入される。しかして、サンプリングロッド１を地面に貫入するには、まず拡径ブレード４によって地盤の掘削を行い、次いで掘削刃２によって地盤の掘削を行うことで縦孔５を形成し、サンプリングロッド１を地面に貫入させるものである。なお、図５中Ｂは地盤試料を示す。
【００１６】
この拡径ブレード４の地盤の掘削は、まず拡径ブレード４の下刃部６及び横刃部１５が地盤を円弧状に切断し、次いで拡径ブレード４の外側面１０が上記円弧状の切断面の径を広げるようにして行われる。詳しくは、まず、拡径ブレード４の下刃部６及び横刃部１５で、その刃先径である拡径ブレード４の内径に等しい円形状の地盤を周囲の地盤から切り離すように地盤を切断するのであり、そして、拡径ブレード４の横傾斜面１１で、上記周囲の地盤の切断面を徐々に押し広げてゆき、続けて、拡径ブレード４の外側面１０である押圧部７で、上記周囲の地盤の切断面を拡径ブレード４の外径と同様径の円弧状に押し広げるようにする。ここで、拡径ブレード４の下刃部６は下方に尖る形状に、横刃部１５は回転方向に尖る形状にそれぞれ形成されているので、拡径ブレード４による地盤の切断の効率が高められている。また、横刃部１５が回転方向に行く程に刃渡りが小さく形成されていることも、拡径ブレード４の回転トルクを地盤に集中的に負荷させることができて拡径ブレード４での地盤の切断効率の向上に資するものである。拡径ブレード４が地盤を掘削しながら地面に徐々に貫入されると、地盤にはサンプリングロッド１の貫入孔である縦孔５の孔壁５ａが形成されるのであるが、この孔壁５ａは、拡径ブレード４の押圧部７で押圧されて固められるものである。
【００１７】
上記拡径ブレード４の地面への貫入後には続けてサンプリングロッド１の地面への貫入が為される。このサンプリングロッド１の地面への貫入は、掘削刃２により地盤を掘削することで行われるが、掘削刃２の地盤の掘削以前に、拡径ブレード４が地盤を掘削してサンプリングロッド１の貫入付近の地盤を柔らかくしているので、掘削刃２での地盤の掘削抵抗を小さくできて、サンプリングロッド１の地面への貫入を容易ならしめている。なお、サンプリングロッド１の掘削刃２で掘削された地盤は採取溝３に連続して挿入されるようになっている［図５（ｂ）］。この掘削刃２で掘削して採取溝３に連続して挿入された地盤は、地盤の深さ方向に連続した地盤試料となるのであって、地面に貫入したサンプリングロッド１を地表に引き抜くことで、採取溝３に連続して付着した状態で地盤試料が採取できるようになっているのである［図５（ｃ）］。
【００１８】
ここで、拡径ブレード４及び掘削刃２にて形成される縦孔５の孔径は、拡径ブレード４の外径と同様径に形成されることから、この縦孔５の孔径はサンプリングロッド１の外径よりも大きい径になっているものであり、地面に貫入したサンプリングロッド１の地表への引き抜きが容易に行われ得るようになっている。なお、この縦孔５の孔壁５ａは拡径ブレード４の押圧部７で固められているので、縦孔５がその孔径を小さくさせるように収縮するのも防止されている。それでも地質的に縦孔５はその孔径を小さくさせるように収縮することもあるが、このような場合でもサンプリングロッド１の引き抜きは、拡径ブレード４の上部に上刃部８が設けられていることから、この上刃部８で縦孔５の孔壁５ａを削りながら行うことができ、サンプリングロッド１の縦孔５の孔壁５ａへの接触抵抗を小さくしてサンプリングロッド１の引き抜きを容易ならしめている。
【００１９】
このように、縦孔５の孔径をサンプリングロッド１の外径以上に形成させたことで、サンプリングロッド１の外周縁部と縦孔５の孔壁５ａとの接触が無いようにされ、また、上刃部８によって拡径ブレード４の縦孔５の孔壁５ａへの引っ掛かりも極力ないようにされていることから、サンプリングロッド１の引き抜きに要する力が小さくて済むようにされている。また、上述したように掘削刃２に先行して拡径ブレード４が地面を掘削することで、サンプリングロッド１の貫入にかかる掘削も効率よく行われるようにされているので、サンプリングロッド１の貫入に要する力も小さくされている。したがって、サンプリングロッド１の駆動装置の低トルク化、つまり地盤試料採取装置の小型化を図ることができるのであり、戸建住宅用のボーリング調査に適した小規模の地盤試料採取装置の提供が可能にされているのである。
【００２０】
なお、本例の地盤試料採取装置にあって更に深い部位の地盤試料を採取する場合には、図６に示すように、地盤に形成された縦孔５に再びサンプリングロッド１を位置させ、サンプリングロッド１の連結部１６と駆動装置との間に所定長さの延長ロッド１７などを連結させて上記箇所からサンプリングロッド１を地盤に貫入させるようにして行うものであるが、この深い部位の地盤試料の採取にあっても本例の地盤試料採取装置では容易に行い得るようにされている。つまり、地面に穿設された縦孔５は、その孔径がサンプリングロッド１の外径部よりも大きく形成されていると共に、その孔壁５ａが押圧部７によって固められて縦孔５の崩壊や収縮が抑制されていることから、サンプリングロッド１を縦孔５に再貫入するのに、サンプリングロッド１の外径部や拡径ブレード４が縦孔５の孔壁５ａにきつく接触するようなこともなく、スムーズに貫入、位置させることができるようにされているのである。
【００２１】
また、上述した本例の地盤試料採取装置にあっては、サンプリングロッド１と一体に拡径ブレード４を突設して構造の簡略化が図られているから、装置の堅牢性や良好なメンテナンス性も確保されているといった利点も有しており、また、サンプリングロッド１が連続的に地盤試料を採取できる採取溝３を備えていて、深い部分の地盤採取も容易に行い得るようにされていることから、戸建住宅のボーリング調査で必要な深さ５ｍ位の地盤試料も連続的に容易に採取でき、充分な精度の地盤調査も確保されるといった利点も有しているのである。
【００２２】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の地盤試料装置にあっては、地盤試料を採取するために地中に貫入されるサンプリングロッドの先端部に地盤を掘削する掘削刃が先端を尖らせて設けられ、該掘削刃で掘削された地盤試料を採取する採取溝が掘削刃から連続してサンプリングロッドの上下に亘ってスパイラル状に刻設され、掘削刃の外径より大きい縦孔を掘削する拡径ブレードが上記掘削刃の外縁部に一体に設けられて成るので、サンプリングロッドを地面に貫入する際には、掘削刃に先行して拡径ブレードが地面を掘削することから、サンプリングロッドの地面への貫入にかかる力を小さくでき、また、サンプリングロッドを地面に貫入したときには、拡径ブレードにてサンプリングロッドの外径よりも大きい径の縦孔が穿設され、地面からサンプリングロッドを引き抜く際には、サンプリングロッドの縦孔の孔壁への接触抵抗を小さくでき、サンプリングロッドの引き抜きにかかる力を小さくできる。したがって、サンプリングロッドの駆動装置の低トルク化、すなわち地盤試料採取装置の小型化を図ることができ、ひいては、戸建住宅建設時のボーリング調査に適した小型の地盤試料採取装置を得ることができるのである。
【００２３】
また、請求項２記載の地盤試料装置にあっては、請求項１の効果に加えて、拡径ブレードの先端に、地盤を掘削するために下方程尖る形状に形成した下刃部が設けられたので、この下刃部によって拡径ブレードの地盤への掘削を効率よく行わせるようにできるのである。
【００２４】
また、請求項３記載の地盤試料装置にあっては、請求項１の効果に加えて、拡径ブレードの外側面に、縦孔の孔壁を押し固めるために面状に形成した押圧部が設けられたので、サンプリングロッドが穿設する縦孔の孔壁を押圧部によって固めて縦孔の崩壊や収縮を抑制させることができ、サンプリングロッドの引き抜きにかかる力を小さくできて地盤試料採取装置の小型化に資することができると共に、サンプリングロッドの縦孔への再貫入もスムーズに行わせ得ることから更に深い部分の地盤の採取も容易に行わせることができるのである。
【００２５】
また、請求項４記載の地盤試料装置にあっては、請求項１の効果に加えて、拡径ブレードの上端に、サンプリングロッドを引き抜く際に縦孔の孔壁を削るために上方程尖る形状に形成された上刃部を設けたので、サンプリングロッドが穿設した縦孔に収縮が生じた場合でも、サンプリングロッドの引き抜き時には上刃部で縦孔の孔壁を削らせながら行うことができ、つまり、サンプリングロッドの縦孔の孔壁への接触抵抗を小さくできてサンプリングロッドの引き抜きにかかる力を小さくできるから、地盤試料採取装置の小型化に資することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例を示すものであり、（ａ）は全体側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部分の拡大図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）のＡ部分の下面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＡ部分の側面図である。
【図３】同上の拡径ブレードの斜視図である。
【図４】同上の拡径ブレードの展開図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は左側面図であり、（ｃ）は右側面図であり、（ｄ）は上面図であり、（ｅ）は下面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の地盤採取を順に説明する説明図である。
【図６】同上の深い部位の地盤採取を説明する説明図である。
【図７】従来技術の例を説明する側面図である。
【図８】従来技術の他例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は各種ハンドオーガを示す側面図である。
【図９】従来技術の更に他例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１サンプリングロッド
２掘削刃
３採取溝
４拡径ブレード
５縦孔
５ａ孔壁
６下刃部
７押圧部
８上刃部
１５横刃部

Claims

地盤試料を採取するために地中に貫入されるサンプリングロッドの先端部に地盤を掘削する掘削刃が先端を尖らせて設けられ、該掘削刃で掘削された地盤試料を採取する採取溝が掘削刃から連続してサンプリングロッドの上下に亘ってスパイラル状に刻設され、掘削刃の外径より大きい縦孔を掘削する拡径ブレードが上記掘削刃の外縁部に一体に設けられて成ることを特徴とする地盤試料採取装置。
拡径ブレードの先端に、地盤を掘削するために下方程尖る形状に形成した下刃部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の地盤試料採取装置。
拡径ブレードの外側面に、縦孔の孔壁を押し固めるために面状に形成した押圧部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の地盤試料採取装置。
拡径ブレードの上端に、サンプリングロッドを引き抜く際に縦孔の孔壁を削るために上方程尖る形状に形成した上刃部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の地盤試料採取装置。