JP4961484B2 - 地盤改良体測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、未固化地盤改良体の掘削土とセメントミルク等の固化材液の混合状態を検出するための比抵抗値を測定する地盤改良体測定装置に関する。

一般に、戸建住宅などの建物を建てる際、その建物を建てる地盤が軟らかい場合は、地盤を補強するために、掘削土とセメントミルク等の固化材液との攪拌混合により円柱状の地盤改良体を形成した上で、建物を建てる方法が知られている。

そして、その地盤改良体の形成方法としては、特許文献１に記載のように、下端部に掘削刃を有し、その上のロッド周面に攪拌翼を有する掘削ロッドを回転させつつ、セメントミルク等の固化材液を吐出しながら所望深度まで掘進させた後、掘削ロッドを回転させ、掘削土とセメントミルク等の固化材液を攪拌しながら引き抜くことにより地盤改良体を形成する方法が知られている。

ところで、このように掘削土とセメントミルク等の固化材液を攪拌して固化させることによって形成される地盤改良体の攪拌程度の検査は、次のような検査方法が知られている。

すなわち、地盤改良体にボーリングによって孔を明け、その孔内の所望深度の箇所から地盤改良体の試料を取り出し、その取り出した試料を基に攪拌の程度を検査するという検査方法である。

しかしながら、上記検査方法は、セメントミルク等の固化後に行われるので、あらかじめ攪拌の程度を調整することができないという問題があった。

そこで、上記問題点を解決する方法として、図６に示すような地盤改良体測定装置を用いた検査方法が知られている。

図６に示すように、地盤Ｇには、地盤改良体Ｇ１が形成され、この形成された地盤改良体Ｇ１は、未固化状態である。そして、この未固化地盤改良体Ｇ１には、人手によって地盤改良体測定装置Ｋが貫入されている。

この地盤改良体測定装置Ｋは、中実ロッド１０４及び未固化地盤改良体Ｇ１の比抵抗値を測定可能な測定器１００を有し、この測定器１００には、センサーケーブル１０１が接続されている。また、中実ロッド１０４の先端側には、センサー部１０２が設けられ、そのセンサー部１０２には、上記センサーケーブル１０１が一体的に設けられている。そして、そのセンサー部１０２の外周には、所要間隔を置いて、リング状の電極部１０３，１０３が設けられている。また、中実ロッド１０４の軸方向外周部分には、上記センサーケーブル１０１及びセンサー部１０２が、複数のビニールテープ１０５を用いて固定されている。

このように構成される地盤改良体測定装置Ｋは、図６に示すように、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度まで貫入させられる。そして、その地盤改良体測定装置Ｋが所望深度まで貫入させられると、測定器１００の電源が入れられる。これにより、電極部１０３，１０３の電極間が通電状態となり、この通電状態における比抵抗値を測定器１００で測定することができる。しかして、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度における攪拌程度を検査することができる。すなわち、通電状態における電極部１０３，１０３の電極間の比抵抗値は、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度において、十分な攪拌が行われていれば、所望深度の深さに関わらず、大きく変化しないのに対し、十分な攪拌が行われていなければ、電極部１０３，１０３の電極間の比抵抗値は大きく変化する。それゆえ、その変化を測定器１００にて測定することで、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度における攪拌程度を検査することができるというものである。

特公昭５８−２９３７４号公報

上記従来の地盤改良体測定装置Ｋは、上述したように、未固化状態の地盤改良体Ｇ１の所望深度における攪拌程度を検査することができるため、あらかじめ攪拌の程度を調整することができるという効果があった。しかしながら、上記従来の地盤改良体測定装置Ｋには、次のような問題が生じていた。

すなわち、上記従来の地盤改良体測定装置Ｋは、センサーケーブル１０１を、中実ロッド１０４の軸方向外周部分に複数のビニールテープ１０５を用いて固定しているだけであるため、センサーケーブル１０１が、外部に剥き出しになっている。そのため、センサーケーブル１０１が破損あるいは断線しやすいという問題が生じていた。

また、地盤改良体測定装置Ｋは、人手によって、未固化地盤改良体Ｇ１に貫入されているため、未固化地盤改良体Ｇ１に、地盤改良体測定装置Ｋを垂直に貫入させることができない。さらには、感覚で、地盤改良体測定装置Ｋを未固化地盤改良体Ｇ１に貫入させているだけであるため、所望深度における未固化地盤改良体Ｇ１の比抵抗値を大雑把にしか測定できないという問題が生じていた。

そこで本発明は、上述の情況に鑑み、センサーケーブルの破損あるいは断線を防止し、さらには、所望深度における未固化地盤改良体の比抵抗値を正確に測定できる地盤改良体測定装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１の発明にかかる地盤改良体測定装置は、軸方向に連結される複数の中空ロッド２を有してなるスウェーデン式サウンディング試験機を用いた地盤改良体の測定装置５０であって、前記中空ロッド２の先端面には、少なくとも２つの電極部３ｄを有するセンサー部３が設けられ、該センサー部３からは、前記少なくとも２つの電極部３ｄに接続されているセンサーケーブル４が当該センサー部３内から外部に延設され、該外部に延設されたセンサーケーブル４は、前記中空ロッド２の先端面に前記センサー部３が連結された際、前記中空ロッド２の外側に存在し、その状態から、前記中空ロッド２の先端側に穿設された開口部２ｃより当該中空ロッド２内に挿入され、そして、該中空ロッド２内を通って、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度における前記電極間の比抵抗値を測定可能な測定器１００に接続されてなり、前記スウェーデン式サウンディング試験機は、機械式スウェーデン式サウンディング試験機で、前記中空ロッド２を前記未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度まで、人手によらず機械にて垂直に自動貫入可能であることを特徴としている。

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明にかかる地盤改良体測定装置５０によれば、中空ロッド２の先端面に着脱自在に設けられた少なくとも２つの電極部３ｄを有するセンサー部３から、これら電極部３ｄに接続されたセンサーケーブル４が当該センサー部３内から外部に延設され、その延設されたセンサーケーブル４は、上記中空ロッド２の先端面に上記センサー部３が連結された際、上記中空ロッド２の外側に存在し、その状態から、上記中空ロッド２の先端側に穿設された開口部２ｃより当該中空ロッド２内に挿入され、そして、その中空ロッド２内を通って、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度における比抵抗値を測定可能な測定器１００に接続されている。そのため、センサーケーブル４を、従来の地盤改良体測定値Ｋのように、外部に剥き出しにしていなため、センサーケーブルの破損あるいは断線を防止することができる。

また本発明によれば、スウェーデン式サウンディング試験機は、機械式スウェーデン式サウンディング試験機５０を用い、中空ロッド２を地盤、すなわち、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度まで、人手によらず機械にて垂直に自動貫入させているから、中空ロッド２を未固化地盤改良体Ｇ１に、確実に垂直に貫入させることができる。そのため、より正確に所望深度における未固化地盤改良体の比抵抗値を測定することができる。

さらに本発明によれば、中空ロッド２の先端面にセンサー部３を、着脱自在に設けているから、センサー部３が破損したとしても、地盤改良体測定装置を全て取り替える必要がなく、センサー部３のみを取り替えればよいから、ランニングコストを低く抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る地盤改良体測定装置を示し、手動方式のスウェーデン式サウンディング試験機を用いた中空ロッドの地盤貫入状態を示す縦断面図である。 （ａ）は同形態に係る中空ロッドの連結部の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線の断面矢視図、（ｃ）は同形態に係る中空ロッドの先端側要部の縦断面図、である。 本発明の第２実施形態に係る中空ロッドの先端側要部の縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る地盤改良体測定装置を示し、機械方式のスウェーデン式サウンディング試験機を用いた中空ロッドの地盤貫入状態を示す縦断面図である。 同形態の使用状態を示す要部の正面図である。 従来の地盤改良体測定装置を示し、その測定装置を地盤に貫入した状態を示す縦断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る地盤改良体測定装置の第１実施形態について、図１及び図２を参照して具体的に説明する。

図１に示すように、地盤改良体測定装置１は、手動方式のスウェーデン式サウンディング試験機を用いたものである。この地盤改良体測定装置１は、軸方向に連結される鉄製またはステンレス鋼製からなる複数の中空ロッド２と、その中空ロッド２の先端側に着脱自在に設けられるセンサー部３と、を有し、そのセンサー部３からは、センサーケーブル４が延設されている。そして、その延設されたセンサーケーブル４は、上記中空ロッド２内を通って、測定器１００に接続されている。また、上記中空ロッド２上には、クランプ５が取り付けられ、そのクランプ５上には、複数枚の円板状の錘６（１０ｋｇが２枚と２５ｋｇが３枚で計９５ｋｇ、載荷用クランプの重さ５ｋｇとの合計で１００ｋｇ）が取り付けられている。なお、図中の７は貫入位置の地表に載置した底板である。

中空ロッド２は、図２（ａ）に示すように、軸方向に連結され、その連結部分には、図２（ａ）及び（ｂ）に示すようにジョイント部材１０が使用されている。このジョイント部材１０は、筒状で外周に雄ねじ１１が形成されており、中心孔１２の両端部１２ａには、その中心孔１２にセンサーケーブル４を通す際に、センサーケーブル４がジョイント部材１０に引っ掛からないようにラッパ状に開いた形状になっている。一方、中空ロッド２の両端部の内周には雌ねじ２ａが形成されており、該雌ねじ２ａにジョイント部材１０の雄ねじ１１を螺合することにより、図２（ａ）の如く上下の中空ロッド２の端面同士が直接に接する形で連結される。また、中空ロッド２の表面には、図１に示すように、２５ｃｍ刻みで、目盛り２ｂが刻設されている。

センサー部３は、図２（ｃ）に示すように、先端が尖った形状からなるセンサー部本体３ａを有し、そのセンサー部本体３ａの基端部には雄ねじ３ｂが設けられている。そして、そのセンサー部本体３ａの先端側外周には、硬質樹脂等で形成される絶縁体３ｃが設けられ、その絶縁体３ｃの外周面には、リング状の電極部３ｄが１〜２ｃｍの間隔を空けて４つ設けられている。なお、本実施形態では、電極部３ｄを４つ設けたものを例示したが、４つ以上あっても良いし、４つ以下でも良い。すなわち、少なくも２つの電極部を有しておればよい。

このように構成されるセンサー部３は、図２（ｃ）に示すように、中空ロッド２の両端部内周に形成されている雌ねじ２ａに、センサー部３の雄ねじ３ｂを螺合することにより、中空ロッド２の先端側に取り付けられる。そのため、センサー部３が破損したとしても、地盤改良体測定装置１を全て取り替える必要がなく、センサー部３のみを取り替えればよいから、ランニングコストを低く抑えることができる。

センサーケーブル４は、図２（ｃ）に示すように、先端側が絶縁体３ｃに埋設され、そして、その絶縁体３ｃに埋設されたセンサーケーブル４は、４股に分かれて、リング状の電極部３ｄに夫々接続されている。一方、絶縁体３ｃに埋設されていないセンサーケーブル４は、図１及び図２（ｃ）に示すように、中空ロッド２の先端側に穿設された開口部２ｃ及び中空ロッド２内を通って、測定器１００に接続されている。

以上のように構成される地盤改良体測定装置１は、図１に示すように、中空ロッド２を未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度まで貫入させるのであるが、その貫入方法は、錘６を順次載せて、中空ロッド２表面に刻設された２５ｃｍ刻みの目盛り２ｂを参照し、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度まで貫入させるというものである。このように、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度まで中空ロッド２を貫入させた後、その所望深度における地盤の比抵抗値を測定するにあたって、電極部３ｄの最上部および最下部に電流を印加した上で、内側２つの電極部３ｄの電位、すなわち、比抵抗値を測定器１００で測定する。これにより、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度における比抵抗値を測定することができる。

以上説明した本発明の実施形態によれば、センサー部３から延設されたセンサーケーブル４は、中空ロッド２内を通って、未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度における比抵抗値を測定可能な測定器１００に接続されているから、従来の地盤改良体測定値Ｋのようにセンサーケーブル４を外部に剥き出しにしていなため、センサーケーブルの破損あるいは断線を防止することができる。

また、本発明の実施形態における地盤改良体測定装置１は、手動方式のスウェーデン式サウンディング試験機で使用される錘６を用いて、中空ロッド２を未固化地盤改良体Ｇ１に貫入しているから、従来の地盤改良体測定装置Ｋに比べて、より垂直に貫入させることができる。さらに、地盤改良体測定装置１は、手動方式のスウェーデン式サウンディング試験機で使用される中空ロッド２表面に刻設されている２５ｃｍ刻みの目盛り２ｂを用いて、未固化地盤改良体Ｇ１に貫入されているから、従来の地盤改良体測定値Ｋに比べて、地盤改良体測定装置１を未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度まで貫入させやすい。

しかして、本発明の実施形態によれば、手動方式のスウェーデン式サウンディング試験機を用いているから、従来の地盤改良体測定値Ｋに比べて、正確に所望深度における未固化地盤改良体の比抵抗値を測定することができる。

なお、手動方式のスウェーデン式サウンディング試験機には、一般に、ロッド基端部に手回し用のハンドルが設けられているが、勿論、本実施形態においても、中空ロッド２の基端部に手回し用のハンドルを設けてもよい。ただし、手回し用のハンドルを設ける際は、そのハンドルに、センサーケーブル４を通すための孔を設ける必要があることは言うまでもない。

＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る地盤改良体測定装置の第２実施形態について、図３を参照して具体的に説明する。なお、第１実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略する。

図３に示すように、中空ロッド２０の先端側には、中空ロッド２の先端側に穿設されている開口部２ｃを設けていない。中空ロッド２０と中空ロッド２の差異はこの点のみであり、その余の点は全く同一である。そして、このように構成される中空ロッド２０の先端側には、センサー部３０が着脱自在に設けられている。

センサー部３０は、先端が尖った形状からなるセンサー部本体３０ａを有し、そのセンサー部本体３０ａの内部には図示はしないが、センサーケーブル４を通すための孔が穿設されている。また、センサー部本体３０ａの基端部には雄ねじ３０ｂが設けられ、その雄ねじ３０ｂの内部には、センサーケーブル４を通すための孔が穿設されている。なお、センサー部本体３０ａの先端側外周には、センサー部３と同様、絶縁体３ｃが設けられ、その絶縁体３ｃの外周面には、リング状の電極部３ｄが１〜２ｃｍの間隔を空けて４つ設けられている。

このように構成されるセンサー部３０は、図３に示すように中空ロッド２０の両端部内周に形成されている雌ねじ２ａに、センサー部３０の雄ねじ３０ｂを螺合することにより、中空ロッド２０の先端側に取り付けられる。そして、センサーケーブル４は、センサー部本体３０ａ及び雄ねじ３０ｂ内に穿設されている孔を通って、中空ロッド２０内に配設される。

しかして、以上説明した本発明の実施形態によれば、センサー部３０から延設されたセンサーケーブル４は、未固化地盤改良体Ｇ１内で外部に剥き出しにされる部分がないため、センサーケーブルの破損あるいは断線をより確実に防止することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る地盤改良体測定装置の第３実施形態について、図４及び図５を参照して具体的に説明する。なお、第１実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略する。

図４に示すように、地盤改良体測定装置５０は、機械方式のスウェーデン式サウンディング試験機を用いたものである。この地盤改良体測定装置５０は、地盤改良体測定装置本体５１を有しており、その装置本体５１は、無限軌道帯輪からなる走行駆動手段５２によって走行可能となっている。そして、この装置本体５１にパンタグラフ式伸縮装置５３を介して昇降台５４が取り付けられている。

パンタグラフ式伸縮装置５３は、Ｘ状のリンク機構５５を有し、そのリンク機構５５は、昇降台５４の幅方向前後方向に一対設けられている。そして、図５に示すように、リンク機構５５の中央部で流体圧シリンダ６０のピストンロッド６０ａが連杆５６を介して連結されている。また、図４及び図５に示すように、リンク機構５５の先端部にはガイドローラ５７が設けられており、装置本体５１及び昇降台５４には、夫々、ガイドレール５８，５９が設けられている。これにより、流体圧シリンダ６０が伸縮作動すれば、その伸縮作動に応じてリンク機構６０の先端部に設けたガイドローラ５７がガイドレール５８，５９に沿って転動し、昇降台５４が図４及び図５に示すように、上下に正確に昇降するようになっている。

一方、昇降台５４には、中空ロッド２を未固化地盤改良体Ｇ１に垂直貫入できるように、その中空ロッド２を垂直に掴持するチャック部７０が設けられている。そして、そのチャック部７０の下部には、中空ロッド２を回転駆動するロッド回転駆動部７１が設けられている。ロッド回転駆動部７１には、油圧モータ７２が備えられ、その油圧モータ７２の出力軸７３がチャック部７０に連結されている。なお、チャック部７０にはチャックレバー７４が設けられ、そのチャックレバー７４を操作して中空ロッド２を掴持したり、開放するようになっている。そして、その開放の際、中空ロッド２が下方に落下するのを防止するために、チャック部７０の下部にはロッドストッパー７５が設けられている。

他方、装置本体５１には、走行駆動手段５２を駆動させるための空冷４サイクルエンジン７６が収容され、そのエンジン７６の出力を利用して流体圧シリンダ６０を駆動させるための油圧ユニット７７と、同じくそのエンジン７６の出力を利用して上記ロッド回転駆動部７１を駆動させるための油圧ユニット７８が設けられている。そして、流体圧シリンダ６０を駆動させるための油圧ユニット７７には昇降レバー７７ａが設けられ、ロッド回転駆動部７１を駆動させるための油圧ユニット７８には回転レバー７８ａが設けられている。この昇降レバー７７ａ、回転レバー７８ａによって、油圧ユニット７７，７８が夫々操作できるようになっている。

また、装置本体５１には、昇降台５４と一体に下降する中空ロッド２の貫入深度を測定するための測定部８０が設けられている。この測定部８０は、直立設置されてなる棒状の深度目盛り８１を有し、この目盛り８１に対応して昇降台５４には指針８２が設けられている。なお、符号９０は、走行駆動手段５２の走行方向を操舵する操舵レバーであり、符号９１は、走行駆動手段１８の走行速度を調整するアクセルレバーやブレーキが取り付けられている把手である。

以上のように構成される地盤改良体測定装置５０は、図４に示すように、中空ロッド２を未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度まで貫入させるのであるが、その貫入方法は、次のようなものである。

まず、昇降レバー７７ａを操作して流体圧シリンダ６０を駆動させる。これにより、その流体圧シリンダ６０の伸縮駆動力によって昇降台５４が下降する。なお、その際、回転レバー７８ａを操作して、ロッド回転駆動部７１を回転させてもよい。

しかして、昇降台５４が下降し、さらに、ロッド回転駆動部７１が回転すると、中空ロッド２が回転しながら、未固化地盤改良体Ｇ１に貫入される。そして、このように貫入される中空ロッド２を未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度まで貫入させるには、深度目盛り８１、あるいは、中空ロッド２の表面に２５ｃｍ刻みで刻設されている目盛り２ｂを参照して、貫入させればよい。

以上説明した本発明の実施形態によれば、中空ロッド２は、昇降台５４またはロッド回転駆動部７１を用いることにより、未固化地盤改良体Ｇ１に垂直に自動貫入される。そのため、中空ロッド２は、人手を介さず、未固化地盤改良体Ｇ１に垂直に自動貫入しえるから、中空ロッド２を未固化地盤改良体Ｇ１に、確実に垂直に貫入させることができる。さらに、地盤改良体測定装置５０は、第１実施形態と同様、機械方式のスウェーデン式サウンディング試験機でも使用される中空ロッド２表面に刻設されている２５ｃｍ刻みの目盛り２ｂを用いて、未固化地盤改良体Ｇ１に中空ロッド２を貫入させているから、中空ロッド２を未固化地盤改良体Ｇ１の所望深度まで貫入させやすい。

しかして、本発明の実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、中空ロッド２を未固化地盤改良体Ｇ１に垂直に自動貫入可能な機械方式のスウェーデン式サウンディング試験機を用いているから、より正確に所望深度における未固化地盤改良体の比抵抗値を測定することができる。

なお、本発明の実施形態において、例示した機械方式のスウェーデン式サウンディング試験機は、あくまで一例であり、中空ロッドを未固化地盤改良体に垂直に自動貫入可能な機械方式のスウェーデン式サウンディング試験機であれば、種々様々なものを用いることができる。また、第２実施形態において例示した中空ロッド２０を、本実施形態に適用させることは勿論可能である。

一方、第１実施形態〜第３実施形態において、例示した中空ロッド２，２０は、ＪＩＳ規格に制定されたスウェーデン式サウンディング試験の規定寸法に合致するものに限らず、種々の内外径を有するものを採用することができる。

また、第１実施形態〜第３実施形態において、中空ロッドの先端側にセンサー部を着脱自在に設ける方法として、中空ロッド２，２０の両端部内周に形成されている雌ねじ２ａと、センサー部３，３０の雄ねじ３ｂ、３０ｂを螺合する方法を例示したが、雄ねじ、雌ねじを逆にしてもよい。

１，５０ 地盤改良体測定装置
２，２０ 中空ロッド
２ａ （中空ロッドの）雌ねじ
２ｂ 目盛り
３，３０ センサー部
３ｂ，３０ｂ （センサー部の）雄ねじ
３ｄ 電極部
４ センサーケーブル
１００ 測定器
Ｇ１ 未固化地盤改良体

Claims (1)

1. 軸方向に連結される複数の中空ロッドを有してなるスウェーデン式サウンディング試験機を用いた地盤改良体の測定装置であって、
   前記中空ロッドの先端面には、少なくとも２つの電極部を有するセンサー部が着脱自在に設けられ、
   該センサー部からは、前記少なくとも２つの電極部に接続されているセンサーケーブルが当該センサー部内から外部に延設され、
   該外部に延設されたセンサーケーブルは、前記中空ロッドの先端面に前記センサー部が連結された際、前記中空ロッドの外側に存在し、その状態から、前記中空ロッドの先端側に穿設された開口部より当該中空ロッド内に挿入され、そして、該中空ロッド内を通って、未固化地盤改良体の所望深度における前記電極間の比抵抗値を測定可能な測定器に接続されてなり、
   前記スウェーデン式サウンディング試験機は、機械式スウェーデン式サウンディング試験機で、前記中空ロッドを前記未固化地盤改良体の所望深度まで、人手によらず機械にて垂直に自動貫入可能であることを特徴とする地盤改良体測定装置。

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