JP5167109B2

JP5167109B2 - 傾斜測定用冶具及び傾斜測定方法

Info

Publication number: JP5167109B2
Application number: JP2008329840A
Authority: JP
Inventors: 眞一郎今村; 真一辻本; 靖彦佐藤
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: JP2010150810A

Description

本発明は、傾斜測定用冶具及び傾斜測定方法に関する。

従来、掘削孔の傾斜を測定する際に、掘削孔にガイド管を配設して、そのガイド管内で傾斜計を昇降させ、各深度毎に傾斜を測定する手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、ボーリングマシンを使用するＢＨ（Boring Hole）工法において、削孔した掘削孔に建て込んだ芯材の地上部分の傾斜を測定することで、施工精度を管理することが行われている。
特公平４−１５４０２号公報

しかしながら、従来のＢＨ工法の場合、実際の掘削孔の傾斜を測定しておらず、掘削孔の精度が不明であるため、その施工精度の管理には限界があるというのが実情である。

ところで、ＢＨ工法によって掘削孔を形成し終えた状態では、その掘削孔内に中空のボーリングロッド（ドリルロッド）が配された状態であるので、このロッド内にガイド管を配設して、そのロッドを介して掘削孔の傾斜を測定することも可能である。
ただし、ロッドの内径とガイド管の外径とに差があり、ロッド内でガイド管ががたつくなどして姿勢が安定しないと、正確な傾斜測定を行うことができないという問題がある。また、ロッド内に密接するサイズのガイド管であり、ロッドとガイド管の間に土砂が入り込んでしまうと、土砂によってロッドとガイド管とが噛み合わさってしまうので、ロッド内にガイド管を挿入することやロッドからガイド管を抜き出すことが困難となったり、その際にロッドを損傷してしまったりすることがあるという問題がある。

本発明の目的は、好適な傾斜測定を可能にする傾斜測定用冶具及び傾斜測定方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
傾斜計が挿入されるガイド管を中空の掘削軸内に配設させる傾斜測定用冶具であって、
前記ガイド管の外周面に着脱可能に取り付けられる固定部と、
前記固定部の周方向に略等間隔に設けられ、その固定部から前記掘削軸の内周面に向かって延在する少なくとも３つの支持部と、
を備え、
前記支持部は、前記掘削軸の軸心と前記ガイド管の軸心を一致させるように、前記内周面に当接することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の傾斜測定用冶具において、
前記支持部は、前記固定部に設けられる回転体支持部材と、
前記掘削軸の軸方向および前記掘削軸の径方向と直交する軸を有し、前記回転体支持部材の先端側で回転可能に軸支されて、前記内周面に当接する回転体と、
を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の傾斜測定用冶具において、
前記支持部のうちの少なくとも１つは、前記掘削軸と前記ガイド管とが接離する方向に弾性変形可能な回転体支持部材を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３の何れかに記載の傾斜測定用冶具を用いる傾斜測定方法であって、
地盤を掘削する掘削部を先端に備える中空の掘削軸を回転させて掘削した掘削孔内に配された前記掘削軸の内側に、前記傾斜測定用冶具を長手方向に所定間隔あけて取り付けたガイド管を配設させて、そのガイド管内に傾斜計を挿入して前記掘削孔の傾斜を測定することを特徴とする。

本発明によれば、傾斜測定用冶具は、ガイド管の外周面に取り付けられる固定部と、その固定部から掘削軸の内周面に向かって延在するように、固定部の周方向に略等間隔に設けられた少なくとも３つの支持部とを備えており、その傾斜測定用冶具を取り付けたガイド管を中空の掘削軸内に配設した際に、支持部が掘削軸の内周面に当接することで、掘削軸の軸心とガイド管の軸心を一致させることができる。
そして、ガイド管に傾斜計を挿入して傾斜の測定を行うことで、ガイド管を介するように掘削軸の傾斜を測定することができる。
特に、掘削孔を形成し終えた姿勢のまま、その掘削孔内に配されている掘削軸内に傾斜測定用冶具を装着したガイド管を配設することによって、ガイド管と掘削軸を介するように、掘削孔の傾斜を好適に測定することができる。
また、ガイド管の長手方向に所定間隔をあけて、少なくとも２つの傾斜測定用冶具を取り付けるようにすることで、掘削軸内でのガイド管の姿勢がより安定するので、掘削軸とガイド管の軸心をより好適に一致させることができ、より一層好適な傾斜測定が可能になる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

まず、ＢＨ工法に使用するボーリングマシン１０と、そのボーリングマシン１０により地盤Ｇを掘削する概要について説明する。
図１に示すように、ボーリングマシン１０は、先端に掘削部であるビット１１を備えた掘削軸であるボーリングロッド１２を回転させつつ下降させ、地盤Ｇに掘削孔Ｈを形成する装置である。
この掘削の際に、ウォータースイベル１３を介して供給される安定液を、中空なボーリングロッド１２を通じてビット１１から噴出させている。掘削により生じた土砂と安定液との混合液は、サンドポンプ１４により汲み上げられる。汲み上げられた混合液はサイクロンスクリーン１５によって安定液と土砂とに分離されて、安定液は安定液タンク１６に貯留され、土砂は残土タンク１７に回収される。安定タンク１６に貯留された安定液は、グラウトポンプ１８によってウォータースイベル１３に送給される。
なお、ボーリングマシン１０による地盤Ｇの掘削は、従来公知の技術と同様であるのでここでは詳述しない。

次に、傾斜測定に使用するガイド管２０と傾斜計３０について説明する。

ガイド管２０は、図２、図３に示すように、掘削孔など傾斜測定箇所に設置される管状部材であり、ガイド用の案内溝２１が直交する四方向に設けられた略円形断面を有している。このガイド管２０の口径や長さは使用する測定箇所に応じて選定する。なお、ガイド管２０は、上下に連結可能に構成されており、所望する長さに延長することができる。

傾斜計３０は、図２、図３に示すように、傾斜計本体３１と、傾斜計本体３１の上部に設けられた上車輪３２と、傾斜計本体３１の下部に設けられた下車輪３３と、傾斜計本体３１の上方に延在する通信ケーブル３４等を備えている。また、通信ケーブル３４には、深度を示す指標３５が所定の間隔（例えば、５０ｃｍ）毎に設けられている。
なお、深度を示す指標３５の間隔が、例えば５０ｃｍである場合、この傾斜計３０による測定区間長は、５０ｃｍとなる。

そして、掘削孔などの傾斜測定箇所に設置されたガイド管２０における案内溝２１に沿い、傾斜計３０の上車輪３２、下車輪３３を案内するようにガイド管２０内に傾斜計３０を挿入し、そのガイド管２０を介して、例えば掘削孔の傾斜を測定する。
なお、ガイド管２０内に傾斜計３０を挿入しての傾斜測定は、従来公知の手法と同様であるので、ここでは詳述しない。

次に、本発明に係る傾斜測定用冶具１について説明する。

傾斜測定用冶具１は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、ガイド管２０の外周面に着脱可能に取り付けられる固定部２と、固定部２の周方向に略等間隔（例えば、１２０°間隔）に設けられる３つの支持部３等を備えている。

固定部２は、一対の固定部材２ａ、２ｂからなり、第一固定部材２ａと第二固定部材２ｂとは、ビス８で締結されて、ガイド管２０の任意の箇所に固定される。
第一固定部材２ａと第二固定部材２ｂとがビス８で締結されてなる固定部２の内径は、ガイド管２０の外径とほぼ同じサイズを有する。つまり、第一固定部材２ａの内面部分と第二固定部材２ｂの内面部分とで、ガイド管２０の外面を挟み込むようになっている。
なお、第一固定部材２ａに２つの支持部３が設けられ、第二固定部材２ｂに１つの支持部３が設けられている。

支持部３は、第一固定部材２ａに設けられる２つの支持部３ａと、第二固定部材２ｂに設けられる１つの支持部３ｂとがある。
第一支持部３ａは、固定部２（第一固定部材２ａ）に設けられる回転体支持部材である板材４ａと、板材４ａの先端側において掘削軸１２の軸方向および径方向と直交する軸６によって回転可能に軸支される回転体であるタイヤローラ５等を備えている。
第二支持部３ｂは、固定部２（第二固定部材２ｂ）に設けられる回転体支持部材であるばね材４ｂと、ばね材４ｂの先端側において掘削軸１２の軸方向および径方向と直交する軸６によって回転可能に軸支される回転体であるタイヤローラ５等を備えている。
なお、各支持部３（第一支持部３ａ、第二支持部３ｂ）におけるタイヤローラ５の軸６は、ガイド軸２０の軸方向および径方向とも直交するようになっている。

そして、ガイド管２０に傾斜測定用冶具１が取り付けられた状態で、第一支持部３ａと第二支持部３ｂは、それぞれ固定部２から放射状に外方に延在している。
この第一支持部３ａと第二支持部３ｂにおける固定部２からタイヤローラ５の外端までの長さは、それぞれ同じとなるように設計されている。
但し、第二支持部３ｂのばね材４ｂは、弾性変形可能なバネ鋼（例えば、ＳＵＳ材２ｔ（厚さ２ｍｍ））からなるので、ばね材４ｂが弾性変形することで、第二支持部３ｂのタイヤローラ５が固定部２に対して接離する方向に微動するようになっている。

そして、傾斜測定用冶具１が取り付けられたガイド管２０を掘削軸１２内に配設した際に、第一支持部３ａと第二支持部３ｂは、固定部２から掘削軸１２の内周面に向かって延在し、これら３つの支持部３（３ａ、３ｂ）におけるタイヤローラ５が、掘削軸１２の内周面に当接することで、掘削軸１２の軸心とガイド管２０の軸心とが一致するようになっている。
特に、支持部３における軸６は、掘削軸１２及びガイド軸２０の軸方向と径方向とに直交する向きに配されているので、掘削軸１２の内周面に当接したタイヤローラ５は、掘削軸１２の軸方向に沿い好適に回転可能となり、傾斜測定用冶具１が取り付けられたガイド管２０を掘削軸１２内に配設する際に、スムーズに送り込むことができる。
その際に、掘削軸１２の内周面に若干の凹凸があっても、第二支持部３ｂのばね材４ｂは、掘削軸１２とガイド管２０とが接離する方向に弾性変形可能なため、ガイド管２０を掘削軸２０内に送り込み、好適に配設することができる。

また、傾斜の測定に際して、掘削軸１２内にガイド管２０をより好適に配設するためには、ガイド管２０の長手方向に所定間隔（例えば、５０ｃｍ、１００ｃｍなど）あけて、２つ以上の傾斜測定用冶具１をガイド管２０に取り付けることが好ましい。
例えば、図４（ｂ）に示すように、ガイド管２０の上下方向に所定間隔あけて、２つの傾斜測定用冶具１を取り付けることで、掘削軸１２内でのガイド管２０の姿勢が安定し、掘削軸１２の軸心とガイド管２０の軸心とがずれにくくなる。

次に、本発明に係る傾斜測定用冶具１を用いるとともに、ガイド管２０と傾斜計３０を使用する傾斜の測定方法について、図５に示すＢＨ工法の施工手順に従い説明する。

まず、掘削孔Ｈを形成する地点である、地盤Ｇの地表部分に口元パイプＰ_０を建て込む（図５の（ａ）工程）。但し、この口元パイプＰ_０は、地盤Ｇの土質や強度に応じて建て込みの要否を決めるものであり、必ずしも口元パイプＰ_０が必要と限らない場合もある。例えば、地盤Ｇが自立しない軟弱な土質であるの場合に口元パイプＰ_０が必要となる。

次いで、その口元パイプＰ_０の近傍にボーリングマシン１０を配置し、口元パイプＰ_０部分から、先端にビット１１を備えたボーリングロッド１２を回転させつつ下降させて、地盤Ｇを掘削して掘削孔Ｈを形成する（図５の（ｂ）工程）。
この掘削時には、中空なボーリングロッド１２を通じて送給した安定液をビット１１から噴出させている。なお、掘削孔Ｈを形成した直後であれば、掘削孔Ｈの孔底に著しくスライムは堆積していないと考えられるが、掘削孔Ｈの掘削深度が大きいほど、スライムが短時間で堆積しやすい。堆積したスライムが傾斜測定にどのような影響を及ぼすことが明らかにされていないことから、スライム処理を傾斜測定の前に実施してもよい。例えば、正循環方式と呼ばれるものであって、ボーリングロッド１２を利用して、大容量の安定液をビット１１から噴出させることでスライム処理を行う方法がある。このため、ボーリングロッド１２を抜管しなくてもそのままの状態でスライム処理を行うことができる。その後で、後述する傾斜測定を行ってもよい。

所定の掘削孔Ｈを形成した後、その掘削孔Ｈを形成し終えた姿勢のまま掘削孔Ｈ内に配されている中空なボーリングロッド１２の内側に、少なくとも２つの傾斜測定用冶具１を長手方向（上下方向）に所定間隔あけて取り付けたガイド管２０を挿入して配設する（図５の（ｃ）工程における前工程）。なお、挿入したガイド管２０が安定液で満たされたボーリングロッド１２内でその安定液の浮力によって浮き上がらないように、適宜、清水を注入してガイド管２０の浮き上がりを予め防止しておくことが望ましい。
この際、傾斜測定用冶具１の支持部３のタイヤローラ５がボーリングロッド１２の内周面に当接しつつ回転することで、ガイド管２０がボーリングロッド１２内にスムーズに挿入される。なお、予め幾つかのガイド管２０を繋げて延長しておけば、ボーリングロッド１２（掘削孔Ｈ）の全長に亘るガイド管２０の設置を速やかに行うことが可能になる。
そして、ボーリングロッド１２内に配設されたガイド管２０の軸心は、そのガイド管２０に取り付けられた傾斜測定用冶具１によって、ボーリングロッド１２の軸心と一致している。なお、ガイド管２０がボーリングロッド１２内で回転してしまわないように、ガイド管２０とボーリングロッド１２の口元どうしを固定することが好ましい。

次いで、ボーリングロッド１２内に配設されたガイド管２０内に傾斜計３０を挿入し、ガイド管２０を介してボーリングロッド１２の傾斜を測定するようにして、そのボーリングロッド１２が配されている掘削孔Ｈの傾斜を測定する（図５の（ｃ）工程のおける後工程）。
ここで、ボーリングロッド１２は、掘削孔Ｈを形成し終えた姿勢のまま掘削孔Ｈ内に配されているので、ボーリングロッド１２の傾斜方向と、掘削孔Ｈの傾斜方向とは一致しているといえる。そして、ボーリングロッド１２の軸心とガイド管２０の軸心とが一致しているので、ガイド管２０における傾斜測定によって、ガイド管２０とボーリングロッド１２を介するように、掘削孔Ｈの傾斜を測定することができるのである。
傾斜測定後、傾斜計３０をガイド管２０から抜き出し、さらに、ガイド管２０をクレーンなどによって引き上げる。なお、引き上げられたガイド管２０や傾斜測定用冶具１は、他の掘削孔Ｈの傾斜測定に繰り返し使用される。

掘削孔Ｈの傾斜の測定終了後、ボーリングロッド１２に換わりエアーリフトパイプＰ_１を掘削孔Ｈに配設する。
そして、掘削孔Ｈ内に流し込まれるスライムと安定液の混合物を、エアーパイプＥＰによりエアーリフトパイプＰ_１内に空気を送り込みつつ、そのエアーリフトパイプＰ_１によって吸い上げるスライム処理を行う（図５の（ｄ）工程）。この方法は、一般に逆循環方式と呼ばれている。このように、前述の正循環方式と逆循環方式によるスライム処理方法がある。
なお、前述したように、傾斜測定の前にスライム処理を行った場合、例えば、深さ２０ｍあたり、およそ１時間程度の傾斜測定時間を要するため、その傾斜測定後では、孔底にスライムが堆積している可能性が高い。よって、この後の工程で流し込むコンクリートの品質を維持するためにもスライム処理を再度実施することが望ましい。

次いで、掘削孔Ｈ内に芯材としてのＨ鋼、あるいは鉄筋籠Ｒを建て込む（図５の（ｅ）工程）。
更に、トレミーパイプＰ_２を通じて掘削孔Ｈ内に生コンクリートを流し込み打設する（図５の（ｆ）工程）。
こうして所定位置にコンクリート杭を施工することができる。
このように施工されたコンクリート杭は、傾斜管理された掘削孔Ｈに設けられており、その施工精度は良好となる。

以上のように、傾斜測定用冶具１は、ガイド管２０に固定される固定部２と、ボーリングロッド１２の内周面に当接する支持部３を備えており、その傾斜測定用冶具１を取り付けたガイド管２０をボーリングロッド１２内に配設することによって、ガイド管２０の軸心とボーリングロッド１２の軸心とを一致させることができる。
そして、そのガイド管２０内に傾斜計３０を挿入して傾斜測定することにより、ガイド管２０を介してボーリングロッド１２の傾斜を測定することができる。
特に、掘削孔Ｈを形成し終えた姿勢のまま掘削孔Ｈ内に配されているボーリングロッド１２内に傾斜測定用冶具１を装着したガイド管２０を配設することによって、ガイド管２０とボーリングロッド１２を介するように、掘削孔Ｈの傾斜を好適に測定することができる。
このように、ボーリングロッド１２を使用する工法であれば、適宜、傾斜測定用冶具１を装着したガイド管２０を配設することによって、傾斜測定に適用できる。従って、本発明はＢＨ（Boring Hole）工法に限定されるものではない。

そして、傾斜測定を終えて、ガイド管２０から取り外された傾斜測定用冶具１を、他のガイド管２０に装着して異なる施工現場での掘削孔Ｈの傾斜測定に用いることができるので、この傾斜測定用冶具１を使用することにより汎用性のある掘削測定が可能になる。
なお、ガイド管２０の外径に応じた内径サイズの固定部２を有する傾斜測定用冶具や、掘削軸１２の内径サイズおよび固定部２のサイズに応じた長さの支持部３を有する傾斜測定用冶具など、各種タイプの傾斜測定用冶具を装備すれば、様々な傾斜測定（例えば、ガイド管２０やボーリングロッド１２の太さが異なる場面での傾斜測定）に対応することが可能になる。

なお、以上の実施の形態において、掘削孔Ｈ内に配されているボーリングロッド１２内にガイド管２０を配設して、掘削孔Ｈの傾斜を測定するとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ボーリングロッド１２と同じ姿勢で掘削孔Ｈ内に配されたエアーリフトパイプＰ_１などの中空軸（パイプ）の内側にガイド管２０を配設するようにして、掘削孔Ｈの傾斜を測定してもよい。

また、以上の実施の形態において、傾斜測定用冶具１は、３つの支持部３を備えるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、４つ以上の支持部３を備えるものであってもよい。
また、各支持部３は固定部２の周方向に沿って等間隔に設けられることに限らず、例えば、ガイド管２０とボーリングロッド１２との断面を同心円状に配して、ガイド管２０の軸心とボーリングロッド１２の軸心とを一致させることが可能となる配置であれば、支持部３の間隔は任意であってもよい。

また、以上の実施の形態において、傾斜測定用冶具１における３つの支持部３のうち、第二支持部３ｂのみにバネ鋼からなるばね材４ｂを用いたが、２つ以上の支持部３にばね材４ｂを用いてもよい。
また、ボーリングロッド１２の内周面が十分に円滑な面を有すれば、支持部３のタイヤローラ５は全て板材４ａによって支持されるようにしてもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

ボーリングマシンによる地盤の掘削の概要を示す説明図である。ガイド管と傾斜計を示す側面図である。ガイド管内に挿入された傾斜計を示す下面図である。本発明に係る傾斜測定用冶具を示す図であり、下面図（ａ）と側面図（ｂ）である。本発明に係る傾斜測定用冶具を用いる傾斜測定方法を示す説明図である。

符号の説明

１傾斜測定用冶具
２固定部
２ａ第一固定部材
２ｂ第二固定部材
３支持部
３ａ第一支持部
３ｂ第二支持部
４ａ板材（回転体支持部材）
４ｂばね材（回転体支持部材）
５タイヤローラ（回転体）
６軸
８ビス
１０ボーリングマシン
１１ビット（掘削部）
１２ボーリングロッド（掘削軸）
２０ガイド管
３０傾斜計
３１傾斜計本体
３２上車輪
３３下車輪
３４通信ケーブル
３５指標
Ｇ地盤
Ｈ掘削孔

Claims

傾斜計が挿入されるガイド管を中空の掘削軸内に配設させる傾斜測定用冶具であって、
前記ガイド管の外周面に着脱可能に取り付けられる固定部と、
前記固定部の周方向に略等間隔に設けられ、その固定部から前記掘削軸の内周面に向かって延在する少なくとも３つの支持部と、
を備え、
前記支持部は、前記掘削軸の軸心と前記ガイド管の軸心を一致させるように、前記内周面に当接することを特徴とする傾斜測定用冶具。
前記支持部は、前記固定部に設けられる回転体支持部材と、
前記掘削軸の軸方向および前記掘削軸の径方向と直交する軸を有し、前記回転体支持部材の先端側で回転可能に軸支されて、前記内周面に当接する回転体と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の傾斜測定用冶具。
前記支持部のうちの少なくとも１つは、前記掘削軸と前記ガイド管とが接離する方向に弾性変形可能な回転体支持部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の傾斜測定用冶具。
請求項１〜３の何れかに記載の傾斜測定用冶具を用いる傾斜測定方法であって、
地盤を掘削する掘削部を先端に備える中空の掘削軸を回転させて掘削した掘削孔内に配された前記掘削軸の内側に、前記傾斜測定用冶具を長手方向に所定間隔あけて取り付けたガイド管を配設させて、そのガイド管内に傾斜計を挿入して前記掘削孔の傾斜を測定することを特徴とする傾斜測定方法。