JP5185083B2 - 土質サンプラー - Google Patents

Description

本発明は、地盤調査や地盤改良工事などにおいて、地中の土砂を採取するために用いられる土質サンプラーに関する。

一般に、軟弱地盤に建物を建設する場合、地盤の調査の結果に応じた地盤改良工事を行う。このような地盤改良工事としては、一般に、表層改良工法、柱状改良工法、鋼管杭工法などがあるが、このうち、表層改良工法や柱状改良工法などのように、セメント系固化剤と土とを混ぜ合わせて地盤の土砂を固化させ、地盤の支持力を高めるようにすることが一般的である。

ところで、このようにセメント系固化剤を用いて地盤改良工事を行う場合、一般的には、地盤を掘削し、その掘削孔の下層部分の土質がどのようなものであるかを調査してからセメント系固化剤を注入する。

このような土質サンプラーとして、現在では図８に示すような土質サンプラーが用いられている。

この土質サンプラーを図８に示すと、この土質サンプラー８００は、入口側開口部８１１および出口側開口部８１２とを有するテーパー状の絞り部を有する採取部８１０と、採取部８１０を掘削装置の撹拌翼や掘削翼などの翼体に取り付けるための取付部８２０と、出口側開口部８１２を覆う蓋部８３０とを備えてなり、蓋部８３０を採取部８１０にヒンジで開閉可能に取り付けるようにしている。そして、このような土質サンプラー８００を使用する場合は、掘削装置の翼体に土質サンプラー８００を取り付け、図８の矢印Ａの方向に翼体を回転させた状態で所定深度まで入れるとともに、所定の深度で数回転させて採取部８１０に土砂を取り込み、逆方向に回転させて蓋部８３０を閉じてサンプルを採取する。

また、別の土質サンプラーとして、特許文献１に示すようなものも提案されている。この土質サンプラー９００は、図９に示すように、テーパー状の絞り部９０１を有する採取部９１０と、採取部９１０を掘削装置の撹拌翼や掘削翼に取り付けるための取付部９２０と、採取部９１０の絞り部９０１の出口側開口部９１２を覆う蓋部９３０とを有して構成されるものである。ここで、この土質サンプラー９００の蓋部９３０は、出口側開口部９１２の縁部に設けられたヒンジ９４０によって開閉可能に取り付けられており、蓋部９３０が開いた時に、蓋部９３０の上部に取り付けられた板状の開度調整ストッパ９５０をテーパー状の絞り部９０１の外側面に当接させることによって蓋部９３０の開度を調整するようにしている。
特開２００６−１８３３７９号公報

ところで、図８に示すような土質サンプラー８００では、採取部８１０に土砂を取り込む際、テーパー状の傾斜部分によって土砂が入り込むため、この流れ方向に沿って蓋部８３０が大きく開放する。そして、この状態で、翼体を逆回転させて蓋部８３０を閉じようとすれば、蓋部８３０が図８の矢印Ｂの方向（すなわち出口側開口部８１２を閉じる方向と反対方向）に開き切ってしまい、出口側開口部８１２を閉じることができなくなってしまう。

これに対して、図９に示す土質サンプラー９００では、蓋部９３０の外面に取り付けられた開度調整ストッパ９５０に沿って蓋部９３０を反対側に開ききらないようにすることができる。

しかしながら、この特許文献１（図９）の土質サンプラー９００では、蓋部９３０を閉じる方向（すなわち、土砂がＣ方向に流れる方向）に回転させた場合、開度調整ストッパ９５０の上部に小石や岩などが当たると、その開度調整ストッパ９５０に大きなモーメントが加わり、蓋部９３０が開いてしまう。また、上記土質サンプラー９００の採取部９１０は、テーパー状の絞り部９０１を有するものであるため、出口側開口部９１２が狭くなって入口側開口部８１１から取り込んだ土砂を出口側開口部９１２で吐き出すことができず、蓋部９３０やヒンジ９４０に大きな力がかかってしまう。さらには、入口側開口部８１１から取り込んだ大きな石が出口側開口部９１２を塞いでしまうと、サンプルの採取ができなくなる。また、ヒンジ９４０が出口側開口部９１２の縁部に設けられているため、出口側開口部９１２を大きく開けることができず、効率よく土砂を採取することができないという問題もあった。

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたものであって、地盤掘削装置の翼体に取り付けられる土質サンプラーにおいて、所定層における土砂を確実に採取することができ、また、採取後においては他の層の土の混入を防ぐことができる土質サンプラーを提供することを目的とする。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、撹拌翼や掘削翼などを有する地盤掘削装置の翼体に取り付けられて地中の土砂を採取する土質サンプラーにおいて、土砂を採取するための入口側開口部および出口側開口部を有する筒状体と、当該筒状体の出口側開口部を開閉可能に覆う蓋部と、一端側が当該蓋部に取り付けられ、他端側が筒状体の側面のヒンジに取り付けられるアーム部材と、前記アーム部材と一体的に回動する蓋部の開閉角度を規制する規制部とを設け、前記規制部を、アーム部材に接触することによって開閉角度を規制させるようにしたものである。

このようにすれば、筒状体を逆転させてサンプルを回収するときに蓋部が開き切ってしまうことがなくなり、他の層における土の混入を防ぐことができる。しかも、筒状体の側方にヒンジを設けてアーム部材と一体的に蓋部を回動させるので、開口部分における土砂の吐き出し面積を大きくすることができ、効率よく土砂を排出して蓋部に加わる圧力を軽減することができる。また、蓋部に直接規制部などを設けていないので、出口側開口部を規制部で邪魔してしまうことがなくなり、効率的に出口側開口部から土砂を排出することができる。

本発明によれば、撹拌翼や掘削翼などを有する地盤掘削装置の翼体に取り付けられて地中の土砂を採取する土質サンプラーにおいて、土砂を採取するための入口側開口部および出口側開口部を有する筒状体と、当該筒状体の出口側開口部を開閉可能に覆う蓋部と、一端側が当該蓋部に取り付けられ、他端側が筒状体の側面のヒンジに取り付けられるアーム部材と、前記アーム部材と一体的に回動する蓋部の開閉角度を規制する規制部とを設け、前記規制部を、アーム部材に接触することによって開閉角度を規制させるようにしたので、筒状体を逆転させてサンプルを回収するときに蓋部が開き切ってしまうことがなくなり、他の層における土の混入を防ぐことができる。しかも、筒状体の側方にヒンジを設けてアーム部材と一体的に蓋部を回動させるので、開口部分における土砂の吐き出し面積を大きくすることができ、効率よく土砂を排出して蓋部に加わる圧力を軽減することができる。また、蓋部に直接規制部などを設けていないので、出口側開口部を規制部で邪魔してしまうことがなくなり、効率的に出口側開口部から土砂を排出することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１及び図２は、本実施の形態における土質サンプラー１００の斜視図及び断面図であり、また、図３及び図４は、図２におけるＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。また、図５は、同形態における土質サンプラー１００を地盤掘削装置５００の撹拌翼５３０に取り付けて使用する状態を示した図であり、図６及び図７は、土質サンプラー１００を正転方向に回転させた場合の動作例及び逆転方向に回転させた場合の動作例を示した図である。

本実施の形態における土質サンプラー１００は、図５に示すような地盤掘削装置５００の撹拌翼５３０などに取り付けられるものであって、地盤掘削装置５００によって地盤を掘削した後、掘削孔の下層における土砂を採取して地質などを調査できるようにしたものである。具体的には、この土質サンプラー１００は、図１に示すように、土砂を採取するための入口側開口部１１１および出口側開口部１１２を有する円筒状の筒状体１１０と、この筒状体１１０の出口側開口部１１２を開閉可能に覆う蓋部１３０と、筒状体１１０側面に設けられたヒンジ１４０と蓋部１３０との間に跨って取り付けられるアーム部材１５０とを備え、このアーム部材１５０と一体的に回動する蓋部１３０の開閉角度を規制する規制部１６０を設けるようにしたものである。以下、本実施の形態における土質サンプラー１００の構造について詳細に説明する。

まず、この土質サンプラー１００が取り付けられる地盤掘削装置５００について説明する。この地盤掘削装置５００は、図５に示すように、クローラー型三点支持機やラフター型支持機や簡易三点支持機などの改良機本体に取り付けられるものであって、軸方向に沿って固化材スラリーを吐き出すための中空部を備えた掘削軸５１０と、この掘削軸５１０の下端側に取り付けられて地盤を掘削していく掘削翼５２０と、その掘削翼５２０の上部に取り付けられ掘削軸５１０とともに回転する撹拌翼５３０と、これら掘削翼５２０や撹拌翼５３０との間であって掘削軸５１０に対して回転自由に取り付けられる共回り防止翼とを備える。そして、地盤を掘削する際には、掘削位置に掘削翼５２０の中心軸を合わせ、この状態で掘削軸５１０の鉛直性を調整し、そして、鉛直性を調整した後に、地盤掘削装置５００を回転させながら掘削して定流量の固化材スラリーを吐出口から吐き出していく。そして、所定の深度に達した場合、今度は掘削軸５１０を逆回転させて掘削翼５２０や撹拌翼５３０などを抜き出す。

このように掘削孔を形成した後、この撹拌翼５３０に本実施の形態における土質サンプラー１００が取り付けられる。

この土質サンプラー１００の筒状体１１０は、軸方向に沿って同一内径を有する円筒状に構成されるものであって、入口側開口部１１１を斜めに切り込むことでその内部に土砂をサンプリングしやすくし、土質サンプラー１００を正方向に回転させて同一内径を有する円筒内部に土砂を取り込み、出口側開口部１１２から吐き出すようにしている。この実施の形態では、筒状体１１０として円筒形状をなすものを用いているが、内径が軸方向に沿って同一のものであれば四角形状をなすものであってもよい。

筒状体１１０は、取付部１２０を介して地盤掘削装置５００の撹拌翼５３０に取り付けて使用される。この取付部１２０を撹拌翼５３０に取り付ける場合、撹拌翼５３０の所定位置にボルト取付用のネジ穴１２２を設けるとともに、取付部１２０のフランジにもネジ穴１２２を設け、これらのネジ穴１２２にボルトを挿通させてネジ止めする。このように撹拌翼５３０に直接ネジ止めすることにより、挿入時に土圧がかかった場合であっても撹拌翼５３０から筒状体１１０が抜け落ちてしまうことがなくなり、確実に土砂をサンプリングすることができる。また、この取付部１２０によって筒状体１１０を撹拌翼５３０に取り付ける場合、筒状体１１０を水平に保った状態で翼体に取り付けるようにする。このとき、筒状体１１０が傾斜した状態であると、所定深度で数回転させた場合、その筒状体１１０の進行方向と土砂の挿入方向がずれてしまい、効率よく土砂を採取することができなくなる。このため、筒状体１１０を水平な状態にして撹拌翼５３０に取り付けて土砂を効率よく採取できるようにしている。

筒状体１１０の出口側開口部１１２付近には蓋部１３０の開閉機構２００が取り付けられる。この開閉機構２００は、図１乃至図４に示すように、筒状体１１０の側面に設けられたヒンジ１４０と、出口側開口部１１２を閉塞する蓋部１３０との間で連結されたアーム部材１５０とを備え、このアーム部材１５０の回動角度を規制する規制部１６０とを設けて構成される。

この蓋部１３０は、筒状体１１０の出口側開口部１１２の外形とほぼ同一径を有する円盤状に構成され、これによって筒状体１１０を閉塞する。そして、この蓋部１３０の上方にアーム部材１５０を取り付けて、そのアーム部材１５０とともに大きく出口側開口部１１２を開放する。

このアーム部材１５０は、蓋部１３０とヒンジ１４０とを連結するものであって、図１や図３に示すようなＵ字形状をなして構成される。なお、この実施の形態ではＵ字状のアーム部材１５０を例に挙げて説明するが、必ずしもＵ字状に限られるものではなく、棒状や平板状のものであってもよい。但し、正転方向への回転時にこのアーム部材１５０の表面積が大きすぎると大きな土圧がかかって蓋部１３０が閉じてしまう可能性がある。このため、可能な限り正転方向への回転時に土圧がかからないような形状にしておくのが好ましい。ヒンジ１４０は、このＵ字形状のアーム部材１５０の前端側に貫通孔１５２を設け、この貫通孔１５２に軸部材１４２を通して、アーム部材１５０を回動可能に支持できるようにしている。そして、このアーム部材１５０と蓋部１３０とを略Ｌ字（図２）をなすようにすることによって蓋部１３０の開放時における開口スペースを大きくできるようにしている。なお、この開口スペースの大きさはヒンジ１４０の位置に大きく左右され、ヒンジ１４０の軸部材１４２の取付位置が出口側開口部１１２に近すぎると、蓋部１３０の開きスペースが小さくなってしまい、効率よく土砂を吐き出すことができない。一方、ヒンジ１４０が出口側開口部１１２から遠すぎた場合には、今度は蓋部１３０の開放角度を大きく変化させることができず、筒状体１１０内の土圧によって蓋部１３０を開くことができなくなってしまう。そのため、ヒンジ１４０の軸部材１４２は、筒状体１１０の外周面であって出口側開口部１１２から少し離れた位置にて取り付けるようにするとよい。

このようにしてアーム部材１５０と一体的に回動する蓋部１３０の開閉角度は、規制部１６０によって規制される。この規制部１６０は、ヒンジ１４０と一体的に設けられるものであって、アーム部材１５０と接触させることによってアーム部材１５０の開閉角度を規制する。また、この規制部１６０は、ヒンジ１４０側から出口側開口部１１２側に傾斜するように設けられており、この傾斜角度によって、正転方向に回転させた際にアーム部材１５０にかかる土圧を低減させ、蓋部１３０を容易に開放させるようにするとともに、逆転時には、その規制部１６０とアーム部材１５０との間に土砂を挟み込んで蓋部１３０が開かないようにしている。すなわち、正転方向に回転させる場合は、図６（ａ）に示すように、傾斜方向に沿って土砂を逃がして、アーム部材１５０に加わる土砂の圧力を軽減させる。一方、逆転時には、図７（ｂ）に示すように、規制部１６０とアーム部材１５０との間に土砂を挟み込み、これによって蓋部１３０を開かないようにする。なお、この規制部１６０については、ヒンジ１４０と一体的に設けるようにしているが、筒状体１１０の側面から突出するように設けるようにしてもよい。

次に、このように構成された土質サンプラー１００を用いて所定深度における対象土質を採取する場合のこの土質サンプラー１００の使用法について、図３、図５乃至図７を参照して説明する。

まず、図５に示すような地盤掘削装置５００を駆動して掘削軸５１０を正回転させて掘削孔を形成し、所定の深度に達したら今度は掘削軸５１０を逆回転させて掘削翼５２０や撹拌翼５３０などを抜き出していく。このようにして掘削孔を形成した後、この撹拌翼５３０に土質サンプラー１００を取り付ける。このとき、土質サンプラー１００を筒状体１１０の軸が水平な状態となるようにして載置し、撹拌翼５３０のネジ穴１２２と取付部１２０のフランジのネジ穴１２２とを位置合わせして、この状態でボルトを挿通させて締めて固定する。

土質サンプラー１００の取り付け作業が終わったら、今度は、再び地盤掘削装置５００を駆動させ、掘削翼５２０や撹拌翼５３０などの翼体を正転方向に回転させながら下降させていく。すると、土砂は、土質サンプラー１００の入口側開口部１１１から取り込まれ、その土圧によって蓋部１３０を開放する。このとき、蓋部１３０は、アーム部材１５０と一体的に開放するため、出口側開口部１１２の縁部分にヒンジを取り付ける場合を比べて出口側開口部１１２を大きく開放することができる。一方、入口側開口部１１１に取り込まれなかった土砂は、図６（ａ）に示す矢印に示すように、規制部１６０の傾斜部分に沿って後方に流れていき、アーム部材１５０に直接土圧がかかることを低減して蓋部１３０が閉まってしまうことを防止する。このように筒状体１１０内の土圧によって蓋部１３０を開放させると、やがて、図６（ｂ）に示すように、アーム部材１５０が規制部１６０に接触し、これ以上蓋部１３０を開かせないようにすることができる。

そして、このようにして土質サンプラー１００を所定深度まで下降させていき、所定深度に到達させた後に翼体の下降を停止する。そして、翼体の下降を停止させた状態で、しばらく正転方向へ回転させ続け、所定深度における土砂を筒状体１１０内に取り込んでいく。このとき、他の層における土砂が出口側開口部１１２側へと排出されていき、やがて、筒状体１１０が所定層における土砂で完全に満たされる。

このように筒状体１１０内に下層の土砂を取り込んだ後、続いて、翼体を逆転方向に回転させて、筒状体１１０を引き上げていく。このとき、翼体を逆転方向に回転させると、図７（ａ）に示すように、土質サンプラー１００の蓋部１３０の外面に土圧が加わり、蓋部１３０を閉じることができる。このとき、蓋部１３０は、規制部１６０によって大きく開かないようになっているため、従来のように反対側へと開き切ってしまうようなことがなくなり、図７（ｂ）に示すように、出口側開口部１１２を確実に閉じることができる。そして、このように逆転方向に筒状体１１０を回転させると、アーム部材１５０と規制部１６０との間に土砂を挟み込んで、確実に蓋部１３０を閉じるようにすることができる。このように、蓋部１３０を完全に閉じた状態で土質サンプラー１００を引き上げていき、所定深度における対象土質を採取する。

このように、本実施の形態によれば、アーム部材１５０を規制部１６０に接触させることにより、土砂採取後に逆回転させた場合であっても蓋部１３０が完全に反対側へ開き切ってしまうことがなくなる。また、この蓋部１３０が、筒状体１１の側方のヒンジ１４０を中心としてアーム部材１５０とともに回動するので、蓋部１３０の開口スペースを大きくすることができ、効率よく土砂を排出することができる。また、蓋部１３０に直接規制部などを設けていないので、出口側開口部１１２を規制部１６０で邪魔してしまうことがなくなり、効率的に出口側開口部１１２から土砂を排出することができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することがで
きる。

例えば、上記実施の形態では、土質サンプラー１００の筒状体１１０について、入口側開口部１１１を斜めに切り込む場合について説明したが、必ずしも斜めに切り込む必要はなく、出口側開口部１１２と同様に、筒状体１１０の軸に対して垂直に切り込むようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、取付部１２０について、撹拌翼５３０の所定位置にボルト取付用のネジ穴１２２を設けるとともに、取付部のフランジにもネジ穴１２２を設け、これらのネジ穴１２２にボルトを挿通させて直接ネジ止めする場合について説明したが、これに限らず、例えば、撹拌翼５３０を挟み込むようにして、土質サンプラー１００を取り付けるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、撹拌翼５３０に土質サンプラー１００を取り付けるようにしたが、これ以外の翼体として、例えば掘削翼５２０や固定翼、その他の翼体に取り付けるようにしてもよい。

本発明の一実施の形態を示す土質サンプラーの斜視図 本発明の一実施の形態を示す土質サンプラーの断面図 図２におけるＡ−Ａ断面図 図２におけるＢ−Ｂ断面図 同形態における土質サンプラーを正転方向に回転させた場合の動作例を示す図 同形態における土質サンプラーを逆転方向に回転させた場合の動作例を示す図 同形態における土質サンプラーの動作例を示す図 従来の土質サンプラーを示す図 特許文献１の土質サンプラーを示す図

１００・・・土質サンプラー
１１０・・・筒状体
１１１・・・入口側開口部
１１２・・・出口側開口部
１２０・・・取付部
１２２・・・ネジ穴
１３０・・・蓋部
１４０・・・ヒンジ
１４２・・・軸部材
１５０・・・アーム部材
１５２・・・貫通孔
１６０・・・規制部
５００・・・地盤掘削装置
５１０・・・掘削軸
５２０・・・掘削翼
５３０・・・撹拌翼
８００、９００・・・従来の土質サンプラー
９０１・・・絞り部
８１０、９１０・・・採取部
８１１、９１１・・・入口側開口部
８１２，９１２・・・出口側開口部
８２０、９２０・・・取付部
８３０、９３０・・・蓋部
９４０・・・ヒンジ
９５０・・・開度調整ストッパ

Claims (1)

1. 撹拌翼や掘削翼などを有する地盤掘削装置の翼体に取り付けられて地中の土砂を採取する土質サンプラーにおいて、
   土砂を採取するための入口側開口部および出口側開口部を有する筒状体と、
   当該筒状体の出口側開口部を開閉可能に覆う蓋部と、
   一端側が当該蓋部に取り付けられ、他端側が筒状体の側面のヒンジに取り付けられるアーム部材と、
   前記アーム部材と一体的に回動する蓋部の開閉角度を規制する規制部とを設け、
   前記規制部が、アーム部材に接触することによって開閉角度を規制するものである土質サンプラー。

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