JP5334614B2

JP5334614B2 - 土壌サンプリング方法

Info

Publication number: JP5334614B2
Application number: JP2009023608A
Authority: JP
Inventors: 川政則粂
Original assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Current assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: JP2010180581A

Description

本発明は、地中の汚染された領域における土壌をサンプリングする土壌サンプリング技術に関する。

揮発性物質（ＶＯＣ）で汚染された土壌においては、粘性土層のような難透水層と砂質土層のような透水層との境界に、汚染物質の濃度が高い領域（ホットポイント）が存在する場合が多いことが、過去における調査等で判明している。

図１４で示す従来のサンプリング方法では、例えば調査用ボーリングロッドＢＲにより、地下水位Ｌｗ、透水層Ｇｓを通過し、難透水層Ｇｃの底部まで鉛直方向に掘削している。
ここで、比較的面積が小さい汚染領域ＰＶが分散している場合には、汚染領域ＰＶをピンポイントで通過するように掘削しないと、図１４で示すように、調査用ボーリングロッドＢＲは汚染領域ＰＶにおける汚染土壌をサンプリングすることが出来ず、汚染土壌の存在そのものが把握できない。

汚染領域は図１５において模式的に示されている。図１５において、符号Ｈｂは、調査用ボーリングロッドＢＲにより鉛直方向に掘削する箇所を示し、符号ＰＶは汚染領域を示している。そして、図１５における符号ＰＶ１はＶＯＣの汚染濃度が最も高い汚染領域、すなわちホットポイントを示しており、符号ＰＶ２はホットポイントＰＶ１よりも汚染濃度が若干薄い汚染領域を示し、符号ＰＶ３は汚染領域で最も汚染濃度が低い領域を示している。
換言すれば、図１５において、符号ＰＶ１〜ＰＶ３は汚染領域の汚染濃度分布を示している。

その他の従来技術として、外管及びサンプリング用の内管と、打ち込みの際の打撃力が作用する蓋部と、打ち込み方向を規制するためのガイドとを有する土壌サンプリング装置が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術（特許文献１）は、図１４で示すサンプリング方法と同様に、垂直方向へのサンプリングを前提としているので、比較的面積が小さいホットポイントが分散している場合には、汚染土壌をサンプリングすることが出来ない。

特開２００５−８２９９８号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、比較的面積が小さいホットポイントが分散している場合でも、汚染土壌を確実にサンプリングすることが出来る土壌サンプリング方法の提供を目的としている。

本発明によれば、予め垂直方向の調査ボーリングを行い、施工地盤の難透水層（Ｇｃ）と透水層（Ｇｓ）との境界が存在する深度を決定し、その難透水層（Ｇｃ）と透水層（Ｇｓ）との境界に存在する汚染領域（ＰＶ）の汚染土壌（Ｇｐ）をサンプリングするための土壌サンプリング方法において、先端面が斜めに削がれており、当該先端面に掘削方向調整部材（２２）が設けられ、可撓性の高い中空のロッド（２）を用いて、水平方向に延在する難透水層（Ｇｃ）と透水層（Ｇｓ）との境界を含む自在に設定された掘削経路を掘削する掘削工程と、当該ロッド（２）の先端までジャイロを挿入し、そのジャイロを引き抜き、ジャイロ引き抜きの際の微小な引抜距離とジャイロの傾斜角から引き抜かれたジャイロの移動軌跡を演算して、当該ロッド（２）の先端の位置を把握する位置把握工程と、当該ロッド（２）の先端が土壌をサンプリングするべき位置に到達した際に、当該ロッド（２）内部に移動部材（３２）を有する土壌サンプリング用機器（３）を挿入する挿入工程と、土壌サンプリング用機器（３）を前記ロッド（２）の先端に配置された状態を維持しつつ前記ロッド（２）を前進させて、サンプリングされた土壌により移動部材（３２）を地上側（Ｇｆ）に押圧ししつつ、サンプリングされた土壌を土壌サンプリング用機器（３）内に充填する充填工程と、土壌サンプリング用機器（３）と係合可能に構成されている回収装置（４）に設けられているラッチ（４４）を、土壌サンプリング用機器（３）の地上側（Ｇｆ）に形成されている盲孔（３１２）の大径部（３１４）と係合させて、土壌サンプリング用機器（３）を、前記ロッド（２）内部を経由して地上側（Ｇｆ）に引き抜いて回収する回収工程を有している。

ここで、所定個所まで掘削した際に、ジャイロを可撓性の高いボーリングロッド（２）の先端まで挿入し、所定距離毎にジャイロの傾斜角度を計測しつつ、ボーリングロッド（２）先端から地上側までジャイロを引き抜くことが好ましい。

上述する構成を具備する本発明の土壌サンプリング方法によれば、自在ボーリングを用いているので、都市部のようにボーリングマシンの設置個所に厳しい制限がある場合でも、容易にサンプリングを行なうことが可能である。
また、例えばジャイロを使用して、ボーリングロッド内でジャイロを引き抜く軌跡を演算し、ボーリングロッドの先端の位置を高精度にて把握することが出来るので、サンプリングの位置或いはホットポイント（ＰＶ１）の位置を正確に把握することができる。
さらに、掘削経路を自在に設定することが出来るので、ホットポイント（ＰＶ１）が形成され易い難透水層（Ｇｃ）と透水層（Ｇｓ）の境界を水平方向に掘削して、サンプリングすることが可能となる。

そして本発明によれば、ホットポイント（ＰＶ１）が形成され易い難透水層（Ｇｃ）と透水層（Ｇｓ）の境界を水平方向に掘削して、サンプリングを行なうので、比較的面積が小さいホットポイント（ＰＶ１）が分散しており、従来の垂直方向に掘削して行なうサンプリングではホットポイント（ＰＶ１）に到達することが出来る確率が低い施工現場であっても、高い精度でホットポイント（ＰＶ１）に到達して、汚染された土壌をサンプリングすることが出来る。

また、単一のボーリングロッドによる掘削で、複数回のサンプリングが可能であるため、掘削する本数を少なくして、サンプリングのための費用を節約することが可能である。

本発明の実施形態の概要を示す断面図。本発明の実施形態の概要を示す平面図。実施形態における掘削工程を示す断面図。図３の掘削工程が終了した状態を示す断面図。サンプラーを挿入する工程を示す断面図。サンプラーがロッド先端に配置された状態を示す拡大部分断面図。サンプリング工程を示す断面図。サンプラー内に土壌が充填された状態を示す拡大部分断面図。サンプラーに回収装置を係合した状態を示す拡大部分断面図。サンプラーを回収している状態を示す拡大部分断面図。サンプラー回収工程を示す断面図。再度サンプリングをしている工程を示す断面図。サンプラーをロッド先端に再配置した状態の拡大部分断面図。従来の土壌サンプリングの概要を示す断面図。従来の土壌サンプリングの概要を示す平面図。

以下、図１〜図１３を参照して、本発明の実施形態について説明する。
上述した様に、汚染領域ＰＶ或いはホットポイントＰＶ１は、難透水層Ｇｃと透水層Ｇｓの境界に存在することが多い。そのため、図示の実施形態では、図１で示す様に、ボーリングマシン１により比較的小径で、且つ、可撓性の高い中空のロッド２を用いて掘削を行い（いわゆる「自在ボーリング」或いは「曲がりボーリング」）、難透水層Ｇｃと透水層Ｇｓの境界と平行して、概略水平方向へ掘削している。

図示の実施形態の施工に先立って、予め垂直方向の調査ボーリングを行い（図示せず）、施工地盤における難透水層Ｇｃと透水層Ｇｓの境界が存在する深度を決定している。
そして図１で示す様に、係る難透水層Ｇｃと透水層Ｇｓの境界に沿って、水平方向（図１の左右方向）にボーリング孔を掘削するべく、可撓性の高いロッド２を用いたボーリング孔の掘削（自在ボーリング）を施工する。
図１において、符号Ｌｗは地下水位を示している。

図２で示すように、難透水層Ｇｃと透水層Ｇｓの境界を水平方向にボーリングすれば、従来技術のように垂直方向へ掘削する場合（図１４、図１５参照）に比較して、ボーリング孔Ｈが汚染領域ＰＶ或いはホットポイントＰＶ１を通過する可能性が増大する。そして、ホットポイントＰＶ１の汚染土壌Ｇｐをサンプリングする可能性も増大する。

図示の実施形態におけるサンプリングの具体的な工程について、図３〜図１３を参照して説明する。
先ず、図３で示すように、可撓性の高いボーリングロッド２を用いて掘削するためのボーリングマシン１（自在ボーリング用のボーリングマシン）を、地上側Ｇｆの適所に設置して、掘削（自在ボーリング）を開始する。
ここで、ボーリングマシン１の設置個所は、汚染領域（ホットポイント）ＰＶから離隔していても良い。

ボーリングマシン１を汚染領域（ホットポイント）ＰＶ直上の地点から離隔して設置することが出来る図示の実施形態では、汚染領域ＰＶの直上にボーリングマシンを設置しなければならない従来技術（図１４、図１５）に比較して、ボーリングマシン１の設置の自由度が大きく、その分、施工が容易となる。
特に都市部のように、ボーリングマシン１を設置できるスペースが少なく、そのレイアウトに制限が多い場合に、ボーリングマシン１の設置の自由度が大きい事は、非常に有利である。

そして、例えば図４で示すような態様で、サンプリング予定位置まで掘削を行なう。
明確には図示されていないが、図４において、水平に掘削している深度が、難透水層Ｇｃと透水層Ｇｓの境界の深度である。
図３で示すように斜め方向に掘削する状態から、難透水層Ｇｃと透水層Ｇｓの境界を概略水平方向へ掘削方向を変化させるには、例えば図６の掘削方向調整部材２２（掘削方向を調整する部材）の位置を適宜調整して行なう。

明確には図示されていないが、掘削に際しては、可撓性の高いボーリングロッド２の先端から、例えば掘削用の高圧流体を噴射して、土壌を掘削する。
また図示はされていないが、掘削に際しては、ジャイロを使用して、掘削経路及びボーリングロッド先端位置を正確に把握することが出来る。例えば、所定個所まで掘削した際に、図示しないジャイロを可撓性の高いボーリングロッド２の先端まで挿入し、ボーリングロッド２の先端から地上側Ｇｆまでジャイロの傾斜角度を計測しつつ所定距離毎に引き抜く。ジャイロ引き抜きにおける微小な引き抜き距離とジャイロの傾斜角から、ボーリングロッド２の先端から地上側Ｇｆまでジャイロの移動軌跡を演算することが出来て、ボーリングロッド２の先端の位置を高精度で特定できるのである。

可撓性の高いボーリングロッド２の先端がサンプリング予定位置に到達したならば、図５で示すように、地上側Ｇｆから、サンプラー３（サンプリングを行なう機器）をボーリングロッド２内に挿入し、ボーリングロッド２の先端まで移動する。
ボーリングロッド２先端までサンプラー３を移動するに際しては、回収装置４（サンプラー回収用の機器）を地上側Ｇｆでサンプラー３に装着し、当該回収装置４でサンプラー３を押圧して行なうことが可能である。
図５において、符号５は、回収装置４を巻取るための巻取り機を示す。

サンプラー３を地上側Ｇｆからボーリングロッド２の先端まで移動するに際しては、流体圧をサンプラー３に作用させて、サンプラー３がボーリングロッド２内を移動する様に構成しても良い。

ボーリングロッド２の先端までサンプラー３が移動した状態が、図６で示されている。
図６では、流体圧を用いて、サンプラー３を地上側からボーリングロッド２の先端まで移動している。
明確には図示されていないが、図６で示す状態では、サンプラー３には流体圧が依然として作用しており、流体圧によりサンプラー３を押圧して、ボーリングロッド２の先端の位置に保持している。

一方、サンプラー３の移動を、回収装置４（図９）を用いて行なう場合には、回収装置４によりサンプラー３を押圧し続けることにより、サンプラー３がボーリングロッド２の先端に配置された状態（図６の状態）に保持する。

図６を参照して、可撓性の高いボーリングロッド２の先端部およびサンプラー３の詳細について説明する。
ボーリングロッド２は、ロッド本体２１と先端の掘削方向調整部材２２とを有している。
ロッド本体２１の先端部近傍では、ロッド内径部２１１の段部２１３が形成されており、段部２１３より先端側（図６では左側）が、ロッド内径部２１１よりも内径寸法が小さい内径部２１２となっている。

ロッド本体２１の先端は斜に削いだように形成され、斜めに削がれた先端面に掘削方向調整部材２２が設けられている。
図６で示す状態では、ロッド本体２１の内径部２１２〜内径部２１１の先端側（図６の左側）領域２に、サンプラー３が配置されている。
サンプラー３は、サンプラー本体３１、円環状の移動部材３２、シール部材３３を有している。

サンプラー本体３１の外径寸法はロッド本体２１の内径部２１１よりも小さく、ロッド本体２１内を円滑に移動できる様に構成されている。
サンプラー本体３１の先端部には、ロッド内径部における段差２１３と相補的な形状の段部が形成されている。図６で示す状態では、サンプラー本体３１の段部とロッド内径部の段差２１３とが係合しており、以って、サンプラー３をボーリングロッド２の先端に挿入した際の位置決めを構成している。

サンプラー本体３１には、先端側（図６の左側）に開口する第１の盲孔３１１と、地上側（図６の右側）に開口する第２の盲孔３１２が形成されている。
円環状の移動部材３２は、図８に示すように、土壌Ｇをサンプリングした際に、当該サンプリングされた土壌Ｇに押圧されて、第１の盲孔３１１の底部３１１ｂまで移動するように構成されている。

第２の盲孔３１２は、小径部３１３と、大径部３１４とを有している。
小径部３１３には、図９で後述する様に、回収装置４でサンプラー３を回収する際に回収装置４の先端軸部４２が挿入される。
そして小径部３１３と大径部３１４の境界における段部は、回収装置４のラッチ部４４（図９、図１０参照）と係合するように構成されている。

図６において、ボーリングロッド２を前進させることにより、ロッド２の先端部よりも左側に存在する土壌が、サンプラー３内に進入する（図７）。そして図８で示すように、サンプリングされた土壌Ｇが、サンプラー３の第１の盲孔３１１内に充填される。
サンプリングされた土壌Ｇが盲孔３１１内に充填される際に、移動部材３２はサンプリングされた土壌Ｇに押圧されて、第１の盲孔３１１の底部３１１ｂに押し付けられる。

図８で示すように、サンプリングされた土壌Ｇが第１の盲孔３１１に充填されたならば、図９で示すように、回収装置４（サンプラー回収用の装置）を地上側Ｇｆからボーリングロッド２内に挿入して、回収装置４の先端をサンプラー３の地上側端部（図９では右端部）に形成された第２の盲孔３１２に挿入する。
回収装置４の先端がサンプラー３の第２の盲孔３１２に挿入されると、回収装置４先端のラッチ４４がサンプラー３の盲孔３１２における大径部３１４内で拡径し、ラッチ４４が小径部３１３と大径部３１４の境界における段部と係合する（図９）。

図９において、回収装置４は、可撓性を有する本体部４１と、本体部４１よりも細径の先端軸部４２とを有している。
先端軸部４１の先端４３は概略円錐台形状である。そして、先端軸部４１の先端４３を除く軸部４２には、複数のラッチ４４が設けられている。このラッチ４４は、半径方向外方に拡張する様に、図示しない弾性体で付勢されている。
上述した様に、回収装置４の先端がサンプラー３の第２の盲孔３１２に挿入されるとラッチ４４が拡径して、小径部３１３と大径部３１４の境界における段部と係合する。その状態で、図１０で示すように回収装置４を地上側Ｇｆに引き抜けば、回収装置４先端のラッチ４４と係合しているサンプラー３が、その内部に充填された土壌Ｇ（サンプリングされた土壌）と共に、地上側Ｇｆに移動するのである（図１１参照）。

再度、サンプリングが必要な場合には、図１２、図１３で示すように、新たなサンプラー３をボーリングロッド２内に挿入して、ボーリングロッド２の先端まで移動させる。
そして、図５〜図１１で説明した手順或いは工程を繰り返し実行する。

図１、図２で示すように、ボーリングロッド２がホットポイントＰＶ１を通過する可能性が増加する。
そしてサンプリングのタイミングや頻度を適切に設定すれば、ホットポイントＰＶ１における土壌をサンプリングできる可能性が増大し、汚染の実態を地上側で把握することが可能になる。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。

１・・・ボーリングマシン
２・・・可撓性の高いボーリングロッド／ボーリングロッド
３・・・サンプラー
４・・・回収装置
５・・・巻取り機
２１・・・ロッド本体
２２・・・掘削方向調整部材
３１・・・サンプラー本体
３２・・・円環状の移動部材
３３・・・シール部材
４１・・・本体
４２・・・先端軸部
４４・・・ラッチ
３１１・・・第１の盲孔
３１２・・・第２の盲孔
Ｇ・・・土壌
Ｇｆ・・・地上側

Claims

予め垂直方向の調査ボーリングを行い、施工地盤の難透水層（Ｇｃ）と透水層（Ｇｓ）との境界が存在する深度を決定し、その難透水層（Ｇｃ）と透水層（Ｇｓ）との境界に存在する汚染領域（ＰＶ）の汚染土壌（Ｇｐ）をサンプリングするための土壌サンプリング方法において、先端面が斜めに削がれており、当該先端面に掘削方向調整部材（２２）が設けられ、可撓性の高い中空のロッド（２）を用いて、水平方向に延在する難透水層（Ｇｃ）と透水層（Ｇｓ）との境界を含む自在に設定された掘削経路を掘削する掘削工程と、当該ロッド（２）の先端までジャイロを挿入し、そのジャイロを引き抜き、ジャイロ引き抜きの際の微小な引抜距離とジャイロの傾斜角から引き抜かれたジャイロの移動軌跡を演算して、当該ロッド（２）の先端の位置を把握する位置把握工程と、当該ロッド（２）の先端が土壌をサンプリングするべき位置に到達した際に、当該ロッド（２）内部に移動部材（３２）を有する土壌サンプリング用機器（３）を挿入する挿入工程と、土壌サンプリング用機器（３）を前記ロッド（２）の先端に配置された状態を維持しつつ前記ロッド（２）を前進させて、サンプリングされた土壌により移動部材（３２）を地上側（Ｇｆ）に押圧ししつつ、サンプリングされた土壌を土壌サンプリング用機器（３）内に充填する充填工程と、土壌サンプリング用機器（３）と係合可能に構成されている回収装置（４）に設けられているラッチ（４４）を、土壌サンプリング用機器（３）の地上側（Ｇｆ）に形成されている盲孔（３１２）の大径部（３１４）と係合させて、土壌サンプリング用機器（３）を、前記ロッド（２）内部を経由して地上側（Ｇｆ）に引き抜いて回収する回収工程を有することを特徴とする土壌サンプリング方法。