JP6631953B2 - Ground drilling method - Google Patents
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Description
本発明は、地盤の削孔方法、特に飽和未固結砂質地盤を乱さずに削孔する方法に関する。 The present invention relates to a method of drilling a ground, and more particularly to a method of drilling a saturated unconsolidated sandy ground without disturbing the ground.
従来、築堤等の目的で、地盤の透水性等の性状を調べるための試験が行われている。こうした試験を原位置で行うものとしては、例えば、地面から対象地盤に至る孔を掘削して形成し、孔内水位を変化させることによって、形成された孔の底部に露出した対象地盤の透水性を調査する試験(単孔式透水試験方法のうちのチューブ法(非特許文献1))がある。試験に用いられる孔を形成する方法としては、例えばケーシング管を地盤に挿入して、ケーシング管の内側の地層を除去して孔を形成する地盤の削孔方法がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, for the purpose of embankment and the like, tests for examining properties such as water permeability of the ground have been performed. Such tests are performed in situ, for example, by excavating and forming a hole from the ground to the target ground, and by changing the water level in the hole, the permeability of the target ground exposed at the bottom of the formed hole (The tube method (Non-Patent Document 1) of the single-hole type water permeability test method). As a method of forming a hole used in the test, for example, there is a method of drilling a ground in which a casing pipe is inserted into the ground, and a formation inside the casing pipe is removed to form a hole.
しかし、例えば対象地盤が地下水のレベル以下であって、地盤が飽和し、且つ未固結状態の砂質土層を含む砂質地盤のような場合、対象地盤の上側の地層を掘削すると、掘削に連動して下側の対象地盤が原位置の本来の状態から乱れる場合がある。
すなわち土粒子の結合状態が大きく変動し土粒子間の間隙の大きさや形状等が大きく変化するような場合がある。そして、このように乱れた対象地盤を用いて試験を行うと、たとえ乱れが小さな変化であっても、試験結果に大きな影響を及ぼすという問題がある。
However, for example, when the target ground is below the level of groundwater and the ground is saturated and the sandy ground includes an unconsolidated sandy soil layer, excavation of the upper layer of the target ground may result in excavation. , The lower target ground may be disturbed from the original state of the original position.
That is, there is a case where the bonding state of the soil particles greatly changes and the size and shape of the gap between the soil particles greatly change. When a test is performed using the target ground that has been disturbed in this way, there is a problem that even a small change in the disturbance greatly affects the test results.
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであって、地面から対象地盤に至る孔を掘削する際、対象地盤の乱れを抑制できる、地盤の削孔方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has an object to provide a ground drilling method capable of suppressing disturbance of a target ground when excavating a hole from the ground to the target ground. I do.
本発明に係る地盤の削孔方法のある態様は、(a)ケーシング管を地面から対象地盤の深さに先端が位置するように挿入するステップと、(b)ケーシング管の内側の地層を選択的に採取して、ケーシング管の内側に一定の厚みを備えた非採取層を残留させるステップと、(c)非採取層をケーシング管の内側から排出して、ケーシング管の内側で対象地盤を露出させて、地面から対象地盤に至る孔を形成するステップと、を含むことを要旨とする。 In one aspect of the ground drilling method according to the present invention, there are provided (a) a step of inserting a casing pipe so that a tip thereof is located at a depth of a target ground from the ground, and (b) selecting a formation inside a casing pipe. (C) discharging the non-collecting layer from the inside of the casing tube, and removing the target ground inside the casing tube. Exposing to form a hole from the ground to the target ground.
したがって本発明に係る地盤の削孔方法によれば、地面から対象地盤に至る孔を掘削する際、対象地盤の乱れを抑制できる。 Therefore, according to the ground drilling method of the present invention, when excavating a hole from the ground to the target ground, disturbance of the target ground can be suppressed.
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。又、以下の説明における「左右」や「上下」の方向は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。よって、例えば、紙面を90度回転すれば「左右」と「上下」とは交換して読まれ、紙面を180度回転すれば「左」が「右」に、「右」が「左」になることは勿論である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio of the thickness of each device and each member, and the like are different from actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description.
In addition, it is needless to say that dimensional relationships and ratios are different between drawings. Further, the directions of “left and right” and “up and down” in the following description are simply definitions for convenience of description, and do not limit the technical idea of the present invention. Therefore, for example, if the paper is rotated 90 degrees, “left and right” and “up and down” are read interchangeably, and if the paper is rotated 180 degrees, “left” becomes “right” and “right” becomes “left”. Of course.
<地盤の削孔方法>
本発明の実施の形態に係る地盤の削孔方法を、図1〜図6を参照して例示的に説明する。露出させる対象地盤は砂質土層Gであり、砂質土層Gと地面との間には粘性土層Fが存在して砂質土層Gの上層をなしている。本発明の実施の形態に係る地盤の削孔方法は、粘性土層Fを主に掘削して、砂質土層Gの上面を乱さずに、地面から砂質土層Gに至る孔として削孔するために用いられる。また図1中の粘性土層Fの上部の左寄りに描かれた水位線で示すように、砂質土層Gは地下水レベルの下に存在し、飽和状態である。
なお図1〜図6では、対象地盤である砂質土層Gの上面を露出させるように例示しているが、本発明は地層の境界以外を対象として削孔することができることは勿論である。さらに、図5〜図6では、ケーシング管12の内側に残留する地層をすべて取り去るように例示しているが、本発明は残留する地層の一部のみを取り去るように削孔することができることは勿論である。
<How to drill the ground>
A ground drilling method according to an embodiment of the present invention will be exemplarily described with reference to FIGS. The target ground to be exposed is the sandy soil layer G, and the cohesive soil layer F exists between the sandy soil layer G and the ground, forming an upper layer of the sandy soil layer G. In the method for drilling the ground according to the embodiment of the present invention, the clay soil layer F is mainly excavated and drilled as a hole extending from the ground to the sandy soil layer G without disturbing the upper surface of the sandy soil layer G. Used to make holes. Further, as shown by a water level line drawn to the left above the cohesive soil layer F in FIG. 1, the sandy soil layer G exists below the groundwater level and is saturated.
Although FIGS. 1 to 6 illustrate an example in which the upper surface of the sandy soil layer G as the target ground is exposed, the present invention can of course drill holes other than the boundary of the ground layer. . Further, FIGS. 5 to 6 show an example in which all the formation remaining in the inside of the
(ステップ1)
まず、地中の砂質土層Gの大まかな深さ位置を、近傍でボーリング等を行って事前に調査しておく。その際、地盤の試験を行おうとする地点から極端に近い位置で事前にボーリング調査を行うと、試験を行おうとする地盤を乱し、試験結果に影響を与える可能性があるので注意する。
次に図1に示すように、ケーシング管12を地中に、ケーシング管12の下側の先端が砂質土層Gの上面に到達するように挿入する。図1中に例示したケーシング管12は、ほぼ円筒形であって、先端が先鋭化され刃先状であり、地盤への挿入時の抵抗が軽減されている。
(Step 1)
First, a rough depth position of the underground sandy soil layer G is investigated in advance by performing boring or the like in the vicinity. At that time, be aware that if a boring survey is performed in advance at a location extremely close to the point where the ground test is to be performed, the ground on which the test is to be performed may be disturbed and the test results may be affected.
Next, as shown in FIG. 1, the
挿入は、基本的にゆっくりと押し込む圧入作業により、ケーシング管12の周囲の地盤の乱れを抑えるように考慮しつつ行う。挿入には、例えば上側から振動貫入機構等による振動を加えてもよいが、振動作業による周囲の地盤への影響を抑えるため、限定的に用いることが好ましい。またケーシング管12の上部に回転機械等を設けて、ケーシング管12を回転させながら挿入する方法の場合、砂質土層Gに伝達される掘削時の振動を低減でき、地盤の乱れをより抑えられるので望ましい。
The insertion is basically performed by a press-fitting operation that pushes in slowly, with consideration given to suppressing disturbance of the ground around the
ケーシング管12は、先端(下端)が砂質土層Gの上面に揃うときに、後端(上端)が地面から約5cm程度以上50cm程度以下の突出高さΔhの位置であることが好ましい。突出高さΔhが5cm程度未満であると、孔内への異物の混入や作業者の安全性等の点で不具合が生じる可能性がある。
またケーシング管12は、突出高さΔhが長ければ長い方が内側に張れる水量を多くでき、後述する砂質土層Gの蓋として効果的である。しかし、突出高さΔhが50cm程度を超えるとケーシング管11の取り扱いが煩雑になるため、作業性が悪化する。
When the front end (lower end) of the
In addition, the longer the projecting height Δh of the
(ステップ2)
次に図2に示すように、挿入したケーシング管12の内側にサンプラー40を、サンプラー40の下端が砂質土層Gの上面から一定の距離ΔDをなして離隔する位置に到達するように挿入する。挿入は、ケーシング管12の挿入の場合と同様に、回転により挿入する方法が望ましい。
この距離ΔDは、砂質土層Gの上層が粘性土層Fの場合、30cm程度以上50cm程度以下であることが好ましい。30cm程度未満であると、砂質土層Gを抑える蓋としての力が弱くなる。また50cm程度を超えると、後述するステップ3において、ケーシング管12の内側に残留させる非採取層Faの量が多くなり過ぎて、後で排出する作業の負担が大きくなる。
(Step 2)
Next, as shown in FIG. 2, the
When the upper layer of the sandy soil layer G is the cohesive soil layer F, the distance ΔD is preferably about 30 cm or more and about 50 cm or less. When it is less than about 30 cm, the force as a lid for suppressing the sandy soil layer G is weakened. If it exceeds about 50 cm, the amount of the non-collecting layer Fa remaining inside the
(ステップ3)
次に図3に示すように、ケーシング管12の内側からサンプラー40を回収して地層を採取する。一方、挿入時のサンプラー40の下端とケーシング管12の下端との間に残留した粘性土層Fの一部は非採取層Faとなる。
すなわちサンプラー40による地層の採取は、ケーシング管12の内側の粘性土層F全体を採取するのではなく、距離ΔDに相当する厚みを有する非採取層Faが残るように選択的に採取する。非採取層Faは砂質土層Gの上で砂質土層Gを抑える「蓋」をなし、非採取層Faの自重と、非採取層Faとケーシング管12の内周面との間の摩擦力とを用いて、砂質土層Gの乱れを抑制する。
(Step 3)
Next, as shown in FIG. 3, the
That is, the sampling by the
(ステップ4)
次に図4に示すように、ケーシング管12の内側に、注水装置10により注水を行う。注水により非採取層Faの上に水Waを張ることで、砂質土層Gの上の「蓋」に、張った水Waの重みを加え、砂質土層Gの乱れを更に抑制する。また、この注水処理を、サンプラー40の抜き取り後、可能な限り速やかに行うことにより、砂質土層G上の除荷による孔底の隆起を抑制できる。
尚、図4中には、地上側でケーシング管12に開口する蛇口を有する注水装置10が示されているが、これは模式的な例示である。実際にはケーシング管12から離隔した水源から、水源に接続されたホース等を介して、ポンプ等により水を圧送して注水できることは勿論である。
(Step 4)
Next, as shown in FIG. 4, water is injected into the inside of the
Note that FIG. 4 shows the
(ステップ5)
次に図5に示すように、ケーシング管12の下部に残留している非採取層Faを、攪拌棒19により突き崩しつつ攪拌して泥水化し、流動性を高める。図5中には、流動化された非採取層Faと水Waとの境界線が平坦な水平線で例示されているが、実際には土粒子が水中に浮遊して、境界位置は流動している。
次に揚水ポンプ27と、この揚水ポンプ27にチューブ26を介して取り付けられたノズル29とを用意する。ノズル29は、例えばVP13等の塩ビ管で構成でき、その場合、攪拌棒19とノズル29を兼ねることも可能である。その後、地面に揚水ポンプ27を設置し、ノズル29の汲み上げ側の先端を、ケーシング管12の内側に張られた水Waの中に、流動化した非採取層Faの内部に位置するように挿入する。
(Step 5)
Next, as shown in FIG. 5, the non-collecting layer Fa remaining in the lower part of the
Next, a
そして揚水ポンプ27を駆動してケーシング管12の内側の泥水を汲み上げて排出すると共に、汲み上げと並行して、注水装置10により注水を行い、孔内水位を高く保持する。図5中では、孔内水位が地下水位より高くなるように水Waを張った状態が例示されている。孔内水位を高めることにより、泥水を汲み上げても蓋の重みを可能な限り低下させることなく、砂質土層Gへの負荷を高レベルで維持し、孔底の隆起を防止することができる。
Then, the
ノズル29は、先端が砂質土層Gの上面から例えば1cm程度以上2cm程度以下のクリアランスを有するように、上面と離隔させて配置されている。このように僅かなクリアランスを設けて離隔させることにより、砂質土層Gが泥水の回収によって乱れることを抑制する。また揚水の勢いにより、砂質土層Gに乱れが生じないように、揚水ポンプ27の揚水量も制御する。なお、ノズル29の先端と砂質土層の上面との間の離隔距離は、揚水ポンプ27の能力によって適宜調整されるべきものである。
The
こうした泥水の汲み上げ及び継続注水により、ケーシング管11の内側に存在する泥水の量は漸減する。泥水の排出は、図6に示すように、非採取層Faに含まれる土粒子がケーシング管12の外側に十分に排出され、孔内水が清浄化するまで行う。この清浄度としては、例えば、汲み上げた水についての透視度を測定し、50度(50cm)以上を確認するなどと設定できる。
十分に清浄化されず、一定の濁りが残った状態のまま、掘削した孔を、後で試験に用いた場合、濁りをなす土粒子の細粒分が孔底に沈殿することにより、例えば砂質土層Gの試験に支障が生じる可能性が高まる。また、この孔に注水と揚水を同時に行うような試験の場合、揚水時にチューブやポンプに細粒分が詰まる可能性が高まるため、これらの装置の準備やメンテナンスの負担が大きくなる。
By the pumping of the muddy water and the continuous water injection, the amount of the muddy water present inside the casing tube 11 gradually decreases. As shown in FIG. 6, the muddy water is discharged until the soil particles contained in the non-collecting layer Fa are sufficiently discharged to the outside of the
If the drilled hole is not sufficiently cleaned and a certain degree of turbidity remains, and the drilled hole is used for a test later, fine particles of the turbid soil particles settle at the bottom of the hole. It is more likely that the test of the soil layer G will be hindered. In addition, in the case of a test in which water injection and pumping are performed simultaneously in these holes, the possibility of the clogging of tubes and pumps with fine particles at the time of pumping increases, so that the burden of preparation and maintenance of these devices increases.
本発明の実施の形態に係る地盤の削孔方法によれば、サンプラー40でケーシング管12の内側の粘性土層Fをすべて採取することなく、非採取層Faが残留するように選択的に採取し、残留した非採取層Faの自重及び周面摩擦を用いて下側の地層を抑える。そのためサンプル試料の採取後に孔底が隆起して周囲の地盤が乱れる状態の発生を抑制することができる。
またサンプル試料の採取の直後に、ケーシング管12の内側に水を投入して孔内水位を高く保ち、砂質土層Gに十分な重みを加えるので、サンプラー40による回収後の砂質土層Gの乱れを防止できる。
According to the method for drilling the ground according to the embodiment of the present invention, the
Immediately after collecting the sample, water is injected into the inside of the
またケーシング管12の内側に残留した非採取層Faの排出に際しては、内側に水を投入して攪拌することにより、非採取層Faの流動性を高めてから、ノズル29の位置及び揚水量を制御した揚水により行う。よって非採取層Faと、非採取層Faの下側の砂質土層Gとの結合状態を緩めて、穏やかに分離でき、試験孔の周囲の地盤を乱すことがない。
Further, when discharging the non-collecting layer Fa remaining inside the
この点、粘性土層Fのような、砂質土層Gを構成する土粒子との結合力が比較的強い、すなわちネバネバした地層を、両層の境界位置付近で採取して、両層を分離させる場合、引き揚げに連動して砂質土層Gの上部の領域が大きく引き上げられる場合がある。このことは、砂質土層Gが飽和未固結の状態であると一層顕著になり、内部の土粒子の結合状態が原位置状態から大きく変動するため、後の試験の際に大きな問題となり得る。そのため本発明の実施の形態に係る地盤の削孔方法によれば、砂質土層Gの上の粘性土層Fを掘削する場合に適用して特に有効である。 In this respect, a slimy stratum having a relatively strong binding force with the soil particles constituting the sandy soil stratum G, such as the cohesive soil stratum F, is collected near the boundary between the strata, and both strata are collected. In the case of separation, the upper region of the sandy soil layer G may be greatly lifted in conjunction with the lifting. This becomes more remarkable when the sandy soil layer G is in a saturated unconsolidated state, and the bonding state of the internal soil particles greatly fluctuates from the in-situ state. obtain. Therefore, the ground drilling method according to the embodiment of the present invention is particularly effective when applied to excavating the cohesive soil layer F on the sandy soil layer G.
また非採取層Faの排出作業中も、孔内水位を高く維持するので、ケーシング管12の内側の砂質土層Gの上面に対して十分な重みを加えることが可能になり、試験対象の地盤の乱れを更に効果的に抑制する。
このように本発明の実施の形態に係る地盤の削孔方法を用いて試験孔を形成すれば、削孔作業の開始の時点から終了の時点に至るまで、砂質土層Gの乱れを全体的に抑制するので、掘削後に予定される各種の原位置試験のために好適な孔として削孔することができる。
In addition, since the water level in the hole is maintained high even during the discharging operation of the non-collected layer Fa, it is possible to apply a sufficient weight to the upper surface of the sandy soil layer G inside the
As described above, when the test hole is formed by using the ground drilling method according to the embodiment of the present invention, the disturbance of the sandy soil layer G is entirely reduced from the start to the end of the drilling operation. Therefore, it can be drilled as a suitable hole for various in-situ tests scheduled after excavation.
<その他の実施の形態>
本発明は上記のとおり開示した実施の形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から本発明には様々な代替実施の形態、実施形態及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。
例えば、試験孔の形成に用いられるような本発明に係る地盤の削孔方法は、砂質土層G及び粘性土層の掘削に限定されるものではなく、対象地盤が、れき層、シルト層、更には砂質土層G等の他の地層であっても適用可能である。
<Other embodiments>
Although the invention has been described with reference to the embodiments disclosed above, it should not be understood that the description and drawings forming part of this disclosure limit the invention. From this disclosure, it is to be considered that various alternative embodiments, embodiments, and operation technologies become clear to the present invention.
For example, the method for drilling the ground according to the present invention, which is used for forming test holes, is not limited to excavation of the sandy soil layer G and the cohesive soil layer. The present invention can be applied to other layers such as a sandy soil layer G.
また非採取層Faを流動化させるために注入する液体は、必ずしも水Waだけに限定されるものではなく、各種の薬品等の溶質を含んだ水溶液等であってもよい。ただし、こうした特段の溶質を含んだ水溶液でない、例えば水道水や河川水のような水Waであれば、調達の利便性やコストの点で他の液体より有効性が高い。
このように本発明は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むとともに、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
The liquid to be injected to fluidize the non-collecting layer Fa is not necessarily limited to the water Wa, but may be an aqueous solution containing a solute such as various chemicals. However, water Wa, such as tap water or river water, which is not an aqueous solution containing such a particular solute, is more effective than other liquids in terms of convenience of procurement and cost.
As described above, the present invention includes various embodiments and the like not described above, and the technical scope of the present invention is determined only by the invention specifying matters according to the claims that are appropriate from the above description. Things.
本発明は、地盤の透水係数を求める試験に用いられる孔の掘削に広く利用できる。例えば、単孔式透水試験方法のうちのチューブ法(非特許文献1)により、砂質土層の透水性を調べる場合に好適である。
また本発明は、例えば河川堤防の基礎地盤のパイピング対策の必要性の精査や優先順位付けを行う試験に用いられる孔の掘削等に広く利用できる。例えば特願2015−104668号に開示されているような、砂質土層の透水性を調べる試験を行う際に、互いに離隔して削孔される2個の孔のうち、揚水孔を形成する場合に用いて好適である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used for excavation of a hole used for a test for determining the hydraulic conductivity of the ground. For example, the method is suitable for examining the water permeability of a sandy soil layer by the tube method (Non-Patent Document 1) of the single-hole water permeability test method.
Further, the present invention can be widely used, for example, for excavation of a hole used for a test for scrutinizing the necessity of piping countermeasures for the foundation ground of a river embankment and for performing a prioritization test. For example, when performing a test for examining the water permeability of a sandy soil layer as disclosed in Japanese Patent Application No. 2015-104668, a pumping hole is formed out of two holes that are spaced apart from each other. It is suitable for use in cases.
10 注水装置
12 ケーシング管
19 攪拌棒
26 チューブ
27 揚水ポンプ
29,29a ノズル
29a1 開口部
40 サンプラー
G 砂質土層
F 粘性土層
Fa 非採取層
Wa 水
ΔD ケーシング管の先端とサンプラーの先端の間の距離
Δh ケーシング管の突出高さ
10
Claims (4)
前記ケーシング管の内側の地層を選択的に採取して、前記ケーシング管の内側に一定の厚みを備えた非採取層を残留させるステップと、
前記非採取層を前記ケーシング管の内側から排出して、前記ケーシング管の内側で前記対象地盤を露出させて、前記地面から前記対象地盤に至る孔を形成するステップと、
を含むことを特徴とする地盤の削孔方法。 Inserting the casing tube from the ground so that the tip is located at the depth of the target ground;
Selectively harvesting the formation inside the casing tube, leaving a non-collected layer with a certain thickness inside the casing tube;
Discharging the non-collecting layer from the inside of the casing pipe, exposing the target ground inside the casing pipe, and forming a hole from the ground to the target ground,
A method for drilling a ground, comprising:
The method according to claim 3, wherein the process of discharging the non-collected layer is continuously performed until the liquid becomes transparent.
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