JP6742633B2 - 試験用アタッチメント - Google Patents

Description

本発明は、柱状地盤改良工法に適する試験用アタッチメントに関するものである。

柱状地盤改良工法は、オーガロッドを用いて土壌を掘削し、且つ、これにセメントミルクを吐出して混合撹拌することにより、目的深度に達しソイルセメントからなる円筒状の地盤改良体を構築するものである。

工事の前後又は途中において、土壌の性質を計測することがある。例えば、標準貫入試験治具を用いてＮ値を計測したり、ボアホールカメラを用いて土壌を撮影したり、電気式コーン試験器を用いて土壌の成分を計測する等である。

特許文献１（特開平８−３０２６５９号公報）、特許文献２（特開２００５−２００９６２号公報）は、オーガロッド又は鋼管杭の下端にある開口部を開放したまま、地中において目的深度まで、オーガロッド又は鋼管杭を至らしめ、その上で、試験ロッド等を開口部から地中に接触させ、Ｎ値等を計測する技術を開示する。

しかしながら、これらの技術は、次に理由を述べるように、セメントミルクを使用する柱状地盤改良工法には適用できない。

柱状地盤改良工法では、オーガロッドは、地上から目的深さまでを行き来することになるが、オーガロッドが目的深さに至った時を（状態１）とし、目的深さから地上まで戻った時を（状態２）としたとき、次の点が成立する。

状態１では、柱状体は未だ仕上がっておらずソイルセメントは未硬化の状態にある。また状態２では、柱状体が仕上がっているがソイルセメントは依然未硬化の状態にある。

即ち、状態１又は状態２のいずれにおいても、ソイルセメントは未硬化の状態にあり、相当の圧力を生じている。したがって、特許文献１、２のいずれにおいても、柱状地盤改良工法に適用すると、開口部を介して内部空隙内にソイルセメントが入り込み、試験用ロッドに抵抗として作用するため、Ｎ値等の計測が不正確になってしまう。

またソイルセメントは、一般に粘性が高く、空隙内にこびり付き、その後除去が困難になりやすい。

以上の理由により、特許文献１、２の技術は、柱状地盤改良工法には適用できない。

柱状地盤改良工法には適用可能とするには、次の条件（１）〜（３）の全てを満たす必要がある。即ち、
条件（１）：目的深さまでは外部に対して空隙を閉鎖したままとする。
条件（２）：目的深さに至ってからはじめて空隙の先端部を開放可能とする。
条件（３）：条件（２）で開放しても、試験具を外部のソイルセメントから保護可能とする。

しかしながら、これらの条件を全て満たす技術は、未だ知られていない。
特開平８−３０２６５９号公報 特開２００５−２００９６２号公報

そこで本発明は、柱状地盤改良工法に適用可能な試験用アタッチメントを提供することを目的とする。

第１の発明に係る試験用アタッチメントは、長手方向に沿う第１内部孔を有する筒状体と、筒状体の上端部に設けられる上側継手と、筒状体の下端部に設けられオーガロッドの上部を装着可能に形成される下側継手と、オーガロッドと交換して下側継手に装着されるヘッド部とを備える試験用アタッチメントであって、ヘッド部は、筒状体の第１内部孔に連続する第２内部孔と、第２内部孔の下端部を開閉するくちばし部とを有し、くちばし部は、ソイルセメントに接する際ソイルセメントからの圧力により常時第２内部孔を閉じる状態にあり、試験用アタッチメントは、ヘッド部が目的深さに達した際、第１内部孔及び第２内部孔に挿入される保護管をさらに備え、くちばし部は、第２内部孔に至った保護管の下端部に押し広げられることにより、ソイルセメントからの圧力に抗して第２内部孔を開放する。

この構成により、次の作用が得られる。即ち、条件（１）に関し、ソイルセメントによる圧力により、くちばし部がヘッド部の第２内部孔を閉じたままの状態が維持される。

条件（２）に関し、ヘッド部が目的深さに至っても、くちばし部がヘッド部の第２内部孔を閉じたままの状態にある。その上で、保護管を筒状体に挿入し、さらに下方へ押し進め、保護管の下端部がくちばし部を内部から押し広げることにより、はじめてくちばし部は第２内部孔を開放する。

さらに条件（３）に関し、第２内部孔が開放されても、第２内部孔内に挿入される試験具が、保護管により保護される。以上の通り、条件（１）〜（３）を全て満足することができる。よって、柱状地盤改良工法に適用可能な試験用アタッチメントが得られる。

好ましくは、保護管には、ヘッド部が接する土壌のＮ値を計測する標準貫入試験治具が挿入される。

好ましくは、保護管には、ヘッド部が接する土壌を撮影するボアホールカメラが挿入される。

好ましくは、保護管には、ヘッド部が接する土壌の成分を測定する電気式コーン試験器が挿入される。

これらの構成により、ソイルセメントに阻害されやすい、柱状地盤改良工法においても、各種試験器が保護された状態で、所望の試験を実施できる。

本発明によれば、ヘッド部、くちばし部及び保護管により、試験具を保護し、柱状地盤改良工法に適用可能な試験用アタッチメントが得られる。

（実施の形態１）
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における杭打機の側面図、図２（ａ）は、同オーガロッド取外工程を示す正面図、図２（ｂ）は、同ヘッド部取付工程を示す正面図である。

まず、通常の通り、図１に示す杭打機１０を用いて、地面Ｇよりも下方にソイルセメントからなる柱状改良体１８を構築する。杭打機１０は、地面Ｇ上を走行するベースマシン１１と、ベースマシン１１の前方に配置され、リーダ１４を回動可能に支持する軸支部１２と、ロッドを伸縮させることにより、軸支部１２を中心としてリーダ１４を起立／転倒させる起立シリンダ１３とを有する。

また、リーダ１４の前面側には、リーダ１４に対して昇降する駆動部１５が設けられ、駆動部１５は、それに取り付けられる駆動シャフト１７に回転力を付与する。また、駆動シャフト１７の下方は、ガイド部１６に装着され、駆動シャフト１７の長手方向中心軸が、常にリーダ１４と平行となるように、支持される。

図２（ａ）に示すように、駆動シャフト１７の下端部には、筒状体２０の雄型の上側継手２１が装着される。一方、筒状体２０の雌型の下側継手２２には、オーガロッド２３の上側継手２３ｄが装着される。

ここで、オーガロッド２３は、下方から、掘削翼２３ａ、共回り防止翼２３ｂ、撹拌翼２３ｃ等を通常備えるが、オーガロッド２３自体は、所望の柱状改良体１８を構築できさえすれば十分であって、必ずしも図２（ａ）に示す構成のものでなくとも良い。

また、図２（ｂ）に示すように、筒状体２０の下側継手２２には、オーガロッド２３と交換して、ヘッド部３０を装着できる。即ち、ヘッド３０の上側継手３１は、オーガロッド２３の上側継手２３ｄ（及び筒状体２０の上側継手２１）と同じ形状をなす雄型継手である。

図３（ｃ）に示すように、筒状体２０の長手方向中心軸には、円筒状の第１内部孔２０ａが貫いており、第１内部孔２０ａの下端部は拡径されて下側継手２２の内部空間を形成し、そこにヘッド部３０の上側継手３１に装着可能となっている。図３（ｂ）にも示すように、上側継手３１の側面には、ピン（図示せず）を挿入可能なピン孔３１ａが開設され、上側継手３１を筒状体２０の下側継手２２内に装着し、ピン孔３１ａにピン（図示せず）を装着すれば、ヘッド部３０を筒状体２０に固定することができる。

ここで、以上において、雄型及び雌型を入れ替えても良い。また、オーガロッド２３及びヘッド部３０を、筒状体２０へ固定する手段についても、他の公知手段を用いても良いことは言うまでもない。さらに、上側継手３１の断面形状は、図３（ａ）に示す六角でなくても良い。

図６（ａ）、図６（ｂ）に拡大して示すように、ヘッド部３０の上側継手３１に続けて、上側継手３１よりも大径の円柱状をなすヘッド本体３２が設けられ、さらにヘッド本体の３２の先端部には、円錐状をなす錐体３２ａが形成される。また、図３（ｃ）に示すように、ヘッド部３０の内部には、筒状体２０の第１内部孔２０ａと同形で連続する第２内部孔３２ｂが形成され、第２内部孔３２ｂは、ヘッド部３０の全体を貫通する。

さらに、図６（ｄ）以降に示すように、錐体３２ａの先端部には、一対のくちばし部３３、３４の基端部側に位置するテーパ部３３ａ、３４ａがそれぞれ軸支される。

本例では、くちばし部３３、３４は、二片から構成されるが、三片以上から構成することもできる。しかしながら、圧力が高い地中という苛烈な環境を考えると、できるだけ少数片で構成するのが望ましい。また、バネ等を用いて、例えばくちばし部３３、３４が常に閉じる方向に弾性力を付与しても良いが、本発明者らの実験では、土砂或いはソイルセメントの圧力が、くちばし部３３、３４を閉じる方向に押さえつけるように作用するので、ことさらに弾性力を付与しなくとも良いことを確認できている。

以上のように、ヘッド部３０を筒状体２０に装着し、地中を掘削すると、くちばし部３３、３４を積極的に操作しない限り、くちばし部３３、３４は、閉じたままの状態を維持する。

その上で、図６（ｄ）に示すように、第２内部孔３２ｂの内径に等しいか、又はやや小さい外径を有する保護管４０を第２内部孔３２ｂ内に挿入すると、次のようになる。

即ち、図６（ｆ）に示すように、保護管４０の先端部４０ａが、くちばし部３３、３４のテーパ部３３ａ、３４ａに当接すると、くちばし部３３、３４が内側から外向きに押し広げられはじめる。

さらに、保護管４０を押し進めると、図７（ａ）以降に示すように、くちばし部３３、３４を完全に開いた状態とすることができる。更には、図７（ｆ）に示すように、ヘッド部３０から保護管４０の先端部４０ａを完全に突出させることもできる。

ここで、図７（ｆ）を注意深く観察することにより、保護管４０をヘッド部３０から更に先へ突出させたとしても、保護管４０の内部は、保護される点が理解されよう。

以上の点を踏まえた上で、各工程を説明する。さて、図１に示すように、地上から目的深さへ至った後再度地上へオーガロッド２３が上昇することにより、オーガロッド２３を用いて柱状改良体１８を構築する。この状態では、柱状改良体１８自体は、仕上がっているが、未だ未硬化の状態にある。

このとき、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、オーガロッド２３からヘッド部３０に交換を行い、筒状体２０の下側継手２２に、ヘッド部３０を装着する。この際、くちばし部３３、３４に保護管４０が力を加えないようにしておくのであれば、筒状体２０内へ保護管４０を挿入しておいても良い。

上述したように、柱状改良体１８は、未硬化の状態にあり、いわば筒状体２０及びヘッド部３０は、柱状改良体１８に圧入されることとなるため、くちばし部３３、３４を閉じる方向の圧力が、常時作用することになる。

（第１例）
本例では、試験項目として、標準貫入試験治具を用いてＮ値を測定する。即ち、ヘッド部３０が目的深さに達したら、図５に示すように、駆動部１５を上昇させ、駆動シャフト１７を駆動部１５及び上側継手２１から切り離す。すると、筒状体２０の第１内部孔２０ａは、外部へ露呈することになる。

そうして、柱状改良体１８を構築した同じ杭打機１０を用いて、しかも工事現場の現位置を維持したまま、Ｎ値測定の準備を行う。即ち、リーダ１４の適当な位置に支持具５１を取り付け、また、リーダ１４の上端部にあるスプロケット１４ａからワイヤ５２を繰り出し、ＳＰＴサンプラー５０の上端部にワイヤ５２を接続する。そうして、ＳＰＴサンプラー５０を支持具５１に挿通し、ＳＰＴサンプラー５０の下端部を上側継手２１に臨ませる。

なお、上述したように、既に保護管４０を筒状体２０内に挿入しておいても良いが、少なくともこの時点では、保護管４０の挿入を完了しておくとよい。しかしながら、保護管４０を押し下げて、くちばし部３３、３４を開くのはできるだけ後回しにした方がよい。

さらに、図９に示すように、ＳＰＴサンプラー５０が所定位置まで挿入されたら、ＳＰＴサンプラー５０の所定位置に取り付けられたアンビル５３を打撃するハンマ５４を取り付ける。その後、保護管４０を押し進めて、ヘッド部３０のくちばし部３３、３４を押し広げ、図１０に示すように、通常の標準貫入試験と同様に、ハンマ５４でアンビル５３を打撃し、Ｎ値を測定する。

この際、ＳＰＴサンプラー５０は、筒状体２０及びヘッド部３０のみならず、保護管４０によっても保護されるため、余計な抵抗がＳＰＴサンプラー５０に作用しがたく、Ｎ値の正確な測定が可能となる。

（第２例）
本例では、ボアホールカメラを用いて地中の先端土の観察を行う。即ち、図１１に示すように、第１例におけるＳＰＴサンプラー５０の代わりに、パーソナルコンピュータ５６に接続された、ひも状のボアホールカメラ５５を保護管４０内に挿入し、同カメラ５５の先端部を用いて、保護管４０の先端部４０ａ付近の画像を撮影する。

（第３例）
本例では、電気式コーン試験器を用いた試験を行う。即ち、図１２に示すように、第１例におけるＳＰＴサンプラー５０の代わりに、パーソナルコンピュータ５６に接続された、電気式コーン試験器５７を保護管４０内に挿入し、同試験器５７を用いて、コーン試験を行う。

本発明に係る試験用アタッチメントは、例えば、地盤改良等を行う分野において好適に利用できる。

本発明の実施の形態１における杭打機の側面図（オーガロッド掘削） （ａ）本発明の実施の形態１におけるオーガロッド取外工程を示す正面図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部取付工程を示す正面図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の平面図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の正面図 （ｃ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部を筒状体へ取り付ける工程を示す縦断面図 本発明の実施の形態１における杭打機の側面図（試験用アタッチメント掘削） 本発明の実施の形態１における杭打機の側面図（駆動シャフト取外） （ａ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の側面図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の正面図 （ｃ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の側面図 （ｄ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の断面図 （ｅ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の側面図 （ｆ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の断面図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の側面図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の断面図 （ｃ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の側面図 （ｄ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の断面図 （ｅ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の側面図 （ｆ）本発明の実施の形態１におけるヘッド部の断面図 本発明の実施の形態１における杭打機の側面図（ＳＰＴサンプラー取付） 本発明の実施の形態１における杭打機の側面図（ハンマ取付） 本発明の実施の形態１における杭打機の側面図（Ｎ値測定） 本発明の実施の形態１における杭打機の側面図（カメラ撮影） 本発明の実施の形態１における杭打機の側面図（コーン試験）

１０ 杭打機
１１ ベースマシン
１２ 軸支部
１３ 起立シリンダ
１４ リーダ
１４ａ スプロケット
１５ 駆動部
１６ ガイド部
１７ 駆動シャフト
１８ 柱状改良体
２０ 筒状体
２０ａ 第１内部孔
２１、２３ｄ、３１ 上側継手
２２ 下側継手
２３ オーガロッド
２３ａ 掘削翼
２３ｂ 共回り防止翼
２３ｃ 撹拌翼
３０ ヘッド部
３１ａ ピン孔
３２ ヘッド本体
３２ａ 錐体
３２ｂ 第２内部孔
３３、３４ くちばし部
３３ａ、３４ａ テーパ部
４０ 保護管
４０ａ 先端部
５０ ＳＰＴサンプラー
５１ 支持具
５２ ワイヤ
５３ アンビル
５４ ハンマ
５５ ボアホールカメラ
５６ パーソナルコンピュータ
５７ 電気式コーン試験器
Ｇ 地面

Claims (4)

1. 長手方向に沿う第１内部孔を有する筒状体と、
   前記筒状体の上端部に設けられる上側継手と、
   前記筒状体の下端部に設けられオーガロッドの上部を装着可能に形成される下側継手と、
   前記オーガロッドと交換して前記下側継手に装着されるヘッド部とを備える試験用アタッチメントであって、
   前記ヘッド部は、
   前記筒状体の前記第１内部孔に連続する第２内部孔と、
   前記第２内部孔の下端部を開閉するくちばし部とを有し、
   前記くちばし部は、ソイルセメントに接する際ソイルセメントからの圧力により常時前記第２内部孔を閉じる状態にあり、
   前記試験用アタッチメントは、
   前記ヘッド部が目的深さに達した際、前記第１内部孔及び前記第２内部孔に挿入される保護管をさらに備え、
   前記くちばし部は、前記第２内部孔に至った前記保護管の下端部に押し広げられることにより、ソイルセメントからの圧力に抗して前記第２内部孔を開放することを特徴とする試験用アタッチメント。
2. 前記保護管には、前記ヘッド部が接する土壌のＮ値を計測する標準貫入試験治具が挿入される請求項１記載の試験用アタッチメント。
3. 前記保護管には、前記ヘッド部が接する土壌を撮影するボアホールカメラが挿入される請求項１記載の試験用アタッチメント。
4. 前記保護管には、前記ヘッド部が接する土壌の成分を測定する電気式コーン試験器が挿入される請求項１記載の試験用アタッチメント。

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