JP7274169B2 - Soil sampling device for soil improvement - Google Patents
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Description
本発明は、地盤改良を行なった地盤について、その効果を確認するための土壌試料を採取する装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for collecting soil samples for confirming the effects of ground improvement.
軟弱地盤や埋め立て地等の支持力の弱い地盤に対して、硬化作用のある薬剤等を注入して支持力を改善する地盤改良工事においては、その効果を確認するために改良部分から試料を採取することが行なわれる。土壌試料は、改良を行なったエリア内から採取位置を選定して所定の深さまでコアドリルを打ち込み、先端部分で所定の試料を採取するのが一般的である。 In soil improvement work that improves bearing capacity by injecting chemicals with hardening action into soft ground, reclaimed land, or other ground with weak bearing capacity, samples are taken from the improved part to confirm the effect. to be done. Soil samples are generally obtained by selecting a sampling position within the improved area, drilling a core drill to a predetermined depth, and collecting a predetermined sample at the tip.
一例として、特許文献1には、自走式の台車の前方に支柱を設け、この支柱に沿って上下移動および旋回するコアカッタおよび土壌サンプラを取り付け、コアカッタにより土壌が削孔された後、土壌サンプラにより試料が採取されるようにして作業を自動化することが記載されている。
As an example, in
また特許文献2には、採土管を土中に所定深さ貫入させ、引き抜いて土壌サンプルを採取する作業を省力的に行なうことを目的としたハンドルハンマ式の採土器が記載されている。
Further,
さらに、特許文献3には、トラクタに牽引される車輪付きの台車に、土中に切り込む円板状の回転ブレードが取り付けられ、その円板側面の異なる位置に複数箇の土壌サンプラーが設けられ、異なる深さの試料を複数採取するようにして試料採取を省力化することが記載されている。
Furthermore, in
特許文献1や特許文献2に記載された方法あるいは装置では、土壌のサンプリングを行なう都度、そのサンプリング箇所で削孔し、もしくは採土管を土中に貫入させるから、信頼性を高めるために試料数を多くするとすれば、その数だけ縦孔を掘削し、もしくは採土管を土中に貫入させなければならず、著しく手数がかかってしまう。
In the methods or devices described in
また、特許文献1および特許文献3に記載の技術は、軟弱地盤上を自走台車やトラクタが走り回って試料を採取しなければならないから、中小規模の地盤改良の場合や地上構造物が存在する場合などには採用できない。さらに、特許文献3に記載の技術においては、回転ブレードの半径に相当する深度までしか試料を採取できないから、例えば5mを越える深さの地盤改良工事等においては現実問題として採用できない。
In addition, the techniques described in
本発明は、試料採取の都度、採取位置に縦孔を掘るなどの作業を行なうことなく、効率良く試料を採取することのできる画期的な試料採取装置を実現することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize an epoch-making sampling device that can efficiently collect samples without digging a vertical hole at the sampling position each time a sample is collected. .
本発明の装置は、地盤改良作業に使用されたボーリング孔内に挿入されるガイドとなる支持管と、前記支持管の先端部に設けられたガイドブロックと、前記支持管の内部に挿入されて前記ガイドブロックから突出させられることにより、薬液が注入されて流動性のある状態となっている地盤改良部分に侵入させられる採取管とを有し、前記ガイドブロックは、前記ボーリング孔に対して交差する方向に向けて開口しかつ前記支持管が接続されている箇所に連通している開口部と、前記支持管が接続されている箇所と前記開口部とを接続する滑らかなガイド曲面とを有し、前記採取管は、先端部側に設けられかつ前記ガイド曲面に沿って進行することにより前記ガイド曲面に沿って湾曲するとともに前記開口部から前記地盤改良部分の土壌中に進入する可撓管部と、前記地盤改良部分の土壌を収容する試料収容部と、前記試料収容部に前記土壌を侵入させるように設けられた開閉可能な採取口とを有し、前記採取管は、アウター管と、前記アウター管の内部に挿入されて前記アウター管の先端部から相対的に突き出されるインナー管とを有し、前記可撓管部は前記アウター管に設けられ、前記インナー管は、前記可撓管部と共に撓む可撓性の採取用チューブを先端部に有し、前記試料収容部と前記採取口とは前記採取用チューブに設けられ、前記採取口は前記採取用チューブが前記アウター管から突き出ることにより開口しかつ前記採取用チューブが前記アウター管の内部に引き戻されることにより前記アウター管によって閉じられるように構成されていることを特徴とする地盤改良部分の土壌試料採取装置である。
The device of the present invention includes a support pipe that serves as a guide inserted into a boring hole used for ground improvement work, a guide block provided at the tip of the support pipe, and a guide block that is inserted into the support pipe. and a sampling pipe protruded from the guide block and penetrated into the soil improvement portion in which the chemical solution is injected and is in a fluid state, and the guide block intersects with the boring hole. and a smooth guide curved surface connecting the opening and the portion to which the support pipe is connected. The collection tube is a flexible tube that is provided on the distal end side, bends along the guide curved surface as it advances along the guide curved surface, and enters the soil of the ground improvement portion from the opening. a section, a sample storage section for storing the soil of the ground improvement portion, and an openable and closable sampling port provided to allow the soil to enter the sample storage section , and the sampling tube includes an outer tube and and an inner tube that is inserted into the outer tube and protrudes relatively from the distal end of the outer tube, the flexible tube portion being provided in the outer tube, and the inner tube being the flexible tube. A flexible sampling tube that bends together with the flexible tube portion is provided at the distal end portion, and the sample storage section and the sampling port are provided in the sampling tube, and the sampling port is formed by connecting the sampling tube to the outer tube. The soil sampling device of the ground improvement part is characterized in that it is opened by protruding from and closed by the outer tube by pulling the sampling tube back into the outer tube.
本発明の装置においては、前記可撓管部は、前記地盤改良部分の土壌中で中心軸線を中心に回転することにより推進力を生じるコイルスプリングによって構成されていてよい。 In the device of the present invention, the flexible tube portion may be composed of a coil spring that generates propulsion force by rotating around a central axis in the soil of the ground improvement portion.
本発明によれば、地盤改良工事、すなわち薬液噴射作業に使用したボーリング孔を利用して本発明の装置を土中に挿入し、まだ固化していない状態で、前記ボーリング孔を中心とした半径方向の任意の位置から試料を採取できるので、試料の数だけ縦孔を掘る必要は全くなくなり、きわめて効率的に土壌試料を採取することができ、ひいては土壌改良工事の工期短縮を図ることができる。 According to the present invention, the device of the present invention is inserted into the soil using a boring hole used for ground improvement work, that is, chemical injection work, and in a state that has not yet solidified, the radius centered on the boring hole Since samples can be collected from any position in any direction, there is no need to dig vertical holes corresponding to the number of samples, so soil samples can be collected very efficiently, and the work period for soil improvement work can be shortened. .
以下本発明の好ましい実施例について、図面により詳細に説明する。図1は本発明の地盤改良作業の全体を説明する概念図である。地盤Gのうち、改良を行なう地盤改良部分を符号Rで示し、中心部のボーリング孔(例えば縦孔)Hを中心に直径B、深さDの円筒形部分を改良するものとする。先立って行なわれる地盤改良は、縦孔H内にノズルを挿入し、そのノズルを回転させながら土壌内に水平方向に薬液を噴射注入して行なう、いわゆるジェット工法によるものとする。 Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram explaining the whole ground improvement work of the present invention. Of the ground G, the ground improvement portion to be improved is indicated by symbol R, and a cylindrical portion having a diameter B and a depth D centered on a central borehole (for example, a vertical hole) H is to be improved. Soil improvement is performed by a so-called jet construction method in which a nozzle is inserted into the vertical hole H and a chemical solution is sprayed horizontally into the soil while rotating the nozzle.
薬液噴射を行なうための縦孔Hの内径Aは、薬液の供給に使用するホースもしくはパイプの径に応じて、例えば40mm~200mm程度である。したがって、ガイドブロック4の水平方向の長さを、縦孔Hに挿入できるように、その内径Aより幾分小さくすることが必要である。
The inner diameter A of the vertical hole H for spraying the chemical liquid is, for example, about 40 mm to 200 mm depending on the diameter of the hose or pipe used for supplying the chemical liquid. Therefore, it is necessary to make the horizontal length of the
試料採取装置はガイド管1、アウター管2、インナー管3よりなる3重管で、ガイド管1の下端にはガイドブロック4が取り付けられており、そのガイドブロック4が所定の深さまで吊り下ろされた状態で、ガイド管1はフランジ12により保持される。その状態のままアウター管2、インナー管3を上方から下方に押し込むと、追って説明するように、それぞれの先端部は水平方向など、縦孔Hに交差する方向に方向転換してこのガイドブロック4から地盤改良部分R内に押し出され、インナー管3の先端部で試料を採取する。本発明の方法は、未固化の状態で土壌試料を採取する方法であり、したがってガイドブロック4を縦孔H内に吊り下ろすタイミングは、薬液の噴射を終了した直後など、地盤が固化する以前である。また、その吊り下ろし深さは、固化が開始しているとしても未だ充分に固化していずに流動性がある箇所の深さである。したがって土壌中への薬液の噴射とサンプリングとを連続して行なってよく、これらの作業を同日に、あるいは日時をおかずに行なって工期の短縮化を図ることができる。なお、ガイド管1が本発明の装置における支持管に相当し、アウター管2とインナー管3とが本発明の採取管に相当する。
The sampling device is a triple tube consisting of a
以下、上記の装置の作用を図2~図5により経過を追って説明する。
2 to 5, the operation of the above apparatus will be described in chronological order.
図2は、図示しない吊り具により、試料採取装置全体を縦孔H内に吊り下ろそうとする状態で、アウター管2およびインナー管3はガイド管1の下端に設けられているガイドブロック4よりも上側に収容されている。 In FIG. 2, the entire sample collecting device is about to be suspended in the vertical hole H by a hanging tool (not shown). are also housed above.
図3は装置全体を所定の深さに沈めた状態を示す。ガイドブロック4の沈められる深さはフランジ12の位置によって決まるから、フランジ12はガイド管1に対して位置調整可能になっていることが好ましい。
FIG. 3 shows the state in which the entire device is submerged to a predetermined depth. Since the depth to which the
つづいて図4に示すようにアウター管2、インナー管3を上方から下方に押し込む。押し込みは、人力で行なうこともできるが、ボーリングマシン等を使用して回しながら行なってもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 4, the
アウター管2は、少なくともガイドブロック4を通過する部分から先端側約1.5mを屈曲自在なコイルスプリング22とすることが好ましい。それ自体の中心軸線(アウター管2の中心軸線)を中心に回転することにより、土壌中で推進力を生じさせることができるからである。このコイルスプリング22に接続する手前の部分すなわち図1~図5で上方の部分をコイルスプリング出し入れ操作用の直管として構成されている。なお、このコイルスプリング22がこの発明における可撓管部に相当している。
It is preferable that the
インナー管3も、前記ガイドブロックを通過する部分から先端側約1.5mを可撓性チューブ32とし、その先端部が試料収容部33になっている。可撓性チューブ32の先端部は、試料収容部33を閉じた構造とするために密閉されている。この試料収容部33のうち先端部から所定寸法後ろ側の位置に開口(採取口)Oを設けるとともに、この可撓性チューブ32に接続する手前の部分、すなわち図1~図5で上方の部分を可撓性チューブ32の出し入れ操作用の直管として構成されている。可撓性チューブ32は例えば樹脂チューブでもよい。またインナー管3の直管は内部に何かを通すわけではないから管ではなく棒でもよい。
The
ここで、図6の斜視図によりガイドブロック4について説明する。本発明におけるガイドブロック4は図6に示すように中空構造(箱構造)であって、使用状態では上方を向く箇所に継手部41が設けられている。この継手部41は上記のガイド管1を接続し、かつ前記アウター管2およびインナー管3を挿入する部分であり、ガイドブロック4の内外を連通させる開口部となっている。したがって、この継手部41は本発明における「支持管が接続される箇所」に相当している。これに対して、使用状態ではほぼ水平となる下部にほぼ水平方向に開口した開口部42が形成されている。なお、開口部42は必ずしも水平方向を向いて開口していなくてもよく、本発明では縦孔Hに対して交差する方向に向けて開口していればよい。縦孔Hに対する交差角度は、鉛直下方を0度とした場合、例えば0度を超えて90度以下が一般的であり、必要に応じては90度を超えてもよい。水平方向に向けて開口している場合、継手部41とこの開口部42とは、開口方向がほぼ90度異なっている。ガイドブロック4のうち、これらの継手部41と開口部42とを含む平面に対して平行な側面(この図6における上面)は蓋45となって開くことができる。
Here, the
継手部41の内部と下部の水平方向の開口部42との間には、これらの部分を繋いでこれらの部分を両端とする曲路を形成するガイド板43が挿入されている。このガイド板43の表面が本発明におけるガイド曲面に相当する。あらかじめアウター管2およびインナー管3をガイド管1を経由してこのガイドブロック4内に挿入し、先端が開口部42の位置で待機するようにセットしてから装置を地中に吊り下ろせばよい。この図に示したようにガイド曲面の出口付近にガイドローラ44を設けると、アウター管2の出入りが円滑に行なえる。なお、ガイドブロック4の上下面は、図示したように尖った形状にしておくと、土壌内での押し込み、および引上げに抵抗が少なくなるので好ましい。
A
また、図7はアウター管2、インナー管3の先端部分を示す斜視図である。アウター管2のコイルスプリング22を土壌内に押し込むことにより前進させることができる。硬めの土壌の場合には、適宜先端にコアドリル5を取り付ければよい。インナー管3の先端はゴム栓等で塞ぎ、その後方のチューブを切り開いて試料収容部33とする。また、アウター管2を回転させれば、コイルスプリング22における螺旋でネジの作用が生じて、土壌中での直進性が良好になる。
7 is a perspective view showing the distal end portions of the
試料採取の過程を更に説明すると、図4の状態でアウター管2およびインナー管3の先端もしくは当該先端に取り付けたコアドリル5が所定の位置まで進んだら、すなわち地盤改良部分Rの土壌中で、インナー管3を残してアウター管2だけを少し引き上げる。こうすることにより、図5に示すようにインナー管3がアウター管2から相対的に突出した状態になる。その結果、試料収容部33の開口である採取口Oが開く。ここでインナー管3に振動を与えるなどして周囲の土壌を前記した試料収容部33内に侵入させ、頃合いを見て再びアウター管2を突出させれば試料収容部33がアウター管2で覆われて採取口(試料収容部33)が閉じられ、試料収容部33内に侵入させた試料が確保される。したがって、本発明において「採取口を閉じる」とは、土壌あるいは縦孔Hもしくはガイド管1に対して閉じることであってよく、採取口O自体が開閉板もしくは開閉蓋を有していなくてもよい。そして、そのままアウター管2およびインナー管3を地上に引き上げれば土壌試料が採取できる。ただし、土壌によっては再びアウター管2を突出させる操作を省略し、そのまま引き上げてもよい。なお、土壌試料の採取位置は、アウター管2およびインナー管3を縦孔Hを経て地盤改良部分に送り込んだ長さに基づいて知ることができる。
To further explain the process of sampling, when the tip of the
上述した具体例で挙げたインナー管3は、アウター管2の内部に相対的に引き込むことにより採取口を閉じるように構成されているから、可動部分を少なくすることができる。その半面、採取した土壌(試料)が低粘度であれば、ガイド管1の内部を引き上げる過程で、試料が採取口Oから流れ出て、必要量を地上側まで持ち出せない可能性がある。このような低粘度の試料を採取する場合には、図8に示すように構成したインナー管3を用いることが好ましい。
Since the
図8に示すインナー管3は、複数の試料収容部33a,33b,33cを内部に設けた例である。すなわち、可撓性の材料からなるインナー管3は、その先端部が閉じられるとともに、その内部は、長手方向に所定の間隔をあけて設けた隔壁部P1,P2によって仕切られている。これらの隔壁部同士の間隔や数は、必要に応じて適宜に決めてよい。先端側の第1の隔壁部P1を挟んだ両側が試料収容部33a,33bとなっており、また第2の隔壁部P2の後方側が試料収容部33cとなっている。各試料収容部33a,33b,33cのうちそれぞれの先端部から所定寸法後ろ側の位置に、各試料収容部33a,33b,33cに対応する採取口O1,O2,O3が設けられている。
The
したがって、図8に示すインナー管3では、アウター管2を相対的に後退させるなどのことによって各採取口O1,O2,O3を土壌中で開口させると、低粘度の土壌(試料)が各採取口O1,O2,O3から試料収容部33a,33b,33cに入り込む。その状態で採取口O1,O2,O3を閉じるとともにアウター管2およびインナー管3を引き上げる。その過程でインナー管3が鉛直方向に吊り下げられた状態になるが、その状態では試料の入っている各試料収容部33a,33b,33cにおける採取口O1,O2,O3は各試料収容部33a,33b,33cの上端側に位置することになるので、低粘度の試料が採取口O1,O2,O3から流れ出るとしても、各採取口O1,O2,O3より下側の試料は流れ出ることがなく、試料収容部33a,33b,33cに残存する。すなわち、粘度が低く、流動性に富む土壌(試料)であっても、必要量を採取して地上側まで引き上げることができる。
Therefore, in the
以上の説明から明らかなように、本発明の土壌試料の採取は、地盤内に薬液を注入し、まだ土壌が完全に固化しないシャーベット状態、すなわち粒状体と液体などの流動体とが混合して全体として流動性がある状態で行なうのが好ましい。そして、本発明の装置によれば、土壌試料の採取は、採取位置に向けて地上から縦孔を削孔するのではなく、土壌改良の作業に使用したボーリング孔を利用し、そのボーリング孔からボーリング孔に交差する方向にコアドリルおよび採取用チューブを差し込んで行なうので、土壌採取の都度、縦孔を削孔するなどの必要がなく、土壌試料の採取を効率よく行なうことが可能になり、ひいては地盤改良の工期の短縮化や低コスト化を図ることができる。なお、本発明では、ボーリング孔は縦孔に限られないのであって、湾曲もしくは傾斜していてもよい。 As is clear from the above description, the soil sample collection of the present invention involves injecting a chemical solution into the ground and leaving the soil in a sherbet state where the soil is not yet completely solidified, i.e., when the granular material and fluid such as liquid are mixed. It is preferable to carry out in a fluid state as a whole. According to the device of the present invention, the soil sample is collected by using the boring hole used for the soil improvement work instead of drilling a vertical hole from the ground toward the collecting position. Since the core drill and sampling tube are inserted in the direction intersecting the borehole from the bottom, there is no need to drill a vertical hole each time soil is sampled, making it possible to collect soil samples efficiently. As a result, it is possible to shorten the construction period and reduce the cost of ground improvement. In addition, in the present invention, the boring hole is not limited to a vertical hole, and may be curved or inclined.
1…ガイド管、 2…アウター管、 3…インナー管、 4…ガイドブロック、 5…コアドリル、 12…フランジ、 22…コイルスプリング、 32…可撓性チューブ、 33,33a,33b,33c…試料収容部、 42…開口部、 43…ガイド板、 G…地盤、 H…縦孔(ボーリング孔)、 O1,O2,O3…採取口、 R…地盤改良部分。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記支持管の先端部に設けられたガイドブロックと、
前記支持管の内部に挿入されて前記ガイドブロックから突出させられることにより、薬液が注入されて流動性のある状態となっている地盤改良部分に侵入させられる採取管とを有し、
前記ガイドブロックは、前記ボーリング孔に対して交差する方向に向けて開口しかつ前記支持管が接続されている箇所に連通している開口部と、前記支持管が接続されている箇所と前記開口部とを接続する滑らかなガイド曲面とを有し、
前記採取管は、先端部側に設けられかつ前記ガイド曲面に沿って進行することにより前記ガイド曲面に沿って湾曲するとともに前記開口部から前記地盤改良部分の土壌中に進入する可撓管部と、前記地盤改良部分の土壌を収容する試料収容部と、前記試料収容部に前記土壌を侵入させるように設けられた開閉可能な採取口とを有し、
前記採取管は、アウター管と、前記アウター管の内部に挿入されて前記アウター管の先端部から相対的に突き出されるインナー管とを有し、
前記可撓管部は前記アウター管に設けられ、前記インナー管は、前記可撓管部と共に撓む可撓性の採取用チューブを先端部に有し、
前記試料収容部と前記採取口とは前記採取用チューブに設けられ、
前記採取口は前記採取用チューブが前記アウター管から突き出ることにより開口しかつ前記採取用チューブが前記アウター管の内部に引き戻されることにより前記アウター管によって閉じられるように構成されている
ことを特徴とする地盤改良部分の土壌試料採取装置。
A support pipe that serves as a guide to be inserted into the borehole used for ground improvement work,
a guide block provided at the tip of the support tube;
a sampling tube that is inserted into the support tube and protrudes from the guide block so as to penetrate into the soil improvement portion in which the chemical solution is injected and is in a fluid state;
The guide block has an opening that opens in a direction intersecting the boring hole and communicates with a portion where the support pipe is connected, and a portion where the support pipe is connected and the opening. and a smooth guide curved surface that connects the
a flexible tube portion provided on the distal end side of the collecting tube, which advances along the guide curved surface, curves along the guide curved surface, and enters into the soil of the ground improvement portion from the opening; , a sample storage section for storing the soil of the ground improvement portion, and an openable and closable sampling port provided to allow the soil to enter the sample storage section,
The collection tube has an outer tube and an inner tube that is inserted into the outer tube and protrudes relatively from the distal end of the outer tube,
The flexible tube portion is provided on the outer tube, and the inner tube has a flexible collection tube at a distal end portion that bends together with the flexible tube portion,
The sample containing portion and the sampling port are provided in the sampling tube,
The sampling port is opened when the sampling tube protrudes from the outer tube, and is closed by the outer tube when the sampling tube is pulled back into the outer tube. Soil sampling device for ground improvement part.
前記可撓管部は、前記地盤改良部分の土壌中で中心軸線を中心に回転することにより推進力を生じるコイルスプリングによって構成されていることを特徴とする地盤改良部分の土壌試料採取装置。 The soil sampling device for the soil improvement part according to claim 1 ,
A soil sampling device for a soil improvement portion, wherein the flexible tube portion is composed of a coil spring that generates a propulsive force by rotating around a central axis in the soil of the soil improvement portion.
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