JPH0328411A - 地盤強度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 開示技術は地盤改良工事等の土水建設工事に際し予め、
或は、改良後の該当地盤の強度をポーリングによって調
査する装置の構造の技術分野に属する。

く要旨の概要〉 而して、この出願の発明は地盤改良工事等の土木建設工
事に際し当該地盤の強度を予め調査する装置であって、
地盤掘削用のロンドを重機等のベースマシンの先端に立
設させたリーダーに沿ってセットし、該リーダー上部に
設けられたロッドに対する地盤への貫入推力付与装置に
より、又、地盤に対する掘削がトルク付与装置により回
転力を付与し、その過程でロッド内に設けた掘削推力計
測装置と、掘削１・ルク計測装置とにより、掘削推力と
掘削トルクを計測する地盤強度測定装置に関する発明で
あり、特に、該ロッドの先端部位には軸方向に沿って所
定ストローク進退自在な掘削具がスリーブを介し、ネジ
螺合等により設けられ、又、該ロッドの内側先端には貫
入コーンが設けられ、ロッドのシャンクにはロードセル
等の掘削推力計測センサが回転トルクを伝達しないよう
に下部ロンドに対しスポット接触状態等で設けられ、又
、掘削トルクセンサは上部ロッドと下部ロッドの間に形
或ざれたジョウクラッチに掘削推力を伝達しないように
スライド自在にスポット接触状態に配設されて、それぞ
れコンピュータ等にＦＭ送受信手段等を介して接続され
ている地盤強度測定装置に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く国土の狭隘な我国に於いては土地の有効利用
は極めて重要であり、したがって海岸、河川、湖沼周辺
の軟弱地盤等の改良や遊休地等の地盤に対する有効利用
の改善施工を行なうことは極めて有意義、且つ、重要で
あり、そこで、各種の土木建設工事が地盤に対してなさ
れている。

而（ノて、一般に地盤に対する建設作業は当該地盤に対
するビル等の構造物の構築の基礎工事に際して行なわれ
たり、ＩＩ概やトンネル等の掘削作業が広く行なわれて
いるが、かかる土木建設工事に際しては当然のことなが
ら、予め当該地盤の強度を調査したり、地盤改良処理を
した後のｆ［ｆ認のための調査をする必要があり、所謂
ポーリングによる地盤強度の調査や計測が行なわれてい
る。

而して、当該地盤の強度は地盤の土質や層状態等により
強弱の程度の差があり、ポーリングによる調査において
はポーリングに用いるロッドの貫入抵抗から数量的に当
該地盤の強度を求める方式が提案されている。

而して、かかるポーリングによる地盤強度調査の測定手
段には種々のものが開発使用ざれているが、代表的なも
のに、例えば、標準貫入試験、コーン貫入試験等があり
、前者の標準員人試験はコアチューブを三脚等にセット
し、所定の打撃装置により打撃を付与して地盤中に貫入
し、貫入抵抗による打撃エネルギーと貫入深ざの関係か
ら当該地盤の強度を求める方式であって、通常当該コア
チューブに対する１打撃当たりのエネルギーが決められ
ていることから、該コアチューブが３０センチ等の所定
の深さまで貫入するに要する打撃回数をＮ値として、Ｎ
値が経験的に地盤の強度と比例関係にあることが解って
いることから、ＩＮ値が力学的な意味を有して地盤強度
測定を評価する意味合いを持つようにされている。

又、後者のコーン員人試験は所謂ダッチコーンと言われ
ている試験であり、地盤中にコーンを貫入させて、その
貫入力と貫入量から当該地盤の強度を求めるものである
。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上述貫入試験においては次のような問題
点があった。

即ち、前者の標準貫入試験においてはコアチューブに対
する打撃付与時に地盤が破壊ざれたり、乱れたりする虞
れがある欠点があり、又、３０センチ等の所定の深さの
貫入を行うために、例えば、約１ＴｒＬの深度間隔を必
要とすることから断続的な強度分布が得られない不具合
があり、そのうえ、ポーリングと打撃貫入を交互に行う
ことから作業が煩瑣で手間がかかり、結果的にコスト高
になる不利点があり、更に軟弱な地盤には適用不可能等
の不都合さがある。

同、後者のダツチコーンによる貫入試験ではコーンに対
する貫入力付与を静的荷重で行うことから、大きな荷重
反力が取れないマイナス点があり、したがって、堅い地
盤には適用不能であるという欠点があり、荷重とロッド
の強度の関係から深い地盤には適用不可能であるという
不具合があった。

く梵明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく貫入試験
による地盤の強度測定の問題点を解決すべき技術的課題
とし、地盤に対するコーンの貫入を回転掘削と推力掘削
とを条件に応じて自在に選択可能であり、高深度地盤に
対する強度測定にも適用可能で、そのうえ、連続的で、
しかも、高能率に３４測が可能であるようにして建設産
業に６ｔプる土木技術利用分野に益する優れた地盤強度
測定装猜を提供せんとするものである。

く課題を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出
願の発明の構成は前述課題を解決するために、所定のロ
ンドの先端部位には所定ストローク上下進退自在な掘削
具をスリーブを介して螺合させ、該ロッドの内側先端に
は貫入コーンが設けられており、ロッドのシャンクには
下部ロンドに刑しロードセル等の掘削推力計測センサが
回転トルク不伝達裡に介設され、又、下部ロッドに設け
て形成したジョウクラッチ部分には掘削トルクセンサが
掘削推力不伝達裡に軸方向相対スライド自在に介設され
、かかる構造のロッドを重機等のベースマシンの先端に
設けたリーダーに沿ってセットし、例えば、高深度地盤
の強度を測定する場合には、回転貫入方式を採用するよ
うにし、その場合にはロンドを正転させて上部ロンドと
下部ロッドの正転により該ロッドのオネジに螺合するス
リーブのメネジの前進により掘削具をしてダウンストロ
ークエンドにまで到達させて、ロッド先端のコーンの先
端と掘削具の先端とが略同一レベルに達する姿勢にさせ
て掘削員人を行い、その際、ロッドの上部にて付与ざれ
る掘削推力は頭部ロッドの先端に設けたロードセル等の
掘削推力Ｍ測センサが下部ロッドに対し、スポット的接
触状態にあることにより、掘削推力は伝達ざれるものの
、回転トルクは伝達ざれず、又、この際上部ロッドと下
部ロッドの間に形戒されているジョウクラッチに介装さ
れている掘削トルクセンサが、当該ジョウクラツチにス
ボッｌ〜的接触姿勢であることにより回転トルクは伝達
されず、掘削推力計測センサ、及び、掘削トルクセンサ
により推進ざれた掘削推力と掘削トルクはＩＨ送受信等
によりコンピュータに送信ざれて回転速度、スラスト荷
重、掘削速度、回転トルク、深度、水圧等のバラメータ
ー等により精ｌ良良く当該地盤の強度が測定ざれるよう
にされ、又、地盤等の条件によってはコーン貫入方式を
用いるようにし、その際、上述とは逆にロッドを逆回転
させてそのオネジとスリーブのメネジとの作用により掘
削具を上方に後退させてそのアップストロークエンドに
於いてコーンが、該掘削具より所定量掘削具に対し突出
し、したがって、スラスト荷重、及び、掘削トルク共に
上部ロッドから下部ロンドにセンサを介して伝達ざれる
ことにより、この場合掘削具に印加される荷重は計測か
ら除去されるようにされ、そこで、上部ロッドに貫入の
推力を印加すると、該貫入力のみが計測ざれてコーンの
貫入量も上８１Ｓで計測され、ＦＭ送受信を介して検出
された計測量はコンピュータにより演痺処理ざれて当該
地盤の強度が測定ざれるようにざれ、かかる測定方式は
時間の地盤の情況等により回転貫入方式とコーン貫入方
式が適宜に選択的に切換されて常に最適地盤強度測定が
行えるようにした技術的手段を講じたものである。

く実施例〉 次に、この出願の発明の１実施例を図面に基づいて説明
すれば以下の通りである。

１はこの出願の発明の要旨の中心をなす地盤強度測定装
置であり、所定の地盤改良工事等に先だって、当該地盤
の強度を測定するものであり、第１図に示す様に、重機
としてのベースマシン２の先端に立設されたリーダー３
に沿って所定に垂立状態にされ、その日ツド４に対し上
端部にて掘削トルク付与装置の貫入推力付与装置のモー
タ５、及び、静的掘削推力付与装置６が連係的に設けら
れている。

そしてロッド４は中途部分で上下に２分ざれ、上部ロッ
ド７と下部ロッド７′とが中途の第２乃至４図に示す様
な、ジグザグ状のジョウクラッチ８を介して連結ざれる
ようにざれ、各々下端ど上端にオネジ９，９′を有しそ
の外側に設けたスリーブ１０のメネジ１１に螺合自在に
ざれており、該スリーブ１０には半ピッチずらした上下
一対の掘削具としてのオーガーヘッド１２が一体溶接固
設されており、その下端にはビット１３が一休的に付設
されて掘削貫入が容易に行なわれるようにざれている。

又、上下のロッド７，７′のオネジ９，９′の端部には
ストッパー１４．　１４’が設けられてスリーブ１０の
上下端の７ランジに対するストロークエンド規制をする
ようにざれている。

そして、下部ロッド７′の内側下端には一体的に貫入コ
ーン１５が固設されて下延している。

而して、上下のＯツド７，７′の間のジクザク状の一ヒ
下の対向面間には、上部ロッド７に設けた掘削推力計測
センサとしてのロードセル１６がその先端をスポット的
接触状態に設けられて掘削推力を上部ロッド７から下部
ロッド７′に伝達し、掘削トルクは伝達ざれないように
ざれている。

而して、ジョウクラッチ８の１８０度対向する面８’　
，８’に対しては各々相手側から同じくロードセルの掘
削トルクセンサ１７，　１７が設けられてスポット的接
触状態にざれており、掘削トルクの回転力を相互に伝達
するものの、軸方向の掘削推力は伝達しないようにざれ
ている。

したがって、第５、６図に示す様に、ロッド４を正転さ
せてスリーブ１０を下降させて、ダウンストロークいっ
ぱいにして掘削貝１２の下端が貫入コーン１５と略同レ
ベルになるような姿勢においては、掘削推力も掘削トル
クも同時に検出ざれるようにされ、ロッド４内に設けら
れている第２図に示すテーブル１８を遊挿して上端のＦ
Ｍアンテナ１９を介してＦＭ電波２０により現出推力を
送信し、ベースマシン２に設けられた受信アンテナ２１
にて受信し、チューナー２２によりコンピューター２３
に入力されて先述した如く回転速度、スラスト荷重、掘
削速度、回転トルク、深度、水圧等のパラメータを介し
て所定の演算がなされ、デジタル表示装置２４に当該地
盤の強度が表示ざれると共に記録装置２５において、記
録用紙２６に当該データが記録するようにされている。

又、第７、８図に示す様に、ロッド４を逆回転ざせてオ
ネジ９，９’　、メネジ１１によりスリーブ１０がアッ
プストロークエンドいっぱいに上昇して掘削具１２に対
し貫入コーン１５が下方に突出するような姿勢での貫入
においては掘削貝１２に対する掘削トルクは縁切りにざ
れて推力のみが計測されることになる。

上述構成において、第１図に示す様に、この出願の発明
の要旨をなず地盤強度測定装置１がセットされ、地盤１
７の性状や条件により第５、６図に示す様な回転貫入方
式を用いて、当該地盤２７の強度を測定する場合にはロ
ッド１０を正転させることにより、そのオネジ９．９’
　、及び、スリーブ１０のメネジ１１を介して該スリー
ブ１０が下降し、ダウンストロークいっぱいまで進出し
、掘削具１２の下端ビット１３は貫入コーン１５と略同
一レベル近くになるので、ロッド４に掘削推力と掘削ト
ルクの回転力を付与すると、掘削具１２のビット１３，
　１３・・・、及び、コーン１５により回転掘削がなさ
れ、上部ロッド７から下部ロッド７′に対し掘削推力、
及び、掘削トルクが共に伝達されてその掘削抵抗は掘削
推力計測センサ、及び、掘削１〜ルクセンサのロードセ
ル１６，　１７．　１７により検出され、検出信号はケ
ーブル１８、アンテナ１９を介しＦＭＩ波２０としてア
ンテナ２１に受信ざれ、ヂューナ−２２を介しコンピュ
ーター２３に入力ざれて前記パラメータによる演算がな
されて、該地盤２７の強度が計測ざれ、その測定結果は
表示装置２４にデジタル表示ざれると共に記録装置２５
により記録用紙２６に記録データとして記録ざれる。

一方、前述した如く地盤２７の性状、条件によっては第
７、８図に示すコーン貫入方式が用いられ、ロッド４を
逆回転することにより、オネジ９，９′スリーブ１０の
メネジ１１を介して該スリーブ１０が上昇し、そのアッ
プストロークエンドにてストッパー１４．　１４″によ
り上昇が停止され、オーガーヘッド１２より貫入コーン
１５が下方に突出した姿勢となり、又、掘削具１２の掘
削トルクは縁切りざれ、貫入］一ン１５に対する推力の
みが伝達ざれて貫入が行われ、その際の貫入抵抗による
貫入力はケーブル１８、アンテナ１９、「Ｍ電波２０を
介してアンテナ２１に受信され、チューナー２２を介し
てコンピューター２３に入力され、演算されて前述同様
表示装埴２４によるデジタル表示と記録装置２５による
記録用紙２６に対するデータ記録がなされる。

勿論、ロッド４に対する回転を正転に戻せば、前述第５
、６図に示す回転貫入状態に戻ることが出米、これらの
方式の転換を地盤２７の性状や条件により適宜選択して
行うことにより、地盤の軟弱地盤や硬い地盤等に応じて
適宜に選択採用することが可能となり、施工の所定の条
件における地盤の強度が正確に測定することが出来る。

したがって、回転貫入とコーン貫入が必要に応じて選択
的に採用出来るために、高深度、微深度地盤にも適用可
能であり、連続的で高能率裡に地盤強度を現出測定する
ことが出来る。

尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に限るもの
でないことは勿論であり、例えば、該地盤や軟弱地盤が
相互に折り重なっているような層状の地盤に対してはこ
れに適用したビットを交換するようにしたり、記録は無
線方式に限らず、有線方式、メモリーカセット方式にす
る等種々の態様が採用可能である。

く発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、阜本的に軟弱地盤や硬
い地盤、或は、高深度、徴深度地盤に対する地盤強度の
測定が１つの装置により適宜に地盤の性状や条件に応じ
て、回転、貫入、コーン貫入方式を自在に切り替え選択
して使用ずることが出来、測定の機動性を向上させ、而
も、連続的な測定が正確に行うことが出来るという優れ
た効果が奏される。

そして、上述した如く回転貫入が採用出来るために連続
的に高深度まで強度分イ１が得られないような場合であ
っても、確実に正確な地盤強度を検出することが出来る
という効果があり、又、静的荷重で］一ンを貫入するこ
とにより軟弱な地盤にも適用出来るのみならず、大きな
荷重反力が取れない硬い地盤にも適用可能であり、地盤
とロンドの強度の関係にかかわらず、深い地盤に対して
も適用可能であるという優れた効果が奏される。

したがって、当該地盤の深度に対する強度測定が連続分
布で測定出来ることから、土木工事にお（ブる１〜ンネ
ル掘削やビルディングの基礎工事等の埋設工事が正確、
且つ高能率で迅速に行え、そのため、後工事の信頼性が
高まるという効果も奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の実施例の説明図で、１実施例の
説明図であり、第１図はベースマシンに対する地盤強度
測定装置の組付取合部分断面側面図、第２図は地盤強度
測定装置の部分断面側面図、第３図は第２図腰部部分切
截断面図、第４図は第３図ＩＶ　−　ＩＶ断面図、第５
図は回転貫入の部分拡大側面図、第６図は同部分断面側
面図、第７図はコーン貫入の部分拡大側面図、第８図は
同ａ［５分断面側面図である。 ３・・・リーダー　　　　　　４・・・ロッド５・・・
貫入推力付与装涌 ６・・・掘削１〜ルク付与装置 ７・・・シャンク　　　　　８・・・ジョウクラッチ７
・・・上部ロッド　　　　　７′・・・下部ロッド１２
・・・掘削貝　　　　　　１３・・・ビット１５・・・
貫入コーン １６・・・掘削推力計測装置（掘削推力計測センサ）１
７・・・掘削トルク計測装置（掘削トルクセンサ〉２７
・・・地盤

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベースマシンのリーダーに沿ってセットされたロ
   ッドに対し、該リーダーに設けられた地盤への貫入推力
   付与装置と回転トルク付与装置に連結され、該ロッド中
   に掘削推力計測装置と掘削トルク計測装置が配設されて
   いる地盤強度測定装置において、上記ロッドの先端部位
   に軸方向進退自在な掘削具が軸装されると共に内側先端
   には貫入コーンが付設され、而して該ロッドのシャンク
   には上記掘削推力計測センサが回転トルク不伝達裡に介
   設され、一方掘削トルクセンサが掘削推力不伝達裡に軸
   方向相対スライド自在に介設されていることを特徴とす
   る地盤強度測定装置。
2. （２）上記掘削具がロッドに相対回動自在に螺装されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地盤
   強度測定装置。
3. （３）上記掘削具の先端にビットが付設されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地盤強度測定
   装置。
4. （４）上記掘削推力計測センサが上部ロッドに設けられ
   、下部ロッドにスポット接触姿勢で付設されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地盤強度測定
   装置。
5. （５）上記回転トルク計測センサが下部ロッドのジョウ
   クラッチ部分にスポット接触姿勢で介設されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地盤強度測定
   装置。
6. （６）上記貫入コーンの先端が上記掘削具のアップスト
   ロークエンド先端に略一致する姿勢になるように付設さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   地盤強度測定装置。