説明

地盤改良体のサンプリング装置とこれを用いたサンプリング方法

【課題】柱状地盤改良体の上下軸方向に沿った連続性のあるサンプリングが可能な地盤改良体のサンプリング装置を提供する。
【解決手段】先端に閉塞栓3を着脱自在に取付けた採取管2に複数の採取口5を軸方向に点在して設け、前記採取管2を半割り管2a、2aとすることで軸方向に沿って複数に分割可能な構造とし、この採取管2に対して金属管又は塩化ビニルパイプで形成されたサヤ管4を軸方向に抜き差し自在となるよう外嵌した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、軟弱地盤や建物等の構築に際して地中に設けられる柱状地盤改良体のサンプリング装置とこれを用いたサンプリング方法に関する。
【背景技術】
【0002】
地中に設けられる柱状地盤改良体の施工においては、形成された柱状地盤改良体の品質を確認すると共にこれを管理するため、柱状地盤改良体の形成物を試料として採取することが行われている。
【0003】
従来のサンプリング装置は、先端に閉塞栓を設けた採取管に取り込み口を設け、この取り込み口を外開き可能となる蓋部材で開閉自在とした構造を有し、サンプリングを行うには、取り込み口を蓋部材で閉じた採取管を柱状地盤改良体に対して挿入し、所定深さの挿入状態で前記採取管に回転を与え、この回転により蓋部材を開位置に移動させて取り込み口を開き、この取り込み口から柱状地盤改良体の形成物を採取管内に取り込み、この後、採取管を引抜くようにしている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、別のサンプリング装置としては、柱状地盤改良体に挿入する回転ロッドの外周に複数のサンプリング容器を放射状の配置で取付け、柱状地盤改良体内でサンプリング容器を回動させることにより、柱状地盤改良体の形成物をサンプリング容器内にその取り込み口から採取するものが提案されている(例えば、特許文献2又は3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平6−128931号公報
【特許文献2】特開2008−280817号公報
【特許文献3】特開2001−317034号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、各特許文献で示したサンプリング装置は、何れも、柱状地盤改良体内に挿入した状態で回転させて採取する構造であるため、その回転駆動に大型作業機械が必要になり、施工コストが高くつくことになる。
【0007】
また、何れのサンプリング装置も、柱状地盤改良体の上下軸方向に対して採取位置が部分的となり、柱状地盤改良体の上下軸方向に沿った連続性のあるサンプリングを行うことができず、十分な品質管理ができないという問題がある。
【0008】
そこで、この発明の課題は、回転駆動を必要とすることなくサンプリングが行えると共に、柱状地盤改良体の上下軸方向に沿った連続性のあるサンプリングが可能な地盤改良体のサンプリング装置とこれを用いたサンプリング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記のような課題を解決するため、サンプリング装置の発明は、先端に閉塞栓を着脱自在に取付けた採取管に複数の採取口を軸方向に点在して設け、前記採取管を軸方向に沿って複数に分割可能な構造とし、この採取管に対してサヤ管を軸方向に抜き差し自在となるよう外嵌したものである。
【0010】
上記採取管が鋼管を用いて形成され、上記サヤ管が金属管又は塩化ビニルパイプの何れかで形成されている構造とすることができる。
【0011】
また、サンプリング方法の発明は、請求項1又は2に記載のサンプリング装置を用い、先端に閉塞栓を取付けた採取管に対してサヤ管を外嵌した状態のサンプリング装置を、地盤改良体がその形成物に流動性がある状態でこの地盤改良体に対して所定の深度まで挿入し、所定の深度に到達したらサヤ管だけを引抜くことで採取管を残し、サヤ管の引上げにより下位の採取口から順に開放していき、開放された各採取口の部分で地盤改良体の形成物を採取管内に取り込み、その後、地盤改良体から採取管を引抜くようにするものである。
【0012】
ここで、上記採取管は、サンプリングに必要な長さを有する鋼管を軸方向に沿って一対の半割り管に二つ割にしたものであり、両半割り管は、円筒状に組合わせ状態で先端側を閉塞栓に螺合し、上端側を結束部材で縛ることで円筒状が保持され、前記両半割り管には、上下軸方向に所定の間隔で複数の採取口が、前記両半割り管で上下に交互の配置となるように設けられている。
【0013】
上記閉塞栓は、内周に採取管をねじ込むための雌ねじを設けた円筒体と、この円筒体の下部に着脱自在となるよう螺合した先端部材とで形成され、この閉塞栓は、サンプリング装置を地盤改良体内に挿入するときのウエイトになり、地盤改良体の性状や挿入深さに合わせた重さの先端部材を選択使用できるようになっている。
【0014】
上記サヤ管を形成する金属管又は塩化ビニルパイプは、採取管と同程度の長さを有し、内径が採取管に対して丁度適合し、外径が閉塞栓の最大外径に略一致するかそれよりも小径になるように設定され、採取管に対して上下動させることにより採取口を開閉することになる。
【発明の効果】
【0015】
この発明によると、先端に閉塞栓を着脱自在に取付けた採取管に複数の採取口を軸方向に点在して設け、この採取管に対してサヤ管を軸方向に抜き差し自在となるよう外嵌したので、地盤改良体に挿入した状態でサヤ管だけを引抜けば、採取管の内部に地盤改良体の形成物を取り込むことができ、構造が簡単で上下軸方向に抜き差しするだけでよいので作業の施工性がよくなり、また、回転駆動を必要とすることなくサンプリングが可能になり、施工に大型作業機械を用いることなくサンプリングが行えることになる。
【0016】
また、採取管に上下複数の採取口を設け、サヤ管の引上げにより下位の採取口から順に開放して地盤改良体の形成物を採取管内に取り込むので、地盤改良体の上下間における途中の各位置でその位置の形成物を確実に取り込むことができ、しかも、地盤改良体に対して上下に連続性のあるサンプリングができ、地盤改良体に対して精度の高い品質管理が実現できることになる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】この発明に係るサンプリング装置の分解斜視図
【図2】(a)はこの発明に係るサンプリング装置の組立て状態を示す縦断面図、(b)は(a)の矢印b−bでの拡大した横断平面図、(c)はサンプリング装置の組立て状態を示す先端部分の拡大した縦断面図
【図3】この発明に係るサンプリング装置を用いたサンプリング方法の工程を示し、(a)はサンプリング装置を地盤改良体内に所定深度まで挿入した状態の縦断面図、(b)はサンプリング装置のサヤ管を引抜く途中の状態を示す縦断面図、(c)は地盤改良体内に採取管を残した状態を示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0019】
図1と図2に示すように、この発明のサンプリング装置1は、所定の長さを有する採取管2と、この採取管2の下部先端に着脱自在となるよう取付けた閉塞栓3と、前記採取管2に対して上下軸方向に移動自在となるよう外嵌するサヤ管4とで構成されている。
【0020】
上記採取管2は、サンプリングに必要な長さを有し、例えば、外径約75mm程度の鋼管を軸方向に沿って一対の半割り管2a、2aに二つ割にしたものであり、両半割り管2a、2aは、円筒状に組合わせ状態で先端外周面に設けた雄ねじを2bを閉塞栓3に螺合し、上端側をベルト等の結束部材2cで縛ることで円筒状が保持され、前記両半割り管2a、2aには、上下軸方向に所定の間隔で複数の採取口5が設けられている。
【0021】
この採取口5は、例えば、幅25mm、上下長さ50mm程度の矩形状に形成され、上下長さの2倍以上の間隔で上下に設けられ、前記両半割り管2a、2aにおいて採取口5は上下に交互の配置となるように設けられている。
【0022】
上記閉塞栓3は、内周に採取管2の雄ねじ2bをねじ込むための雌ねじ3cを設けた金属製の円筒体3aと、この円筒体3aの下部に前記雌ねじ3cを利用して着脱自在となるよう螺合した先鋭状の金属製先端部材3bとで形成され、この閉塞栓3は、サンプリング装置1を地盤改良体内に挿入するときの誘導とウエイトになり、ウエイトは、内部中空となるサンプリング装置1を地盤改良体内に挿入するときに生じる浮力を減少させ、挿入作業を容易にするためのものであり、地盤改良体Aの性状や挿入深さに合わせた重さの先端部材3bを複数種類用意しておくことで選択使用できるようになっている。
【0023】
ちなみに上記閉塞栓3は、図示のような、上部にサヤ管4を採取管2と同軸心状の配置に保持する嵌合筒部を備えた短い先端錐形に限定されるものではなく、上下軸方向に長い軸状の形状や、円筒体3aの外周にサヤ管4の先端当接面を複数突設したようなものであってもよい。
【0024】
上記サヤ管4は、例えば、内径が83mm、外径が89mmの採取管と同程度の長さを有する、鋼管やステンレス管等の金属管又は塩化ビニルパイプを用い、内径が採取管2に対して適宜隙間を介して外嵌し、外径が閉塞栓3における円筒体3aの最大外径に略一致するかそれよりも小径になっており、採取管2に対して外嵌することで採取口5の外側を閉鎖し、上方に抜き取って移動させることにより下位の採取口5から順に開放することになる。
【0025】
上記したサヤ管4において、これに用いる塩化ビニルパイプは、軸方向の強度に優れ、軽量でコスト的に安価であり、しかも、地盤改良体Aの形成物であるスラリー状のセメント系固化材に対する剥離性がよく、地盤改良体Aに対する挿入や引抜が円滑に行えるという利点がある。
【0026】
また、上記したサヤ管4において、これに用いる鋼管やステンレス管等の金属管は、軸方向の強度に優れているだけでなく、重量があるのでサンプリング装置1におけるウエイトの役目を果たし、スラリー状のセメント系固化材に対するサンプリング装置1の挿入時に、内部中空状態のサヤ管4及び採取管2によって生じる浮力を重量によって減少させ、挿入時の浮力による抵抗を少なくして作業を容易にすると共に、ウエイトを兼ねる閉塞栓3の短尺化や小形化が可能になる。
【0027】
この発明のサンプリング装置1は、上記のような構成であり、次に、このサンプリング装置1を用いたサンプリング方法を説明する。
【0028】
サンプリング装置1は、採取管2の両半割り管2a、2aを円筒状に組合わせ状態で、先端外周面に設けた雄ねじ2bに閉塞栓3を螺合し、上端側をベルト等の結束部材2cで縛ることで円筒状を保持し、図2に示すように、この採取管2にサヤ管4を外嵌挿入して組立てておく。
【0029】
地中に掘削した縦孔にスラリー状のセメント系固化材を注入することにより、円軸状の地盤改良体(コラム)Aを構築し、図3(a)のように、前記スラリー状のセメント系固化材が流動性のある打設直後に、上記サンプリング装置1を閉塞栓3が下になる垂直の姿勢で地盤改良体A内に所定の深度まで挿入する。
【0030】
このとき、採取管2に外嵌したサヤ管4は、採取管2の外側を覆うことで採取口5を外側から閉じ、サヤ管4の下部先端が閉塞栓3に当接することにより閉鎖されるので、挿入時に、サヤ管4及び採取管2内へのセメント系固化材の流入発生はなく、また、閉塞栓3の重量及びサヤ管4に金属管を用いた場合の重量がウエイトになり、挿入時にサヤ管4及び採取管2の内部中空によって浮力が発生するが、この浮力は前記したウエイトで減少させることができ、従って、サンプリング装置1を地盤改良体A内の深い位置にまで円滑に挿入することができる。
【0031】
上記のように、サンプリング装置1を地盤改良体A内に挿入した状態で、地盤改良体Aの形成物であるスラリー状のセメント系固化材が流動性のあるうちに、採取管2を残したままサヤ管4だけを上方に引抜いて行くと、図3(b)のように、サヤ管4の下端が上昇していくことで、下位の採取口5から順に開放され、開放した採取口5から採取管2の内部に地盤改良体Aであるスラリー状のセメント系固化材が流入し、採取口5が位置する深さ部分にある付近のスラリー状のセメント系固化材を採取管2内に取り込み、採取管2内を埋めることになる。
【0032】
このように、サヤ管4を引上げていくと、下位の採取口5から順にその採取口5が位置する深さ部分にある付近のスラリー状のセメント系固化材を採取管2内に取り込むことができ、図3(c)のように、サヤ管4を完全に引抜けば、地盤改良体Aの上下全長における各深さ位置での採取が可能になり、連続性のある採取が行える。
【0033】
上記のように、サヤ管4を抜き取った後、適宜時間の経過によって地盤改良体Aであるスラリー状のセメント系固化材がある程度固結すると、地盤改良体Aから採取管2を引抜いて地上に取出し、その後、スラリー状のセメント系固化材が固結する時間を待って採取管2を分解する。
【0034】
採取管2の分解は、半割り管2a、2aの先端から閉塞栓3を取外し、半割り管2a、2aを開くようにすればよく、固結したスラリー状のセメント系固化材により、連続性のある試料コアを採取することがき、取出したこの試料コアを用いて一軸圧縮等の予め決められた各種試験を行うことにより、地盤改良体の性状を確認することができる。
【0035】
上記したこの発明のサンプリング装置1によると、試料コアを地盤改良体Aの各深度部分で正確に採取することができ、連続性の確認が行えると共に、サンプリング装置1は、地盤改良体Aに対して上下軸方向に抜き差しするだけでよいので、小型の作業機械を用いて試料コアを採取できるという経済的な利点がある。
【符号の説明】
【0036】
1 サンプリング装置
2 採取管
3 閉塞栓
4 サヤ管
5 採取口
A 地盤改良体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
先端に閉塞栓を着脱自在に取付けた採取管に複数の採取口を軸方向に点在して設け、前記採取管を軸方向に沿って複数に分割可能な構造とし、この採取管に対してサヤ管を軸方向に抜き差し自在となるよう外嵌した地盤改良体のサンプリング装置。
【請求項2】
上記採取管が鋼管を用いて形成され、上記サヤ管が金属管又は塩化ビニルパイプの何れかで形成されている請求項1に記載の地盤改良体のサンプリング装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のサンプリング装置を用い、先端に閉塞栓を取付けた採取管に対してサヤ管を外嵌した状態のサンプリング装置を、地盤改良体がその形成物に流動性がある状態でこの地盤改良体に対して所定の深度まで挿入し、所定の深度に到達したらサヤ管だけを引抜くことで採取管を残し、サヤ管の引上げにより下位の採取口から順に開放していき、開放された各採取口の部分で地盤改良体の形成物を採取管内に取り込み、その後、地盤改良体から採取管を引抜く地盤改良体のサンプリング方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−87607(P2013−87607A)
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−232454(P2011−232454)
【出願日】平成23年10月24日(2011.10.24)
【出願人】(593102644)
【Fターム(参考)】