(57)【要約】      （修正有）【課題】試料採取位置に新たに縦孔を掘ることなく、土壌改良に使用した縦孔を利用して土壌試料を採取する地盤改良部分の土壌試料採取方法およびその装置を提供する。【解決手段】地盤改良部分Ｒに薬液を注入した後、薬液が固化せずに地盤改良部分Ｒが流動性を有している間に、薬液の注入のために掘削したボーリング孔Ｈ内に、可撓性のある採取管２２を挿入するとともに、採取管２２の先端部をボーリング孔Ｈに対して交差する方向に曲げて流動性のある地盤改良部分Ｒに進入させ、地盤改良部分Ｒに進入した採取管２２の採取口を開いて地盤改良部分Ｒの土壌を採取管２２の内部の試料収容部に侵入させ、ついで採取口を閉じた状態で採取管２２を地上側に引き戻して試料収容部の土壌を取り出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良部分に薬液を注入した後、前記薬液が固化せずに前記地盤改良部分が流動性を有している間に、前記薬液の注入のために掘削したボーリング孔内に、可撓性のある採取管を挿入するとともに、
前記採取管の先端部を前記ボーリング孔に対して交差する方向に曲げて流動性のある前記地盤改良部分に進入させ、
前記地盤改良部分に進入した前記採取管の採取口を開いて前記地盤改良部分の土壌を前記採取管の内部の試料収容部に侵入させ、
ついで前記採取口を閉じた状態で前記採取管を地上側に引き戻して前記試料収容部の土壌を取り出す
ことを特徴とする地盤改良部分の土壌試料採取方法。
【請求項２】
請求項１に記載の地盤改良部分の土壌試料採取方法において、
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によって構成しておくとともに、前記採取口は前記インナー管のうち前記アウター管から相対的に突き出される箇所に形成し、かつ前記試料収容部は前記インナー管の内部に形成しておき、
前記地盤改良部分の土壌内において前記インナー管を前記アウター管から相対的に突き出させて前記採取口を開くとともに、前記地盤改良部分の土壌を前記試料収容部に侵入させた後に、前記インナー管を前記アウター管の内部に相対的に後退させて前記採取口を閉じること
を特徴とする地盤改良部分の土壌試料採取方法。
【請求項３】
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。
【請求項４】
請求項３に記載の地盤改良部分の土壌試料採取装置において、
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。
【請求項５】
請求項３または４に記載の地盤改良部分の土壌試料採取装置において、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９６１４０号公報
【特許文献２】特開２００５−３６４０５号公報
【特許文献３】特開平１１−８３６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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方法およびその装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の方法は、地盤改良部分に薬液を注入した後、前記薬液が固化せずに前記地盤改良部分が流動性を有している間に、前記薬液の注入のために掘削したボーリング孔内に、可撓性のある採取管を挿入するとともに、前記採取管の先端部を前記ボーリング孔に対して交差する方向に曲げて流動性のある前記地盤改良部分に進入させ、前記地盤改良部分に進入した前記採取管の採取口を開いて前記地盤改良部分の土壌を前記採取管の内部の試料収容部に侵入させ、ついで前記採取口を閉じた状態で前記採取管を地上側に引き戻して前記試料収容部の土壌を取り出すことを特徴とする地盤改良部分の土壌試料採取方法である。
【００１１】
この発明の方法においては、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によって構成しておくとともに、前記採取口は前記インナー管のうち前記アウター管から相対的に突き出される箇所に形成し、かつ前記試料収容部は前記インナー管の内部に形成しておき、前記地盤改良部分の土壌内において前記インナー管を前記アウター管から相対的に突き出させて前記採取口を開くとともに、前記地盤改良部分の土壌を前記試料収容部に侵入させた後に、前記インナー管を前記アウター管の内部に相対的に後退させて前記採取口を閉じることとしてもよい。
【００１２】
また、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。
【００１３】
本発明の装置においては、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てよい。
【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明実施例の地盤改良における土壌試料採取方法を説明する概念図である。
【図２】本発明実施例の土壌試料採取作業の最初の状態を示す概念図である。
【図３】本発明実施例の土壌試料採取作業の第２段階を示す概念図である。
【図４】本発明実施例の土壌試料採取作業の第３段階を示す概念図である。
【図５】本発明実施例の土壌試料採取作業の第４段階を示す概念図である。
【図６】本発明実施例におけるガイドブロックを示す斜視図である。
【図７】本発明実施例におけるアウター管とインナー管の先端部分を示す斜視図である。
【図８】インナー管の他の例を示す部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
以下、上記の装置の作用、すなわち本発明の方法を図２〜図５により経過を追って説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、本発明の方法および装置によれば、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。
【符号の説明】
【００３４】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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