(57)【要約】【課題】コーン貫入試験と穿孔用ドリルを用いた削孔検層（ＭＷＤ検層）の実施に加えて、軟弱地盤から硬質地盤まで乱れのないコア（地盤試料）採取が可能で使い勝手のよい地盤調査装置を提供する。【解決手段】コーン貫入機および地盤穿孔機を有する地盤調査装置において、外管と、下端に地盤試料を採取するコアチューブが連結され上端が地上側に延長されて外管に挿入される内管と、外管の上部をつかんで回転させる回転機構と、内管の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構を有し、ロアフレームに立設された柱状ガイドに沿って上下動するスライドテーブルに、地盤穿孔機の穿孔用ドリルヘッドと切り替え可能に装着されるコア採取用ドリルヘッドと、が備えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーン貫入機および地盤穿孔機を有する地盤調査装置において、
外管と、
下端に地盤試料を採取するコアチューブが連結され上端が地上側に延長されて前記外管に挿入される内管と、
前記外管の上部をつかんで回転させる回転機構と、前記内管の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構を有し、ロアフレームに立設された柱状ガイドに沿って上下動するスライドテーブルに、前記地盤穿孔機の穿孔用ドリルヘッドと切り替え可能に装着されるコア採取用ドリルヘッドと、が備えられることを特徴とする地盤調査装置。
【請求項２】
前記ロアフレームは、地盤に打ち込まれた左右両側のオーガに固定されることを特徴とする請求項１に記載の地盤調査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設工事のため施工地盤の諸条件を測定するコーン貫入機、地盤穿孔機およびコア採取機を装備した地盤調査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように従来の地盤調査装置は、コーン貫入試験機と地盤穿孔機のドリルヘッドが同一軸上に配設されて、コーン貫入試験時はドリルヘッドがコーン貫入用ロッドの邪魔にならないように回動され、同一試験孔でコーン貫入試験と穿孔によるＭＷＤ検層（Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｗｈｉｌｅ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ）が実施できる。ドリルヘッドは、穿孔用ロッドに回転、打撃、給進力を加えるロータリーパーカッションドリルのドリルヘッドであり、硬い地盤でも掘り進むことができる。ロータリーパーカッションドリルを使用したＭＷＤ検層は地盤の硬さを表すＮ値を効率よく換算し算出できる。コーン貫入試験は、コーンを地盤に押し込んで、先端抵抗、周面摩擦および間隙水圧を測定し、地盤特性の分析を行うもので、Ｎ値と合わせて地盤のさらに詳しい情報を得ることができる。
【０００３】
最近では、より詳細な地盤特性の調査分析のため、コア（地盤試料）が求められる。しかしながら、従来の地盤調査装置には、コアを採取するに適した機構が装備されていなかった。
【０００４】
一般に、ロータリーパーカッションドリルには、図８に示すような、ワイヤライン２６を使用し、コアを採取するコアチューブ１５を挿入した外管９が連結できる。コアチューブ１５は、ワイヤライン２６がラッチ２８に嵌め込まれて引き揚げられ、また吊り下ろされて外管９の底部にセットされる。これによれば外管９に回転、打撃、および給進力が加えられるので、コアの採取は硬い地盤でも容易である。しかし、軟らかい地盤ではコアチューブ１５が外管９の回転に引きずられて回転し、コアが乱れて採取されることがあった。一方、コアチューブ１５が回転しても、硬い地盤では切り出した円柱状のコアは引き上げるまでは底部が地盤とつながっており乱されることがない。このようにワイヤラインによるコア採取機構を地盤調査装置に組み込んでも、必ずしも軟らかい地盤に対応したものとはできないとの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１４４２５７号公報  「コーン貫入試験機兼用穿孔機」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、コーン貫入試験と穿孔用ドリルを用いた削孔検層（ＭＷＤ検層）の実施に加えて、軟弱地盤から硬質地盤まで乱れのないコアを採取できる使い勝手のよい地盤調査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による地盤調査装置は、コーン貫入機および地盤穿孔機を有する地盤調査装置において、外管と、下端に地盤試料を採取するコアチューブが連結され上端が地上側に延長されて前記外管に挿入される内管と、前記外管の上部をつかんで回転させる回転機構と、前記内管の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構を有し、ロアフレームに立設された柱状ガイドに沿って上下動するスライドテーブルに、前記地盤穿孔機の穿孔用ドリルヘッドと切り替え可能に装着されるコア採取用ドリルヘッドと、が備えられたものである。
【０００８】
前記ロアフレームは、地盤に打ち込まれた左右両側のオーガに固定されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による地盤調査装置によれば、地上側に延長された内管の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構を有するコア採取用ドリルヘッドを設けたので、外管を回転させてもコアチューブが回転せず乱れのないコアを採取できる。また、穿孔用ドリルヘッドとコア採取用ドリルヘッドが切り替え可能にスライドテーブルに装着されるので、使い勝手がよく装置を小型化できる。
【００１０】
また、地盤に打ち込んだオーガで、柱状ガイドが立設されるロアフレームの左右両側を固定したので、約１０トンを超えるおもりを用意する必要がない。大きな給進力を要する深い地盤の調査でも、安定した穿孔とコアの採取ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による地盤調査装置に搭載される柱状ガイドまわりの正面図である。（Ａ）は穿孔用ドリルヘッドが柱状ガイドの中心にある場合で、（Ｂ）はコア採取用ドリルヘッドが柱状ガイドの中心にある場合である。
【図２】図１に示すコア採取用ドリルヘッドに装着されるコア採取用の二重管の断面図である。（Ａ）は二重管がコア採取用ドリルヘッドに装着された状態を示し、（Ｂ）は下端にコア採取ビットを有する外管を示し、（Ｃ）は外管に挿入される内管を示す。
【図３】図１に示す穿孔用ドリルヘッドに装着される穿孔用ロッドの断面図である。
【図４】図１のロアフレームをオーガに固定した場合の正面図である。
【図５】図１の柱状ガイドまわりの側面図である。
【図６】図１のロアフレームの平面図である。
【図７】本発明による地盤調査装置の側面図である。
【図８】従来のワイヤラインを使用したコアチューブの断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明による地盤調査装置を説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は本発明による地盤調査装置１００に搭載される柱状ガイドまわりの正面図である。（Ａ）は穿孔用ドリルヘッド６が柱状ガイド５０の中心にある場合で、（Ｂ）はコア採取用ドリルヘッド７が柱状ガイド５０の中心にある場合を示す。穿孔用ドリルヘッド６は、硬い地盤を掘り進む場合に使用し、図３に示すように、穿孔用ロッド４ａの上端を打撃する打撃機構６ａと、穿孔用ロッド４ａを回転させる回転機構６ｂを備えている。コア採取用ドリルヘッド７は、コアを採取する場合に使用し、図２に示すように、外管９を回転させる回転機構７ａと、内管８の上部を回転しないようにつかむグリップ機構７ｂを備えている。穿孔用ドリルヘッド６とコア採取用ドリルヘッド７は、柱状ガイド５０を挟むように設けられた左右に移動可能な取付け板５３に取り付けられる。穿孔用ドリルヘッド６とコア採取用ドリルヘッド７は、取付け板５３を左右方向に移動していずれか一つをスライドテーブル５１に枢着する。スライドテーブル５１は、油圧モータ５２によって駆動されたチェーンによって、柱状ガイド５０に沿って昇降動作を行なう。スライドテーブル５１は、例えば穿孔用ロッド４ａ（図３参照）に給進力または引き抜き力を与えるものである。このように、穿孔用ドリルヘッド６とコア採取用ドリルヘッド７は、切り替えることができ、図１（Ａ）は穿孔用ドリルヘッド６がスライドテーブル５１に枢着された場合であり、図１（Ｂ）はコア採取用ドリルヘッド７がスライドテーブル５１に枢着された場合である。
【００１４】
図１（Ａ）に示すように、柱状ガイド５０が立設されるロアフレーム２０は、左右両側にロアフレーム２０の脚となるアウトリガー３ｂ、３ｂが設けられる。アウトリガー３ｂ、３ｂは油圧で足の部分が伸縮する。ロッドブレーカ４４は、柱状ガイド５０に上下動可能に取り付けられ、ロッドの継ぎ足しあるいは取り外し時に使用する。
【００１５】
図１（Ｂ）に示すように、ロアフレーム２０には、貫入シリンダ４０が立設される。貫入シリンダ４０（図６参照）は、一対の貫入シリンダ４０ａ、４０ａと、一対の貫入シリンダ４０ｂ、４０ｂの４本が設置される。貫入シリンダ４０は、内部のピストンの下端がロアフレーム２０に立設され、外側のシリンダ部が油圧で上下動可能とされる。対角の一対の貫入シリンダ４０ａ、４０ａに上チャック４２が連結され、他の対角の一対の貫入シリンダ４０ｂ、４０ｂに下チャック４３が連結される。上チャック４２と下チャック４３で、コーン貫入用ロッド４ｂ（図７参照）を把持して、地盤に押し込む動作を行なう。コーン５の貫入時は、穿孔用ドリルヘッド６とコア採取用ドリルヘッド７が柱状ガイド５０の中心から外され、コーン貫入用ロッド４ｂの操作に支障がないようにされる。
【００１６】
図２は、図１に示すコア採取用ドリルヘッド７とコア採取用の二重管４ｃの断面図である。図２（Ａ）は外管９と内管８からなる二重管４ｃがコア採取用ドリルヘッドに装着された状態を示す。図２（Ｂ）は下端にコア採取ビット４６を有する外管９のみを示す。図２（Ｃ）は外管９に挿入される内管８のみを示す。図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、コア採取用の二重管４ｃは、外管９と下端にコアチューブ１５を取り付けた内管８からなる。コアチューブ１５内にコアが採取される。内管８は地上側に延長されており、上端には吊り下げリング１７と注水口１８が設けられる。注水口１８から注入された水は、コアチューブ１５と外管９の間を通過してコア採取ビット４６を冷却する。
【００１７】
図２（Ｃ）に示すように、コアチューブ１５は上部にコアチューブヘッド１５ａが設けられる。そして図２（Ａ）の引出円の中に示すように、コアチューブヘッド１５ａとコアチューブ１５の間にはバネ１１が設けられる。バネ１１により、地盤が軟らかい場合はコアチューブ１５の下端が外管９の底部から突出し、地盤が硬い場合には地盤に押し戻されて外管９の底部側に縮む。そのため、軟らかい地盤ではコアチューブ１５の下端がコア採取ビット４６から離れるので、コア採取ビット４６の回転の影響を受けず、乱れのないコアの採取が可能である。
【００１８】
図２（Ａ）に示すように、コア採取用ドリルヘッド７は、外管９を回転させる油圧モータを含む回転機構７ａと、内管８を回転しないようにつかむグリップ機構７ｂを有する。コア採取用ドリルヘッド７はスライドテーブル５１に装着され、油圧モータ５２によって給進力が与えられる。回転機構７ａで外管９が回転されながら一定深さのコアの採取が進むと、内管８を引き抜き、コアチューブ１５を回収する。新しいコアチューブ１５を内管８に取り付け、外管９に挿入して、コアの採取を続行する。コア採取用ドリルヘッド７は、外管９に打撃を与えないが、打撃がなくてもコアの採取は十分に行える。コア採取のため回転機構７ａで外管９を回転させても、内管８はグリップ機構７ｂが押さえているので回転しない。このように、本発明による地盤調査装置１００（図７参照）は、コーン貫入機と地盤穿孔機に加えて、硬い地盤でも軟らかい地盤でも乱れのないコアを採取できるコア採取機を備えている。
【００１９】
図３は、図１に示す穿孔用ドリルヘッドに装着する穿孔用ロッド４ａの断面図である。穿孔用ロッド４ａは、下端に穿孔用掘削ビット４５が設けられ、上端は穿孔用ドリルヘッド６に連結される。穿孔用ドリルヘッド６は、穿孔用ロッド４ａの上端を打撃する打撃部６ａと穿孔用ロッド４ａをつかんで回転させる回転機構６ｂからなる。穿孔用ドリルヘッド６は、コアを採取することなく目的の深さまで掘り進めるような場合に有効である。
【００２０】
図４は、図１に示すロアフレーム２０をオーガ２２に固定した場合の正面図である。ロアフレーム２０左右両側にはオーガ２２に固定する連結金具２３が設けられる。オーガ２２は、あらかじめ地中に埋め込んでおく。オーガ２２の打ち込みに穿孔用ドリルヘッド６を使用してもよい。打ち込まれた２つのオーガ２２の中央に地盤調査装置１００を移動し、ロアフレーム２０を連結する。図４の引出円の中に示すように、連結金具２３は、オーガ側金具２３ａとロアフレーム側金具２３ｂから構成される。
【００２１】
図５は、図１に示す柱状ガイドまわりの側面図である。柱状ガイド５０はロアフレーム２０に立設され、上端に油圧モータ５２が設けられる。油圧モータ５２がチェーンを駆動してスライドテーブル５１を昇降させる。これによりスライドテーブル５１に装着された穿孔用ドリルヘッド６またはコア採取用ドリルヘッド７が昇降する。スライドテーブル５１の下降は、例えば穿孔用ロッド４ａに給進力を与え、スライドテーブル５１の上昇は、引き抜き力を与える。ロアフレーム２０は、昇降シリンダ３０で吊り下げられているので、昇降シリンダ３０を下げることによって、地盤におろすことができる。貫入シリンダ４０は、ロアフレーム２０に立設され、上チャック４２と下チャック４３を上下動させる。ロッドブレーカ４４は、柱状ガイド５０に取り付けられコーン貫入用ロッド４ｂの継ぎ足しまたは取り外し時に使用する。
【００２２】
図６は、図１に示すロアフレームの平面図である。ロアフレーム２０の中央には貫通孔２５が設けられる。貫通孔２５は、穿孔用ロッド４ａ、コーン貫入用ロッド４ｂ、コア採取用の二重管４ｃのうち１つが挿通される。ロッド貫通孔２５を囲むように貫入シリンダ４０が設けられ、対角線上の（４０ａ、４０ａ）と（４０ｂ、４０ｂ）が対とされ、上チャックまたは下チャックが取り付けられる。昇降シリンダ３０はロアフレーム２０を昇降させ、左右のアウトリガー３ｂ、３ｂはロアフレーム２０の脚となる。ロアフレーム２０の左右両側にオーガ２２と連結するロアフレーム側金具２３ｂが設けられる。
【００２３】
図７は、本発明による地盤調査装置の側面図である。地盤調査装置１００は、前端に脚となるアウトリガー３ａが設けられ、後端には左右にアウトリガー３ｂが設けられる。コア採取用ドリルヘッド７は車両後方に位置しており、車両後方下部にコーン貫入用ロッド４ｂと、コーン５と、貫入シリンダ４０がある。車体を支える車台２の上に架台１０が連接される。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、コーン貫入試験とＭＷＤ検層の実施に加えて、軟弱地盤から硬質地盤まで乱れのないコア採取が可能な地盤調査装置として好適である。
【符号の説明】
【００２５】
２    車台
３ａ    前方アウトリガー
３ｂ    後方アウトリガー
４ａ    穿孔用ロッド
４ｂ    コーン貫入用ロッド
４ｃ    コア採取用の二重管
５    コーン
６    穿孔用ドリルヘッド
６ａ    打撃機構
６ｂ    回転機構
７    コア採取用ドリルヘッド
７ａ    回転機構
７ｂ    グリップ機構
８    内管
９    外管
１０    架台
１０ａ    ガイドシュー
１１    バネ
１５    コアチューブ
１５ａ    コアチューブヘッド
１７    吊り下げリング
１８    注水口
２０    ロアフレーム
２２    オーガ
２３    連結金具
２３ａ    オーガ側金具
２３ｂ    ロアフレーム側金具
２５    貫通孔
２６    ワイヤライン
２７    オーバーショットアセンブリ
２８    ラッチ
３０    昇降シリンダ
４０    貫入シリンダ
４２    上チャック
４３    下チャック
４４    ロッドブレーカ
４５    穿孔用掘削ビット
４６    コア採取ビット
５０    柱状ガイド
５１    スライドテーブル
５２    油圧モータ
５３    取付け板
７０    コアサンプリング装置
１００    地盤調査装置
【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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