(57)【要約】    【課題】地盤４がたとえ自立性の弱いものであっても、静的に掘削面高さを常に一定にしつつ掘削することができるケーシングボーリング装置の提供。    【解決手段】本発明のケーシングボーリング装置８Ａは、地盤４に向けて立設され、内側が周方向に連続して傾斜するとともに、下端２が周方向に連続して尖った筒状のケーシング３と、ケーシング３に下方に向けて静的な荷重を付与する荷重付与手段７と、ケーシング３内に配設され、ケーシング３の下端２近傍の土砂６を吸引する吸引管５とを備え、前記吸引管５をケーシング３の中央部に配設するとともに、吸引管５の外側にケーシング３の下端近傍の土砂６をケーシング３の中央部に掃き集める土砂集積部材９を回動可能に配設したことを特徴とする。    【選択図】図１
2006257657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に向けて立設され、内側が周方向に連続して傾斜するとともに、下端が周方向に連続して尖った筒状のケーシングと、
前記ケーシングに下方に向けて静的な荷重を付与する荷重付与手段と、
前記ケーシング内に配設され、ケーシングの下端近傍の土砂を吸引する吸引管とを備えたケーシングボーリング装置において、
前記吸引管を前記ケーシングの中央部に配設するとともに、吸引管の外側にケーシングの下端近傍の土砂をケーシングの中央部に掃き集める土砂集積部材を回動可能に配設したことを特徴とするケーシングボーリング装置。
【請求項２】
前記吸引管は、ケーシングの中央部に軸方向に配設した中空ロッドに挿通し、
前記土砂集積部材は、前記中空ロッドの外部から外側に延在した翼部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のケーシングボーリング装置。
【請求項３】
前記翼部の下端縁部は、外径側から内径側に向かうにつれて下方に傾斜していることを特徴とする請求項２に記載のケーシングボーリング装置。
【請求項４】
前記翼部は、下端縁部に地盤を掻きほぐすための引掻部を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載のケーシングボーリング装置。
【請求項５】
前記翼部は、外径側縁部にケーシングの内側面を清掃するブラシを備えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のケーシングボーリング装置。
【請求項６】
前記翼部は、吸引管近傍に土砂が堆積するのを防止するための引掻部を備えていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のケーシングボーリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば地盤の調査や観察のためのボーリングを行うケーシングボーリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地質や地盤の調査・観察を目的に行われるボーリング孔壁面の画像撮影は、自立性のよいボーリング孔内にボアホールカメラ装置を挿入するボアホール画像撮影法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。このボアホール画像撮影法は、カッター切削式ロータリー式ボーリングで掘削したボーリング孔にボアホールカメラ装置を挿入し、ボーリング孔の壁面を直接に部分照明してカメラで撮像する。
【特許文献１】特開２０００−１６０９７８号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ボアホール画像撮影法は、岩盤などの自立性のよい地盤の調査・観察に有効であるが、砂質地盤や軟弱粘性土地盤のような自立性の弱い地盤のボーリング孔では地盤崩れ等の問題でボアホール画像撮影法の適用が難しい。
【０００４】
そこで、本発明者は、図６に示すように、筒状のケーシング３を地盤４に立設状態で貫入設置し、荷重付与手段７によりケーシング３に下方に向けて静的な荷重を付与してケーシングの下端２を地盤４に貫入させ、ケーシング３内に配設した吸引管５で、地盤に貫入したケーシング３の下端近傍の土砂６を吸引するケーシングボーリング装置８Ｂを用いることを考えている。
【０００５】
このケーシング３の先端部は、図７に示すように、筒状のケーシング３の下端内周面１が先端に向かうにつれて外側に傾斜し、下端２が周方向に連続して尖っており、ケーシングに下方に向けて付与した荷重７による貫入力Ｐｖ（等分布荷重）と、ケーシング下端２を支持する直力Ｐｉ、直力Ｐｏ及び剪断力Ｆｖからなる地盤の支持力とが釣り合って安定している。この状態において、ケーシング３の下端内側で地盤の支持力を作用させる土塊の上部を吸引管５で吸引除去（除荷）すると、その取り除いた掘屑重量相当分と貫入量減少による剪断力減少分だけケーシング３がさらに貫入する。このケーシングボーリング装置８Ｂは、この作用を利用してケーシングの下端２の内側の土砂６を吸引除去することを繰り返して、地盤４内にケーシング３を徐々に貫入させていくものである。
【０００６】
本発明者は、斯かるケーシングボーリング装置８Ｂにおいて、ケーシング３の下端２内側の土砂６を吸引除去し過ぎると、ケーシング３の外側の土砂が崩落し、ケーシング内に進入する不具合が生じることがあり、このためケーシング３の下端２内側の土砂６を吸引除去する際には、ケーシングの下端内側で土砂を吸引する深さを制御することが必要であるとの知見を得た。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のケーシングボーリング装置は、地盤に向けて立設され、内側が周方向に連続して傾斜するとともに、下端が周方向に連続して尖った筒状のケーシングと、ケーシングに下方に向けて静的な荷重を付与する荷重付与手段と、ケーシング内に配設され、ケーシングの下端近傍の土砂を吸引する吸引管とを備えたケーシングボーリング装置において、吸引管をケーシングの中央部にケーシングの軸方向に沿って配設するとともに、吸引管の外側にケーシングの下端近傍の土砂をケーシングの中央部に掃き集める土砂集積部材を回動可能に配設したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のケーシングボーリング装置によれば、吸引管をケーシングの中央部にケーシングの軸方向に沿って配設するとともに、吸引管の外側にケーシングの下端近傍の土砂をケーシングの中央部に掃き集める土砂集積部材を回動可能に配設したので、土砂集積部材によりケーシング下端内側の土砂をケーシングの中央部近傍に掃き集めることができ、ケーシングの中央部に吸引管により、掃き集めた土砂を吸引することができる。これにより、ケーシングの下端内側で土砂を吸引する深さを略均一に制御することができ、ケーシングの下端内側の土砂を吸引除去し過ぎるといった不具合を解消させることができる。これによりたとえ地盤が自立性の弱いものであっても、静的に掘削面高さを常に一定にしつつ掘削することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係るケーシングボーリング装置を図面に基づいて説明する。なお、図面中の部材は、前述の図６及び図７で説明した部材・部位と同じ作用を相する部材・部位には同じ符号を付している。
【００１０】
図１に示すように、このケーシングボーリング装置８Ａは、吸引管５をケーシング３の中央部に配設するとともに、ケーシング３の下端近傍の土砂をケーシング３の中央部に掃き集める土砂集積部材９を吸引管５の外側に回動可能に配設したものである。
【００１１】
ケーシング３は、下端内周面１が下端２に向かうにつれて外径側に広がり、下端が周方向に連続して尖った筒状の部材であり、予め所望の深さまで掘削され、外部ケーシング１０で内周面が覆われたボーリング孔１１に挿入され、地盤に立設状態で貫入設置される。この実施形態では、ケーシング３は正六角形の多面筒体である。ケーシング３には、同様に正六角形の延伸枠１２を上部に複数個継ぎ足して地上の所定の高さまで延在させ、延伸枠１２の上端に荷重伝達枠１３を取り付けている。
【００１２】
延伸枠１２は、側周面に穴（図示省略）を設け、中に挿通する中空ロッド１４を操作できるようになっている。また、荷重伝達枠１３は延伸枠１２に設置する脚部１５の上にウェイト載置部１６を設けたものである。
【００１３】
荷重伝達枠１３の上部にはさらに吊りロッド１７を連結し、地盤４上に配備した脚立式支持枠１８の上端に設置した滑車１９に吊り下げたワイヤ２０で吊り下げている。これにより、ケーシング３は、延伸枠１２、荷重伝達枠１３及び吊りロッド１７を取り付けた状態で、脚立式支持枠１８に吊り下げた状態となり、ワイヤ２０を滑動操作することにより、外部ケーシング１０に対して上下に昇降させることができるようになっている。
【００１４】
荷重付与手段７は、ケーシング３に対して下方に向けて静的な荷重を付与するものである。この実施形態では、荷重付与手段７は荷重伝達枠１３の上にウェイト２１を載置し、ワイヤ２０の反対側の端部にカウンターウェイト（図示省略）を取り付けたものである。これにより、荷重伝達枠１３の上に載置したウェイト２１とワイヤ２０に取り付けたカウンターウェイトとの差分重量が、静的荷重として荷重伝達枠１３、延伸枠１２を介してケーシング３に掛かっている。
【００１５】
ケーシング３の上部に取り付けた延伸枠１２の内側には、中空ロッド１４を取り付けている。また、延伸枠１２には、この実施形態では、延伸枠１２の軸方向に離れた位置に、中央に挿通孔２２を開けた支持板２３を水平に取り付け、延伸枠１２の中央部に軸方向に延在するように中空ロッド１４を支持板２３の挿通孔２２に挿通させて回動可能に軸支している。また、延伸枠１２には、土砂集積部材９で土砂６を掘削する際に水を供給する水供給ホース４５を挿入している。
【００１６】
中空ロッド１４は、吸引管５を挿通させてケーシング３の中央部に導入するガイド部材である。この実施形態では、中空ロッド１４がケーシング３内に延在する長さを規制する規制部材２４を取り付けている。これにより、中空ロッド１４の上端１４ａを地盤４上で人が操作可能な位置まで延在させ、下端１４ｂをケーシング３の下端２近傍まで延在させている。また、中空ロッド１４の下端１４ｂには、後述する土砂集積部材９を取り付けている。
【００１７】
吸引管５は中空ロッド１４に挿通してケーシング３の中央部に延在させている。吸引管５の先端は、吸引時等に吸引管５先端が振れるのを抑止するため、リング状の補強部材２５を装着しており、中空ロッド１４の下端から所定の位置まで突出させている。吸引管５の基端は地盤４上に設置された吸引力制御装置兼土水貯留装置２６を経て、例えば真空ポンプなどの真空吸引手段２７に接続している。この吸引力制御装置兼土水貯留装置２６は、土水貯留タンク構造で、吸引管５から吸引された堀屑、地下水を貯留するとともに、バルブ２８から外気を取り入れることで吸引管５の吸引力を制御することができるようになっている。
【００１８】
土砂集積部材９は、ケーシング１の下端２で掘削した土砂６をケーシング中央部の吸引管５方向に掃き集めるものである。この実施形態では、土砂集積部材９は、図２および図３に示すように、ロッド固定軸２９と、土砂を掃き集める翼部３０とで構成している。
【００１９】
ロッド固定軸２９は、中空ロッド１４の下端に装着固定するためのものであり、中空ロッド１４の外径と略同じか少し広い内径を備えた筒状の部材で、中空ロッド１４の外径に嵌め合わせるため軸方向にスリット３１を設けており、中空ロッド１４の下端に装着してホースバンド３２で締め付け固定する。
【００２０】
翼部３０は、中空ロッド１４の外部から外側に延在した部材である。この実施形態では、ロッド固定軸２９の周囲に、略接線方向に延在するように固定的に配設したものである。すなわち、中空ロッド１４を回動操作することにより、中空ロッド１４の下端に装着した翼部３０を回動させ、翼部３０の下端縁部３７により、ケーシング３の下端近傍の土砂を中央に掃き集めるものである。この実施形態では、図３に示すように、３枚の翼部３０を、ロッド固定軸２９の周囲に、均等間隔で周方向に見て同じ接線方向に延在するように接着している。なお、図２中の左右の翼部３０は、図３の配置によれば、同一の断面には現れないが、説明の便宜上、同一断面に翼部３０が延在するように描いている。
【００２１】
この実施形態では、翼部３０に土砂を掃き集める周方向の角度を調整するための角度調整部材３３を固定し、さらに翼部３０の下端縁部を形成する第１補助具３４と、翼部３０の外径側縁部３５にケーシング３の内側面を清掃する第２補助具３６を取り付けている。
【００２２】
角度調整部材３３は、横断面が略三角形の楔状の片材であり、図３中の矢印Ｐで示す翼部３０の掘削回転方向の前側の側面に取り付けている。この実施形態では、角度調整部材３３は翼部３０に接着しており、第１補助具３４と、第２補助具３６を取り付けるためのボルト孔３３ａを翼部３０と角度調整部材３３に貫通させて形成している。第１補助具３４は、図４に示すように、翼部３０の下端縁部３７を形成するものであり、翼部３０に取り付けたときに、下端縁部３７が翼部３０の下端から突出し、外径側から内径側に向かうにつれて下方に傾斜する形状を備えている。この実施形態では、翼部３０はロッド固定軸２９の周囲に３枚、周方向に均等に配設しており、翼部３０の下端縁部３７は全体として外形側から中央部に向けて、緩やかに突出した形状になっている。
【００２３】
この第１補助具３４は、樹脂製の部材で、地盤を掻きほぐすための引掻部３８を備えている。この実施形態では、下端縁部３７から先端が突
出した釘３９を複数本埋め込んでいる。この釘３９は岩盤などの比較的硬い地層においても土砂を掻きほぐす。その結果、地盤が硬い場合でも柔らかくすることができる。また、この第１補助具３４は吸引管５の近傍にも、土砂が堆積するのを防止する引掻部３８を備えている。この実施形態では引掻部３８は、同様に先端が吸引管５の近傍に向けて斜め下方に突出するように第１補助具３４に埋め込んだ釘４６で構成している。吸引管５で土砂を吸い込む際に、吸引管５の下方周囲に土砂６が堆積する場合があるが、斯かる吸引管５の下方近傍で釘４６が旋回することにより、吸引管の近傍に土砂が堆積するのを防いでいる。
【００２４】
また、この第１補助具３４は、ボルト４０を翼部３０に形成したボルト孔３３ａに挿通し、ナット４１で固定している。この実施形態では、第１補助具３４に上下方向に長い長孔４２を形成しており、翼部３０に対して上下方向に位置を調整して取り付けている。第１補助具３４の下端縁部３７の突出量を調整することにより、土砂集積部材９が土砂を掃き集める作用を微調整している。
【００２５】
次に、第２補助具３６は、ケーシング３の内側面を清掃するためのものであり、図２に示すように翼部３０の外径側縁部３５方向に突出するようにブラシ４３を植設したものである。第２補助具３６は横方向に長い長孔４４を形成しており、翼部３０に対し、半径方向に位置を調整して取り付けている。これにより、ブラシ４３の先端が確実にケーシング３の内側面に届かせることができる。
【００２６】
このように、この土砂集積部材９は中空ロッド１４の下端に固定的に配設しており、中空ロッド１４を回動操作することにより、ケーシング３内で回動するようになっている。
【００２７】
このケーシングボーリング装置８Ａは、中空ロッド１４を操作して土砂集積部材９を適宜に回動させ、ケーシング３下端近傍の土砂をケーシング３の中央に掻き集め、ケーシング３の中央に配設した吸引管５で土砂を吸引するものである。この際、飽和度の高い地盤においては、水供給ホース４５により、適宜に適量の水を供給するとよい。例えば、地下水中においては、地下水位とケーシング内面水位とをほぼ一定に保たないと地盤が崩壊（ボイリング）する場合があるからである。また、この実施形態では、図３に示すように、翼部３０が接線方向に延在した矢印Ｐの方向に中空ロッド１４を回動させると、翼部３０の下端縁部３７により、土砂６は矢印４７方向に移動するので中央に掃き集められ易くなり、反対方向に回動させると土砂６を中央に掃き集める作用は弱い。これにより、中空ロッド１４を適宜に反対方向に回動させることにより、掘削面の高さを調整することができ、例えば、ブラシ４３でケーシング３の内周面を清掃する場合には、中空ロッド１４を反対方向に回動させて行なうとよい。
【００２８】
土砂集積部材９は、中空ロッド１４の下端に固定的に配設しており、中空ロッド１４は規制部材２４により延伸枠１２に係合しているので、中空ロッド１４の下端のケーシング３に対する相対的な延在位置を決めることができる。これにより、ケーシングの下端２の土砂を掻きほぐす深さは、中空ロッド１４の延在長さを規制する規制部材２４の取り付け位置で規定することができる。
【００２９】
また、この土砂集積部材９では、翼部３０の下端縁部３７を第１補助具３４によって形成し、それぞれ外径側よりも中央部が緩やかになるように下方に延在させている。土砂集積部材９を回動させると、ケーシング３の下端の土砂６は中心部が緩やかに深くなった擂鉢状に掻きほぐされる。
【００３０】
このケーシングボーリング装置８Ａは、土砂集積部材９を適宜に回動し、土砂の上層を掻きほぐして掃き集め、吸引管５でケーシング３の中央部から土砂を吸引するものである。このケーシングボーリング装置によれば、ケーシング下端２近傍の土砂６は、土砂集積部材９により掻きほぐされつつ、吸引管５方向に掃き集められ、中央部から吸引されるので、上層部から均一に掘り下げられる。また、ケーシング３に対する土砂集積部材９の位置が調整されているので、土砂集積部材により、土砂を掘り過ぎるということがない。これにより、ケーシング３に対する土砂６の上面の深さを制御しながら掘り進めることができる。これにより、ケーシング下端近傍の土砂が局部的に除去され、ケーシング３の外側の土砂が崩落し、ケーシング内に進入する不具合が生じることはない。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態に係るケーシングボーリング装置を説明したが、本発明に係るケーシングボーリング装置はこれに限定されるものではない。
【００３２】
例えば、土砂集積部材９は羽根状の翼部３０とし、これに釘３９の付いた第１補助具３４や、ブラシ４３を付した第２補助具３６を設けたが、本発明の作用効果が促進されるものならばその他の補助具を設けてもよい。また、上記第１補助具３４については、その下端縁部３７の突出量調整により土砂６に対する掃き集め作用が微調整できることを述べたが、下端縁部３７の傾斜角を適宜変更すると集積した土砂６の傾斜角が調整できるので、これによっても掃き集め効果を微調整できる。また、釘３９についても釘以外の例えばスチールウールや金属ブラシを用いてもよい。以上の補助具は個々に設けるのではなく、一体に設けてもよい。さらに、土砂集積部材９の回動方法についても本実施形態では人が手で行っているが、ハンドドリル等簡単な装置で回動してもよい。また、ケーシング３が地質や地盤の調査・観察を目的に行われる場合は、材質を透明体で構成し、ボーリング孔１１壁面の土質状況をカメラで撮像できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るケーシングボーリング装置の正面図である。
【図２】図１の装置に用いている土砂集積部材の拡大正面図である。
【図３】図２の土砂集積部材のＡ−Ａ線に沿う矢印方向の断面図である。
【図４】図１の装置に用いている第１補助具の斜視図である。
【図５】図１の装置に用いられている第２補助具の斜視図である。
【図６】従来のケーシングボーリング装置の要部断面の正面図である。
【図７】図６の装置に用いているケーシングの初期貫入安定時の力学図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    下端内周面
２    下端
３    ケーシング
４    地盤
５    吸引管
６    土砂
７    荷重付与手段
８Ａ  ケーシングボーリング装置
８Ｂ  ケーシングボーリング装置
９    土砂集積部材
１０    外部ケーシング
１１    ボーリング孔
１２    延伸枠
１３    荷重伝達枠
１４    中空ロッド
１５    脚部
１６    ウェイト載置部
１８    脚立式支持枠
２１    ウェイト
２２    挿通孔
２３    支持板
２４    規制部材
２６    吸引力制御装置兼土水貯留装置
２７    真空吸引手段
２９    ロッド固定軸
３０    翼部
３３    角度調整部材
３４    第１補助具
３５    外径側縁部
３６    第２補助具
３７    下端縁部
３８    引掻部
３９    釘
４０    ボルト
４１    ナット
４２    長孔
４３    ブラシ
４４    長孔
４５    水供給ホース
４６    釘
【図１】
2006257657.tif 000003
【図２】
2006257657.tif 000004
【図３】
2006257657.tif 000005
【図４】
2006257657.tif 000006
【図５】
2006257657.tif 000007
【図６】
2006257657.tif 000008
【図７】
2006257657.tif 000009