(57)【要約】【課題】  掘削装置の先端ビット部分を取り外すことなく、この先端ビット部分に取り付けることができ、かつ構造が簡単で安価である上、地中のいずれの深度のサンプルでも採取することができ、しかもソイルセメントの再攪拌を容易に行うことが可能な地中のサンプル採取用具を提供する。【解決手段】  管状部１２および絞り部１４を有する採取管１０と、絞り部の開口部を閉塞する蓋体１６と、採取管を掘削装置の先端ビット部分の攪拌翼または掘削翼に取付部３０とを具備するサンプル採取用具とする。上記取付部は、採取管の軸と攪拌翼または掘削翼の面とがほぼ平行になり、かつ採取管の軸と掘削装置の先端ビット部分の径とがほぼ直交するように、採取管を攪拌翼または掘削翼に取り付けるものとする。上記蓋体は、掘削装置の先端ビット部分が地中で正回転したときに閉じ、逆回転したときに開くものとする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状部および該管状部の軸方向一端側に連設された漸次小径となる絞り部を有する採取管と、前記採取管の絞り部の開口部を閉塞する開閉可能な蓋体と、前記採取管を掘削装置の先端ビット部分の攪拌翼または掘削翼に着脱可能に取り付ける取付部とを具備し、前記取付部は、前記採取管の軸と前記攪拌翼または掘削翼の面とがほぼ平行になり、かつ前記採取管の軸と前記掘削装置の先端ビット部分の径とがほぼ直交するように、前記採取管を前記攪拌翼または掘削翼に取り付けるものであり、前記蓋体は、掘削装置の先端ビット部分が地中で正回転したときに閉じ、逆回転したときに開くことを特徴とする地中のサンプル採取用具。
【請求項２】
前記取付部は、採取管の外周面に固定された断面コ字状の固定板と、該固定板に進退可能に取り付けられたボルトとからなり、前記ボルトの先端と採取管の外周面との間に前記攪拌翼または掘削翼を挟持して前記採取管を前記攪拌翼または掘削翼に取り付けるものであることを特徴とする請求項１に記載の地中のサンプル採取用具。
【請求項３】
前記蓋体は、前記採取管にヒンジにより取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の地中のサンプル採取用具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のサンプル採取用具と、地中のサンプル採取時の工事名称、工事住所、工事担当者名、工事年月日、サンプル採取開始時刻、サンプル採取終了時刻、サンプル採取杭番号、サンプル採取深度、先端ビット部分回転速度、先端ビット部分トルクおよび先端ビット部分圧入圧から選ばれる１種または２種以上の管理データの取得および保存を行う管理装置を備えた掘削装置とを具備し、前記掘削装置の先端ビット部分の攪拌翼または掘削翼に前記サンプル採取用具を取り付けて地中のサンプルを採取するとともに、このときの前記１種または２種以上の管理データの取得および保存を前記管理装置により行うことを特徴とする地盤掘削システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良工事等において地中から土等のサンプルを採取するサンプル採取用具およびそれを用いた地盤掘削システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低層住宅、中層住宅や、その他の構築物を建設するに当たり、セメント系固化材と水とを混合したソイルセメントを原地盤に注入しながら機械で攪拌混合することにより、原地盤の土を固化させ、地盤強化を図る地盤改良工事を行うことがある。このような地盤改良工事の工法としては、深層混合処理工法、柱状改良工法、場所打ちコンクリート杭工法、ソイルセメント合成鋼管杭工法等がある。
【０００３】
上述した地盤改良工事においては、通常、地中に注入したソイルセメントと土が固化する前に、ソイルセメントと土との混合土のサンプルを採取することが行われる。このような地中から土等のサンプルを採取するサンプル採取装置として、従来、例えば特許文献１〜５のものが提案されている。
【０００４】
特許文献１（特開平６−１２８９３１号）に記載された土等のサンプル採取装置は、サンプリング装置の上部を掘削装置の上部ロッドに接続し、下部に掘削部材を取り付けて、地面から所定の深さの孔を掘削するものである。サンプラー本体は円筒状の部材の表面に開口を設け、該開口に対して蓋部材を開閉可能に設け、蓋部材の先端部の掘削刃を円筒の表面から突出させて設ける。そして、掘削部材により掘削孔を作成する途中で、サンプリング装置を逆転駆動することにより、蓋部材をヒンジを介して開き、蓋部材を介して土をサンプラー本体の内部に掻き集め、その後でサンプリング装置を正転させて蓋部材を閉じながら引き上げてサンプルを採取する。
【０００５】
特許文献２（特許第２９２２４３４号公報）に記載された試料の採取装置は、掘削ロッドと、掘削ロッドの外周面に接続され、下端面が開放されている採取管と、採取管内に着脱自在に挿入され、試料を取り込む下端面が開放されている内筒と、掘削ロッドの外周面の、採取管の下端面位置に固定され、掘削ロッドの正回転時に採取管と内筒の下端面を塞ぐ蓋からなり、採取管が掘削ロッドの逆回転後の降下と共に内筒の内部に試料を取り込み、正回転後の上昇と共に内筒内の試料を地上に引き上げるものである。
【０００６】
特許文献３（特開平１１−３２６１５６号公報）に記載された試料採取装置は、ベースマシン等に装着して昇降自在とされた操作軸の下端に、中空状取付け軸を介して採取管が取付けられているものである。採取管の側部には所要数の採取口が形成されていると共に、採取口には中空状取付け軸に内設された流体圧シリンダによって開閉作動される蓋体が取付けられている。
【０００７】
特許文献４（特開２００２−５４１２９号公報）に記載された土等のサンプル採取装置は、側面に開口部を有する筒状の採取容器と、この採取容器内の上部に摺動自在に設けられ、開口部を閉塞可能な上ピストンと、採取容器内の下部に摺動自在に設けられた下ピストンと、上ピストンを移動させる作動ロッドと、ピストンを連結するワイヤから構成されている。そして、作動ロッドを引き上げ、上ピストンを上昇させ、その負圧吸引力で開口部から試料土を採取容器内に流入させる。さらに、上ピストンを上昇させ、下ピストンを開口部の上方に位置させ、試料土を採取容器内の上部において上ピストンと下ピストンの間に挟まれた状態で採取する。
【０００８】
特許文献５（特開平１０−１３１１６２号公報）に記載されたサンプル採取装置は、地盤改良を行ったソイルメントコラムに挿入する挿入管に、３個のパイプホルダを配置し、各ホルダにサンプル採取パイプを設けたものである。上記ホルダは、挿入管部材に対して出没可能に設け、上記挿入管を一方向に回転させてホルダを突出させ、所定の高さだけ引き上げながら、混合土をパイプに収容させ、その後に逆方向に回転させて挿入管内部にホルダを収容して引き上げるようにする。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１２８９３１号公報
【特許文献２】特許第２９２２４３４号公報
【特許文献３】特開平１１−３２６１５６号公報
【特許文献４】特開２００２−５４１２９号公報
【特許文献５】特開平１０−１３１１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前述した従来のサンプリング装置は、それぞれ問題点を有するものであった。すなわち、特許文献１〜５のサンプリング装置は、いずれも掘削装置の先端ビット部分を取り外し、そこにサンプリング装置を取り付けるものであり、その着脱に労力と時間を要する。また、これらのサンプリング装置は、掘削装置の先端ビット部分を取り外し、そこにサンプリング装置を取り付けるものであるため、サンプル採取後にソイルセメント柱に空洞等の不均一な部分が生じた場合でも、ソイルセメント柱を再撹拌することができないので、ソイルセメント柱の品質の確保が不十分になることがある。さらに、これらのサンプリング装置は、いずれも大変高価である。
【００１１】
また、特許文献３のサンプリング装置は、内部に流体圧シリンダ機構等が組み込まれ、機構が複雑であり、内部に土、ソイルセメント等が詰まりやすく、蓋の開閉等の操作性が悪い。
【００１２】
特許文献４のサンプリング装置は、作動ロッドまたは作動ワイヤで採取容器を開閉してサンプルを取り込むもので、機構が複雑であり、内部に土、ソイルセメント等が詰まりやすく、蓋の開閉等の操作性が悪い。
【００１３】
特許文献５のサンプリング装置は、サンプルを採取するときに装置を引き上げる必要があり、サンプルが固いと内部にサンプルが入りにくいという問題がある上、各層におけるサンプル採取が困難である。
【００１４】
また、一般的に、地盤下層部分のサンプルの採取は困難であることから、荷重が比較的小さい低層住宅、中層住宅などの構築物の地盤改良工事においては、地盤表層部分のサンプルしか採取していないのが現状である。地盤改良工事では、地層、地質によって地盤の深度により支持強度が全く異なる数値データとなる場合が多く、また地盤の中間層、最下層が極端にデータが悪いことが多くある。したがって、地盤の表層部分だけのデータで中間層、最下層を評価すると大きい誤りを起こす可能性がある。
【００１５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、掘削装置の先端ビット部分を取り外すことなく、この先端ビット部分に取り付けることができ、かつ構造が簡単で安価である上、地中のいずれの深度のサンプルでも採取することができ、しかもソイルセメントの再攪拌を容易に行うことが可能な地中のサンプル採取用具および地盤掘削システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、前記目的を達成するため、管状部および該管状部の軸方向一端側に連設された漸次小径となる絞り部を有する採取管と、前記採取管の絞り部の開口部を閉塞する開閉可能な蓋体と、前記採取管を掘削装置の先端ビット部分の攪拌翼または掘削翼に着脱可能に取り付ける取付部とを具備し、前記取付部は、前記採取管の軸と前記攪拌翼または掘削翼の面とがほぼ平行になり、かつ前記採取管の軸と前記掘削装置の先端ビット部分の径とがほぼ直交するように、前記採取管を前記攪拌翼または掘削翼に取り付けるものであり、前記蓋体は、掘削装置の先端ビット部分が地中で正回転したときに閉じ、逆回転したときに開くことを特徴とする地中のサンプル採取用具を提供する。
【００１７】
また、本発明は、上述した本発明のサンプル採取用具と、地中のサンプル採取時の工事名称、工事住所、工事担当者名、工事年月日、サンプル採取開始時刻、サンプル採取終了時刻、サンプル採取杭番号、サンプル採取深度、先端ビット部分回転速度、先端ビット部分トルクおよび先端ビット部分圧入圧から選ばれる１種または２種以上の管理データの取得および保存を行う管理装置を備えた掘削装置とを具備し、前記掘削装置の先端ビット部分の攪拌翼または掘削翼に前記サンプル採取用具を取り付けて地中のサンプルを採取するとともに、このときの前記１種または２種以上の管理データの取得および保存を前記管理装置により行うことを特徴とする地盤掘削システムを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る地中のサンプル採取用具および地盤掘削システムは、掘削装置の先端ビット部分を取り外すことなく、この先端ビット部分に取り付けることができ、かつ構造が簡単で安価である上、地中のいずれの深度のサンプルでも採取することができ、しかもソイルセメントの再攪拌を容易に行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。図１は本発明に係る地中のサンプル採取用具の一実施形態を示す正面図、図２は同サンプル採取用具の右側面図である。
【００２０】
図中１０は採取管を示す。この採取管１０は、内径および外径が一定の円筒状の管状部１２と、この管状部１２の軸方向一端側に連設され、内径および外径が漸次小径となる円錐台状の絞り部１４とを具備する。
【００２１】
図中１６は採取管１０の絞り部１４の開口部１８を閉塞する開閉可能な円板状の蓋体、２０は蓋体１６の外面に固定された板状の開度調整ストッパを示す。また、図中２２、２２は採取管１０の絞り部１４の外面に固定された一対の平行な板状の蓋体取付板を示す。開度調整ストッパ２０および蓋体取付板２２にはヒンジ挿入孔２４が形成されており、両蓋体取付板２２、２２の間に開度調整ストッパ２０を配置し、ピン状のヒンジ２６を開度調整ストッパ２０および蓋体取付板２２のヒンジ挿入孔２４に挿入し、ヒンジ２６の両端部をほぼ直角に折り曲げることにより、蓋体１６が採取管１０に開閉可能に取り付けられている。なお、開度調整ストッパ２０は、蓋体１６が開いたときに背面上端部２８が絞り部１４の外周面に当たることにより、蓋体１６の開度を調整するものである。
【００２２】
図中３０は採取管１０を掘削装置の先端ビット部分の攪拌翼または掘削翼に着脱可能に取り付ける取付部を示す。この取付部３０は、下端が採取管１０の外周面に固定された断面コ字状の固定板３２と、この固定板の上板部に形成されたねじ穴３４に螺合された２本のボルト３６、３６とを具備する。
【００２３】
本例のサンプル採取用具は、例えば図３に示したような掘削装置４０の先端ビット部分４２の攪拌翼または掘削翼に取り付けて使用する。図４は先端ビット部分４２を拡大して示すもので、図中４４は回転軸、４６は撹拌翼、４８は掘削翼、５０は掘削刃、５２はソイルセメント吐出口を示す。
【００２４】
本例のサンプル採取用具を掘削装置４０の先端ビット部分４２の攪拌翼４６または掘削翼４８に取り付ける場合、サンプル採取用具の取付部３０のボルト３６、３６と採取管１０の管状部１２の外周面との間に攪拌翼４６または掘削翼４８を挿入し、ボルト３６、３６を回して前進させることにより、ボルト３６、３６の先端と管状部１２の外周面との間に攪拌翼４６または掘削翼４８を挟持して、サンプル採取用具を攪拌翼４６または掘削翼４８に取り付けるものである。
【００２５】
本例のサンプル採取用具を攪拌翼４６または掘削翼４８に取り付けた場合、採取管１０の軸５４と攪拌翼４６または掘削翼４８の面とがほぼ平行になり、かつ採取管１０の軸５４と掘削装置の先端ビット部分の径５６とがほぼ直交する。
【００２６】
また、本例のサンプル採取用具を攪拌翼４６または掘削翼４８に取り付け、先端ビット部分を正回転（図１のＡ方向への回転）させると、蓋体１６は閉じる。また、逆回転（図１のＢ方向への回転）させると、蓋体１６は開く。
【００２７】
本例のサンプル採取用具の材質や大きさに限定はなく、目的等に応じて適宜決定することができるが、材質としては通常は鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属が使用される。また、蓋体および取付部の構造も上記例に限定されるものではなく、他の構造に変更してもよい。
【００２８】
次に、本例のサンプル採取用具を用いたサンプル採取方法の一例を説明する。
（１）まず、前述のようにしてサンプル採取用具を掘削装置の先端ビット部分の攪拌翼または掘削翼に取り付ける。
（２）固化材（セメント）を用いて地盤改良を行うとともに、固化前のソイルセメント柱に掘削装置の先端ビット部分を挿入し、先端ビット部分を正回転させながらサンプル採取用具を目的深度まで下降させる。この下降時に蓋体は閉じている。
（３）目的深度の位置で先端ビット部分を逆回転させ、サンプルをサンプル採取用具の採取管内に捕捉する。このとき、蓋体は開き、管状部の開口部から採取管内にサンプルが入るとともに、余分なサンプルは絞り部の開口部から出る。したがって、採取管の内部は目的深度における混合土に完全に置換される。
（４）次に、正回転にして蓋を閉じ、この状態で引き続き先端ビット部分を正回転させながらサンプル採取用具を地上まで上昇させる。そして、サンプル採取用具内のサンプルを所定のサンプル容器に採取する。
（５）ソイルセメント柱に空洞等の不均一な部分が生じないようにするため、またソイルセメント柱の品質を確実に確保するため、サンプル採取後に、先端ビット部分によりソイルセメント柱を最下部まで再撹拌する。この場合、サンプル採取用具は先端ビット部分に取り付けたままでもよく、先端ビット部分から取り外してもよい。
【００２９】
上述したサンプル採取時には、掘削装置に設備されている管理装置の電源を入れ、この管理装置にサンプル採取時の工事名称、工事住所、工事担当者名、工事年月日のデータを入力し、次に管理装置の画面を見ながらサンプル採取杭番号、サンプル採取深度、先端ビット部分回転速度、先端ビット部分トルクおよび先端ビット部分圧入圧などを確認し、（１）〜（５）の操作を行う。この場合、サンプル採取後にソイルセメント柱を最下部まで再撹拌したデータを得ることができる。
【００３０】
また、管理装置のデータカードをコンピュータに入れることにより、サンプル採取時の工事名称、工事住所、工事担当者名、工事年月日、サンプル採取開始時刻、サンプル採取終了時刻、サンプル採取杭番号、サンプル採取深度、先端ビット部分回転速度、先端ビット部分トルクおよび先端ビット部分圧入圧などのデータを一覧表およびグラフとして得ることができる。グラフの一例を図５に示す。さらに、サンプル採取後にソイルセメント柱を最下部まで再撹拌したデータを時間の経過と共にグラフとして得ることができる。
【００３１】
本実施形態は下記効果を奏する。
１．掘削装置の先端ビット部分へのサンプル採取用具の着脱が非常に簡単である。
２．掘削装置の先端ビット部分を外す必要がないので、サンプル採取用具の着脱に労力と時間を要さない。また、各杭ごとに簡単にサンプルを採取することができる。
３．掘削装置に設備されている管理装置により、正確な深度におけるサンプルを採取することができる。
４．サンプルの採取深度に制限がなく、掘削の深度範囲までサンプルを採取することができる。
５．サンプル採取用具の構造が簡単であり、土、ソイルセメント等の詰まりがなく、操作性が非常に良い。
６．短時間でサンプルを採取することができる。
７．杭ごとの任意の深度におけるサンプルを容易に採取することができる。
８．従来は地盤下層部分のサンプルの採取は困難であったので、住宅地盤改良工事業界においては、地盤表層部分のサンプルしか採取していないのが現状であるが、本実施形態のサンプル採取用具を使用すると、地盤の表層、中間層および下層のサンプルを容易に採取することができる。
９．掘削装置に設備されている管理装置により、掘削した最下部までの正確な深度におけるサンプルを採取することができる。
１０管理装置のシステムと組合わせることにより、管理データ（サンプル採取時の工事名称、工事住所、工事担当者名、工事年月日、サンプル採取開始時刻、サンプル採取終了時刻、サンプル採取杭番号、サンプル採取深度、先端ビット部分回転速度、先端ビット部分トルクおよび先端ビット部分圧入圧などのデータの一覧表やグラフ）の取得、確認および保存を行うことができる。
１１．掘削装置の先端ビット部分を外さないので、サンプル採取後にソイルセメント柱を最下部まで容易に再撹拌することができ、そのためソイルセメント柱の品質を十分に確保することができる。
１２．ソイルセメント柱を最下部まで再撹拌することにより、サンプル採取後にソイルセメント柱に空洞等の不均一な部分があっても、ソイルセメント柱の品質を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る地中のサンプル採取用具の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のサンプル採取用具の右側面図である。
【図３】掘削装置の一例を示す概略図である。
【図４】掘削装置の先端ビット部分の一例を示す斜視図である。
【図５】管理データのグラフの一例である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  採取管
１２  管状部
１４  絞り部
１６  蓋体
１８  開口部
２６  ヒンジ
３０  取付部
３２  固定板
３６  ボルト
４０  掘削装置
４２  先端ビット部分
４６  撹拌翼
４８  掘削翼
【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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