(57)【要約】【課題】土砂の落下を確実に防止することによって正確な調査を可能にする、土砂の採取方法および採取装置を提供する。【解決手段】略Ｕ字状の横断面を有する長尺の採取部材１６と、採取部材１６の開放された側面を塞ぐ閉塞部材１８とを調査対象地盤に打ち込むことによって、採取部材１６と閉塞部材１８とによって囲まれた採取領域Ａ内に土砂を取り込む。そして、採取領域Ａの先端部分に確保された硬化領域Ｂに硬化剤を注入することによって、そこにある土砂を硬化させる。その後、採取部材１６および閉塞部材１８とともに採取領域Ａ内の土砂を地盤から抜き取る。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）略Ｕ字状の横断面を有する長尺の採取部材と、前記採取部材の開放された側面を塞ぐ閉塞部材とを地盤に打ち込むことによって、前記採取部材と前記閉塞部材とによって囲まれた採取領域内に土砂を取り込み、
（ｂ）前記採取領域の先端部分に確保された硬化領域に硬化剤を注入することによって、そこにある前記土砂を硬化させ、
（ｃ）前記採取部材および前記閉塞部材とともに前記採取領域内の前記土砂を前記地盤から抜き取る、土砂の採取方法。
【請求項２】
地盤から土砂を採取するための土砂の採取装置であって、
一側面が開放された略Ｕ字状の横断面を有する本体部と、前記本体部の周方向両端部に形成された第１係止部とを有する長尺の採取部材、
前記地盤中において前記採取部材の開放された側面を塞ぐ閉塞板と、前記閉塞板の幅方向両端部に形成され、前記第１係止部と係合される第２係止部とを有する長尺の閉塞部材、および
前記採取部材と前記閉塞部材とによって囲まれる採取領域の先端部分から後端部分にわたって配設され、前記採取領域の先端部分に確保された硬化領域へ硬化剤を注入する注入管を備える、土砂の採取装置。
【請求項３】
前記硬化領域を構成する前記採取部材の内側面には、前記土砂を係止させるための土砂係止部が設けられた、請求項２に記載の土砂の採取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、土壌汚染調査，地質調査または堆積物調査等において、調査対象の地盤から土砂を採取するのに用いられる、土砂の採取方法および採取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の「土砂の採取方法および採取装置」の一例が、特開平１０−１４７９２８号公報に開示されている。この従来技術は、簡単に言えば、「採取箱および蓋板を地盤へ打ち込むことによって、地層を深さ方向へ連続するようにして切り取り、切り取った地層を採取箱および蓋板とともに地盤から抜き取り、その後、地上で蓋板を外すことによって地層を観察できるようにしたもの」である（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１４７９２８号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術（特許文献１）では、地層を深さ方向へ連続するようにして切り取るようにしているので、たとえば、採取箱を１０ｍの深さまで打ち込めば、０ｍ〜１０ｍの深さまでの地層を連続的に採取できるのが建前である。ところが、採取箱の下端部には、開口が設けられているので、実際には、この開口から土砂が落下することとなり、採取箱を１０ｍの深さまで打ち込んだとしても１０ｍ付近の土砂を確実に採取することはできなかった。また、土砂の一部が落下した場合には、採取箱の中で土砂が下方へ移動するため、地層の積層状態が崩れることとなり、正確な調査を行うことができなかった。
【０００５】
そこで、上述の従来技術（特許文献１）では、「採取装置の内部をテーパ状にすることで土砂の落下を防止すること」も考えられていたが、この場合でも、開口を完全に閉塞することにはならないため、土砂の落下を確実に防止することはできなかった。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、土砂の落下を確実に防止することによって正確な調査を可能にする、土砂の採取方法および採取装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、「（ａ）略Ｕ字状の横断面を有する長尺の採取部材１６と、採取部材１６の開放された側面を塞ぐ閉塞部材１８とを地盤１２に打ち込むことによって、採取部材１６と閉塞部材１８とによって囲まれた採取領域Ａ内に土砂１４を取り込み、（ｂ）採取領域Ａの先端部分に確保された硬化領域Ｂに硬化剤２８を注入することによって、そこにある土砂１４を硬化させ、（ｃ）採取部材１６および閉塞部材１８とともに採取領域Ａ内の土砂１４を地盤１２から抜き取る、土砂の採取方法」である。
【０００８】
この発明では、硬化領域Ｂに硬化剤２８を注入することによって、そこにある土砂１４を硬化させるようにしているので、硬化された土砂１４を、採取部材１６の下端部開口を閉塞する栓として機能させることができる。したがって、採取部材１６および閉塞部材１８とともに採取領域Ａ内の土砂１４を地盤１２から抜き取る際には、採取領域Ａ内の土砂１４が落下することはない。
【０００９】
なお、「略Ｕ字状」とは、一側面が開放された形状を意味し、これには、本来の「Ｕ字状」の他に、「コ字状」，「Ｃ字状」および「Ｖ字状」等が含まれるものとする（以下、同じ）。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、「地盤１２から土砂１４を採取するための土砂の採取装置１０であって、一側面が開放された略Ｕ字状の横断面を有する本体部２４と、本体部２４の周方向両端部に形成された第１係止部２６とを有する長尺の採取部材１６、地盤１２中において採取部材１６の開放された側面を塞ぐ閉塞板３２と、閉塞板３２の幅方向両端部に形成され、第１係止部２６と係合される第２係止部３４とを有する長尺の閉塞部材１８、および採取部材１６と閉塞部材１８とによって囲まれる採取領域Ａの先端部分から後端部分にわたって配設され、採取領域Ａの先端部分に確保された硬化領域Ｂへ硬化剤２８を注入する注入管２２を備える、土砂の採取装置１０」である。
【００１１】
この発明において、地盤１２から土砂１４を採取する際には、まず、採取部材１６と閉塞部材１８とを地盤１２に打ち込むことによって、採取部材１６と閉塞部材１８とによって囲まれた採取領域Ａ内に土砂１４を取り込む。続いて、採取領域Ａの先端部分に確保された硬化領域Ｂに注入管２２から硬化剤２８を注入し、そこにある土砂１４を硬化させる。そして、採取部材１６および閉塞部材１８とともに採取領域Ａ内の土砂１４を地盤１２から抜き取る。硬化領域Ｂにおいて硬化された土砂１４は、採取部材１６の下端部開口を閉塞する栓として機能するので、抜き取りの際に、採取領域Ａ内の土砂１４が落下することはない。
【００１２】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した土砂の採取装置１０において、「硬化領域Ｂを構成する採取部材１６の内側面には、土砂１４を係止させるための土砂係止部３０が設けられた」ことを特徴とする。
【００１３】
この発明では、硬化領域Ｂにおいて硬化された土砂１４を土砂係止部３０に係止させることができるので、土砂１４の落下をより確実に防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図３を参照して、本発明が適用された土砂の採取装置１０は、土壌汚染調査や地質調査等において、調査対象となる地盤１２から土砂１４を採取するためのものであり、採取部材１６，閉塞部材１８，ガイド管２０および注入管２２等によって構成される。
【００１５】
採取部材１６は、一側面が開放された略Ｕ字状（狭義にはコ字状）の横断面を有する長尺の本体部２４を含み、本体部２４の周方向両端部には、略Ｃ字状の横断面を有する長尺の第１係止部２６が本体部２４の全長にわたって形成される。
【００１６】
本体部２４は、閉塞部材１８の閉塞板３２と協働して土砂１４を取り込むための採取領域Ａを構成するものであり、採取領域Ａの先端部分には、硬化剤２８（図８）を注入して土砂１４を硬化させるための硬化領域Ｂが確保される。硬化領域Ｂにおいて土砂１４が硬化されると、本体部２４の下端部に設けられた開口が閉塞される。したがって、本体部２４における硬化領域Ｂを構成する部分は、下端部開口の閉塞に寄与する「閉塞部２４ａ」となり、この閉塞部２４ａの内側面には、硬化された土砂１４を係止させるための鋸刃状の土砂係止部３０が形成される。
【００１７】
硬化領域Ｂにおいては、土砂１４が硬化剤２８によって硬化されるので、硬化剤２８の混入されない採取領域Ａは、閉塞部２４ａよりも上に確保されることになる。そこで、採取部材１６の外側面には、閉塞部２４ａの上端位置を「０ｍ」として所定間隔ごとに目盛りが記載され、この目盛りに従って硬化剤２８の混入されない採取領域Ａの深さが測定される。
【００１８】
なお、本体部２４の断面形状である「略Ｕ字状」には、本来の「Ｕ字状」の他に、「コ字状」，「Ｃ字状」および「Ｖ字状」等が含まれることは上述した通りである。
【００１９】
閉塞部材１８は、地盤１２中において採取部材１６の開放された一側面を塞ぐ長尺の閉塞板３２を含み、閉塞板３２の下端部内側面には、硬化領域Ｂの土砂１４を係止させるための鋸刃状の土砂係止部３０が形成される。そして、閉塞板３２の幅方向両端部には、略円形状の横断面を有する長尺の第２係止部３４が閉塞板３２の全長にわたって形成される。第２係止部３４の外径は、第１係止部２６の内径よりも十分に小さく、かつ、第１係止部２６の開放された部分の幅よりも十分に大きく設定される。したがって、第２係止部３４と第１係止部２６とは互いに摺動自在に係合されることになる。
【００２０】
ガイド管２０は、採取領域Ａの後端部分から先端部分（硬化領域Ｂ）にわたって注入管２２をガイドするものであり、採取部材１６の内側面に溶接等によって取り付けられる。ガイド管２０の先端部開口には、土砂１４の浸入を防止するための栓部材３６が装着され、ガイド管２０の先端部側面には、硬化領域Ｂへ硬化剤を吐出するための吐出孔３８が形成され、吐出孔３８には、栓部材４０が着脱自在に装着される。この栓部材４０は、ガイド管２０への土砂１４の浸入を防止するために仮装着されるものであり、硬化剤２８の吐出圧によって吐出孔３８から離脱される。
【００２１】
注入管２２は、硬化領域Ｂへ硬化剤２８を供給するためのものであり、ガイド管２０内に挿通されることによって、採取領域Ａの先端部分（硬化領域Ｂ）から後端部分にわたって配設される。そして、注入管２２の先端部は、ガイド管２０における吐出孔３８の近傍に位置決めされ、注入管２２の後端部は、硬化剤２８を圧送するためのポンプ（図示省略）に接続される。
【００２２】
なお、硬化剤２８としては、東邦化学工業株式会社製の「オーハ（商品名）」等のような速乾性のものが用いられるが、その種類は特に限定されるものではない。
【００２３】
以下には、採取装置１０を用いて地盤１２から土砂１４を採取する方法（土砂の採取方法）について説明する。この方法では、「採取部材の打ち込み工程（図４，図５）」，「閉塞部材の打ち込み工程（図６，図７）」，「硬化剤の注入工程（図８，図９）」，「土砂の抜き取り工程（図１０）」および「閉塞部材の取り外し工程（図１１）」がこの順に実行される。
【００２４】
採取部材の打ち込み工程（図４，図５）では、パイラーやバイブロ等に取り付けられた保持具で採取部材１６の後端部を保持し、採取部材１６を先端部側から地盤１２に打ち込んでいく。このとき、採取部材１６の打ち込み深さは、採取しようとする土砂１４の深さに応じて決定し、たとえば、０ｍ（地表面）〜１０ｍの深さの土砂１４を採取する場合には、「１０ｍ」の目盛りが地表面に達するまで採取部材１６を打ち込むようにし、０ｍ（地表面）〜５ｍの深さの土砂１４を採取する場合には、「５ｍ」の目盛りが地表面に達するまで採取部材１６を打ち込むようにする。
【００２５】
閉塞部材の打ち込み工程（図６，図７）では、パイラーやバイブロ等に取り付けられた保持具で閉塞部材１８の後端部を保持し、閉塞部材１８を先端部側から地盤１２に打ち込んでいく。閉塞部材１８の打ち込みが完了した状態では、図７に示すように、採取部材１６と閉塞部材１８とによって囲まれた採取領域Ａ内に土砂１４が取り込まれる。
【００２６】
硬化剤の注入工程（図８，図９）では、図示しないポンプから注入管２２に対して硬化剤を供給し、この硬化剤をガイド管２０の吐出孔３８から硬化領域Ｂへ吐出し、そこにある土砂１４へ注入する。土砂１４へ硬化剤を注入すると、その土砂１４が塊となって採取部材１６の下端部開口を閉塞する。つまり、硬化領域Ｂにおいて硬化された土砂１４が、採取部材１６の下端部開口を閉塞する栓となる。
【００２７】
土砂の抜き取り工程（図１０）では、パイラーやバイブロ等に取り付けられた保持具で採取部材１６および閉塞部材１８の後端部を保持し、これらを採取領域Ａ内の土砂１４とともに地盤１２から抜き取る。また、注入管２２をガイド管２０から撤去する。
【００２８】
この工程では、土砂１４を抜き取った後に孔４２が生じ、この孔４２の内部が負圧となるが、採取部材１６の下端部開口は硬化領域Ｂにおいて硬化された土砂１４によって完全に閉塞されているので、採取領域Ａ内の土砂１４が負圧に引かれて落下する心配はない。
【００２９】
閉塞部材の取り外し工程（図１１）では、地盤１２から抜き取った採取装置１０を、閉塞部材１８が上になるようにして支持台４４上に水平に載置する。そして、閉塞部材１８を長手方向へ引っ張って、これを採取部材１６から取り外す。
【００３０】
この実施例によれば、採取領域Ａ内の土砂１４が落下するのを確実に防止できるので、採取領域Ａ内では、地盤１２における土砂１４の積層状態がそのまま保持される。したがって、採取部材１６の外側面に記載された目盛りを見るだけで、土砂１４が存在していた深さを正確に知ることができ、土壌汚染調査等を正確に行うことができる。
【００３１】
なお、上述の実施例では、採取部材１６の内側面にガイド管２０を取り付け、このガイド管２０に注入管２２を挿入するようにしているが、たとえば図１２に示すように、採取部材１６の先端部分に吐出短管４６を取り付け、この吐出短管４６に注入管２２の先端部を直接接続し、採取部材１６を地盤１２へ打ち込むときに、注入管２２を地盤１２中へ引き込むようにしてもよい。この場合には、吐出短管４６の下端部は閉塞され、吐出短管４６の側面には、硬化領域Ｂへ硬化剤２８を吐出するための吐出孔４８が形成され、吐出孔４８には、栓部材５０が仮装着される。
【００３２】
また、上述の実施例では、閉塞部２４ａの内側面に鋸刃状の土砂係止部３０を形成しているが、「土砂係止部」は、硬化された土砂１４を係止させることのできる凸部または凹部であればよく、その形状は特に限定されるものではない。たとえば、図１３に示すように、鋸刃状の土砂係止部３０に代えて、複数の凹部５２ａからなる土砂係止部５２を形成してもよい。
【００３３】
また、閉塞部２４ａの内面が平坦であっても硬化された土砂１４の落下を確実に防止できる場合には、土砂係止部３０を形成しなくてもよい。たとえば、硬化剤２８が体積膨張するようなものであれば、硬化された土砂１４等と閉塞部２４ａの内側面との摩擦抵抗が大きくなるので、土砂係止部３０を形成する必要性は低くなる。
【００３４】
そして、採取部材１６およびガイド管２０が長くなり過ぎる場合には、これらを複数に分割し、現場において必要数だけ接続して用いるようにしてもよい。採取部材１６どうしを接続する方法としては、たとえば図１４に示すように、２つの採取部材１６の境界部に接続プレート５４を配置し、各採取部材１６をボルト・ナット５６で接続プレート５４に固定する方法等が考えられる。
【００３５】
さらに、採取部材１６の本体部２４，第１係止部２６，閉塞部材１８の閉塞板３２および第２係止部３４の形状は、図１５〜図２０に示すように、適宜変更してもよい。
【００３６】
たとえば、図１５に示すように、第１係止部２６を断面コ字状に形成するとともに、第２係止部３４を断面四角形状に形成してもよく、図１６に示すように、第１係止部２６を断面円形状に形成するとともに、第２係止部３４を断面Ｃ字状に形成してもよい。また、図１７および図１８に示すように、第１係止部２６を互いに平行な２つの係止片２６ａによって溝状に形成するとともに、平板状の閉塞部材１８（閉塞板３２）の幅方向両端部を第２係止部３４としてもよく、図１９に示すように、第２係止部３４を互いに平行な２つの係止片３４ａによって溝状に形成するとともに、２つの第１係止部２６を互いに対向する突条として形成してもよい。また、図１６〜図１９に示すように、閉塞板３２を断面Ｉ字状に形成してもよく、図２０に示すように、閉塞板３２を断面Ｕ字状に形成してもよい。
【００３７】
そして、上述の実施例では、本体部２４の断面形状を狭義の「コ字状」に形成した場合を示したが、たとえば図１８に示すように、「Ｖ字状」に形成してもよく、図１９に示すように、「Ｕ字状」に形成してもよい。ただし、狭義の「コ字状」，「Ｖ字状」および「Ｕ字状」が広義の「略Ｕ字状」に含まれることは上述した通りである。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１〜３に記載した発明によれば、硬化領域において硬化された土砂を、採取部材の下端部開口を閉塞する栓として機能させることができるので、採取領域内の土砂が落下するのを確実に防止できる。したがって、地盤における積層状態を崩すことなく土砂を採取でき、土壌汚染調査等をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】土砂の採取装置を示す斜視図である。
【図２】土砂の採取装置を示す分解斜視図である。
【図３】土砂の採取装置を示す部分断面図である。
【図４】採取部材の打ち込み工程を示す図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】閉塞部材の打ち込み工程を示す図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】硬化剤の注入工程を示す図である。
【図９】図８におけるＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】土砂の抜き取り工程を示す図である。
【図１１】閉塞部材の取り外し工程を示す図である。
【図１２】注入管の他の取り付け構造を示す部分断面図である。
【図１３】土砂係止部の変形例を示す部分断面図である。
【図１４】採取部材の変形例を示す斜視図である。
【図１５】第１係止部および第２係止部の変形例を示す図である。
【図１６】第１係止部，第２係止部および閉塞板の変形例を示す図である。
【図１７】第１係止部，第２係止部および閉塞板の変形例を示す図である。
【図１８】第１係止部，第２係止部，本体部および閉塞板の変形例を示す図である。
【図１９】第１係止部，第２係止部，本体部および閉塞板の変形例を示す図である。
【図２０】閉塞板の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１０…  土砂の採取装置
１２…  地盤
１４…  土砂
１６…  採取部材
１８…  閉塞部材
２０…  ガイド管
２２…  注入管
２４…  本体部
２４ａ…  閉塞部
２６…  第１係止部
２８…  硬化剤
３０…  土砂係止部
３２…  閉塞板
３４…  第２係止部
３６…  栓部材
３８…  吐出孔
４０…  栓部材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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