(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド先端に取り付けられ、地質の調査を行う試験において所定の重さの荷重と、必要に応じて付与される回転とによってロッドと一体に地中に貫入されるスクリューポイントであって、
前記スクリューポイントは、基端部側から先端部側に向かう方向に沿って螺旋状をなす複数の稜部がその外周部に形成されたスクリュー本体部と、
前記スクリュー本体部の先端部側に一体に形成された円錐形状の先端部と、
前記スクリュー本体部の基端部側に一体に形成された軸部と、
前記軸部の基端部側に一体に形成された、前記ロッド先端に取り付けるためのねじ部とを備え、
前記スクリュー本体部の断面形状において、前記スクリューポイントの回転方向に対して前記稜部の前方側に形成された凹部の曲率半径が、基端部側から先端部側に向かって徐々に小さくなるように形成され、
前記スクリュー本体部の断面形状において、前記稜部は、前記スクリュー本体部の中心点を中心とする円の円弧を構成することを特徴とするスクリューポイント。
【請求項２】
前記スクリュー本体部の前記稜部の間を結ぶ曲線部は、前記凹部と前記凹部に連続する緩やかな凸部を有し、
前記凸部の曲率半径は、前記凹部の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項１に記載のスクリューポイント。
【請求項３】
前記スクリュー本体部は、正四角錐ではない変形した四角錐を前記スクリューポイントの回転方向に対して捻じった形状であることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれか一項に記載のスクリューポイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクリューポイントに関し、特に地盤調査に用いるスクリューポイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
大手や中小を含めた住宅メーカーが、建築に際して必ず地盤調査を実施している。スウェーデン式サウンディング試験は、海外において不良路盤の実態調査として普及した地盤調査方法であり、１９５４年頃建設省が堤防の地盤調査として導入された。その後、１９７６年にはＪＩＳ規格に制定され、その手軽さから現在ではＪＩＳＡ１２２１（２００２）として戸建住宅向けの地盤調査のほとんどが本試験によって実施されるに至っている。
【０００３】
スウェーデン式サウンディング試験は、通常、２名の作業者が人力で行う場合と、専用の機械装置を用いて１名で機械駆動によって行う場合がある。例えば、２名の作業者が人力で行う場合のスウェーデン式サウンディング試験の測定方法は、先端に円錐形のスクリューポイントを取り付けたロッド（鉄棒）を地面に突き立て、ロッドの荷重を段階的に加え、ロッドの貫入する様子を測定する。小さい荷重でロッドが下がっていけば、それだけ地盤が軟らかいということが分かる。１ｋＮ（約１００ｋｇ）の荷重で貫入しない場合、すなわちロッドの貫入が止まると、今度はロッドの上部にハンドルを取り付け、２人で向かい合ってハンドルを回転させる。ハンドルを回転させることで、ロッドが土に貫入していき、この際に、ロッドが２５ｃｍ貫入するのに何回転したかを測定する。ハンドルの回転数が少ない場合には、それだけ弱い地盤であると判断する。スウェーデン式サウンディング試験では、非常に硬い地盤や、その他の原因でロッドが貫入不能とならないかぎり、深さ１０ｍまで測定することが可能である。試験結果は、土の硬軟または締まり具合を判定するとともに、軟弱層の厚さや分布状況を把握できる。
【０００４】
上記したように、スウェーデン式サウンディング試験は、比較的、作業の容易な方法として認識されているが、現場実務の実態は、１ｋＮを超える重量物の人出運搬や、人力での回転操作等の相応等の労作業を伴っており、作業従事者には大きな身体的負担を強いている。また、専用の機械装置を用いた機械駆動による場合であっても、機械の運搬性が悪く、また比較的重量が重いため、運搬移動という新たな作業負担が生じており、総じて現場の作業の省力化はなされていない。このような問題を解決するために、スウェーデン式サウンディング試験と同等の試験結果を得ることを目的とした、省力・軽減化された試験方法の開発が望まれている。
【０００５】
そこで、従来の貫入試験で使用する荷重を１／２に軽量化することにより、スウェーデン式サウンディング試験と同等の試験結果を得る新しい試験方法の試みがなされている。従来のスウェーデン式サウンディング試験に用いられるスクリューポイントとしては、スクリュー状の溝を有した砲弾形状のスクリューポイント本体と、このスクリューポイント本体の後端に一体化された軸部とねじを持ち、スクリューポイント本体は、全長で先端へ向かって１回の右ねじりを有し、断面形状が正方形である形状のスクリューポイントが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１８５４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のスクリューポイントを省力・軽減化された新しい試験方法に適用した場合には、スクリューポイントが土に貫入しなかったり、土質によって測定値にバラツキが生じる等、従来のスウェーデン式サウンディング試験と同等の結果が得られなかった。
【０００８】
したがって、本発明は、荷重を１／２に軽量化した新しい試験方法であっても、測定値にバラツキが生じることなく、従来のスウェーデン式サウンディング試験と同等の結果が得られるスクリューポイントを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明に係るスクリューポイントは、ロッド先端に取り付けられ、地質の調査を行う試験において所定の重さの荷重と、必要に応じて付与される回転とによってロッドと一体に地中に貫入されるスクリューポイントであって、スクリューポイントは、基端部側から先端部側に向かう方向に沿って螺旋状をなす複数の稜部がその外周部に形成されたスクリュー本体部と、スクリュー本体部の先端部側に一体に形成された円錐形状の先端部と、スクリュー本体部の基端部側に一体に形成された軸部と、軸部の基端部側に一体に形成された、ロッド先端に取り付けるためのねじ部とを備え、スクリュー本体部の断面形状において、スクリューポイントの回転方向に対して稜部の前方側に形成された凹部の曲率半径が、基端部側から先端部側に向かって徐々に小さくなるように形成されている。
【００１０】
本発明に係るスクリューポイントにより、荷重を１／２に軽量化した新しい試験方法であっても、測定値にバラツキが生じることなく、従来のスウェーデン式サウンディング試験と同等の結果が得られる。
【００１１】
スクリュー本体部の稜部の間を結ぶ曲線部は、凹部と凹部に連続する緩やかな凸部を有し、凸部の曲率半径は、凹部の曲率半径より大きい。また、稜部は、スクリュー本体部の中心点を中心とする円である。
【００１２】
スクリュー本体部は、正四角錐ではない変形した四角錐をスクリューポイントの回転方向に対して捻じった形状である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、荷重を１／２に軽量化した新しい試験方法であっても、測定値にバラツキが生じることなく、従来のスウェーデン式サウンディング試験と同等の結果が得られるスクリューポイントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るスクリューポイントを適用した地盤調査装置の概略を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスクリューポイントの正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスクリューポイントの右側面図である。
【図４】図２に示すスクリューポイントのIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】粘性土における貫入試験比較グラフを示すグラフである。
【図６】砂質土における貫入試験比較グラフを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るスクリューポイントについて図面を用いて説明する。
【００１６】
まず、図１を用いて、本発明の実施形態に係るスクリューポイント２０を適用した地盤調査装置１０について説明する。図１に示すように、地盤調査装置１０は、従来のスウェーデン式サウンディング試験に用いる手動式の試験器と同様の構成であり、スクリューポイント２０連結用のロッド１２、継足用ロッド１３、ハンドル固定部１４、ハンドル１５、載置用のクランプ１６、重り１７、１７、１７、１８、底板１９及びスクリューポイント２０を備える。地盤調査装置１０を構成する各構成要素は、互いに着脱自在に形成されている。
【００１７】
ロッド１２は、例えば、直径１４ｍｍの円柱状に形成されると共に、その長さが８４５ｍｍに規定されている。また、ロッド１２は、その一端部（図１では下端部）にねじ孔（図示せず）が形成されると共に、その他端部（図１では上端部）に雄ねじ（図示せず）が形成されて構成される。さらに、ロッド１２は、一端部から２５０ｍｍ毎に目盛りが描かれている。継足用ロッド１３は、試験の際にロッド１２に継ぎ足すためのロッドであって、その長さが１０００ｍｍに規定され、それ以外については、ロッド１２と同じ仕様で形成されている。つまり、継足用ロッド１３は、その一端部にねじ孔（図示せず）が形成されると共に、その他端部に雄ねじが形成され、ロッド１２と継足用ロッド１３とは、継足用ロッド１３のねじ孔にロッド１２の雄ねじをねじ込むことによって互いに連結される。
【００１８】
ハンドル固定部１４は、ロッド１２の上端部に連結されて、ハンドル１５を固定する。ハンドル１５は、ハンドル固定部１４を貫通することによってロッド１２、又は継足用ロッド１３に対して直交するようにしてハンドル固定部１４に固定されている。クランプ１６は、円板状に形成されると共に、ロッド１２又は継足用ロッド１３を貫通させる中心孔がその中心部に形成されて構成されている。また、クランプ１６は、中心孔にロッド１２を貫通させた状態で、ロッド１２の上端部から所定の長さだけ下端部側に離間した位置に固定されて、載置された重り１７を保持する。
【００１９】
重り１７、１７、１７、１８は、例えば円板状にそれぞれ形成されている。また、重り１７、１７、１７、１８は、中心部に中心孔が形成されると共に、外周部から中心孔に向かう切り込みが形成されて構成され、その切り込みを用いて中心孔にロッド１２を通した状態でクランプ１６の上に載置される。この場合、地盤調査装置１０を用いた試験では、重量がそれぞれ１２５Ｎの３つの重り１７、１７、１７及び重量が７５Ｎの重り１８が使用される。底板１９は、例えば円板状に形成されると共に、スクリューポイント２０やロッド１２を貫通させるための孔が中心部に形成されて構成されている。この場合、底板１９は、試験に際して試験対象の地盤１００の上に載置される。なお、この地盤調査装置１０では、例えば、ロッド１２、ハンドル固定部１４、ハンドル１５およびクランプ１６の各々の重量が合計で約５０Ｎとなるように規定されている。これにより、この地盤調査装置１０を用いた試験では、従来のスウェーデン式サウンディング試験に比べて荷重が１／２となる。
【００２０】
図２に示すように、スクリューポイント２０は、スクリュー本体部２１、スクリュー本体部２１の先端部側に一体に形成された円錐形状の先端部２２、スクリュー本体部２１の基端部側に一体に形成された軸部２３及び軸部２３の基端部側に一体に形成されたねじ部２４を備える。スクリュー本体部２１は、基端部側（図２では右端部側）から先端部側（図２では左端部側）に向かう方向に沿って螺旋状をなす４本の稜部２１ａがその外周部に形成されている。また、スクリュー本体部２１は、例えば、基端部から先端部２２までの長さＴ１が６１〜６５ｍｍに規定されると共に、最大径の部位から先端までの長さＴ２が６０ｍｍに規定され、稜部２１ａの端部から先端までの長さＴ３は１０ｍｍに規定される。スクリュー本体部２１は、例えば、最大径の外径（図３参照）Ｗ１が１８．０ｍｍであり、先端部側の外径Ｗ２が６．６ｍｍに規定される。スクリュー本体部２１は、基端部側から先端部側に向かうに従って、その外径が徐々に小径となるように形成されている。また、先端部２２の長さＴ４が５．６３ｍｍに規定される。スクリュー本体部２１と先端部２２は、例えば、ＳＣＭ４１５又はこれと同等以上の硬さを有する、正四角錐ではない、つまり、断面形状が正方形ではない、例えばひし形形状等の、変形した四角錐状の鋼製の素材をねじり加工することにより形成される。
【００２１】
図３、図４に示すように、スクリュー本体部２１の稜部２１ａの間を結ぶ曲線部２１ｂは、大きく窪んだ凹部２１ｃと、凹部２１ｃに連続する緩やかな凸部２１ｄを有する。凸部２１ｄの曲率半径は、凹部２１ｃの曲率半径より大きく設定される。スクリュー本体部２１は、基端部側から先端部側に向かうに従って、その外径が徐々に小径となるように形成されているため、スクリュー本体部２１の断面形状において、スクリューポイント２０の回転方向Ｘに対して、稜部２１ａの前方側に形成された凹部２１ｃの曲率半径は、基端部側から先端部側に向かって徐々に小さくなるように形成されている。また、稜部２１ａは、スクリュー本体部２１の中心点Ｏを中心とする円である。つまり、図４に示すように、スクリュー本体部２１の断面形状において、稜部２１ａの先端は、スクリュー本体部２１の中心点Ｏを中心とする円の円弧を構成する。稜部２１ａは、スクリュー本体部２１の全長で、先端へ向かって約半回転の右ねじれ（回転方向Ｘ）とする。
【００２２】
なお、軸部２３はスクリュー本体部２１と同じ鋼製の素材により形成し、直径１４ｍｍであり、長さは任意の長さとする。また、軸部２３を設けず、スクリュー本体部２１の基端部側に直接ねじ部２４を設けた構成としても構わない。ねじ部２４は、軸部２３又はスクリュー本体部２１に対して、例えばホーロネジ取付けにより一体に形成する。ねじ部２４は、図１に示すロッド１２のねじ孔にねじ込まれることにより、スクリュー本体部２１をロッド１２に連結させる。
【００２３】
次に、地盤調査装置１０を用いて試験を行う方法について説明する。試験に先立ち、地盤調査装置１０を組み立てる。この際には、まず、クランプ１６の中心孔にロッド１２を貫通させて、ロッド１２の上端部から所定の長さだけ下端部側に離間した位置でクランプ１６をロッド１２に固定する。次に、ロッド１２の上端部にハンドル固定部１４を固定する。次いで、ハンドル固定部１４にハンドル１５を貫通させて、ロッド１２に対して直交するようにしてハンドル１５を固定する。
【００２４】
続いて、ロッド１２の下端部にスクリューポイント２０を取り付け、スパナ等により確実に固定する。次に、図１に示すように、試験対象の地盤１００における所定の試験箇所に底板１９を載置する。次いで、地盤調査装置１０のスクリューポイント２０を底板１９の中心孔に貫通させる。この際に、地盤調査装置１０の自重（この場合約１２５Ｎ）によってスクリューポイント２０が地盤１００の鉛直方向に貫入したときには、スクリューポイント２０及びロッド１２の貫入（下方への移動）が停止した時点でスクリューポイント２０の貫入量を測定する。
【００２５】
次いで、地盤調査装置１０のクランプ１６の上に１２５Ｎの重り１７を載置して地盤調査装置１０の自重を約２５０Ｎに増加させる。この際に、自重の増加によってスクリューポイント２０がさらに貫入したときには、貫入が停止した時点でスクリューポイント２０の貫入量を測定する。続いて、クランプ１６に載置する重り１７を交換又は追加することによって地盤調査装置１０の自重を順次変更し、上記と同様にして各荷重に対するスクリューポイント２０の貫入量を測定する。この場合、スクリューポイント２０の貫入によってクランプ１６が底板１９に突き当たったときには、ハンドル固定部１４及びハンドル１５をロッド１２から取り外して、図１に示す継足用ロッド１３をロッド１２の上端部に連結した後に、取り外したハンドル固定部１４及びハンドル１５を継足用ロッド１３の上端部に固定すると共に、クランプ１６を上方に引き上げて固定する。
【００２６】
次に、地盤調査装置１０の自重が約５００Ｎの状態でスクリューポイント２０の貫入が停止し、貫入量を測定した後に、ハンドル１５を用いて、鉛直方向への力が加わらないようにして地盤調査装置１０全体を回転させる。この際に、約５００Ｎの自重によって停止した位置から２５０ｍｍの長さ分だけスクリューポイント２０がさらに貫入されるまでに要した半回転数（ロッドの半回転を１として計数した数）を記録する。以後、貫入量が２５０ｍｍ増加する毎に、それに要した半回転数を記録する。この場合、例えば、スクリューポイント２０が硬い地層に突き当たって貫入量が５０ｍｍ増加するまでの半回転数が５０回以上となったときには、測定を停止してロッド１２（継足用ロッド１３）及びスクリューポイント２０を地盤１００から引き抜いて試験を終了する。
【００２７】
次いで、各荷重毎の貫入量の測定値や、貫入が２５０ｍｍ増加する毎に要した半回転数に基づいて地盤１００の強度についての評価を行う。結果記録は従来のスウェーデン式サウンディング試験の方法に順ずる。回転による貫入の際に、２５０ｍｍ貫入するために３８半回転に達した時点で測定の上限を超えたものと判断する。
【００２８】
図５、６に粘性土及び砂質土における貫入試験比較グラフを示すグラフを示す。貫入試験は、粘性土は東京都大田区池上１丁目、砂質土は東京都大田区萩中１丁目において、上記した従来のスウェーデン式サウンディング試験に対して荷重が１／２である新しい地盤調査装置１０に対して、スクリューポイントの２種類の試作品を適用した例Ａ、Ｂと、本実施形態に係るスクリューポイント２０を適用した例Ｃと、従来のスウェーデン式サウンディング試験の例Ｄの４例に対して行った。縦軸は深度（ｍ）、横軸は地質強度をＮｓｗ（回）で示している。なお、例Ａ〜Ｃでは、従来のスウェーデン式サウンディング試験との比較のため、荷重を２倍数として表示した。
【００２９】
図５に示す粘性土における貫入試験比較グラフでは、深度５．００ｍ付近まで、例Ａ〜Ｃのいずれもが従来のスウェーデン式サウンディング試験の例Ｄに類似する傾向にあるが、中でも例Ｃの数値が突出して例Ｄに類似した。また、例Ａ、Ｂは数値にややバラツキが見られた。深度５．５０ｍ付近から例Ｂの数値が過大な傾向を示し、深度６．５０ｍ付近から例Ａの数値が過大な傾向を示したが、例Ｃは例Ｄの数値に追随した。
【００３０】
図６に示す砂質土における貫入試験比較グラフでは、０．００〜０．７５ｍまでは砕石やガラにより掘削したため、データを得ることができなかった。深度３．００ｍ付近まで、例Ａ〜Ｃのいずれもが従来のスウェーデン式サウンディング試験の例Ｄに類似する傾向にあるが、中でも例Ｃの数値が突出して例Ｄに類似した。深度３．００ｍ付近から例Ａ、Ｂの数値が過大な傾向を示したが、例Ｃは例Ｄの数値に追随した。
【００３１】
このように、粘性土及び砂質土のどちらの土質においても、例Ｃは自沈貫入時の荷重の２倍数が従来のスウェーデン式サウンディング試験の荷重での類似した近似値を示し、回転貫入時の半回転数が従来のスウェーデン式サウンディング試験での半回転数と類似した近似値を示すことがわかった。
【００３２】
以上示したように、本発明の実施形態に係るスクリューポイントを用いた場合、荷重を１／２に軽量化した新しい試験方法であっても、上記した形状のスクリューポイントを用いることにより、測定値にバラツキが生じることなく、従来のスウェーデン式サウンディング試験と同等の結果が得られる。また、荷重を１／２に軽量化した新しい試験方法が可能となったことにより、省力・軽減化された試験方法が可能となる。
【００３３】
なお、スクリューポイント本体部の作製方法としては、鋼製の素材をねじり加工する方法に限定されず、鋼製の素材を切削して上記の形状に形成する方法や、鍛造や鋳造によって上記の形状に形成する方法等の各種の作製方法を採用することができる。また、各寸法、比率等は一例であり、上記内容に限定されない。更に、本実施形態では、スクリューポイントの回転方向を右回転としたが、左回転の試験方法の場合は、稜部の捻じり方向を逆とすればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  地盤調査装置
２０  スクリューポイント
２１  スクリュー本体部
２１ａ  稜部
２１ｂ  曲線部
２１ｃ  凹部
２１ｄ  凸部
２２  先端部
２３  軸部
２４  ねじ部
【要約】
【課題】荷重を１／２に軽量化した新しい試験方法であっても、測定値にバラツキが生じることなく、従来のスウェーデン式サウンディング試験と同等の結果が得られるスクリユーポイントを提供する。
【解決手段】ロッド先端に取り付けられるスクリューポイント２０は、基端部側から先端部側に向かう方向に沿って螺旋状をなす複数の稜部がその外周部に形成されたスクリュー本体部２１と、スクリュー本体部２１の先端部側に一体に形成された円錐形状の先端部２２と、スクリュー本体部２１の基端部側に一体に形成された軸部２３と、軸部２３の基端部側に一体に形成された、ロッド先端に取り付けるためのねじ部２４とを備え、スクリュー本体部２１の断面形状において、スクリューポイントの回転方向に対して稜部２１ａの前方側に形成された凹部２１ｃの曲率半径が、基端部側から先端部側に向かって徐々に小さくなるように形成されている。
【選択図】図２【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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