(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動と回転を利用した無水掘削によって土壌試料を採取するための土壌サンプリング装置であって、先端にビットを有するアウターチューブとその内部に装着するコアチューブを有し、コアチューブの先端部が位置する部分のアウターチューブの内壁にパッキングを設けてコアチューブの間の間隙を封止し、掘進時のスライムの進入を防止する土壌サンプリング装置。
【請求項２】
請求項１において、ビットは、アウターチューブに衝撃で切断可能なシアピンで固定してある土壌サンプリング装置。
【請求項３】
請求項２の土壌サンプリング装置を使用して土壌を掘削し、所定深度において試料を採取した後、アウターチューブの中空部を通じて錘を落下させて打撃を加えてシアピンを切断してビットをアウターチューブから分離解放して地中に残置し、アウターチューブにストレーナ及び井戸管を挿入してからアウターチューブを回収する土壌の観測井の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌がどの程度汚染されているかを調査したり汚染された土壌の汚染物除去処理の効果を観測するための土壌のサンプリング装置およびサンプリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚染土壌のサンプリングは、試料採取の際に試料土壌中の汚染物を変質させないために無水で掘削することが必要であり、油圧ドリフター、ノッキングデバイスおよびロータリーマシンを使用してシングルコアチューブを地中に掘進し、サンプリングしてはシングルコアチューブを引き抜いて試料を取り出し、再度シングルコアチューブを地中に掘進してサンプリングするという工程を繰り返し、目的深度までのサンプリングをおこなっている。
【０００３】
また、砂質土層などの崩壊性の地層では孔壁保護のためケーシングを使用して掘進し、ケーシング内の掘屑を清掃除去してからコアチューブを挿入してサンプリングすることを繰り返し、所定の深度までのサンプリングをおこなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
汚染物の分布やその変化を知るために多くの採取地点から試料を採取する必要があり、採取作業を迅速かつ効率的におこなうことが必要であり、継続的に汚染物質を観測する必要がある。また、汚染物質に影響を与えないため、無水で地盤を掘進する必要がある。
本発明は、サンプリング装置の細部を改良して無水であってもスライム等がコアチューブに進入しないようにするとともに、継続観測のための観測井戸を試料の採取とともに構築できるようにするものである。
また、シングルコアチューブを使用したサンプリングの場合、径が１０〜１５ｃｍの拳程度の礫が地中に存在するとコアチューブのシューに礫があたり、サンプリングが不可能になることがあった。
このような場合、ロータリーマシンを使用してダブルチューブコアバレルを使用するとによってサンプリングは可能であるが、コアチューブの連続的な回転掘進による発熱が採取した試料中の汚染物質を変質させたり揮散させてしまい、土壌の汚染を正確に示す試料を採取できないという問題があった。
【０００５】
さらに、油圧ドリフターやノッキングデバイスを使用すると、掘進装置の打撃音が騒音となり、住宅地など騒音規制のある地域では使用することができなかった。
そこで、汚染土壌の汚染物質に影響を与えることなく、また、騒音を発生することなく汚染土壌の試料をサンプリングできるようにするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
コアチューブとアウターチューブの間隙をシールすることにより、無水でアウターチューブを掘進した際にスライムが間隙に進入しないようにした。
コアチューブを引き上げるオーバーショットの先端に膨出部を設けたピンを取り付け、コアチューブの固定用のラッチが完全にボーリングヘッドにセッティングされないと抜け出せないようにし、試料採取を円滑におこなえるようにした。
さらに、コアチューブ内において試料を包み込むビニールチューブをカセット化して取り付け作業を省略できるようにした。
また、コアチューブを装着したアウターチューブを揺動または間欠回転のいずれか、または、それらの組合せで地中に所定深度まで掘進し、試料を採取するようにして汚染土壌中の汚染物を変質させずに試料を採取できるようにするとともに、試料の引き上げ回収にワイヤライン方式を採用することで、アウターチューブを引き抜くことなく試料を採取し、また、孔壁を崩壊させずに効率よく採取作業をおこなうことができるようにした。
【０００７】
加えて、回転と振動の併用によって、礫が存在する土壌においても、大きな騒音を発生することなく土壌の採取作業をおこなえるようにした。
さらに、試料を採取した後、アウターチューブをケーシングとして利用し、ストレーナおよび井戸管を挿入して観測井を構築するようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明を実施例に基づいて説明する。
図１にアウターチューブ８内にコアチューブ９を装着した状態を示す。左側が先端部で、右側が頭部である。コアチューブ９はアウターチューブ８に装着され、ラッチ１１で固定されている。無水で試料を採取する必要があるため、アウターチューブ８とコアチューブ９との間隙に送水して土砂やスライムが進入するのを防止できないので、アウターチューブ８の内壁のコアチューブ９の先端部が位置する部分にパッキング１２を設け、掘進時のスライム等の進入を防止している。
【０００９】
アウターチューブ８の先端にはビット２が取り付けてある。アウターチューブ８の先端部の外径は一定長部分が拡径してあり、掘進時に掘削孔壁を圧密し、崩壊を防止するとともに、拡径したことにより、アウターチューブ８の孔壁との摩擦を減少し、回転を容易にすると同時に引抜きを容易にする。
【００１０】
このビット２は、試料採取作業終了後の観測井設置の作業効率を上げるため、回収せずに地中でアウターチューブ８から分離解放して地中に置き去りにするものであり、シアピン２１でアウターチューブ８の先端に固定してある。作業終了後にビット２にアウターチューブ８の中空部を通じて錘を落下させて打撃を加え、シアピン２１を切断してビット２をアウターチューブ８から分離解放して地中に残置する。また、掘進時の回転方向を正転方向に限定し、ビットを取り外すときに逆転させると外れるようにすることもできる。
また、ビット２にはボイリング防止用のバスケット２２が取り付けてあり、バスケット２２の逆止弁作用により土砂がアウターチューブ８内に吹き上がるのを防止している。なお、バスケットはコアチューブ９にも設ける場合がある。
【００１１】
地中に掘進したアウターチューブ８に装着したコアチューブ９をオーバーショット３によって引き上げて試料を回収した後、次の試料の採取のため再度アウターチューブ８に取り付けるが、従来のものは、コアチューブ９のラッチ１１がアウターチューブ８の内壁の凹部１３に完全に引っ掛からなくてもオーバーショット３がコアチューブ９から外れる構造であった。このようにセッティングが完全でないままアウターチューブ８に回転または振動を加えて掘進すると、試料が採取できず、また、機器を傷めることがあるので、コアチューブ９が完全にアウターチューブ８にセッティングされないと、オーバーショット３がコアチューブ９から外れず、一緒に引き上げられるようにした。
【００１２】
図１に示すようにオーバーショット３の先端に膨出部を有する抜け止め用のピン３１を取り付け、このピン３１がコアチューブ９のセッテイング用のラッチ１１が開いてアウターチューブ８の凹部１３に引っ掛からないと抜け出せないようにした。従って、コアチューブ９がアウターチューブ８にセッティングされない状態で、オーバーショット３を引き上げると、コアチューブ９も一緒に引き上げられるので、セッテイング操作を再度おこない、所定の場所にセットしてラッチ１１を完全に凹部１３に引っ掛ける。
【００１３】
コアチューブ９の先端には、土壌試料を包み込むビニールチューブ４が縮めて取り付けてあるが、ビニールチューブ４の取り付け作業が面倒であったので、図２に示す先細の案内部４５とカセット４１に挿入する挿入部４６からなる挿入治具と案内部４５に差込んだビニールチューブ４をカセット４１の所定の位置に押し込むリング４７からなるビニールチューブ取付補助具を使用して取付作業を行わなければならなかったが、カセット方式を用いることにより作業を迅速におこなえるようにした。
【００１４】
図２の左側に示すように、ビニールチューブ４のカセット４１挿入部４６を差込み、先細の案内部４５にビニールチューブ４を被せるようにして差込む。次に押し込みリング４７でビニールチューブ４を挿入部４６の根元まで押し込み取付を完了する。
使用時には、このビニールチューブ４が装着されたカセット４１をコアチューブ９の先端に取り付けるだけであるので、迅速に作業が完了する。
【００１５】
図３は、アウターチューブとコアチューブで構成される土壌サンプリング装置１を地中に掘進するためのドライブヘッド５の一例を示したもので、ベースマシンにマスト６を取り付けをドライブヘッド５を昇降できるようにしたものである。
図４は、土壌採取と採取後に観測井を設置するまでの工程を示したものであり、図面にしたがって説明する。
（１）試料採取地盤がコンクリートやアスファルトで覆われている場合は、マストに昇降可能に取り付けたドライブヘッド５にコンクリートカッター５１を装着し、４００〜５００ｒｐｍ程度の高速回転でコンクリートを円筒形に切り抜き、撤去する。
【００１６】
（２）コンクリートカッター５１を取り外し、ドライブヘッド５にコアチューブ９を装着したアウターチューブ８を取り付ける。アウターチューブ８に地盤の状況に応じて揺動または間欠的な回転を与えて地盤を掘進する。
【００１７】
（３）コアチューブ９に試料が充填されたところで掘進を停止し、アウターチューブ８とドライブヘッド５の連結を解除する。
アウターチューブ８内にオーバーショット３を降ろし、内部に取りこんだ試料とともにコアチューブ９を引き上げ、試料を採取する。
【００１８】
（４）コアチューブ９をアウターチューブ８に再度セットし、オーバーショット３を引き上げる。コアチューブ９が正確にアウターチューブ８にセッティングされていないとオーバーショット３がコアチューブ９から外れないようになっているので、所定位置にセッティングされないままに再掘進して種々の問題を引き起こすことがない。アウターチューブ８にボーリングロッド１４を継ぎ足し、掘進を開始して次の試料を採取する。
【００１９】
掘進中に礫にあたり、掘進速度が低下したり、掘進が不可能になった場合には、加振機５５を駆動し、アウターチューブ８に上下方向の振動と回転（揺動、または間欠回転）を与え、ビット２の部分の土壌を緩め礫を移動させたり、粉砕して掘進する。
この作業を繰り返し予定の深度まで掘進して試料の採取をおこなう。
【００２０】
（５）試料の採取が完了したら、ドライブヘッド５をはずし、アウターチューブ８内に重錘を落下させてビット２に衝撃を与え、シアピン２１を切断してビット２をアウターチューブ８から分離解放し、地中に残す。
【００２１】
（６）次にストレーナ管６をアウターチューブ８内に挿入し、孔底部にストレーナを位置させ、ストレーナの周囲に砂および砂利を充填し、アウターチューブ８を引き抜き回収し、観測井７を完成させる。
（７）以後、この観測井を利用して地下水を定期的に採取し、汚染を継続的に観測する。
【００２２】
【発明の効果】
アウターチューブとコアチューブの間隙をパッキングで封止し、無水の掘削であってもこの間隙にスライムが進入しないようにした。オーバーショットの先端に膨出部を設けたピンを取り付け、コアチューブの固定用のラッチが完全にアウターチューブにセッティングされないと抜け出せないようにし、試料採取を確実にかつ円滑におこなえるようにした。
ビニールチューブをカセット化して取り付け作業の省力化を行いコアチューブの挿入作業を容易にした。
また、アウターチューブを緩やかな回転速度で揺動または間欠回転させて掘進するようにしたので土壌中の汚染物を変質させることなく試料を採取でき、また、ワイヤライン方式を採用したので、アウターチューブを引き抜くことなく試料を採取でき、効率よく採取作業をおこなうことができる。
回転と振動の併用によって、礫が存在する土壌においても、騒音を発生することなく土壌の採取作業をおこなうことができる。
試料採取後、アウターチューブをケーシングとして孔壁を保護した状態でストレーナ管を設置し、観測井を簡単に構築できるようにした。
【図面の簡単な説明】
【図１】コアチューブの断面図。
【図２】ビニールチューブ取付用の補助具と取り付け状態図。
【図３】掘進装置の正面図。
【図４】サンプリングの工程図。
【符号の説明】
１…土壌サンプリング装置
２…ビット
３…オーバーショット
４…ビニールチューブ
５…ドライブヘッド
５５…加振機
８…アウターチューブ
９…コアチューブ（インナーチューブ）
１１…ラッチ
１２…パッキング
【図１】
0004091716.tif 000002
【図２】
0004091716.tif 000003
【図３】
0004091716.tif 000004
【図４】
0004091716.tif 000005