全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO09】

自走式地盤調査機を用いた振動サウンディング調査法の開発
株式会社メーサイ〇山口博久，中野真治
大阪公立大学大島昭彦

1. はじめにバイブロハンマー
コーン貫入試験

自走式地盤調査機を用いたサウンディング調査法の開発を進めている１）。バイブロハンマーコーン貫入試験法
は、調査ロッドの貫入力を荷重計（ロードセル）、貫入速度を深度計（リニアエンコーダー）にてそれぞれを測定し、力積（荷重／速度）を算定する。この方法だと、貫オープン

標準貫入試験

サンプラー

入力を測定するため、ロードセルアンプ等が必要となり、計測システムも大きくなる。硬質地盤では、バイブロによる貫入力が、最大出力の一定値になることに着目し、図-2 調査法の途中変更（例）3. 自走式地盤調査機

調査ロッドの貫入速度のみで評価することにした。計測

振動サウンディング法で使用する自走式地盤調査機を装置を深度計（リニアエンコーダー）
のみにすることで、

写真-1に示す。調査ロッドの先端には、大型コーン（直管理システムを小型化し、車載式にできる。バイブロ振

径:60mm、写真-2）を取り付ける。

動サウンディング調査法について報告する。

深度計
深度計

2. スマートボーリングシステム
自走式地盤調査機は、土壌環境調査のサンプリング用に開発されたボーリングマシンであるが、バイブロを装備し貫入力が大きく、且つ、回転機構も有することから、一般の地質調査にも応用できる。当社では、自走式地盤

バイブロ
ハンマー

車載パソコン

調査機の応用技術をスマートボーリングシステム2）と名付け、系統樹（ツリー）を使って、活用分野の広がりを整理している（図-1）。当該の振動サウンディング調査法

ロッド
回転機構

もこれに含まれる。

深度管理システム

技術の広がり技術の深化

写真-1 自走式地盤調査機
振動サウンディング調査法

写真-2
大型コーン
図-1 スマートボーリングシステム
自走式地盤調査機をサウンディング調査のベースマシンとするメリットは、・自走して調査地点まで移動できる。
（高効率）
・櫓が不要で、高所作業がない。
（安全）・トラック４ｔで運搬でき、組立解体作業が無い。
などである。
（迅速）調査途中に、想定外の地層が出現した場合、標準貫入

写真-4 小型プリンター
写真-3 深度管理システム

試験やオープンサンプラーによる試料採取オープンサン
プリング調査に変更可能である。臨機応変な対応ができる（図-2）。

振動サウンディング調査では、深度管理システム（写真-3）により、調査結果を小型プリンター（写真-4）で

全地連「技術フォーラム 2024」新潟
データシートとして、調査直後にその場で提出することができる。

経過時間（ｓ）

N値
0 10 20 30 40 50 0

500

1,000

貫入速度（mm/ｓ）
1,500

40.0

30.0

20.0

10.0

0.0

0

４. 適用事例（1）調査ロッドの貫入速度に着目した振動サウンディング
調査法は、地中障害物の探査に適している。調査結果を直後にその場で確認し、次の調地点の選定に反映できる。
地中障害物の模擬物として、ボイド管（直径：17.5cm、高さ：30cm）にセ

5

深度
（ｍ）

10

メント改良土を充填し、深さ3.0ｍ地点に埋設した。その上部から、大型コ

川俣本町
砂礫

ーンにてサウディング調査により埋砂混じり粘土砂質シルト

設深さと厚みが正しく測定できていることを確認した。地盤の概要については、参考文献3)を参照のこと。
経過時間（S）
0 100 200 300 400 30.0

砂
シルト質粘土礫混じり砂

写真-4 改良土貫入速度（ｍｍ/S）
20.0

10.0

0.0

20

0

図-4 サウンディング調査結果（川俣本町）
1

①

2

②

③

④

⑤

⑥

60
3

50
4
5

図-3 大型コーンの貫入結果

５. 適用事例（2）大阪市内で実施した振動サウンディング結果を図-4に

標準貫入試験結果（N値）

改
良
土

深度（ｍ）

80

15

40
30

20
10
0

40

示す。適用地盤の詳細については、参考文献4）を参照の

30

20

10

0

貫入速度（ｍｍ/ｓ）

こと。経過時間（ｓ）と貫入深度（ｍ）の関係、貫入速度（mm/s）と貫入深度（ｍ）の関係に着目すると、沖積

図-5 N 値と貫入速度の関係

砂層と洪積砂礫層で、貫入速度が低下しており、沖積粘土層に比べ、硬質であることが分かる。N 値とも良く対《引用・参考文献》

応しており、貫入速度が、地盤の硬軟を示す指標になる

1) 山口博久，中野真治，萩野芳章，福島宏明（2019）：

ことが分かる。これまでに実サイトで実施し試験結果を

自走式地盤調査機を用いたサウンディング調査法のN 値と貫入速度の関係として整理した結果を図-5に示開発，全地連技術フォーラム2019論文集，論 No.42.

す。バラツキがあるものの貫入速度を低下すると、N 値

2）スマートボーリングシステム（商標登録番号：655141が増大する相関がある。各サイト（凡例の色分け）に着目すれば、貫入速度からＮ値を凡そ推定できることが分かる。

号）
3）山口博久，中野真治，大島昭彦（2022）：地盤の比抵抗に着目した地層の区分について、第57回地盤工学
研究発表会、2022.9

６. まとめ4) 大島昭彦，塩崎一樹，林口美木，村田匠大，辻光平，

振動サウンディング調査法は、地中障害物の探査に適

安岡政光：東大阪市川俣本町での地盤調査一斉試験

している。今後、実サイトでの実績を積み重ねたいと考（その１：調査概要とボーリング結果）,第59回地盤工学

えている。

研究発表会

2024.7

全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO10】

DTH-SPT の試験的運用
川崎地質株式会社

1. はじめに〇竹内翔，三上啓太，井上 駿（2）落錘機構について

近年の洋上風力発電事業におけるボーリング調査は，

SPT ユニット内部のハンマー上部には，プッシュロッ

モノパイル式と呼ばれる杭基礎の風車建設に向けて行わ

ドが接続されており，接続したワイヤーを引き上げるこ

れているものが多い．しかし今後は，より沖合での浮体とでハンマーを落下させることが可能である．ハンマー式洋上風車の導入が増加し，それに向け櫓上から 200m 以が落下し，アンビルを打撃することで，下部の SPT サン

深の地層を対象とする長尺の掘削となることが予想されプラー直下の地盤を打撃することができる．

る．調査で実施される標準貫入試験（(JIS A 12192013)Standard Penetration test，SPT）は，トッププッ

3. 試験方法

シュ型の自動落下装置を用いるため，孔壁との摩擦など

DTH-SPT の試験には，図-2に示す通り，エアーウィンの様々な要因により，打撃エネルギーが孔底到達前に減チ，コンプレッサーなど大きく5種類の機材を使用した．

衰している可能性がある．その結果，N 値の精度が低下

標準貫入試験を行う1サイクルの手順を，図-3に示す．

し，支持層や工学的基盤の評価に影響を及ぼす恐れがあ
る 1）．

ワイヤー

今回は長尺のボーリング調査において，エネルギー減衰の問題を解決し得る，孔底打撃型のダウン・ザ・ホー

ワイヤークリップロープ
エアーウィンチ

・使用機材
1．DTH-SPT

ル SPT（DTH-SPT）を試験的に運用した結果について紹介

2．コンプレッサーする．

3．エアーウィンチ
DTH-SPT

2. DTH-SPT について

4．ワイヤークリップ
5．ボーリングマシン

図-1に示す通り，機器本体はロッドではなくワイヤー
図-2 作業イメージ図と主な使用機材

を介して昇降させ，孔底で打撃を行うことができる．機器が持つ特徴とそのメカニズムについて下記の2項目で示す．

➀ ロータリー式ボーリングマシンによる掘進・オールケーシングでの掘進により孔壁を保護．

・ワイヤー
ハンマー

・SPT ユニット
アンビル

・SPT サンプラー

プッシュロッドを引き抜きハンマーが半➁ DTH-SPT の孔口へのセット
・専用バンドを用いてプッシュロッド引き抜きの防止．
・クレーンでの孔口への誘導．
・クレーンのワイヤーとエアーウィンチのワイヤーを入れ替えプッシュロッドを引き抜き，孔口で打撃．
➂ DTH-SPT の孔底への降下・専用バンドの取り外し，孔底到達後にプッシュロッドを収納．
・貫入間隔の目印をワイヤーにつける．

自動落下

図-1 DTH-SPT の内部構造と落錘原理2)（1）内部構造➃ 試験実施・ボーリングマシンのロープをワイヤークリップでワイヤーに接続．
・プッシュロッドを引きあげて半自動落下．

DTH-SPT は，ワイヤーラインによって実施する試験である．機器本体の構造としては，SPT ユニット，SPT サン
プラーの大きく2つの部品から構成される．SPT ユニットにはハンマーが内蔵されており，内部は防水となってい➄ DTH-SPT の引き上げ・孔口まで巻き上げ後専用バンドを接続．
・プッシュロッドの収納後，サンプラー回収．

るため，ハンマーを気中で自由落下させることができる．

図-3 作業工程

下部の SPT サンプラーは，孔底地盤の N 値の測定と土質4. 結果

試料採取の役割を担っている．

（1）SPＴと DTH-SPT の N 値比較結果

全地連「技術フォーラム 2024」新潟
試験孔の特徴として機器類の破損や作業員の怪我のリスクが増加する．

は，表層にロームや有機④貫入量の確認について物を含む盛土が堆積し，

エアーウィンチで DTH-SPT を孔底まで降下させた際，盛土以深は粘性土と砂質

ワイヤーに印をつけ貫入量の確認を行ったが，この作業

土の互層が続くような土についても毎試験ごとに行うため作業に時間を要する．

層が見られた（図-4）．

これらの結果を踏まえ，5節（2）では，作業効率の向今回 DTH-SPT により取上と，DTH-SPT 本体の改善点を列挙する．

得した N 値を，既存調査

5. まとめ孔の SPT により取得した N（1）N 値の考察

値と比較するため，式-1

今回の DTH-SPT による試験深度は，約13m までと浅層から N 値の増減の割合をでのデータ採取になったが，既存調査孔と近似的な傾向算出した．

を持つデータが得られた．
今後は DTH-SPT の改良と共に，2 孔の N 値を比較した
結果， DTH-SPT で取得

図-4 SPT と DTH-SPT

した N 値が SPT に比べ，の N 値深度分布

N 値を比較することで，より高精度な N 値を取得し，洋上風力発電事業における長尺のボーリング調査におい全体で約 16.5％高い傾て，1つの提案材料として活用できると考えられる．

向にあった．
RN＝（N2−N1）/（N2+N1）

運用実績を伸ばしデータ量を蓄積し，SPT と DTH-SPT の・・・式-1

ここで，RN：2 孔の N 値増減の割合
N1：SPT で採取した N 値の総計
N2：DTH-SPT で取得した N 値の総計

（2）運用上の問題点について実際に作業を行うことで運用上での問題点を把握し，（2）運用上の改善案
4 節（2）で記述した問題点の改善方法を提案する．
①SPT サンプラーのアダプターについて
国内規格のものと同様ボールを内蔵した SPT サンプラーへの改良を行うなど，付属する細かい部品を，利便性を考慮したものに作り替えることで，部品の破損による

大きく4つの点に着目した．

手間を排除する．

①SPT サンプラーのアダプターについて②専用バンドのピン差込口について

SPT サンプラーのアダプターにゴムバンドが付随して専用バンドのピン差込口の孔を拡張することで，プッおり，サンプラー内の試料落下を防止する，逆止弁としシュロッドを完全に押し込んだ状態でのピンによる固定ての役割を果たしている．試験実施時にこのゴムバンドを可能にする必要がある．

が破れる事態が度々発生した．こういった細かい機器ト③DTH-SPT の危険性

ラブルが，作業に時間を要する要因の1つである．
②専用バンドのピン差込口について

ワイヤーではなくロッドを用いることで，ロッドを半回転させ孔底でプッシュロッドの昇降，固定を行い，孔専用バンドは，写真-1の通り，ピンでプッシュロッド

口での打撃作業を無くすなど，ワイヤーライン以外でのの上部と SPT ユニットを固定するものだが，プッシュロ

DTH-SPT の運用方法も考えられる．このように危険作業

ッドを数㎜引き抜いた状態でのみ差込口にピンが通過すを排除するために作業手順と使用機材を再検討する余地る構造になっているため，エアーウィンチでの細かな引がある．

き抜きの調整が必要である．

④貫入量の確認について

プッシュロッド引き抜き防止ピン

貫入量の確認については，ワイヤーカウンター等を利用することで，簡易的に貫入量を確認できるようにする．
①～④で述べたように DTH-SPT 本体，周辺機器の改良を図ることで作業効率と安全性を確保し，今後の洋上風力発電事業におけるボーリング調査において，より沖合の長尺孔での実用化が可能と考えられる．

専用バンド

写真-1 DTH-SPT の専用バンド接続状況③DTH-SPT の危険性
DTH-SPT は，総重量約200㎏と重いため，運搬等作業工《引用・参考文献》
1） 一社）関東地質調査業協会：我が国における標準貫入試験の利用実態と留意点，pp1-11，2021
2）DTH-Down The Nordmeyer，（最終閲覧日 2024.5.28）

程ごとに時間を要し危険度も大きい．孔口への DTH-SPT

http://www.nordmeyer.nl/membersonly/SPT

セット時も，地上で打撃を行うため，仮設足場やその他

english.pdf

さまざまな機器にも負担を強いることとなる．そのため

全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO11】

岩盤を対象とした軽量型ボーリングマシンと従来型ボーリングマシンの比較
大日本ダイヤコンサルタント（株）

〇山口

奨之，鏡原

聖史，岡崎

敬祐，伊東

陽希，池田

智博

(2) 軽量型2）

1. はじめに
近年，移動が容易な軽量型ボーリングマシンの開発が軽量型は電動型とエンジン型の2種類存在する．
動力は進み，現場への利用が進んできている．軽量型ボーリン

それぞれ電気とエンジンであり，エンジンの場合は，従グマシンは，従来型ボーリングマシンと比較して，全体

来型より小型なエンジンを利用する．電力もしくは小型

的に資機材の重量が軽く済み，軽トラックや乗用車で資のエンジンを利用することから掘削能力は低下し，深度材の運搬が可能である．また，分解した場合は人肩運搬15m～30m 程度が限界である．掘削時に必要な反力は小さが可能であり，住宅地や用地制限，現地までの搬入が道く済むことから広い足場を必要としない特徴がある（図路の大きさなどで困難な現場であっても，調査が可能で‐1参照）．機械の小型化に合わせて資機材重量が大幅にある点に特徴1）がある．本報告では，山地内における調減っており，軽トラックや中型の貨物バンなどで運搬可

査地で，軽量型ボーリングマシンを活用した調査事例を能な重量に収まる．電動型，エンジン型どちらともマシ

元に，軽量型ボーリングマシンと従来型ボーリングマシ

ン等の軽量さが特徴であり，分解重量は15～30kg 程度，

ンを比較した結果を報告する．なお，従来型ボーリング

1人もしくは2人で資機材の人肩運搬が可能である．電動マシンを従来型，軽量型ボーリングマシンを軽量型と表型，エンジン型それぞれについて重量や性能等の概要に記することとする．

ついて表-2に整理する．

2. ボーリングマシン概要

表-2 軽量型ボーリングマシンの概要

従来型と軽量型のそれぞれについて，必要な資材やス

項目

電動型

エンジン型

資機材総重量

300kg 程度

400 ㎏程度

マシン重量20kg 程度

200 ㎏程度

分解重量15kg 程度

30 ㎏程度

掘削能力

15m 程度

30m 程度

ペース等の一般的なものについて，簡単に記述する．
(1) 従来型
従来型は，主にエンジンを動力源とし，伝達部や変速機を介して掘削やロッドの昇降等の作業を行うものである．
一部現場制約等を理由に電動型のものも存在するが，一般的な地質調査で実施されるボーリングマシンは，主にエンジンを動力源とするものを指す．従来型は小さいものであってもマシン重量が300㎏程度あり，傾斜地・平軽量型ボーリングマシン

給圧ハンドフィード

ハンドフィード

足場範囲

1m×1m 程度

1m×2m 程度・不要

搬入搬出

人力

人力

坦地共に，掘削深度によっては掘削時の反力を得るために足場が必要となる．これら資材を現地付近まで運搬す
る際は，中型のトラックが必須であり，現地状況に合わ
せて軽トラックへの載せ替えも検討が必要である．
また，平坦地であれば不整地運搬での搬入が可能であるが，傾斜地であればモノレールでの搬入が必須となる．従来型の重量や性能等の概要について表-1に整理する．
表-1 従来型ボーリングマシン概要項目

従来型ボーリングマシン

資機材総重量2000kg 程度

マシン重量300kg 程度

分解重量50kg 程度

掘削能力

機械による

給圧

オイルフィード

足場範囲

3m×3m 程度

搬入搬出

モノレール・クレーン・
不整地運搬

図-1 軽量型ボーリングマシン（電動型）の足場状況

3. 山地内における従来型と軽量型との比較
従来型と軽量型について比較する．軽量型は電動型を対象とする．
(1) 運搬方法
軽量型は，現地までバンや軽トラックで資材を１～2回に分けた運搬が可能である．住宅地が近い山腹斜面調査
では駐車位置や現地までの進入ルートに制限が多く，軽量型の場合はこれらの制限を受けにくい．また，現場内

全地連「技術フォーラム 2024」新潟
小運搬は，人肩運搬であり，一番大きいものは三又の長のを使用していることから，軽量型においてもコアの品

さ3m 程度，次いで単管の長さ1～2m 程度のものである．

質は十分であった．

狭い場所では長尺物を立てて運搬も可能であることから，人間が移動できる程度の幅があれば運搬が可能であ

表-3 比較結果一覧

る．一方．従来型は，現地までの運搬に中型トラックが項目

軽量型(電動型)

運搬方法

不利

有利

掘削能力

有利

不利

必要であり，調査地点付近の駐車位置や進入ルートにも注意が必要である．また，現場内小運搬はモノレールが必要となることが多く，モノレールルート上の幅1.5～2m 程度の草刈りや立ち木の伐採が必要となる．また，レ

標準貫入試験
環境負荷

ールは急な方向転換は難しく，曲げるために大きく迂回
またはスイッチバックを入れるなど，広範囲にレールを仮設するための用地や搬入ルートに制限が多い．
(2) 掘削能力
本事例においては，土砂2～3m，DL～CL 級の岩盤7～8m，深度10m 程度の掘削を問題なく実施することができた．
掘進長の短い山腹斜面の調査においては有効である．
ただし，掘進時に詰まった場合，従来型は油圧での引き上げが可能であるが，軽量型は電動もしくは手動ウィ
ンチや人力での引抜き作業となり，従来型のようにエンジンパワーを利用できない分，引き上げ困難になる可能性がある．
掘削速度は軽量型が若干劣り，岩盤中は3m/日程度であった．従来型はボーリングオペレーターや岩盤の性状にもよるが概ね5m/日以上である．
(3) 標準貫入試験

ボーリングマシン
従来型

ボーリングコア

同等
不利

有利
同等

4. まとめ山地内で軽量型ボーリングマシンを利用した事例を元に従来型との比較にについて記述した．これまで，山地
内のボーリング調査は，掘削延長が短く，搬入しにくい箇所で行うことが多いため，モノレール搬入ルートや足場設置場所で立木の伐採を行っていたが，立木をよけながら搬入できる点で，環境負荷が小さくできたといえる．
また，10m 程度の土砂軟岩の掘削については，従来型と比較して同様のコアや標準貫入試験が実施できた．
これまで，山腹斜面の調査では，仮設を含めた費用面の制約からボーリング調査箇所を限定し，簡易動的コー
ン貫入試験で調査データを補完する事例が多くあったと考えらえる．しかし、軽量型を積極的に採用することで，環境負荷を低減しつつ，モノレール仮設にかかる費用を両方とも問題なく実施可能である．ただし，軽量型は調査ボーリングに充てることが可能になり，調査密度をハンマーを上昇させる際に電動もしくは手動ウィンチで高めることができ，複雑な地盤状況を正確に把握した上の操作となるため，従来型より若干作業性に劣る．また，

で，適切な設計を行うことができると考えられる．

岩盤中の試験後，従来型は引抜きづらい場合，かち上げを行うが，軽量型の場合，電動ウィンチ等を利用するこ

5. 今後の課題とから，かち上げができないか，もしくはしづらい．本

今回の事例において，標準貫入試験は問題なく実施で事例においては問題なく試験できたものの，柔らかく粘きたものの，
硬い岩盤に当たることでシューが食い込み，度状になった岩盤や硬い地山には注意が必要である．

かち上げができないため，引き抜くのに手間取ったこと(4) 環境負荷が何度かあった．今後は硬い岩盤に当たってシューが食本事例では，人肩運搬かつ軽量型は足場が非常に小さ
いため，草刈りや枝払い，伐採は不要であった．このこ

い込んでも引き抜けるような機構を組み込むなど，改良することで，より普及されるものと考える．

とから，軽量型は運搬や仮設に係る環境負荷が非常に小さく，従来型と比較して非常に有利である．
エンジン音は静穏性に優れた発電機が発する程度の音《引用・参考文献》
1)の寺院境内における軽量型ボーリング調査事例、で済み，大きなエンジン音は発生しなかった．掘削時に全地連「技術フォーラム2022」那覇,36,2022.

モーター音がするが，従来型のエンジン音と比較しても非常に小さく，住宅地が近い山腹斜面調査においては非岩田克彦・櫻井皆生・NGO XUAN LOC：京都府

2)株式会社 KANSO テクノス：技術リーフレット

常に有利である．ただし，作業時に発生する金属打撃音

https://www.kanso.co.jp/Portals/0/images/develop

は軽量型，従来型両方とも同様である．

ment/leaflet/mobile_bowling.pdf(5) ボーリングコア
本事例では，土砂2～3m，岩盤（DL～CL 級花崗岩）7～8m の計10m 程度のボーリングコアを採取した．掘削に使用している資材は，従来型のボーリング資材と同じも

全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO12】

全自動ボーリングマシン開発-JIS に準じた標準貫入試験自動打撃装置の開発㈱ワイビーエム

〇矢羽田

祥貴

津留崎

川崎地質㈱

星野

一永

原田

克之

㈱クリステンセン・マイカイ

宮本

哲臣

松熊

晋也

一洋

1. はじめに

奈須

鵜飼

徹夫

康彦

の調整とデータ化が可能である。標準貫入試験の打撃回

地質調査業界では、熟練オペレータの退職増加と新規数計測のためのハンマー検知センサ、貫入量計測のため入職者の減少が進んでおり、ボーリング技術伝承の問題のワイヤーエンコーダを搭載しており、ワイヤーエンコと将来のオペレータ不足が危惧されている

1)

。そこで、

ーダの先端を貫入量計測治具に取り付け、ロッドに接続

これらの問題の解決を目指して全自動ボーリングマシン

することで貫入量を計測する。これにより打撃回数と1打の開発を進めてきた 2)。地盤調査を行う場合、コアサン

ごとの貫入量を計測することが可能となる。計測値はボプリングだけではなく、
標準貫入試験を行うことが多い。

ーリングマシンに搭載した管理装置に表示され、データ

そこで、今回は全自動ボーリングマシンを用いて標準貫として保存される。

入試験を実施できるよう、新たに打撃・計測を自動化した打撃装置の開発を行った。本報では開発を行った自動打撃装置の概要、打撃・計測システムついて報告する。

ガイド用ロッドキャッチャ

2. 自動打撃装置の概要

ハンマー高さ計測
ワイヤーエンコーダ
貫入量計測
ワイヤーエンコーダ

ハンマー検知センサ

自動打撃装置を搭載した全自動ボーリングマシンを図ハンマー-1に示す。自動打撃装置はボーリングマシンのリーダー

アンビル

油圧シリンダ貫入量計測治具に装着されており、削孔中は打撃動作を行わないため待機位置（図-1 正面①）にあり、標準貫入試験時には待機

図-2 自動打撃装置詳細

位置から旋回して試験位置であるロッドセンター（図-1
正面②）に移動する。打撃装置の操作はボーリングマシンに設置している操作盤で行う。

3. 標準貫入試験フロー
自動打撃装置を搭載した全自動ボーリングマシンでの標準貫入試験フローを図-3に示す。調査深度までの①削孔後、②インナーチューブ回収を行う。その後、マシン打撃装置に搭載しているウインチを用いて、ロッド内に③SPT サ
ンプラーを装着したロッドを降下挿入する。この時Φ
40.5mm のロッドを保持するため、事前にクランプにサブ
チャックを取り付けておく必要がある。サンプラー挿入
後、打撃装置を待機位置から試験位置に移動させ、ロッ管理装置

ドに貫入量計測治具を取り付け、④試験開始するとロッドの保持が解除され、⑤ロッド自沈が開始し、自沈判定
終了後、再度、ロッドは保持される。⑥ロッドとアンビ
操作盤
右側面

正面①
打撃装置 待機位置

正面②
打撃装置 試験位置

図-1 自動打撃装置を搭載した全自動ボーリングマシン

ルを接続後、ハンマー底面がアンビル上面に接地した状態となり、⑦ハンマー自沈準備が完了する。その後、ロッドの保持が解除され、⑧ハンマー自沈を開始する。自沈判定が終了すると、⑨予備打ちが開始される。キャッ自動打撃装置の詳細を図-2に示す。打撃装置に搭載しチャーでハンマーを掴んで⑩ハンマー上昇させ、落下高ているハンマー、ガイド用ロッド、アンビルは標準貫入さに到達するとキャッチャーが開いて⑪ハンマーが自由

試験方法の JIS 規格に準拠した既存の部材を採用した。

落下する。⑩～⑪を繰り返し、試験孔底から150mm の深ハンマーをつり上げるためのキャッチャーは油圧シリン

度に到達すると⑫予備打ち完了となる。予備打ちでは貫ダで昇降する。ハンマーの昇降高さ（落下高さ）はワイ

入量が150m となるよう1打撃当たりの貫入量から落下高

ヤーエンコーダで計測されるため、ハンマーの落下高さ

さを自動調整して軽打撃を行う。予備打ち完了後は⑬本

全地連「技術フォーラム 2024」新潟
打ち動作に移行する。予備打ちと同様に⑭ハンマー上昇を行い、落下高さに到達すると⑮ハンマーが自由落下す
る。予備打ちから300mm（試験孔底から450mm）貫入すると⑯本打ちは完了となる。また、本打ち時の打撃回数が50回を到達しても本打ちは完了するよう設定することができる。本打ち終了後、打撃装置を待機位置へ移動させ、ウインチでロッドと SPT サンプラーを引上げ、⑰試料を
回収する。

②

③
④
サンプラー 試験挿入 開始

回収

図-4 標準貫入試験モニター画面⑤⑥⑦⑧
ロッド自沈 アンビル ハンマー ハンマー
接続
自沈準備
自沈

0

0

10

20

N値

30

40

5

深度（m）

サブチャック

ロッド

GL

10

0

0

本打ち 打撃回数[回]
10
20
30
40
50

50
100

150
200

250

15

サンプラー

50

本打ち 貫入量[mm]

①
削孔

300
1m

350

20
⑨
⑩
⑪
⑫
⑬
⑭
⑮
⑯
予備打ち ハンマー ハンマー 予備打ち 本打ち ハンマー ハンマー 本打ち
開始
上昇 自由落下
完了
開始
上昇
自由落下 終了⑰
試料
回収

図-5 標準貫入試験グラフ表示画面
また、これらのデータは試験終了後に管理装置に保存され、保存されたデータはインターネットを介して遠隔地の PC に送信することができる。送信されたデータはソフトウェアを用いて確認することができる。
さらに PC

GL

以外の情報端末機器を使用して、遠隔地からリアルタイ
ムに標準貫入試験の状態を監視することも可能である。

1m
150mm
貫入

450mm
貫入

図-3 標準貫入試験フロー

５. まとめ
全自動ボーリングマシンに搭載する自動打撃装置を開

この試験フローは JIS 規格に準拠した試験方法であり、発し、JIS 規格に準拠した標準貫入試験手順で自動打撃・

アンビル接続後の⑦～⑯までのフローは全て自動で行う計測できることを確認した。これにより従来の標準貫入ことができる。⑭ハンマー上昇開始から、落下高さ760mm

試験に比べて、自動化による作業負荷の低減、自動計測・に到達後、⑮ハンマー自由落下して再びハンマーを掴む

記録によるデータの信頼性向上が確保できる。

までの打撃サイクル時間は9.3秒であった。

今回の開発においては、現 JIS 規格に準拠した標準貫入試験手順を採用したことで、試験開始後のアンビル接４. 計測システム
自動打撃装置を搭載した全自動ボーリングマシンでは標準貫入試験の計測値をマシンに搭載した管理装置でモ続は手作業でロッドにねじ込む必要があった。試験開始
から終了まで全工程を自動で行うためには試験手順やアンビル接続について見直す必要がある。

ニタリングすることができる。図-4に標準貫入試験モニ
ター画面を示す。モニター画面では、ロッド自沈量、ハンマー自沈量、予備打ちまでの貫入量、1打撃毎の貫入量、《引用・参考文献》

本打ち時100mm 毎の打撃回数、貫入量、累計の打撃回数、

1） 岩﨑公俊：技術伝承に関わる全地連の取り組み、地盤工

貫入量を表示することができる。
また計測データの1打撃
毎の貫入量と本打ち時の打撃回数は図-5に示すとおりグ
ラフで表示することが可能である。

学会誌、65-3、2017.3
2） 矢羽田祥貴・他：全自動ボーリングマシンの開発 － 制
御プログラムの動作確認試験について －、 全地連「技術フォーラム 2023」（横浜）、2023.9

【9【CO13】

全地連「技術フォーラム 2024」新潟

全自動ボーリングマシンの開発－

自動打撃計測装置を用いた標準貫入試験の実証実験について㈱ワイビーエム◯津留﨑一洋

奈須徹夫

矢羽田祥貴

川崎地質㈱

星野一永

原田克之

鵜飼康彦

㈱クリステンセン・マイカイ

宮本哲臣

松熊晋也

三枝佳美

1. はじめに－ウインチを用いて④インナーチューブを引き上げる。ウ

地質調査業界では、熟練オペレータの退職増加と新規インチを用いてロッド内に削孔深度まで⑤SPT サンプラ

入職者の減少が進んでおり、ボーリング技術伝承の問題ーを挿入し、地上部のチャックピースでロッドを保持すと将来のオペレータ不足が危惧されている

1)

。これらの

る。ロッドに貫入量計測治具を取り付けた後、チャック

問題解決を目標として全自動ボーリングマシンの開発を

ピースを開放し、⑥ロッド自沈量を計測する。チャック

行ってきた。全自動ボーリングマシンの普及に際して、ピースでロッドを拘束し、アンビルとロッドを接続後、標準貫入試験についても自動化が必要であるとの要望をチャックピースを開放し、⑦ハンマー自沈量を計測する。

受けて開発した自動打撃計測装置について実地盤で行っ⑧軽打撃による予備打ちで SPT ロッドを貫入する。ハンた実証試験結果を報告する。

マーの落下高さは、１打目は50mm とし、2打目以降のハンマー落下高さはロッド沈下量と残りの貫入量から自動

2. 全自動ボーリングマシンによる標準貫入試験方法計算される。削孔完了深度から150mm に達したら、ハンについて

マー落下高さを760mm として100mm ごと3層の⑨打撃貫入

図-1に自動記録装置を備えた従来型ボーリングマシン

を行い、打撃回数と１打ごとのロッド沈下量を計測し Nを図-2に自動打撃計測装置を搭載した全自動ボーリング値を求める。打撃貫入終了後、⑩SPT サンプラーを引きマシンを示す。従来型ボーリングマシンでは、所定深度抜き回収する。ここに、SPT サンプラーの外形51mm に対まで削孔後、地山が露出した調査孔に SPT サンプラーをしビット内径は71mm とし、ビットによる SPT サンプラー挿入して、プーリーを利用してハンマー打撃を行っていへの干渉低減を図った。

る。今回開発した全自動ボーリングマシンは、ワイヤー

上記に使用した SPT ツール、ロッドおよび試験手順はライン方式としたため、孔底はロッドで保護され、スラ

JIS A 1219：2023 3)。に準じており、打撃システムではイムの沈下堆積は抑制されており、試験孔底の状況は従

一部手作業も含むことになった。

来型の場合とは異なる。

図-1 自動記録装置を備えた 図-2 自動打撃計測装置を搭載した全自動
従来型ボーリングマシ
ボーリングマシン
ン 2)
図-3に自動打撃計測装置を搭載した全自動ボーリング
マシンによる標準貫入試験手順を示した。
ワイヤーライン方式を採用した全自動ボーリングマシ

図-3 自動打撃計測装置を搭載した全自動ボーリングマシン
による標準貫入試験手順

3. 現場試験

ンでは、インナーチューブを装着して所定深度まで①削実証試験は、佐賀県唐津市原の造成地にあるワイビー

孔する。その後、②コア切りによりロッドを50mm 上昇さ

エム社有地で実施した。当該地盤は一級河川松浦川の氾せ、削孔水圧送により、③孔底洗浄を行うとともに、孔濫原にあり、均質な砂地盤が厚く分布し、GL-15m 付近で内のスライム等を排出する。その後、ポンプを停止し、強風化花崗岩層に至る。図-4 に調査位置図を示す。

全地連「技術フォーラム 2024」新潟

スーパー地形（に加筆）

図-4 調査位置図 4)36

37 38 39 40 41
従来型

SPT 試験

00

図-5 試験位置図

図-6

N 値の比較

図-8 予備打ちにおけるロッド貫入量

実証実験では、比較参考のため従来型ボーリングマシ

GL-9m では、No.01 ではハンマー自沈時に 150mm を超ンによる標準貫入試験 1 孔（No.00）と今回開発した自過したため軽打撃は行っていないが、軽打撃を行った

動打撃装置で 3 孔（No.01～03）を実施した。試験位置

No.02、No.03 では予備打ち貫入長がそれぞれ、260mm

図を図-5 に示す。

（No.02）、339mm(No.03)と目標の 150mm を大きく超過し

図-6 に N 値の比較を示す。深度方向の N 値の分布傾向た。ハンマー自沈までの貫入量がそれぞれ 118mm（No.02）、

は全てのケースで類似している。ただし、全自動型の N 値

124mm（No.03）と目標の 150mm に近いにも関わらず、1 打に比べ、従来型の N 値は高く、この傾向は GL-2m 付近か

目の軽打撃の落下高さを 50mm と固定していたことによら全層にかけて見られる。

る。ハンマー自沈までの貫入量によって 1 打目の軽打撃

図-7 に従来型と全自動型の N 値の比較を示した。従来の落下高さを調整するプログラムが必要である。

型の N 値に比べ、全自動型の N 値は低い傾向があり、直線近似では、ｙ＝0.6571ｘの関係が得られた。打撃回数

4. まとめに依存することから、従来型では SPT サンプラー先端で「標準貫入試験方法」（JIS A 1219:2023）に準拠した

何らかの抵抗増加が発生している可能性が考えられる。

自動打撃計測装置を開発し、標準貫入試験を実施した。

全自動型で計測したロッド自沈、ハンマー自沈、軽打本装置では、ワイヤーライン工法を用いているため、撃といった予備打ちにおけるロッド貫入量を図-8 に示し

N 値に影響を与えるスライム等の孔底への沈下堆積は抑た。目標貫入量 150mm に対して、平均貫入量は、工程ご制され、洗浄によって孔底を清浄に保つことが可能であとにロッド沈下 58mm、ハンマー自沈 9mm、軽打撃 101mm、る。
現時点では限られたフィールドでの知見であるため、予備打ち貫入量 168mm となった。GL-9m のシルト質砂層

今後は多くのフィールドで実績を重ねて、様々な地盤でではロッド自沈量が大きく、土質の影響が反映されるも対応可能にすべく細部の見直しを引き続き行っていく。

のと考えられる。
《引用・参考文献》
1)岩﨑公俊：技術伝承に関わる全地連の取り組み、地盤工学会誌、65-3、2017.3
2)地盤調査の方法と解説（2013）：公益社団法人地盤工学会、pp. 2963)日本産業標準調査会審議：標準貫入試験方法 JIS A
1219：2023,2023.5
4)杉本智彦：陰影起伏図,スーパー地形（最終閲覧日 2024
年 5 月 29 日）
図-7

従来型と全自動型の N 値の比較

全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO14】

全自動ボーリングマシンの開発－

ワイヤーライン用固定ピストンサンプラーの開発㈱クリステンセン・マイカイ－◯宮本哲臣 松熊晋也 三枝佳美㈱ワイビーエム

奈須徹夫 矢羽田祥貴 坂本士光

川崎地質㈱星野一永 原田克之 鵜飼康彦

1. はじめにあるサンプリングチューブは外径63.5mm、内径59.5mm と地質調査業界では、熟練オペレータの退職増加と新規なった。

入職者の減少が進んでおり、ボーリング技術伝承の問題

全自動ボーリングマシンでは、自動化のため1m ごとにと将来のオペレータ不足が危惧されている。これらの問

削孔する形式をとってきた。したがって、サンプリング

題解決のため全自動ボーリングマシンに用いる軟弱地盤においてもサンプリング長を1m とするため、サンプリン

1)

削孔用ワイヤーラインツールスの開発を行ってきた 。
全自動ボーリングマシンを普及させていくためには固定ピストンサプラーが必要であるとの意見があり、ワイ

グチューブは、長さ1,114mm、採取長1,000mm とした。サンプリングチューブの諸元を表-1に示す。
表-1 サンプリングチューブの諸元

ヤーラインで用いる固定ピストンサンプラーを開発した。

2)

本報告では、現地盤での動作状況と、採取した粘性土について行った室内試験の結果について報告する。

2. ワイヤーライン用固定ピストンサンプラー
全自動ボーリングマシンの開発においては、ボーリン
グ削孔技術のうち、主に泥水管理を機械的に補完するこ

3. サンプリング試験とを目的としてワイヤーライン工法を採用した。したが今回開発したワイヤーライン用固定ピストンサンプラって、今回、開発した固定ピストンサンプラーもワイヤ

ーの動作確認を行うため、佐賀県唐津市原の造成地にあーライン工法で用いる形式をとった。図-1にワイヤーラるワイビーエム社有地でサンプリング試験を実施した。

イン用固定ピストンサンプラーの概要図を示す。

図-2に事前のボーリン
グ結果、図-3にサンプリン
グ試験位置を示す。当該地
盤は、一級河川松浦川の氾濫原に位置し、均質なゆるい砂質土が厚く分布している。
◆ 事前調査ボーリング● シンウォールサンプリング

図-1 ワイヤーライン用固定ピストンサンプラーの概要図
ワイヤーライン工法を用いたサンプリングでは、削孔時のコアバーレル外管およびワイヤーラインロッドは孔内に残置して、コアバーレル内管（サンプラー）のみを交換する。今回、開発した固定ピストンサンプラーもワ
イヤーラインロッド内に自由落下して先端に装着する方式をとった。したがって、サンプラーの固定方法は従来のコアバーレル内管と同じラッチ機構を採用した。

図-2 事前のボーリング結果

図-3 サンプリング試験位置

サンプリングチューブの押し出しは削孔用ポンプを利サンプリング深度については、事前のボーリング結果

用した水圧式サンプラーとして開発した。ポンプから圧から記事および N 値を参考に盛土直下の GL-1.6ｍ～2.6m送された削孔水が、サンプリングチューブヘッド部からの砂質シルトおよび GL-9.0m～10.0m のシルト質砂を採侵入してアッパーピストンが押し下げられ、アッパーピ

取することにした。また、No.8では、GL-8.0m～9.0m の砂ストンにネジ固定されたサンプリングチューブが地盤におよびシルト質砂についても追加した。

押し込まれる構造となっている。本サンプラーは、アウ

ワイヤーライン用固定ピストンサンプラーによるサンターチューブを含む三重管構造となるため、最も内側にプリング手順を図-4に示す。採取深度までノンコアツー

全地連「技術フォーラム 2024」新潟
ルスによる①削孔完了後、スイベルを切断し、ウインチ

表-2 サンプリング加圧水圧と採取長を用いて②インナー引上げを行う。その後、今回開発した③サンプラーを投入し、④スイベルを接続する。削孔用ポンプを用いて送水・加圧することでサンプリングチ
ューブを地盤に貫入させ、⑤試料を採取する。サンプリ
ングチューブ伸長を確認した後、⑥スイベルを切断し、ウインチで⑦サンプラーを引上げる。全自動ボーリング
マシンは、ロータリー式のコア採取を目的として開発したことから、コア採取時の最適仕様でシステムおよび管図-5に採取深度ごとの一軸圧縮試験結果を示す。サン路の設定を行っていたため、送水圧のリミットは、ロー

プリングチューブの内径59.5mm に対して、供試体の直径

タリー式のコア採取と同じ0.6MPa で計画した。また、送は50mm、高さは100mm とした。

水量は10L/min を目安とした。

盛土直下の GL-1.6～2.6m では、１試料をのぞき、一軸
圧縮強さは、qu=55～65kN/m2、破壊ひずみは、6%程度であるが、明確なピークが見られない点では統一感がある。
下部の GL-9.0～10.0m については、一軸圧縮強さは平均 qu=47.42kN/m2、破壊ひずみは平均ε=2.72%でいずれの供試体もピークは明確であった。地層ごとには、概ね傾向が一致しており、試料採取による乱れの影響は明確には散見できなかった。

図-4 ワイヤーライン用固定ピストンサンプラーによるサンプリング手順
No.6、No.7とサンプリングを行ったが、いずれもサン
プリング後の加圧水の排出が確認できず、送水圧が0.6MPa に達したため、サンプリングチューブの伸長が不十分のままサンプリングを中断して、サンプラーを引き上げた。サンプリングチューブ伸長不十分の原因が、加圧水圧不足によるものか、砂質土の粒度組成等によるものか判別できなかった。したがって、加圧水のリミット
図-5 採取深度ごとの一軸圧縮試験結果を上げて確認することにし、No.8の GL-8.0～9.0m および GL-9.0～10.0m については、プログラム設定の変更および管路部材の一部を取り替えて、リミットを1.2MPa としてサンプリングを行った。
また、土質区分を明確にするため、採取した試料に対して粒度試験を実施した。

5. まとめワイヤーライン用固定ピストンサンプラーを開発して下記の知見を得た。
①サンプラーの採取深度への設置が自由落下による装着
およびウインチによる引き上げとなったことで、従来4. 採取試料の室内試験結果のロッドを使った方法に比べ、作業負荷が削減された。

表-2にサンプリング加圧水圧と採取長を列記した。粒

②サンプリングチューブの伸長については、今回試験を度試験からは、今回の採取試料は、一部を除けば、分類実施した地盤に対して加圧水圧が不十分であった。

上は砂質細粒土（FS）と細粒分質砂（SF）に区分される

今後、固定ピストンサンプラーに適した地盤で採取試

ものの、概ね、砂分が40～50％付近に集中しており、類験を行い、適正な加圧水圧を求める必要がある。

似した材料であると判断できる。
追加した No.8の GL-8.0③一軸圧縮試験を行った結果、試料採取による乱れの影～9.0m は10%以上の礫分が含まれる礫まじり細粒分質砂響は明確には散見できなかった。

（SF-G）に区分された。
加圧水圧を1.2MPa にした2ケースについて、貫入・採《引用・参考文献》

取長は礫分が多い GL-8.0～9.0m の100cm に対して礫分が1) 奈須徹夫・他：全自動ボーリングマシンの開発 ―ワイヤ

少ない GL-9.0～10.0では66cm であり、粒度分布によるーラインを用いた軟弱地盤の削孔について －, 全地連

貫入能力には明確な差異は見られなかった。今後、固定「技術フォーラム2020」Web，2020.9

ピストンサンプラーに適した地盤で採取試験を行い、適正な加圧水圧を求める必要がある。

2) 日本産業標準調査会審議：固定ピストンサンプラーによる土試料の採取方法 JIS A 1232,2023.3