| 【発明の名称】 |
土等のサンプル採取装置およびサンプル採取方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】松原 央
【氏名】池田 真
【氏名】田中 宏征
【氏名】吉澤 幸仁
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| 【要約】 |
【課題】場所打ちコンクリート杭、ソイルセメント合成鋼管杭等の試料採取に際し、ソイルセメントの固化前に、比較的簡易な装置により、狭い範囲の混合土の部分からサンプルを確実に採取でき、また採取後にサンプルに混入物が混入しないようにする。
【解決手段】サンプル採取装置１を、側面に開口部４を有する筒状の採取容器２と、この採取容器内の上部に摺動自在に設けられ、開口部４を閉塞可能な上ピストン５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６と、上ピストン５を移動させる作動ロッド７と、ピストン５，６を連結するワイヤ８から構成し、作動ロッド７を引き上げ、上ピストン５を上昇させ、その負圧吸引力で開口部４から試料土Ａを採取容器２内に流入させる。更に、上ピストン５を上昇させ、下ピストン６を開口部４の上方に位置させ、試料土Ａを採取容器２内の上部において上ピストン５と下ピストン６の間に挟まれた状態で採取する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 土等の中に貫入した後、引き抜いて土等を採取するサンプル採取装置であって、貫入ロッドの先端に設けられ、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、前記開口部を閉塞可能な上部移動蓋部材と、前記採取容器内の下部に摺動自在に設けられた下部移動蓋部材と、前記上部移動蓋部材に固定され、該上部移動蓋部材を採取容器に対して移動させる作動部材と、前記上部移動蓋部材と下部移動蓋部材とを連結する連結部材を備えていることを特徴とする土等のサンプル採取装置。
【請求項２】 前記連結部材に採取容器内を摺動自在の仕切り部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の土等のサンプル採取装置。
【請求項３】 前記採取容器と開口部閉塞位置の上部移動蓋部材を固定する固定部材を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の土等のサンプル採取装置。
【請求項４】 上部移動蓋部材および／または下部移動蓋部材の外周面にＯリングが設けられていることを特徴とする請求項１、２または３記載の土等のサンプル採取装置。
【請求項５】 採取容器を土等の中に貫入した後、引き抜いて土等を採取するサンプル採取方法であって、請求項１、２、３または４記載のサンプル採取装置の採取容器を開口部が上部移動蓋部材で閉塞された状態で所定の位置まで貫入した後、作動部材により上部移動蓋部材を上方に移動させることで、開口部を開口すると共に採取容器内の上部に試料を吸引し、上部移動蓋部材を更に上方に移動させることで、下部移動蓋部材の上面を開口部の上方に移動させ、上部移動蓋部材と下部移動蓋部材の間に試料を充填することを特徴とする土等のサンプル採取方法。
【請求項６】 採取容器を土等の中に貫入した後、引き抜いて土等を採取するサンプル採取方法であって、請求項１、２、３または４記載のサンプル採取装置の採取容器を開口部が上部移動蓋部材で閉塞された状態で所定の位置まで貫入した後、作動部材を固定して採取容器を下方に移動させることで、開口部を開口すると共に採取容器内の上部に試料を吸引し、採取容器を更に下方に移動させることで、下部移動蓋部材の上面を開口部の上方に移動させ、上部移動蓋部材と下部移動蓋部材の間に試料を充填することを特徴とする土等のサンプル採取方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、場所打ちコンクリート杭、あるいはソイルセメント合成鋼管杭等のソイルセメント柱において、凝固材を混合した固化前の混合土のサンプルを採取するためのサンプル採取装置およびこの装置を用いたサンプル採取方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】場所打ちコンクリート杭、あるいはソイルセメント合成鋼管杭等のように凝固材を混入して地盤中に改良地盤を形成する工法においては、現場で施工した際に、凝固材を混合した混合土を固化する前に採取し、その強度を測定し、施工管理を行うことが求められる場合がある。
【０００３】このような施工管理に用いられるサンプル採取装置として、従来、次に示すような装置が提案されている。
【０００４】■ 実開平２−１２０５２４号公報これは、土中に差し込んだ後、引き抜いて土を採取する採土用サンプラーであり、外筒と内筒にそれぞれ開口部を設け、所定の深さで内筒を回転させ、内外の開口部を一致させて試料を採取し、試料採取後は逆回転により開口部を閉じて引き抜くものである。
【０００５】■ 特開平６−１２８９３１号公報これは、場所打ち杭等における土等のサンプル採取装置であり、円筒状の本体に形成された開口部に蓋部材をヒンジを介して取付け、一方向の回転で蓋部材が開き、逆方向の回転で蓋部材が閉じるようにしたものである。
【０００６】■ 特許第２９２２４３４号
これは、地盤改良土等の試料の採取装置であり、掘削ロッドの外周面に採取管を鉛直軸回りに回動自在に軸支し、掘削ロッドの一方向の回転で採取管の下端開口を蓋で塞ぎ、逆方向の回転で採取管の下端開口が蓋から外れるようにしたものである。
【０００７】■ 特開平１１−３２６１５６号公報これは、地盤改良工事等における混練り材料を採取する試料採取装置であり、ベースマシンの操作軸の下端に設けた採取管の側部に採取口を設け、この採取口には採取管に内設した流体圧シリンダで開閉動作される蓋体を設けたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の装置の場合、それぞれ次のような問題点がある。
【０００９】(1)前述の■の装置では、比較的浅い位置での採取は可能であるが、深さが１０〜１５ｍ程度では内管が捩れを起こすため、開閉が不確実となり、ソイルセメント柱などの試料の採取には向かない。
【００１０】(2)前述の■の装置では、蓋部材が横方向に開閉し、また蓋部材の先端には蓋部材を開動作させるための掘削刃が突出しているため、■の装置では、掘削ロッドの外周面から採取管が突出しているため、改良土の部分が狭い場合、例えばソイルセメント合成鋼管杭の外周のようにソイルセメントの幅が１０〜２０ｃｍしかない場合、実地盤を削り取る可能性が高い。また、採取装置の引き上げ時において、例えば、開口部と蓋部材の間に石等が挟まり、蓋部材が閉じず、他の混入物が混ざる可能性がある。
【００１１】(3) 前述の■の装置では、蓋体を流体圧シリンダで開閉させるため、狭い範囲の改良土の部分から試料を取る必要がある場合には、開口部を小さくする必要があり、開口部で詰まりが発生し、採取が困難となり、あるいは改良土を代表するサンプルではなく水分の多い試料しか採取できない場合がある。また、小型のシリンダが必要であり、開閉機構も複雑となり、装置コストがかかる。
【００１２】近年、ソイルセメント合成鋼管杭においては、鋼管内と鋼管外周部とでソイルセメントの強度が異なる杭が開発されており、鋼管内と鋼管外周部のソイルセメントが同様の杭のように鋼管内のソイルセメントを採取するだけでなく、鋼管外周部のソイルセメントを採取する必要が出てきた。ソイルセメントの固化後に、ボーリングマシンでケーシングの先端にビットを取付け、固化したソイルセメントの部分を掘削し採取する方法もあるが、１０〜２０ｃｍの幅を深さ１０〜１５ｍ程度まで、ソイルセメントの部分から外れずに掘削することは大変困難な作業となる。
【００１３】本発明は、ソイルセメントの固化前に、比較的簡易な装置により、狭い範囲の混合土の部分からサンプルを確実に採取することができ、また採取後にサンプルに混入物が混入するのを防止することのできるサンプル採取装置およびこの装置を用いたサンプル採取方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、土等の中に貫入した後、引き抜いて土等を採取するサンプル採取装置であって、貫入ロッドの先端に設けられ、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、前記開口部を閉塞可能な上部移動蓋部材（ピストンなど）と、前記採取容器内の下部に摺動自在に設けられた下部移動蓋部材（ピストンなど）と、前記上部移動蓋部材に固定され、該上部移動蓋部材を採取容器に対して移動させる作動部材（ロッドやワイヤなど）と、前記上部移動蓋部材と下部移動蓋部材とを連結する連結部材（ワイヤやロッドなど）を備えていることを特徴とする土等のサンプル採取装置である。
【００１５】請求項２に係る発明は、請求項１記載のサンプル採取装置において、前記連結部材に採取容器内を摺動自在の仕切り部材（仕切り板など）が設けられていることを特徴とする土等のサンプル採取装置である。
【００１６】請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のサンプル採取装置において、前記採取容器と開口部閉塞位置の上部移動蓋部材を固定する固定部材（シャーピンなど）を備えていることを特徴とする土等のサンプル採取装置である。
【００１７】請求項４に係る発明は、請求項１、２または３記載のサンプル採取装置において、上部移動蓋部材および／または下部移動蓋部材の外周面にＯリングが設けられていることを特徴とする土等のサンプル採取装置である。
【００１８】請求項５に係る発明は、採取容器を土等の中に貫入した後、引き抜いて土等を採取するサンプル採取方法であって、請求項１、２、３または４記載のサンプル採取装置の採取容器を開口部が上部移動蓋部材で閉塞された状態で所定の位置まで貫入した後、作動部材により上部移動蓋部材を上方に移動させることで、開口部を開口すると共に採取容器内の上部に試料を吸引し、上部移動蓋部材を更に上方に移動させることで、下部移動蓋部材の上面を開口部の上方に移動させ、上部移動蓋部材と下部移動蓋部材の間に試料を充填することを特徴とする土等のサンプル採取方法である。
【００１９】請求項６に係る発明は、採取容器を土等の中に貫入した後、引き抜いて土等を採取するサンプル採取方法であって、請求項１、２、３または４記載のサンプル採取装置の採取容器を開口部が上部移動蓋部材で閉塞された状態で所定の位置まで貫入した後、作動部材を固定して採取容器を下方に移動させることで、開口部を開口すると共に採取容器内の上部に試料を吸引し、採取容器を更に下方に移動させることで、下部移動蓋部材の上面を開口部の上方に移動させ、上部移動蓋部材と下部移動蓋部材の間に試料を充填することを特徴とする土等のサンプル採取方法である。
【００２０】以上のような請求項１，５，６の発明においては、採取容器内にある上部移動蓋部材を作動部材により採取容器に対して上昇させるだけで、上部移動蓋部材の負圧吸引力で試料が開口部から採取容器内に充填されるため、狭い幅の改良土の部分から実地盤を削りとることなく、また開口部が狭くても開口部で改良土が詰まることもなく、試料を確実に採取することができる。
【００２１】そして、更に上部移動蓋部材を採取容器に対して上昇させることにより、下部移動蓋部材が連結部材により上部移動蓋部材に連動して上昇し、下部移動蓋部材の上面が開口部の上方に位置し、試料が開口部の上方における採取容器の上部空間内において上部移動蓋部材と下部移動蓋部材に挟まれて採取され、採取容器の引き上げ時においても他の混入物が混ざることがなく、所定の深度位置の試料土のみを採取することができる。
【００２２】請求項２の発明においては、連結部材に仕切り部材を設けることにより、試料の吸引充填の途中で開口部位置を粘性の高い粘土が覆った場合に、この粘土を仕切り部材で除去することができ、試料の吸引充填が阻止されるのを解消することができる。
【００２３】請求項３の発明においては、開口部閉塞位置の上部移動蓋部材を固定部材で採取容器に固定することにより、採取容器の貫入時に開口部を確実に閉塞することができる。所定の採取位置に達したときに、固定部材による固定を解除することにより上部移動蓋部材を採取容器に対して上昇させることができ、所定の採取位置の試料のみを確実に採取することができる。なお、固定部材としてシャーピンを使用すれば、作動部材と採取容器とを相対的に移動させるだけでシャーピンを折り曲げることができるので、上部移動蓋部材と採取容器との固定を解除することができる。
【００２４】請求項４の発明においては、上部移動蓋部材および／または下部移動蓋部材の外周面にＯリングを設けることにより、開口部あるは採取容器の横断面を確実に閉塞することができ、試料に他の混入物が混ざることを確実に防止することができる。下部移動蓋部材にＯリングを用いる場合は、Ｏリングが開口部の上方となるように移動させるのが良い。
【００２５】採取容器が先端に取付けられる貫入ロッドは、例えば、一般にボーリング試験で使用されるボーリングロッドを使用することができ、また、上部移動蓋部材を採取容器に対して上昇させる作動部材は、例えば、固定ピストン式シンウォールサンプラーで採取するときに使用されるピストンエキステンションロッドを使用することができる。このように従来から使用されているものを転用することができ、また、採取装置自体も簡単な構造とすることができるため、比較的安価なサンプル採取装置とすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のサンプル採取装置の１実施形態とその施工手順を示したものである。図１(i) は、本発明のサンプル採取装置の貫入時の状態を示したものであり、サンプル採取装置１は、主に、筒状の採取容器２と、上部移動蓋部材としての上ピストン５と、下部移動蓋部材としての下ピストン６と、上ピストン５の作動部材としての作動ロッド（または作動ワイヤ）７と、上下ピストン５，６の連結部材としての連結ワイヤ（または連結ロッド）８と、上ピストン固定用の固定部材としてのシャーピン１０からなる。
【００２７】採取容器２は、ボーリング装置や地盤改良機の掘削装置の貫入ロッド３の先端に取付けられ、固化前のソイルセメント内に貫入される。採取装置２の下端部には、貫入抵抗を低減するための円錐状の部材１１が設けられている。
【００２８】この採取容器２は、所定の長さの円筒容器であり、その下端部近くにおける側面に試料土を導入可能な開口部４が形成され、この開口部４の上に上ピストン５と所定量の試料土Ａを収納可能な上部空間が形成され、開口部４の下に下ピストン６を収納可能な下部空間が形成されている。
【００２９】上ピストン５は、採取容器２内を上下摺動自在の円柱部材であり、開口部４を完全に閉塞できる長さとされている。また、この上ピストン５の上部および下部における外周面には、Ｏリング９が取付けられ、開口部４を確実に閉塞し、かつ採取容器２の横断面を完全に閉塞できるようにされている。
【００３０】作動ロッド７は、上ピストン５を上昇させるための部材であり、下端が上ピストン５の上面に固定され、採取容器２内および貫入ロッド３内を通って地上にまで延出している。なお、この作動部材はワイヤでもよい。
【００３１】シャーピン１０は、開口部４を閉塞した状態の上ピストン５が採取容器貫入中に上昇しないように固定するためのものであり、採取容器２と上ピストン５の上部を貫通して取付けられる。上ピストン５を採取のために上昇させると、せん断によりシャーピンが折れ、固定が解除されるようにしている。
【００３２】下ピストン６は、採取容器２内を上下摺動自在の比較的偏平な円柱部材であり、試料土の採取後に開口部４の上部に位置して採取容器２の横断面を完全に閉塞できるようにされている。この下ピストン６の外周面にもＯリング９が設けられている。
【００３３】連結ワイヤ８は、上ピストン５の移動に追随して下ピストン６を移動させると共に、適当な長さとすることにより時間差をおいて下ピストン６が移動し、試料土が完全に採取された後、開口部４の上に位置させるためのものである。なお、この連結部材は採取容器２の開口部下の小さな下部空間に収納できるようにワイヤとしているが、前記下部空間を十分に長く形成しておけば、剛体のロッドでもよい。
【００３４】以上のような構成のサンプル採取装置１を使用して、次のような手順で試料土の採取を行う（図１参照）。
【００３５】(i) 地上において、採取容器２の開口部４を上ピストン５により閉塞し、シャーピン１０により固定する。下ピストン６は開口部４の下方に位置している。このような状態で、採取容器２を貫入ロッド３によりソイルセンメント合成鋼管杭の外周部の狭い部分に貫入していく。この際、開口部４は上ピストン５により確実に閉塞され、採取容器２内に混合土が侵入することはない。
【００３６】(ii)採取容器２が所定の深度位置まで達すると、作動ロッド７を地上において引き上げ、上ピストン５を固定しているシャーピン１０をせん断し、上ピストン５を上昇させることで、開口部４から試料土Ａを採取容器２内に流入させる。試料土は上ピストン５の負圧吸引力により採取されるため、狭い幅の改良土の部分から、実地盤を削り取ることなく、また、開口部４が狭くても開口部４で試料土が詰まることもなく、確実に試料土を採取することができる。
【００３７】(iii) 更に、上ピストン５を上昇させると、伸びきった連結ワイヤ８により下ピストン６が連動して上昇し、上ピストン５が上昇限に達すると、下ピストン６が開口部４の上方に位置する。この状態から、採取容器２を掘進ロッド３により引き上げる。試料土Ａは採取容器２内の上部において上ピストン５と下ピストン６の間に挟まれているため、引き上げ時に他の混入物が混ざることがなく、所定の深度位置の試料土のみが採取される。
【００３８】次に、図２の実施形態においては、上ピストン５と下ピストン６を連結する連結ワイヤ８の中間位置に皿状の仕切り板１２が取付けられている。その他の構造および操作は、図１の実施形態と同じである。
【００３９】採取容器２の貫入時には、開口部４の下に仕切り板１２が収納されており、所定の採取位置で上ピストン５が上昇すると、仕切り板１２が連動して上昇し、開口部４位置に粘性の高い粘土が覆っていた場合に、これを仕切り板１２が除去し、試料土の流入が阻止されるのを解消することができる。
【００４０】以上は、作動ロッド７を引き上げて採取容器２に対して上ピストン５を上昇させる場合について説明したが、これに限らず、作動ロッド７を地上において固定し、採取容器２を下方に押し込むことで上ピストン５を採取容器２に対して上昇させて開口部４を開き、更に採取容器２を下方に押し込むことで上ピストン５を上昇させ、上ピストン５と下ピストン６の間に試料土を充填させるようにしても、同じ効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】(1) 請求項１，５，６の発明では、採取容器内にある上部移動蓋部材を作動部材により採取容器に対して上昇させるだけで、上部移動蓋部材の負圧吸引力で試料が開口部から採取容器内に充填されるため、狭い幅の改良土の部分から実地盤を削りとることなく、また開口部が狭くても開口部で改良土が詰まることもなく、試料を確実に採取することができる。
【００４２】(2) 更に上部移動蓋部材を採取容器に対して上昇させることにより、下部移動蓋部材が連結部材により上部移動蓋部材に連動して上昇し、開口部の上方に位置し、試料が開口部の上方における採取容器の上部空間内において上部移動蓋部材と下部移動蓋部材に挟まれて採取され、採取容器の引き上げ時においても他の混入物が混ざることがなく、所定の深度位置の試料土のみを採取することができる。
【００４３】(3) 請求項２の発明では、連結部材に仕切り部材を設けることにより、試料の吸引充填の途中で開口部位置を粘性の高い粘土が覆った場合に、この粘土を仕切り部材で除去することができ、試料の吸引充填が阻止されるのを解消することができる。
【００４４】(4) 請求項３の発明では、開口部閉塞位置の上部移動蓋部材を固定部材で採取容器に固定することにより、採取容器の貫入時に開口部を確実に閉塞することができる。所定の採取位置に達したときに、固定部材による固定を解除することにより上部移動蓋部材を採取容器に対して上昇させることができ、所定の採取位置の試料のみを確実に採取することができる。
【００４５】(5) 請求項４の発明では、上部移動蓋部材および／または下部移動蓋部材の外周面にＯリングを設けることにより、開口部あるは採取容器の横断面を確実に閉塞することができ、試料に他の混入物が混ざることを確実に防止することができる。
【００４６】(6) 採取容器が先端に取付けられる貫入ロッド、あるいは上部移動蓋部材を採取容器に対して上昇させる作動部材は、従来から使用されているものを転用することができ、また、採取装置自体も簡単な構造とすることができるため、比較的安価なサンプル採取装置とすることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１１８
【氏名又は名称】住友金属工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年８月１１日（２０００．８．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７００９１
【弁理士】
【氏名又は名称】久門 知 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−５４１２９（Ｐ２００２−５４１２９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年２月２０日（２００２．２．２０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２４３６５２（Ｐ２０００−２４３６５２） |
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