JP2017043936A - サンプリング方法およびサンプリング管 - Google Patents

Abstract

【課題】サンプリング時に試料に亀裂等の損傷が生じることを抑制するためのサンプリング方法およびサンプリング管を提案する。【解決手段】複数の分割管２，２，…および分割管２同士を連結する継手管３，３，…により形成されており、分割管２は、筒状となるように組み合わされた一対の半割管２１，２１を有し、分割管２の両端部にはそれぞれ取付部が形成されており、継手管３は、取付部を接続可能であり、継手管３の上下方向中間部には、複数の開口３１，３１，…が形成されているサンプリング管とこれを利用したサンプリング方法。【選択図】図１

Description

本発明は、地盤改良体のサンプリング方法およびサンプリング管に関する。

地盤改良体の品質検査では、地盤改良体から採取した試料に対して強度試験を行う。
品質検査に使用する試料は、ボーリングマシンまたは専用のカッターマシンを利用して、鋭利な先端部を有するロッドを回転させつつ地盤改良体に押し込むことにより採取する。
ところが、従来のサンプリング方法は、固化した地盤改良体に対して実施するため、大きな回転力と押し込み力を必要とする。このような力は、地盤改良体にとっては不要な力であるため、試料に亀裂等の損傷や視認することができない内部損傷が生じるおそれがある。

特許文献１には、複数の採取口が軸方向に間隔をあけて複数設けられた採取管を、さや管が外嵌された状態で、固結前の地盤改良体に挿入した後、さや管のみを引き抜き、開放された採取口から流動性のある地盤改良体を採取管内に取り込む方法が開示されている。地盤改良体が固結したら、採取管を引き抜いて、採取管内から試料を取り出す。なお、採取管は、サンプリングに必要な長さを有した半割管を組み合わせることにより円筒状に形成されていて、先端外周面に形成された雄ネジを閉塞栓に螺合し、上端側を結束部材により縛った状態で地盤改良体に挿入する。そのため、試料を採取する際には、採取管を分割すればよい。

特開２０１３−０８７６０７号公報

サンプリング管は、地盤改良体の深さに応じた長さを有している必要がある。そのため、地盤改良体が深い場合には、管材を継ぎ足すことで、所定長さのサンプリング管を形成する必要がある。管材を継ぎ足す際には、管材同士の継手部において螺合するのが一般的である。
そのため、特許文献１の採取管を採用した場合であっても、上下に連結された管材同士を分割する際には、上下の管材をそれぞれ逆方向に回転させる必要がある。サンプリング管を管材同士の継手部において逆方向に回転させると、内部の試料に摩擦力（ねじり力）が作用するため、試料に損傷が生じるおそれがある。
このような観点から、本発明は、サンプリング時に試料に亀裂等の損傷が生じることを抑制するためのサンプリング方法およびサンプリング管を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明のサンプリング方法は、地盤改良体内にサンプリング管を挿入する挿入工程と、前記地盤改良体の養生後、前記サンプリング管を引き抜く引抜工程と、前記サンプリング管から試料を採取する採取工程とを備えるサンプリング方法であって、前記挿入工程は、一対の半割管同士を組み合わせることにより分割管を形成する作業と、複数本の前記分割管を連結してサンプリング管を形成する作業とを有し、前記採取工程では、前記試料を前記分割管毎に切断してから前記サンプリング管を分解することを特徴としている。

かかるサンプリング方法によれば、試料を分割管毎に切断してからサンプリング管を分解するため、サンプリング管を回転させて分解する際に、分割管と内部の試料が一体となって回転することができるため、分割管と内部の試料に回転方向の相対的なずれが生じない。つまり、本発明によれば、サンプリング管内部の試料（固化体）に摩擦力が作用することがなく、ひいては、試料に損傷が生じるおそれがない。
なお、前記サンプリング管の外面に摩擦低減処理を施しておけば、引抜工程においてサンプリング管に過度な力が作用することがなく、ひいては、サンプリング管の内部の固化体（試料）に損傷が生じることを防止できる。

また、本発明のサンプリング管は、複数の分割管および前記分割管同士を連結する継手管により形成されたものであって、前記分割管は筒状となるように組み合わされた一対の半割管を有し、前記分割管の両端部にはそれぞれ取付部が形成されており、前記継手管は前記取付部を接続可能であり、前記継手管の上下方向中間部には開口が形成されていることを特徴としている。

かかるサンプリング管によれば、継手管の開口を利用して、サンプリング管内の試料を切断あるいは試料に目地を形成することができる。そのため、サンプリング管を分解する際に、継手部において分割管を回転させた場合に、分割管の回転に伴う摩擦力やねじり力が試料に作用することがない。そのため、試料を採取する際に試料に損傷が生じることを防止することができる。

前記分割管の外面に周方向に沿って溝部が形成されていて、前記溝部に結束部材が配設されていれば、半割管同士の突き合わせ部が離隔することを防止することができる。
前記半割管同士の突き合わせ部に、横方向のずれを防止する第一係合部と、縦方向のずれを防止する第二係合部が形成されていれば、半割管同士がずれることを防止することができる。
前記取付部の外面に雄ネジが形成されており、前記継手管の内面に前記取付部に螺合する雌ネジが形成されていれば、これらを螺合することで簡易に分割管同士を連結することができる。

本発明のサンプリング方法およびサンプリング管によれば、サンプリング管内で試料を分割管単位で切り出すことができるため、サンプリング管から試料を取り出す際に、試料に亀裂等の損傷が生じることを抑制することができる。

本発明の実施形態のサンプリング管を示す正面図である。 分割管の分解斜視図である。 （ａ）は第一係合部を示す拡大断面図、（ｂ）は第二係合部を示す拡大斜視図である。 （ａ）は先端部用ロッドを示す断面図、（ｂ）は頭部用ロッドを示す斜視図である。 本発明の実施形態のサンプリング方法を模式的に示す斜視図であって、（ａ）は改良工程、（ｂ）は挿入工程、（ｃ）は養生工程、（ｄ）は引抜工程である。 採取工程の作業状況を示す正面図であって、（ａ）は試料への目地形成状況、（ｂ）は試料の切断状況、（ｃ）は試料取り出し状況である。

本実施形態では、地盤改良体の品質検査項目として実施される強度試験に利用する試料を採取するためのサンプリング方法およびサンプリング管１について説明する。
本実施形態のサンプリング管１は、図１に示すように、複数の分割管２，２，…と、分割管同士を連結する継手管３，３，…と、先端部用ロッド４と、頭部用ロッド５とを備えている。

分割管２は、図２に示すように、一対の半割管２１，２１を組み合わせる（突き合わせる）ことにより筒状に形成されている。
半割管２１は、断面視半円弧を呈した樋状の部材である。なお、半割管２１の断面形状は限定されるものではなく、例えば、角筒状の分割管２を形成するように、コ字状を呈していてもよい。本実施形態では、硬質塩化ビニルにより半割管２１を構成するが、半割管２１を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、鋼製部材であってもよい。

分割管２の両端（上下端）には、継手管３と嵌合するための取付部２２が形成されている。取付部２２の外面には、雄ネジが形成されていることで、継手管３との螺合が可能に構成されている。すなわち、取付部２２は、外面にネジ加工が施された一対の半割管２１，２１を組み合わせることにより形成された筒状の雄ネジ部分である。
本実施形態の取付部２２は、継手管３の高さ（軸方向に沿った長さ）の半分よりも短い長さを有している。そのため、上下から分割管２，２を継手管３に挿入すると、分割管２同士の間に隙間が形成される。
取付部２２には、ネジ孔２６が形成されている。ネジ孔２６は、継手管３に形成されたネジ孔３２を挿通したネジ３３の螺合が可能に形成されている。

分割管２の外面には、周方向に沿って３段の溝部２３が形成されている。溝部２３同士の間隔は、等間隔である。なお、溝部２３の数は限定されるものではなく、分割管２の長さや分割管２の強度等に応じて適宜設定すればよい。
溝部２３は、図示しない結束部材を配設可能な深さと幅を有している。
分割管２は、溝部２３に配設された結束部材により締め付けることで、半割管２１同士の突き合わせ部において離隔することが防止されている。なお、結束部材の構成は限定されるものではなく、例えば、番線や結束バンド等の線状部材を使用すればよい。

半割管２１の側端面（他方の半割管２１との突き合わせ面）には、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、第一係合部２４および第二係合部２５が形成されている。
第一係合部２４は、図３（ａ）に示すように、突き合わせ面の厚さ方向に形成された段差である。分割管２は、半割管２１同士を組み合わせた際に第一係合部２４が噛み合うことで、半割管２１，２１の横方向（分割管２の軸方向と交差する方向）のずれが防止されている。なお、第一係合部２４の構成は限定されるものではなく、例えば、一方の半割管２１の突き合わせ面に形成された凸字状の突起と、他方の半割管２２の突き合わせ面に形成された凹字状の溝とが噛み合うように構成されていてもよい。
また、第二係合部２５は、図３（ｂ）に示すように、突き合わせ面における周方向の段差である。分割管２は、半割管２１同士を組み合わせた際に第二係合部２５が噛み合うことで、半割管２１，２１の縦方向（分割管２の軸方向と平行方向）のずれが防止されている。なお第二係合部２５の構成は限定されるものではない。例えば、本実施形態では、分割管２の高さ方向中央に第二係合部２５が形成されている場合について説明したが、第二係合部２５は、高さ方向に複数形成されていてもよい。

継手管３は、図２に示すように、分割管２の取付部２２を接続可能に形成された筒状部材である。継手管３を構成する材料は、限定されるものではないが、本実施形態では分割管２を構成する材料と同じ材料とする。
継手管３の内面には、雌ネジが形成されており、取付部２２（分割管２）を螺合可能である。
継手管３の上下方向中間部には、周方向に沿って複数の長孔（開口）３１，３１，…が貫通している。長孔３１は、継手管３に上下から分割管２，２を挿入したときに形成される分割管２同士の隙間に連通するように形成されている。
継手管３には、分割管２に形成されたネジ孔２６に対応して、ネジ孔３２，３２，…が貫通している。ネジ孔３２は、長孔３１の上下にそれぞれ形成されている。
継手管３は、図１に示すように、分割管２の取付部２２に螺合した後、ネジ孔３２にネジ３３を螺合する。なお、ネジ孔３２の数は限定されるものではないが、本実施形態では、上下２段、各段につき周方向に４個所（計８個所）にネジ孔３２が形成されている。
分割管２と継手管３との接合部において、ネジ３３を使用することで、サンプリング管１を地盤改良体６に挿入する際や地盤改良体６から引き抜く際（図５参照）に、サンプリング管１を回転させた場合であっても、分割管２が継手管３から脱落することを防止できる。
なお、ネジ孔２６，３２およびネジ３３は、必要に応じて設ければよく、分割管２と継手管３との接合方式によっては省略してもよい。

先端部用ロッド４は、図１に示すように、サンプリング管１の先端（下端）に取り付けられる筒状部材である。先端部用ロッド４を構成する材料は限定されるものではないが、本実施形態では、分割管２と同じ材料を使用する。
図４（ａ）に示すように、先端部用ロッド４の内面上部には、ネジ加工（雌ネジ４１）が施されている。
先端部用ロッド４の内面下部には、先端に向うに従って部材厚が薄くなるテーパー４２が形成されている。
また、サンプリング管１を引き上げる際に内部の試料が落下しないように、テーパー４２と雌ネジ４１の間には、中心に向って突出する凸部４３が形成されている。
また、凸部４３と雌ネジ４１との間には、複数の長孔４４，４４，…が周方向に沿って貫通している。
さらに、先端部用ロッド４の上部には、周方向に対して等間隔で、４つのネジ孔４５，４５，…が形成されている。ネジ孔４５の内面には、雌ネジが形成されている。先端部用ロッド４は、分割管２の取付部２２に螺合するとともに、ネジ孔４５を貫通するネジ４６（図１参照）を締付けることにより分割管２に固定される。
なお、先端部用ロッド４の形状は限定されるものではなく、例えば、そぎ竹状に先端が尖っていいてもよいし、竹割り式に分割可能であってもよい。また、先端部用ロッド４は、継手管３を介して分割管２に接合するように構成されていてもよい。

頭部用ロッド５は、図１に示すように、サンプリング管１の上端に取り付けられる筒状部材である。本実施形態の頭部用ロッド５は、鋼製部材により構成されているが、頭部用ロッド５を構成する材料は限定されない。
頭部用ロッド５は、図４（ｂ）に示すように、ロッド本体５１と、羽根５２とを備えている。
ロッド本体５１は、鋼管により構成されている。ロッド本体５１の下部外面には雄ネジが形成されていて、継手管３へ螺合可能である。また、ロッド本体５１の下部には、継手管３３のネジ孔３２に対応する位置にネジ孔５３が形成されている。
ロッド本体５１の上部には、複数の羽根５２，５２，…が、側方に張り出している。各羽根５２は、上端が平坦を呈した台形状の枠状部材である。

次に、サンプリング管１を利用したサンプリング方法について説明する。
本実施形態のサンプリング方法は、地盤改良工程と、挿入工程と、養生工程と、引抜工程と、採取工程とを備えている。
地盤改良工程は、図５（ａ）に示すように、地盤改良体６を形成する工程である。
本実施形態では、深層混合処理工法により円柱状の地盤改良体６を形成しているが、地盤改良体６の形状は限定されるものではなく、例えば、壁状であってもよい。また、地盤改良体６は、浅層混合処理工法により形成されたものであってもよい。

挿入工程は、図５（ｂ）に示すように、地盤改良体６にサンプリング管１を挿入する工程である。
挿入工程では、まず、一対の半割管２１，２１を組み合わせるとともに、溝部２３に結束部材を配設することにより分割管２を形成する（図２参照）。次に、複数本の分割管２，２，…を継手管３を介して連結してサンプリング管１を形成するとともに、サンプリング管１の下端（先端）と上端にそれぞれ先端部用ロッド４と、頭部用ロッド５を取り付ける（図１参照）。このとき、サンプリング管１（分割管２、継手管３、先端部用ロッド４および頭部用ロッド５）の外面には摩擦低減処理を施す。摩擦低減処理の方法は限定されるものではなく、例えば、摩擦低減剤をサンプリング管１の外面に塗布してもよいし、シート状の摩擦低減材をサンプリング管１の外面に貼着してもよい。
続いて、サンプリング管１を地盤改良体６内に挿入する。サンプリング管１を地盤改良体６へ挿入する際には、重機等により頭部用ロッド５の上端を下方向に押圧すればよい。
なお、サンプリング管１は、必ずしも所定の長さに形成した状態で挿入する必要はなく、分割管２と継ぎ足しながら地盤改良体１へ挿入してもよい。

養生工程は、図５（ｃ）に示すように、サンプリング管１が挿入された地盤改良体６を養生する工程である。養生期間は限定されるものではなく、使用する材料や現地の土質等に応じて適宜設定すればよい。
引抜工程は、図５（ｄ）に示すように、養生後の地盤改良体６からサンプリング管１を引き抜く工程である。
引抜工程では、頭部用ロッド５の羽根５１に、フックを係止させた状態で、重機（クレーン等）により引き上げることによりサンプリング管１を回収する。

採取工程は、サンプリング管１から試料を取り出す（採取する）工程である。
サンプリング管１から試料Ｓを取り出す際には、まず、継手管３の開口３１，３１，…から切断手段（例えば、ナイフ、のみ、千枚通し、きり等）を挿入してサンプリング管１内の試料Ｓに差し込むことで、分割管２同士の突き合わせ部において試料Ｓに目地（切込み）Ｓ_０を形成する（図６（ａ）参照）。このとき、開口３１から挿入した切断手段により、分割管２同士の突き合わせ部において試料Ｓを切断してもよい。
次に、図６（ｂ）に示すように、継手管３からネジ３３を取り外す。続いて、継手管３に対して分割管２を回転させることで、分割管２の内部の試料Ｓを目地Ｓ_０において切断する（試料Ｓ_１を切り離す）。分割管２の内部の試料Ｓは、分割管２の内面に密着しているため、分割管２に回転力を付与する同時に目地Ｓ_０において切断される。なお、試料Ｓ_１が予め切断されている場合は、試料Ｓ_１を目地Ｓ_０において切断する作業は省略する。
試料Ｓ_１を切断したら、図６（ｃ）に示すように、分割管２（サンプリング管１）を分解する。分割管２の分解は、まず、分割管２をさらに回転させて継手管３から分離する（取り外す）。そして、分割管２を継手管３から取り外したら、分割管２を半割管２１毎に分解する。分割管２を分解したら、内部の試料Ｓ_１を取り出す。

本実施形態のサンプリング管１およびサンプリング方法によれば、継手管３に形成された開口３１を利用して試料を切断することができるため、試料を採取する際に試料に損傷が生じるのを防止することができる。すなわち、サンプリング管１を分解する際に、予め試料を分割管２毎に切断しておくため、分割管２を継手管３から取り外す際に回転させても、内部の試料に摩擦力が作用することがない。
試料への損傷を最小限に抑えることができるため、試料の強度試験により、現地において実際に造成された地盤改良体６の強度を高精度に評価することが可能となる。そのため、試験配合時において、設計上の必要強度以上に目標強度を高く設定する必要がなく、ひいては、経済的な配合設計が可能となる。

また、サンプリング管１の外面に摩擦低減処理が施されているため、引抜工程においてサンプリング管１に過度な力が作用することがなく、ひいては、サンプリング管１の内部の固化体（試料）に損傷が生じることを防止できる。また、サンプリング管１を引き抜く際に地盤改良体６に損傷が生じることも防止できる。
また、先端部用ロッド４の内面の凸部４３が形成されているため、サンプリング管１を地盤改良体６から引き出す際に、内部の試料が落下することが防止されている。
また、頭部用ロッド５に羽根５１が形成されているため、サンプリング管１を改良地盤６に押し込みやすい。
サンプリング管１の地盤改良体６への挿入や、地盤改良体６からの引き抜きには、特殊な施工機械を必要とせず、クレーンや汎用施工機械（例えばクレーン機能付バックホウ等）を用いることができる。そのため、施工費や施工時の手間を削減することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、摩擦低減処理は必要に応じて行えばよい。
半割管２１同士の固定が可能であれば、分割管２の外面の溝部２３は省略してもよい。同様に、第一係合部および第二係合部も必要に応じて形成すればよい。
先端部用ロッド４の形状は限定されるものではなく、例えば、側面視三角形状に傾斜していてもよい。
前記実施形態では、継手管３の長孔３１を利用して内部の試料のみに目地を形成または試料のみを切断する場合について説明したが、試料とともに継手管を上下方向中央部において切断してもよい。
また、引抜工程においてサンプリング管１を地盤改良体６から引き出すとともに、分割管２毎に分割してもよい。
前記実施形態では、継手管３に開口として長孔３１が形成されている場合について説明したが、開口の形状は限定されるものではなく、例えば、円形や四角形状であってもよい。また、前記実施形態では、長孔（開口）３１が複数形成されている場合について説明したが、開口の数は限定されるものではなく、１つでもよい。
前記実施形態では、分割管２と継手管３との接合にねじ込み式を採用したが、分割管２と継手管３との接合方式は限定されるものではなく、例えば差込みピン止め方式を採用してもよい。また、分割管２や継手管３等のネジ（雄ネジまたは雌ネジ）は、正ネジであってもよいし逆ネジであってもよい。

１ サンプリング管
２ 分割管
２１ 半割管
２２ 取付部
２３ 溝部
２４ 第一係合部
２５ 第二係合部
３ 継手管
３１ 長孔（開口）
６ 地盤改良体

Claims (6)

1. 地盤改良体内にサンプリング管を挿入する挿入工程と、
   前記地盤改良体の養生後、前記サンプリング管を引き抜く引抜工程と、
   前記サンプリング管から試料を採取する採取工程と、を備えるサンプリング方法であって、
   前記挿入工程は、一対の半割管同士を組み合わせることにより分割管を形成する作業と、複数本の前記分割管を連結してサンプリング管を形成する作業と、を有し、
   前記採取工程では、前記試料を前記分割管毎に切断してから前記サンプリング管を分解することを特徴とする、サンプリング方法。
2. 前記サンプリング管の外面に摩擦低減処理を施すことを特徴とする、請求項１に記載のサンプリング方法。
3. 複数の分割管および前記分割管同士を連結する継手管により形成されたサンプリング管であって、
   前記分割管は、筒状となるように組み合わされた一対の半割管を有し、
   前記分割管の両端部には、それぞれ取付部が形成されており、
   前記継手管は、前記取付部を接続可能であり、
   前記継手管の上下方向中間部には、開口が形成されていることを特徴とする、サンプリング管。
4. 前記分割管の外面には、周方向に沿って溝部が形成されていて、
   前記溝部には、結束部材が配設されていることを特徴とする、請求項３に記載のサンプリング管。
5. 前記半割管同士の突き合わせ部に、横方向のずれを防止する第一係合部と、縦方向のずれを防止する第二係合部が形成されていることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のサンプリング管。
6. 前記取付部の外面には、雄ネジが形成されており、
   前記継手管の内面には、前記取付部に螺合する雌ネジが形成されていることを特徴とする、請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のサンプリング管。

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