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技術 ワイヤラインサンプラ及びワイヤラインサンプリング工法

出願人 鉱研工業株式会社
発明者 遠藤哲哉小川正行
出願日 2001年3月7日 (19年9ヶ月経過) 出願番号 2001-063929
公開日 2002年9月18日 (18年3ヶ月経過) 公開番号 2002-266585
状態 未査定
技術分野 地中削孔機 地盤の調査及び圧密・排水による地盤強化 地中削孔
主要キーワード 打撃騒音 油圧設備 ブロー状態 作動用流体 開運動 スイベル機構 耐摩耗処理 送水設備
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

孔壁崩壊地層汚染あるいは試料流失などがない、低騒音・小型・軽量で移動性のよい高効率の地質調査用土サンプラ及びそのサンプラを使用したサンプリング工法を提供する。

解決手段

ドリルロッドの先端と係合して一体的に回転運動するアウタチューブアセンブリと、アウタチューブアセンブリ内に挿脱自在に挿入され、着脱機構によってアウタチューブアセンブリの内部に固定されるインナチューブアセンブリと、インナチューブアセンブリ内に設けられ、流体圧によって打撃を与えるダウンザホールハンマと、インナチューブアセンブリの下端部に設けられ、その内部に土壌試料採取するコアチューブと、コアチューブの上部に設けられ、アウタチューブアセンブリの回転を許容するスイベル機構と、前記ドリルロッドの押込みに伴ってコアチューブが短縮方向にスライドするとともにダウンザホールハンマが作動し、コアチューブが伸長方向にスライドすると、ダウンザホールハンマが作動停止してブロー状態となるような制御機構とを備える。

概要

背景

地質調査用土サンプリング工法には、これまでロータリパーカッションドリルトップハンマ方式)や通常のロータリボーリングマシンを使用したワイヤラインサンプリングシステム掘削機装備されたハンマやバイブレータ(トップハンマ方式)でコアチューブ振動を与えコアチューブを軟弱地盤圧入するサンプリング方法、通常のロータリボーリングマシンによるコアチュ−ブとφ40.5mmロッドを使用したサンプリング方法、あるいは、試料採取を目的とせずダウンザホールハンマをワイヤライン搬送しノンコア掘削する方法などがあった。

このような従来の技術には次のような欠点があった。
(1)ロータリパーカッションドリルによるサンプリング工法は、地上部油圧ハンマを装備しており、油圧ハンマに作動による金属打撃騒音が高い等の欠点がある。
(2)ロータリパーカッションドリルを含むトップハンマ方式は、油圧力でハンマを作動させることが多く、高価な油圧設備初期投資する必要があり、かつ、掘削機が大型化し現場運用上好ましくない。

(3)トップハンマ方式は、深度の増加とともにサンプラ(コアチュ−ブ)下端に伝達する衝撃力減衰し、サンプリング速度の低下を避けることができない。

(4)通常のロータリボーリングマシンを用いたサンプリングでは、コアチュ−ブに打撃力を与えることができないため、サンプリング速度が低く、かつ、送水設備設営に多くの経費と労力を必要とする。その上、現場土調査完了後の泥水や掘の処理についても同様の問題がある。
(5)通常のロータリボーリングマシンを用いたサンプリングでは、掘削流体に水を使用するため、試料送水の影響を与え、特に、水溶性化学物質の調査では致命的な障害となる。さらに、この方法では削孔速度が低いため、軟質土層では試料をコアチューブ内に確保する前に送水によって流失してしまうことが多い。

(6)ダウンザホールハンマをワイヤライン搬送するノンコアリングステムは、本来サンプリング機能を有していない。

概要

孔壁崩壊地層汚染あるいは試料流失などがない、低騒音・小型・軽量で移動性のよい高効率の地質調査用土壌サンプラ及びそのサンプラを使用したサンプリング工法を提供する。

ドリルロッドの先端と係合して一体的に回転運動するアウタチューブアセンブリと、アウタチューブアセンブリ内に挿脱自在に挿入され、着脱機構によってアウタチューブアセンブリの内部に固定されるインナチューブアセンブリと、インナチューブアセンブリ内に設けられ、流体圧によって打撃を与えるダウンザホールハンマと、インナチューブアセンブリの下端部に設けられ、その内部に土壌試料採取するコアチューブと、コアチューブの上部に設けられ、アウタチューブアセンブリの回転を許容するスイベル機構と、前記ドリルロッドの押込みに伴ってコアチューブが短縮方向にスライドするとともにダウンザホールハンマが作動し、コアチューブが伸長方向にスライドすると、ダウンザホールハンマが作動停止してブロー状態となるような制御機構とを備える。

目的

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すべく、孔壁崩壊や地層汚染あるいは試料流失などがない、低騒音・小型・軽量で移動性のよい高効率の地質調査用土壌サンプラ及びそのサンプラを使用したサンプリング工法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

ドリルロッドの先端と係合して一体的に回転運動するアウタチューブアセンブリと、アウタチューブアセンブリ内に挿脱自在に挿入され、着脱機構によってアウタチューブアセンブリの内部に固定されるインナチューブアセンブリと、インナチューブアセンブリ内に設けられ、流体圧によって打撃を与えるダウンザホールハンマと、インナチューブアセンブリの下端部に設けられ、その内部に土壌試料採取するコアチューブと、コアチューブの上部に設けられ、アウタチューブアセンブリの回転を許容するスイベル機構と、前記ドリルロッドの押込みに伴ってコアチューブが短縮方向にスライドするとともにダウンザホールハンマが作動し、コアチューブが伸長方向にスライドすると、ダウンザホールハンマが作動停止してブロー状態となるような制御機構とを備えることを特徴とするワイヤラインサンプラ

請求項2

前記制御機構は、前記アウタチューブアセンブリの下端方向にコアチューブをスライドさせるように付勢する付勢部材と、コアチューブが短縮方向にスライドしたとき前記流体圧を密閉し、コアチューブが伸長方向にスライドしたとき流体圧を開放するバルブ機構とから構成されることを特徴とする請求項1に記載のワイヤラインサンプラ。

請求項3

前記コアチューブは、コアチューブ内に挿入されて試料を保持するスプリットチューブと、スプリットチューブの内部と連通した状態でスプリットチューブの下端部に着脱自在に装着されるとともに下端が切刃を構成するインナリングと、スプリットチューブの上端に設けられ、スプリットチューブをコアチューブから押出すピストンとを備えていることを特徴とする請求項1に記載のワイヤラインサンプラ。

請求項4

請求項1、請求項2又は請求項3に記載のワイヤラインサンプラを使用したワイヤラインサンプリング工法であって、インナチューブアセンブリをアウタチューブアセンブリ内にセットした状態でアウタチューブアセンブリの下端に設けたコアビット地盤に着底させてドリルロッドを給進させ、流体圧の供給によってダウンザホールハンマが正常に作動したときは、インナチューブアセンブリがアウタチューブアセンブリ内に確実にセットされていると判断し、流体圧を供給してもダウンザホールハンマが不作動のときは、インナチューブアセンブリのアウタチューブアセンブリ内への異常セット状態であると判断することを特徴とするワイヤラインサンプリング工法。

技術分野

(4)アウタチューブアセンブリ及びインナチューブアセンブリ二重管方式を利用したワイヤライン工法であるため、ロッド昇降がなく孔壁崩壊を防止できる。また、ワイヤライン搬送によりコアチュ−ブの挿入及び回収を行うので、作業時間が大幅に短縮される。

背景技術

0001

本発明は、ワイヤライン方式のサンプラ流体圧ハンマを用いた地質調査土壌サンプラ及びサンプリング工法に関する。

0002

地質調査用土壌サンプリング工法には、これまでロータリパーカッションドリルトップハンマ方式)や通常のロータリボーリングマシンを使用したワイヤラインサンプリングシステム掘削機装備されたハンマやバイブレータ(トップハンマ方式)でコアチューブ振動を与えコアチューブを軟弱地盤圧入するサンプリング方法、通常のロータリボーリングマシンによるコアチュ−ブとφ40.5mmロッドを使用したサンプリング方法、あるいは、試料採取を目的とせずダウンザホールハンマをワイヤライン搬送しノンコア掘削する方法などがあった。

0003

このような従来の技術には次のような欠点があった。
(1)ロータリパーカッションドリルによるサンプリング工法は、地上部油圧ハンマを装備しており、油圧ハンマに作動による金属打撃騒音が高い等の欠点がある。
(2)ロータリパーカッションドリルを含むトップハンマ方式は、油圧力でハンマを作動させることが多く、高価な油圧設備初期投資する必要があり、かつ、掘削機が大型化し現場運用上好ましくない。

0004

(3)トップハンマ方式は、深度の増加とともにサンプラ(コアチュ−ブ)下端に伝達する衝撃力減衰し、サンプリング速度の低下を避けることができない。

0005

(4)通常のロータリボーリングマシンを用いたサンプリングでは、コアチュ−ブに打撃力を与えることができないため、サンプリング速度が低く、かつ、送水設備設営に多くの経費と労力を必要とする。その上、現場土調査完了後の泥水や掘の処理についても同様の問題がある。
(5)通常のロータリボーリングマシンを用いたサンプリングでは、掘削流体に水を使用するため、試料送水の影響を与え、特に、水溶性化学物質の調査では致命的な障害となる。さらに、この方法では削孔速度が低いため、軟質土層では試料をコアチューブ内に確保する前に送水によって流失してしまうことが多い。

発明が解決しようとする課題

0006

(6)ダウンザホールハンマをワイヤライン搬送するノンコアリングステムは、本来サンプリング機能を有していない。

課題を解決するための手段

0007

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すべく、孔壁崩壊や地層汚染あるいは試料流失などがない、低騒音・小型・軽量で移動性のよい高効率の地質調査用土壌サンプラ及びそのサンプラを使用したサンプリング工法を提供することにある。

0008

本発明は、前記問題を解決するために、ドリルロッドの先端と係合して一体的に回転運動するアウタチューブアセンブリと、アウタチューブアセンブリ内に挿脱自在に挿入され、着脱機構によってアウタチューブアセンブリの内部に固定されるインナチューブアセンブリと、インナチューブアセンブリ内に設けられ、流体圧によって打撃を与えるダウンザホールハンマと、インナチューブアセンブリの下端部に設けられ、その内部に土壌試料採取するコアチューブと、コアチューブの上部に設けられ、アウタチューブアセンブリの回転を許容するスイベル機構と、前記ドリルロッドの押込みに伴ってコアチューブが短縮方向にスライドするとともにダウンザホールハンマが作動し、コアチューブが伸長方向にスライドすると、ダウンザホールハンマが作動停止してブロー状態となるような制御機構とを備えることを特徴とする。

0009

また、前記制御機構は、前記アウタチューブアセンブリの下端方向にコアチューブをスライドさせるように付勢する付勢部材と、コアチューブが短縮方向にスライドしたとき前記流体圧を密閉し、コアチューブが伸長方向にスライドしたとき流体圧を開放するバルブ機構とから構成した。

0010

また、前記コアチューブは、コアチューブ内に挿入されて試料を保持するスプリットチューブと、スプリットチューブの内部と連通した状態でスプリットチューブの下端部に着脱自在に装着されるとともに下端が切刃を構成するインナリングと、スプリットチューブの上端に設けられ、スプリットチューブをコアチューブから押出すピストンとを備えていることを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0011

また、前記のワイヤラインサンプラを使用したワイヤラインサンプリング工法であって、インナチューブアセンブリをアウタチューブアセンブリ内にセットした状態でアウタチューブアセンブリの下端に設けたコアビット地盤に着底させてドリルロッドを給進させ、流体圧の供給によってダウンザホールハンマが正常に作動したときは、インナチューブアセンブリがアウタチューブアセンブリ内に確実にセットされていると判断し、流体圧を供給してもダウンザホールハンマが不作動のときは、インナチューブアセンブリのアウタチューブアセンブリ内への異常セット状態であると判断することを特徴とする。

0012

以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照し詳細に説明する。本発明の一実施の形態によるワイヤラインダウンザホールドリルサンプラ(以下、ワイヤラインサンプラと呼ぶ)は、ダウンザホールハンマ(以下DTHと呼ぶ)の打撃力を利用して地質調査のための土壌採取に用いられる。図1に図示したように、本発明のワイヤラインサンプラは、ドリルロッド(図示しない)の先端と係合して一体的に回転運動するアウタチューブアセンブリ10と、アウタチューブアセンブリ10内に挿脱自在に挿入されたインナチューブアセンブリ20とを備えている。

0013

アウタチューブアセンブリ10は、下端部から順に、下端に超硬合金などの硬質材料からなるチップ11aを有するコアビット11、アウタチューブ12、ハンガリング13、サブ14、ハンガリング15、ガイドカップリング16、カラー17、及びカップリング18からなり、これらは嵌合装着されているハンガリング13及び15を除き、順次着脱自在に螺着されている。カップリング18の上端部は、ドリルロッドの下端部に着脱自在に螺着される。

0014

インナチューブアセンブリ20は、図2に示すように、流体圧によって打撃を与えるDTH40と、その内部に土壌試料を採取するコアチューブ23と、アウタチューブアセンブリ10内にインナチューブアセンブリ20を着脱するための着脱機構(クランプ装置)50とから構成されており、これらはそれぞれ着脱自在に螺着されている。

0015

コアチューブ23は、コアチューブ23内に挿入されるとともに試料を保持するスプリットチューブ(内管)24と、スプリットチューブ24の内部と連通した状態でスプリットチューブ24の下端部に着脱自在に螺着されるインナリング21と、スプリットチューブ24の上端に設けられスプリットチューブ24をコアチューブ23から押出すピストン25とを備えている。インナリング21は、コアチューブ23からスプリットチューブ24の抜け止めを行う機能も備えている。インナリング21は、下端が切刃を構成しており、地質条件によって下端の切刃形状、突出長さあるいは内径を変更可能であり、下端部は摩耗防止のため硬化処理などの耐摩耗処理が施されている。また、インナリング21の外径に設けられたOリングなどのシール22は、アウタチューブアセンブリ10内への異物侵入を防止している。

0016

コアチューブ23の上端には、図2に示すように、シャフト26が着脱自在に螺着されている。シャフト26の上部の枢軸26aには、スプリングなどの付勢部材27を挟んでハンガボディ28がスプリングピンなどの軸部材30、ベアリング31及びクッションラバー32を介して回転及び軸方向にスライド可能に嵌合しており、いわゆるスイベル機構を構成している。このスイベル機構は、次のような詳細構成となっている。シャフト26が、シャフト26の枢軸26aの外径部全周に適宜の幅を有して設けられたガイド溝26bの左右両側に挟接してハンガボディ28の内径部に固定された2本の軸部材30によってガイドされ、ハンガボディ28に対し回転及び軸方向のスライドを可能としている。これに伴い、ベアリング31及びクッションラバー32もハンガボディ28内径の上部内でシャフト26の枢軸26aの回転及びスライドを許容しそれぞれ滑り支承するとともに、クッションラバー32によりシ−ル保持されている。

0017

DTH40については、既に市販されているものと同様の構成のため詳細な説明を省略するが、図2に示すように、本発明においては通常下端に連結されているビットを除いた構成で、下端からケーシング41、ハンマ42、フィードチューブ43、アッパバルブ44、バルブホルダ45、メーンシャフト46等の主要部品からなる。

0018

ハンガボディ28の上方の枢軸部28aは、軸心を挟んで水平方向に固定された2本のスプリングピンなどの軸部材33を介してDTH40のケーシング41下端内に軸方向にスライド可能に嵌合するとともに、その上端面を打撃面28dとしてハンマ42の下端の打撃面42aと対向(接触)している。軸部材33の両端が、ケーシング41に設けられた軸方向に長手ガイド長孔41aに挿入ガイドされ、ハンガボディ28はケーシング41に対し回転方向規制されるとともに軸方向へのスライドを可能としている。これにより、ハンガボディ28は、軸方向のスライド及びDTH40との一体回転が可能になっている。さらに、これと前記スイベル機構とにより、DTH40及びアウタチューブアセンブリ10が一体回転してもシャフト26及びコアチューブ22以下の部材は、回転を回避して軸方向にスライド可能であり、コアチューブ22の下端部のインナリング21がアウタチューブアセンブリ10のコアビット11の下端部から突出して試料を撹乱することなく採取できる構成となっている。なお、インナリング21が短い形状の場合は、インナリング21は必ずしもコアビット11の下端部から突出しないこともあり得る。

0019

ハンガボディ28の外径には、アウタチューブアセンブリ10のハンガリング13の内面に嵌合し気密を保持するOリングなどのシール29が嵌め込まれている。また、ハンガボディ28のシール29の上部に外径が突出した段差を形成して設けられた衝撃伝達部28bの下端面は、DTH40が作動してハンマ42とハンガボディ28との衝突によって発生した衝撃力をハンガリング13の上端面を介してアウタチューブアセンブリ10のコアビット11に伝達する。DTH40は、容易に分解可能であるため、地層条件に応じてハンマ42を交換して質量の増減を行い、これによってハンマ42の衝撃力の増減調整を容易に行うことができる。

0020

シャフト26には、軸心に沿って上端面及び下部側面に少なくとも左右2個の開口部26eを有する流体流路26dが穿設されている。ハンガボディ28には、軸心に沿って流体流路28cが貫通して穿設されており、流体流路28cの下部に連通して設けられたバルブ室28dの側面に水平に直交方向4個の開口部28eが設けられている。バルブ室28d内には、シャフト26の枢軸26aの上端部26cが軸方向にスライド可能に且つ気密を保持できるよう精度よく嵌合しており、いわゆる切換えバルブ機構を構成する。この切換えバルブ機構は、後述するDTH40の作動を制御する制御機構の根幹をなすもので、その詳細機能は、次の通りである。上端部26cがバルブ室28d内の下方にスライドしたときは、図1の左半縦断面部に示すように、開口部28eが開放され、流体流路28cを経由するDTH40作動用流体(以下、圧縮空気と記す)がシャフト26の流体流路26d内に排出される。上端部26cがバルブ室28d内の上方にスライドしたときは、図1の右半縦断面部に示すように、開口部28eが閉塞される。

0021

ハンマ42の軸心に沿って貫通して穿設された流体流路42b内の下端部に嵌合されたフィードチューブ43が、ハンガボディ28の流体流路28cの上端部に軸方向にスライド可能に嵌合している。ハンマ42の上端部には、上端面から軸心に沿って内部にアッパバルブ44を備えたバルブホルダ45の下端部が軸方向にスライド可能に嵌合している。

0022

バルブホルダ45の上端部には、メーンシャフト46の下端部が嵌合しているとともに、メーンシャフト46は、ケーシング41の上端部内にスプリングピンなどの軸部材47を介して着脱自在に嵌合している。メーンシャフト46の軸部材47の上部には、外径が突出した段差46aが設けられており、インナチューブアセンブリ20をアウタチューブアセンブリ10内に挿入セットするときガイドカップリング16内の所定位置にサブ14の上端面に狭接して設けられたハンガリング15の上端面に段差46aの下端面が対向して位置決めされる。メーンシャフト46の下端部内には、軸心に沿って下端面に貫通するとともに、段差46a部の側面に水平に直交する方向に貫通する(4個の開口部46eを有する)流体流路46dが穿設されている。

0023

メーンシャフト46の上部に契合する着脱機構(クランプ装置)50は、図2及び図3に示すように、主にラッチ51、ラッチケース52及びスピア53から構成されている。左右2本の爪体ピン51aにより狭開可能にヒンジ結合されたラッチ51は、ラッチケース52の軸方向に長手のガイド長孔52bにガイドされ軸方向(上下)移動可能に構成されている。メーンシャフト46及びラッチケース52には、ラッチ51の狭開運動及び上下移動に対して干渉しないようそれぞれ切欠き部46b、52aが充分なスペースを有し設けられている。スピア53は、ラッチケース52の上端内にスプリングピンなどの軸部材54を介して着脱自在に嵌合するとともに、下方部53aがOリングなどのシール55を介してメーンシャフト46の上端部内に軸方向にスライド且つ着脱自在に嵌合している。

0024

図3は、本発明の一実施の形態によるワイヤラインサンプラのインナチューブアセンブリ20の着脱機構(クランプ装置)50の一部縦断面図で、(a)はインナチューブアセンブリ20の開放状態を、(b)はインナチューブアセンブリ20のセット状態を示す。インナチューブアセンブリ20のセットは、次の手順により行われる。ラッチアウト状態に設定したオーバショット111によりインナチューブアセンブリ20のスピア53を把持してアウタチューブアセンブリ10内に吊り降し、インナチューブアセンブリ20を所定の位置(図3の(a)の状態)に降下したところでオーバショット111の重量をスピア53に負荷する。すると、スピア53の下方部53aの尖端がラッチ51の上端をこじ開け挿入されて、図3の(b)に示すように、インナチューブアセンブリ20のセットが完了する。この際、シール55がメーンシャフト46のシール固持溝46c内に収納され、シール55の弾力による摩擦力によりスピア53を固持している。

0025

インナチューブアセンブリ20の開放(引上げ)は、次の手順により行われる。引上げ状態に設定されたオーバショット111がスピア53を把持してワイヤラインを巻上げ、オーバショット111がスピア53を引上げる。この際、スピア53の引上げ荷重がシール55の弾力による摩擦力を超えてスピア53がスライドしラッチ51からスピア53の下方部53aの尖端が抜け、図3の(a)に示すように、ラッチ51はロック解除される。この際、ラッチケース52が上方に移動して切欠き部52aの下端部にラッチ51の背面が内側に押され、ラッチ51が閉じてインナチューブアセンブリ20は開放状態になる。

0026

ここで再び図1を参照し、インナチューブアセンブリ20のDTH40及びその下部の作動(すなわち、DTH40の作動を制御する制御機構)ついて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態によるワイヤラインサンプラの縦断面図で、左半縦断面部はDTH40作動停止のブロー状態を示し、右半縦断面部はDTH40作動状態を示す。圧縮空気は、アウタチューブアセンブリ10の上方部の矢印18aに示すように、カップリング18内を経由して供給される。前記ドリルロッド及びアウタチューブアセンブリ10の押込み時又はインナリング21の掘削抵抗が付勢部材27の付勢力圧縮荷重)以上のときは、図1の右半縦断面部に示すように、付勢部材27が圧縮されて、コアチューブ23側が短縮方向に押し上げられスライドしてシャフト26の枢軸26aの上端部26cが開口部28eを閉塞する。開口部28eが閉塞されるとサブ14内のケーシング41との隙間空間60内が密封され、前記圧縮空気が流路46dから供給されてDTH40が作動する。前記ドリルロッド及びアウタチューブアセンブリ10の引上げ時又はインナリング21の掘削抵抗が付勢部材27の付勢力(圧縮荷重)以下のときは、図1の左半縦断面部に示すように、付勢部材27が伸張しコアチューブ23側が伸長方向に下方にスライドして、枢軸26aの上端部26cが開口部28eを開放し、前記圧縮空気が流体流路28cを経由してシャフト26の流体流路26d内に排出される。さらにこのとき、圧縮空気は、開口部26eからアウタチューブ12内のコアチューブ23との隙間空間61を経由して下端部コアビット11に斜め上向きに設けられた排気口11bから全量排気され、すなわち、圧縮空気が開放されてDTH40が作動停止し圧縮空気は全量排出される(ブロー状態となる)。このように、DTH40の作動・停止を制御する制御機構は、インナチューブアセンブリ20をアウタチューブアセンブリ10内にセットした状態で、コアチューブ23側を伸縮方向(上下)にスライドさせてアウタチューブアセンブリ10内の気密維持の有無状態を切換えるバルブ機構を備え、それぞれDTH40の作動又は停止の制御を行う。

0027

次に、以上説明した構成による本発明のワイヤラインサンプラを使用したワイヤラインサンプリング工法について説明する。インナチューブアセンブリ20をワイヤライン下端に設けたオーバショット111で把持し、アウタチューブアセンブリ10内に吊降して所定の位置にセットした状態で、オーバショット111を回収後、アウタチューブアセンブリ10の下端に設けたコアビット11を地盤に着底させてドリルロッドに給進力を加え、コアチューブ23側を短縮方向に上方にスライドさせるとともに、圧縮空気を供給しDTH40が正常に作動したときは、インナチューブアセンブリ20がアウタチューブアセンブリ10内に確実にセットされていると判断することができる。一方、圧縮空気を供給してもDTH40が不作動のときは、インナチューブアセンブリ20がアウタチューブアセンブリ10内へ確実にセットされていない異常セット状態であると判断することができる。ワイヤラインサンプリングの初期工程において、このようなインナチューブアセンブリ20のセット確認を行う。インナチューブアセンブリ20をアウタチューブアセンブリ10内に確実にセットした状態を確認後、DTH40による掘削に伴い、アウタチューブアセンブリ10及びインナチューブアセンブリ20の先端のインナリング21から所定の掘削孔深さにおける土壌試料が、コアチューブ23内に採取される。次に、オーバショット111を巻上げることによって、土壌試料を収納したインナチューブアセンブリ20を地上に取出す

0028

このように構成した本発明の一実施の形態による土壌サンプリング工法の工程について、図4乃至図11を参照して詳細に説明する。図4乃至図11では、一例として、地質調査対象の所定の地盤G上において、小型クローラ等の走行台車120に搭載されたガイドセル105に装着されたボーリングヘッド102を使用した例を示す。ボーリングヘッド102は、ガイドセル105上を掘削孔軸方向に走行する。このボーリングヘッド102に係合するドリルロッド101またはドリルロッド101の先端に係合するアウタチューブアセンブリ10は、ガイドセル105の下方部のクランプ106により把持されている。DTH40は、圧縮空気をエア配管104からエアスベル103を経由して送入することにより掘削駆動される。

0029

まず、図4に示す土壌採取開始工程(工程1)では、ホイスト121に連結したワイヤライン110のオーバショット111に把持されるパイプ状のインナチューブアセンブリ20を、ドリルロッド101に係合するアウタチューブアセンブリ10の先端内部に装着する。DTH40を取付けたインナチューブアセンブリ20をドリルロッド101の先端に連結したアウタチューブアセンブリ10の先端内部に装着して掘削を開始するとともに、土壌採取を開始する。

0030

続き図5に示す第一の土壌採取終了工程(工程2)では、所定の第一の掘削孔深さまで掘削し、土壌試料130の採取を終了する。

0031

そこで、図6に示すオーバショット挿入工程(工程3)では、ボーリングヘッド102をドリルロッド101から切り離し待避位置まで後退させ、ワイヤライン110のオーバショット111をドリルロッド101の上端から内部に挿入する。

0032

その後、図7に示す土壌回収工程(工程4)では、土壌試料130をコアチューブ23内に収納したインナチューブアセンブリ20上端のスピア53をオーバショット111により把持して巻上げ、インナチューブアセンブリ20を地上に取出し、土壌試料130を回収する。

0033

再び、図8に示すインナチューブアセンブリ挿入工程(工程5)では、ワイヤライン110のオーバショット111に把持された空のインナチューブアセンブリ20をドリルロッド101の上端から内部に挿入しアウタチューブアセンブリ10の先端内部に装着する。

0034

さらに、図9に示すドリルロッド継ぎ足し工程(工程6)では、ワイヤライン110のオーバショット111を巻上げて回収した後、所定の長さのドリルロッド101を継ぎ足す。

0035

再び、図10に示す第二の土壌採取開始工程(工程7)では、ボーリングヘッド102を前進させ、ドリルロッド101と連結して掘削を再開する。

0036

引続き、図11に示す第二の土壌採取終了工程(工程8)では、所定の第二の掘削孔深さまで掘削し、土壌試料130の採取を終了する。以降、工程3の工程に戻り予定の深度まで繰返し行い、土壌試料130を採取する。

図面の簡単な説明

0037

以上、詳細に説明した本発明によれば、下記のような従来にない優れた効果を奏する。
(1)DTHの打撃を利用したサンプリングで、且つ地層に合せたコアビットを選定することによって、N値0乃至50程度の軟弱地盤から砂礫層までのサンプリングが可能である。また、ハンマが地下で作動するため、周囲に騒音発生の影響が少ない。さらに、泥水あるいは清水を使用しないため、地層を汚染することや試料流失などの掘削水の影響がない。
(2)掘削機本体とは別設備の安価なコンプレッサから送気される圧縮空気をDTHの作動流体とすることができるので、掘削機本体の小型化や初期投資額の大幅な削減が可能である。さらに、サンプラを地層に圧入するため、掘屑の排出がなく、現場土壌調査完了後の泥水や掘屑の処理が不要で環境負荷が低い。
(3)コアビットの直上にDTHがあるため、深度の増加による打撃力の減衰がなく、サンプリング速度の低下を生じない。通常のロータリボーリングマシンによるサンプリングに比べ3乃至10倍のサンプリング速度である。

--

0038

図1本発明の一実施の形態によるワイヤラインダウンザホールドリルサンプラ(ワイヤラインサンプラ)の縦断面図で、左半縦断面部はダウンザホールハンマ作動停止のブロー状態を示し、右半縦断面部はダウンザホールハンマ作動状態を示す。
図2本発明の一実施の形態によるワイヤラインサンプラのインナチューブアセンブリの縦断面図である。
図3本発明の一実施の形態によるワイヤラインサンプラのインナチューブアセンブリの着脱機構(クランプ装置)の一部縦断面図で、(a)はインナチューブアセンブリ開放状態図で、(b)はインナチューブアセンブリセット状態図である。
図4本発明のワイヤラインサンプラによる土壌採取開始工程(工程1)を示す一部縦断面図である。
図5本発明のワイヤラインサンプラによる第一の土壌採取終了工程(工程2)を示す一部縦断面図である。
図6本発明のワイヤラインサンプラによるオーバショット挿入工程(工程3)を示す一部縦断面図である。
図7本発明のワイヤラインサンプラによる土壌回収工程(工程4)を示す一部縦断面図である。
図8本発明のワイヤラインサンプラによるインナチューブアセンブリ挿入工程(工程5)を示す一部縦断面図である。
図9本発明のワイヤラインサンプラによるドリルロッド継ぎ足し工程(工程6)を示す一部縦断面図である。
図10本発明のワイヤラインサンプラによる第二の土壌採取開始工程(工程7)を示す一部縦断面図である。
図11本発明のワイヤラインサンプラによる第二の土壌採取終了工程(工程8)を示す一部縦断面図である。

0039

10アウタチューブアセンブリ
11コアビット
11aチップ
11b排気口
12 アウタチューブ
13、15ハンガリング
14 サブ
16ガイドカップリング
17カラー
18カップリング
18a (圧縮空気の流れ方向の)矢印
20インナチューブアセンブリ
21インナリング
22、29、55 (Oリングなどの)シール
23インナチューブ(コアチューブ)
24スプリットチューブ(内管)
25ピストン
26シャフト
26a (シャフト26の)枢軸
26bガイド溝
26c (シャフト26の)上端部
26d、28c、42b、46d流体流路
26e、28e、46e 開口部
27 (スプリングなどの)付勢部材
28 ハンガボディ
28a、42a打撃面
28b 衝撃伝達部(段差)
28dバルブ室
30、33、47 (スプリングピンなどの)軸部材
31ベアリング
32クッションラバー
40ダウンザホールハンマ
41ケーシング
41a、52bガイド長孔
42ハンマ
43フィードチューブ
44アッパバルブ
45バルブホルダ
46メーンシャフト
46a 段差
46b、52a切欠き部
46c シール固持溝
50着脱機構(クランプ装置)
51ラッチ
52ラッチケース
53スピア
53a (スピアの)下方部
60、61 (アウタチューブアセンブリとインナチューブアセンブリの隙間)空間
101ドリルロッド
102ボーリングヘッド
103 エアスイベル
104エア配管
105ガイドセル
106クランプ
110ワイヤライン
111オーバショット
120走行台車
121ホイスト
130土壌(試料)
G 地盤

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