JPH0516488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はＮ値の測定と試料の観察を目的として
行われる自動標準貫入試験のための装置に関する
ものである。さらに詳しくは、ボーリング時にハ
ンマーの打撃力によりサンプラーを土中に打込
み、土の試料を採取するとともに、サンプラーの
一定長さを何回の打撃により土中に貫入させ得た
か（Ｎ値）により、土の硬軟や締り具合を測定す
るいわゆる標準貫入試験のための装置に関するも
のである。

「従来の技術」 構造物を建設する場合の基礎処理、地下鉄、下
水道等のトンネル掘削時などでは土の硬度、締り
具合を知ることが重要で、それにより薬液注入等
の地盤の安定化対策、杭の打設などの工法選定が
決定される。これらの土質の硬軟、締り具合を測
定する方法として標準貫入試験が一般的に用いら
れている。

この標準貫入試験は、まず試験開始深度に達す
るまで地盤を削孔し、この孔に、サンプラーとボ
ーリングロツドを連結して孔底まで下す。ボーリ
ングロツドの上部にノツキングヘツドを取付け、
ハンマーをこのノツキングヘツドの上に静かに載
せる。ハンマーの落下高さを15cm、またはそれ以
下として予備打ちを行う。ハンマーの落下高さを
75cmに保ち、自由落下させる。打撃１回毎の貫入
量（１回の貫入量が２cm未満の場合は10回毎の貫
入量）を記録しながら30cm貫入に要する打撃回数
Ｎ値を測定する。

しかるに、ハンマーの吊り方と落下のさせ方は
従来よりとんび法、コーンプリー法、自動落下法
の３通りの方法が行なわれていた。

とんび法は、Ｌ字形のとんびの屈曲部をつり輪
で吊り、鉤状部分にハンマーを吊り下げ、他端を
紐で引張つてハンマーを自由落下させる方法であ
る。

コーンプリー法は、コーンプリー（俗称：ギヤ
ンドラ）にロープを巻きつけてハンマーを吊り下
げ落下させる方法である。

自由落下法は一定高さ（75cm）までハンマーが
上昇すると機械的にハンマーが落下するように装
置されたものである。

「発明が解決しようとする問題点」 前記とんび法は、数人で重量63.5Kgのハンマー
を、巻上げ用ロープによつて何十回、何百回と引
上げなければならないので作業が厳しいだけでな
く、ハンマーの落下毎にとんびにハンマーを係止
しなければならず、極めて煩らわしいという問題
があつた。

前記コーンプリー法は、ロープとハンマーの縁
が切れないため、ロープと滑車、ロープとコーン
プリーの摩擦により落下エネルギーが減少すると
いう問題があつた。これを防ぐためには、常に滑
車に注油し、ハンマーの落下時には、ロープをプ
ーリーから完全に離すような手法をとる必要があ
つて作業が煩らわしく、また、コーンプリー法は
オペレータが１人でロープを操作するので、落下
高75cmの確保が不正確となり易く、作業上の細心
の注意が必要であつた。

前記自動落下法は、最も理想的ではあるが、こ
の方法ではボーリング櫓の高さが高くなり、装置
全体が重くなるなどまだ不便な点が多いという問
題があつた。

さらに重大な問題点として、上述のいずれの方
法も打撃力をロツドを介して先端のサンプラーに
伝える構造のため測定深度が深くなると、ロツド
のたわみのために打撃力が緩和される。したがつ
て係数により補正する必要があり、Ｎ値の信頼度
を落としている。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、上述のような問題点を解決するため
になされたものでサンプラーの上端に、縦長の筒
体を取付け、この筒体内にピストン状のハンマー
を上下動自在に嵌合し、このハンマーを筒体内で
所定長だけ上昇させる圧搾空気の供給路に、切換
制御弁を設け、この切換制御弁に、前記ハンマー
の上下動に応動して切換を制御するスイツチを結
合してなるものであり、本装置をワイヤーロツプ
にて孔内に吊り降し、セツトして使用するもので
ある。

「作 用」 切換制御弁によつて、圧搾空気供給路をハンマ
ーの下面室側に切換えて圧搾空気をハンマーの下
部へ供給し、ハンマーを徐々に上昇させる。ハン
マーが所定距離（75cm）上昇すると、スイツチが
入つて切換制御弁が切換わり、ハンマーの下方の
空気供給路が大気に開放されてハンマーが自由落
下する。すると、このハンマーの打撃が筒体を介
してノツキングヘツドに与えられ、さらにボーリ
ングロツドを経てサンプラーに与えられる。サン
プラーが30cm土中に打込まれるのに要する打撃回
数が計測され、この回数がＮ値となる。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基いて説明す
る。

１はボーリング機で、このボーリング機１は測
定地盤２に設置され、また、この測定地盤２の測
定位置にはボーリング孔３が掘削され、地面付近
にはドライブパイプ４が嵌込まれる。孔底にはサ
ンプラー６がセツトされその上端には縦長の筒体
７が結合されている。この筒体７の底部は、ノツ
キングヘツド８を構成し、内部に上下動自在のハ
ンマー９が嵌合し、上端部には、流路の切換制御
弁１０と切換スイツチ１１が設けられ、さらに上
端の空気供給路１２は、ポンプ１３に連結されて
いる。

さらに、この筒体７の上端には、打込み深さ測
定装置１４のワイヤ１５が連結されている。

前記筒体７の内部を第３図によりさらに詳しく
説明すると、この筒体７の下端には、ノツキング
ヘツド兼用の底板８が気密に取付けられ、また上
端には、蓋体１６と弁体１７とが取付けられてい
る。この弁体１７と底板８との間には、中央に、
空気ガイド管１８が固着されるとともに、ハンマ
ー９が上下動自在に嵌合している。なお、弁体１
７の下面から底板８の上面までの距離は185cm、
ハンマー９の長さが110cmで、したがつて、ハン
マー９が最上点に達したときのハンマー９の落下
高は75cmとなる。このハンマー９の上端には砲金
ガイド１９が、また、下端にはパツキン２０が巻
回され、中央部分はウエイト２１をなし、ハンマ
ー９全体で63.5Kgの重量を有している。

前記空気ガイド管１８の下部孔２２は、ハンマ
ー９の下面室２３へ連通している。

前記弁体１７には、ハンマー９の上面室２４と
連通して制御弁孔２５が穿設され、この制御弁孔
２５内には、上下２つ重ねの制御弁２６，２７が
間にコイルばね２８を介して設けられ、この制御
弁孔２５の上部孔２９は、オリフイス３０の上部
孔３１に連通し、横孔３２はオリフイス３０の下
部孔３３に連通し、この下部孔３３は前記空気ガ
イド管１８に連通している。

前記蓋体１６と弁体１７との間には、電磁弁か
らなる切換制御弁１０とハンマー９の上下動に応
動して切換制御弁１０を切換える切換スイツチ１
１が設けられている。また蓋体１６の上端部から
空気供給口１２が穿設され、この空気供給口１２
は切換制御弁１０内で前記オリフイス３０側への
供給口３４と排出口３５に分岐され、これらの供
給口３４と排出口３５には弁４９，５０がそれぞ
れ設けられ、さらに蓋体１６には大気への排出口
３６が穿設されている。

前記弁体１７にはプランジヤー３７が上下進退
自在に設けられ、このプランジヤー３７の上端部
は前記切換スイツチ１１に臨ませられ、また、下
端部は、ハンマー９の上面室２４へやや突出して
設けられている。

つぎに、制御回路について説明すると、制御の
中心をなすマイコン３８には、プログラムを記憶
したROM３９、データ等を記憶するRAM４０、
プリンタ４１、CRTなどの表示部４２、XYプロ
ツタ４３、入出力部４４が結合され、この入出力
部４４には、キーボード４５、弁制御部４６、打
込み深さ入力部４７、Ｎ値入力部４８が結合され
ている。

つぎに、本発明による装置の作用を説明する。
ボーリング機１により地盤２に予備打ちのボーリ
ング孔３を穿設し、予備打ちの開始深さと終了深
さを測量し、入出力部４４、マイコン３８を経て
表示部４２にそのデータが表示され、かつプリン
タ４１に印刷される。

つぎに、サンプラー６をボーリングロツド５の
下端に連結し、ボーリング孔３の底まで下す。こ
の際、サンプラー６は予定深度に達する１ｍ位か
ら静かに底部まで下す。

サンプラー６の挿入後の測定作業順序はつぎの
通りである。

(1) ボーリングロツド５とサンプラー６が自重で
沈下したかどうかを測定し、自重沈下したらそ
れをRAM４０に記録し、表示部４２に表示す
る。沈下が45cm以上の場合は試験終了とする。

(2) 沈下が45cm未満のときは、ボーリングロツド
５の上端部に、本発明の筒体７を取付ける。

(3) 自重沈下したらそれをRAM４０に記録し、
表示部４２に表示し、沈下が45cm以上の場合は
試験終了とする。

(4) 沈下が45cm未満のときはハンマー９を筒体７
内で75cmの高さに持ち上げ自由落下させる。

(5) 打撃１回毎の貫入量（１回の貫入量が２cm未
満の場合は10回毎の貫入量）をRAM４０に記
録しながら30cm貫入に要する打撃回数（Ｎ値）
を測定する。この場合、特に必要のない限り50
回の累計貫入量を記録して試験を終了する。

(6) ボーリングロツド５を回転させサンプラー６
内の土と地盤の縁を切る。

(7) サンプラー６を引き上げる。

(8) 試料長、土質種別、含有物等の観察を行い、
野帳に記入し、さらにキーボード４５からマイ
コン３８を介してRAM４０に記録する。

つぎに、ハンマー９の自動的な落下動作を説明
する。

マイコン３８からの指令により切換制御弁１０
の弁４９を開き、弁５０を閉じる。すると、ポン
プ１３からの圧搾空気は供給口１２から供給さ
れ、制御弁２６，２７はコイルばね２８に抗して
下降して横孔３２を閉じる。同時に、圧搾空気は
オリフイス３０を介して空気ガイド管１８へ供給
され、この空気はさらに下部孔２２からハンマー
９の下面室２３へ供給され、ハンマー９は徐々に
上昇する。このとき、ハンマー９の上面室２４の
空気は大気へ排出される。

ハンマー９が最上点まで達すると、プランジヤ
ー３７を押上げ、切換スイツチ１１を作動し、切
換制御弁１０の弁４９を閉じ、弁５０を開く、そ
のため、ポンプ１３からの空気の供給は断たれ、
かつ内部は大気に開放される。そのため、制御弁
２６はコイルばね２８によつて上昇して横孔３２
が開く。すると、ハンマー９の下面室２３の空気
は空気ガイド管１８を介して逆流し、横孔３２か
らハンマー９の上面室２４を経て大気に連通する
ので、ハンマー９は筒体７内で自由落下する。ハ
ンマー９の打撃がノツキングヘツド兼用の底板８
を介してボーリングロツド５、サンプラー６へ伝
達され、サンプラー６は土中へ打込まれる。

以下、同様の動作を繰返してＮ値が測定され
る。なお、このＮ値は切換スイツチ１１からの信
号を利用すればよい。

「発明の効果」 本発明は上述のように構成したので、圧搾空気
の制御だけでハンマーの落下を自動的に行なうこ
とができ、Ｎ値の測定が容易である。また装置は
筒体内のハンマー、切換制御弁、切換スイツチを
設けてなるものであるから、従来の自主落下法に
比し、操作時の誤差が極めて少ない。装置全体も
小型軽量にしてあるため孔内に吊り降せるため測
定深度による係数の補正をする必要がなくなつ
た。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による自動標準貫入試験装置の一実
施例を示すもので、第１図は全体のブロツク図、
第２図は表示部の表示例の説明図、第３図は筒体
内部の断面図、第４図は第３図におけるハンマー
落下時の断面図である。 ２…地盤、３…ボーリング孔、５…ボーリング
ロツド、６…サンプラー、７…筒体、８…ノツキ
ングヘツド、９…ハンマー、１０…切換制御弁、
１１…スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地盤に掘削したボーリング孔に貫入されるサ
   ンプラーの上端に、縦長の筒体を取付け、この筒
   体内にピストン状のハンマーを上下動自在に嵌合
   し、このハンマーを筒体内で所定長だけ上昇させ
   る圧搾空気の供給路に、切換制御弁を設け、この
   切換制御弁に、前記ハンマーの上下動に応動して
   切換を制御するスイツチを結合してなることを特
   徴とする自動標準貫入試験装置。 ２ 切換制御弁は電磁弁からなる特許請求の範囲
   第１項記載の自動標準貫入試験装置。