特開 2023-19556 地盤調査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023019556

(43)【公開日】2023-02-09

(54)【発明の名称】地盤調査方法

(51)【国際特許分類】

   E21B 49/02 20060101AFI20230202BHJP

   E21B 7/136 20060101ALI20230202BHJP

【ＦＩ】

E21B49/02

E21B7/136

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021124353

(22)【出願日】2021-07-29

(71)【出願人】

【識別番号】393030899

【氏名又は名称】アジア海洋株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】岡村 章

(72)【発明者】

【氏名】鳥井 正志

(72)【発明者】

【氏名】海老海 逸郎

【テーマコード（参考）】

2D129

【Ｆターム（参考）】

2D129AA01

2D129AB26

2D129BA05

(57)【要約】

【課題】固い地盤に突き当たってもコーンプローブを取り付けたロッドや掘削ビットを取り付けたロッドの回収や設置を繰り返す必要がないようにする。
【解決手段】
ＣＰＴロッド５０の先端に取り付けたコーンプローブ５１を海底２０１の地盤２００に所定の速度で貫入してＣＰＴ調査をする工程と、先端に掘削ビット５６が設けられ、ＣＰＴロッド５０を挿通し、ＣＰＴロッド５０と独立して回転駆動することができる中空の掘削ロッド５５によって、ＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の軸の周囲の地盤２００を掘削する工程とを含み、ＣＰＴ調査をする工程が、海底２０１の地盤２００に存在する固い地盤２１０によってコーンプローブ５１の貫入が阻まれて中断したときには、掘削する工程が、ＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の軸の周囲の固い地盤２１０を取り除き、コーンプローブ５１の貫入抵抗を低減させてからＣＰＴ調査の工程を再開する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤をＣＰＴにより調査する地盤調査方法であって、
ＣＰＴロッドの先端に取り付けたコーンプローブを地盤に所定の速度で貫入してＣＰＴ調査をする工程と、
先端に掘削ビットが備えられ、前記ＣＰＴロッドを挿通し、前記ＣＰＴロッドと独立して回転駆動することができる中空の掘削ロッドによって、前記ＣＰＴロッド及び前記コーンプローブの軸の周囲の地盤を掘削する工程と
を含み、
前記ＣＰＴ調査をする工程が、地盤に存在する固い地盤によって前記コーンプローブの貫入が阻まれて中断したときには、前記掘削する工程が、前記ＣＰＴロッド及び前記コーンプローブの軸の周囲の前記固い地盤を取り除き、前記ＣＰＴロッド及び前記コーンプローブの貫入抵抗を減少させてから前記ＣＰＴ調査の工程を再開する方法。

【請求項2】

前記固い地盤によって前記ＣＰＴ調査をする工程が中断したときには、前記掘削する工程は、前記ＣＰＴロッド及び前記コーンプローブの貫入抵抗を減少させるように前記ＣＰＴロッド及び前記コーンプローブの周囲の前記固い地盤を取り除く請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記固い地盤によって前記ＣＰＴ調査をする工程が中断したときには、前記掘削する工程は、前記固い地盤を前記コーンプローブより深くまで取り除く請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記固い地盤によって前記ＣＰＴ調査をする工程が中断したときには、前記ＣＰＴロッドは、前記ＣＰＴ調査をする工程が再開されるまで前記コーンプローブが地盤に貫入した状態で留置される請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記ＣＰＴロッド及び前記掘削ロッドは、海水面上に設けられた作業床から海底の地盤に向けて進められ、前記ＣＰＴロッド及び前記掘削ロッドは前記作業床に設置されたＣＰＴ押込機及び掘削駆動機によってそれぞれ駆動される請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記作業床は、前記ＣＰＴロッド及び前記掘削ロッドを独立して駆動できるように、第１層に前記掘削駆動機を設置し、第２層に前記ＣＰＴ押込機を設置した２層構造を含む請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記ＣＰＴロッド及び前記掘削ロッドは、前記作業床において定尺のロッドを接続することによって延長することができる請求項５又は６に記載の方法。

【請求項8】

前記ＣＰＴロッド及び前記掘削ロッドは、前記作業床と前記海底との間に延びるガイド管に挿通されて前記作業床から前記海底に導かれる請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記ＣＰＴロッド及び前記掘削ロッドを挿通することができ、前記ガイド管に挿通されるケーシングロッドを前記作業床から前記海底の地盤まで到達させる工程をさらに含む請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記ケーシングロッドは、前記掘削ロッドによる掘削により取り除いた前記海底の地盤を泥水と一緒に中空の内部を通して前記作業床まで導く請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記ケーシングロッドは、先端に掘削ビットを備え、前記掘削駆動機による回転駆動により海底の地盤を掘削することができる請求項９又は１０に記載の方法。

【請求項12】

前記ケーシングロッドは、前記作業床において定尺のロッドを継ぎ足すことによって延長することができる請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記作業床は、前記海底に設置されて海上まで達する櫓に設けられた請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記ガイド管は、前記櫓によって支持された請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記作業床は、自己昇降式作業台船に設置された請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、コーン貫入試験（cone penetration test：ＣＰＴ）により地盤を調査する地盤調査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地盤を調査するために先端にコーンプローブを取り付けたロッドを一定の速度で地盤に押し込んで貫入抵抗力を測定するコーン貫入試験（ＣＰＴ）が実施されている（ＣＰＴについては、非特許文献１を参照。）。ＣＰＴは、海底の地盤の調査にも利用され、櫓によって支持された作業床や自己昇降式作業台船（self-elevating platform：ＳＥＰ）から海底の地盤に先端にコーンプローブを取り付けたロッドを押し込む技術が提供されている（櫓及びＳＥＰについては、例えば特許文献１及び２を参照。）。

【0003】

コーンプローブを取り付けたロッドを地盤に押し込んでいるときに、コーンプローブが貫入できないような固い地盤に突き当たることがあった。このような場合には、一旦、コーンプローブを取り付けたロッドを地上に回収し、ロッドの先端をコーンプローブから掘削ビットに付け替え、コーンプローブによって形成した孔に掘削ビットを取り付けたロッドを入れて固い地盤を掘削して取り除いていた。その後で、掘削ビットを取り付けたロッドを地上に回収し、ロッドの先端を掘削ビットからコーンプローブに付け替え、掘削ビットによって形成した掘削孔にコーンプローブを取り付けたロッドを入れて掘削した深さにコーンプローブを設置し、ＣＰＴによる調査を再開していた。

【0004】

掘削ビットを取り付けたロッドによる掘削作業のときにはコーンプローブを地上に回収しているが、掘削作業の完了後にも掘削ビットを取り付けたロッドを孔内に残し、掘削した深さにコーンプローブを設置してＣＰＴ調査を再開する方法も提供されている。この方法でも、掘削作業を行う度にコーンプローブを地上に回収している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開昭５０－７８００２号公報

【特許文献2】実開昭６０－１９５３２４号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】ＪＩＳ Ａ １２２０：２０１３ 機械式コーン貫入試験方法

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

コーンプローブが固い地盤に突き当たって貫入が妨げられたときには、固い地盤を１～２ｍ程度の深さにわたり取り除き、その都度地盤の固さを測定していた。その場合、１～２ｍを掘削する度にＣＰＴによる調査を行うことになり、ＣＰＴによる調査の都度コーンプローブ、ロッド等の設置及び回収を繰り返す必要があった。

【0008】

海底の地盤を調査する場合にも、コーンプローブが固い地盤に突き当たって貫入が妨げられたときには、固い地盤を１～２ｍ程度の深さにわたり取り除き、その都度地盤の固さを測定していた。その場合も１～２ｍを掘削する度にＣＰＴによる調査を行うことになり、ＣＰＴによる調査の都度、水深及び地盤の掘削深さ分にわたりコーンプローブの設置及び回収を繰り返す必要があった。また、ＣＰＴにより調査を行うときに掘削ビットと掘削ビットを取り付けたロッドを回収する方法では、定尺の鋼管を接続して構成されたロッドの延長及び回収の作業を繰り返す必要があった。

【0009】

この発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、地盤をＣＰＴにより調査するときにコーンプローブが貫入できないような固い地盤に突き当たってもコーンプローブを取り付けたロッドや掘削ビットを取り付けたロッドの回収や設置を繰り返し行う必要がないような地盤調査方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述の課題を解決するために、この出願に係る地盤調査方法は、地盤をＣＰＴにより調査するものあって、ＣＰＴロッドの先端に取り付けたコーンプローブを地盤に所定の速度で貫入してＣＰＴ調査をする工程と、先端に掘削ビットが備えられ、ＣＰＴロッドを挿通し、ＣＰＴロッドと独立して回転駆動することができる中空の掘削ロッドによって、ＣＰＴロッド及びコーンプローブの軸の周囲の地盤を掘削する工程とを含んでいる。ＣＰＴ調査をする工程が、地盤に存在する固い地盤によってコーンプローブの貫入が阻まれて中断したときには、掘削する工程が、ＣＰＴロッド及び前記コーンプローブの軸の周囲の固い地盤を取り除き、ＣＰＴロッド及びコーンプローブの貫入抵抗を減少させてからＣＰＴ調査の工程を再開するものである。また、この発明は比較的固い地盤が長く続き、ＣＰＴロッドとコーンプローブの地盤貫入抵抗が大きくなり、ＣＰＴ調査が中断した時にも同様に対応ができる。

【0011】

固い地盤によってＣＰＴ調査をする工程が中断したときには、掘削する工程は、ＣＰＴロッド及びコーンプローブの貫入抵抗を減少させるようにＣＰＴロッド及びコーンプローブの周囲の固い地盤を取り除いてもよい。固い地盤によってＣＰＴ調査をする工程が中断したときには、掘削する工程は、固い地盤をコーンプローブより深くまで取り除いてもよい。固い地盤によってＣＰＴ調査をする工程が中断したときには、ＣＰＴロッドは、ＣＰＴ調査をする工程が再開されるまでコーンプローブが地盤に貫入した状態で留置されてもよい。

【0012】

ＣＰＴロッド及び掘削ロッドは、海水面上に設けられた作業床から海底の地盤に向けて進められ、ＣＰＴロッド及び掘削ロッドは作業床に設置されたＣＰＴ押込機及び掘削駆動機によってそれぞれ駆動されてもよい。作業床は、ＣＰＴロッド及び掘削ロッドを独立して駆動できるように、第１層に掘削駆動機を設置し、第２層にＣＰＴ押込機を設置してもよい。ＣＰＴロッド及び掘削ロッドは、作業床において定尺のロッドを接続することによって延長することができてもよい。ＣＰＴロッド及び掘削ロッドは、作業床と海底との間に延びるガイド管に挿通されて作業床から海底に導かれてもよい。

【0013】

ＣＰＴロッド及び掘削ロッドを挿通することができ、ガイド管に挿通されるケーシングロッドを作業床から海底の地盤まで到達させる工程をさらに含んでもよい。ケーシングロッドは、掘削ロッドによる掘削により取り除いた海底の地盤を泥水と一緒に中空の内部を通して作業床まで導いてもよい。ケーシングロッドは、先端に掘削ビットを備え、掘削駆動機による回転駆動により海底の地盤を掘削することができてもよい。ケーシングロッドは、作業床において定尺のロッドを継ぎ足すことによって延長することができてもよい。

【0014】

作業床は、海底に設置されて海上まで達する櫓に設けられてもよい。ガイド管は、櫓によって支持されてもよい。作業床は、自己昇降式作業台船に設置されてもよい。

【発明の効果】

【0015】

この発明によると、地盤をＣＰＴにより調査するときに固い地盤があることによりコーンプローブを貫入できなくなりＣＰＴ調査を中断した場合でも、コーンプローブを取り付けたロッドや掘削ビットを取り付けたロッドの回収や設置を繰り返し行う必要なく調査を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】海底地盤調査装置の概略的な構成を示す図である。

【図2】海底地盤調査装置に用いるロッドの断面図である。

【図3】海底地盤調査方法における固い地盤を掘削する態様を示す図である。

【図4】掘削ロッドによりＣＰＴロッドの周囲を掘削する工程を示す図である。

【図5】掘削ロッドによりＣＰＴロッドの先端より深くまで掘削する工程を示す図である。

【図6】変形例の海底地盤調査装置の概略的な構成を示す図である。

【図7】変形例の海底地盤調査装置に用いるロッドの断面図である。

【図8】変形例の海底地盤調査方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本実施の形態の地盤調査方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、海底に設置した櫓によって支持された海水面上の作業床からコーンプローブを先端に取り付けたロッドを一定の速度で地中に貫入しながら深度別の貫入抵抗力を測定するコーン貫入試験（ＣＰＴ）により海底の地盤を調査することを想定している。

【0018】

図１は、本実施の形態の地盤調査方法を実施するための海底地盤調査装置１０の概略的な構成を示す図である。海底地盤調査装置１０は、海底２０１に設置された架台１１と、架台１１によって支持され海水面上まで延びる櫓１２と、櫓１２によって海水面上に支持された作業床２０とを有している。架台１１は、鋼製又はコンクリート製の構造部材によって構成され、底部は海底に着座し、上部に取り付けられた櫓１２を支持している。櫓１２は鋼製の構造部材によって構成され、架台１１の上部から海水面上まで鉛直方向に延びている。作業床２０は、櫓１２の頂部によって支持され、海水面から波による影響を受けないように海水面から所定の高さを確保して設けられている。

【0019】

櫓１２には、作業床２０の直下から海底２０１まで鉛直方向に延びる鋼管によるガイド管１６が取り付けられている。ガイド管１６は、掘削ビット５６が先端に取り付けられた鋼管による掘削ロッド５５を挿通して作業床２０から海底２０１まで導いている。掘削ロッド５５は、海底２０１の地盤２００に貫入されるコーンプローブ５１が先端に取り付けられた鋼管によるＣＰＴロッド５０を挿通している。掘削ロッド５５の先端に取り付けられた掘削ビット５６は、ＣＰＴロッド５０を挿通できるように中空のドーナツ状の形状を有している。

【0020】

図２は、海底地盤調査装置１０で用いられるＣＰＴロッド５０等の断面図である。図２（ａ）は架台１１の深さにおける切断線ＩＩＡ－ＩＩＡによる断面であり、図２（ｂ）は海底２０１の地盤２００中で掘削ロッド５５の先端に取り付けられた掘削ビット５６まで達しない深さにおける切断線ＩＩＢ－ＩＩＢによる断面である。図２（ａ）に示すように、ガイド管１６には、掘削ロッド５５が挿通され、掘削ロッド５５にはさらにＣＰＴロッド５０が挿通されている。図２（ｂ）に示す海底２０１の地盤２００中では、掘削ロッド５５にＣＰＴロッド５０が挿通されている。

【0021】

再び図１を参照すると、作業床２０は２層構造を有し、櫓１２の頂部に設けられた第１層２１においてガイド管１６の直上には、ガイド管１６に挿通されて海底２０１の地盤２００に達する掘削ロッド５５を把持し、回転駆動して推進するための掘削駆動機２５が設けられている。掘削ロッド５５は作業床２０の直下で開口するガイド管１６の上端から突き出し、その上端は掘削駆動機２５を超える高さに達している。掘削ロッド５５は定尺の鋼管を接続して構成され、作業床２０において接続して延長したり、取り外して回収したりすることができる。

【0022】

第１層２１の上層になる第２層２２において、ガイド管１６及び掘削ロッド５５の直上にはガイド管１６及び掘削ロッド５５に挿通されて海底の地盤２００に達するＣＰＴロッド５０を把持し、ＣＰＴロッド５０の先端に取り付けられたコーンプローブ５１が海底２０１の地盤２００に貫入されるように押し込むためのＣＰＴ押込機２７が設けられている。ＣＰＴロッド５０は第１層２１において開口する掘削ロッド５５の上端から突き出してその上端はＣＰＴ押込機２７を超える高さに達している。ＣＰＴロッド５０も定尺の鋼管を接続して構成され、作業床２０において接続して延長したり、取り外して回収したりすることができる。作業床２０には、ＣＰＴロッド５０や掘削ロッド５５を延長又は回収する作業のために、定尺の鋼管を吊り下げることができるクレーンが備えられていてもよい。

【0023】

図３は、本実施の形態の海底地盤調査方法の態様を示す図である。図３（ａ）に示す第１の態様において、ガイド管１６及び掘削ロッド５５に挿通されて海底２０１の地盤２００に導かれたＣＰＴロッド５０は、先端に取り付けられたコーンプローブ５１が所定の速度で地盤に貫入するように作業床２０のＣＰＴ押込機２７によって深さ方向に押し込まれている。海底２０１の地盤２００には、海底２０１から所定の深さに固い地盤２１０が存在している。この固い地盤２１０は、ＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の貫入抵抗が増加してコーンプローブ５１が少し貫入する程度の固さである。

【0024】

このような固い地盤２１０によりＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の貫入抵抗が増加し、ＣＰＴによる調査が阻まれたときには、先端に掘削ビット５６が取り付けられた掘削ロッド５５を作業床２０の掘削駆動機２５によって回転駆動して推進し、ＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の周囲の固い地盤２１０を掘削により取り除く。固い地盤２１０を掘削により取り除いている間、ＣＰＴロッド５０は掘削を開始する前の深さで固い地盤２１０に留置されている。掘削によりＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の周囲の固い地盤２１０を取り除き、ＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の貫入抵抗が減少すると、所定の速度でコーンプローブ５１を固い地盤２１０に貫入することが可能になり、ＣＰＴによる調査を再開することができる。

【0025】

コーンプローブ５１が少し貫入する程度の固い地盤２１０によってＣＰＴによる調査が再び阻まれたときには、掘削ビット５６によってＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の周囲の固い地盤２１０を掘削により取り除いてＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の貫入抵抗を減少させる操作を繰り返す。このような操作を繰り返すことによって、固い地盤２１０の厚い層が存在しても、ＣＰＴによる調査を継続することができる。

【0026】

図３（ｂ）に示す第２の態様においても、ガイド管１６及び掘削ロッド５５に挿通されて海底２０１の地盤２００に導かれたＣＰＴロッド５０は、先端に取り付けられたコーンプローブ５１が所定の速度で地盤に貫入するように作業床２０のＣＰＴ押込機２７によって深さ方向に押し込まれている。海底２０１の地盤２００には、海底２０１から所定の深さに固い地盤２１０が存在している。この固い地盤２１０は、コーンプローブ５１が貫入できないような固さである。

【0027】

このような固い地盤２１０によりコーンプローブ５１の貫入ができず、ＣＰＴによる調査が阻まれたときには、先端に掘削ビット５６が取り付けられた掘削ロッド５５を作業床２０の掘削駆動機２５によって回転駆動して推進し、ＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の軸の周囲の地盤２００及び固い地盤２１０をＣＰＴロッド５０より所定の深さまで取り除く。固い地盤２１０を掘削により取り除いている間、ＣＰＴロッドはＣＰＴ押込み機２７によって把持されており、掘削を開始する前の深さに留置されている。

【0028】

掘削ビット５６によって固い地盤２１０を所定の深さまで取り除いた後で、掘削ロッド５５によって形成された掘削孔にＣＰＴロッド５０を入れ、掘削した深さまでコーンプローブ５１を進める。掘削により固い地盤２１０を貫通し、コーンプローブ５１が固い地盤２１０を通り抜けていると、所定の速度でコーンプローブ５１を地盤２００に貫入することが可能になり、ＣＰＴによる調査を再開することができる。掘削によっても固い地盤２１０を貫通していないときには、依然として固い地盤２１０によりコーンプローブ５１の貫入ができない。このような場合には、掘削ビット５６によってＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の軸の周囲の固い地盤２１０をコーンプローブ５１より所定の深さまで取り除き、コーンプローブ５１を掘削した深さまで進める操作を繰り返す。このような操作を繰り返すことによって、固い地盤２１０の厚い層が存在しても、ＣＰＴによる調査を継続することができる。

【0029】

図４は、本実施の形態の海底地盤調査方法において掘削ビット５６によりＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の周囲を掘削する工程を示す図である。このようなＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の周囲の掘削は、図３（ａ）に示した第１の態様に対応している。図４においては、図１に示した海底地盤調査装置１０の架台１１、櫓１２及びガイド管１６を省略し、作業床２０の構成は掘削駆動機２５及びＣＰＴ押込機２７のみを示している。また、図４においては、図１とは深さ方向のスケールも変更されている。

【0030】

図４（ａ）に示すように、図示しない作業床２０に設けられたＣＰＴ押込機２７によってコーンプローブ５１が先端に取り付けられたＣＰＴロッド５０を海底２０１の地盤２００に所定の速度で押し込むＣＰＴ調査が行われている。ＣＰＴロッド５０は、作業床２０で定尺の鋼管を接続して延長することができる。海底２０１から所定の深さに固い地盤２１０が存在したため、ＣＰＴロッド５０はこの固い地盤２１０に突き当り、ＣＰＴロッド５０の貫入が妨げられている。固い地盤２１０は、ＣＰＴロッド５０の先端に取り付けられたコーンプローブ５１が少し貫入できるような固さであり、ＣＰＴロッド５０が比較的固い地盤にある程度貫入している場合をも想定している。

【0031】

ＣＰＴロッド５０の貫入が固い地盤２１０によって妨げられたたため掘削ロッド５５を掘削駆動機２５によって回転駆動して推進する。掘削ロッド５５もＣＰＴロッド５０と同様に、作業床２０で定尺の鋼管を接続して延長することができる。掘削ロッド５５の先端には掘削ビット５６が取り付けられているため、掘削ロッド５５の回転駆動によってＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の周囲の地盤２００を掘削して取り除くことができる。

【0032】

図４（ｂ）に示すように、掘削ロッド５５が掘削により海底２０１の地盤２００中を進み、これに従い掘削ロッド５５を延長する必要が生じることがある。このような場合には、ＣＰＴロッド５０を把持するＣＰＴ押込機２７の把持を開放して、ＣＰＴ押込機２７の間に掘削ロッド５５を延長するための定尺の鋼管が通過できるようにする。そして、定尺の鋼管をＣＰＴロッド５０の上端からＣＰＴロッド５０を挿通して掘削ロッド５５の上端に継ぎ足し、接続することによって掘削ロッド５５を延長する。必要な掘削ロッド５５の延長を終えると、再びＣＰＴ押込機２７がＣＰＴロッド５０を把持するようにする。

【0033】

図４（ｃ）に示すように、掘削駆動機２５は掘削ロッド５５を把持して回転駆動して推進する。掘削ロッド５５の先端には掘削ビット５６が取り付けられているため、掘削ロッド５５の回転により掘削ロッド５５が挿通するＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の周囲の地盤２００を掘削して取り除くことができる。掘削ビット５６がＣＰＴロッド５０の先端に取り付けられたＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の周囲の地盤２００を掘削により取り除くと、ＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の貫入抵抗が減少し、所定の速度でコーンプローブ５１を地盤２００に貫入できるようになる。

【0034】

図５は、掘削ビット５６によりコーンプローブ５１より深くまで掘削する工程を示す図である。このようなコーンプローブ５１より深くまでの掘削は、コーンプローブ５１が貫入できないような固い地盤２１０をコーンプローブ５１より深くまで取り除いた図３（ｂ）に示した第２の態様に対応している。図５においては、図４と同様に、図１に示した海底地盤調査装置１０の架台１１、櫓１２及びガイド管１６を省略し、作業床２０の構成は掘削駆動機２５及びＣＰＴ押込機２７のみ示している。図５においては、図１から深さ方向のスケールも変更されている。

【0035】

図５（ａ）に示すように、図示しない作業床２０に設けられたＣＰＴ押込機２７によってコーンプローブ５１が先端に取り付けられたＣＰＴロッド５０を海底２０１の地盤２００に所定の速度で押し込むＣＰＴ調査が行われている。ＣＰＴロッド５０は、作業床２０で定尺の鋼管を接続して延長することができる。海底２０１から所定の深さに固い地盤２１０が存在したため、コーンプローブ５１にこの固い地盤２１０に突き当り、ＣＰＴロッド５０の貫入が妨げられている。固い地盤２１０は、ＣＰＴロッド５０の先端に取り付けられたコーンプローブ５１が貫入できないような固さである。

【0036】

ＣＰＴロッド５０が固い地盤２１０によって貫入できないため掘削ロッド５５を掘削駆動機２５によって回転駆動して推進する。掘削ロッド５５もＣＰＴロッド５０と同様に、作業床２０で定尺の鋼管を接続して延長することができる。掘削ロッド５５の先端には掘削ビット５６が取り付けられているため、掘削ロッドの回転駆動によってＣＰＴロッド５０の軸の周囲の固い地盤２１０を掘削し、コーンプローブ５１より所定深さまで固い地盤２１０を取り除くことができる。

【0037】

掘削により掘削ロッド５５が進むと、掘削ロッド５５を延長することが必要になる。そのためには、掘削駆動機２５による掘削ロッド５５の回転駆動をひとまず停止する。続いて、図５（ｂ）に示すように、ＣＰＴ押込機２７によりＣＰＴロッド５０を押込み、コーンプローブ５１が掘削ビット５６によって掘削した孔の底部に着底するようにする。

【0038】

図５（ｂ）に続いて図５（ｃ）に示すように、ＣＰＴ押込機２７による把持を解放して、ＣＰＴ押込機２７を掘削ロッド５５の延長するための定尺の鋼管が通過できるようにする。ＣＰＴ押込機２７による把持を解放しても、コーンプローブ５１は先端が掘削ビット５６によって掘削された孔の底部によって支持されているため落下することはない。そして、定尺の鋼管をＣＰＴロッド５０の上端からＣＰＴロッド５０を挿通して掘削ロッド５５の上端に継ぎ足し、接続することによって掘削ロッド５５を延長する。

【0039】

図５（ｄ）に示すように、掘削ロッド５５の延長を終えると、再びＣＰＴ押込機２７がＣＰＴロッド５０を把持するようにする。続いて図５（ｅ）に示すように、掘削駆動機２５で掘削ロッド５５を回転駆動して掘削を再開する。掘削により、コーンプローブ５１より所定深さまで固い地盤２１０を取り除く。掘削ロッド５５を延長する必要が生じた場合には、上述と同様に掘削ロッド５５に定尺の鋼管を接続する工程を繰り返すことができる。

【0040】

本実施の形態の海底地盤調査方法によると、海底２０１の地盤２００をＣＰＴにより調査するときにコーンプローブ５１の貫入が阻まれるような固い地盤２１０に突き当たっても、コーンプローブ５１を取り付けたＣＰＴロッド５０や掘削ビット５６を取り付けた掘削ロッド５５の回収や設置を繰り返し行う必要なく調査を継続することができる。

【0041】

このため、本実施の形態の海底地盤調査方法によると、調査期間が短縮できるので、支援船の使用日数の短縮による費用削減及び調査作業人件費、調査機器リース費用の削減ができる。また、調査期間が短縮できるため、海象の急変などには対応しやすくなり、調査の安全性が向上する。さらに、固い地盤２１０に遭遇した場合での、ＣＰＴによる調査から地盤の掘削排除への作業変更が迅速にでき、必要に応じて掘削ピッチを短くして、その都度ＣＰＴ調査により掘削地盤の強度を確認が素早くできる。これにより、固い地盤でもほぼ連続的に地盤調査ができる。

【0042】

なお、本実施の形態の海底地盤調査方法は、櫓１２に支持された海水面上の作業床２０について説明したが、これに限定されない。例えば、作業床２０は、自己昇降式作業台船（ＳＥＰ）に設置してもよい。また、本実施の形態においては、海底地盤調査方法について説明したが、これに限定されない。本実施の形態は、海底地盤調査方法に限らず、陸上の地盤調査方法にも適用することができる。この場合、作業床２０は地上に設けることになり、作業床２０と海底２０１とを結んでいたガイド管１６は不要になる。

【0043】

図６は、変形例の海底地盤調査装置１１０の概略的な構成を示す図である。変形例の海底地盤調査装置１１０は、図１に示した海底地盤調査装置１０とは、掘削ロッド５５を挿通し、ガイド管１６に挿通されるケーシングロッド５７をさらに有する点において相違している。変形例の海底地盤調査装置１１０における他の構成は、図１に示した海底地盤調査装置１０と同様であるので、対応する部材には共通する参照番号を付して対応関係を明らかにする。

【0044】

変形例の海底地盤調査装置１１０は、海底２０１に設置された架台１１と、架台１１によって支持され海水面上まで延びる櫓１２と、櫓１２によって海水面上に支持された作業床２０とを有している。架台１１は、鋼製又はコンクリート製の構造部材によって構成され、底部は海底に着座し、上部に取り付けられた櫓１２を支持している。櫓１２は、鋼製の構造部材によって構成され、架台１１の上部から海水面上まで鉛直方向に延びている。作業床２０は、櫓１２の頂部によって支持され、海水面から波による影響を受けないように海水面から所定の高さを確保して設けられている。

【0045】

櫓１２には、作業床２０の直下から海底２０１まで鉛直方向に延びる鋼管によるガイド管１６が取り付けられている。ガイド管１６は、掘削ビット５８が先端に取り付けられたケーシングロッド５７を挿通して作業床２０から海底２０１まで導いている。ケーシングロッド５７は、掘削ビット５６が先端に取り付けられた鋼管による掘削ロッド５５を挿通している。ケーシングロッド５７の先端に取り付けられた掘削ビット５８は、掘削ロッド５５を挿通できるように中空のドーナツ状の形状を有している。掘削ロッド５５は、さらに海底２０１の地盤２００に貫入されるコーンプローブ５１が先端に取り付けられた鋼管によるＣＰＴロッド５０を挿通している。掘削ロッド５５の先端に取り付けられた掘削ビット５６は、ＣＰＴロッド５０を挿通できるように中空のドーナツ状の形状を有している。

【0046】

図７は、変形例の海底地盤調査装置１１０で用いられるＣＰＴロッド５０等の断面図である。図７（ａ）は架台１１の深さにおける切断線ＶＩＩＡ－ＶＩＩＡによる断面であり、図７（ｂ）は海底２０１の地盤２００中でケーシングロッド５７の先端に取り付けられた掘削ビット５８まで達しない深さにおける切断線ＶＩＩＢ－ＶＩＩＢによる断面である。図７（ａ）に示すように、ガイド管１６には、ケーシングロッド５７が挿通され、ケーシングロッド５７には掘削ロッド５５が挿通され、掘削ロッド５５にはさらにＣＰＴロッド５０が挿通されている。図７（ｂ）に示す海底２０１の地盤２００中では、ケーシングロッド５７に掘削ロッド５５が挿通され、掘削ロッド５５にはさらにＣＰＴロッド５０が挿通されている。

【0047】

再び図６を参照すると、作業床２０は２層構造を有し、櫓１２の頂部に設けられた第１層２１においてガイド管１６の直上には、ガイド管１６に挿通されて海底２０１の地盤２００に達するケーシングロッド５７又は掘削ロッド５５を把持し、回転駆動して推進するための掘削駆動機２５が設けられている。ケーシングロッド５７又は掘削ロッド５５は作業床２０の直下で開口するガイド管１６の上端から突き出し、その上端は掘削駆動機２５を超える高さに達している。ケーシングロッド５７及び掘削ロッド５５は定尺の鋼管を接続して構成され、作業床２０において接続して延長したり、取り外して回収したりすることができる。

【0048】

第１層２１の上層になる第２層２２において、ガイド管１６、ケーシングロッド５７及び掘削ロッド５５の直上にはガイド管１６、ケーシングロッド５７及び掘削ロッド５５に挿通されて海底の地盤２００に達するＣＰＴロッド５０を把持し、ＣＰＴロッド５０の先端に取り付けられたコーンプローブ５１が海底２０１の地盤２００に貫入されるように押し込むためのＣＰＴ押込機２７が設けられている。ＣＰＴロッド５０は第１層２１において開口するケーシングロッド５７又は掘削ロッド５５の上端から突き出してその上端はＣＰＴ押込機２７を超える高さに達している。ＣＰＴロッド５０も定尺の鋼管を接続して構成され、作業床２０において接続して延長したり、取り外して回収したりすることができる。作業床２０には、ＣＰＴロッド５０、掘削ロッド５５及びケーシングロッド５７を延長又は回収する作業のために、定尺の鋼管を吊り下げることができるクレーンが備えられていてもよい。

【0049】

図８は、変形例の海底地盤調査方法における工程を示す図である。このようなＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の周囲の掘削は、図８においては、図６に示した変形例の海底地盤調査装置１１０の架台１１、櫓１２及びガイド管１６を省略し、作業床２０の構成は掘削駆動機２５及びＣＰＴ押込機２７のみを示している。また、図８においては、図６とは深さ方向のスケールも変更されている。

【0050】

図８（ａ）に示すように、ＣＰＴロッド５０を設置する。図示しない作業床２０においてコーンプローブ５１及び定尺の鋼管を繋いでＣＰＴロッド５０を構成し、ＣＰＴ押込機２７によってこのＣＰＴロッド５０を把持して海底２０１の地盤２００に押し込む。そして、コーンプローブ５１の先端が海底２０１から所定の深さまで貫入するようにする。

【0051】

図８（ｂ）に示すように、ＣＰＴロッド５０に続いて、ＣＰＴロッド５０を挿通する掘削ロッド５５を設置する。ＣＰＴロッド５０を把持していたＣＰＴ押込機２７は、掘削ロッド５５を構成する掘削ビット５６及び定尺の鋼管が通過できるよう把持を解放する。ＣＰＴロッド５０は、ＣＰＴ押込機２７により把持されなくなるが、海底２０１の地盤２００によって支持されているため落下することはない。ＣＰＴロッド５０を挿通するようにＣＰＴ押込機２７を通した掘削ビット５６及び定尺の鋼管を接続して掘削ロッド５５を構成し、掘削駆動機２５によってこの掘削ロッド５５を把持する。掘削駆動機２５は、掘削ロッド５５を回転駆動して推進し、掘削ビット５６がコーンプローブ５１の深さに達するまで掘削するようにする。

【0052】

図８（ｃ）に示すように、掘削ロッド５５に続いて、掘削ロッド５５を挿通するケーシングロッド５７を設置する。ＣＰＴロッド５０を把持していたＣＰＴ押込機２７は、ケーシングロッド５７を構成する掘削ビット５８及び定尺の鋼管が通過できる把持を解放する。ＣＰＴロッド５０は、ＣＰＴ押込機２７による把持を失うが、海底２０１の地盤２００によって支持されているため落下することはない。掘削駆動機２５もケーシングロッド５７を把持することができるように把持するための間隔を拡大する。掘削ロッド５５は、掘削駆動機２５による把持を失うが、海底２０１の地盤２００によって支持されているため落下することはない。

【0053】

掘削ロッド５５を挿通するようにＣＰＴ押込機２７を通した掘削ビット５８及び定尺の鋼管を接続してケーシングロッド５７を構成し、掘削駆動機２５によってこのケーシングロッド５７を把持する。掘削駆動機２５は、ケーシングロッド５７を回転駆動して推進し、ケーシングロッド５７の掘削ビット５８がコーンプローブ５１及び掘削ロッド５５の掘削ビット５６の深さに達するまで掘削するようにする。

【0054】

図８（ｃ）に示すように、ＣＰＴロッド５０、掘削ロッド５５及びケーシングロッド５７がそれぞれ海底２０１の地盤２００の所定の深さまで達するように設置を終えると、次に掘削駆動機２５で再び掘削ロッド５５を駆動できるように、ケーシングロッド５７の上端が掘削駆動機２５よりも低くなるようにケーシングロッド５７を構成する定尺の鋼管の一部を取り外し、掘削駆動機２５が掘削ロッド５５を把持するようにする。ケーシングロッド５７の上端は、掘削駆動機２５の直下で開口するようになる（図８（ｄ）を参照）。

【0055】

ＣＰＴロッド５０の先端に取り付けられたコーンプローブ５１が所定の速度で海底２０１の地盤２００に貫入するようにＣＰＴロッド５０をＣＰＴ押込機２７によって押し込みＣＰＴによる調査を進める。図３（ａ）に例示したコーンプローブ５１が少し貫入する程度の固い地盤２１０や図３（ｂ）に例示しコーンプローブ５１が貫入できないような固い地盤２１０によってＣＰＴによる調査が妨げられることがある。このような場合には、図８（ｄ）に示すように、掘削駆動機２５によって掘削ロッド５５を回転駆動して推進し、ＣＰＴロッド５０及びコーンプローブ５１の周囲を掘削して地盤２００を取り除いたり、ＣＰＴロッド５０の軸の周囲をコーンプローブ５１より深くまで掘削したりする。

【0056】

掘削ロッド５５により海底２０１の地盤２００を掘削するときには、掘削ロッド５５の先端に取り付けられた掘削ビット５６に図示しない作業床２０から泥水を供給し、掘削により取り除いた地盤２００を泥水と一緒に作業床２０に回収する。図８（ｄ）中に矢印で示す泥水の流れのように、作業床２０から泥水は掘削ロッド５５内部を通って掘削ビット５６に送られ、掘削ビット５６から取り除いた地盤２００とともに回収される泥水は海底２０１からケーシングロッド５７と掘削ロッド５５との間を通って作業床２０に戻る。作業床２０に戻った泥水は、掘削ビット５６に送られる泥水に再使用される。

【0057】

変形例の海底地盤調査方法によると、掘削ロッド５５で海底２０１の地盤２００を掘削するときに、掘削ロッド５５の先端に取り付けられた掘削ビット５６で掘削して取り除いた地盤２００とともに回収する泥水は、海底２０１からケーシングロッド５７と掘削ロッド５５との間を通して作業床に戻る。したがって、作業床２０において掘削により取り除いた地盤２００を回収することができる。また、掘削により生じた泥水や取り除いた地盤２００が直接に海底２０１に排出されることがないため、海底に土砂が堆積したり作業床の周囲の海水が泥水によって混濁したりすることがないようにできる。

【産業上の利用可能性】

【0058】

この発明は、ＣＰＴによる地盤の調査に利用することができる。

【符号の説明】

【0059】

１０ 海底地盤調査装置
１１ 架台
１２ 櫓
１６ ガイド管
２０ 作業床
２１ 第１層
２２ 第２層
２５ 掘削駆動機
２７ ＣＰＴ押込機
５０ ＣＰＴロッド
５１ コーンプローブ
５５ 掘削ロッド
５６ 掘削ビット
５７ ケーシングロッド
５８ 掘削ビット
１１０ 海底地盤調査装置
２００ 地盤
２０１ 海底
２１０ 固い地盤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】