特開 2024-152261 バルブ取り付け用治具と土質試料採取装置

(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】P2024152261

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】バルブ取り付け用治具と土質試料採取装置

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/00 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

E21D11/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023066341

(22)【出願日】2023-04-14

(71)【出願人】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391019740

【氏名又は名称】三信建設工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】506343704

【氏名又は名称】株式会社トーメック

(71)【出願人】

【識別番号】522194647

【氏名又は名称】株式会社メガダイン

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 正嘉

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 将美

(72)【発明者】

【氏名】大栗 雅明

(72)【発明者】

【氏名】木村 敏之

(72)【発明者】

【氏名】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】山口 文男

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 旭

【テーマコード（参考）】

2D155

【Ｆターム（参考）】

2D155BA01

2D155EB00

2D155JA01

2D155JA02

(57)【要約】

【課題】構造物の外部に連通する円筒状の連通管に対してバルブを取り付けるに当たり、連通管の有する内径を確保できるバルブ取り付け用治具と、可及的に大径の土質試料をサンプリングできる土質試料採取装置を提供する。
【解決手段】構造物Ｓの壁面Ｗにある円筒状の連通管Ｒに対してバルブＶ１を取り付ける際に適用される、バルブ取り付け用治具７０であり、連通管Ｒの外周面に挿設される円筒状の第１治具７１と、円筒状で楔状の断面を有し、断面の幅が小さくなる先端側が先行して第１治具７１と連通管Ｒとの間に嵌め込まれ、後部７６が第１治具７１から張り出している環状楔７４と、第１治具７１の外周面７１ａに固定される円筒状の固定部７８と、バルブＶ１が接続される円筒状の接続部７９とを備える第２治具７７とを有し、第２治具７７にて環状楔７４の後部７６が押し込まれ、環状楔７４にて第１治具７１が押し込まれている。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物の壁面に取り付けられ、該構造物の外部に連通する円筒状の連通管に対してバルブを取り付ける際に適用される、バルブ取り付け用治具であって、
前記連通管の外周面に挿設される、円筒状の第１治具と、
円筒状で、楔状の断面を有し、断面の幅が小さくなる先端側が先行して前記第１治具と前記連通管との間に嵌め込まれ、嵌め込み姿勢において、少なくとも後部が前記第１治具から張り出している、環状楔と、
前記第１治具の外周面に固定される円筒状の固定部と、該固定部に連続して前記バルブが接続される、円筒状の接続部とを備える、第２治具とを有し、
前記第２治具にて前記環状楔の前記後部が押し込まれ、該環状楔にて前記第１治具が押し込まれていることを特徴とする、バルブ取り付け用治具。

【請求項2】

前記第１治具の外周面と、前記固定部の内周面が、相互に螺合していることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ取り付け用治具。

【請求項3】

前記第１治具の内周面には、前記環状楔の一部が嵌め込まれる環状溝が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ取り付け用治具。

【請求項4】

前記環状楔が弾性体により形成され、該弾性体と前記第１治具と前記第２治具とにより、止水シールが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ取り付け用治具。

【請求項5】

前記接続部の内径が、前記連通管の内径以上であることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ取り付け用治具。

【請求項6】

前記構造物がシールドトンネルを構成するシールドセグメントであり、
前記連通管は、前記シールドセグメントに設けられ、該シールドセグメントの背面に裏込め材を充填する際に適用されるグラウトホール、もしくは、土質試料の採取用配管であることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ取り付け用治具。

【請求項7】

請求項６に記載のバルブ取り付け用治具が、前記グラウトホールもしくは前記採取用配管に取り付けられ、該バルブ取り付け用治具に土質試料サンプラーが取り付けられており、
前記土質試料サンプラーは、
前記バルブ及びプリペンダーと、
ボーリングマシンに一部が装着され、前記バルブ及び前記プリペンダーを貫通するボーリングロッドと、
前記ボーリングロッドの他端に装着されている、逆止弁と、
前記逆止弁に装着されて、先端に削孔体を備えている、外管と、
前記外管に内装され、前記削孔体にて削孔された前記土質試料を取り込む、内管と、
前記外管における前記先端と反対側の基端と、前記逆止弁との双方に装着される、スイベルヘッドとを有し、
前記ボーリングロッドと、前記逆止弁と、前記スイベルヘッドと、前記外管は、一体に回転自在に接続され、
前記内管には、前記スイベルヘッドに設けられているスライド孔に挿通される、スライド棒が設けられ、該スイベルヘッドと前記外管の回転力が伝達されない状態で該スイベルヘッドに対して該内管が装着されており、
前記逆止弁は、
地盤から、前記外管と前記内管の間の隙間を介して流通する地下水の水圧のみが作用している際は閉じ、
前記ボーリングロッドの内部を流通する削孔水の水圧が前記地下水の水圧を超えた際に開いて、該削孔水を前記外管と前記内管の間の隙間を介して地盤に供給するようになっていることを特徴とする、土質試料採取装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バルブ取り付け用治具と土質試料採取装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、シールドセグメントのグラウトホールは、薬液注入（裏込め材の注入を含む）を行う際に適用される他にも、周辺の地山（地盤改良土を含む）にサンプラーを削孔圧入して、土質試料をサンプリングする際にも適用され得る。このような薬液注入期間中や土質試料サンプリング期間中の、作業が中断している間（休憩中、当日作業終了から翌日作業開始までの時間等）においては、グラウトホールから地下水がシールドセグメント内に流入もしくは噴出することを防止するべく、仮バルブが一般に取り付けられる。
この仮バルブの取り付けに当たり、グラウトホールの内面にある雌ねじに対して、六角ニップル等の雄ねじを備えたねじ込み継手をねじ込み、例えばねじ込み継手の他端の外周にある雄ねじに対して、仮バルブの雌ねじが取り付けられる。
このように、グラウトホールの雌ねじに対してねじ込み継手をねじ込み、ねじ込み継手に対して仮バルブを取り付ける方法では、ねじ込み継手の内径がグラウトホールの内径よりも小さいことから、グラウトホールとねじ込み継手の全体の有効径はねじ込み継手の内径に規定されることとなり、グラウトホールとねじ込み継手に挿入可能なグラウトホースの径が小さくなり、あるいはサンプラーの径が小さくなることから、薬液注入においては施工効率が低下し、土質試料のサンプリングにおいては採取可能な土質試料の寸法（径）が小さくなることから好ましくない。
例えば、グラウトホールの内径がφ５６ｍｍ程度である場合に、ねじ込み継手を介して仮バルブを取り付けると、使用されるねじ込み継手の内径はφ５０ｍｍ程度まで小さくなり、従って、挿通可能なグラウトホースやサンプラーの径（外径）はφ５０ｍｍ未満に制約されることになる。

【0003】

以上のことから、シールドセグメントをはじめとする構造物の壁面にあって、構造物の外部に連通する円筒状の連通管（上記するグラウトホールの上位概念）に対してバルブを取り付けるに当たり、連通管の有する内径を確保して、挿通される部材の径が小さくなることを防止するのに好適な、バルブ取り付け用治具が望まれる。

【0004】

ここで、特許文献１には、グラウト孔が設けられたシールドトンネル周辺地盤の試料採取治具が提案されている。この試料採取治具は、グラウト孔に螺着されるソケットと、ソケットに接続されたスリーブとを具備し、スリーブとソケットとグラウト孔はボーリングロッドを挿通可能に連結される。スリーブは、パッカーと、パッカーとソケットとの間にある仕切弁とを備え、ソケットは、グラウト孔に近傍のシールドトンネルの内壁面に回転不可に固定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２２－２９０１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載のシールドトンネル周辺地盤の試料採取治具によれば、グラウト孔が設けられたシールドトンネル周辺の地盤から、そのグラウト孔を利用して安全に不攪乱の土質試料を採取することができ、さらには、土質試料採取後に現況復旧することができる。しかしながら、この試料採取治具においても、グラウト孔を形成する接続管の内面に対して、スリーブの先端が嵌まり込む構造を有していることから、接続管の有する内径よりも小さな内径のスリーブにて挿通される部材の径が規定されることになる。

【0007】

本発明は、構造物の壁面にあって、構造物の外部に連通する円筒状の連通管に対してバルブを取り付けるに当たり、連通管の有する内径を確保して、挿通される部材の径が小さくなることを防止することのできる、バルブ取り付け用治具と、連通管に取り付けられているバルブ取り付け用治具を介して可及的に大径の土質試料をサンプリングすることのできる、土質試料採取装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成すべく、本発明によるバルブ取り付け用治具の一態様は、
構造物の壁面に取り付けられ、該構造物の外部に連通する円筒状の連通管に対してバルブを取り付ける際に適用される、バルブ取り付け用治具であって、
前記連通管の外周面に挿設される、円筒状の第１治具と、
円筒状で、楔状の断面を有し、断面の幅が小さくなる先端側が先行して前記第１治具と前記連通管との間に嵌め込まれ、嵌め込み姿勢において、少なくとも後部が前記第１治具から張り出している、環状楔と、
前記第１治具の外周面に固定される円筒状の固定部と、該固定部に連続して前記バルブが接続される、円筒状の接続部とを備える、第２治具とを有し、
前記第２治具にて前記環状楔の前記後部が押し込まれ、該環状楔にて前記第１治具が押し込まれていることを特徴とする。

【0009】

本態様によれば、連通管の外周面に円筒状の第１治具が挿設され、円筒状で楔状の断面を有する環状楔が、断面の幅が小さくなる先端側が先行して第１治具と連通管との間に嵌め込まれ、バルブが接続される円筒状の第２治具が第１治具の外周面に固定される構成において、第２治具にて環状楔の後部が押し込まれ、環状楔にて第１治具が押し込まれていることにより、連通管の有する内径を確保しながら、バルブを接続することができる。
ここで、連通管が「構造物の外部に連通する」とは、文字通り、連通管が当初から構造物の外部に連通することの他、当初は連通管が構造物の外部に連通しておらず、例えば土質試料のサンプリング作業の際に構造物の壁面の一部が開放されて外部に連通する（事後的に連通する形態）も含んでおり、さらには、作業時には外部に連通し、作業後は連通管が閉塞されて連通しない状態とされることを含んでいる。
さらに、この連通管としては、既述するように、シールドセグメントに設けられているグラウトホールや、地下構造物の壁面や底盤に設けられている点検孔や土質試料採取孔等を例示できる。

【0010】

また、本発明によるバルブ取り付け用治具の他の態様は、
前記第１治具の外周面と、前記固定部の内周面が、相互に螺合していることを特徴とする。

【0011】

本態様によれば、第１治具の外周面と第２治具の固定部の内周面が相互に螺合していることにより、第１治具と第２治具と環状楔が相互に押し込まれている状態を効果的に維持することができる。

【0012】

また、本発明によるバルブ取り付け用治具の他の態様において、
前記第１治具の内周面には、前記環状楔の一部が嵌め込まれる環状溝が設けられていることを特徴とする。

【0013】

本態様によれば、第１治具の内周面に、環状楔の一部が嵌め込まれる環状溝が設けられていることにより、第１治具と連通管の間に環状楔が嵌め込まれ易くなり、第１治具と第２治具と環状楔の相互の押し込み性（押し込まれ性）が向上する。

【0014】

また、本発明によるバルブ取り付け用治具の他の態様は、
前記環状楔が弾性体により形成され、該弾性体と前記第１治具と前記第２治具とにより、止水シールが形成されていることを特徴とする。

【0015】

本態様によれば、弾性体からなる環状楔と第１治具と第２治具とによって止水シールが形成されていることにより、止水性の高い連通管とバルブ取り付け用治具との接続構造が形成される。ここで、弾性体には、ゴムを含む様々な樹脂を挙げることができる。

【0016】

また、本発明によるバルブ取り付け用治具の他の態様は、
前記接続部の内径が、前記連通管の内径以上であることを特徴とする。

【0017】

本態様によれば、接続部の内径が連通管の内径以上であることにより、連通管の有する内径を確保しながら、バルブを接続することができる。

【0018】

また、本発明によるバルブ取り付け用治具の他の態様は、
前記構造物がシールドトンネルを構成するシールドセグメントであり、
前記連通管は、前記シールドセグメントに設けられ、該シールドセグメントの背面に裏込め材を充填する際に適用されるグラウトホール、もしくは、土質試料の採取用配管であることを特徴とする。

【0019】

本態様によれば、シールドセグメントの有するグラウトホールもしくは土質試料の採取用配管に対して取り付けられることにより、グラウトホースやサンプラーの径が小さくなることを防止できることから、効率的な薬液や裏込め材の注入に繋がり、シールドセグメントの内部への可及的に大径の土質試料のサンプリングを可能にする。

【0020】

また、本発明による土質試料採取装置の一態様は、
前記バルブ取り付け用治具が、前記グラウトホールもしくは前記採取用配管に取り付けられ、該バルブ取り付け用治具に土質試料サンプラーが取り付けられており、
前記土質試料サンプラーは、
前記バルブ及びプリペンダーと、
ボーリングマシンに一部が装着され、前記バルブ及び前記プリペンダーを貫通するボーリングロッドと、
前記ボーリングロッドの他端に装着されている、逆止弁と、
前記逆止弁に装着されて、先端に削孔体を備えている、外管と、
前記外管に内装され、前記削孔体にて削孔された前記土質試料を取り込む、内管と、
前記外管における前記先端と反対側の基端と、前記逆止弁との双方に装着される、スイベルヘッドとを有し、
前記ボーリングロッドと、前記逆止弁と、前記スイベルヘッドと、前記外管は、一体に回転自在に接続され、
前記内管には、前記スイベルヘッドに設けられているスライド孔に挿通される、スライド棒が設けられ、該スイベルヘッドと前記外管の回転力が伝達されない状態で該スイベルヘッドに対して該内管が装着されており、
前記逆止弁は、
地盤から、前記外管と前記内管の間の隙間を介して流通する地下水の水圧のみが作用している際は閉じ、
前記ボーリングロッドの内部を流通する削孔水の水圧が前記地下水の水圧を超えた際に開いて、該削孔水を前記外管と前記内管の間の隙間を介して地盤に供給するようになっていることを特徴とする。

【0021】

本態様によれば、連通管とバルブ取り付け用治具に挿通される土質試料サンプラーが逆止弁を備え、ボーリングロッドと、先端に削孔体を備えている外管の基端に装着されるスイベルヘッドに対して逆止弁が装着され、逆止弁が、地盤から外管と内管の間の隙間を介して流通する地下水の水圧のみが作用している際は閉じ、ボーリングロッドの内部を流通する削孔水の水圧が地下水の水圧を超えた際に開くことにより、例えばボーリングロッドの継ぎ足しに当たり、スイベルを取り外してボーリングロッドに削孔水を流通させない場合に逆止弁が地下水の水圧で閉じることで、地下水の逆流による噴出を効果的に防止できる。
その一方で、ボーリング孔を削孔する際は、ボーリングロッド内に削孔水を流通させ、削孔水の水圧が地下水の水圧を超えた際に逆止弁が開くことにより、削孔水を外管と内管の間の隙間を介して地盤に供給しながら、ボーリング孔の削孔を行うことができる。
また、削孔体にて削孔された土質試料を取り込む内管がスライド棒を備え、スライド棒がスイベルヘッドに設けられているスライド孔に挿通され、スイベルヘッドと外管の回転力が伝達されない状態でスイベルヘッドに対して内管が装着されていることにより、回転しない内管にて乱れのない土質試料をサンプリングすることができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明のバルブ取り付け用治具と土質試料採取装置によれば、構造物の壁面にあって、構造物の外部に連通する円筒状の連通管に対してバルブを取り付けるに当たり、連通管の有する内径を確保して、挿通される部材の径が小さくなることを防止することのできる、バルブ取り付け用治具と、連通管に取り付けられているバルブ取り付け用治具を介して可及的に大径の土質試料をサンプリングすることのできる、土質試料採取装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施形態に係る土質試料採取装置がシールドセグメントに適用されている状態を示す図である。

【図2】実施形態に係る土質試料採取装置と土質試料サンプラーの一例の全体構成図である。

【図3】図２のIII部の拡大図であって、実施形態に係る土質試料サンプラーを拡大した図である。

【図4】図３のIV部の拡大図である。

【図5】実施形態に係る土質試料サンプラーの外管の一例の外観図であって、（ａ）は外管の一部を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大図である。

【図6A】実施形態に係る土質試料サンプリング方法の一例の工程図である。

【図6B】図６Ａに続いて、実施形態に係る土質試料サンプリング方法の一例の工程図である。

【図6C】図６Ｂに続いて、実施形態に係る土質試料サンプリング方法の一例の工程図である。

【図7A】図６ＡのVII部の拡大図である。

【図7B】図６ＢのVII部の拡大図である。

【図8】実施形態に係る土質試料採取装置を構成する、実施形態に係るバルブ取り付け用治具の分解縦断面図である。

【図9】シールドセグメントのグラウトホールに対して、実施形態に係るバルブ取り付け用治具が取り付けられている状態を示す縦断面図である。

【図10】シールドセグメントのグラウトホールに対して、従来のバルブ取り付け用治具が取り付けられている状態を示す縦断面図である。

【図11】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に、実施形態に係るバルブ取り付け用治具をグラウトホールに取り付ける方法の工程図である。

【図12】図１１（ｄ）に続いて、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に、実施形態に係るバルブ取り付け用治具をグラウトホールに取り付ける方法の工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、実施形態に係る土質試料採取装置と土質試料サンプラー、土質試料サンプリング方法、及びバルブ取り付け用治具について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

【0025】

［実施形態に係る土質試料採取装置と土質試料サンプラー、土質試料サンプリング方法、及びバルブ取り付け用治具］
図１乃至図１２を参照して、実施形態に係る土質試料採取装置と土質試料サンプラー、土質試料サンプリング方法、及びバルブ取り付け用治具の一例について説明する。
ここで、図１は、実施形態に係る土質試料採取装置がシールドセグメントに適用されている状態を示す図である。また、図２は、実施形態に係る土質試料採取装置と土質試料サンプラーの一例の全体構成図であり、図３は、図２のIII部の拡大図であって、実施形態に係る土質試料サンプラーを拡大した図であり、図４は、図３のIV部の拡大図であり、図５は、実施形態に係る土質試料サンプラーの外管の変形例の外観図であって、（ａ）は外管の一部を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大図である。また、図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃは順に、実施形態に係る土質試料サンプリング方法の一例の工程図であり、図７Ａと図７Ｂはそれぞれ、図６Ａと図６ＢのVII部の拡大図である。さらに、図８は、実施形態に係る土質試料採取装置を構成する、実施形態に係るバルブ取り付け用治具の分解縦断面図であり、図９は、シールドセグメントのグラウトホールに対して、実施形態に係るバルブ取り付け用治具が取り付けられている状態を示す縦断面図である。

【0026】

以下、図示例における土質試料サンプリング方法は、シールド工法にて地中に施工されているシールドトンネルを構成するシールドセグメントＳ（構造物の一例）のスキンプレートＷ（壁面の一例）に設けられている、グラウトホールＲ（連通管の一例）を介して、土質試料採取装置１００を構成する土質試料サンプラー６０を地盤Ｇに圧入しながら、土質試料を採取する方法を取り上げて説明する。ここで、土質試料採取装置１００や土質試料サンプラー６０が適用される構造物とその壁面は、シールドセグメントとそのスキンプレート以外にも、地下ピットの壁面や底盤、地表に設けられている底盤等であってもよく、少なくとも地下水位ＷＬ以深における地山から、土質調査に供される土質試料（地山のコア）や、既に施工済みの地盤改良土の品質を確認するための土質試料（地盤改良土のコア）等をサンプリングできる構造物とその壁面であればよい。

【0027】

図１に示すシールドセグメントＳは、鋼製セグメントであり、鋼製セグメントＳの任意の位置にグラウトホールＲが設けられている。ここで、鋼製セグメントＳに不図示の土質試料の採取用配管が設けられている場合は、この採取用配管を利用してもよい。

【0028】

グラウトホールＲに装着されている不図示の閉塞蓋が取り外され、グラウトホールＲに対してバルブ取り付け用治具７０が取り付けられた後に、シールドトンネルの内部から、バルブ取り付け用治具７０とグラウトホールＲの内部を介して地盤Ｇに対して土質試料サンプラー６０が圧入される。尚、バルブ取り付け用治具７０と、グラウトホールＲへのバルブ取り付け用治具７０の取り付け方法は、以下で詳説する。

【0029】

土質試料採取装置１００は、グラウトホールＲに取り付けられているバルブ取り付け用治具７０と、バルブ取り付け用治具７０に取り付けられているメインバルブＶ１と、メインバルブＶ１に取り付けられているプリペンダーＰ（止水プリペンダー）と、これらの中空を介して地盤Ｇに圧入される土質試料サンプラー６０と、土質試料サンプラー６０を形成するボーリングロッド１０の途中位置に装着されるボーリングマシンＭと、ボーリングロッド１０の基端１１に装着されるスイベルＳＷとを有する。プリペンダーＰには、余剰の削孔水や地下水を排水するための水抜きバルブＶ２が装着されている。図示例は、シールドトンネルの内部にある台座Ｔに土質試料採取装置１００が載置されている。

【0030】

図２に示すように、土質試料サンプラー６０は、複数の継ぎ足しロッド１０Ａにより形成されるボーリングロッド１０と、ボーリングロッド１０の先端１２に装着されている逆止弁２０と、逆止弁２０に装着されて、先端３１に削孔体３４を備えている外管３０と、外管３０に内装され、削孔体３４にて削孔された土質試料を取り込む内管４０と、外管３０の基端３２と逆止弁２０の双方に装着されるスイベルヘッド５０とを有する。土質試料サンプラー６０の各構成要素は、いずれも鋼製の部材にて製作される。

【0031】

内管４０の内部には試料採取ケース４４が内装されており、内管４０に取り込まれた土質試料は、試料採取ケース４４の内部にサンプリングされるようになっている。

【0032】

ボーリングマシンＭを駆動することにより、土質試料サンプラー６０をＸ１方向に回転させ、外管３０の先端３１の削孔体３４にて地盤Ｇを削孔しながら、地盤Ｇ内に土質試料サンプラー６０をＸ２方向に圧入する過程で、内管４０の内部に土質試料を取り込んでサンプリングする。

【0033】

この土質試料サンプラー６０の圧入の際には、後方のスイベルＳＷから削孔水をＸ５方向に供給する。図３に明りょうに示すように、供給された削孔水は、ボーリングロッド１０の内部の流路８１をＸ６方向に流通し、逆止弁２０の流路８２を介してＸ７方向に流通し、スイベルヘッド５０の流路８３（隙間）をＸ８方向に流通し、さらに外管３０と内管４０の間の流路８４（隙間）をＸ９方向に流通した後、地盤Ｇを削孔する削孔体３４の周囲へＸ１０方向に供給されるようになっている。

【0034】

また、余剰の削孔水や地下水は、外管３０の周囲を介し、グラウトホールＲを介して、水抜きバルブＶ２からＸ１２方向へ排水されるようになっている。

【0035】

ここで、図３と図４に示すように、ボーリングロッド１０と、逆止弁２０と、スイベルヘッド５０と、外管３０は、一体に回転自在に相互に接続されている。一方、内管４０の後方には、スライド棒４８が装着されている。

【0036】

スイベルヘッド５０は、外本体５１と、内本体５２とを備えた二重管構造となっており、外本体５１と内本体５２の間に流路８３が設けられている。また、内本体５２にはスライド孔５４が設けられており、このスライド孔５４に対して、内管４０の後方から伸びるスライド棒４８がＹ５方向にスライド自在に挿通されている。ここで、内本体５２の前方には、オイルシール５９が設けられている。

【0037】

スライド孔５４の途中には、２種類の拡径孔５５Ａ、５５Ｂが設けられており、一方の拡径孔５５Ａには、スライド棒４８に付勢力を付与するバネ５７が内装されており、他方の拡径孔５５Ｂには、スライド棒４８の周囲の一部を包囲するスラストベアリング５８が内装されている。

【0038】

内管４０の先端の内部に取り付けられている試料採取ケース４４は、円筒状のケース４５と、ケース４５の後方外周凹部４５ａに折り畳み部４６ａが収容されている袋体４６とを有する。ここで、袋体４６は、ビニール袋により形成される。削孔体３４の回転と圧入により、土質試料が内管４０の内部へＹ１方向に取り込まれると、後方外周凹部４５ａに折り畳み部４６ａが収容されている状態の袋体４６は、取り込まれた土質試料によって後方へ押し込まれ、後方へＹ２方向に広がりながら土質試料を収容する。

【0039】

内管４０に取り付けられているスライド棒４８は、スイベルヘッド５０と外管３０の回転力が伝達されない状態でスライド孔５４に挿通されている。このことにより、回転しない内管４０の内部にある試料採取ケース４４にて、乱れのない土質試料をサンプリングすることができる。

【0040】

また、スライド孔５４の途中に設けられている拡径孔５５Ａに内装されているバネ５７による付勢力を受けながらスライド棒４８がＹ５方向にスライドすることにより、例えば、内管４０が地盤Ｇから過度の押付け力で押付けられた場合でも、内管４０が付勢力を受けながら徐々にスライドすることができるため、乱れのない状態で土質試料を内管４０の内部の試料採取ケース４４にてサンプリングすることが可能になる。

【0041】

さらに、スライド棒４８の周囲の一部を包囲するスラストベアリング５８が別途の拡径孔５５Ｂに内装されていることにより、例えば、内管４０が地盤Ｇから過度の押付け力を受けた場合でも、内管４０の周囲で回転する外管３０やスイベルヘッド５０等の回転力が、内管４０に作用することを抑制できる。

【0042】

ボーリングロッド１０の先端１２と、スイベルヘッド５０の外本体５１の基端５１ａに装着される逆止弁２０は、弁本体２１と、弁本体２１の中空の内部に取り付けられているバネ２３と、バネ２３に取り付けられて左右へＹ７方向にスライド自在なスライド蓋２２とを有する。

【0043】

図３と図４では、スライド蓋２２の左側から地下水の水圧Ｅ１が作用し、右側から削孔水の水圧Ｅ２が作用している状態を示している。削孔水の水圧Ｅ２が地下水の水圧Ｅ１を超えた際に、スライド蓋２２はバネ２３の付勢力に抗して左側へスライドし、弁本体２１とスライド蓋２２との間に流路８２が形成される。

【0044】

一方、ボーリングロッド１０の内部を削孔水が流通しない場合は、スライド蓋２２には地下水の水圧Ｅ１のみしか作用しないことから、スライド蓋２２は右側へスライドし、弁本体２１とスライド蓋２２との間の流路８２が閉塞される。

【0045】

すなわち、土質試料をサンプリングする際は、ボーリングロッド１０の流路８１に削孔水を供給することから、逆止弁２０の内部には流路８２が形成されて、削孔体３４の周囲へ削孔水が流通する。対して、例えば継ぎ足しロッド１０Ａを継ぎ足してボーリングロッド１０を延長する際は、削孔水の供給を停止することから、逆止弁２０の内部における流路８２は閉塞される。このことにより、土質試料のサンプリングの際には削孔体３４の周囲に削孔水を供給することができ、継ぎ足しロッド１０Ａの継ぎ足しの際には、地下水がシールドセグメントＳの内部に逆流して噴出することを防止できる。

【0046】

図５（ａ）に示すように、外管３０の外周面３３のうち、少なくとも地盤Ｇと接する領域には、複数のディンプル３５が設けられている。

【0047】

ディンプル３５は、例えば、大きさがマイクロオーダーの微小（マイクロ）ディンプルである。鋼製の外管３０の外周面３３にこのような微小のディンプル３５を加工するディンプル加工方法としては、ショットブラスト加工やＷＰＣ（Wide Peening and cleaning登録商標）加工、エッチング加工、及び放電加工などが挙げられる。

【0048】

ディンプル３５は、湾曲状に陥没した微小の凹みであり、例えば、入口径がφ５μｍ乃至φ１００μｍの範囲に設定され、深さが０．５μｍ乃至３０μｍの範囲に設定される。このような寸法の多数のディンプル３５を有することにより、回転する外管３０と地盤Ｇとの間の高い摩擦低減効果と、ディンプル３５の凹み内における高い潤滑材保持性を保証することができる。

【0049】

すなわち、ディンプル３５は、その空洞によって地盤Ｇとの間の摩擦を低減する機能と、ディンプル３５に収容されている潤滑材からの滲み出しによって地盤Ｇとの間の摩擦を低減する機能を有しており、後者の機能においては、多数のマイクロディンプルにて潤滑材の保持性を高めることができる。

【0050】

また、図示例は、外管３０の外周面３３における先端３１側において、スパイラル状の羽根３６を備えており、この羽根３６の表面にも多数のディンプル３５が設けられている。この構成により、より一層地盤Ｇとの間の摩擦低減効果の高いサンプラー６０を形成できる。

【0051】

ここで、図５（ｂ）に示すように、羽根３６は、幅が６ｍｍ程度（先端側と後端側の幅が４ｍｍと２ｍｍ）で、高さが２ｍｍ程度の寸法に製作することができる。

【0052】

次に、図６と図７を参照して、実施形態に係る土質試料サンプリング方法の一例について説明する。

【0053】

図６Ａに示すように、シールドセグメントＳのスキンプレートＷに設けられているグラウトホールＲに対して、バルブ取り付け用治具７０を取り付け、バルブ取り付け用治具７０に対してメインバルブＶ１を取り付け、メインバルブＶ１にプリペンダーＰを取り付けた後、土質試料サンプラー６０をこれらの中空に挿通する。

【0054】

土質試料サンプラー６０のボーリングロッド１０の一部にボーリングマシンＭを装着し、ボーリングロッド１０の基端１１にスイベルＳＷを装着して土質試料採取装置１００を形成する。

【0055】

スイベルＳＷから削孔水を供給し、土質試料サンプラー６０の各流路を流通させて先端にある削孔体３４の周囲に削孔水を供給しながら、ボーリングマシンＭの駆動によってボーリングロッド１０を回転させ、削孔体３４をＸ１方向に回転させながら地盤Ｇを削孔し、削孔体３４を前方へＸ２方向に圧入していく。この削孔圧入の過程で、内管４０の内部に土質試料ＳＡをＹ１方向に取り込み、取り込んだ土質試料ＳＡを試料採取ケース４４の内部にサンプリングする。

【0056】

この際、図７Ａに示すように、削孔水の水圧Ｅ２が地下水の水圧Ｅ１を超えた際に、スライド蓋２２は左側へスライドし、弁本体２１とスライド蓋２２との間に流路８２が形成され、削孔体３４の周囲への削孔水の供給が実現される。

【0057】

ここで、余剰の削孔水や地下水は外管３０の外周をＸ１１方向に流通し、グラウトホールＲの内部を介して水抜きバルブＶ２から排水する。

【0058】

この削孔圧入においては、図５を参照して説明したように、外管３０の外周面３３に多数のディンプル３５が設けられ、さらに、スパイラル状の羽根３６が設けられ、この羽根３６の表面にも多数のディンプル３５が設けられていることにより、地盤Ｇとの間の摩擦を効果的に低減することができ、効率的な土質試料ＳＡのサンプリングを実現できて好ましい（以上、削孔工程）。

【0059】

次に、地盤Ｇのより奥側の土質試料をサンプリングするべく、図６Ｂに示すように、ボーリングマシンＭの駆動と削孔水の供給を停止し、スイベルＳＷをボーリングロッド１０の基端１１から取り外す。ボーリングロッド１０の基端１１に対して継ぎ足しロッド１０Ｂを取り付け、継ぎ足しロッド１０Ｂの基端１１に対してスイベルＳＷを取り付ける。

【0060】

削孔水の供給を停止することにより、図７Ｂに示すように、スライド蓋２２には地下水の水圧Ｅ１のみしか作用しないことから、スライド蓋２２は右側へスライドし、弁本体２１とスライド蓋２２との間の流路８２が閉塞される。この流路８２の閉塞により、継ぎ足しロッド１０Ａ，１０Ｂの継ぎ足しの際には、地下水がシールドセグメントＳの内部に逆流して噴出することを防止できる（以上、継ぎ足し工程）。

【0061】

長さが延長されたボーリングロッド１０を備えた土質試料サンプラー６０を使用し、削孔水の供給を再開し、ボーリングマシンＭの駆動を再開して、地盤Ｇの削孔圧入を行うことにより、図６Ｃに示すように、地盤Ｇのより奥側の土質試料ＳＡをサンプリングする（以上、削孔工程）。

【0062】

図示例の土質試料サンプリング方法によれば、土質試料ＳＡをサンプリングする際は、ボーリングロッド１０の流路８１に削孔水を供給することから、逆止弁２０の内部には流路８２が形成されて、削孔体３４の周囲に削孔水を流通させ、継ぎ足しロッド１０Ａを継ぎ足してボーリングロッド１０を延長する際は、削孔水の供給を停止することから、逆止弁２０の内部における流路８２は閉塞される。このことにより、土質試料ＳＡのサンプリングの際には削孔体３４の周囲に削孔水を供給することができ、継ぎ足しロッド１０Ａの継ぎ足しの際には、地下水がシールドセグメントＳの内部に逆流して噴出することを防止できる。

【0063】

次に、図８乃至図１２を参照して、実施形態に係るバルブ取り付け用治具と、グラウトホールへのバルブ取り付け用治具の取り付け方法について説明する。ここで、図８等では、バルブ取り付け用治具７０の効果を理解し易くする観点から、具体的な寸法の一例を明記する。

【0064】

図８に示すように、バルブ取り付け用治具７０は、グラウトホールＲの外周に挿設される、円筒状の第１治具７１と、円筒状で楔状の断面を有する本体７５と、後部７６とを備える環状楔７４と、円筒状の固定部７８と、接続部７９とを備える第２治具７７とを有する。

【0065】

第１治具７１の内周面７１ｂには、環状楔７４の一部が嵌め込まれる環状溝７１ｃが設けられている。

【0066】

第２治具７７の固定部７８の内周面７８ａは、第１治具７１の外周面７１ａと螺合するようになっている。一方、第２治具７７の接続部７９の外周面７９ａには、メインバルブが螺合するようになっている。

【0067】

図９に示すように、グラウトホールＲの外周面に第１治具７１が挿設され、第１治具７１の環状溝７１ｃとグラウトホールＲの外周面との間に環状楔７４が嵌め込まれ、第１治具７１の外周面７１ａに第２治具７７の固定部７８の内周面７８ａが螺合することにより、バルブ取り付け用治具７０が形成されてグラウトホールＲに取り付けられる。

【0068】

バルブ取り付け用治具７０では、第１治具７１から後方へ張り出している環状楔７４の後部７６が、第２治具７７の座刳り底７８ｂから前方へ押し込み力Ｑ１にて押し込まれ、押し込まれた環状楔７４が、その本体７５の上下で接している第１治具７１とグラウトホールＲを押し込み力Ｑ２にて押し込むことにより、グラウトホールＲとバルブ取り付け用治具７０が強固に密着する。

【0069】

ここで、第１治具７１と第２治具７７は鋼製の部材である一方、これらの間に介在する環状楔７４はゴム等の樹脂製の部材である。このように、グラウトホールＲの外周面と第１治具７１の環状溝７１ｃの双方に密着する環状楔７４が、樹脂製の部材であって圧縮されていることにより、グラウトホールＲとバルブ取り付け用治具７０による液密性の高い止水シールが形成される。

【0070】

このように、グラウトホールＲの外周面に円筒状の第１治具７１が挿設され、円筒状で楔状の断面を有する環状楔７４が、断面の幅が小さくなる先端側が先行して第１治具７１とグラウトホールＲとの間に嵌め込まれ、メインバルブＶ１が接続される円筒状の第２治具７７が第１治具７１の外周面７１ａに固定される構成において、第２治具７７にて環状楔７４の後部７６が押し込まれ、環状楔７４にて第１治具７１が押し込まれていることにより、グラウトホールＲの有する内径を確保しながら、メインバルブＶ１を接続することができる。

【0071】

具体的には、図９に示すように、グラウトホールＲの有効内径が５６．７ｍｍであるのに対して、バルブ取り付け用治具７０の内径を規定する第２治具７７の接続部７９の内径は６０ｍｍとなり、グラウトホールＲの有効内径以上となる。

【0072】

例えば、従来のバルブ取り付け用治具である六角ニップルを使用する例を図１０に示している。グラウトホールＲの内面にある雌ねじに対して、雄ねじを備えたねじ込み継手である六角ニップルＮをねじ込み、六角ニップルＮの他端の外周にある雄ねじに対して、メインバルブＶ１の雌ねじが取り付けられることになる。

【0073】

このように、グラウトホールＲの雌ねじに対して六角ニップルＮの雄ねじをねじ込み、六角ニップルＮに対してメインバルブＶ１を取り付ける方法では、六角ニップルＮの内径：５０ｍｍがグラウトホールＲの内径：５６．７ｍｍよりも小さいことから、グラウトホールＲとねじ込み継手の全体の有効径はねじ込み継手の内径に規定されることとなり、グラウトホールと六角ニップルＮに挿入可能なグラウトホースの径が小さくなり、あるいはサンプラーの径が小さくなることから、薬液注入においては施工効率が低下し、土質試料のサンプリングにおいては採取可能な土質試料の寸法（径）が小さくなることから好ましくない。

【0074】

この例では、グラウトホールＲの内径がφ５６．７ｍｍ程度である場合に、六角ニップルＮを介してメインバルブＶ１を取り付けると、使用される六角ニップルＮの内径はφ５０ｍｍまで小さくなり、従って、挿通可能なグラウトホースやサンプラーの径（外径）はこのφ５０ｍｍ未満に制約されることになる。

【0075】

これに対して、図９に示すバルブ取り付け用治具７０を適用することにより、グラウトホールＲの有効内径：５６．７ｍｍにてグラウトホースやサンプラーの径が規定されることになるため、可及的に大径のグラウトホースやサンプラーを適用することが可能になる。このことにより、グラウトホースやサンプラーの径が小さくなることを防止できることから、効率的な薬液や裏込め材の注入に繋がり、シールドセグメントＳの内部への可及的に大径の土質試料のサンプリングが可能になる。

【0076】

次に、図１１と図１２を参照して、グラウトホールＲへのバルブ取り付け用治具７０の取り付け方法の一例を説明する。

【0077】

図１１（ａ）に示すように、グラウトホールＲを使用してない場合は、地下水の流入を防止するべく、閉塞蓋ＣにてグラウトホールＲが閉塞されている。

【0078】

図１１（ｂ）に示すように、グラウトホールＲにバルブ取り付け用治具７０を取り付けるに当たり、まず、閉塞蓋Ｃ１をＺ１方向に取り外し、図１１（ｃ）に示すように、グラウトホールＲの外周面に対して第１治具７１をＺ２方向に挿設する。

【0079】

次に、図１１（ｄ）に示すように、第１治具７１の環状溝７１ｃとグラウトホールＲの外周面との間に環状楔７４をＺ３方向に嵌め込み、図１２（ａ）に示すように、第２治具７７の固定部７８をＺ５方向に回転させながら第１治具７１の外周面７１ａに螺合していく。

【0080】

この第１治具７１の外周面７１ａと第２治具７７の固定部７８との螺合により、図１２（ｂ）に示すように第１治具７１が第２治具７７側へＺ６方向に引き込まれ、この引き込まれの過程で環状溝７１ｃの内部へ環状楔７４が徐々に嵌め込まれていく。

【0081】

そして、環状楔７４の後部７６が第２治具７７の座刳り底７８ｂと当接するまで環状楔７４が嵌め込まれた段階で、グラウトホールＲの外周面に強固に密着した姿勢でバルブ取り付け用治具７０が形成される。

【0082】

図１２（ｃ）に示すように、形成されたバルブ取り付け用治具７０の接続部７９の外周面７９ａに対して、メインバルブＶ１の内面を螺合することにより、バルブ取り付け用治具７０に対するメインバルブＶ１の取り付けが完了する。

【0083】

図示するバルブ取り付け用治具７０によれば、シールドセグメントＳのスキンプレートＷにあるグラウトホールＲに対してメインバルブＶ１を取り付けるに当たり、グラウトホールＲの有する内径を確保して、挿通される土質試料サンプラー６０の径が小さくなることを防止することができる。このことにより、グラウトホールＲと、グラウトホールＲに取り付けられているバルブ取り付け用治具７０、バルブ取り付け用治具７０に取り付けられているメインバルブＶ１を介して、可及的に大径の土質試料をサンプリングすることのできる、土質試料採取装置１００が形成される。

【0084】

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0085】

１０：ボーリングロッド
１０Ａ，１０Ｂ：継ぎ足しロッド
１１：基端
１２：先端
２０：逆止弁
２１：弁本体
２２：スライド蓋
２３：バネ
３０：外管
３１：先端
３２：基端
３３：外周面
３４：削孔体
３５：ディンプル
３６：スパイラル状の羽根（羽根）
３７：スキンプレート
４０：内管
４４：試料採取ケース
４５：ケース
４５ａ：後方外周凹部
４６：袋体
４６ａ：折り畳み部
４８：スライド棒
５０：スイベルヘッド
５１：外本体
５１ａ：基端
５２：内本体
５４：スライド孔
５５Ａ，５５Ｂ：拡径孔
５７：バネ
５８：スラストベアリング
５９：オイルシール
６０：土質試料サンプラー（サンプラー）
７０：バルブ取り付け用治具
７１：第１治具
７１ａ：外周面
７１ｂ：内周面
７１ｃ：環状溝
７４：環状楔
７５：本体
７６：後部
７７：第２治具
７８：固定部
７８ａ：内周面
７８ｂ：座刳り底
７９：接続部
７９ａ：外周面
７９ｂ：内周面
８１，８２：流路
８３，８４：流路（隙間）
１００：土質試料採取装置
Ｇ：地盤（地山）
ＷＬ：地下水位
Ｓ：構造物（シールドセグメント、鋼製セグメント）
Ｗ：壁面（スキンプレート）
Ｒ：連通管（グラウトホール）
Ｃ：閉塞蓋
Ｖ１：バルブ（メインバルブ）
Ｖ２：バルブ（水抜きバルブ）
Ｐ：プリペンダー（止水プリペンダー）
ＳＷ：スイベル
Ｍ：ボーリングマシン
ＳＡ：土質試料
Ｔ：台座
Ｅ１：地下水の水圧
Ｅ２：削孔水の水圧
Ｎ：六角ニップル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】