特開 2024-25262 土圧式シールド工法における試料サンプリング装置及び試料サンプリング方法

(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】P2024025262

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】土圧式シールド工法における試料サンプリング装置及び試料サンプリング方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/093 20060101AFI20240216BHJP

   E21D 9/06 20060101ALI20240216BHJP

   G01N 1/04 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

E21D9/093 F

E21D9/06 301Z

G01N1/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022128570

(22)【出願日】2022-08-12

(71)【出願人】

【識別番号】000201478

【氏名又は名称】前田建設工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】516308364

【氏名又は名称】ＪＩＭテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130362

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 嘉英

(72)【発明者】

【氏名】森山 茂

(72)【発明者】

【氏名】今崎 伸彦

(72)【発明者】

【氏名】中島 芳人

(72)【発明者】

【氏名】中山 敦

【テーマコード（参考）】

2D054

2G052

【Ｆターム（参考）】

2D054AC04

2D054CA02

2D054GA10

2D054GA93

2G052AA19

2G052AC04

2G052AD12

2G052AD32

2G052BA17

2G052GA02

2G052JA04

(57)【要約】

【課題】 土圧式シールド工法において、チャンバー内の試料に対し塑性流動性等の試験を行うために、チャンバー内から適切かつ容易に試料を採取する。
【解決手段】 バルクヘッド６０に設けたバルクヘッド開口部１０のシールドマシン内部側に試料サンプリング装置保持部２０を取り付ける。試料サンプリング装置保持部２０に対して試料サンプリング装置本体３０のサンプリング部７０を回動可能に取り付ける。試料サンプリング装置保持部２０に設けた摺動凹部２２内に、サンプリング部７０を嵌まり込ませた状態で、回動駆動装置８０を用いてサンプリング部７０を回動させることにより、チャンバー５０内の試料を取り込み可能な試料取込状態と、サンプリング部７０に設けた閉塞部７２により連通開口部２１を閉塞する閉塞状態とに変換する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

土圧式シールドマシンのチャンバー内から試料をサンプリングするための装置であって、
バルクヘッドに設けたバルクヘッド開口部と、
前記バルクヘッド開口部のシールドマシン内部側に取り付けた試料サンプリング装置保持部と、
前記試料サンプリング装置保持部に対して回動可能に取り付けた試料サンプリング装置本体と、
を備え、
前記試料サンプリング装置保持部は、
前記バルクヘッド開口部と連通した連通開口部と、
シールドマシン内部側に設けた摺動凹部と、
を備え、
前記試料サンプリング装置本体は、
前記摺動凹部に嵌まり込んで回動可能なサンプリング部と、
前記サンプリング部を、前記摺動凹部内に嵌まり込んだ状態で回動させる回動駆動装置と、
を備え、
前記サンプリング部は、
前記連通開口部に連通する取込開口部と、
前記連通開口部を閉塞する閉塞部と、
当該サンプリング部に着脱可能であり、前記取込開口部から試料を取り込んで回収する試料回収部と、
を備えたことを特徴とする土圧式シールド工法における試料サンプリング装置。

【請求項2】

前記サンプリング部には、前記摺動凹部に対して当該サンプリング部を回動可能に支持するための一対の回動軸を設け、
前記回動駆動装置は、前記各回動軸から延出して設けたリンク片にそれぞれ取り付けてある、
ことを特徴とする請求項１に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング装置。

【請求項3】

前記試料回収部に、試料を回収する際に噴発を防止するための噴発防止機構を設けた、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング装置。

【請求項4】

前記摺動凹部に嵌まり込んで回動する前記サンプリング部の回動範囲を規制する回動規制部を設けた、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング装置。

【請求項5】

前記摺動凹部に嵌まり込んで回動する前記サンプリング部の回動範囲を規制する回動規制部を設けた、
ことを特徴とする請求項３に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング装置。

【請求項6】

前記摺動凹部と前記サンプリング部との間の摺動面に保護材を注入する保護材注入装置を設けた、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング装置。

【請求項7】

前記摺動凹部と前記サンプリング部との間の摺動面に保護材を注入する保護材注入装置を設けた、
ことを特徴とする請求項３に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング装置。

【請求項8】

前記摺動凹部に嵌まり込んで回動する前記サンプリング部の回動範囲を規制する回動規制部と、
前記摺動凹部と前記サンプリング部との間の摺動面に保護材を注入する保護材注入装置と、
を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング装置。

【請求項9】

前記摺動凹部に嵌まり込んで回動する前記サンプリング部の回動範囲を規制する回動規制部と、
前記摺動凹部と前記サンプリング部との間の摺動面に保護材を注入する保護材注入装置と、
を設けたことを特徴とする請求項３に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング装置。

【請求項10】

土圧式シールドマシンのチャンバー内から試料をサンプリングするための方法であって、
バルクヘッドに設けたバルクヘッド開口部のシールドマシン内部側に試料サンプリング装置保持部を取り付けるとともに、当該試料サンプリング装置保持部に対して試料サンプリング装置本体のサンプリング部を回動可能に取り付け、
前記試料サンプリング装置保持部のシールドマシン内部側に設けた摺動凹部内に、前記サンプリング部を嵌まり込ませた状態で、回動駆動装置を用いて前記サンプリング部を回動させることにより、
前記バルクヘッド開口部と、前記試料サンプリング装置保持部に設けた連通開口部と、前記サンプリング部に設けた取込開口部とを一連として、前記サンプリング部に設けた試料回収部内に試料を取り込み可能な試料取込状態と、前記サンプリング部に設けた閉塞部により、前記試料サンプリング装置保持部に設けた連通開口部を閉塞する閉塞状態とに変換する、
ことを特徴とする土圧式シールド工法における試料サンプリング方法。

【請求項11】

前記サンプリング部に、前記摺動凹部に対して当該サンプリング部を回動可能に支持するための一対の回動軸を設けるとともに、前記回動駆動装置を前記各回動軸から延出して設けたリンク片にそれぞれ取り付けて、
前記回動駆動装置の駆動により、前記摺動凹部内に前記サンプリング部を嵌まり込ませた状態で、前記サンプリング部を回動させる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング方法。

【請求項12】

前記バルクヘッド開口部から前記サンプリング部までの間に流体を充満させておき、前記サンプリング部内から流出する流体が無くなった場合に、試料のサンプリングが終了したと判断する、
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング方法。

【請求項13】

前記試料取込状態において、噴発を防止するための噴発防止措置を実施する、
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング方法。

【請求項14】

前記試料取込状態において、噴発を防止するための噴発防止措置を実施する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング方法。

【請求項15】

前記摺動凹部と前記サンプリング部との間の摺動面に保護材を注入する、
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング方法。

【請求項16】

前記摺動凹部と前記サンプリング部との間の摺動面に保護材を注入する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング方法。

【請求項17】

前記試料取込状態において、噴発を防止するための噴発防止措置を実施し、
前記摺動凹部と前記サンプリング部との間の摺動面に保護材を注入する、
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング方法。

【請求項18】

前記試料取込状態において、噴発を防止するための噴発防止措置を実施し、
前記摺動凹部と前記サンプリング部との間の摺動面に保護材を注入する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の土圧式シールド工法における試料サンプリング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は土圧式シールド工法における試料サンプリング装置及び試料サンプリング方法に関するものであり、詳しくは、土圧式シールドマシンのチャンバー内から塑性流動性評価試験等に用いる試料（土砂等）を採取するための装置及び方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

土圧式シールド工法は、切羽を安定させるために必要な土圧を保持して、シールドマシンの掘進に伴い適正量の試料を排出するために、チャンバー内に取り込んだ掘削土砂等が適切な塑性流動性を有するとともに、チャンバー内に地下水が流入しないような止水性を保つ必要がある。

【0003】

シールドマシンの掘進に伴う切羽の安定には、チャンバー内の掘削土砂等の性状が大きな影響を与えるため、掘削土砂等の性状を適切に把握する必要がある。従来より、土圧式シールド工法において、掘削土砂等の性状を把握するための技術が種々開示されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

【0004】

特許文献１（特許第６４１６４９６号公報）に記載された技術は、土圧シールド工法に用いるチャンバー内掘削土の性状測定評価方法に関するものである。このチャンバー内掘削土の性状測定評価方法は、チャンバーの内面、撹拌翼、固定翼の表面、カッターのチャンバーに対向する背面に、それぞれ土圧計、せん断力計若しくはせん断歪み計を設置して、泥土がチャンバーの内面、撹拌翼、固定翼の表面、カッターの背面に作用する圧力、せん断力若しくはせん断歪みを計測するようになっている。

【0005】

特許文献２（特許第６５２２９５４号公報）に記載された技術は、土圧シールド工法に用いるチャンバー内掘削土の性状測定評価方法に関するものである。この土圧シールド工法に用いるチャンバー内掘削土の性状測定評価方法は、泥土がチャンバー内の各部に作用する圧力及びせん断力を土圧計及びせん断力計により計測し、その計測値に基づいてチャンバー内の泥土の性状を評価するようにしたものである。そして、チャンバーの内面、撹拌翼、固定翼の表面、カッターのチャンバーに対向する背面に、それぞれ土圧計やせん断力計を設置して、泥土がチャンバーの内面、撹拌翼、固定翼の表面、カッター背面に作用する圧力やせん断力を計測するようになっている。また、せん断力計は、ケース内に収容されている。

【0006】

また、シールドマシンのチャンバー内掘削土の塑性流動性を評価するための試験装置ではないが、特許文献３（実公平２－３７９１３号公報）には、切羽地山の状態を知るための土圧計や水圧計等の計測器取付装置に関する技術が開示されている。このシールド掘進機の計器取付装置は、シールド掘進機のシールドフレームあるいはバルクヘッドに切羽側と機内側とを連通する開口部を形成する。そして、開口部に、機内側から曲面部で直接閉塞する回転体を設け、回転体の曲面部に土圧計等の計測器を取り付けて、回転体を回動させることにより、計測器が機内側又は開口部に位置するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第６４１６４９６号公報

【特許文献2】特許第６５２２９５４号公報

【特許文献3】実公平２－３７９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、上述した特許文献１及び特許文献２に記載された技術は、計測機器がチャンバー内に存在する装置に直接取り付けられているため、メンテナンスや交換に手間が掛かるばかりでなく、最悪の場合、メンテナンスや交換を行うことができない場合もある。これでは、試料がチャンバー内の各部に作用する力を計測して、その計測値に基づいてチャンバー内の試料の性状を安定して評価することはできない。なお、せん断力計がケース内に収容されているとしても、ケースはチャンバー内に設置されているため、上述した不都合を解消することはできない。

【0009】

また、上述した特許文献３に記載された技術は、切羽を開放することなく、土圧計等の計測器を容易に交換し、あるいは零点調整等を容易に行なうことを目的とした技術であり、チャンバー内の試料をサンプリングすることを目的としたものではない。土圧式シールドマシンでは、切羽を安定させるための土圧を保持しているため、チャンバー内の試料をサンプリングするには種々の工夫が必要となり、特許文献３に記載された技術をそのまま適用することはできない。

【0010】

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、土圧式シールド工法において、チャンバー内の試料に対し塑性流動性等の試験を行うために、チャンバー内から適切かつ容易に試料を採取することが可能な試料サンプリング装置及び試料サンプリング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】

【0011】

本発明に係る土圧式シールド工法における試料サンプリング装置及び試料サンプリング方法（以下、試料サンプリング装置、試料サンプリング方法と略記することがある）は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係る試料サンプリング装置及び試料サンプリング方法は、土圧式シールドマシンのチャンバー内から試料をサンプリングするための装置及び方法に関するものである。

【0012】

本発明に係る試料サンプリング装置は、バルクヘッドに設けたバルクヘッド開口部と、バルクヘッド開口部のシールドマシン内部側に取り付けた試料サンプリング装置保持部と、試料サンプリング装置保持部に対して回動可能に取り付けた試料サンプリング装置本体とを備えている。

【0013】

そして、試料サンプリング装置保持部は、バルクヘッド開口部と連通した連通開口部と、シールドマシン内部側に設けた摺動凹部とを備えている。また、試料サンプリング装置本体は、摺動凹部に嵌まり込んで回動可能なサンプリング部と、サンプリング部を、摺動凹部内に嵌まり込んだ状態で回動させる回動駆動装置とを備えている。さらに、サンプリング部は、連通開口部に連通する取込開口部と、連通開口部を閉塞する閉塞部と、当該サンプリング部に着脱可能であり、取込開口部から試料を取り込んで回収する試料回収部とを備えている。

【0014】

また、上述した構成に加えて、サンプリング部には、摺動凹部に対して当該サンプリング部を回動可能に支持するための一対の回動軸を設けることが可能である。この様な構成の場合に、回動駆動装置は、各回動軸から延出して設けたリンク片にそれぞれ取り付ける。

【0015】

また、上述した構成に加えて、試料を回収する際に噴発を防止するための噴発防止機構を設けることが可能である。

【0016】

また、上述した構成に加えて、摺動凹部に嵌まり込んで回動するサンプリング部の回動範囲を規制する回動規制部を設けることが可能である。

【0017】

また、上述した構成に加えて、摺動凹部とサンプリング部との間の摺動面に保護材（例えば、グリース）を注入する保護材注入装置を設けることが可能である。

【0018】

本発明に係る試料サンプリング方法は、バルクヘッドに設けたバルクヘッド開口部のシールドマシン内部側に試料サンプリング装置保持部を取り付けるとともに、当該試料サンプリング装置保持部に対して試料サンプリング装置本体のサンプリング部を回動可能に取り付ける。そして、試料サンプリング装置保持部のシールドマシン内部側に設けた摺動凹部内に、サンプリング部を嵌まり込ませた状態で、回動駆動装置を用いてサンプリング部を回動させることにより、バルクヘッドに設けたバルクヘッド開口部と、試料サンプリング装置保持部に設けた連通開口部と、サンプリング部に設けた取込開口部とを一連として、サンプリング部に設けた試料回収部内に試料を取り込み可能な試料取込状態と、サンプリング部に設けた閉塞部により、試料サンプリング装置保持部に設けた連通開口部を閉塞する閉塞状態とに変換することを特徴とするものである。

【0019】

また、上述した構成に加えて、サンプリング部に、摺動凹部に対して当該サンプリング部を回動可能に支持するための一対の回動軸を設けるとともに、回動駆動装置を各回動軸から延出して設けたリンク片にそれぞれ取り付ける。そして、回動駆動装置の駆動により、摺動凹部内にサンプリング部を嵌まり込ませた状態で、サンプリング部を回動させることが可能である。

【0020】

また、上述した構成に加えて、バルクヘッドに設けたバルクヘッド開口部からサンプリング部（試料回収部）までの間に流体を充満させておく。そして、サンプリング部（試料回収部）内から流出する流体が無くなった場合に、試料のサンプリングが終了したと判断することが可能である。すなわち、バルクヘッドに設けたバルクヘッド開口部からサンプリング部（試料回収部）までの間に流体を充満させておき、サンプリング部（試料回収部）内から流体のすべてが流出した場合に、試料のサンプリングが終了したと判断することが可能である。

【0021】

また、上述した構成に加えて、試料取込状態において、噴発を防止するための噴発防止措置を実施することが可能である。

【0022】

また、上述した構成に加えて、摺動凹部とサンプリング部との間の摺動面に保護材（例えば、グリース）を注入することが可能である。

【発明の効果】

【0023】

本発明に係る土圧式シールド工法における試料サンプリング装置及び試料サンプリング方法によれば、バルクヘッドに設けたバルクヘッド開口部に試料サンプリング装置保持部を取り付け、当該試料サンプリング装置保持部に試料サンプリング装置本体のサンプリング部を回動動可能に取り付けて、回動駆動装置によりサンプリング部を回動させることにより、バルクヘッド開口部を閉塞する閉塞状態と、バルクヘッド開口部から試料（土砂）を取込可能な取込状態とに変換することができる。

【0024】

すなわち、常にはバルクヘッド開口部を閉塞状態としておき、試料のサンプリングが必要な場合にのみ、試料の取込状態とすることにより、チャンバー内から適切かつ容易に試料を採取することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態に係る試料サンプリング装置を側面から見た状態の説明図。

【図2】本発明の実施形態に係る試料サンプリング装置をシールドマシン内部側から見た状態の説明図。

【図3】本発明の実施形態に係る試料サンプリング装置におけるバルクヘッド開口部の閉塞状態を側面から見た状態の説明図。

【図4】本発明の実施形態に係る試料サンプリング装置における試料の取込状態を側面から見た状態の説明図。

【図5】本発明の実施形態に係る試料サンプリング装置を適用するシールドマシンを切羽側から見た状態の説明図。

【図6】本発明の実施形態に係る試料サンプリング装置による試料サンプリング手順を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る土圧式シールド工法における試料サンプリング装置及び試料サンプリング方法を説明する。図１～６は本発明の実施形態に係る試料サンプリング装置及び試料サンプリング方法を説明するもので、図１は試料サンプリング装置を側面から見た状態の説明図、図２は試料サンプリング装置をシールドマシン内部側から見た状態の説明図、図３は試料サンプリング装置におけるバルクヘッド開口部の閉塞状態を側面から見た状態の説明図、図４は試料サンプリング装置における試料の取込状態を側面から見た状態の説明図、図５は試料サンプリング装置を適用するシールドマシンを切羽側から見た状態の説明図、図６は試料サンプリング手順を示す説明図である。

【0027】

＜試料サンプリング装置の概要＞
本実施形態の試料サンプリング装置２００は、バルクヘッド６０に設けたバルクヘッド開口部１０と、バルクヘッド開口部１０のシールドマシン内部側に取り付けた試料サンプリング装置保持部２０と、試料サンプリング装置保持部２０に対して回動可能に取り付けた試料サンプリング装置本体３０（サンプリング部７０）とを主要な構成要素としている。

【0028】

＜バルクヘッド開口部＞
土圧式シールドマシンは、カッターヘッド４０により地山を掘削するが、切羽の崩壊を防ぐための土圧を維持するために、土砂等を充填する空間であるチャンバー５０を設けている。そして、このチャンバー５０とシールドマシン内部との間にバルクヘッド６０（隔壁）が設置されている。バルクヘッド開口部１０は、図１、３、４に示すように、バルクヘッド６０を貫通して、チャンバー５０内とシールドマシン内部とを連通接続して試料をサンプリングするための試料通過孔であり、このバルクヘッド開口部１０を介してバルクヘッド６０内から土砂等の試料をサンプリングすることができる。

【0029】

本実施形態では、図５に示すように、バルクヘッド６０の上部及び側部（切羽側から見た状態で右側側部）の２箇所にバルクヘッド開口部１０を設け、このバルクヘッド開口部１０のシールドマシン内部側に試料サンプリング装置２００を取り付けてある。バルクヘッド開口部１０の位置及び試料サンプリング装置２００の取付位置は、シールドマシンの口径や掘削する地山状況等に応じて適宜変更することができる。

【0030】

＜試料サンプリング装置保持部＞
バルクヘッド開口部１０は、試料サンプリング装置本体３０により開閉するようになっている。バルクヘッド開口部１０を開閉するための装置は、図１～図４に示すように、試料サンプリング装置保持部２０と試料サンプリング装置本体３０とにより構成する。すなわち、試料サンプリング装置保持部２０は、試料サンプリング装置本体３０のサンプリング部７０を回動可能に保持するための部材である。この試料サンプリング装置保持部２０は、バルクヘッド６０に設けたバルクヘッド開口部１０と連通した連通開口部２１と、試料サンプリング装置本体３０のサンプリング部７０を回動可能に保持する摺動凹部２２とを備えている。

【0031】

＜連通開口部＞
連通開口部２１は、図１、３、４に示すように、バルクヘッド６０に設けたバルクヘッド開口部１０と連通状態とすることにより、バルクヘッド６０内から試料サンプリング装置本体３０のサンプリング部７０に試料を取り込むための試料通過孔である。この連通開口部２１は、試料サンプリング装置本体３０のサンプリング部７０を回動させることにより、開閉するようになっている。

【0032】

＜摺動凹部＞
摺動凹部２２は、図１、３、４に示すように、連通開口部２１を囲むようにしてシールドマシン内部側に設けられている。本実施形態の摺動凹部２２の内周面は円弧状の凹部となっている。そして試料サンプリング装置本体３０のサンプリング部７０の外周面は、摺動凹部２２の内周面の形状に合致して、摺動凹部２２内に嵌まり込むように円弧状の凸部となっている。これにより、摺動凹部２２内にサンプリング部７０が嵌まり込んで、回動（摺動）することができる。

【0033】

＜回動規制部＞
回動規制部２３は、図１、３、４に示すように、摺動凹部２２内に嵌まり込んで回動するサンプリング部７０の回動範囲を規制するための部材である。本実施形態の回動規制部２３は、サンプリング部７０の回動位置を規制するための第１の規制突起２３ａ及び第２の規制突起２３ｂとからなる。なお、図示の都合上、各図においていずれか一方の規制突起のみを図示し、他方の規制突起の図示を省略している。すなわち、図１及び図４は第１の規制突起２３ａを模式的に示したものであり、図３は第２の規制突起２３ｂを模式的に示したものである。また、図６においても、図１、３、４と同様に第１の規制突起２３ａ及び第２の規制突起２３ｂの双方を設けてある。また、第１の規制突起２３ａ及び第２の規制突起２３ｂは、バルクヘッド６０等に対して支持部材（図示せず）等を用いて取り付けてある。

【0034】

第１の規制突起２３ａは、バルクヘッド６０に設けたバルクヘッド開口部１０と、試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１と、サンプリング部７０に設けた取込開口部７１とを一連として、サンプリング部７０に設けた試料回収部７３内に試料を取り込み可能な試料取込状態となるようにサンプリング部７０が回動した際に、それ以上サンプリング部７０を回動させないための部材である。第２の規制突起２３ｂは、サンプリング部７０に設けた閉塞部７２により、試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１を閉塞する閉塞状態となるようにサンプリング部７０が回動した際に、それ以上サンプリング部７０を回動させないための部材である。

【0035】

すなわち、回動規制部２３は、サンプリング部７０の回動範囲の両端部にそれぞれ規制突起２３ａ、２３ｂを設けることにより、サンプリング部７０の回動範囲を規制するようになっている。第１の規制突起２３ａ及び第２の規制突起２３ｂは、サンプリング部７０がそれぞれの規制位置にまで回動した際に、サンプリング部７０の端面に当接して、サンプリング部７０をそれ以上回動させないための部材である。

【0036】

後に詳細に説明するが、サンプリング部７０を回動させるための回動駆動装置８０による回動駆動範囲を規制することにより、回動規制部２３を構成してもよい。例えば、回動駆動装置８０を油圧ジャッキとした場合に、油圧ジャッキのジャッキストローク（ピストン８２の突出量）を規制することにより、サンプリング部７０の回動範囲を規制することができる。また、規制突起２３ａ、２３ｂまたは油圧ジャッキのいずれか一方を回動規制部２３として機能させてもよいし、規制突起２３ａ、２３ｂと油圧ジャッキの双方を回動規制部２３として機能させてもよい。

【0037】

＜パッキング部材＞
試料サンプリング装置保持部２０には、連通開口部２１に臨むようにしてパッキング部材２４が設けてある。パッキング部材２４は、例えば、リング状のゴム製であり、サンプリング部７０の外周面に当接して、摺動凹部２２の内周面とサンプリング部７０の外周面との隙間を閉塞する部材である。

【0038】

＜試料サンプリング装置本体＞
試料サンプリング装置本体３０は、図１、３、４に示すように、試料サンプリング装置保持部２０とともに、試料サンプリング装置２００を構成する主要な構成要素である。この試料サンプリング装置本体３０は、摺動凹部２２に嵌まり込んで回動可能なサンプリング部７０と、サンプリング部７０を、摺動凹部２２内に嵌まり込んだ状態で回動させる回動駆動装置８０とを備えている。

【0039】

＜サンプリング部＞
サンプリング部７０は、チャンバー５０内の土砂を試料としてサンプリングするための部材であり、連通開口部２１に連通する取込開口部７１と、連通開口部２１を閉塞する閉塞部７２と、当該サンプリング部７０に対して着脱可能であり、取込開口部７１から試料を取り込んで回収する試料回収部７３とを備えている。

【0040】

上述したように、この試料サンプリング装置保持部２０は、試料サンプリング装置本体３０のサンプリング部７０を回動可能に保持する摺動凹部２２を備えており、サンプリング部７０は試料サンプリング装置保持部２０により回動可能に保持されている。本実施形態の摺動凹部２２は、その内周面が円弧状の凹部となっている。

【0041】

このため、本実施形態のサンプリング部７０は、摺動凹部２２内に嵌まり込むように、その外周面が円弧状の凸部となっている。また、サンプリング部７０の内側には、試料のサンプリングに用いる装置を収納するための収納凹部７４が設けられている。さらに、収納凹部７４内に収納する装置は、筒状の試料回収部７３と試料回収部７３の先端部（取込開口部７１側の端部）に設けたフランジ７３ａと、フランジ７３ａに設けたボルト挿通孔７３ｂとからなり、これらの装置は試料サンプリング装置２００の一部となっている。

【0042】

サンプリング部７０に設けた収納凹部７４の連通開口部２１側には、フランジ７３ａが当接する密閉部７５を設けてあり、この密閉部７５にはボルト螺着孔７５ａを設けてある。したがって、試料回収部７３に設けたフランジ７３ａを収納凹部７４に設けた密閉部７５に密着させるととともに、ボルト挿通孔７３ｂとボルト螺着孔７５ａとを一連とし、ボルト挿通孔７３ｂにボルト７６を挿通して、ボルト７６の先端部をボルト螺着孔７５ａにネジ付けることにより、収納凹部７４内に試料回収部７３を取り付けることができる。なお、図示しないが、ボルト７６の軸部外周面には雄ネジ部を有しており、ボルト螺着孔７５ａの内周面にはボルト７６の雄ネジ部をネジ付けるための雌ネジ部を有している。

【0043】

そして、サンプリング部７０を試料取込状態となるように回動させると、バルクヘッド開口部１０と、試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１と、サンプリング部７０に設けた取込開口部７１とが一連となって、サンプリング部７０に設けた試料回収部７３内に試料を取り込むことができる。

【0044】

＜取込開口部＞
取込開口部７１は、サンプリング部７０の収納凹部７４に設けられており、試料サンプリング装置保持部２０の連通開口部２１に連通させることができる。また、試料サンプリング装置保持部２０の連通開口部２１は、バルクヘッド開口部１０に連通させることができる。

【0045】

したがって、バルクヘッド６０側からサンプリング部７０へ向かって順に、バルクヘッド開口部１０、連通開口部２１、取込開口部７１を一連とすることにより、チャンバー５０内の土砂（試料）をサンプリング部７０の試料回収部７３内に取り込むことができる。

【0046】

＜閉塞部＞
閉塞部７２は、取込開口部７１以外のサンプリング部７０の外周面により形成する。すなわち、取込開口部７１以外のサンプリング部７０の外周面は、試料サンプリング装置保持部２０の連通開口部２１を閉塞することが可能な面積を有している。そして、閉塞部７２により試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１を閉塞する閉塞状態となるようにサンプリング部７０を回動させると、バルクヘッド開口部１０及び試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１を閉塞することができる。この状態では、チャンバー５０内とシールドマシン内部とは非連通状態となっている。チャンバー５０内から土砂（試料）の取り込みを行わない場合には、連通開口部２１を閉塞してシールドマシンによる掘進等を行う。

【0047】

＜試料回収部＞
試料回収部７３は、取込開口部７１から試料を取り込むための筒状の部材である。上述したように、試料回収部７３の一端部（チャンバー５０側）は、取込開口部７１に連通する開放端となっており、この開放端にはフランジ７３ａを設けてある。一方、試料回収部７３の他端部（シールドマシンの内部側）に送水パイプ９０を取り付けてある。送水パイプ９０は、バルクヘッド開口部１０、連通開口部２１、取込開口部７１を一連とすることにより、チャンバー５０内の土砂（試料）をサンプリング部７０の試料回収部７３内に取り込む際に、試料回収部７３内の流体（空気や水）を抜き出すとともに、サンプリング部７０内に水を送出するためのパイプである。この送水パイプ９０の終端側には、送水ポンプ９３が取り付けてあり、試料回収部７３内に送水を行うことができる。

【0048】

図示しないが、送水ポンプ９３と送水パイプ９０とは、ホースジョイント等により着脱可能に接続されている。送水パイプ９０には開閉弁９１を設けてあり、開閉弁９１は操作取っ手９２により開閉するようになっている。また、開閉弁９１を電磁弁等により構成してもよい。また、図４及び図６（ｂ）に示すように、送水パイプ９０には直列した２つの開閉弁９１（第１の開閉弁９１ａ、第２の開閉弁９１ｂ）を設けることができる。後に詳述するが、送水パイプ９０に対して直列に設けた第１の開閉弁９１ａ、第２の開閉弁９１ｂが噴発防止機構として機能する。

【0049】

＜回動軸＞
サンプリング部７０の外周面には、サンプリング部７０を試料サンプリング装置保持部２０に対して回動可能に固定することにより、摺動凹部２２内で試料サンプリング装置本体３０を回動させるための回動軸３１を設けてある。この回動軸３１は、図２に示すように、一直線上に並ぶように、それぞれ試料サンプリング装置本体３０の外周面の両側に設けてある。各回動軸３１には、回動駆動装置８０の駆動部（例えば、ピストン８２の先端部）を取り付けるためのリンク片８３を延出して設けてある。

【0050】

＜回動駆動装置＞
回動駆動装置８０は、サンプリング部７０を、摺動凹部２２内に嵌まり込んだ状態で回動させるための装置であり、本実施形態では、図２に示すように、油圧ポンプ（図示せず）と、シリンダ８１と、ピストン８２とにより構成する。そして、サンプリング部７０に設けた一対の回動軸３１から延出して設けたリンク片８３には、それぞれ回動駆動装置８０の駆動部（例えば、ピストン８２の先端部）を取り付けてある。したがって、回動駆動装置８０を駆動するとリンク片８３に駆動力が伝達され、各回動軸３１を回動支点として、サンプリング部７０が摺動凹部２２内に嵌まり込んだ状態で回動する。

【0051】

本発明では、図２に示すように、サンプリング部７０の外周面の両側にそれぞれ回動軸３１を設けるとともに、各回動軸３１から延出して設けたリンク片８３にそれぞれ回動駆動装置８０の駆動部（例えば、ピストン８２の先端部）を取り付けてある。これにより、回動軸３１に対して均等に力が加わるため、機械損傷を防止することができる。

【0052】

また、図示しないが、油圧ジャッキにジャッキ圧力を計測するための圧力計を取り付けてある。これにより、無負荷時と負荷時の力を把握することができるので、機械損耗状態を予測して、不具合の発生を未然に防止することができる。

【0053】

＜保護材注入装置＞
保護材注入装置１００は、図１、３、４に示すように、摺動凹部２２と試料サンプリング装置本体３０のサンプリング部７０との間の摺動面に保護材を注入するための装置である。この保護材注入装置１００は、保護材輸送管１０１と、開閉弁１０２と、保護材送出装置１０３とからなる。保護材輸送管１０１は、試料サンプリング装置保持部２０の内部を貫通して先端部が摺動凹部２２内に開口しており、基端部は開閉弁１０２を介して保護材送出装置１０３に連結してある。さらに、開閉弁１０２には、開閉取っ手１０４を設けてある。保護材は、例えば、グリースからなり、摺動凹部２２の内周面とサンプリング部７０の外周面との間に注入することにより摺動面を保護する。

【0054】

ところで、本発明の試料サンプリング装置２００における土砂（試料）のサンプリングは、安定的なシールド掘削を行うために、例えば、１現場で数十回～数百回程度実施する。そこで、保護材注入装置１００を設けることにより、摺動面を保護して機械損傷を未然に防止するようになっている。この点、特許文献３に記載した試験装置においても摺動面にグリースを塗布してもよいとしているが、装置の摺動は１現場で１回若しくは２回程度であるため、敢えて保護材注入装置１００を設ける必要はなく、メンテナンス時に摺動面にグリースを塗布すればよい。

【0055】

＜試料サンプリング装置の動作＞
本発明の試料サンプリング装置２００では、サンプリング部７０を試料取込位置に回動させることにより、バルクヘッド開口部１０と、試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１と、サンプリング部７０に設けた取込開口部７１とを一連とすることにより、サンプリング部７０に設けた試料回収部７３内に土砂（試料）を取り込み可能な試料取込状態とすることができる。また、サンプリング部７０を閉塞位置に回動させることにより、サンプリング部７０に設けた閉塞部７２により、試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１を閉塞する閉塞状態とすることができる。

【0056】

＜試料サンプリング方法＞
本発明に係る試料サンプリング方法は、上述した試料サンプリング装置２００を用いて、土圧式シールドマシンのチャンバー５０内から土砂（試料）をサンプリングするための方法である。以下、図６を参照して、試料サンプリング方法について説明する。図６において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順で試料サンプリング装置２００を動作させることにより、土砂（試料）のサンプリングを行う。

【0057】

＜試料サンプリング方法の基本工程＞
本発明に係る試料サンプリング方法は、バルクヘッド６０に対してサンプリング装置保持部２０とサンプリング装置本体３０を取り付ける工程（取付工程）と、試料サンプリング装置本体３０に設けたサンプリング部７０を回動させる工程（回動工程）とを基本的な工程としている。取付工程は、バルクヘッド開口部１０のシールドマシン内部側に試料サンプリング装置保持部２０を取り付けるとともに、当該試料サンプリング装置保持部２０の摺動凹部２２内に試料サンプリング装置本体３０のサンプリング部７０を回動可能に取り付ける工程である。

【0058】

回動工程は、試料サンプリング装置保持部２０のシールドマシン内部側に設けた摺動凹部２２内に、サンプリング部７０を嵌まり込ませた状態で、回動駆動装置８０を用いてサンプリング部７０を回動させることにより、バルクヘッド開口部１０と、連通開口部２１と、取込開口部７１とが一連となった試料取込状態とするとともに、試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１を閉塞部７２により閉塞する閉塞状態とするための工程である。すなわち、摺動凹部２２内にサンプリング部７０が嵌まり込んだ状態で、サンプリング部７０を回動させることにより、試料取込状態と閉塞状態とに変換することができる。

【0059】

＜試料を回収するための方法＞
上述した回動工程において、常には、サンプリング部７０に設けた閉塞部７２により、試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１を閉塞する閉塞状態としている（図６（ａ））。そして、バルクヘッド開口部１０と、試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１と、サンプリング部７０に設けた取込開口部７１とを一連とすることにより、サンプリング部７０に設けた試料回収部７３内に土砂（試料）を取り込み可能な試料取込状態とする（図６（ｂ））。

【0060】

試料取込状態においてサンプリング部７０内に土砂（試料）が充満したら、サンプリング部７０に設けた閉塞部７２により、試料サンプリング装置保持部２０に設けた連通開口部２１を閉塞する閉塞状態とする（図６（ｃ））。そして、試料回収部７３のフランジ７３ａと収納凹部７４の底面に設けた密閉部７５とを接続しているボルト７６を取り外して、試料回収部７３を収納凹部７４内から取り出す（図６（ｄ））。これにより、試料回収部７３内に取り込んだ土砂（試料）を回収することができる。

【0061】

＜噴発を防止するための方法＞
バルクヘッド６０を隔てて、チャンバー５０内の圧力とシールドマシン内部側の圧力とには差があるため、チャンバー５０内とシールドマシン内部側を一気に連通させると、チャンバー５０内に充満した土砂がシールドマシン内部に噴発するおそれがある。

【0062】

そこで、本実施形態では、噴発を防止するための方法として、取込開口部７１からサンプリング部７０の試料回収部７３までの間に流体（例えば、水）を充満させておき、サンプリング部７０内から流出する流体（例えば、水）が無くなった場合に、試料のサンプリングが終了したと判断する。換言すれば、取込開口部７１からサンプリング部７０の試料回収部７３までの間に流体（例えば、水）を充満させておき、試料回収部７３に連通接続した送水パイプ９０から流体（例えば、水）のすべてが流出した場合に、土砂（試料）のサンプリングが終了したと判断する。

【0063】

図６（ｂ）に示すように、送水パイプ９０には直列に２箇所の開閉弁９１が設けてある。各開閉弁９１を、試料回収部７３側に設けた第１の開閉弁９１ａと、送水パイプ９０の後段に設けた開閉弁９１ｂとして、噴発を防止するための方法について説明する。なお、土砂（試料）のサンプリングに際して、サンプリング部７０内に水を充満させておく。

【0064】

試料サンプリングの開始前には、第１の開閉弁９１ａ及び第２の開閉弁９１ｂの双方を「閉」状態とする。そして、第１の開閉弁９１ａを「開」状態とし、第２の開閉弁９１ｂの「閉」状態を維持すると、第１の開閉弁９１ａと第２の開閉弁９１ｂの間に位置する送水パイプ９０に水が充満する（Ａ工程）。続いて、第１の開閉弁９１ａを「閉」状態とし、第２の開閉弁９１ｂを「開」状態とすることにより、第１の開閉弁９１ａと第２の開閉弁９１ｂの間に充満した水が大気圧に開放される。この際、送水パイプ９０から流出する水は、適宜な容器に回収する（Ｂ工程）。

【0065】

上述した（Ａ工程）と（Ｂ工程）とを繰り返して実施することにより、サンプリング部７０に充満した水が流出し、試料回収部７３内に土砂（試料）を取り込むことができる。このように、第１の開閉弁９１ａ及び第２の開閉弁９１ｂを用いて、各開閉弁９１ａ、９１ｂの開閉を繰り返すことにより、チャンバー５０内の土砂圧力と大気圧との差を解消して、噴発を防止することができる。

【0066】

＜サンプリング部を安定して回動させるための方法＞
本実施形態では、サンプリング部７０を安定して回動させるための方法として、サンプリング部７０において、摺動凹部２２に対して当該サンプリング部７０を回動可能に支持するための一対の回動軸３１を設けるとともに、各回動軸３１から延出して設けたリンク片８３に回動駆動装置８０をそれぞれ取り付けてある。そして、回動駆動装置８０の駆動により、摺動凹部２２内にサンプリング部７０を嵌まり込ませた状態で、サンプリング部７０を回動させることにより、各回動軸３１に対して均等に力が加わり、サンプリング部７０を安定して回動させることができる。

【0067】

＜摺動面を保護する方法＞
本実施形態では、摺動面を保護する方法として、保護材注入装置１００を用いて、摺動凹部２２とサンプリング部７０との間の摺動面に保護材（例えば、グリース）を適時注入する。これにより、摺動面を保護して機械損傷を未然に防止することができる。

【符号の説明】

【0068】

１０ バルクヘッド開口部
２０ 試料サンプリング装置保持部
２１ 連通開口部
２２ 摺動凹部
２３ 回動規制部
２３ａ 第１の規制突起
２３ｂ 第２の規制突起
２４ パッキング部材
３０ 試料サンプリング装置本体
３１ 回動軸
４０ カッターヘッド
５０ チャンバー
６０ バルクヘッド
７０ サンプリング部
７１ 取込開口部
７２ 閉塞部
７３ 試料回収部
７３ａ フランジ
７３ｂ ボルト挿通孔
７４ 収納凹部
７５ 密閉部
７５ａ ボルト螺着孔
７６ ボルト
８０ 回動駆動装置
８１ シリンダ
８２ ピストン
８３ リンク片
９０ 送水パイプ
９１ 開閉弁
９１ａ 第１の開閉弁
９２ｂ 第２の開閉弁
９２ 操作取っ手
９３ 送水ポンプ
１００ 保護材注入装置
１０１ 保護材輸送管
１０２ 開閉弁
１０３ 保護材送出装置
１０４ 開閉取っ手
２００ 試料サンプリング装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】