JPH09166525A

JPH09166525A - シールド掘削用ガス検知方法及び装置

Info

Publication number: JPH09166525A
Application number: JP7347550A
Authority: JP
Inventors: Takeo Yamashita; 武男山下; Yukio Ibaraki; 幸夫茨木; Toshisuke Kaneko; 利輔金子; Akito Hara; 昭人原; Yukio Harada; 行夫原田; Tanefusa Tsuruoka; 胤英鶴岡; Masaru Saito; 優斎藤; Eishiro Mitsuida; 英四郎三井田; Hirotoshi Ozawa; 弘俊小沢
Original assignee: BUTSURI KEISOKU CONSULTANT KK; TEIKUSU KK; Zenitaka Corp
Current assignee: BUTSURI KEISOKU CONSULTANT KK; TEIKUSU KK; Zenitaka Corp
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1997-06-24
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JP2936100B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シールド掘削中に地層ガス濃度を検知し、異
常ガス濃度地層に逢着する危険を事前に予知する。【解決手段】シールド掘削機において、回転掘削カッ
ターで掘削された土砂の泥土試料採取シリンダー１６
と、試料採取シリンダー１６から押出された泥土試料２
７を取込み、温水及び空気の供給と、内部の減圧とで混
合ガスを作ることができるガス抽出シリンダー１７又は
ガストラップ等からなるガス抽出手段と、このガス抽出
手段から供給される定量の混合ガスの濃度を測定するガ
ス分析装置１５とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールドトンネル
を掘削する場合に使用される泥水又は泥土圧シールド掘
削用ガス検知方法及び、ガス検知装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】シールドトンネルの掘削工事中に、地層
に溜ったフリーガスが突然噴出し、重大な災害に到った
事例が過去にあり、シールド工法において、可燃性ガス
検知システムの重要性および、シールド前面の地山のガ
ス含有量の事前予知法の確立の必要性が強く指摘されて
いる。

【０００３】泥水シールド工法において、掘削中の循環
泥水からリアルタイムかつ連続的にガス成分を抽出し、
地層ガス含有量を定量的に検知する方法と装置について
は試作実験がなされ現在特許出願中（特願平７−２０８
９１号未公開）である。この装置によると、地山のガス
含有量の定量評価および、高ガス濃度地層の事前予知が
可能であることが確認されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現在特許出願
中の装置は、泥水シールド工法にのみ適用可能であっ
て、シールド工法の過半数を占める泥土圧シールド工法
には適用できない。

【０００５】すなわち、泥土圧シールド工法の場合、地
山を掘削した土砂に水その他の添加物を加えて泥土状と
なし、土圧またはスクリューコンベアにより排土する
が、泥土には泥水のような流動性はないので、特許出願
中の発明におけるごとく、泥水配管にガストラップ装置
を取付け、排泥流から直接溶存ガス量を検知する方法を
採用できない。

【０００６】本発明では、新規な方法により、泥水シー
ルド工法又は泥土圧シールド工法のいずれにも適用可能
な高精度のガス検知方法と装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め本発明に係るガス検知方法は、シールド掘削工法にお
いて、回転掘削カッターで掘削された土砂を泥土試料採
取用シリンダーに取込むと共に、この試料採取用シリン
ダーから押出された泥土試料をガス抽出シリンダー又
は、ガストラップシリンダー等のガス抽出手段に導き、
このガス抽出手段において温水を含む泥土試料から抽出
されたガスと空気との定量の混合ガスの濃度をガス分析
装置で測定すると共に、単位時間当たりの地層掘削体積
（Ｍ³/min)および、泥土に添加した水溶液の単位時間当
たり添加量（Ｍ³/min)測定し、次の関係式（１）およ
び、（２）から掘削地層中のガス濃度を測定することを
特徴とする。地層ガス濃度（％）×地層掘削体積（Ｍ³/min) ＝泥土ガス濃度（％）×［水溶液添加量（Ｍ³/min)＋地層掘削体積（Ｍ³/ min)］ …（１）測定ガス濃度（％）×混合ガス量（Ｍ³) ＝泥土ガス濃度（％）×泥土試料の量（Ｍ³) …（２）また本発明のガス検知装置は、シールド掘削機におい
て、回転掘削カッターで掘削された土砂の泥土試料採取
用シリンダーと、試料採取用シリンダーから押出された
泥土試料を取込み、温水及び空気の供給と、内部の減圧
とにより混合ガスを作ることができるガス抽出シリンダ
ー又はガストラップ等からなるガス抽出手段と、このガ
ス抽出手段から供給される定量の混合ガスの濃度を測定
するガス分析装置とからなる構成を特徴とする。前記泥
土試料採取用シリンダーにバルブを介して前記ガス抽出
シリンダーが連設され、このガス抽出シリンダーに温水
用配管と空気用配管が設けられ、ガス抽出シリンダー
は、ガス抽出ピストンで減圧して作られた混合ガスの濃
度を測定するガス分析装置にガス配管を介して接続する
とよい。前記泥土試料採取用シリンダーにはそれぞれ三
方ボールバルブを介して泥土吸入管と泥土排出管が接続
され、排出管側の三方ボールバルブに温水配管が接続さ
れ、吸入管側の三方ボールバルブと、試料採取用シリン
ダーに連続する吸入口との間には、ループ中に空気用配
管付設の前記ガストラップシリンダーと循環ポンプを介
設した循環ループが形成され、ガストラップシリンダー
は、その内部で作られた混合ガスの濃度を測定するガス
分析装置にガス配管を介して接続するとよい。

【０００８】本発明によると、例えばシールド掘削が１
メートル進行する間に複数回掘削地層中の泥土試料を採
取し、試料中のガスを素早く抽出して空気との混合ガス
を作り、このガス濃度をガス分析装置で測定し、前記
（１），（２）式を用いて掘削地層中のガス濃度を高精
度に測定し、検知できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明を説明する。本発明が
適用されるシールド工法において、掘削中にみられる地
層ガスは、主にメタンガスであり、このメタンガスが地
層中の水に溶解した状態で存在し、そのガス成分は破砕
された土砂と共に泥土中に混入する。

【００１０】そこで本発明では、掘削機の前部において
掘削された土砂を採取し、この採取した土砂（泥土試
料）中からフリーガスを追い出してこれを採取し、ガス
分析装置によりガス濃度を分析することで、掘削地層中
のガス濃度を検知するものである。

【００１１】前記の方法を実施する原理を説明する。図
３に示すように、純水に対するメタンガスの溶解度は、
圧力上昇と共に増加し、温度の上昇と共に減少する傾向
を有する。例えば、地下２０メートル付近の圧力を３気
圧、温度を１５℃とすれば、その条件下での溶解度は、
大気圧換算容積比で約０．１となる。

【００１２】前記から、仮に、地層中で水の占める容積
比を４０％とすれば同じ条件（つまり、圧力３気圧、温
度１５℃）下で、地層中に含まれるガス濃度の大気圧下
容積比は４％に相当し、この濃度を超えた時過飽和のガ
ス成分は水から遊離して地層中にフリーガスを作る。

【００１３】本発明の一工程として実行されるところ
の、泥土試料中に混入しているガス成分を完全に追い出
し定量するためには、減圧と加温が非常に効果的である
ことは図３からも容易に理解される。

【００１４】本発明では、泥土試料中のガス濃度分析値
から、地層ガス濃度を計測するものであるが、この泥土
試料中のガス濃度分析値から地層ガス濃度を正確に決定
するためには、単位時間当りの地層掘削体積（Ｍ³/min)
および、泥土に添加した水溶液の単位時間当りの添加量
（Ｍ³/min)をそれぞれを予め正確に測定しておく必要が
ある。そして、ここでは、次の関係式が成立する。地層ガス濃度（％）×地層掘削体積（Ｍ³/min) ＝泥土ガス濃度（％）×［水溶液添加量（Ｍ³/min)＋地層掘削体積（Ｍ³/ min)］ …（１）

【００１５】また、泥土中のガス濃度分析を行なう場
合、泥土試料中のガス放散を防ぐ目的で、この泥土試料
の採取は、地層圧が加わった状態で行なうと共に、分析
精度向上のため必要十分な採取量とその定量に留意する
ことが重要である。

【００１６】採取した泥土試料は、水で希釈し、ガスの
遊離し易い状態にする。さらに、ガスの遊離を促進する
ために、減圧，加熱，撹拌などの措置を行なうことが必
要である。

【００１７】泥土から遊離したガスは、空気を混合して
希釈し、混合ガスを作る。この場合、遊離ガスの多少に
無関係に、混合ガス量は常に一定になるようにすること
が重要である。作った混合ガスは、ガスクロマトグラフ
のような分析器によりガス濃度を測定する。

【００１８】そして、測定ガス濃度値と泥土ガス濃度と
の間には次の関係式が成立する。測定ガス濃度（％）×混合ガス濃度（Ｍ³) ＝泥土ガス濃度（％）×泥土試料の量（Ｍ³) …（２）

【００１９】したがって、採取した泥土試料中のガスと
空気との混合ガスの濃度を測定することで、（１）およ
び（２）の関係式を用いて地層ガス濃度を求めることが
できる。

【００２０】図１〜図４を参照して説明する。図４にお
いて、地表１から所定の深さまで立孔２が開孔されてお
り、この立孔２を通してシールド掘進機３が地中に運び
込まれ立孔２の下部から横方向にシールド掘進機３が推
進することにより、泥土圧工法でシールドトンネル４が
掘削される。

【００２１】シールド掘進機本体は公知であり、前面隔
壁５（図２、図３に示す）の前側において、軸６を中心
に回転する回転カッター７で地山の掘削を行ない、後方
のジャッキ推進によってシールド掘進機３を推進させ
る。そして、シールド掘進機３の後方で鋼製または鉄筋
コンクリート製のセグメント組立て覆工が完成する。

【００２２】また、シールド掘進機３の前端には、地表
１に設置された泥土処理装置８から導出されている給水
路１０と泥土排出路１１が導かれており、地山を泥土状
として回転カッター７で掘削する。８６は掘削制御、監
視装置、８７はデータ収録装置である。

【００２３】前記のシールド掘進機３において、本発明
の主要部であるガス検知装置１２は前面隔壁５の後部に
配設される。

【００２４】図１によって発明の第１の実施の形態を説
明すると、このガス検知装置１２は、サンプリング装置
１４とガス分析装置１５とからなる。

【００２５】サンプリング装置１４は、試料採取シリン
ダー１６とガス抽出シリンダー１７と温水注入シリンダ
ー１８を主要素とする。試料採取シリンダー１６の先端
に第１バルブ１９を介して接続される吸引筒２０が前面
隔壁５に開設した開口２１を後方から前方に挿通してお
り、先端の試料吸入口２２がシールド掘削機の回転カッ
ター（図示せず）と前面隔壁５との間に位置しており、
吸引筒２０を支持する取付け板２３が前面隔壁５の後側
に固着されている。

【００２６】試料採取シリンダー１６のピストンロッド
２４を引いて試料採取ピストン２５を後退させることに
より、シールド掘削機が掘削した泥土を試料吸入口２２
を介して試料採取シリンダー１６の内部に約２００cc.
吸入し、これを泥土試料２７として採取する。ピストン
ロッド２４にはそのために位置検出センサー２６が設け
られており、ピストンロッド２４の移動量で試料の採取
量を計量する。また、ピストンロッド２４には、その吸
引力をモニターするための荷重センサー２８が設けられ
ている。

【００２７】試料採取シリンダー１６は第２バルブ２９
を介してガス抽出シリンダー１７の先端側部と接続され
ており、第１バルブ１９を閉じ、第２バルブ２９を開い
てピストンロッド２４を押すことにより、試料採取シリ
ンダー１６内の泥土試料２７のうち、正確に１００cc.
をガス抽出シリンダー１７内に押出す。ここで、ガス抽
出ピストン３０は、特に精密な動作が要求されるピスト
ンで、正確に１００cc. の泥土試料２７の吸入を検知す
るためピストンロッド３１上に、例えばリニアエンコー
ダのような精密移動量検知センサー３２が設けられてい
る。

【００２８】温水注入シリンダー１８の先端は、第３バ
ルブ３３を介して配管３４によりガス抽出シリンダー１
７と接続されている。この温水注入シリンダー１８は、
第４バルブ３５を介して配管３６により温水槽３７から
吸入した８０℃程度の温水１００cc. をノズル３８から
ガス抽出シリンダー１７内の泥土試料２７に噴射してこ
れを希釈し、同時に撹拌する。このとき、ガス抽出ピス
トン３０のピストンロッド３１は、泥土試料１００cc.
と温水１００cc. の合計が吸引されたことを示す２００
cc. の目盛りの位置まで移動する。

【００２９】次に、ガス抽出ピストン３０は、シリンダ
ー内部の泥土試料に対し、真空脱ガス効果を与えるた
め、ガス抽出シリンダー１７内の強制減圧吸引の動作を
行い、その状態を約３分間保持する。なお、このときガ
ス抽出シリンダー１７内における泥土試料２７と温水と
の撹拌効果を高めるため、例えば超音波振動子（図示せ
ず）などを利用してシリンダー外部から振動を与えても
よい。

【００３０】３分経過後、ガス抽出ピストン３０のピス
トンロッド３１は、ガス抽出シリンダー１７内の強制減
圧吸引の動作を止め、次に空気注入用の第５バルブ４０
を開いてガス抽出シリンダー１７内に空気を供給し、こ
の空気とシリンダー内の減圧とで、ガス抽出シリンダー
１７内のガスを希釈し、混合ガスを作る動作に移る。混
合ガスの量が１０cc. になるまで、つまり、ピストンロ
ッド３１が２１０cc.の目盛りの位置に達すると、空気
注入用の第５バルブ４０を閉じる。

【００３１】ガス抽出シリンダー１７には第６バルブ４
１を介して配管４２により水槽４３が接続されており、
さらに第７バルブ４４を介して配管４５によりガスクロ
マトグラフからなるガス分析装置１５が接続されてい
る。温水注入シリンダー１８は注入ピストン４８とピス
トンロッド８２と位置検出センサー８３を有し、第８バ
ルブ４６を介して配管４７により水槽４３と接続されて
いる。

【００３２】そして、第６バルブ４１を開いて水槽４３
からガス抽出シリンダー１７内に水を注入すると、その
圧力によってシリンダー内に貯留した混合ガスは、第７
バルブ４４が開いた配管４５を介してガス分析装置１５
に緩やかに排出され、このガス分析装置１５でガス濃度
の測定が行なわれる。ガス分析装置１５への混合ガスの
供給は、ガス抽出ピストン３０を緩やかに押下げる方法
に代えることもできる。

【００３３】ガス分析に必要な混合ガス量は２cc. 程度
であるが、ガス分析装置１５に到る配管４５の長さは短
い方が望ましく、もし長い場合はさらに１０cc. の混合
ガス量を増量する必要が生じる。上記で述べた泥土試料
やガスの量はあくまで参考数字であって変更することが
できる。

【００３４】ガス抽出シリンダー１７内に貯留した混合
ガスの排出が終わると、試料採取シリンダー１６とガス
抽出シリンダー１７内に残った泥土試料２７は、各ピス
トン２５，３０の動作によりシールド掘削機の前面隔壁
５の前の泥土中に排出される。

【００３５】泥土試料２７を排出した後の各ピストン２
５，３０の内部は、次の泥土試料２７の吸入に備えて洗
浄する必要がある。このため、水槽４３から温水注入シ
リンダー１８内に水を補給し、ノズル３８から水を噴射
してガス抽出シリンダー１７内を洗浄し、次にガス抽出
ピストン３０を動作してガス抽出シリンダー１７内の水
を試料採取シリンダー１６内に移し、試料採取ピストン
２５の動作により前面隔壁５外に放出する。必要により
前記の動作を再度繰返して前記両ピストン２５，３０内
の洗浄を充分行なう。

【００３６】前記第１バルブ１９と第２バルブ２９と
は、油圧作動のボールバルブであるが、各ピストン２
５，３０への泥土試料２７の吸入，放出に合わせて必要
な開閉操作が行なわれる。第３バルブ３３、第４バルブ
３５、第５バルブ４０、第６バルブ４１、第７バルブ４
４、第８バルブ４６はいずれも電磁弁で、各バルブは上
述のとおり、空気，ガス，水の供給配管の開閉を行って
いる。

【００３７】前記ガス濃度測定において、一回当たりの
泥土試料採取からガス分析に到る所要時間は約５分であ
る。シールド掘削長１メートル当り数回の地層ガス分析
が可能であるが、「事前予知」の見地から２〜３回のガ
ス分析値の平均値をとることで充分目的に叶う。勿論、
時間当りの分析回数は予めプログラムできる。

【００３８】本発明において、試料採取ピストン２５、
ガス抽出ピストン３０、温水注入ピストン４８のすべて
のピストン動作と、第１〜第８の各バルブ１９，２９，
…の開閉操作は、コンピュータによるシーケンシャル・
コントロール・プログラムによって制御され、全工程は
各部に取付けられたセンサー（図示せず）でモニターさ
れ、異常が発生した場合工程はその箇所で停止し、異常
を知らせると共に、場合によって復旧動作を行なう。

【００３９】その一例として、試料採取用のピストンロ
ッド２４上に取付けられた荷重センサー２８の役割につ
いて説明する。泥土中には礫や小砂利，砂分などが混入
しており、泥土試料２７の吸入口２２には礫等吸込み防
止用のスクリーンがついているが、小砂利や砂分は吸入
口２２の入口を閉塞したり、試料採取シリンダー１６に
侵入し、第１，第２バルブ１９，２９であるボールバル
ブの摺り合わせ部分に挾まり、バルブの開度が不充分に
なった場合、ピストンロッド２４の荷重に異常が発生す
る。この場合のピストンロッド２４の異常を荷重センサ
ー２８で検知し、工程外の動作として再度バルブを開
き、各ピストンは泥土の放出，吸入の動作を繰返して異
物の排除を試み、荷重の異常が無くなれば元の工程に戻
るように制御される。この構成については公知の手段を
採用してよく、詳細説明を省略する。

【００４０】また、図示例では、サンプリング装置１４
を構成する各シリンダーは、横及び縦の配置で示されて
いるが、これら各シリンダーの配置は何れの向きに変え
ても構わない。

【００４１】次に、図２は発明の第２の実施の形態を示
す。この第２の実施の形態では、第１の実施の形態にお
ける３台のシリンダーのうち２台を小型ポンプに置き換
えることで装置の小型軽量化が図られており、またガス
抽出シリンダー１７に代えて小容積のガストラップシリ
ンダー５７を用いることで、温水で希釈後の泥土液を循
環ポンプ５１により循環しつつガス成分を抽出する方法
に変えたことが大きな相違点である。

【００４２】図２を参照して説明すると、試料採取シリ
ンダー５６には泥土試料２７の吸入管４９と排出管５０
が独立して設けられていて、それぞれが第１，第２の三
方ボールバルブ５２，５３を介して前記試料採取シリン
ダー５６に接続されており、吸入管４９と排出管５０の
前端の吸入口５４と排出口５５はシールド掘進機３の前
面隔壁５を貫通してその前側に位置している。

【００４３】泥土試料２７の採取に際しては、第１の三
方ボールバルブ５２を開き、試料採取ピストン５８を動
作させ、吸入管４９を介して２００cc. の泥土試料２７
を吸入し、次に第１の三方ボールバルブ５２を閉じ、第
２の三方ボールバルブ５３を開いてその全量を一度排出
した後、改めて１００cc. を採取する。この動作の目的
は、前回のガス濃度測定の際の吸入管４９内の残泥土を
棄て、新鮮な泥土試料２７を採取することにある。

【００４４】泥土試料２７の採取が終わると２つの三方
ボールバルブ５２，５３を切替え外部の泥土側との連絡
を断ち、次に温水注入ポンプ５９側の第３バルブ６０と
第４バルブ６１を開いて温水槽６２から温水を試料採取
シリンダー５６内にポンプ圧入する。温水の圧入量は、
ピストン位置ゼロ検出センサー６３により試料採取ピス
トン５８の移動量で計測するが、約１００cc. である。

【００４５】試料採取シリンダー５６への温水の注入が
終わると、第２の三方ボールバルブ５３と、温水注入ポ
ンプ５９側の第３バルブ６０を閉じ、次に循環ポンプ５
１側の第１の三方ボールバルブ５２を切換えると共に、
第５バルブ６４と第６バルブ６５を開く。

【００４６】前記第５バルブ６４と第６バルブ６５の間
を、ループ中に前記循環ポンプ５１とガストラップシリ
ンダー５７を介装してなる配管６６，６７により連結し
てなる循環ループ７０が形成されていて、この循環ルー
プ７０は水で充満されている。

【００４７】次に、循環ポンプ５１を運転して、試料採
取シリンダー５６内の温水で希釈した泥土試料２７を循
環ループ７０内で循環させる。この間、試料採取ピスト
ン５８により循環ループ７０内の泥土試料２７に対し強
制減圧効果を与える。

【００４８】泥土試料２７中のガス成分は、循環ループ
７０を循環中にガストラップシリンダー５７内の上部に
逐次貯留される。次に、空気注入バルブ７１を開いてガ
ストラップシリンダー５７で、抽出されたガス成分と空
気との混合ガスを作る。この時の混合ガス量は常に一定
量になるように調整される。混合ガスを作る過程で循環
ポンプ５１を停止する。この循環ポンプ５１は、小型の
スラリー用のものを使用する。

【００４９】次に水バルブ７２を開くことで、ガストラ
ップシリンダー５７に水が充満され、このときガス排出
バルブ７３を開いておくことで、ガストラップシリンダ
ー５７内の混合ガスが配管８４を通してガス分析装置１
５に送られ、そこで混合ガスの濃度が測定される。

【００５０】ガストラップシリンダー５７内からの混合
ガスの排出が終わると、水バルブ８５を開き、温水注入
ポンプ５９を操作して水槽７４から試料採取シリンダー
５６内に水を送り、試料採取ピストン５８を操作するこ
とで、試料採取シリンダー５６内と循環ループ７０内の
泥土試料２７は水で洗浄されて、前面隔壁５外に排出さ
れる。洗浄後、循環ループ７０内は清水で充満される。

【００５１】このようにして、発明の第２の実施の形態
においても、シールド掘削機によって掘削土砂の泥土試
料２７を試料採取シリンダー５６に取込み、この試料採
取シリンダー５６とガストラップシリンダー５７が経路
中に組込まれた循環ループ７０中を温水を加えながら循
環させることで泥土試料２７からガスを遊離し、ガスト
ラップシリンダー５７中で空気との混合ガスを作り、こ
れをガス分析装置１５に供給してガス濃度を測定し、前
述の（１），（２）の関係式を用いてシールド掘削の地
層ガス濃度を迅速かつ正確に測定できる。

【００５２】なお、図２において、試料採取ピストンロ
ッド７５は、その後部の雄ネジ部がパワーシリンダー７
６における駆動モータ７７で回転する回転筒体７８の雌
ネジ部と螺合していることで、このパワーシリンダー７
６により駆動される。また、ピストン後端が荷重センサ
ー８０に当る強さで試料採取シリンダー５６に取込まれ
る泥土試料２７中の異物が検知される。さらに、位置検
出リニアエンコーダ８１で試料採取ピストン５８の位置
が検知されるように設けられている。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
シールド掘削機で地中を掘削中にリアルタイムに地層ガ
ス濃度を測定し、異常ガス濃度地層に逢着する危険を事
前に予知することが可能となり、工事の安全遂行、作業
員の安全衛生に大きく寄与するものである。また、本発
明は、泥土式のみならず泥水式のシールド掘削のいずれ
にも適用可能で、しかも地層ガス濃度測定精度を従来の
装置より一段と向上させるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の第１の実施の形態を示す説明図である。

【図２】発明の第２の実施の形態を示す説明図である。

【図３】メタンガスの純水に対する溶解度を示すグラフ
である。

【図４】シールドトンネル掘削工事において、ガス検知
装置が設置される場所を示す説明図である。

【符号の説明】

１地表２立孔３シールド掘進機４シールドトンネル５前面隔壁６軸７回転カッター８泥土処理装置１０給水路１１泥土排出路１２ガス検知装置１４サンプリング装置１５ガス分析装置１６試料採取シリンダー１７ガス抽出シリンダー１８温水注入シリンダー１９第１バルブ２０吸引筒２１開口２２試料吸入口２３取付け板２４ピストンロッド２５試料採取ピストン２６位置検出センサー２７泥土試料２８荷重センサー２９第２バルブ３０ガス抽出ピストン３１ピストンロッド３２精密移動量検出センサー３３第３バルブ３４配管３５第４バルブ３６配管３７温水槽３８ノズル３９温水４０第５バルブ４１第６バルブ４２配管４３水槽４４第７バルブ４５配管４６第８バルブ４７配管４８温水注入ピストン４９吸入管５０排出管５１循環ポンプ５２第１三方ボールバルブ５３第２三方ボールバルブ５４吸入口５５排出口５６試料採取シリンダー５７ガストラップシリンダー５８試料採取ピストン５９温水注入ポンプ６０第３バルブ６１第４バルブ６２温水槽６３ピストン位置ゼロ検出センサー６４第５バルブ６５第６バルブ６６配管６７配管７０循環ループ７１空気注入バルブ７２水バルブ７３ガス排出バルブ７４水槽７５ピストンロッド７６パワーシリンダー７７駆動モータ７８回転筒体８０荷重センサー８１位置検出リニアエンコーダ８２ピストンロッド８３位置検出センサー８４配管８５水バルブ８６掘削制御、監視装置８７データ収録装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子利輔東京都品川区小山３−５−16 (72)発明者原昭人神奈川県多摩区南生田２−27−１ (72)発明者原田行夫埼玉県桶川市坂田1622−12 (72)発明者鶴岡胤英大阪府豊中市服部豊町１−13−４ (72)発明者斎藤優埼玉県川口市西川口３−13−９ (72)発明者三井田英四郎千葉県市川市塩焼２−２−20 行徳ハイム２−1007 (72)発明者小沢弘俊東京都品川区豊町６−22−２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド掘削工法において、回転掘削カ
ッターで掘削された土砂を泥土試料採取用シリンダーに
取込むと共に、この試料採取用シリンダーから押出され
た泥土試料をガス抽出シリンダー又は、ガストラップシ
リンダー等のガス抽出手段に導き、このガス抽出手段に
おいて温水を含む泥土試料から抽出されたガスと空気と
の定量の混合ガスの濃度をガス分析装置で測定すると共
に、単位時間当たりの地層掘削体積（Ｍ³/min)および、
泥土に添加した水溶液の単位時間当たり添加量（Ｍ³/mi
n)を測定し、次の関係式（１）および、（２）から掘削
地層中のガス濃度を測定することを特徴とするシールド
掘削用ガス検知方法。地層ガス濃度（％）×地層掘削体積（Ｍ³/min) ＝泥土ガス濃度（％）×［水溶液添加量（Ｍ³/min)＋地層掘削体積（Ｍ³/ min)］ …（１）測定ガス濃度（％）×混合ガス量（Ｍ³) ＝泥土ガス濃度（％）×泥土試料の量（Ｍ³) …（２）
【請求項２】シールド掘削機において、回転掘削カッ
ターで掘削された土砂の泥土試料採取用シリンダーと、
試料採取用シリンダーから押出された泥土試料を取込
み、温水及び空気の供給と、内部の減圧とにより混合ガ
スを作ることができるガス抽出シリンダー又はガストラ
ップ等からなるガス抽出手段と、このガス抽出手段から
供給される定量の混合ガスの濃度を測定するガス分析装
置とからなるシールド掘削用ガス検知装置。
【請求項３】前記泥土試料採取用シリンダーにバルブ
を介して前記ガス抽出シリンダーが連設され、このガス
抽出シリンダーに温水用配管と空気用配管が設けられ、
かつ前記ガス抽出シリンダーは、ガス抽出ピストンで減
圧して作られた混合ガスの濃度を測定するガス分析装置
にガス配管を介して接続していることを特徴とする請求
項２に記載のシールド掘削用ガス検知装置。
【請求項４】前記泥土試料採取用シリンダーにはそれ
ぞれ三方ボールバルブを介して泥土吸入管と泥土排出管
が接続され、排出管側の三方ボールバルブに温水配管が
接続され、吸入管側の三方ボールバルブと、試料採取用
シリンダーに連続する吸入口との間には、ループ中に空
気用配管付設の前記ガストラップシリンダーと循環ポン
プを介設した循環ループが形成され、ガストラップシリ
ンダーは、その内部で作られた混合ガスの濃度を測定す
るガス分析装置にガス配管を介して接続していることを
特徴とする請求項２に記載のシールド掘削用ガス検知装
置。