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JP2936100B2 - Gas detection method and device for shield excavation - Google Patents
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JP2936100B2 - Gas detection method and device for shield excavation - Google Patents

Gas detection method and device for shield excavation

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JP2936100B2
JP2936100B2 JP7347550A JP34755095A JP2936100B2 JP 2936100 B2 JP2936100 B2 JP 2936100B2 JP 7347550 A JP7347550 A JP 7347550A JP 34755095 A JP34755095 A JP 34755095A JP 2936100 B2 JP2936100 B2 JP 2936100B2
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mud
cylinder
concentration
sampling
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利輔 金子
昭人 原
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優 斎藤
英四郎 三井田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas detecting method and a gas detecting apparatus for excavating a muddy water or mud pressure shield used for excavating a shield tunnel.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art During excavation work on shield tunnels, there have been cases in the past where free gas accumulated in the stratum suddenly erupted, leading to serious disasters. In the shield method, the importance of combustible gas detection systems and It is strongly pointed out that there is a need to establish a method for predicting the gas content of the ground in front of the shield in advance.

【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。
In the mud shield construction method, gas components are extracted in real time and continuously from the circulating mud during excavation,
Prototype experiments have been conducted on a method and an apparatus for quantitatively detecting the formation gas content, and a patent is pending (Japanese Patent Application No. 7-208).
No. 91, unpublished). According to this apparatus, it has been confirmed that the quantitative evaluation of the gas content of the ground and the advance prediction of the high gas concentration formation are possible.

【0004】[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。
However, the apparatus for which a patent is currently applied is applicable only to the muddy water shield method, and cannot be applied to the mud pressure shield method, which accounts for a majority of the shield method.

【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。
[0005] That is, in the case of the mud pressure shield construction method, water and other additives are added to soil excavated from the ground to form mud, and the soil is discharged by earth pressure or a screw conveyor. Since there is no fluidity, it is not possible to adopt a method of attaching a gas trap device to the muddy water pipe and directly detecting the dissolved gas amount from the wastewater flow as in the invention of the patent application.

【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。
An object of the present invention is to provide a highly accurate gas detection method and apparatus which can be applied to both the muddy water shield method and the mud pressure shield method by a novel method.

【0007】[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。
In order to solve the above-mentioned problems, a gas detection method according to the present invention is characterized in that in a shield excavation method, earth and sand excavated by a rotary excavation cutter are taken into a mud sampling cylinder, The mud sample extruded from the sampling cylinder is led to a gas extraction cylinder or gas extraction means such as a gas trap cylinder,
In this gas extraction means, the concentration of the gas and air extracted from the mud sample containing hot water is measured by a gas analyzer, and the excavation volume per unit time (M 3 / min) and the mud It is characterized in that the addition amount per unit time (M 3 / min) of the aqueous solution added to the excavation is measured, and the gas concentration in the excavation layer is measured from the following relational expressions (1) and (2). Formation gas concentration (%) × geological drilling volume (M 3 / min) = mud gas concentration (%) × [solution amount (M 3 / min) + geological drilling volume (M 3 / min)] ... (1) Measurement Gas concentration (%) × mixed gas amount (M 3 ) = mud gas concentration (%) × amount of mud sample (M 3 ) (2) Further, the gas detector of the present invention is a rotary excavator for a shield excavator. A gas extraction cylinder or gas that can take a mud sample excavated from the soil and a mud sample extruded from the cylinder, take a mud sample extruded from the sample cylinder, supply hot water and air, and create a mixed gas by reducing the internal pressure. It is characterized in that it comprises a gas extracting means comprising a strap or the like, and a gas analyzer for measuring the concentration of a fixed amount of mixed gas supplied from the gas extracting means. The gas extraction cylinder is connected to the mud sampling cylinder via a valve via a valve.The gas extraction cylinder is provided with a hot water pipe and an air pipe, and the gas extraction cylinder is made by depressurizing with a gas extraction piston. It is preferable to connect to a gas analyzer for measuring the concentration of the mixed gas via a gas pipe. A mud suction pipe and a mud discharge pipe are respectively connected to the mud sampling cylinder via a three-way ball valve, a hot water pipe is connected to the three-way ball valve on the discharge pipe side, a three-way ball valve on the suction pipe side, and a sample. Between the sampling cylinder and the suction port connected to the sampling cylinder, a circulation loop was formed in which the gas trap cylinder provided with air piping and a circulation pump were interposed, and the gas trap cylinder was formed inside the loop. It is preferable to connect to a gas analyzer for measuring the concentration of the mixed gas via a gas pipe.

【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。
According to the present invention, for example, shield excavation
While traveling a meter, a mud sample in the excavation layer was collected several times, a gas in the sample was quickly extracted to form a mixed gas with air, and the gas concentration was measured with a gas analyzer. The gas concentration in the excavation layer can be measured and detected with high accuracy using the equation (2).

【0009】[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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below. In the shield method to which the present invention is applied, the formation gas observed during excavation is mainly methane gas, and this methane gas exists in a state of being dissolved in water in the formation, and its gas component is mud together with crushed earth and sand. Mixed in.

【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。
Therefore, in the present invention, excavated earth and sand excavated at the front portion of the excavator, free gas is expelled from the collected earth and sand (mud soil sample), and the gas is analyzed, and the gas concentration is analyzed by a gas analyzer. By doing so, the gas concentration in the excavation layer is detected.

【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。
The principle of implementing the above method will be described. As shown in FIG. 3, the solubility of methane gas in pure water is:
It tends to increase with increasing pressure and decrease with increasing temperature. For example, if the pressure around 20 meters underground is 3 atm and the temperature is 15 ° C, the solubility under that condition is
It is about 0.1 in terms of volume ratio in terms of atmospheric pressure.

【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。
From the above, if the volume ratio of water in the stratum is assumed to be 40%, under the same conditions (that is, at a pressure of 3 atm and a temperature of 15 ° C.), the volume under the atmospheric pressure of the gas concentration contained in the stratum is assumed. The ratio corresponds to 4%, above which the supersaturated gas components are released from the water to create free gas in the formation.

【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。
FIG. 3 shows that depressurization and heating are very effective for completely removing and quantifying gas components mixed in a mud sample, which is performed as one step of the present invention. It is easily understood from.

【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)
In the present invention, the formation gas concentration is measured from the gas concentration analysis value in the mud sample. In order to accurately determine the formation gas concentration from the gas concentration analysis value in the mud sample, Geological excavation volume per unit time (M 3 / min)
In addition, it is necessary to accurately measure the addition amount (M 3 / min) of the aqueous solution added to the mud per unit time in advance. Here, the following relational expression is established. Formation gas concentration (%) × geological drilling volume (M 3 / min) = mud gas concentration (%) × [solution amount (M 3 / min) + geological drilling volume (M 3 / 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。
In the analysis of the gas concentration in the mud, the mud sample is collected in a state where the stratum pressure is applied in order to prevent gas emission in the mud sample. It is important to pay attention to the amount and the amount of the sample collected.

【0016】採取した泥土試料は、温水で希釈し、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。
The collected mud sample is diluted with hot water so that gas is easily released. Further, in order to promote the liberation of gas, it is necessary to take measures such as decompression, heating and stirring.

【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。
The gas released from the mud is mixed with air and diluted to form a mixed gas. In this case, it is important to keep the mixed gas amount constant regardless of the amount of free gas. The gas concentration of the produced mixed gas is measured by an analyzer such as a gas chromatograph.

【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(%)×
混合ガス量(M) =泥土ガス濃度(%)×泥土試料の量(M) …(2)
The following relational expression holds between the measured gas concentration value and the mud gas concentration. Measurement gas concentration (%) x
Mixed gas amount (M 3 ) = mud gas concentration (%) × amount of mud sample (M 3 ) (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。
Therefore, by measuring the concentration of the mixed gas of gas and air in the collected mud sample, the formation gas concentration can be obtained by using the relational expressions (1) and (2).

【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。
A description will be given with reference to FIGS. In FIG. 4, a standing hole 2 is opened to a predetermined depth from the ground surface 1, and a shield excavator 3 is carried into the ground through the standing hole 2, and the shield excavator 3 is moved laterally from a lower portion of the standing hole 2. The propulsion excavates the shield tunnel 4 by the mud pressure method.

【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。
The body of the shield machine is known, and the ground is excavated by a rotary cutter 7 rotating about a shaft 6 at the front side of a front partition wall 5 (shown in FIGS. 2 and 3), and a jack propulsion at the rear is performed. The shield excavator 3 is propelled. Then, a steel or reinforced concrete segment assembly lining is completed behind the shield machine 3.

【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。
At the front end of the shield machine 3, a water supply channel 10 and a mud discharge channel 11 led from a mud treatment device 8 installed on the ground surface 1 are guided, and the ground is turned into mud and turned. Excavate with the cutter 7. 86 is an excavation control and monitoring device, and 87 is a data recording device.

【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。
In the shield machine 3, the gas detection device 12, which is a main part of the present invention, is disposed behind the front partition 5.

【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。
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. The gas detecting device 12 comprises a sampling device 14 and a gas analyzing device 15.

【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。
The sampling device 14 has a sampling cylinder 16, a gas extraction cylinder 17, and a hot water injection cylinder 18 as main components. A suction cylinder 20 connected to the tip of the sample collection cylinder 16 via a first valve 19 passes through an opening 21 formed in the front partition wall 5 from the rear to the front, and a sample suction port 22 at the tip is connected to a shield excavator. It is located between a rotary cutter (not shown) and the front partition 5,
A mounting plate 23 supporting the suction tube 20 is fixed to the rear side of the front partition 5.

【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。
By pulling the piston rod 24 of the sampling cylinder 16 and retreating the sampling piston 25, the mud excavated by the shield excavator is removed from the sample inlet 22.
About 200 cc inside the sampling cylinder 16.
It is inhaled and collected as a mud sample 27. The piston rod 24 is provided with a position detection sensor 26 for that purpose, and the amount of sample taken is measured by the amount of movement of the piston rod 24. The piston rod 24 is provided with a load sensor 28 for monitoring the suction force.

【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。
The sampling cylinder 16 has a second valve 29.
Of the mud sample 27 in the sampling cylinder 16 by closing the first valve 19, opening the second valve 29 and pushing the piston rod 24 , Exactly 100cc.
Is extruded into a gas extraction cylinder 17. Here, the gas extraction piston 30 is a piston that requires a particularly precise operation. The gas extraction piston 30 is provided on the piston rod 31 to accurately detect the suction of the mud sample 27 of 100 cc. A sensor 32 is provided.

【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。
The distal end of the hot water injection cylinder 18 is connected to a gas extraction cylinder 1 by a pipe 34 through a third valve 33.
7 is connected. This hot water injection cylinder 18
100 cc of hot water of about 80 ° C. sucked from a hot water tank 37 through a pipe 36 via a fourth valve 35 is injected from a nozzle 38 to the mud sample 27 in the gas extraction cylinder 17 to dilute and simultaneously stir. At this time, the piston rod 31 of the gas extraction piston 30 has a mud sample of 100 cc.
200 indicating that a total of 100 cc.
Move to the cc. scale position.

【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。
Next, the gas extraction piston 30 performs a forced decompression suction operation in the gas extraction cylinder 17 to give a vacuum degassing effect to the mud sample inside the cylinder, and holds the state for about 3 minutes. . At this time, in order to enhance the stirring effect between the mud sample 27 and the hot water in the gas extraction cylinder 17, vibration may be applied from outside the cylinder using, for example, an ultrasonic vibrator (not shown).

【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。
After a lapse of 3 minutes, the piston rod 31 of the gas extraction piston 30 stops the operation of forced decompression suction in the gas extraction cylinder 17 and then the fifth valve 40 for air injection.
Is opened to supply air into the gas extraction cylinder 17, and the air and the reduced pressure in the cylinder are used to dilute the gas in the gas extraction cylinder 17 and move on to the operation of producing a mixed gas. The fifth valve 40 for air injection is closed until the amount of the mixed gas reaches 10 cc., That is, when the piston rod 31 reaches the position of the scale of 210 cc.

【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。
The gas extraction cylinder 17 has a sixth valve 4
1, a water tank 43 is connected by a pipe 42,
Further, a gas analyzer 15 composed of a gas chromatograph is connected by a pipe 45 via a seventh valve 44. The hot water injection cylinder 18 has an injection piston 48, a piston rod 82, and a position detection sensor 83, and is connected to the water tank 43 by a pipe 47 via an eighth valve 46.

【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。
Then, the sixth valve 41 is opened and the water tank 43 is opened.
When water is injected into the gas extraction cylinder 17 from the cylinder, the mixed gas stored in the cylinder due to the pressure is discharged to the seventh position.
The gas analyzer 15 is connected via a pipe 45 with the valve 44 opened.
The gas concentration is measured by the gas analyzer 15. The supply of the mixed gas to the gas analyzer 15 can be replaced by a method of gently pushing down the gas extraction piston 30.

【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。
The mixed gas amount required for gas analysis is about 2 cc. However, it is desirable that the length of the pipe 45 reaching the gas analyzer 15 is short, and if it is long, the mixed gas amount of 10 cc is further increased. Need to be done. The amounts of mud samples and gases mentioned above are only reference numbers and can be changed.

【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。
When the mixed gas stored in the gas extraction cylinder 17 has been discharged, the mud sample 27 remaining in the sampling cylinder 16 and the gas extraction cylinder 17 is removed by the operation of each of the pistons 25 and 30 to the front of the shield excavator. It is discharged into the mud in front of the partition 5.

【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。
Each piston 2 after discharging the mud sample 27
It is necessary to clean the insides of 5, 30 in preparation for the next suction of mud sample 27. For this reason, water is supplied from the water tank 43 into the hot water injection cylinder 18, water is injected from the nozzle 38 to wash the inside of the gas extraction cylinder 17, and then the gas extraction piston 30 is operated to operate the gas extraction cylinder 17. The water is transferred into the sampling cylinder 16 and discharged out of the front bulkhead 5 by the operation of the sampling piston 25. If necessary, the above operation is repeated again to sufficiently clean both pistons 25 and 30.

【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。
The first valve 19 and the second valve 29 are hydraulically operated ball valves.
Necessary opening and closing operations are performed in accordance with inhalation and release of the mud sample 27 into the sections 5 and 30. Third valve 33, fourth valve 35, fifth valve 40, sixth valve 41, seventh valve 4
Each of the fourth and eighth valves 46 is an electromagnetic valve, and each valve opens and closes a supply pipe of air, gas, and water as described above.

【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。
In the gas concentration measurement, the time required from one sampling of mud to one gas analysis is about 5 minutes. Although formation gas analysis can be performed several times per meter of shield excavation length, taking the average value of gas analysis values of two or three times from the viewpoint of "prior prediction" sufficiently satisfies the purpose. Of course,
The number of analyzes per hour can be pre-programmed.

【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。
In the present invention, the sampling piston 25,
All piston operations of the gas extraction piston 30, the hot water injection piston 48, and the first to eighth valves 19, 29,
Opening and closing operations of ...
Controlled by a control program, all processes are monitored by sensors (not shown) attached to each unit. If an abnormality occurs, the process stops at that location, notifies the abnormality, and performs a recovery operation in some cases.

【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。
As an example, the role of the load sensor 28 mounted on the piston rod 24 for sampling will be described. Gravel, small gravel, sand, etc. are mixed in the mud, and the suction port 22 of the mud sample 27 has a screen for preventing suction of gravel, etc. When the opening of the piston rod 24 becomes insufficient due to the closing of the valve or the intrusion of the sample collection cylinder 16 and the sliding of the ball valves as the first and second valves 19 and 29, the opening of the valves becomes insufficient. Abnormality occurs in the load. In this case, the abnormality of the piston rod 24 is detected by the load sensor 28, the valve is opened again as an operation outside the process, and each piston repeats the operation of discharging and sucking the mud to try to remove foreign substances, and the abnormality of the load is eliminated. In this case, it is controlled to return to the original process. Known means may be adopted for this configuration, and detailed description will be omitted.

【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。
In the illustrated example, the sampling device 14
Are shown in a horizontal and vertical arrangement, but the arrangement of these cylinders may be changed in any direction.

【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。
Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the device is reduced in size and weight by replacing two of the three cylinders in the first embodiment with a small pump, and in place of the gas extraction cylinder 17. The major difference is that the use of the small volume gas trap cylinder 57 changes the method of extracting the gas component while circulating the mud liquid diluted with warm water by the circulation pump 51.

【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。
Referring to FIG. 2, the sampling cylinder 56 has a suction pipe 49 and a discharge pipe 50 for the mud sample 27.
Are independently provided and connected to the sampling cylinder 56 via first and second three-way ball valves 52 and 53, respectively. The discharge port 55 penetrates the front partition wall 5 of the shield machine 3 and is located on the front side thereof.

【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。
When collecting the mud sample 27, the first three-way ball valve 52 is opened, the sampling piston 58 is operated, and the 200 cc mud sample 27 is
Then, the first three-way ball valve 52 is closed, the second three-way ball valve 53 is opened, and the entire amount is once discharged. Then, 100 cc. Is collected again. The purpose of this operation is to discard the remaining mud in the suction pipe 49 at the time of the previous gas concentration measurement and to collect a fresh mud sample 27.

【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。
When the collection of the mud sample 27 is completed, the two three-way ball valves 52 and 53 are switched to cut off the communication with the external mud side, and then the third valve 60 and the fourth valve 61 on the hot water injection pump 59 side are opened. Then, hot water is pumped from the hot water tank 62 into the sampling cylinder 56. The hot water injection volume is
It is measured by the amount of movement of the sampling piston 58 by the piston position zero detection sensor 63, and is about 100 cc.

【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。
When the injection of the hot water into the sampling cylinder 56 is completed, the second three-way ball valve 53 and the third valve 60 on the side of the hot water injection pump 59 are closed.
While switching the first three-way ball valve 52 on the one side,
The fifth valve 64 and the sixth valve 65 are opened.

【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。
A circulation loop 70 is formed between the fifth valve 64 and the sixth valve 65 by connecting the circulation pump 51 and pipes 66 and 67 with a gas trap cylinder 57 interposed in the loop. The circulation loop 70 is filled with water.

【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。
Next, the circulation pump 51 is operated to circulate the mud sample 27 diluted with warm water in the sampling cylinder 56 in the circulation loop 70. During this time, the sampling piston 58 exerts a forced depressurizing effect on the mud sample 27 in the circulation loop 70.

【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。
The gas components in the mud sample 27 are sequentially stored in the upper part of the gas trap cylinder 57 while circulating in the circulation loop 70. Next, the air injection valve 71 is opened and the gas trap cylinder 57 creates a mixed gas of the extracted gas component and air. At this time, the mixed gas amount is adjusted so as to be always constant. The circulation pump 51 is stopped during the process of producing the mixed gas. The circulation pump 51 uses a small-sized slurry pump.

【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。
Next, by opening the water valve 72, the gas trap cylinder 57 is filled with water. At this time, by opening the gas discharge valve 73, the mixed gas in the gas trap cylinder 57 is subjected to gas analysis through the pipe 84. Apparatus 1
5, where the concentration of the mixed gas is measured.

【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。
When the mixed gas has been discharged from the gas trap cylinder 57, the water valve 85 is opened and the hot water injection pump 59 is operated to send water from the water tank 74 into the sample collection cylinder 56, and the sample collection piston 58 is moved. In operation, the mud sample 27 in the sampling cylinder 56 and the circulation loop 70 is washed with water and discharged out of the front partition 5. After the cleaning, the circulation loop 70 is filled with fresh water.

【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。
As described above, also in the second embodiment of the present invention, the mud sample 27 of excavated earth and sand is taken into the sampling cylinder 56 by the shield excavator, and the sampling cylinder 56 and the gas trap cylinder 57 are in the path. The gas is released from the mud sample 27 by circulating in a circulation loop 70 incorporated in the sample while adding hot water, a mixed gas with air is produced in a gas trap cylinder 57, and the mixed gas is supplied to the gas analyzer 15. The gas concentration is measured, and the formation gas concentration in the shield excavation can be quickly and accurately measured by using the relational expressions (1) and (2) described above.

【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。
In FIG. 2, the sample collection piston rod 75 has a power cylinder
6, the power cylinder 7 is screwed with the female screw portion of the rotary cylinder 78 rotated by the drive motor 77.
6 driven. In addition, a foreign substance in the mud sample 27 taken into the sample collecting cylinder 56 is detected with such a strength that the rear end of the piston hits the load sensor 80. Further, the position detection linear encoder 81 is provided so that the position of the sampling piston 58 is detected.

【0053】[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。
As described above, according to the present invention,
It is possible to measure the formation gas concentration in real time while excavating underground with a shield excavator and to predict in advance the danger of encountering an abnormal gas concentration formation, greatly contributing to the safety of construction and the safety and health of workers Is what you do. Further, the present invention can be applied to not only the mud type but also the mud type shield excavation, and has the effect of further improving the accuracy of measuring the formation gas concentration in comparison with the conventional device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】発明の第1の実施の形態を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】発明の第2の実施の形態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a second embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 3 is a graph showing the solubility of methane gas in pure water.

【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。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a place where a gas detection device is installed in a shield tunnel excavation work.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ground surface 2 Vertical hole 3 Shield excavator 4 Shield tunnel 5 Front partition 6 Shaft 7 Rotating cutter 8 Mud treatment device 10 Water supply channel 11 Mud discharge channel 12 Gas detector 14 Sampling device 15 Gas analyzer 16 Sampling cylinder 17 Gas extraction cylinder 18 Hot Water Injection Cylinder 19 First Valve 20 Suction Cylinder 21 Opening 22 Sample Inlet 23 Mounting Plate 24 Piston Rod 25 Sampling Piston 26 Position Detection Sensor 27 Mud Sample 28 Load Sensor 29 Second Valve 30 Gas Extraction Piston 31 Piston Rod 32 Precision Movement amount detection sensor 33 Third valve 34 Piping 35 Fourth valve 36 Piping 37 Hot water tank 38 Nozzle 39 Hot water 40 Fifth valve 41 Sixth valve 42 Piping 43 Water tank 44 Seventh valve 45 Piping 46 Eighth valve 47 Piping 48 Hot water injection piston 49 Suction pipe 50 Drain pipe 51 Circulation pump 52 First three-way ball valve 53 Second three-way ball valve 54 Inlet 55 Drain 56 Sampling cylinder 57 Gas trap cylinder 58 Sampling piston 59 Hot water injection pump 60 3 valve 61 4th valve 62 Hot water tank 63 Piston position zero detection sensor 64 5th valve 65 6th valve 66 Piping 67 Piping 70 Circulation loop 71 Air injection valve 72 Water valve 73 Gas exhaust valve 74 Water tank 75 Piston rod 76 Power cylinder 77 Drive motor 78 Rotating cylinder 80 Load sensor 81 Position detection linear encoder 82 Piston rod 83 Position detection sensor 84 Piping 85 Water valve 86 Excavation control and monitoring device 87 Data recording device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茨木 幸夫 千葉県船橋市本中山4−1−2−605 (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 (56)参考文献 特開 平8−193490(JP,A) 特開 平7−217375(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301 G01N 1/22 G01N 30/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yukio Ibaraki 4-1-2605 Honnakayama, Funabashi-shi, Chiba (72) Inventor Risuke Kaneko 3-5-16 Koyama, Shinagawa-ku, Tokyo (72) Inventor Akito Hara 2-27-1 Minamiikuta, Tama-ku, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Yukio Harada 1622-12 Sakata, Okegawa-shi, Saitama (72) Inventor Tanehisa Tsuruoka 1-13-4, Hattori-Toyocho, Toyonaka-shi, Osaka ( 72) Inventor Yu Saito 3-13-9, Nishikawaguchi, Kawaguchi City, Saitama Prefecture (72) Inventor Eishiro Mitida 2-2-20 Shioki, Ichikawa City, Chiba Prefecture 2-1007 Gyotoku Heimu (72) Inventor Hirotoshi Ozawa Shinagawa-ku, Tokyo 6-22-2 Toyomachi (56) References JP-A-8-193490 (JP, A) JP-A-7-217375 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) E21D 9/06 301 G01N 1/22 G01N 30/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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)
In a shield excavation method, soil excavated by a rotary excavator is taken into a mud sampling cylinder, and a mud sample extruded from the sampling cylinder is extracted from a gas extraction cylinder or a gas trap cylinder. In this gas extraction means, the concentration of a fixed mixture of gas and air extracted from a mud sample containing hot water is measured by a gas analyzer, and the excavation volume per unit time (M 3 / min) and
Amount of aqueous solution added to mud per unit time (M 3 / mi
A gas detection method for shield excavation, comprising measuring n) and measuring the gas concentration in the excavation layer from the following relational expressions (1) and (2). Formation gas concentration (%) × geological drilling volume (M 3 / min) = mud gas concentration (%) × [solution amount (M 3 / min) + geological drilling volume (M 3 / min)] ... (1) Measurement gas concentration (%) × mixed gas quantity (M 3) = mud gas concentration (%) × mud amount of sample (M 3) ... (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。
2. A shield excavator, comprising: a cylinder for sampling mud of earth and sand excavated by a rotary excavator;
A gas extraction means comprising a gas extraction cylinder or a gas trap capable of taking a mud sample extruded from a sampling cylinder, supplying hot water and air, and creating a mixed gas by reducing the pressure inside the gas sampling means; And a gas analyzer for measuring the concentration of a fixed amount of a mixed gas supplied from a gas detector.
【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。
3. The gas extraction cylinder is connected to the mud sampling cylinder via a valve, and the gas extraction cylinder is provided with a hot water pipe and an air pipe.
The shield excavation according to claim 2, wherein the gas extraction cylinder is connected via a gas pipe to a gas analyzer that measures the concentration of a mixed gas produced by depressurizing the gas with a gas extraction piston. Gas detector.
【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。
4. A mud suction pipe and a mud discharge pipe are respectively connected to the mud sampling cylinders via three-way ball valves, a hot water pipe is connected to the three-way ball valve on the discharge pipe side, and a three-way ball on the suction pipe side. Between the ball valve and a suction port connected to the sampling cylinder, a circulation loop is formed in the loop through the gas trap cylinder provided with air piping and a circulation pump. The gas detector for shield excavation according to claim 2, wherein the gas detector is connected via a gas pipe to a gas analyzer for measuring the concentration of a mixed gas produced therein.
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