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JP7684895B2 - Tunnel Boring Machine - Google Patents
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Description

本発明は、カッタヘッドからチャンバ内に取り込まれた掘削土砂をサンプリングする土砂サンプリング装置を備えたトンネル掘削機に関する。 The present invention relates to a tunnel boring machine equipped with a soil sampling device that samples excavated soil taken into a chamber from a cutter head.

一般的なトンネル掘削機は、カッタヘッドを回転させ、そのカッタヘッドの前面に装着された複数のカッタビットが前方の地山を掘削し切羽を形成することにより、トンネルを掘削する。地山の掘削(切羽の切削)により生じた掘削土砂は、カッタヘッドに形成された開口部である土砂通過部を通過し、カッタヘッド背面側のチャンバ内に取り込まれる。その後、チャンバ内の掘削土砂は、トンネル掘削機内に設けられたスクリューコンベヤなどの土砂排出装置によって、トンネル延伸方向後方に向けて運搬および排出される。 A typical tunnel boring machine excavates a tunnel by rotating the cutter head and using multiple cutter bits attached to the front of the cutter head to excavate the ground ahead and form the tunnel face. The excavated soil generated by excavating the ground (cutting the face) passes through a soil passage, which is an opening formed in the cutter head, and is taken into a chamber on the back side of the cutter head. The excavated soil in the chamber is then transported and discharged backward in the tunnel extension direction by a soil discharge device such as a screw conveyor installed in the tunnel boring machine.

ここで、トンネル掘削機が泥土圧式シールド掘削機である場合、カッタヘッド前面は、中心部から放射状に延びる複数のカッタスポークで主に構成され、カッタヘッド前面のほとんどが開断面となる。この場合、周方向に相隣接するカッタスポーク間の隙間が土砂通過部となり、当該隙間(土砂通過部)からチャンバ内に掘削土砂が取り込まれる。 If the tunnel boring machine is an earth pressure type shield boring machine, the front surface of the cutter head is mainly composed of multiple cutter spokes extending radially from the center, and most of the front surface of the cutter head is an open cross section. In this case, the gaps between adjacent cutter spokes in the circumferential direction become soil passages, and the excavated soil is taken into the chamber from these gaps (soil passages).

一方、トンネル掘削機が泥水式シールド掘削機である場合、地山(切羽)の保持は泥水圧力で行うものの、地山(切羽)の崩落防止のためにカッタ面板を用いることが一般的であるので、カッタヘッド前面は、複数のカッタスポークと、周方向に相隣接するカッタスポーク間の隙間を塞ぐカッタ面板とから構成される。この場合、カッタスポークとカッタ面板の隙間、隣接するカッタ面板同士の隙間、またはカッタ面板の貫通穴として形成された複数のスリットなどが土砂通過部となり、当該スリットなどの土砂通過部からチャンバ内に掘削土砂が取り込まれる。 On the other hand, when the tunnel boring machine is a slurry shield machine, the ground (face) is held down by the slurry pressure, but a cutter face plate is generally used to prevent the ground (face) from collapsing, so the front of the cutter head is composed of multiple cutter spokes and a cutter face plate that closes the gaps between adjacent cutter spokes in the circumferential direction. In this case, the gaps between the cutter spokes and the cutter face plate, the gaps between adjacent cutter face plates, or multiple slits formed as through-holes in the cutter face plate become soil passages, and the excavated soil is taken into the chamber through soil passages such as the slits.

近年、トンネル掘削機を用いたシールド工事において、地上への影響を最小限に抑えることが、これまで以上に重要視されている。これに対する技術として、カッタヘッドからチャンバに取り込まれた掘削土砂の性状が適切かどうかを確認する技術が求められている。このため、掘削機本体の機内側(隔壁よりも後方側)から、チャンバ内の掘削土砂を採取(サンプリング)するための土砂サンプリング装置が用いられる。例えば、特許文献1には、土砂取出用スクリュー羽根を備えた土砂サンプリング装置を隔壁に取り付け、当該スクリュー羽根の回転によりチャンバ内の掘削土砂をサンプリングすることが記載されている。 In recent years, minimizing the impact on the ground has become more important than ever in shield construction using tunnel boring machines. To address this, there is a demand for technology to check whether the properties of the excavated soil taken into the chamber from the cutter head are appropriate. For this reason, a soil sampling device is used to collect (sample) the excavated soil in the chamber from the inside of the excavator body (rearward of the bulkhead). For example, Patent Document 1 describes a method in which a soil sampling device equipped with a soil extraction screw blade is attached to the bulkhead, and the excavated soil in the chamber is sampled by rotating the screw blade.

特開2004-68250号公報JP 2004-68250 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の従来の土砂サンプリング装置では、回転するスクリュー羽根を用いて、チャンバ内の掘削土砂を機内側に取り込む構造であるため、撹拌により掘削土砂の性状が変化してしまい、掘削土砂の性状を正確に把握できないという問題があった。また、当該従来の土砂サンプリング装置では、隔壁に設けられた開口を掘削土砂の取込み口としているため、チャンバ内における隔壁近辺の掘削土砂しか採取することができず、隔壁から前方に離隔した位置の掘削土砂を採取できないという問題もあった。 However, the conventional soil sampling device described in Patent Document 1 uses a rotating screw blade to take in the excavated soil from the chamber into the inside of the device, which causes the properties of the excavated soil to change due to stirring, making it difficult to accurately grasp the properties of the excavated soil. In addition, the conventional soil sampling device uses an opening in the partition wall as the excavated soil intake port, so it is only possible to collect excavated soil near the partition wall in the chamber, and is unable to collect excavated soil from a position away from the partition wall.

そこで、本発明は、このような課題に鑑み、チャンバ内において隔壁から離隔した位置の掘削土砂を当該掘削土砂の性状に変化を与えることなくサンプリングすることが可能なトンネル掘削機を提供することを目的としている。 In view of these problems, the present invention aims to provide a tunnel boring machine that can sample excavated soil at a position away from the partition wall within the chamber without changing the properties of the excavated soil.

上記課題を解決するために、本発明のトンネル掘削機は、筒状の掘削機本体と、掘削機本体の前端に回転可能に設けられるカッタヘッドと、カッタヘッドよりも掘削機本体の軸方向後方に、カッタヘッドと軸方向に間隔を空けて配置される隔壁と、カッタヘッドと隔壁との間に区画される空間であるチャンバと、隔壁の前面からチャンバに突出する固定翼と、を備え、隔壁には、土砂サンプリング装置が設けられており、土砂サンプリング装置は、固定翼の先端部に第1開口を有する第1流路と、第1流路から分岐し、隔壁よりも軸方向後方に第2開口を有する第2流路と、第1流路内に摺動可能に設けられる栓部材と、栓部材を、栓部材の少なくとも前端が第1流路と第2流路との分岐位置を跨ぐように、第1流路内で摺動させる移動機構と、第1流路のうち分岐位置に対して第1開口側に設けられ、第1流路を開閉可能な第1開閉弁と、第2開口に取り付けられるサンプリング箱と、を有する。 In order to solve the above problems, the tunnel boring machine of the present invention comprises a cylindrical boring machine body, a cutter head rotatably mounted on the front end of the boring machine body, a partition wall arranged axially rearward of the cutter head and spaced apart from the cutter head in the axial direction of the boring machine body, a chamber which is a space partitioned between the cutter head and the partition wall, and a fixed wing protruding from a front face of the partition wall into the chamber, and the partition wall is provided with a soil sampling device, the soil sampling device having a first flow path having a first opening at the tip of the fixed wing, a second flow path branching from the first flow path and having a second opening axially rearward of the partition wall, a plug member slidably mounted within the first flow path, a moving mechanism for sliding the plug member within the first flow path so that at least the front end of the plug member straddles the branch position between the first flow path and the second flow path, a first opening/closing valve provided in the first flow path on the first opening side relative to the branch position and capable of opening and closing the first flow path, and a sampling box attached to the second opening .

土砂サンプリング装置は、第2開口を開閉可能な第2開閉弁をさらに備えてもよい。 The soil sampling device may further include a second on-off valve capable of opening and closing the second opening.

サンプリング箱は、第2開口に取り付けられた状態において、外部に対して気密に設けられ、サンプリング箱には、第1エア抜き弁が設けられていてもよい。 When the sampling box is attached to the second opening, it is airtight from the outside, and the sampling box may be provided with a first air vent valve.

土砂サンプリング装置は、第1開閉弁が閉鎖された状態において、第1流路のうち第1開閉弁に対して分岐位置側、および、第2流路と連通する開口である洗浄口と、洗浄口を開閉可能な第3開閉弁、または、洗浄口に設けられる逆止弁と、をさらに備えてもよい。 The soil sampling device may further include a cleaning port, which is an opening in the first flow path that is connected to the branch position side of the first opening/closing valve and the second flow path when the first opening/closing valve is closed, and a third opening/closing valve capable of opening and closing the cleaning port, or a check valve provided in the cleaning port.

洗浄口は、第2流路の延長線上に配置されてもよい。 The cleaning port may be positioned on an extension of the second flow path.

土砂サンプリング装置は、第1開閉弁が閉鎖された状態において、第1流路のうち第1開閉弁に対して分岐位置側、および、第2流路と連通する第2エア抜き弁をさらに備えてもよい。 The soil sampling device may further include a second air vent valve that communicates with the second flow path and with the branch position side of the first flow path relative to the first on-off valve when the first on-off valve is closed.

栓部材の後端は、栓部材の前端の位置によらず、第1流路のうち分岐位置に対して第1開口側と逆側に位置してもよい。 The rear end of the plug member may be located on the opposite side of the first opening with respect to the branching position of the first flow path, regardless of the position of the front end of the plug member.

土砂サンプリング装置は、第1流路のうち第1開閉弁に対して分岐位置側、または、第2流路に設けられる密度計をさらに備えてもよい。 The soil sampling device may further include a density meter provided on the branching position side of the first flow path relative to the first on-off valve, or on the second flow path.

移動機構は、栓部材と接続される油圧ジャッキを含んでもよい。 The moving mechanism may include a hydraulic jack connected to the plug member.

固定翼の先端部は、チャンバ内におけるサンプリング箇所に対応する位置に配置されてもよい。 The tip of the stator blade may be positioned at a location within the chamber that corresponds to the sampling location.

本発明によれば、チャンバ内において隔壁から離隔した位置の掘削土砂を当該掘削土砂の性状に変化を与えることなくサンプリングすることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to sample excavated soil at a position away from the partition within the chamber without causing any change in the properties of the excavated soil.

本発明の実施形態に係るトンネル掘削機の全体構成を示す断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of a tunnel boring machine according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態に係る土砂サンプリング装置を示す断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a soil sampling device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る土砂サンプリング装置のサンプリング時の状態を示す断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a state during sampling of a soil sampling device according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態に係る土砂サンプリング装置のサンプリング完了後の第1状態を示す断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a first state after sampling of an embodiment of the soil sampling device of the present invention is completed. FIG. 本発明の実施形態に係る土砂サンプリング装置のサンプリング完了後の第2状態を示す断面模式図である。A schematic cross-sectional view showing a second state after sampling is completed of the soil sampling device of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る土砂サンプリング装置の第1開閉弁の近傍を示す拡大図である。An enlarged view showing the vicinity of the first opening/closing valve of the soil sampling device according to an embodiment of the present invention.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 The preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. The dimensions, materials, and other specific values shown in the embodiment are merely examples to facilitate understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In this specification and drawings, elements having substantially the same functions and configurations are given the same reference numerals to avoid duplicated explanations, and elements not directly related to the present invention are not illustrated.

<トンネル掘削機の構成>
図1および図2を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル掘削機1の構成について説明する。
<Tunnel boring machine configuration>
The configuration of a tunnel boring machine 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図1は、トンネル掘削機1の全体構成を示す断面模式図である。なお、図1中の矢印Fはトンネル掘削機1の前方向(つまり、進行方向)を示し、矢印Bはトンネル掘削機1の後方向を示す。図1中の矢印Fは切羽側を向き、矢印Bは坑口側を向く。 Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of a tunnel boring machine 1. Note that arrow F in Figure 1 indicates the forward direction of the tunnel boring machine 1 (i.e., the direction of travel), and arrow B indicates the rearward direction of the tunnel boring machine 1. Arrow F in Figure 1 points toward the tunnel face, and arrow B points toward the tunnel mouth.

トンネル掘削機1は、地盤を掘削可能な土圧式(泥土圧式を含む。)のシールド掘削機である。図1に示すように、トンネル掘削機1は、掘削機本体10を備える。掘削機本体10は、筒状(例えば、円筒状または矩形筒状等)である。掘削機本体10の軸方向は、トンネル掘削機1の前後方向と一致する。 The tunnel boring machine 1 is an earth pressure type (including mud pressure type) shield boring machine capable of excavating the ground. As shown in FIG. 1, the tunnel boring machine 1 includes an excavator body 10. The excavator body 10 is tubular (e.g., cylindrical or rectangular tubular). The axial direction of the excavator body 10 coincides with the front-rear direction of the tunnel boring machine 1.

以下では、トンネル掘削機1の軸方向(つまり、掘削機本体10の軸方向)を単に軸方向とも呼び、トンネル掘削機1の径方向(つまり、掘削機本体10の径方向)を単に径方向とも呼び、トンネル掘削機1の周方向(つまり、掘削機本体10の周方向)を単に周方向とも呼ぶ。 In the following, the axial direction of the tunnel boring machine 1 (i.e., the axial direction of the boring machine body 10) is also simply referred to as the axial direction, the radial direction of the tunnel boring machine 1 (i.e., the radial direction of the boring machine body 10) is also simply referred to as the radial direction, and the circumferential direction of the tunnel boring machine 1 (i.e., the circumferential direction of the boring machine body 10) is also simply referred to as the circumferential direction.

掘削機本体10の前端には、カッタヘッド11が設けられる。カッタヘッド11は、略円盤状の回転体である。カッタヘッド11の中心部には、カッタ回転軸12の前端が嵌入されており、カッタヘッド11は、カッタ回転軸12を中心に回転可能に軸支されている。 A cutter head 11 is provided at the front end of the excavator body 10. The cutter head 11 is a roughly disk-shaped rotating body. The front end of the cutter shaft 12 is fitted into the center of the cutter head 11, and the cutter head 11 is supported so as to be rotatable around the cutter shaft 12.

カッタヘッド11は、外周リング11aと、内周リング11bと、カッタスポーク11cと、フィッシュテールカッタ11dと、カッタビット11eなどを有する。このうち、外周リング11aは、カッタヘッド11の外周部を形成しており、内周リング11bは、外周リング11aよりも径方向内側に配置されている。また、複数のカッタスポーク11cは、カッタヘッド11の前面において、カッタ回転軸12を中心として放射状に配置されている。カッタヘッド11の前面の中心部には、フィッシュテールカッタ11dが装着されている。さらに、カッタスポーク11cの前面には、多数のカッタビット11eが装着されている。なお、フィッシュテールカッタ11dおよびカッタビット11eは、着脱可能であってもよく、着脱可能でなくてもよい。 The cutter head 11 has an outer ring 11a, an inner ring 11b, cutter spokes 11c, a fishtail cutter 11d, and a cutter bit 11e. Of these, the outer ring 11a forms the outer periphery of the cutter head 11, and the inner ring 11b is arranged radially inward from the outer ring 11a. In addition, a number of cutter spokes 11c are arranged radially on the front surface of the cutter head 11, centered on the cutter rotation shaft 12. A fishtail cutter 11d is attached to the center of the front surface of the cutter head 11. Furthermore, a number of cutter bits 11e are attached to the front surface of the cutter spokes 11c. Note that the fishtail cutter 11d and the cutter bit 11e may or may not be detachable.

そして、カッタヘッド11には、上記外周リング11a、内周リング11bおよびカッタスポーク11cの相互の間に、複数の開口部が形成されている。当該開口部は、カッタヘッド11によって地盤(切羽)を掘削した際に発生する掘削土砂を、掘削機本体10内(後述するチャンバ17内)に取り込むための掘削土砂取込口として機能する。 The cutter head 11 has a number of openings between the outer ring 11a, the inner ring 11b, and the cutter spokes 11c. These openings function as excavated soil intake ports for taking in the excavated soil generated when the cutter head 11 excavates the ground (face) into the excavator body 10 (into the chamber 17 described below).

掘削機本体10におけるカッタヘッド11よりも後方には、隔壁13が配置されている。隔壁13は、軸方向(トンネル延伸方向)に対して垂直に配置される板状(例えば、円板状)の壁体であり、隔壁13の外周縁は掘削機本体10の内周面10aに取り付けられる。カッタヘッド11と隔壁13は、軸方向(トンネル延伸方向)に所定間隔を空けて配置される。隔壁13の後方側には、トンネル掘削機1の各種設備が配置されており、隔壁13は、切羽で生じる掘削土砂から当該設備を隔離する。隔壁13の下部には、掘削土砂を排出するための開口部である排出口Vが形成されている。 A partition wall 13 is disposed behind the cutter head 11 in the excavator body 10. The partition wall 13 is a plate-shaped (e.g., disk-shaped) wall disposed perpendicular to the axial direction (tunnel extension direction), and the outer periphery of the partition wall 13 is attached to the inner periphery surface 10a of the excavator body 10. The cutter head 11 and the partition wall 13 are disposed at a predetermined distance in the axial direction (tunnel extension direction). Various equipment of the tunnel excavator 1 is disposed behind the partition wall 13, and the partition wall 13 isolates the equipment from the excavated soil generated at the face. A discharge port V, which is an opening for discharging the excavated soil, is formed at the bottom of the partition wall 13.

隔壁13の中心部には、カッタ回転軸12が回転可能に支持されている。さらに、隔壁13には、環状の回転リング14が、カッタ回転軸12を中心として回転可能に支持されている。回転リング14の前部には、複数の連結ビーム15が周方向に所定の間隔で設けられている。複数の連結ビーム15は、カッタヘッド11と回転リング14を連結する。連結ビーム15の前端は、カッタヘッド11の内周リング11bとカッタスポーク11cとの接続部に連結されている。一方、回転リング14の後部には、リングギヤ14aが設けられている。なお、リングギヤ14aは、外歯式であってもよく、内歯式であってもよい。さらに、隔壁13の後方にはカッタ旋回用モータ16が設けられている。このカッタ旋回用モータ16の駆動ギヤ16aは、回転リング14のリングギヤ14aと噛み合っている。 The cutter shaft 12 is rotatably supported at the center of the partition wall 13. Furthermore, the partition wall 13 supports an annular rotating ring 14 rotatably around the cutter shaft 12. A plurality of connecting beams 15 are provided at a predetermined interval in the circumferential direction at the front of the rotating ring 14. The plurality of connecting beams 15 connect the cutter head 11 and the rotating ring 14. The front end of the connecting beam 15 is connected to the connection part between the inner ring 11b of the cutter head 11 and the cutter spokes 11c. Meanwhile, a ring gear 14a is provided at the rear of the rotating ring 14. The ring gear 14a may be of an external tooth type or an internal tooth type. Furthermore, a cutter rotation motor 16 is provided at the rear of the partition wall 13. The drive gear 16a of this cutter rotation motor 16 meshes with the ring gear 14a of the rotating ring 14.

カッタ旋回用モータ16を駆動させることにより、その駆動ギヤ16aの回転がリングギヤ14aから回転リング14および連結ビーム15に伝達される。これにより、カッタヘッド11を、カッタ回転軸12を中心として回転させることができる。この結果、回転するカッタヘッド11の前面を後述するシールドジャッキ19を利用して地盤(切羽)に押し付けて、地盤を掘削することができる。 By driving the cutter rotation motor 16, the rotation of the drive gear 16a is transmitted from the ring gear 14a to the rotating ring 14 and the connecting beam 15. This allows the cutter head 11 to rotate around the cutter rotation shaft 12. As a result, the front of the rotating cutter head 11 can be pressed against the ground (face) using the shield jack 19 described below, allowing the ground to be excavated.

カッタヘッド11と隔壁13との間には、チャンバ17が画成されている。チャンバ17は、カッタヘッド11の後面と、隔壁13の前面と、掘削機本体10の内周面10aとにより区画された空間(例えば、略円柱状の空間)である。カッタヘッド11による地盤の掘削に伴って発生する掘削土砂は、カッタヘッド11に貫通形成された上記開口部(掘削土砂取込口)を通じて、チャンバ17内に取り込まれる。チャンバ17は、掘削土砂を一時的に蓄えるための空間(室)として機能する。チャンバ17内に取り込まれた掘削土砂は、隔壁13の下部にある排出口Vを通じて、チャンバ17からスクリューコンベヤ18内に排出される。 A chamber 17 is defined between the cutter head 11 and the partition wall 13. The chamber 17 is a space (e.g., a substantially cylindrical space) defined by the rear surface of the cutter head 11, the front surface of the partition wall 13, and the inner peripheral surface 10a of the excavator body 10. Excavated soil generated when the cutter head 11 excavates the ground is taken into the chamber 17 through the opening (excavated soil intake port) formed through the cutter head 11. The chamber 17 functions as a space (room) for temporarily storing the excavated soil. The excavated soil taken into the chamber 17 is discharged from the chamber 17 into the screw conveyor 18 through the discharge port V at the bottom of the partition wall 13.

スクリューコンベヤ18は、掘削機本体10内における隔壁13の後方側に設けられる。スクリューコンベヤ18は、掘削機本体10内において、後方側に向かうにつれて上方に傾斜して配置される。スクリューコンベヤ18の前端の開口部は、隔壁13の排出口Vに接続されている。これにより、スクリューコンベヤ18の内部空間は、隔壁13の排出口Vを通じてチャンバ17と連通する。スクリューコンベヤ18内には、螺旋状の羽根を備えたスクリュー状の回転体であるスクリュー羽根18aが設けられている。スクリュー羽根18aを回転駆動させることで、チャンバ17内に蓄えられた掘削土砂をスクリューコンベヤ18内に取り込んで、掘削機本体10の後方に向けて運搬し、排出することができる。 The screw conveyor 18 is provided on the rear side of the partition wall 13 in the excavator body 10. The screw conveyor 18 is arranged in the excavator body 10 so as to incline upward as it approaches the rear side. The opening at the front end of the screw conveyor 18 is connected to the discharge port V of the partition wall 13. As a result, the internal space of the screw conveyor 18 communicates with the chamber 17 through the discharge port V of the partition wall 13. The screw conveyor 18 is provided with a screw blade 18a, which is a screw-shaped rotating body with a helical blade. By rotating the screw blade 18a, the excavated soil stored in the chamber 17 can be taken into the screw conveyor 18, transported toward the rear of the excavator body 10, and discharged.

また、掘削機本体10の隔壁13よりも後方側には、エレクタ装置(図示省略)が設けられる。エレクタ装置は、掘削機本体10の軸方向、径方向および周方向(すなわち、トンネル延伸方向、トンネル径方向およびトンネル周方向)に移動可能に設けられる。エレクタ装置は、覆工部材であるセグメントSを把持可能であり、把持したセグメントSをトンネルTの内壁面(坑壁)に沿って組み立てる。 An erector device (not shown) is provided behind the bulkhead 13 of the excavator body 10. The erector device is provided so as to be movable in the axial, radial and circumferential directions (i.e., the tunnel extension direction, the tunnel radial direction and the tunnel circumferential direction) of the excavator body 10. The erector device can grasp the segments S, which are lining members, and assembles the grasped segments S along the inner wall surface (pit wall) of the tunnel T.

セグメントSは、掘削されたトンネルTの内壁面に沿った湾曲形状を有する環片である。上記エレクタ装置を駆動させることにより、複数のセグメントSを周方向に沿ってリング状に組み立てることができる。これにより、トンネルTの内壁面が複数のセグメントSにより覆工され、内壁面の崩落を防止できる。 The segment S is a ring piece having a curved shape that conforms to the inner wall surface of the excavated tunnel T. By driving the erector device, multiple segments S can be assembled into a ring shape along the circumferential direction. This allows the inner wall surface of the tunnel T to be lined with multiple segments S, preventing the inner wall surface from collapsing.

さらに、掘削機本体10内には、複数のシールドジャッキ19が、周方向に相互に間隔を空けて設けられている。各シールドジャッキ19は、掘削機本体10の内周面10aに沿って、掘削機本体10の軸方向に延びるように設けられる。シールドジャッキ19は、例えば、油圧ジャッキであるが、トンネル掘削機1の推力を発生可能であれば、他の種類のジャッキ、アクチュエータ等であってもよい。シールドジャッキ19の後端には、伸縮可能な駆動ロッド19aが設けられている。駆動ロッド19aの先端は、既設のセグメントSの前端面と対向している。シールドジャッキ19の駆動ロッド19aを、後方に向けて伸長し、既設のセグメントSを押圧することにより、掘削機本体10に推進反力(つまり、推力)を付与することができる。すなわち、シールドジャッキ19が既設のセグメントSを押圧したときに発生する推力によって、掘削機本体10は前進可能である。 Furthermore, a plurality of shield jacks 19 are provided in the excavator body 10 at intervals from each other in the circumferential direction. Each shield jack 19 is provided so as to extend in the axial direction of the excavator body 10 along the inner peripheral surface 10a of the excavator body 10. The shield jack 19 is, for example, a hydraulic jack, but may be another type of jack, actuator, etc., as long as it can generate the thrust of the tunnel boring machine 1. A stretchable driving rod 19a is provided at the rear end of the shield jack 19. The tip of the driving rod 19a faces the front end face of the existing segment S. By extending the driving rod 19a of the shield jack 19 rearward and pressing the existing segment S, a thrust reaction force (i.e., thrust) can be applied to the excavator body 10. In other words, the excavator body 10 can move forward by the thrust generated when the shield jack 19 presses the existing segment S.

ここで、図1に示すように、カッタヘッド11の後面には、攪拌翼11fが設けられている。攪拌翼11fは、カッタヘッド11の後面からチャンバ17に突出する。図1の例では、2つの攪拌翼11fが、径方向に間隔を空けて配置されている。ただし、攪拌翼11fの設置数および設置位置は、図1の例に限定されない。また、隔壁13の前面には、固定翼13aが設けられている。固定翼13aは、隔壁13の前面からチャンバ17に突出する。固定翼13aは、攪拌翼11fと干渉しないように配置されている。図1の例では、2つの固定翼13aが、径方向に間隔を空けて配置されている。ただし、固定翼13aの設置数および設置位置は、図1の例に限定されない。 Here, as shown in FIG. 1, an agitator blade 11f is provided on the rear surface of the cutter head 11. The agitator blade 11f protrudes from the rear surface of the cutter head 11 into the chamber 17. In the example of FIG. 1, two agitator blades 11f are arranged at a distance from each other in the radial direction. However, the number and the positions of the agitator blades 11f are not limited to the example of FIG. 1. In addition, a fixed blade 13a is provided on the front surface of the partition wall 13. The fixed blade 13a protrudes from the front surface of the partition wall 13 into the chamber 17. The fixed blade 13a is arranged so as not to interfere with the agitator blade 11f. In the example of FIG. 1, two fixed blades 13a are arranged at a distance from each other in the radial direction. However, the number and the positions of the fixed blades 13a are not limited to the example of FIG. 1.

上述したように、トンネル掘削機1では、地盤の掘削に伴って発生する掘削土砂が、カッタヘッド11からチャンバ17内に取り込まれる。そして、カッタヘッド11の回転時に、攪拌翼11fは、カッタヘッド11と一体的に回転する。一方、固定翼13aは、隔壁13に対して固定されている。ゆえに、チャンバ17内に取り込まれた掘削土砂は、攪拌翼11fおよび固定翼13aによって、チャンバ17内で攪拌される。トンネル掘削機1では、カッタヘッド11からチャンバ17に取り込まれた掘削土砂の性状が適切かどうかを確認する目的で、チャンバ17内の掘削土砂を採取(サンプリング)するための土砂サンプリング装置100(図2を参照)が隔壁13に設けられている。 As described above, in the tunnel boring machine 1, excavated soil generated during excavation of the ground is taken into the chamber 17 from the cutter head 11. When the cutter head 11 rotates, the mixing blade 11f rotates together with the cutter head 11. Meanwhile, the fixed blade 13a is fixed to the partition wall 13. Therefore, the excavated soil taken into the chamber 17 is mixed in the chamber 17 by the mixing blade 11f and the fixed blade 13a. In the tunnel boring machine 1, a soil sampling device 100 (see FIG. 2) is provided on the partition wall 13 to collect (sample) the excavated soil in the chamber 17 in order to check whether the properties of the excavated soil taken into the chamber 17 from the cutter head 11 are appropriate.

以下、図2を参照して、土砂サンプリング装置100の構成について説明する。図2は、土砂サンプリング装置100を示す断面模式図である。具体的には、図2は、隔壁13のうち固定翼13aが設けられている部分を拡大して示す図である。なお、土砂サンプリング装置100は、隔壁13に設置された複数の固定翼13aのうち、いずれの固定翼13aに対して設けられてもよい。また、土砂サンプリング装置100は、1つの固定翼13aに対してのみ設けられてもよく、複数の固定翼13aに対してそれぞれ設けられてもよい。ただし、チャンバ17の所望のサンプリング位置から掘削土砂をサンプリングするために、当該所望のサンプリング位置に対応する隔壁13の径方向位置、および、周方向位置に設置され、対応する長さとした固定翼13aに対して、土砂サンプリング装置100を設けることが好ましい。 The configuration of the sediment sampling device 100 will be described below with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the sediment sampling device 100. Specifically, FIG. 2 is an enlarged view of a portion of the bulkhead 13 where the fixed wing 13a is provided. The sediment sampling device 100 may be provided for any of the multiple fixed wing 13a installed on the bulkhead 13. The sediment sampling device 100 may be provided for only one fixed wing 13a, or may be provided for each of the multiple fixed wing 13a. However, in order to sample excavated sediment from a desired sampling position in the chamber 17, it is preferable to provide the sediment sampling device 100 for the fixed wing 13a that is installed at a radial position and a circumferential position of the bulkhead 13 corresponding to the desired sampling position and has a corresponding length.

図2に示すように、土砂サンプリング装置100は、固定翼13aと、流路形成部材13bと、固定翼13aおよび流路形成部材13b内に形成される流路と、当該流路に付随して設けられる構成要素とを備える。土砂サンプリング装置100は、上記流路として、第1流路21と、第2流路22と、第3流路23とを備え、上記構成要素として、栓部材31と、移動機構32と、第1開閉弁41と、第2開閉弁42と、第3開閉弁43と、サンプリング箱51と、第1エア抜き弁61と、第2エア抜き弁62と、密度計71とを備える。 As shown in FIG. 2, the sediment sampling device 100 includes a fixed wing 13a, a flow path forming member 13b, a flow path formed within the fixed wing 13a and the flow path forming member 13b, and components associated with the flow paths. The sediment sampling device 100 includes a first flow path 21, a second flow path 22, and a third flow path 23 as the flow paths, and includes a plug member 31, a moving mechanism 32, a first opening/closing valve 41, a second opening/closing valve 42, a third opening/closing valve 43, a sampling box 51, a first air bleed valve 61, a second air bleed valve 62, and a density meter 71 as the components.

固定翼13aは、円筒形状を有し、掘削機本体10の軸方向に延在する。固定翼13aの内部空間は、後述する第1流路21の一部に相当する。固定翼13aの先端(前端)は、隔壁13より前方に位置している。固定翼13aの後端は、隔壁13より後方に位置しており、後述する第1開閉弁41を介して流路形成部材13bと接続されている。流路形成部材13bは、後述する第1流路21等の流路を形成するための中空の部材である。なお、固定翼13aおよび流路形成部材13bは、同一部材により一体に形成されてもよく、別部材により別体に形成されてもよい。 The fixed wing 13a has a cylindrical shape and extends in the axial direction of the excavator body 10. The internal space of the fixed wing 13a corresponds to a part of the first flow passage 21 described later. The tip (front end) of the fixed wing 13a is located forward of the bulkhead 13. The rear end of the fixed wing 13a is located rearward of the bulkhead 13 and is connected to the flow passage forming member 13b via the first opening/closing valve 41 described later. The flow passage forming member 13b is a hollow member for forming flow passages such as the first flow passage 21 described later. The fixed wing 13a and the flow passage forming member 13b may be integrally formed from the same member, or may be separately formed from different members.

第1流路21は、固定翼13aの先端部に第1開口21aを有する。図2の例では、第1流路21は、トンネル掘削機1の軸方向に延在している。第1流路21は、固定翼13aの先端部から隔壁13より後方まで延在している。第1流路21の前側は、固定翼13aの内部に形成され、第1流路21の後側は、流路形成部材13bの内部に形成されている。ただし、第1流路21は、トンネル掘削機1の軸方向に対して傾斜していてもよく、湾曲していてもよい。第1流路21の流路断面の形状は、例えば、円形状である。ただし、第1流路21の流路断面の形状は、円形状以外の形状であってもよい。 The first flow passage 21 has a first opening 21a at the tip of the fixed wing 13a. In the example of FIG. 2, the first flow passage 21 extends in the axial direction of the tunnel boring machine 1. The first flow passage 21 extends from the tip of the fixed wing 13a to the rear of the bulkhead 13. The front side of the first flow passage 21 is formed inside the fixed wing 13a, and the rear side of the first flow passage 21 is formed inside the flow passage forming member 13b. However, the first flow passage 21 may be inclined or curved with respect to the axial direction of the tunnel boring machine 1. The shape of the flow passage cross section of the first flow passage 21 is, for example, circular. However, the shape of the flow passage cross section of the first flow passage 21 may be a shape other than circular.

第2流路22は、第1流路21から分岐する。図2の例では、第2流路22は、第1流路21のうち隔壁13よりも軸方向後方の分岐位置P1から分岐し、下方に延在した後に湾曲して後方に延在している。第2流路22は、流路形成部材13bの内部に形成されている。ただし、第2流路22の経路は特に限定されず、例えば、第2流路22は、分岐位置P1から下方に延在した後に湾曲していなくてもよく、分岐位置P1から下方以外の方向に延在していてもよい。第2流路22のうち分岐位置P1側と逆側の端部には、第2開口22aが設けられる。このように、第2流路22は、隔壁13よりも軸方向後方に第2開口22aを有する。第2流路22の流路断面の形状は、例えば、円形状である。ただし、第2流路22の流路断面の形状は、円形状以外の形状であってもよい。 The second flow path 22 branches off from the first flow path 21. In the example of FIG. 2, the second flow path 22 branches off from the first flow path 21 at a branching position P1 axially rearward of the partition wall 13, extends downward, and then curves and extends rearward. The second flow path 22 is formed inside the flow path forming member 13b. However, the path of the second flow path 22 is not particularly limited, and for example, the second flow path 22 does not have to be curved after extending downward from the branching position P1, and may extend in a direction other than downward from the branching position P1. A second opening 22a is provided at the end of the second flow path 22 opposite the branching position P1 side. In this way, the second flow path 22 has the second opening 22a axially rearward of the partition wall 13. The shape of the flow path cross section of the second flow path 22 is, for example, circular. However, the shape of the flow path cross section of the second flow path 22 may be a shape other than circular.

第1流路21内には、栓部材31が摺動可能に設けられている。栓部材31の外周面は、第1流路21の内周面と一周に亘って接する。第1流路21の流路断面の形状が円形状である場合、栓部材31は、例えば、円柱形状または円盤形状等である。ただし、栓部材31の形状は、第1流路21の流路断面の形状に応じて適宜変更され得る。図2の例では、栓部材31は、トンネル掘削機1の軸方向に摺動可能となっている。図2の状態は、後述するように、掘削土砂のサンプリングを実行可能な待機状態であり、この状態において、栓部材31は、第1流路21の第1開口21aの近傍に位置する。 A plug member 31 is slidably provided in the first flow path 21. The outer peripheral surface of the plug member 31 is in contact with the inner peripheral surface of the first flow path 21 all around. When the cross-sectional shape of the first flow path 21 is circular, the plug member 31 is, for example, cylindrical or disk-shaped. However, the shape of the plug member 31 can be changed appropriately according to the cross-sectional shape of the first flow path 21. In the example of FIG. 2, the plug member 31 is slidable in the axial direction of the tunnel boring machine 1. The state of FIG. 2 is a standby state in which sampling of excavated soil can be performed, as described later, and in this state, the plug member 31 is located near the first opening 21a of the first flow path 21.

栓部材31の移動は、移動機構32によって実現される。移動機構32は、栓部材31を、第1流路21と第2流路22との分岐位置P1を跨いで、第1流路21内で摺動させる。図2の例では、栓部材31は、第1流路21の前端と後端との間で移動可能となっている。また、図2の例では、移動機構32は、栓部材31と接続される油圧ジャッキである。移動機構32は、伸縮可能な駆動ロッド32aを含む。駆動ロッド32aは、流路形成部材13bのうち第1流路21の後端部付近に形成された開口から第1流路21内に挿通されており、第1流路21の軸方向に沿って延在している。駆動ロッド32aの先端(前端)に栓部材31が取り付けられており、駆動ロッド32aが伸縮することによって、栓部材31が第1流路21内を軸方向に摺動する。ただし、移動機構32は、栓部材31を移動させることができる機構であればよく、油圧ジャッキ以外の機構であってもよい。 The movement of the plug member 31 is realized by the moving mechanism 32. The moving mechanism 32 slides the plug member 31 in the first flow path 21 across the branch position P1 between the first flow path 21 and the second flow path 22. In the example of FIG. 2, the plug member 31 is movable between the front end and the rear end of the first flow path 21. Also, in the example of FIG. 2, the moving mechanism 32 is a hydraulic jack connected to the plug member 31. The moving mechanism 32 includes an extendable driving rod 32a. The driving rod 32a is inserted into the first flow path 21 from an opening formed in the flow path forming member 13b near the rear end of the first flow path 21, and extends along the axial direction of the first flow path 21. The plug member 31 is attached to the tip (front end) of the driving rod 32a, and the driving rod 32a extends and contracts, causing the plug member 31 to slide axially in the first flow path 21. However, the movement mechanism 32 may be any mechanism capable of moving the plug member 31, and may be a mechanism other than a hydraulic jack.

土砂サンプリング装置100では、栓部材31を移動させることによって、掘削土砂のサンプリングが行われる。掘削土砂のサンプリング時の動作の詳細については、後述する。 In the soil sampling device 100, the excavated soil is sampled by moving the plug member 31. Details of the operation when sampling the excavated soil will be described later.

第1流路21のうち分岐位置P1に対して第1開口21a側には、第1開閉弁41が設けられる。第1開閉弁41は、隔壁13よりも軸方向後方に配置される。第1開閉弁41は、例えばナイフゲート弁で構成される。第1開閉弁41は、第1流路21を開閉可能である。第1流路21が第1開閉弁41により開放されると、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して第1開口21a側と分岐位置P1側とが連通する状態となる。この状態を第1開閉弁41の開状態とも呼ぶ。一方、第1流路21が第1開閉弁41により閉鎖されると、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して第1開口21a側と分岐位置P1側とが連通せずに遮断された状態となる。この状態を第1開閉弁41の閉状態とも呼ぶ。 A first on-off valve 41 is provided on the first opening 21a side of the first flow path 21 with respect to the branch position P1. The first on-off valve 41 is arranged axially rearward of the partition wall 13. The first on-off valve 41 is, for example, a knife gate valve. The first on-off valve 41 can open and close the first flow path 21. When the first flow path 21 is opened by the first on-off valve 41, the first opening 21a side of the first flow path 21 and the branch position P1 side of the first on-off valve 41 are in communication with each other. This state is also called the open state of the first on-off valve 41. On the other hand, when the first flow path 21 is closed by the first on-off valve 41, the first opening 21a side of the first flow path 21 and the branch position P1 side of the first on-off valve 41 are in communication with each other and are blocked. This state is also called the closed state of the first on-off valve 41.

図2の例では、第1開閉弁41は、弁体41aを含む。弁体41aは、第1流路21の径方向に移動可能である。図2に示すように、弁体41aが第1流路21を塞いでいない状態が、第1開閉弁41の開状態に相当する。弁体41aが図2の状態から移動して第1流路21を塞いでいる状態(例えば、後述する図4の状態)が、第1開閉弁41の閉状態に相当する。ただし、第1開閉弁41は、第1流路21を開閉可能であればよく、上記の例に限定されない。例えば、第1開閉弁41の弁体41aが、回動することによって、第1流路21を開閉可能であってもよい。 2, the first on-off valve 41 includes a valve body 41a. The valve body 41a can move in the radial direction of the first flow path 21. As shown in FIG. 2, the state in which the valve body 41a does not block the first flow path 21 corresponds to the open state of the first on-off valve 41. The state in which the valve body 41a moves from the state in FIG. 2 to block the first flow path 21 (for example, the state in FIG. 4 described later) corresponds to the closed state of the first on-off valve 41. However, the first on-off valve 41 is not limited to the above example as long as it can open and close the first flow path 21. For example, the valve body 41a of the first on-off valve 41 may be rotated to open and close the first flow path 21.

なお、図2の例では、固定翼13aと流路形成部材13bとの間に第1開閉弁41が配置されている。ただし、第1開閉弁41と固定翼13aと流路形成部材13bとの位置関係は、図2の例に限定されない。 In the example of FIG. 2, the first on-off valve 41 is disposed between the fixed vane 13a and the flow path forming member 13b. However, the positional relationship between the first on-off valve 41, the fixed vane 13a, and the flow path forming member 13b is not limited to the example of FIG. 2.

第2流路22の第2開口22aには、第2開閉弁42が設けられる。第2開閉弁42は、例えばナイフゲート弁で構成される。第2開閉弁42は、第2開口22aを開閉可能である。また、第2開口22aには、サンプリング箱51が取り付けられる。サンプリング箱51は、掘削土砂のサンプリング時に採取された掘削土砂が貯留される箱である。サンプリング箱51は、第2開口22aに対して着脱可能となっており、サンプリング完了後に第2開口22aから取り外される。第2開口22aが第2開閉弁42により開放されると、第2流路22が第2開口22aを介して第2流路22の外部の空間(図2の例では、サンプリング箱51の内部空間)と連通する状態となる。この状態を第2開閉弁42の開状態とも呼ぶ。一方、第2開口22aが第2開閉弁42により閉鎖されると、第2流路22が第2開口22aを介して第2流路22の外部の空間(図2の例では、サンプリング箱51の内部空間)と連通せず遮断された状態となる。この状態を第2開閉弁42の閉状態とも呼ぶ。 A second opening 22a of the second flow path 22 is provided with a second on-off valve 42. The second on-off valve 42 is, for example, a knife gate valve. The second on-off valve 42 can open and close the second opening 22a. A sampling box 51 is attached to the second opening 22a. The sampling box 51 is a box in which excavated soil collected during sampling of the excavated soil is stored. The sampling box 51 is detachable from the second opening 22a, and is removed from the second opening 22a after sampling is completed. When the second opening 22a is opened by the second on-off valve 42, the second flow path 22 is in communication with the space outside the second flow path 22 (in the example of FIG. 2, the internal space of the sampling box 51) through the second opening 22a. This state is also called the open state of the second on-off valve 42. On the other hand, when the second opening 22a is closed by the second opening valve 42, the second flow path 22 is not in communication with the space outside the second flow path 22 (in the example of FIG. 2, the internal space of the sampling box 51) through the second opening 22a and is in a blocked state. This state is also called the closed state of the second opening valve 42.

図2の例では、第2開閉弁42は、弁体42aを含む。弁体42aは、第2開口22aの径方向に移動可能である。図2に示すように、弁体42aが第2開口22aを塞いでいる状態が、第2開閉弁42の閉状態に相当する。弁体42aが図2の状態から移動して第2開口22aを塞いでいない状態(例えば、後述する図3の状態)が、第2開閉弁42の開状態に相当する。ただし、第2開閉弁42は、第2開口22aを開閉可能であればよく、上記の例に限定されない。例えば、第2開閉弁42の弁体42aが、回動することによって、第2開口22aを開閉可能であってもよい。 2, the second on-off valve 42 includes a valve body 42a. The valve body 42a can move in the radial direction of the second opening 22a. As shown in FIG. 2, the state in which the valve body 42a blocks the second opening 22a corresponds to the closed state of the second on-off valve 42. The state in which the valve body 42a moves from the state in FIG. 2 and does not block the second opening 22a (for example, the state in FIG. 3 described later) corresponds to the open state of the second on-off valve 42. However, the second on-off valve 42 is not limited to the above example as long as it can open and close the second opening 22a. For example, the valve body 42a of the second on-off valve 42 may be rotated to open and close the second opening 22a.

サンプリング箱51は、第2開口22aに取り付けられた状態において、外部に対して気密に設けられている。それにより、掘削土砂のサンプリング時に、サンプリング箱51に送られた掘削土砂がサンプリング箱51から漏れ出ることが抑制される。また、サンプリング箱51には、第1エア抜き弁61が設けられている。第1エア抜き弁61は、サンプリング箱51内の空気を外部に排出するための弁である。後述するように、掘削土砂のサンプリング時に、サンプリング箱51内の空気を第1エア抜き弁61によって外部に排出することで、サンプリング箱51に掘削土砂を円滑に送ることができる。 When attached to the second opening 22a, the sampling box 51 is airtight from the outside. This prevents the excavated soil sent to the sampling box 51 from leaking out of the sampling box 51 when sampling the excavated soil. The sampling box 51 is also provided with a first air vent valve 61. The first air vent valve 61 is a valve for discharging air from within the sampling box 51 to the outside. As described below, when sampling the excavated soil, the air from within the sampling box 51 is discharged to the outside by the first air vent valve 61, allowing the excavated soil to be smoothly sent to the sampling box 51.

第3流路23は、第1流路21から分岐する。図2の例では、第3流路23は、第1流路21のうち第2流路22との分岐位置P1から分岐し、上方に延在している。第3流路23は、流路形成部材13bの内部に形成されている。ただし、第3流路23は、上方向と異なる方向に延在してもよく、湾曲していてもよい。また、第3流路23は、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側であれば、分岐位置P1以外の位置から分岐していてもよい。また、第3流路23は、第2流路22から分岐していてもよい。上記のように、第3流路23は、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側、および、第2流路22と連通していればよい。第3流路23の流路断面の形状は、例えば、円形状である。ただし、第3流路23の流路断面の形状は、円形状以外の形状であってもよい。 The third flow path 23 branches off from the first flow path 21. In the example of FIG. 2, the third flow path 23 branches off from the branch position P1 of the first flow path 21 with the second flow path 22 and extends upward. The third flow path 23 is formed inside the flow path forming member 13b. However, the third flow path 23 may extend in a direction different from the upward direction, and may be curved. In addition, the third flow path 23 may branch off from a position other than the branch position P1 as long as it is on the branch position P1 side of the first flow path 21 with respect to the first opening/closing valve 41. In addition, the third flow path 23 may branch off from the second flow path 22. As described above, the third flow path 23 only needs to be connected to the branch position P1 side of the first flow path 21 with respect to the first opening/closing valve 41 and the second flow path 22. The shape of the flow path cross section of the third flow path 23 is, for example, circular. However, the shape of the flow path cross section of the third flow path 23 may be a shape other than circular.

第3流路23のうち分岐位置P1側と逆側の端部には、開口である洗浄口23aが設けられる。図2の例では、洗浄口23aは、第2流路22の延長線上に配置されている。洗浄口23aは、第1開閉弁41が閉鎖された状態において、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側、および、第2流路22と連通する。第1開閉弁41が閉鎖された状態において、洗浄口23aを介して水等の流体を流路形成部材13b内に供給することによって、土砂サンプリング装置100の洗浄が行われる。なお、土砂サンプリング装置100の洗浄時の動作の詳細については、後述する。 A cleaning port 23a, which is an opening, is provided at the end of the third flow path 23 opposite the branch position P1. In the example of FIG. 2, the cleaning port 23a is arranged on an extension of the second flow path 22. When the first on-off valve 41 is closed, the cleaning port 23a communicates with the branch position P1 side of the first on-off valve 41 of the first flow path 21 and with the second flow path 22. When the first on-off valve 41 is closed, the sediment sampling device 100 is cleaned by supplying a fluid such as water into the flow path forming member 13b through the cleaning port 23a. Details of the operation of the sediment sampling device 100 during cleaning will be described later.

洗浄口23aには、第3開閉弁43が設けられる。第3開閉弁43は、例えばボールバルブで構成される。第3開閉弁43は、洗浄口23aを開閉可能である。洗浄口23aが第3開閉弁43により開放されると、第3流路23が洗浄口23aを介して外部空間と連通する状態となる。この状態を第3開閉弁43の開状態とも呼ぶ。一方、洗浄口23aが第3開閉弁43により閉鎖されると、第3流路23が洗浄口23aを介して外部空間と連通せず遮断された状態となる。この状態を第3開閉弁43の閉状態とも呼ぶ。なお、図示は省略するが、第3開閉弁43は、弁体を有しており、当該弁体が動作することによって洗浄口23aが開閉される。なお、後述するように、洗浄口23aには、第3開閉弁43に替えて逆止弁が設けられてもよい。この逆止弁は、第3流路23内から洗浄口23aを介して外部に向かう流体の流れを阻止し、外部から洗浄口23aを介して第3流路23内に向かう流体の流れを許容する。 The cleaning port 23a is provided with a third on-off valve 43. The third on-off valve 43 is, for example, a ball valve. The third on-off valve 43 can open and close the cleaning port 23a. When the cleaning port 23a is opened by the third on-off valve 43, the third flow path 23 is in a state of communication with the external space through the cleaning port 23a. This state is also called the open state of the third on-off valve 43. On the other hand, when the cleaning port 23a is closed by the third on-off valve 43, the third flow path 23 is in a state of being blocked and not in communication with the external space through the cleaning port 23a. This state is also called the closed state of the third on-off valve 43. Although not shown, the third on-off valve 43 has a valve body, and the cleaning port 23a is opened and closed by the operation of the valve body. As described later, a check valve may be provided in the cleaning port 23a instead of the third on-off valve 43. This check valve prevents the flow of fluid from inside the third flow path 23 to the outside through the cleaning port 23a, and allows the flow of fluid from the outside to inside the third flow path 23 through the cleaning port 23a.

第1流路21と第2流路22との分岐位置P1には、第2エア抜き弁62が設けられる。第2エア抜き弁62は、流路形成部材13b内の流路中の空気を外部に排出するための弁である。ただし、第2エア抜き弁62は、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側であれば、分岐位置P1以外の位置に設けられていてもよい。また、第2エア抜き弁62は、第2流路22に設けられてもよい。また、第2エア抜き弁62は、第3流路23に設けられてもよい。このように、第2エア抜き弁62は、第1開閉弁41が閉鎖された状態において、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側、および、第2流路22と連通する。後述するように、掘削土砂のサンプリング完了後において、第2エア抜き弁62を用いた空気の排出を行うことによって、土砂サンプリング装置100内における水密性の確認を行うことができる。なお、土砂サンプリング装置100内における水密性の確認時の動作の詳細については、後述する。 A second air vent valve 62 is provided at the branch position P1 between the first flow path 21 and the second flow path 22. The second air vent valve 62 is a valve for discharging air in the flow path in the flow path forming member 13b to the outside. However, the second air vent valve 62 may be provided at a position other than the branch position P1 as long as it is on the branch position P1 side of the first opening and closing valve 41 in the first flow path 21. The second air vent valve 62 may also be provided in the second flow path 22. The second air vent valve 62 may also be provided in the third flow path 23. In this way, when the first opening and closing valve 41 is closed, the second air vent valve 62 communicates with the branch position P1 side of the first flow path 21 with respect to the first opening and closing valve 41 and the second flow path 22. As will be described later, after the sampling of the excavated soil is completed, the watertightness of the soil sampling device 100 can be confirmed by discharging air using the second air vent valve 62. Details of the operation when checking the watertightness of the soil sampling device 100 will be described later.

密度計71は、当該密度計71の設置位置の密度を検出する。図2の例では、密度計71は、第2流路22のうち第2開口22aの近傍に設けられており、第2流路22のうち第2開口22aの近傍の密度を検出する。ただし、密度計71は、第2流路22のうち図2の位置以外の位置に設けられていてもよく、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側(つまり、機内側)に設けられてもよい。つまり、密度計71は、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側、または、第2流路22に設けられればよい。密度計71の利用方法については、後述する。 The density meter 71 detects the density at the installation position of the density meter 71. In the example of FIG. 2, the density meter 71 is provided in the second flow path 22 near the second opening 22a, and detects the density in the second flow path 22 near the second opening 22a. However, the density meter 71 may be provided in the second flow path 22 at a position other than the position shown in FIG. 2, and may be provided in the first flow path 21 on the branch position P1 side (i.e., on the inside of the machine) with respect to the first opening/closing valve 41. In other words, the density meter 71 may be provided in the first flow path 21 on the branch position P1 side with respect to the first opening/closing valve 41, or in the second flow path 22. The method of using the density meter 71 will be described later.

<トンネル掘削機の動作>
図2~図6を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル掘削機1の動作について説明する。
<Tunnel boring machine operation>
The operation of the tunnel boring machine 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

上述したように、図2の状態は、掘削土砂のサンプリングを実行可能な待機状態である。図2に示すように、待機状態では、第1開閉弁41が開状態となっており、第2開閉弁42が閉状態となっている。また、待機状態では、駆動ロッド32aが伸長してその先端が第1開口21a付近まで到達した状態となっており、栓部材31は、第1流路21内を前進して、第1開口21aの近傍に位置している。図2の例では、栓部材31の前端の軸方向位置が、固定翼13aの先端(前端)の軸方向位置と一致している。それにより、チャンバ17から第1流路21への掘削土砂の進入が栓部材31によって防止される。また、栓部材31より後方の機内の圧力が、大気圧に維持される。なお、図2に示す栓部材31の位置(つまり、第1流路21の先端側に配置されたときの位置)を前進位置とも呼ぶ。栓部材31が前進位置にあるときには、栓部材31により、第1流路21の第1開口21aが閉塞される。 As described above, the state in FIG. 2 is a standby state in which the sampling of excavated soil can be performed. As shown in FIG. 2, in the standby state, the first on-off valve 41 is in an open state, and the second on-off valve 42 is in a closed state. Also, in the standby state, the drive rod 32a is extended and its tip reaches the vicinity of the first opening 21a, and the plug member 31 advances in the first flow path 21 and is located near the first opening 21a. In the example of FIG. 2, the axial position of the front end of the plug member 31 coincides with the axial position of the tip (front end) of the fixed wing 13a. As a result, the plug member 31 prevents the excavated soil from entering the first flow path 21 from the chamber 17. Also, the pressure inside the aircraft behind the plug member 31 is maintained at atmospheric pressure. The position of the plug member 31 shown in FIG. 2 (i.e., the position when it is disposed on the tip side of the first flow path 21) is also called the forward position. When the plug member 31 is in the forward position, the plug member 31 closes the first opening 21a of the first flow path 21.

ただし、待機状態において、栓部材31の前端の軸方向位置が、固定翼13aの先端の軸方向位置よりも後方に位置していてもよい。待機状態において、栓部材31は、少なくとも、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して第1開口21a側に位置すればよい。このように、栓部材31は、分岐位置P1を跨いで、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して第1開口21a側まで摺動可能であればよい。 However, in the standby state, the axial position of the front end of the plug member 31 may be located rearward of the axial position of the tip of the fixed blade 13a. In the standby state, the plug member 31 only needs to be located at least on the first opening 21a side of the first on-off valve 41 in the first flow path 21. In this way, the plug member 31 only needs to be able to slide across the branch position P1 to the first opening 21a side of the first on-off valve 41 in the first flow path 21.

図3は、土砂サンプリング装置100のサンプリング時の状態を示す断面模式図である。図3に示すように、掘削土砂のサンプリング時には、図2の待機状態に対して、第2開閉弁42が開状態となる。それにより、第2流路22が第2開口22aを介してサンプリング箱51の内部空間と連通する状態となる。 Figure 3 is a schematic cross-sectional view showing the state of the soil sampling device 100 during sampling. As shown in Figure 3, when sampling excavated soil, the second on-off valve 42 is in an open state, as opposed to the standby state shown in Figure 2. This causes the second flow path 22 to communicate with the internal space of the sampling box 51 via the second opening 22a.

また、サンプリング時には、駆動ロッド32aが図2の待機状態から軸方向後方に収縮し、栓部材31は、図2の前進位置から、分岐位置P1を跨いで第1流路21の後端まで後退する。それにより、チャンバ17とサンプリング箱51の内部空間とが、第1流路21および第2流路22を介して連通する状態となる。なお、図3に示す栓部材31の位置(つまり、第1流路21の後端)を退避位置とも呼ぶ。 During sampling, the drive rod 32a contracts axially rearward from the standby state in FIG. 2, and the plug member 31 retracts from the forward position in FIG. 2 to the rear end of the first flow path 21, straddling the branch position P1. This places the chamber 17 and the internal space of the sampling box 51 in communication via the first flow path 21 and the second flow path 22. The position of the plug member 31 shown in FIG. 3 (i.e., the rear end of the first flow path 21) is also referred to as the retracted position.

栓部材31が移動機構32によって軸方向後方に向けて前進位置から退避位置まで移動する際において、第1流路21のうち栓部材31よりも第1開口21a側に、チャンバ17の圧力よりも低い圧力の空間が生じることによって、チャンバ17内の掘削土砂が第1流路21内に吸引される。ゆえに、図3中で矢印により示すように、チャンバ17内の掘削土砂が、第1開口21aから第1流路21に吸引されて、土砂サンプリング装置100内に取り込まれる。第1流路21に吸引された掘削土砂は、分岐位置P1から第2流路22に送られ、第2流路22を通ってサンプリング箱51に送られる。この際、第1エア抜き弁61による空気の排出が適宜行われる。それにより、サンプリング箱51に掘削土砂が円滑に送られる。このようにして、チャンバ17内の掘削土砂が採取される。 When the plug member 31 is moved axially rearward by the moving mechanism 32 from the forward position to the retracted position, a space with a lower pressure than the pressure of the chamber 17 is created on the first opening 21a side of the plug member 31 in the first flow path 21, and the excavated soil in the chamber 17 is sucked into the first flow path 21. Therefore, as shown by the arrow in FIG. 3, the excavated soil in the chamber 17 is sucked into the first flow path 21 from the first opening 21a and taken into the soil sampling device 100. The excavated soil sucked into the first flow path 21 is sent from the branch position P1 to the second flow path 22, and sent through the second flow path 22 to the sampling box 51. At this time, air is discharged appropriately by the first air vent valve 61. As a result, the excavated soil is smoothly sent to the sampling box 51. In this way, the excavated soil in the chamber 17 is collected.

栓部材31が退避位置に位置する場合、栓部材31の前面は、分岐位置P1よりも軸方向後方に位置する。つまり、栓部材31が第2流路22を部分的に塞ぐことがないようになっている。それにより、掘削土砂のサンプリング時における土砂サンプリング装置100内での掘削土砂の流動が円滑化される。 When the plug member 31 is in the retracted position, the front surface of the plug member 31 is located axially rearward of the branch position P1. In other words, the plug member 31 does not partially block the second flow path 22. This facilitates the flow of excavated soil within the soil sampling device 100 when sampling the excavated soil.

掘削土砂のサンプリング完了後には、掘削土砂が貯留されたサンプリング箱51の回収と、土砂サンプリング装置100を待機状態に戻すための準備とを行うために、土砂サンプリング装置100は、まず第1状態となり、その後、第2状態となる。以下、土砂サンプリング装置100のサンプリング完了後の第1状態および第2状態について説明する。 After the sampling of the excavated soil is completed, the soil sampling device 100 first goes into a first state and then into a second state in order to recover the sampling box 51 in which the excavated soil is stored and to prepare for returning the soil sampling device 100 to a standby state. The first and second states of the soil sampling device 100 after sampling is completed are described below.

図4は、土砂サンプリング装置100のサンプリング完了後の第1状態を示す断面模式図である。図4の第1状態では、栓部材31は、サンプリング時と同様に、第1流路21の後端の退避位置に位置している。 Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing the first state of the soil sampling device 100 after sampling is completed. In the first state of Figure 4, the plug member 31 is located in a retracted position at the rear end of the first flow path 21, as during sampling.

図4に示すように、掘削土砂のサンプリング完了後には、図3のサンプリング状態に対して、第1開閉弁41が閉状態となる。それにより、チャンバ17内の掘削土砂は、第1開閉弁41の弁体41aにより堰き止められ、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して後方への掘削土砂の流入が停止する。 As shown in FIG. 4, after the sampling of the excavated soil is completed, the first on-off valve 41 is closed, as compared to the sampling state in FIG. 3. As a result, the excavated soil in the chamber 17 is blocked by the valve body 41a of the first on-off valve 41, and the inflow of the excavated soil in the first flow path 21 backward of the first on-off valve 41 is stopped.

また、掘削土砂のサンプリング完了後には、図3の状態に対して、第2開閉弁42が閉状態となる。それにより、第2流路22が第2開口22aを介してサンプリング箱51の内部空間と連通せずに遮断された状態となり、サンプリング箱51への掘削土砂の流入が停止する。この状態で、掘削土砂が貯留されているサンプリング箱51が第2開口22aから取り外され、回収される。なお、サンプリング箱51に、当該サンプリング箱51の開口を塞ぐ蓋部材(あるいは開閉弁)が設けられる場合、サンプリング箱51が第2開口22aから取り外された後に、サンプリング箱51の開口が蓋部材(あるいは開閉弁)によって塞がれる。それにより、サンプリング箱51の回収時に、サンプリング箱51から掘削土砂が漏れ出ることが抑制される。 After the sampling of the excavated soil is completed, the second on-off valve 42 is closed as shown in FIG. 3. As a result, the second flow path 22 is not connected to the internal space of the sampling box 51 through the second opening 22a and is blocked, and the inflow of the excavated soil into the sampling box 51 is stopped. In this state, the sampling box 51 in which the excavated soil is stored is removed from the second opening 22a and collected. If the sampling box 51 is provided with a cover member (or an on-off valve) that closes the opening of the sampling box 51, the opening of the sampling box 51 is closed by the cover member (or the on-off valve) after the sampling box 51 is removed from the second opening 22a. This prevents the excavated soil from leaking out of the sampling box 51 when the sampling box 51 is collected.

なお、第1開閉弁41および第2開閉弁42の双方が閉状態となった状態でサンプリング箱51が回収されることが好ましい。これにより、土砂サンプリング装置100内の流路を二重の弁でより確実に閉鎖できるので、サンプリング箱51の回収時における第2開口22aからの掘削土砂の噴発を防止できる。ただし、この例に限定されず、第1開閉弁41および第2開閉弁42のうち第2開閉弁42のみが閉状態となった状態でサンプリング箱51が回収されてもよい。 It is preferable that the sampling box 51 is collected with both the first and second on-off valves 41 and 42 in a closed state. This allows the flow path in the soil sampling device 100 to be more reliably closed with a double valve, preventing the excavated soil from erupting from the second opening 22a when the sampling box 51 is collected. However, this is not limited to the example, and the sampling box 51 may be collected with only the second on-off valve 42 of the first and second on-off valves 41 and 42 in a closed state.

また、土砂サンプリング装置100に第2開閉弁42は設けられていなくてもよい。その場合、例えば、第1開閉弁41が閉状態となった状態でサンプリング箱51が回収される。それにより、チャンバ17内の掘削土砂が第1開閉弁41の弁体41aにより堰き止められ、サンプリング箱51へ掘削土砂が流入し続けることが防止された状況で、サンプリング箱51を回収できる。また、例えば、土砂サンプリング装置100に第2開閉弁42は設けられない場合、土砂サンプリング装置100が上述した図2の待機状態となった状態で、サンプリング箱51が回収されてもよい。それにより、チャンバ17内の掘削土砂が栓部材31により堰き止められ、サンプリング箱51へ掘削土砂が流入し続けることが防止された状況で、サンプリング箱51を回収できる。なお、サンプリングされる掘削土砂が微量で済む場合等においては、土砂サンプリング装置100にサンプリング箱51が設けられず、第2開口22aから掘削土砂が直接採取されてもよい。 The second on-off valve 42 may not be provided in the sediment sampling device 100. In that case, for example, the sampling box 51 is collected when the first on-off valve 41 is closed. As a result, the excavated sediment in the chamber 17 is blocked by the valve body 41a of the first on-off valve 41, and the sampling box 51 can be collected in a state in which the excavated sediment is prevented from continuing to flow into the sampling box 51. In addition, for example, when the second on-off valve 42 is not provided in the sediment sampling device 100, the sampling box 51 may be collected when the sediment sampling device 100 is in the standby state shown in FIG. 2 described above. As a result, the excavated sediment in the chamber 17 is blocked by the plug member 31, and the sampling box 51 can be collected in a state in which the excavated sediment is prevented from continuing to flow into the sampling box 51. Note that, in cases where only a small amount of excavated sediment is sampled, the sampling box 51 may not be provided in the sediment sampling device 100, and the excavated sediment may be collected directly from the second opening 22a.

ここで、図4の第1状態において、第3開閉弁43を開状態にし、洗浄口23aを介して水等の流体を流路形成部材13b内に供給することによって、土砂サンプリング装置100の洗浄を行うことができる。例えば、洗浄口23aに水供給配管を接続し、水供給配管から洗浄口23aに水を供給することによって、土砂サンプリング装置100内の掘削土砂の流路が洗浄される。図4の第1状態では、第1流路21のうち第1開閉弁41と退避位置の栓部材31との間の部分を洗浄できる。また、第2流路22も洗浄できる。なお、洗浄口23aに、第3開閉弁43に替えて逆止弁が設けられる場合、当該逆止弁を介して水等の流体を流路形成部材13b内に供給できる。 In the first state of FIG. 4, the third on-off valve 43 is opened and a fluid such as water is supplied into the flow path forming member 13b through the cleaning port 23a, thereby cleaning the soil sampling device 100. For example, the flow path of the excavated soil in the soil sampling device 100 is cleaned by connecting a water supply pipe to the cleaning port 23a and supplying water from the water supply pipe to the cleaning port 23a. In the first state of FIG. 4, the part of the first flow path 21 between the first on-off valve 41 and the plug member 31 in the retracted position can be cleaned. The second flow path 22 can also be cleaned. If a check valve is provided in the cleaning port 23a instead of the third on-off valve 43, a fluid such as water can be supplied into the flow path forming member 13b through the check valve.

なお、土砂サンプリング装置100の洗浄において、水以外の流体が洗浄口23aから流路形成部材13b内に供給されてもよい。また、土砂サンプリング装置100の洗浄において、水等の流体に加えて、ゴム球が洗浄口23aから流路形成部材13b内に供給されてもよい。ゴム球を用いて洗浄を行うことによって、流路の内壁に固着した土砂等をより確実に除去することができる。 When cleaning the sediment sampling device 100, a fluid other than water may be supplied from the cleaning port 23a into the flow path forming member 13b. When cleaning the sediment sampling device 100, in addition to a fluid such as water, a rubber ball may be supplied from the cleaning port 23a into the flow path forming member 13b. By using a rubber ball for cleaning, sediment and the like that has adhered to the inner wall of the flow path can be removed more reliably.

また、図4の第1状態において、第2エア抜き弁62を開状態にして、第2エア抜き弁62を介して空気を排出させることで、第1開閉弁41の水密性が確保されているか否かの確認を行うことができる。例えば、第2エア抜き弁62を開状態にした時に、第2エア抜き弁62を介して土砂や水等が排出されない場合、チャンバ17から第1流路21を通じて第1開閉弁41を超えて、第1開閉弁41より後方側まで掘削土砂が流入しておらず、第1開閉弁41の水密性が確保されていると判断できる。一方、第2エア抜き弁62を開状態にした時に、第2エア抜き弁62を介して土砂や水等が排出される場合、チャンバ17から第1流路21を通じて第1開閉弁41を超えて、第1開閉弁41より後方側まで掘削土砂が流入しており、第1開閉弁41の水密性が確保されていないと判断できる。 In addition, in the first state of FIG. 4, by opening the second air vent valve 62 and discharging air through the second air vent valve 62, it is possible to check whether the watertightness of the first opening/closing valve 41 is ensured. For example, if soil, water, etc. are not discharged through the second air vent valve 62 when the second air vent valve 62 is opened, it can be determined that excavated soil has not flowed from the chamber 17 through the first flow path 21 beyond the first opening/closing valve 41 to the rear side of the first opening/closing valve 41, and the watertightness of the first opening/closing valve 41 is ensured. On the other hand, if soil, water, etc. are discharged through the second air vent valve 62 when the second air vent valve 62 is opened, it can be determined that excavated soil has flowed from the chamber 17 through the first flow path 21 beyond the first opening/closing valve 41 to the rear side of the first opening/closing valve 41, and the watertightness of the first opening/closing valve 41 is not ensured.

図5は、土砂サンプリング装置100のサンプリング完了後の第2状態を示す断面模式図である。図5に示すように、掘削土砂のサンプリング完了後において、図4の第1状態でサンプリング箱51の回収等が行われた後、駆動ロッド32aが伸長し、栓部材31は、分岐位置P1を跨いで第1流路21のうち第1開閉弁41と分岐位置P1との間の位置まで前進する。 Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing the second state after sampling of the soil sampling device 100 is completed. As shown in Figure 5, after sampling of the excavated soil is completed, the sampling box 51 is collected in the first state of Figure 4, and then the drive rod 32a extends and the plug member 31 advances across the branch position P1 to a position in the first flow path 21 between the first opening/closing valve 41 and the branch position P1.

図5の第2状態において、図4の第1状態と同様に、第3開閉弁43を開状態にし、洗浄口23aを介して水等の流体を流路形成部材13b内に供給することによって、土砂サンプリング装置100の洗浄を行うことができる。図5の第2状態では、第1流路21のうち図4の第1状態では洗浄できなかった退避位置(つまり、第1流路21の後端)を洗浄できる。また、図4の第1状態と同様に、第2流路22も洗浄できる。なお、洗浄口23aに、第3開閉弁43に替えて逆止弁が設けられる場合、当該逆止弁を介して水等の流体を流路形成部材13b内に供給できる。 In the second state of FIG. 5, as in the first state of FIG. 4, the third on-off valve 43 is opened and a fluid such as water is supplied into the flow path forming member 13b through the cleaning port 23a, thereby cleaning the sediment sampling device 100. In the second state of FIG. 5, the retracted position (i.e., the rear end of the first flow path 21) that could not be cleaned in the first state of FIG. 4 can be cleaned. Also, as in the first state of FIG. 4, the second flow path 22 can also be cleaned. Note that if a check valve is provided in the cleaning port 23a instead of the third on-off valve 43, a fluid such as water can be supplied into the flow path forming member 13b through the check valve.

なお、図5の第2状態での洗浄においても、図4の第1状態での洗浄と同様に、水以外の流体が洗浄口23aから流路形成部材13b内に供給されてもよく、水等の流体に加えて、ゴム球が洗浄口23aから流路形成部材13b内に供給されてもよい。 In addition, in cleaning in the second state of FIG. 5, as in cleaning in the first state of FIG. 4, a fluid other than water may be supplied from the cleaning port 23a into the flow path forming member 13b, and in addition to a fluid such as water, a rubber ball may be supplied from the cleaning port 23a into the flow path forming member 13b.

また、図5の第2状態において、第2エア抜き弁62を開状態にして、第2エア抜き弁62を介して空気が排出される状態にした上で、第1開閉弁41を開状態にすることで、栓部材31の水密性が確保されているか否かの確認を行うことができる。例えば、第1開閉弁41を開状態にした時に、第2エア抜き弁62を介して土砂や水等が排出されない場合、チャンバ17から第1流路21を通じて栓部材31を超えて、栓部材31より後方側まで掘削土砂が流入しておらず、栓部材31の水密性が確保されていると判断できる。一方、第1開閉弁41を開状態にした時に、第2エア抜き弁62を介して土砂や水等が排出される場合、チャンバ17から第1流路21を通じて栓部材31を超えて、栓部材31より後方側まで掘削土砂が流入しており、栓部材31の水密性が確保されていないと判断できる。 In addition, in the second state of FIG. 5, by opening the second air vent valve 62 to allow air to be discharged through the second air vent valve 62, and then opening the first opening/closing valve 41, it is possible to check whether the watertightness of the plug member 31 is ensured. For example, if soil, water, etc. are not discharged through the second air vent valve 62 when the first opening/closing valve 41 is opened, it can be determined that excavated soil has not flowed from the chamber 17 through the first flow path 21 beyond the plug member 31 to the rear side of the plug member 31, and the watertightness of the plug member 31 is ensured. On the other hand, if soil, water, etc. are discharged through the second air vent valve 62 when the first opening/closing valve 41 is opened, it can be determined that excavated soil has flowed from the chamber 17 through the first flow path 21 beyond the plug member 31 to the rear side of the plug member 31, and the watertightness of the plug member 31 is not ensured.

なお、上記では、図4の第1状態において、サンプリング箱51の回収が行われる例を説明したが、サンプリング箱51の回収は、図5の第2状態において行われてもよい。また、サンプリング箱51の回収は、第1開閉弁41の水密性の確認より先に行われてもよく後に行われてもよい。また、サンプリング箱51の回収は、栓部材31の水密性の確認より先に行われてもよく後に行われてもよい。 In the above, an example in which the sampling box 51 is collected in the first state of FIG. 4 has been described, but the sampling box 51 may also be collected in the second state of FIG. 5. The sampling box 51 may also be collected before or after the watertightness of the first on-off valve 41 is confirmed. The sampling box 51 may also be collected before or after the watertightness of the plug member 31 is confirmed.

図5の第2状態で栓部材31の水密性の確認等が行われた後、第1開閉弁41が開状態となり、駆動ロッド32aが伸長し、栓部材31が第1流路21の第1開口21aの近傍まで移動することによって、図2の待機状態に戻る。 After the watertightness of the plug member 31 is confirmed in the second state of FIG. 5, the first on-off valve 41 opens, the drive rod 32a extends, and the plug member 31 moves to the vicinity of the first opening 21a of the first flow path 21, returning to the standby state of FIG. 2.

ここで、図2の待機状態においても、図4の第1状態および図5の第2状態と同様に、第3開閉弁43を開状態にし、洗浄口23aを介して水等の流体を流路形成部材13bおよび固定翼13a内に供給することによって、土砂サンプリング装置100の洗浄を行うことができる。図2の待機状態では、図5の第2状態で洗浄できる箇所に加えて、第1流路21のうち第1開閉弁41より前方の部分も洗浄できる。また、図4の第1状態および図5の第2状態と同様に、第2流路22も洗浄できる。なお、洗浄口23aに、第3開閉弁43に替えて逆止弁が設けられる場合、当該逆止弁を介して水等の流体を流路形成部材13b内に供給できる。 Here, in the standby state of FIG. 2, similarly to the first state of FIG. 4 and the second state of FIG. 5, the third on-off valve 43 is opened and a fluid such as water is supplied through the cleaning port 23a into the flow path forming member 13b and the fixed wing 13a, so that the sand sampling device 100 can be cleaned. In the standby state of FIG. 2, in addition to the places that can be cleaned in the second state of FIG. 5, the part of the first flow path 21 forward of the first on-off valve 41 can also be cleaned. Also, similarly to the first state of FIG. 4 and the second state of FIG. 5, the second flow path 22 can also be cleaned. Note that if a check valve is provided in the cleaning port 23a instead of the third on-off valve 43, a fluid such as water can be supplied into the flow path forming member 13b through the check valve.

なお、図2の待機状態での洗浄においても、図4の第1状態での洗浄、および、図5の第2状態での洗浄と同様に、水以外の流体が洗浄口23aから流路形成部材13b内に供給されてもよく、水等の流体に加えて、ゴム球が洗浄口23aから流路形成部材13b内に供給されてもよい。 In addition, in cleaning in the standby state of FIG. 2, as in cleaning in the first state of FIG. 4 and cleaning in the second state of FIG. 5, a fluid other than water may be supplied from the cleaning port 23a into the flow path forming member 13b, and in addition to a fluid such as water, a rubber ball may be supplied from the cleaning port 23a into the flow path forming member 13b.

また、図2の待機状態において、第2エア抜き弁62を開状態にして、第2エア抜き弁62を介して空気を排出させることで、栓部材31の水密性が確保されているか否かの確認を行うことができる。例えば、第2エア抜き弁62を開状態にした時に、第2エア抜き弁62を介して土砂や水等が排出されない場合、チャンバ17から第1流路21に栓部材31を超えて掘削土砂が流入しておらず、栓部材31の水密性が確保されていると判断できる。一方、第2エア抜き弁62を開状態にした時に、第2エア抜き弁62を介して土砂や水等が排出される場合、チャンバ17から第1流路21に栓部材31を超えて掘削土砂が流入しており、栓部材31の水密性が確保されていないと判断できる。 In addition, in the standby state of FIG. 2, by opening the second air vent valve 62 and discharging air through the second air vent valve 62, it is possible to check whether the watertightness of the plug member 31 is ensured. For example, if soil, water, etc. are not discharged through the second air vent valve 62 when the second air vent valve 62 is opened, it can be determined that excavated soil has not flowed from the chamber 17 to the first flow path 21 beyond the plug member 31, and the watertightness of the plug member 31 is ensured. On the other hand, if soil, water, etc. are discharged through the second air vent valve 62 when the second air vent valve 62 is opened, it can be determined that excavated soil has flowed from the chamber 17 to the first flow path 21 beyond the plug member 31, and the watertightness of the plug member 31 is not ensured.

なお、上記では、第2エア抜き弁62を水密性の確認のために用いる例を説明した。ただし、第2エア抜き弁62は、栓部材31の移動を円滑化するために用いられてもよい。例えば、栓部材31を後方に移動させる際に、第2エア抜き弁62を開状態にして、第1流路21のうち栓部材31より後方側の圧力を大気圧にすることで、栓部材31の後方への移動を円滑化できる。また、例えば、栓部材31を前進させる際に、第2エア抜き弁62から高圧の空気を第1流路21のうち栓部材31より後方側に供給してもよい。これにより、高圧の空気により栓部材31を背面側から前方に押圧することによって、栓部材31を円滑かつ確実に前進させることができる。 In the above, an example in which the second air vent valve 62 is used to check watertightness has been described. However, the second air vent valve 62 may also be used to facilitate the movement of the plug member 31. For example, when moving the plug member 31 rearward, the second air vent valve 62 is opened to set the pressure behind the plug member 31 in the first flow path 21 to atmospheric pressure, thereby facilitating the rearward movement of the plug member 31. Also, for example, when moving the plug member 31 forward, high-pressure air may be supplied from the second air vent valve 62 to the rear side of the plug member 31 in the first flow path 21. This allows the plug member 31 to be moved forward smoothly and reliably by pressing the plug member 31 forward from the back side with high-pressure air.

また、上記では、図2の状態が待機状態であり、この状態から図3の状態に移行させることで掘削土砂のサンプリングが行われる例を説明した。ただし、待機状態は図2の例に限定されない。例えば、図5の状態(つまり、第2状態)を待機状態とし、この状態から図3の状態に移行させることで掘削土砂のサンプリングが行われてもよい。 Also, in the above, an example has been described in which the state in FIG. 2 is a standby state, and sampling of excavated soil is performed by transitioning from this state to the state in FIG. 3. However, the standby state is not limited to the example in FIG. 2. For example, the state in FIG. 5 (i.e., the second state) may be set as the standby state, and sampling of excavated soil may be performed by transitioning from this state to the state in FIG. 3.

上述したように、土砂サンプリング装置100では、栓部材31が、第1開閉弁41を跨いで第1流路21内を摺動する。ここで、第1流路21のうち第1開閉弁41が設けられる位置において、第1流路21に段差が形成される場合がある。この場合、栓部材31が、第1開閉弁41を跨いで第1流路21内を摺動する際に、そのような段差に当たり損傷したり、栓部材31の円滑な摺動が阻害されるおそれがある。ゆえに、段差による栓部材31の損傷や摺動不具合を抑制する工夫が施されることが好ましい。以下、そのような工夫の例について、図6を参照して説明する。 As described above, in the soil sampling device 100, the plug member 31 slides in the first flow path 21, straddling the first on-off valve 41. Here, a step may be formed in the first flow path 21 at the position where the first on-off valve 41 is provided. In this case, when the plug member 31 slides in the first flow path 21, straddling the first on-off valve 41, there is a risk that the plug member 31 may hit such a step and be damaged, or that the smooth sliding of the plug member 31 may be hindered. Therefore, it is preferable to implement measures to suppress damage to the plug member 31 and sliding problems caused by the step. An example of such a measure will be described below with reference to FIG. 6.

図6は、土砂サンプリング装置100の第1開閉弁41の近傍を示す拡大図である。図6の例では、第1流路21を区画する部材の内周面のうち第1開閉弁41と隣り合う部分の角部に、当該角部を面取りするためのテーパ部T1が形成されている。具体的には、第1流路21を区画する固定翼13aの内周面の後端と、第1流路21を区画する流路形成部材13bの内周面の前端とに、テーパ部T1が形成されている。それにより、第1流路21を区画する部材と第1開閉弁41との間に段差が形成されることが防止され、栓部材31が、第1開閉弁41を跨いで第1流路21内を摺動する際に、そのような段差に当たり損傷することや、円滑な摺動が阻害されることを抑制できる。ただし、第1流路21を区画する部材の内周面のうち第1開閉弁41と隣り合う部分にテーパ部T1が形成されていなくてもよい。 Figure 6 is an enlarged view showing the vicinity of the first on-off valve 41 of the soil sampling device 100. In the example of Figure 6, a tapered portion T1 is formed at the corner of the part of the inner circumferential surface of the member that divides the first flow path 21 adjacent to the first on-off valve 41 to chamfer the corner. Specifically, the tapered portion T1 is formed at the rear end of the inner circumferential surface of the fixed blade 13a that divides the first flow path 21 and the front end of the inner circumferential surface of the flow path forming member 13b that divides the first flow path 21. This prevents a step from being formed between the member that divides the first flow path 21 and the first on-off valve 41, and prevents the plug member 31 from hitting such a step and being damaged or preventing smooth sliding when it slides in the first flow path 21 across the first on-off valve 41. However, the tapered portion T1 does not have to be formed at the part of the inner circumferential surface of the member that divides the first flow path 21 adjacent to the first on-off valve 41.

なお、固定翼13aの第1開口21aは、チャンバ17内の土砂と直接的に接する部分になるので、第1開口21aの周辺部と栓部材31の前面に対しては、硬化肉盛などの耐摩耗処理を施してもよく、また、第1開口21aが掘削土砂の塊などにより閉塞されることのないように、第1開口21aには、第1流路21に取り込む土砂の塊など大きさを規制する規制材を設けてもよい。 The first opening 21a of the fixed blade 13a is in direct contact with the soil in the chamber 17, so the periphery of the first opening 21a and the front surface of the plug member 31 may be subjected to wear-resistant treatment such as hardening. Also, to prevent the first opening 21a from being blocked by lumps of excavated soil, a regulating material may be provided at the first opening 21a to regulate the size of lumps of soil to be taken into the first flow path 21.

なお、上記で説明した土砂サンプリング装置100では、栓部材31は、第1流路21において、水密性の確保の機能(つまり、シール機能)を有する。ゆえに、栓部材31を第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側に移動させた時に、この機能を点検でき、メンテナンスできるようにしてもよい。 In the soil sampling device 100 described above, the plug member 31 has a function of ensuring watertightness (i.e., a sealing function) in the first flow path 21. Therefore, when the plug member 31 is moved toward the branch position P1 relative to the first opening/closing valve 41 in the first flow path 21, this function can be inspected and maintained.

なお、土砂サンプリング装置100には、密度計71が設けられなくてもよい。ただし、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側(つまり、機内側)、または、第2流路22に密度計71が設けられることにより、密度計71の検出結果を用いて、サンプリング対象の土砂が密度計71の設置位置を通過しているかどうか(あるいは、設置位置に充填されているかどうか)を把握できる。また、土砂サンプリング装置100内に取り込まれた掘削土砂の密度は、その取り扱いの過程で、土水分離や水分の蒸発によって変化する可能性がある。ゆえに、この密度計71の検出結果を用いて、土砂サンプリング装置100内に取り込む過程にある掘削土砂の密度を監視することは有用である。 The sediment sampling device 100 does not necessarily need to be provided with a density meter 71. However, by providing the density meter 71 on the branch position P1 side (i.e., the inside of the machine) of the first flow path 21 with respect to the first opening/closing valve 41, or on the second flow path 22, it is possible to use the detection results of the density meter 71 to determine whether the sediment to be sampled has passed through the installation position of the density meter 71 (or whether it has been filled at the installation position). In addition, the density of the excavated sediment taken into the sediment sampling device 100 may change during the handling process due to soil-water separation and evaporation of water. Therefore, it is useful to use the detection results of this density meter 71 to monitor the density of the excavated sediment being taken into the sediment sampling device 100.

なお、上記では、移動機構32が、栓部材31を、第1流路21と第2流路22との分岐位置P1を跨いで、第1流路21内で摺動させる例を説明した。つまり、上記の例では、栓部材31の全体(つまり、栓部材31のうち前端から後端までの全ての部分)が、分岐位置P1を跨ぐように第1流路21内を摺動する。ただし、移動機構32は、栓部材31を、栓部材31の少なくとも前端が第1流路21と第2流路22との分岐位置P1を跨ぐように、第1流路21内で摺動させればよい。 In the above, an example has been described in which the moving mechanism 32 slides the plug member 31 within the first flow path 21 across the branch position P1 between the first flow path 21 and the second flow path 22. In other words, in the above example, the entire plug member 31 (i.e., all parts of the plug member 31 from the front end to the rear end) slides within the first flow path 21 across the branch position P1. However, it is sufficient that the moving mechanism 32 slides the plug member 31 within the first flow path 21 so that at least the front end of the plug member 31 straddles the branch position P1 between the first flow path 21 and the second flow path 22.

例えば、栓部材31が上記の例と比べて軸方向に長い長尺部材であり、栓部材31の先端が第1開口21aの近傍に位置している待機状態(上記の例では、図2の状態)において、第1流路21内で栓部材31が分岐位置P1より軸方向前方から軸方向後方までに亘って延在していてもよい。この場合、栓部材31の先端は図2と同じ位置に位置しているものの、栓部材31の後端は第1流路21のうち分岐位置P1に対して第1開口21a側と逆側に位置する。この場合にも、掘削土砂のサンプリング時には、上記の例における図3の状態と同様に、栓部材31の先端は分岐位置P1を跨いで第1流路21のうち分岐位置P1より軸方向後方まで後退する。ゆえに、掘削土砂のサンプリングを行うことができる。 For example, the plug member 31 may be a long member that is longer in the axial direction than the above example, and in a standby state in which the tip of the plug member 31 is located near the first opening 21a (the state of FIG. 2 in the above example), the plug member 31 may extend from the axial front to the axial rear of the branch position P1 in the first flow path 21. In this case, the tip of the plug member 31 is located in the same position as in FIG. 2, but the rear end of the plug member 31 is located on the opposite side of the first opening 21a side with respect to the branch position P1 in the first flow path 21. In this case, when sampling the excavated soil, the tip of the plug member 31 straddles the branch position P1 and retreats to the axial rear of the branch position P1 in the first flow path 21, as in the state of FIG. 3 in the above example. Therefore, sampling of the excavated soil can be performed.

このような栓部材31が長尺部材である例では、栓部材31の後端は、栓部材31の前端の位置によらず、第1流路21のうち分岐位置P1に対して第1開口21a側と逆側に位置する。ここで、栓部材31の断面形状は、上述したように、第1流路21の流路断面の形状に対応する。例えば、第1流路21の流路断面の形状が円形状の場合、栓部材31の断面形状も円形状となる。そして、栓部材31が長尺部材である例において、栓部材31の外径は略一定であり、栓部材31の外周面と第1流路21の内周面との隙間は、軸方向位置によらず略一定である。それにより、掘削土砂のサンプリング時に、栓部材31が軸方向後方に後退する過程で、第1流路21のうち分岐位置P1より軸方向後方において、栓部材31の外周面と第1流路21の内周面との隙間が小さい状態を維持できるので、当該隙間に土砂や異物が侵入することを抑制できる。 In such an example in which the plug member 31 is a long member, the rear end of the plug member 31 is located on the opposite side of the first opening 21a side with respect to the branch position P1 of the first flow path 21, regardless of the position of the front end of the plug member 31. Here, the cross-sectional shape of the plug member 31 corresponds to the shape of the flow path cross section of the first flow path 21, as described above. For example, when the flow path cross section of the first flow path 21 is circular, the cross-sectional shape of the plug member 31 is also circular. In an example in which the plug member 31 is a long member, the outer diameter of the plug member 31 is approximately constant, and the gap between the outer peripheral surface of the plug member 31 and the inner peripheral surface of the first flow path 21 is approximately constant regardless of the axial position. As a result, during the process in which the plug member 31 retreats axially rearward during sampling of the excavated soil, the gap between the outer peripheral surface of the plug member 31 and the inner peripheral surface of the first flow path 21 can be maintained small axially rearward of the branch position P1 of the first flow path 21, so that it is possible to suppress the intrusion of soil or foreign matter into the gap.

<トンネル掘削機の効果>
本発明の実施形態に係るトンネル掘削機1の効果について説明する。
<Effects of tunnel boring machines>
The effects of the tunnel boring machine 1 according to the embodiment of the present invention will be described.

トンネル掘削機1では、隔壁13には、土砂サンプリング装置100が設けられており、土砂サンプリング装置100は、固定翼13aの先端部に第1開口21aを有する第1流路21と、第1流路21から分岐し、隔壁13よりも軸方向後方に第2開口22aを有する第2流路22と、第1流路21内に摺動可能に設けられる栓部材31と、栓部材31を、栓部材31の少なくとも前端が第1流路21と第2流路22との分岐位置P1を跨ぐように、第1流路21内で摺動させる移動機構32と、第1流路21のうち分岐位置P1に対して第1開口21a側に設けられ、第1流路21を開閉可能な第1開閉弁41と、を有する。 In the tunnel boring machine 1, the partition 13 is provided with a soil sampling device 100. The soil sampling device 100 has a first flow path 21 having a first opening 21a at the tip of the fixed wing 13a, a second flow path 22 branching from the first flow path 21 and having a second opening 22a axially rearward of the partition 13, a plug member 31 slidably provided within the first flow path 21, a moving mechanism 32 that slides the plug member 31 within the first flow path 21 so that at least the front end of the plug member 31 straddles the branch position P1 between the first flow path 21 and the second flow path 22, and a first opening/closing valve 41 that is provided on the first flow path 21 on the first opening 21a side with respect to the branch position P1 and that can open and close the first flow path 21.

それにより、栓部材31を移動機構32によって軸方向後方に向けて退避位置まで移動させることによって、チャンバ17内の掘削土砂を、固定翼13aの先端部に設けられる第1開口21aから吸引し、回収できる。ゆえに、例えば回転するスクリュー羽根を用いて掘削土砂をサンプリングする場合と異なり、チャンバ17内の掘削土砂の性状に変化を与えることなく、当該掘削土砂をサンプリングできる。さらに、サンプリング土砂の取り込み口である第1開口21aが固定翼13aの先端部に設けられることによって、チャンバ17内において隔壁13から離隔した位置の掘削土砂をサンプリングできる。 By moving the plug member 31 axially rearward to a retracted position by the moving mechanism 32, the excavated soil in the chamber 17 can be sucked and collected through the first opening 21a provided at the tip of the fixed blade 13a. Therefore, unlike when sampling the excavated soil using, for example, a rotating screw blade, the excavated soil can be sampled without changing the properties of the excavated soil in the chamber 17. Furthermore, by providing the first opening 21a, which is the intake port for the sampled soil, at the tip of the fixed blade 13a, the excavated soil can be sampled at a position away from the bulkhead 13 in the chamber 17.

上記のように、本実施形態に係るトンネル掘削機1によれば、チャンバ17内において隔壁13から離隔した位置の掘削土砂を当該掘削土砂の性状に変化を与えることなくサンプリングすることができる。それにより、カッタヘッド11からチャンバ17に取り込まれた掘削土砂の性状が適切かどうかをより精度良く確認することが可能となる。 As described above, the tunnel boring machine 1 according to this embodiment can sample the excavated soil at a position in the chamber 17 away from the partition wall 13 without changing the properties of the excavated soil. This makes it possible to more accurately check whether the properties of the excavated soil taken into the chamber 17 from the cutter head 11 are appropriate.

好ましくは、トンネル掘削機1では、土砂サンプリング装置100は、第2開口22aを開閉可能な第2開閉弁42をさらに備える。それにより、第2流路22が第2開口22aを介して第2流路22の外部の空間と連通せずに遮断された状態にすることができ、第2流路22の外部の空間への掘削土砂の流入を停止できる。ゆえに、採取された掘削土砂をこの状態で回収できるので、掘削土砂の回収時における安全性を向上できる。 Preferably, in the tunnel boring machine 1, the soil sampling device 100 further includes a second opening/closing valve 42 capable of opening and closing the second opening 22a. This allows the second flow path 22 to be in a blocked state, not communicating with the space outside the second flow path 22 via the second opening 22a, and stops the inflow of excavated soil into the space outside the second flow path 22. Therefore, the collected excavated soil can be collected in this state, improving safety when collecting the excavated soil.

好ましくは、トンネル掘削機1では、土砂サンプリング装置100は、第2開口22aに取り付けられるサンプリング箱51をさらに備える。それにより、掘削土砂のサンプリング時に採取された掘削土砂をサンプリング箱51に貯留させることができる。ゆえに、掘削土砂のサンプリング時に採取された掘削土砂が機内に漏れ出ることが抑制される。また、サンプリング箱51を回収することで、採取された掘削土砂を容易かつ迅速に回収できるので、掘削土砂の回収作業の作業性が向上される。 Preferably, in the tunnel boring machine 1, the soil sampling device 100 further includes a sampling box 51 that is attached to the second opening 22a. This allows the excavated soil collected during sampling of the excavated soil to be stored in the sampling box 51. This prevents the excavated soil collected during sampling of the excavated soil from leaking into the machine. In addition, by collecting the sampling box 51, the collected excavated soil can be easily and quickly collected, improving the workability of the excavated soil collection operation.

好ましくは、トンネル掘削機1では、サンプリング箱51は、第2開口22aに取り付けられた状態において、外部に対して気密に設けられ、サンプリング箱51には、第1エア抜き弁61が設けられている。それにより、掘削土砂のサンプリング時に、サンプリング箱51に送られた掘削土砂がサンプリング箱51から漏れ出ることが抑制される。さらに、掘削土砂のサンプリング時に、サンプリング箱51内の空気を第1エア抜き弁61によって外部に排出することで、サンプリング箱51に掘削土砂を円滑に送ることができる。 Preferably, in the tunnel boring machine 1, the sampling box 51 is provided airtight from the outside when attached to the second opening 22a, and the sampling box 51 is provided with a first air vent valve 61. This prevents the excavated soil sent to the sampling box 51 from leaking out of the sampling box 51 when sampling the excavated soil. Furthermore, when sampling the excavated soil, the air inside the sampling box 51 is discharged to the outside by the first air vent valve 61, so that the excavated soil can be smoothly sent to the sampling box 51.

好ましくは、トンネル掘削機1では、土砂サンプリング装置100は、第1開閉弁41が閉鎖された状態において、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側、および、第2流路22と連通する開口である洗浄口23aと、洗浄口23aを開閉可能な第3開閉弁43、または、洗浄口23aに設けられる逆止弁と、をさらに備える。それにより、洗浄口23aを介して水等の流体を第1流路21および第2流路22に供給することによって、土砂サンプリング装置100の洗浄を行うことができる。 Preferably, in the tunnel boring machine 1, the soil sampling device 100 further includes a cleaning port 23a, which is an opening that communicates with the branch position P1 side of the first on-off valve 41 of the first flow path 21 and the second flow path 22 when the first on-off valve 41 is closed, and a third on-off valve 43 that can open and close the cleaning port 23a, or a check valve provided in the cleaning port 23a. This allows the soil sampling device 100 to be cleaned by supplying a fluid such as water to the first flow path 21 and the second flow path 22 through the cleaning port 23a.

好ましくは、トンネル掘削機1では、洗浄口23aは、第2流路22の延長線上に配置される。それにより、洗浄口23aから供給された水等の流体を、第1流路21のみならず、第2流路22にも円滑に供給することができる。ゆえに、第1流路21および第2流路22を適切に洗浄できる。 Preferably, in the tunnel boring machine 1, the cleaning port 23a is positioned on an extension of the second flow path 22. This allows fluids such as water supplied from the cleaning port 23a to be smoothly supplied not only to the first flow path 21 but also to the second flow path 22. Therefore, the first flow path 21 and the second flow path 22 can be properly cleaned.

好ましくは、トンネル掘削機1では、土砂サンプリング装置100は、第1開閉弁41が閉鎖された状態において、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側、および、第2流路22と連通する第2エア抜き弁62をさらに備える。それにより、第1開閉弁41の水密性が確保されているか否かの確認、および、栓部材31の水密性が確保されているか否かの確認を行うことができる。さらに、栓部材31の移動を円滑化することができる。 Preferably, in the tunnel boring machine 1, the soil sampling device 100 further includes a second air vent valve 62 that communicates with the branch position P1 side of the first on-off valve 41 in the first flow path 21 and with the second flow path 22 when the first on-off valve 41 is closed. This makes it possible to check whether the watertightness of the first on-off valve 41 is ensured and whether the watertightness of the plug member 31 is ensured. Furthermore, the movement of the plug member 31 can be made smoother.

好ましくは、栓部材31の後端は、栓部材31の前端の位置によらず、第1流路21のうち分岐位置P1に対して第1開口21a側と逆側に位置する。それにより、掘削土砂のサンプリング時に、栓部材31が軸方向後方に後退する過程で、第1流路21のうち分岐位置P1より軸方向後方において、栓部材31の外周面と第1流路21の内周面との隙間が小さい状態を維持できるので、当該隙間に土砂や異物が侵入することを抑制できる。 Preferably, the rear end of the plug member 31 is located on the opposite side of the first opening 21a from the branch position P1 of the first flow path 21, regardless of the position of the front end of the plug member 31. As a result, when sampling excavated soil, as the plug member 31 retreats axially rearward, the gap between the outer peripheral surface of the plug member 31 and the inner peripheral surface of the first flow path 21 can be maintained small axially rearward of the branch position P1 of the first flow path 21, thereby preventing soil or foreign matter from entering the gap.

好ましくは、トンネル掘削機1では、土砂サンプリング装置100は、第1流路21のうち第1開閉弁41に対して分岐位置P1側、または、第2流路22に設けられる密度計71をさらに備える。それにより、上述したように、サンプリング対象の土砂が密度計71の設置位置を通過しているかどうか(あるいは、設置位置に充填されているかどうか)の把握、および、土砂サンプリング装置100内に取り込む過程にある掘削土砂の密度の監視を実現できる。 Preferably, in the tunnel boring machine 1, the soil sampling device 100 further includes a density meter 71 provided on the branch position P1 side of the first on-off valve 41 in the first flow path 21, or on the second flow path 22. As a result, as described above, it is possible to grasp whether the soil to be sampled has passed through the installation position of the density meter 71 (or whether it has been filled at the installation position), and to monitor the density of the excavated soil that is in the process of being taken into the soil sampling device 100.

好ましくは、トンネル掘削機1では、移動機構32は、栓部材31と接続される油圧ジャッキを含む。それにより、栓部材31を第1流路21内で摺動させることが適切に実現される。 Preferably, in the tunnel boring machine 1, the moving mechanism 32 includes a hydraulic jack connected to the plug member 31. This allows the plug member 31 to be appropriately slid within the first flow path 21.

好ましくは、トンネル掘削機1では、固定翼13aの先端部は、チャンバ17内におけるサンプリング箇所に対応する位置に配置される。上述したように、本実施形態に係るトンネル掘削機1では、第1開口21aが固定翼13aの先端部に設けられることによって、チャンバ17内において隔壁13から離隔した位置の掘削土砂をサンプリングできる。ここで、第1開口21aが設けられる固定翼13aの先端部の位置に応じて、土砂サンプリング装置100によりサンプリングされる掘削土砂のチャンバ17内における位置が変化する。ゆえに、例えば、チャンバ17内におけるサンプリング箇所(つまり、サンプリングしたい掘削土砂が存在する箇所)を含む所定範囲内に、固定翼13aの先端部を配置することによって、所望する位置の掘削土砂をサンプリングできる。 Preferably, in the tunnel boring machine 1, the tip of the fixed wing 13a is positioned at a position corresponding to the sampling location in the chamber 17. As described above, in the tunnel boring machine 1 according to this embodiment, the first opening 21a is provided at the tip of the fixed wing 13a, so that the excavated soil can be sampled at a position in the chamber 17 away from the partition wall 13. Here, the position in the chamber 17 of the excavated soil sampled by the soil sampling device 100 changes depending on the position of the tip of the fixed wing 13a where the first opening 21a is provided. Therefore, for example, by positioning the tip of the fixed wing 13a within a predetermined range including the sampling location in the chamber 17 (i.e., the location where the excavated soil to be sampled is present), the excavated soil can be sampled at a desired location.

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。 The above describes a preferred embodiment of the present invention with reference to the attached drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications and alterations within the scope of the claims also fall within the technical scope of the present invention.

例えば、上記では、土圧式(泥土圧式を含む。)のトンネル掘削機1を説明したが、本発明に係るトンネル掘削機は、泥水式であってもよい。 For example, while an earth pressure type (including mud pressure type) tunnel boring machine 1 has been described above, the tunnel boring machine according to the present invention may also be a mud water type.

また、例えば、上記では、図面を参照して、トンネル掘削機1の各構成要素を説明したが、図面における各構成要素の寸法および位置関係はあくまでも例示に過ぎないので、トンネル掘削機1の各構成要素の寸法および位置関係は図面に示す例に限定されない。また、図面に例示されたトンネル掘削機1に対して構成要素が適宜追加、削除または変更されてもよい。 For example, the components of the tunnel boring machine 1 have been described above with reference to the drawings, but the dimensions and positional relationships of the components in the drawings are merely examples, and the dimensions and positional relationships of the components of the tunnel boring machine 1 are not limited to the examples shown in the drawings. Furthermore, components may be added, deleted, or modified as appropriate for the tunnel boring machine 1 illustrated in the drawings.

1 トンネル掘削機
10 掘削機本体
11 カッタヘッド
11a 外周リング
11b 内周リング
11c カッタスポーク
11d フィッシュテールカッタ
11e カッタビット
11f 攪拌翼
12 カッタ回転軸
13 隔壁
13a 固定翼
13b 流路形成部材
14 回転リング
14a リングギヤ
15 連結ビーム
16 カッタ旋回用モータ
16a 駆動ギヤ
17 チャンバ
18 スクリューコンベヤ
18a スクリュー羽根
19 シールドジャッキ
19a 駆動ロッド
21 第1流路
21a 第1開口
22 第2流路
22a 第2開口
23 第3流路
23a 洗浄口
31 栓部材
32 移動機構
32a 駆動ロッド
41 第1開閉弁
41a 弁体
42 第2開閉弁
42a 弁体
43 第3開閉弁
51 サンプリング箱
61 第1エア抜き弁
62 第2エア抜き弁
71 密度計
100 土砂サンプリング装置
P1 分岐位置
S セグメント
T トンネル
T1 テーパ部
V 排出口
1 Tunnel boring machine 10 Excavator body 11 Cutter head 11a Outer ring 11b Inner ring 11c Cutter spokes 11d Fishtail cutter 11e Cutter bit 11f Agitator blade 12 Cutter rotating shaft 13 Partition wall 13a Fixed blade 13b Flow path forming member 14 Rotating ring 14a Ring gear 15 Connecting beam 16 Cutter rotation motor 16a Drive gear 17 Chamber 18 Screw conveyor 18a Screw blade 19 Shield jack 19a Drive rod 21 First flow path 21a First opening 22 Second flow path 22a Second opening 23 Third flow path 23a Cleaning port 31 Plug member 32 Moving mechanism 32a Drive rod 41 First opening/closing valve 41a Valve body 42 Second opening/closing valve 42a Valve body 43 Third opening/closing valve 51 Sampling box 61 First air bleed valve 62 Second air bleed valve 71 Density meter 100 Soil sampling device P1 Branch position S Segment T Tunnel T1 Tapered section V Discharge outlet

Claims (10)

筒状の掘削機本体と、
前記掘削機本体の前端に回転可能に設けられるカッタヘッドと、
前記カッタヘッドよりも前記掘削機本体の軸方向後方に、前記カッタヘッドと前記軸方向に間隔を空けて配置される隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁との間に区画される空間であるチャンバと、
前記隔壁の前面から前記チャンバに突出する固定翼と、
を備え、
前記隔壁には、土砂サンプリング装置が設けられており、
前記土砂サンプリング装置は、
前記固定翼の先端部に第1開口を有する第1流路と、
前記第1流路から分岐し、前記隔壁よりも前記軸方向後方に第2開口を有する第2流路と、
前記第1流路内に摺動可能に設けられる栓部材と、
前記栓部材を、前記栓部材の少なくとも前端が前記第1流路と前記第2流路との分岐位置を跨ぐように、前記第1流路内で摺動させる移動機構と、
前記第1流路のうち前記分岐位置に対して前記第1開口側に設けられ、前記第1流路を開閉可能な第1開閉弁と、
前記第2開口に取り付けられるサンプリング箱と、
を有する、
トンネル掘削機。
A cylindrical excavator body;
A cutter head rotatably provided at a front end of the excavator body;
A partition wall arranged axially rearward of the cutter head of the excavator body and spaced apart from the cutter head in the axial direction;
A chamber that is a space defined between the cutter head and the partition wall;
a fixed wing protruding from a front surface of the partition into the chamber;
Equipped with
The partition is provided with a soil sampling device,
The sediment sampling device includes:
A first flow passage having a first opening at a tip portion of the fixed blade;
a second flow passage branching from the first flow passage and having a second opening rearward in the axial direction relative to the partition wall;
A plug member slidably disposed within the first flow passage;
a moving mechanism that slides the plug member within the first flow path so that at least a front end of the plug member straddles a branch position between the first flow path and the second flow path;
a first on-off valve provided on the first flow path on the first opening side with respect to the branching position and capable of opening and closing the first flow path;
A sampling box attached to the second opening;
having
Tunnel boring machine.
前記土砂サンプリング装置は、前記第2開口を開閉可能な第2開閉弁をさらに備える、
請求項1に記載のトンネル掘削機。
The soil sampling device further includes a second opening/closing valve capable of opening and closing the second opening.
A tunnel boring machine according to claim 1.
前記サンプリング箱は、前記第2開口に取り付けられた状態において、外部に対して気密に設けられ、
前記サンプリング箱には、第1エア抜き弁が設けられている、
請求項1または2に記載のトンネル掘削機。
The sampling box is provided airtightly against the outside when attached to the second opening,
The sampling box is provided with a first air vent valve.
A tunnel boring machine according to claim 1 or 2 .
前記土砂サンプリング装置は、
前記第1開閉弁が閉鎖された状態において、前記第1流路のうち前記第1開閉弁に対して前記分岐位置側、および、前記第2流路と連通する開口である洗浄口と、
前記洗浄口を開閉可能な第3開閉弁、または、前記洗浄口に設けられる逆止弁と、
をさらに備える、
請求項1~のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
The soil sampling device includes:
a cleaning port that is an opening that communicates with the second flow path and with a side of the first on-off valve that is at the branching position with respect to the first on-off valve when the first on-off valve is closed;
a third opening/closing valve capable of opening and closing the cleaning port, or a check valve provided in the cleaning port;
Further comprising:
A tunnel boring machine according to any one of claims 1 to 3 .
前記洗浄口は、前記第2流路の延長線上に配置される、
請求項に記載のトンネル掘削機。
The cleaning port is disposed on an extension line of the second flow path.
A tunnel boring machine according to claim 4 .
前記土砂サンプリング装置は、前記第1開閉弁が閉鎖された状態において、前記第1流路のうち前記第1開閉弁に対して前記分岐位置側、および、前記第2流路と連通する第2エア抜き弁をさらに備える、
請求項1~のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
The soil sampling device further includes a second air vent valve that communicates with the second flow path and with a side of the first flow path that is on the branching position side with respect to the first on-off valve when the first on-off valve is closed.
A tunnel boring machine according to any one of claims 1 to 5 .
前記栓部材の後端は、前記栓部材の前端の位置によらず、前記第1流路のうち前記分岐位置に対して前記第1開口側と逆側に位置する、
請求項1~のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
a rear end of the plug member is located on an opposite side of the first opening side with respect to the branching position of the first flow path, regardless of a position of a front end of the plug member;
A tunnel boring machine according to any one of claims 1 to 6 .
前記土砂サンプリング装置は、前記第1流路のうち前記第1開閉弁に対して前記分岐位置側、または、前記第2流路に設けられる密度計をさらに備える、
請求項1~のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
The soil sampling device further includes a density meter provided in the first flow path on the branch position side with respect to the first on-off valve or in the second flow path.
A tunnel boring machine according to any one of claims 1 to 7 .
前記移動機構は、前記栓部材と接続される油圧ジャッキを含む、
請求項1~のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
The moving mechanism includes a hydraulic jack connected to the plug member.
A tunnel boring machine according to any one of claims 1 to 8 .
前記固定翼の先端部は、前記チャンバ内におけるサンプリング箇所に対応する位置に配置される、
請求項1~のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
The tip of the fixed blade is disposed at a position corresponding to a sampling point in the chamber.
A tunnel boring machine according to any one of claims 1 to 9 .
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