JP2001248396A - 地下水の集水方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】通常のシールド工法で集水トンネルの外周側に
透水性かつ確実性に優れた集水被覆層を構築し、該トン
ネルの集水能率を向上させる地下水の集水方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】セグメント本体を鉄筋コンクリートで構成
し、セグメント本体の外周側に窪みを形成し、窪みの内
部に透水性材料を充填し、窪みの底部とセグメントの内
周側を連通する透水用の孔を設け、前記透水用の孔に蓋
を着脱可能に取り付けたセグメント２を組立てた後に、
該セグメントと地山の間に透水性を有する裏込め材３を
注入して集水被覆層４を形成し、前記セグメント２と前
記集水被覆層４とを介して地下水を集水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下水の集水方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のシールドトンネルは、シールド掘
進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築するこ
とにより、トンネルに作用する全ての荷重に耐えて地山
を支保し、地下水の流入を防止する止水構造物である。
一方で、上記のようなトンネル内に地下水を侵入させな
いトンネルに対して、積極的に地下水を集水するもの、
例えば、トンネルの外周壁を、多数の透水部材を取付け
た鋼製セグメントを連結して構築する場合、この壁を介
して地下水をトンネル内に流入させる集水トンネル等が
ある。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】上記した従来の集水
トンネルをシールド工法により構築する場合には、シー
ルド掘進機の掘進後地山の安定を図ること共に、集水機
能の確保を目的として、透水性を有する裏込め材を注入
する必要がある。しかし、透水性材料を主体とした裏込
め材を注入する際には、モルタル等の従来の裏込め材に
比べて、材料の分離や流動性の確保などの問題が生じ易
い。このため、注入された裏込め材層は、透水性が不均
一となり易く、透水部材の目詰まりを起こし、集水トン
ネルの集水能率を低下させる原因になることがある。

【０００４】

【本発明の目的】本発明は上記したような従来の問題を
解決するためになされたもので、通常のシールド工法で
トンネルの外周側に透水性かつ確実性に優れた集水被覆
層を構築し、集水トンネルの集水能率を向上させる地下
水の集水方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記したような目的を達
成するために、本発明の地下水の集水方法は、シールド
工法を使用し、セグメント本体を鉄筋コンクリートで構
成し、前記セグメント本体の外周側に窪みを形成し、
前記窪みの内部に透水性材料を充填し、前記窪みの底部
と前記セグメントの内周側を連通する透水用の孔を設
け、 前記透水用の孔に蓋を着脱可能に取り付けたセグ
メントを組立て、その後にセグメントと地山の間に透水
性を有する裏込め材を注入して集水被覆層を形成し、前
記セグメントと前記集水被覆層を介して地下水を集水す
ることを特徴とするものである。

【０００６】

【本発明の実施の態様】以下図面を参照しながら本発明
の一実施の態様について説明する。

【０００７】＜イ＞使用する透水性セグメント。 図２に示すように、本発明に用いる透水性セグメント２
は、セグメント本体２１と、窪み２２と、透水材料２３
と、透水用の孔２４と蓋２５とより構成する。セグメン
ト本体２１は、鉄筋コンクリート製の円弧状板を使用す
る。セグメント２の外周側には、窪み２２をトンネルの
周方向に沿って所定の間隔で複数設ける。この窪み２２
の内には、透水性材料２３を充填する。また、この窪み
２２の底面には、透水用の孔２４をセグメント本体２１
の内周側に貫通可能に所定の位置に複数穿設する。この
透水用の孔２４には、蓋２５を着脱可能に取り付ける。
なお、上記したセグメント２は、シールド工法でトンネ
ルを構築する部材として用いるため、そのセグメント
２，２同士の接合部には、従来公知の接合構造、例えば
ボルトボックスや接合用プレートなど（図示省略）が設
けられている。

【０００８】窪み２２は、後述する透水材料２３を充填
するためのスペースである。この窪み２２の形状は、図
２のような四角柱に限定されるものではなく、他の形状
の使用も可能である。このような窪み２２を形成するこ
とによって、セグメント本体の軽量化を図ることができ
る。なお、その数又は寸法は、セグメントの所要強度と
所定の透水性によって予め決めておく。

【０００９】透水性材料２３は、地下水を集水する作用
を有するもので、前記窪み２２の内部に充填する。充填
する材料としては、例えば、ポーラスコンクリート、
砂,砂利等の多孔質材料の単体またはこれらを加工した
集合体等が挙げられる。

【００１０】透水用の孔２４は、セグメントの内周側に
貫通するように前記窪み２２の底部に設けてある。この
孔２４は、前記透水性材料２３を通過した地下水をセグ
メント本体２１の内周側に導く。その数又は孔径は、所
定の集水量で予め決めておく。

【００１１】前記透水用の孔２４の先端には、蓋２５を
着脱可能に取り付ける。セグメントの組立て時に、透水
用の孔２４を蓋２５で閉塞し、トンネルの構築後に、蓋
２５を除去し、地下水が入るようにする。さらに、前記
蓋２５の中央には、前記孔２４を、後述する洗浄用パイ
プに接続するためのジョイント２５１が取付けられてい
る。このジョイントを介して、エアなどをふきかけるこ
とによって、後述する集水被覆層等を洗浄することを可
能とする。

【００１２】＜ロ＞使用する裏込め材。 本発明に用いる裏込め材３は、図１、２のように、通常
のシールド工法において、シールド掘進機が通過した地
山を安定させるためだけではなく、前記透水性セグメン
トの浮き上がりを防止すると共に、トンネルの集水効率
を向上させるための材料である。このような裏込め材３
は、透水性を有すると共に、後述する集水被覆層の構築
に適合することが望ましい。このような裏込め材３は、
例えば、砂、微細骨材、人工軽量骨材を所定の透水係数
となるように適宜配合して使用することができる。ま
た、通常の裏込め注入設備を活用するために、人工軽量
骨材だけを使用しても良い。また、上記した構成の裏込
め材には、注入材に要求される流動性とブリ-ジング性
能を確保するために、セルロース系水溶性増粘剤と補助
剤等を調合したものを所定の配合で混入しておく。この
ようにして構成した裏込め材をセグメント背後に均一に
注入することができる。

【００１３】＜地下水の集水方法＞以下に、上記構成の
セグメントと裏込め材を使用してトンネルを構築すると
共に、集水被覆層を形成し、かつ該トンネル内に地下水
を集水させる方法について説明する。

【００１４】＜イ＞ 立坑の構築と発進。 図１のように、地中に、縦立坑５を構築する。この縦立
坑５は、例えば連続地下壁工法などの公知の土留め壁構
築方法を利用して構築する。つぎに、この立坑５内にシ
ールド掘進機を搬入し、組立てる。前記縦立坑の壁面の
一部を破壊しながらシールド掘進機を発進させる。

【００１５】＜ロ＞透水性セグメントの組立て シールド掘進機を発進させながら、所定位置に到達して
から、シールド掘進機の推進と共に、その推進分だけ上
記した透水性セグメント２を組立てる。

【００１６】＜ハ＞集水被覆層の形成 上記した透水性セグメント２と地山との空隙（テールボ
イド）には、上記した構成の透水性裏込め材３を通常の
裏込め注入設備を用いて注入し、集水被覆層４を形成す
る。この集水被覆層４は、集水効率の向上と目詰まりの
防止を図るために、通常のテールボイドの層厚より厚く
して形成する。さて、以上のようにして、トンネルの外
周側には、集水被覆層４が形成され、この層の全体から
地下水を集水することができる。そのため、集水範囲が
拡大され、集水能力が向上すると共に、透水性セグメン
ト２の外周面での地下水の流入速度が小さくなるので、
目詰まりが発生する可能性が非常に低くなる。

【００１７】＜ニ＞地下水の集水 以後所定の長さに亘って同様な作業を繰り返すことで、
地盤内にシールドトンネルを構築していく。この施工終
了後に、前記蓋２５を取り外すことで、透水用の孔２４
を開放する。地下水は、上記した集水被覆層４を通って
セグメント２の透水材料２３に浸入し、孔２４を経てト
ンネル内に流入する。そして、トンネル中を流れる地下
水は、縦立坑５内に至り、該縦立坑５に設置したポンプ
６等により、地上に揚水される。

【００１８】＜集水能力の再生方法＞さて、上記したよ
うに、本発明の集水方法では、集水被覆層を設けること
によって、地下水の流入速度を細粒分の移動が発生しな
い流速より遅くして浸透集水を行うため、目詰まりが発
生する可能性が低いと考えられる。しかし、長年集水を
継続すると、地下水中に含まれる粘土やシルト等の細か
い粒子等が集水被覆層等に流入し目詰まりを起こし、集
水能力が低下した場合には、この目詰まりを除去可能と
することが望ましい。以下に、目詰まりを除去して集水
能力の再生方法について説明する。

【００１９】図３に示すように、集水トンネル１内に
は、トンネルの横断方向に仕切る隔壁７を所定間隔で配
設する。この隔壁７には、所定の位置にそれぞれ離間し
て換気、排水等のためのパイプ７２が設置されている。
また、この隔壁７の主要部は、適当間隔をおく二重扉７
１より構成する。

【００２０】＜イ＞入坑と排水 まず、縦立坑５に設置した集水ポンプの運転を停止し、
縦立坑５側から潜水夫又は潜水ロボットが、集水トンネ
ル１内に入る。そして、順次前記隔壁７を閉じ、セグメ
ント２の孔に蓋２５を被せる。その後に、前記隔壁７で
仕切られた坑内の地下水を順次にポンプ等で排出する。

【００２１】＜ロ＞目詰まりの洗浄 次に、排水の終了を確認した後、洗浄用ホース等を前記
蓋２５の中央に取付けたジョイント２５１（図２）に接
続し、これらのボースを洗浄バルブおよび集水バルブに
連結し、これらの開閉バルブを地上又は坑内に設けられ
た通常の洗浄装置に連通する。この洗浄装置は、主に高
圧ポンプと水槽とより構成する。洗浄バルブを開き、集
水バルブを閉じた状態で前記高圧ポンプを所定の圧力で
作動させることにより、セグメント２の透水材料を介し
て、圧縮空気または洗浄水を集水被覆層に吹きつけて目
詰まりを洗浄する。洗浄中、前記集水バルブを開閉しな
がら、排水の濁り状況などを調査する。排水が清水に変
わるまで、所定範囲の洗浄作業を続ける。

【００２２】

【本発明の効果】本発明の地下水の集水方法は以上説明
したようになるから次のような効果を得ることができ
る。 ＜イ＞多数の透水性セグメントを連結して構築したトン
ネルの外周側に透水性を有する裏込め材を注入して集水
被覆層を設けることによって、集水範囲が拡大され、集
水能率が向上する。 ＜ロ＞また、集水範囲が大きくなることによって、前記
セグメントに浸入する地下水の流速が小さくなるので、
セグメント自体の目詰まりが発生し難くなる。 ＜ハ＞セグメントの透水材料を介して集水被覆層に圧縮
空気等を吹きつけることによって、洗浄効果を確認しな
がら目詰まりを洗浄ことが容易となる。 ＜ニ＞トンネルに用いるセグメントが、鉄筋コンクリー
ト製であるため、水質に悪影響を与えることがなく、長
期間使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地下水の集水方法による実施例の説明
図

【図２】透水性セグメントと集水被覆層の断面図

【図３】集水能力の再生方法の説明図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド工法を使用し、 セグメント本体を鉄筋コンクリートで構成し、 前記セグメント本体の外周側に窪みを形成し、 前記窪みの内部に透水性材料を充填し、 前記窪みの底部と前記セグメントの内周側を連通する透
   水用の孔を設け、 前記透水用の孔に蓋を着脱可能に取り付けたセグメント
   を組立て、 その後にセグメントと地山の間に透水性を有する裏込め
   材を注入して集水被覆層を形成し、 前記セグメントと前記集水被覆層とを介して地下水を集
   水することを特徴とする、 地下水の集水方法。