JP2001303882A - 立坑の集水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削する立坑内に対して立坑壁から流入する
立坑壁湧水及び、立坑壁の裏側に沿って流下する壁裏流
下水を効果的に集水して容易に排出処理することを可能
にした立坑の集水装置を提供する。 【解決手段】 立坑壁２１内面に環状の地山凹嵌部２８
を設け、凹嵌部２８には外周側が立坑壁２１内で内周側
が立坑２３内に位置する態様で、立坑壁２１内外の湧水
を集める集水受け具２６を環状に装着させ、集水受け具
２６には集めた湧水を坑底切羽部に移送する集水管２７
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立坑掘削中の湧水
処理技術に係るものであり、側壁地山から立坑内に流入
する坑壁湧水及び、覆工壁の裏側に沿って流下する壁裏
流下水を効果的に集水して容易に排出処理することを可
能にした立坑の集水装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】立坑の掘削では、特に山岳トンネルを掘
り下げる場合などに一番問題となるのが湧水であって、
この湧水対策を疎かにすると、作業能率の低下、作業環
境の悪化、機器類の早期損耗、安全性の低下、覆工コン
クリートの品質劣化などを引き起こし、大量の湧水が発
生した場合には立坑水没の危険すらある。

【０００３】従来の湧水対策としては、立坑の適所に
設けた集水手段で湧水を集めて坑底切羽部へ移送させた
後に、坑底切羽部に設けた水抜きボーリング孔を介して
排出用横坑に流出させて排出処理を行っている。

【０００４】この湧水対策は、例えば道路トンネルの
換気用立坑などのように、立坑の下部に排出用横坑とし
て利用できる道路トンネルがある場合には好適であり、
最近では最も多く採用されている。

【０００５】湧水の集水手段としては、側壁地山１から
坑底切羽部２を介して立坑３内に連通する集水移送管４
を埋設する図１の構造、側壁地山１から覆工壁５（５
Ａ，５Ｂ）の打設継ぎ目を介して立坑３内に連通する集
水移送管６を埋設する図２の構造、覆工壁５の一部に対
して環状のウオーターリング部７を設け、ウオーターリ
ング部７の集水部８から立坑３内に連通するストレーナ
ー９付きの集水移送管１０を設けた図３の構造などがあ
る。

【０００６】図１の集水手段は、側壁地山１から立坑３
内へ流入しようとする坑壁湧水と、側壁地山１の裏側に
沿って流下するごく一部の壁裏流下水とを集水し、図２
の集水手段は、漏洩し易い覆工壁５の打設継ぎ目付近の
湧水を集水し、図３の集水手段は、覆工壁５の内面を流
下する湧水を集水することができ、集水した湧水はそれ
ぞれ坑底切羽部２に移送する。

【０００７】なお、図１及び図２における集水移送管
４，６では、側壁地山１に埋設される取水側に対して、
例えば集水用砕石を網袋に収容させた集水補助部材１１
を設けて集水を促進させたり、ストレーナー手段（図示
せず）を設けて流路の目詰まりを防止することが行わ
れ、集水移送管４，６は移動型枠１２を用いて覆工壁５
Ｂのコンクリート打設をする際に埋設される。

【０００８】別の湧水対策では、湧水対策の場合と
同様に、立坑の適所に設けた集水手段で湧水を集めて坑
底切羽部へ移送させた後に、立坑の適所に所定間隔毎に
設けた中継ポンプ座１３を中継させて順次地上に排出処
理するものであり、例えば地下発電所用立坑などのよう
に、最初に立坑が掘削されて下部に湧水の排出用として
利用できる横坑がない場合に採用される。

【０００９】中継ポンプ座１３は、図４のように、覆工
壁５の一部に箱状の集水部１４を設け、この集水部１４
に水中ポンプ１５を設置した中継ポンプ部１６を水中ポ
ンプ１５の揚程（例えば６０ｍ）を限度として所定間隔
毎に構築する。

【００１０】また、立坑１内には揚水管１７を配置し、
下段側の揚水管１７には放水管１８を連結させて集水部
１４に開口させると共に、上段側の揚水管１７には取水
管１９を連結させて水中ポンプ１５に接続させる。

【００１１】さらに別の湧水対策は、湧水個所の側壁
地山にグラウト材を注入して止水しながら掘削を行うも
のであり、この湧水対策は炭坑の立坑開削に湧水対策
と併用する形態で多く採用され、地下発電所用立坑な
どでも特に湧水が多い個所には局部的に併用されてい
る。

【００１２】湧水対策における集水手段では、限ら
れた数の集水移送管４，６によって集水が部分的に行わ
れるので、集水される湧水はごく一部に限られて多くは
他の流路へ流出する集水効率の低いものであり、ある程
度（例えば、０．５ｍ³／ｍｉｎ）以下の湧水が発生し
た場合に立坑の掘削は可能であるが、掘削能率の低下や
覆工コンクリートの品質低下は免れない。

【００１３】即ち、集水移送管４，６に集水されない湧
水は、側壁地山１から立坑３内の坑底切羽部２に坑壁湧
水として流入したり、覆工壁５の裏側に沿った壁裏流下
水として流下するので、坑底切羽部２で正常な掘削作業
や覆工コンクリートの打設作業を行うことができなくな
ったり、湧水が打設中のコンクリートに混入してコンク
リート強度を低下させる恐れもある。

【００１４】さらに、上記以上の大量な湧水が発生して
排出処理できなくなると、坑底切羽部２で作業を中断し
て格別な排水処理作業に専念しなければならなくなる事
態に発展する恐れもあり、作業能率の向上及び安全作業
の確保の点でも改善を必要とする。

【００１５】次に、湧水対策のグラウト材を注入する
止水工法は効果的ではあるが、多くの工期と経費を必要
とするので、この工法は、湧水量が多くて集水が困難
で、立坑掘削に支障を来すような場合に適用される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
したような従来技術の問題点に鑑みなされたものであっ
て、特に湧水対策における集水手段を改善して大量
の湧水発生に対しても効率良く集水して容易に排水処理
を行うことが可能な立坑の集水装置の提供を主たる目的
とする。

【００１７】これにより、坑底切羽部における作業環境
の改善と作業能率の向上及び安全作業の確保を図ると共
に、打設コンクリートの品質低下の防止を含む立坑の信
頼性向上に寄与するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明による立坑の集水
装置は、側壁地山の内周面に地山凹嵌部を環状に設け、
この地山凹嵌部には内周側が覆工壁との境界面より内側
へ突出する態様で湧水を集める集水受け具を環状に装着
させると共に、当該集水受け具には集めた湧水を立坑内
へ移送する集水移送手段を接続させた。

【００１９】この立坑の集水装置では、集水受け具によ
って側壁地山中を流下する湧水及び、覆工壁の裏側（側
壁地山との境界面）に沿って流下する湧水のいずれも集
水し、集水移送手段によって取り込んで容易に排出処理
できるので、これらの湧水が覆工壁を施工する前の側壁
地山から坑底切羽部へ流入したり、覆工壁の打設継ぎ目
を介して立坑内へ流入するのを防止することができる。

【００２０】また、湧水が打設する覆工コンクリート中
に混入して覆工壁の強度を低下させることや、湧水が坑
底切羽部へ流入して坑底作業を阻害することなどを防止
することができ、且つ湧水を効率良く排出除去すること
ができる。

【００２１】前記立坑の集水装置における集水受け具
は、下層側に止水部材を上層側に透水性の集水部材を有
し、当該集水部材中には前記集水移送手段として集水移
送管の取水口を装着させた形態を採ることができる。

【００２２】この立坑の集水装置では、下層側に設けた
止水部材によって湧水の流下を堰き止めると共に、上層
側に設けた透水性の集水部材が集めた湧水を集水移送管
の取水口に導いて坑底切羽部に移送し、水抜きボーリン
グ孔その他の排出処理手段を介して湧水を容易且つ能率
的に排出することができる。

【００２３】前記立坑の集水装置における集水受け具の
上方には、湧水を集水受け具に誘導する集水助勢部材を
前記側壁地山の内面に設け、当該集水受け具と集水助勢
部材は覆工壁内に埋設された形態を採ることができる。

【００２４】この立坑の集水装置では、壁裏流下水及び
覆工壁の打設継ぎ目などを介して立坑内へ流入しようと
する湧水を、集水助勢部材によって集水受け具に誘導し
て効果的に集水できるので、集水効果が一段と顕著に発
揮される。

【００２５】前記立坑の集水装置における集水助勢部材
は、透水性の集水部材であって、側壁地山の内面に所定
間隔毎に設けた複数の垂直方向集水部材と、隣接する各
垂直方向集水部材間を連結する態様で設けた円周方向集
水部材とで構成される形態を採ることができる。

【００２６】この立坑の集水装置では、立坑内へ流入し
ようとする湧水を垂直方向集水部材によって集水受け具
に誘導するが、この湧水は円周方向集水部材によって各
垂直方向集水部材に集中させた状態で集水受け具に誘導
される。

【００２７】前記立坑の集水装置における集水助勢部材
は、側壁地山の内周面に沿って設けた遮水部材で構成さ
せる形態を採ることができる。

【００２８】この立坑の集水装置では、立坑内へ流入し
ようとする湧水を遮水部材が遮断すると共に、集水受け
具に湧水を誘導することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明による立坑の集水
装置に付いて、その好適な実施形態を示す図５〜７に基
づいて詳細に説明するが、図５は第１の実施形態による
集水手段の斜視図を示し、図６は第２の実施形態による
集水手段の斜視図を示し、図７は図５及び図６の集水手
段の要部となる集水受け具の拡大断面図を示す。

【００３０】第１及び第２の実施形態による集水手段の
設置作業は、側壁地山２１に囲まれた立坑２３の坑底切
羽部２２上で施工され、その実施時期は既に構築された
覆工壁２４の下部に連設して新たな覆工壁２４を構築す
る際の、覆工コンクリート打設用の移動型枠２５を取り
付ける前に実施される。

【００３１】集水手段は、側壁地山２１内外の湧水を集
め、且つ湧水が所定の移送流路以外に流出しないように
する環状の集水受け具２６と、集水受け具２６に集めた
湧水を立坑２３内へ移送する集水移送手段を備えてお
り、この実施形態では、集水移送手段として坑底切羽部
２２へ移送する集水移送管２７の取水口を接続させ、ま
た立坑２３内へ漏洩しようとする湧水を遮断し且つ湧水
を集水受け具２６に誘導する集水助勢部材を併用してい
る。

【００３２】集水受け具２６は、図７で詳細を示すよう
に、側壁地山２１の内面を環状に刳り抜いて形成した地
山凹嵌部２８に外周側を収容すると共に、内周側は覆工
壁２４との境界面より内側へ突出する態様で、固着手段
を介して当該側壁地山２１に固着されており、図示の実
施形態では内周側に取り付けたＨ形鋼による支持部材２
９と、一端側を側壁地山２１に打ち込んで他端側が支持
部材２９を係止保持するアンカー部材３０によって固着
手段が構成されている。

【００３３】集水受け具２６の構成は、支持部材２９に
固着されて垂直に延在する垂直保持板３１と、垂直保持
板３１の外面から水平に延在する２枚の水平保持板３
２，３３によって、断面形状が逆Ｆ字状で環状に配置さ
れた係止枠を形成し、係止枠には下層側に止水部材３４
が上層側に集水部材３５がそれぞれ装着されると共に、
集水部材３５中には止水部材３４を貫通した集水移送管
２７の取水端部が突設され、取水端部にはストレーナ３
６が装着されている。

【００３４】止水部材３４としては、例えば吸水するこ
とで膨張して流下しようとする湧水を遮断する水膨張性
ゴムなどを用い、この水膨張性ゴムは水平保持板３２，
３３間に圧縮状態で収容され、地山凹嵌部２８の内面及
び集水移送管２７の外周面に密着すると共に、上面側は
水平保持板３２の適所に取り付けた押さえ板３７で局所
的に押圧保持されている。

【００３５】集水部材３５としては、例えば樹脂繊維塊
などの透水性に富んだ集水マット材などを用い、この集
水マット材は垂直保持板３１と水平保持板３２及び押さ
え板３７で囲まれた空域に収容され、外周側が側壁地山
２１の地山凹嵌部２８内に収容されると共に、内周側が
側壁地山２１と覆工壁２４との境界面より内側に突出す
る態様で配置されている。

【００３６】これにより、集水受け具２６の集水部材３
５は側壁地山２１の内部を流下する湧水と、側壁地山２
１と覆工壁２４との境界面に沿って流下する湧水のいず
れをも集水できる。

【００３７】集水移送管２７は、湧水量などに応じて設
置する位置の変更や本数の増減ができ、坑底切羽部２２
に移送した湧水は湧水対策の場合と同様に、水抜きボ
ーリング孔（図示を省略）を介して排出用横坑に排出処
理移送できるが、湧水を湧水対策の場合と同様に中継
ポンプ座を用いて地上へポンプ圧送したり、ずりキブル
などを利用して地上へ排出することも可能である。

【００３８】集水受け具２６は、湧水の多い個所に対し
て随時行うことができ、集水受け具２６単独でも効果を
発揮するが、より効果的な集水を行うためには、集水助
勢部材を併用することが望ましく、図５で示す集水助勢
部材は比較的湧水が少ない場合に適用し、図６で示す集
水助勢部材は湧水が多い場合に適用する。

【００３９】集水助勢部材は、図５で示す第１の実施形
態では、下端を集水部材３５に接合させた態様で、側壁
地山２１と覆工壁２４との境界面に沿って垂直に延在さ
せた垂直方向集水部材３９と、隣接する各垂直方向集水
部材３９間を連結する態様で、側壁地山２１の内壁面に
沿って水平方向へ延在させた円周方向集水部材４０とで
構成され、例えば樹脂繊維塊などの透水性に富んだ集水
マット材が用いられる。

【００４０】垂直方向集水部材３９は、湧水を効果的に
集水受け具２６に誘導して集水移送管２７で移送するた
めに、湧水量や立坑の口径などに応じて設置する位置や
本数を設定することができる。

【００４１】円周方向集水部材４０は、垂直方向集水部
材３９の中間位置に水平状に配置され、壁裏流下水を集
めて垂直方向集水部材３９に誘導させ、湧水を効果的に
集水受け具２６へ集水させることができる。

【００４２】図６で示す第２の実施形態における集水助
勢部材は、第１の実施形態における各集水部材３９，４
０に代えて遮水部材４１を用いたものであり、この遮水
部材４１には複数枚の円弧状をした遮水シート例えばコ
ルゲートシート（波形シート材）を円周方向に連設し、
湧水が立坑２３内へ漏洩することを完全に遮断した状態
で、湧水を集水受け具２６に誘導させる。

【００４３】図５と図６の集水手段における集水助勢部
材を対比すると、図５の集水助勢部材では特に湧水量が
多量の場合に全ての湧水を集水部材３９，４０で集水受
け具２６に誘導することは困難であるが、図６の集水助
勢部材では遮水部材４１が湧水を完全に遮断して且つ集
水受け具２６に誘導させることができる。

【００４４】集水受け具２６は、立坑２３の掘り下げに
伴って順次適所に設けるが、これに取水口側を接続した
集水移送手段である集水移送管２７の排水側は、坑底切
羽部２２まで順次延長させて直接坑底切羽部２２に移送
することができる。

【００４５】また別の形態としては、集水移送管２７の
排水側は覆工壁２４の内面を伝わる流下水を集水するた
めに適所に設けた図３の前記ウォータリング部７に接続
させ、一旦ウォータリング部７へ移送させた後に、当該
ウォータリング部７に設けた集水管１０を介して坑底切
羽部２２に移送することもでき、坑底切羽部２２に移送
させた湧水を排出処理する排出用横坑がない立坑の場合
には、図４の中継ポンプ１６を介して地上へ移送するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の湧水対策における集水手段を示す。

【図２】従来技術の湧水対策における他の集水手段を示
す。

【図３】従来技術の湧水対策における更に他の集水手段
を示す。

【図４】従来技術の湧水対策における排水処理手段を示
す。

【図５】本発明の第１の実施形態による集水手段の斜視
図を示す。

【図６】第２の実施形態による集水手段の斜視図を示
す。

【図７】図５及び図６における集水手段の要部拡大断面
図を示す。

【符号の説明】

２１ 側壁地山 ２２ 坑底切羽部 ２３ 立坑 ２４ 覆工壁 ２５ 移動型枠 ２６ 集水受け具 ２７ 集水移送管 ２８ 地山凹嵌部 ２９ 支持部材 ３０ アンカー部材 ３１ 垂直保持板 ３２，３３ 水平保持板 ３４ 止水部材（水膨張性ゴム） ３５ 集水部材（集水マット材） ３６ ストレーナ ３７ 押さえ板 ３８ 打設継ぎ目 ３９ 垂直方向集水部材（集水助勢部材） ４０ 円周方向集水部材（集水助勢部材） ４１ 遮水部材（集水助勢部材）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側壁地山の内周面に地山凹嵌部を環状に
   設け、この地山凹嵌部には内周側が覆工壁との境界面よ
   り内側へ突出する態様で湧水を集める集水受け具を環状
   に装着させると共に、当該集水受け具には集めた湧水を
   立坑内へ移送する集水移送手段を接続させたことを特徴
   とする立坑の集水装置。
2. 【請求項２】 前記集水受け具は、下層側に止水部材を
   上層側に透水性の集水部材を有し、当該集水部材中には
   前記集水移送手段として集水移送管の取水口を装着させ
   た請求項１に記載した立坑の集水装置。
3. 【請求項３】 前記集水受け具の上方には、湧水を集水
   受け具に誘導する集水助勢部材を前記側壁地山の内面に
   設け、当該集水受け具と集水助勢部材は覆工壁内に埋設
   された請求項１又は２に記載した立坑の集水装置。
4. 【請求項４】 前記集水助勢部材は、透水性の集水部材
   であって、側壁地山の内面に所定間隔毎に設けた複数の
   垂直方向集水部材と、隣接する各垂直方向集水部材間を
   連結する態様で設けた円周方向集水部材とで構成される
   請求項３に記載した立坑の集水装置。
5. 【請求項５】 前記集水助勢部材は、側壁地山の内周面
   に沿って設けた遮水部材で構成させる請求項３に記載し
   た立坑の集水装置。