JP2001336400A - 湧水濾過処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘削時に場所によって生じる湧水を
所定位置に集めて短時間に清水として濾過処理した後に
側溝に流すことにより掘削作業を効率よく推進できるよ
うにする湧水濾過処理方法及び装置を得る。 【解決手段】 湧水濾過処理装置を濾過手段１０と吸引
装置２０とから形成し、濾過手段１０は湧水点又はその
付近の任意の位置に設けた削孔１１内に濾過材１２とし
て珪砂をストレーナ管１３との隙間に充填し、ストレー
ナ管１３内に２重のストレーナ管１４を挿入する。上記
それぞれのストレーナ管１３、１４はスリット１３ａ、
１４ａを設け、濾過材１２で濾過された清水がストレー
ナ管１３、１４内に入ると、その清水を吸引装置２０の
吸引ポンプ２２で短時間に吸引して排出管２５から側溝
へ排出できるようにし、湧水を短時間で所定以下のレベ
ルとして掘削作業を効率よく進めることができるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トンネル坑内で
掘削時に発生する湧水を濾過処理する湧水濾過処理方法
及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネルを掘削する工法として、削岩機
で岩盤に孔を掘りダイナマイト火薬を仕掛け、岩盤をく
ずして掘削する方法が知られている。この掘削方法で
は、掘削されたトンネル内にはトンネルに沿って支保工
を組立て、この支保工を含んでトンネル肌面にモルタル
を吹付けて表面を固め、トンネルの崩落を防止するため
の工事を施すと共に、トンネル両隅部には排水のための
側溝などが設けられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記工法で
掘削する場合、掘削が進むにつれて湧水が生じるが、湧
水が余りにも多いと掘削作業を中止し、湧水がある程度
止まるまで長時間待たざるを得ない場合があり、時とし
て、崩壊する危険性を含むこともある。このため掘削作
業が大幅に遅れることとなる。

【０００４】又、湧水が出るとその濁水をトンネルの側
溝に流し、これを途中に設けた濾過装置で濾過処理をし
て排水するという処理が一般に行なわれている。これ
は、濁水をそのまま下流に流すと河川を汚し、自然環境
を破壊するからである。しかし、一旦発生した湧水は濁
水となって流れるため、これを濾過装置で濾過する際に
一定以上の濾過速度が必要であり、このため濾過装置に
は酸素ガスや希硫酸、高分子凝集剤、その他の薬剤を使
用して濾過処理を短時間に行ない、湧水に対応できるも
のとしなければならない。湧水の量が多い程濾過装置の
処理能力も高くしなければならない。

【０００５】この発明は、上記の問題に留意し、トンネ
ル掘削の際に場所によって生じる湧水により掘削作業を
中止して待機する時間を短くし、かつ湧水を清水として
濾過処理した後に側溝に流す湧水濾過処理方法及び装置
を得ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決する手段として、掘削されたトンネル内の湧水点
又はその付近に削孔を掘削し、この削孔に装着した濾過
手段で湧水を濾過し、その清水を所定の吸引圧で吸引し
て排出するようにした湧水濾過処理方法としたのであ
る。

【０００７】上記処理方法では、湧水点又はその付近の
任意の位置に削孔を設けてそこに濾過手段が装着され
る。このため湧水が濾過手段で濾過され、所定の吸引圧
で吸引され清水として外部へ取り出される。このため、
湧水は濾過手段を設けた位置にその周囲から集められ、
吸引して排出されるため短時間に湧水を排出することと
なる。又、濾過手段を介して処理するため湧水が濁水の
ままで流れることはない。

【０００８】上記処理方法を実施する装置として、掘削
されたトンネル内の湧水点又はその付近に掘削した削孔
に、湧水の濾過材とその内側にストレーナ管を組合わせ
て形成した濾過手段を設け、濾過材で湧水を濾過した清
水を、管外周に多数のスリットを設けた上記ストレーナ
管に吸引装置を接続して所定の吸引圧で吸引し排出する
ようにした湧水濾過処理装置を採用することができる。

【０００９】この装置では、濾過材で処理された清水を
ストレーナ管内に取り入れ、ストレーナ管に接続した吸
引装置で所定の吸引圧により外部へ清水を取り出す。こ
のため、湧水が急速に短時間で集められ排出される。

【００１０】

【実施の形態】以下、この発明の実施の形態について図
面を参照して説明する。図１は実施形態の湧水濾過処理
装置の概略図を示している。図示のように、湧水濾過処
理装置は、湧水の濾過材とストレーナ（濾過）管を組合
わせて形成される濾過手段１０と、濾過された清水を濾
過手段１０から吸引するように接続される吸引装置２０
とを備えている。濾過手段１０は、図２に示すように、
トンネルＴ内の湧水点又はその付近の任意の点に掘削し
た削孔１１内に濾過材１２として珪砂を充填し、その中
に２重のストレーナ管１３、１４を設けて成る。

【００１１】削孔１１は、図示のように、奥側をやや下
り勾配になるよう傾斜状に横抜きボーリングマシンで掘
削して形成する。例として、図示の削孔１１は直径１３
８ｍｍφであるが、１３８〜１６０ｍｍ程の適当な径と
すればよい。長さはボーリングマシンで掘削し得る限界
長さとする。濾過材１２は珪砂以外でも珪砂と同等以上
の濾過機能を有する材料で、放置したままでも周囲の土
に影響を及ぼさないものであればよい。２重のストレー
ナ管のうち、外側のストレーナ管１３は、内側のストレ
ーナ管１４を保護するため鋼管製とされ、その外周に適
当なピッチ、長さで多数のスリット１３ａが設けてあ
る。このストレーナ管１３は、図示の例では直径８０ｍ
ｍφ、スリット１３ａは２．５ｍｍ幅、１５０ｍｍ長さ
である。

【００１２】上記外側のストレーナ管１３の先端は閉じ
られており、反対側端はキャップ１３ｂを介して蓋さ
れ、このキャップ１３ｂを貫通して内側のストレーナ管
１４が挿通されている。このストレーナ管１４は、塩化
ビニール材製であり、図示の例では直径４０ｍｍφで、
長さは外側のストレーナ管１２より少し短い。ストレー
ナ管１４にも適当なピッチ、長さで多数のスリット１４
ａが設けられており、スリット１４ａは１．５ｍｍ幅、
１００ｍｍ長さである。

【００１３】上記ストレーナ管１４の突出端は調整弁２
１ｖを介して接続管２１に接続され、接続管２１は吸引
ポンプ２２に接続されている。ポンプ容量は最大の湧水
量を考慮して経験に基づいて設定する。従って、この容
量に適合するポンプ馬力、揚程を持つ吸引ポンプ２２及
びこれを駆動するモータ２３を選定する。吸引ポンプ２
２の吐出側にも調整弁２４が設けられ、この調整弁２４
で吸込側の湧水の量と吐出量をバランスするように調整
できるようにして排出管２５へ清水を排出する。排出管
２５の端は側溝ＳＴへ排水するように設ける。

【００１４】上記構成の湧水濾過処理装置を組立てる手
順を図５に示す。まず、（ａ）図のように、トンネルＴ
内の壁にボーリングマシンで削孔限界まで掘削して削孔
１１を形成する。（ｂ）図のように、削孔１１内に削孔
１１に見合う長さのスリット管１３を挿入する。そして
（ｃ）図のように、削孔１１とスリット管１３との隙間
に濾過材１２の珪砂を充填し、（ｄ）図のようにスリッ
ト管１３の内側にもう１つのスリット管１４を挿入して
端部をキャップ１３ｂで閉じる。さらに、スリット管１
４の突出端に吸引装置２０の調整弁２１ｖを接続し、接
続管２１を吸引ポンプ２２に接続して吸引装置２０を接
続すると湧水濾過処理装置が湧水点又はその付近の所望
の位置に設置されることとなる。

【００１５】上記のように設置された処理装置の濾過手
段１０では湧水が濾過材の珪砂を介して濾過されて清水
となり、ストレーナ管１３のスリット１３ａを通ってそ
の内側へ入る。さらに、この清水は内側のストレーナ管
１４のスリット１４ａを通ってその内側へ入る。従っ
て、初期状態で濾過手段１０から吸引ポンプ２２までの
間に外気が入らないよう予め十分外気を抜いておく。

【００１６】こうして処理装置の準備が完了するとモー
タ２３を起動させ吸引ポンプ２２によりストレーナ管１
４内の清水を吸引する。吸引は調整弁２１ｖ、２４によ
り湧水とバランスを保ちながら行ない、吸引された清水
を排出管２５から側溝へ流す。こうして吸引ポンプ２２
で湧水を連続的に吸引して清水として排出することによ
り湧水は、濾過手段１０を設けた点に周囲から集めら
れ、かつ強制的に吸引、排出されるから、自然に湧水が
流出するのを待つよりもはるかに短時間で湧水が所定レ
ベル以下の量となり、トンネル掘削作業をさらに次の段
階へと効率よく進めることができる。又、湧水は濾過さ
れて清水として排出されるから、側溝から河川に流され
ても自然環境を汚すことなく処理される。

【００１７】上記実施形態ではトンネル内で湧水点又は
その付近の１箇所のみに湧水濾過処理装置を設けた例を
示したが、湧水点が複数箇所ある場合は、複数箇所に濾
過手段１０をそれぞれ設けてもよい。その場合複数の濾
過手段１０、１０……に対しそれぞれ吸引装置２０を接
続してもよいが、共通の１組の吸引装置２０を接続する
ようにしてもよい。又、濾過手段１０を設ける際に削孔
１１をやや下向きに傾けて設けるとしたが、削孔１１を
設ける方向は任意であり、必ずしも下向きに限る必要は
ない。

【００１８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
の湧水濾過処理方法及び装置ではトンネル内の湧水点又
はその付近の任意の位置に掘削した削孔に濾過材を装填
し、これにより濾過された清水を削孔位置に集めて、所
定の吸引圧で吸引して取出すようにしたから、湧水がト
ンネル内で短時間で設置点に集中して集められ、かつ清
水として浄化処理されて側溝に流され、従って自然環境
を汚すことなく湧水を濾過処理できるため、掘削作業を
効率よく推進できるという効果が得られる。又、処理装
置は機構がシンプルで簡単であり、従来のような薬剤な
どは不要であって、コストも安価であるという利点が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の湧水濾過処理装置をトンネルＴ内に
装備した状態の全体概略図

【図２】同上の処理装置の主要構成図

【図３】濾過手段の断面図

【図４】図３の矢視IV−IVから見た断面図

【図５】濾過手段の組立手順の説明図

【符号の説明】

１０ 濾過手段 １１ 削孔 １２ 濾過材 １３、１４ ストレーナ管 １３ａ、１４ａ スリット ２０ 吸引装置 ２２ 吸引ポンプ ２５ 排出管 ＳＴ 側溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 29/10 ５２０Ｚ ５３０Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削されたトンネル内の湧水点又はその
   付近に削孔を掘削し、この削孔に装着した濾過手段で湧
   水を濾過し、その清水を所定の吸引圧で吸引して排出す
   るようにした湧水濾過処理方法。
2. 【請求項２】 掘削されたトンネル内の湧水点又はその
   付近に掘削した削孔に、湧水の濾過材とその内側にスト
   レーナ管を組合わせて形成した濾過手段を設け、濾過材
   で湧水を濾過した清水を、管外周に多数のスリットを設
   けた上記ストレーナ管に吸引装置を接続して所定の吸引
   圧で吸引し排出するようにした湧水濾過処理装置。
3. 【請求項３】 前記濾過材を珪砂としたことを特徴とす
   る請求項２に記載の湧水濾過処理装置。
4. 【請求項４】 前記ストレーナ管を内、外２重に設けた
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の湧水濾過処理
   装置。