JP2020084415A - 集水セグメント及び集水設備 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2に記載された地下水の集水方法においても、鉄筋コンクリート製のセグメント本体の外周面に複数に分割された窪みが形成され、この窪み内にポーラスコンクリート等の透水材料が充填されている。窪みの底面にはセグメント本体の内周面に貫通する透水用の孔が穿設され、着脱可能な蓋が取り付けられている。
本発明による集水セグメントによれば、セグメント本体の外周側に積層された透水層に透水した地下水等の水を、下方等の他の集水セグメントの透水層に流して集めることができるため、集水セグメント毎に取水管を設ける必要がなく、しかも外周面に広く透水層を形成できるため集水効率が向上する。
集水セグメントの凹部に設けられた透水層に浸透した水は凹部にガイドされて他の集水セグメントの透水層に流すことができるため集水効率がよい。
本発明によれば、周方向に接続された複数の集水セグメントの透水層に浸透した地下水等の水を透水層に沿って下方に流れ落とし、適宜位置の集水セグメントの取水管からセグメント本体の内面に流出することで集水することができる。そのため、取水管を集水セグメント毎に設置する必要がなく、複数の透水層を通して水を集めて集水設備内に効率的に集水することができる。
本発明によれば、第一トンネルの外周側に設けられた透水層に浸透した地下水等の水を透水層に沿って下方に流れ落とし、取水管を通して第二トンネル内に集水することができる。
第一トンネルと第二トンネルの連結部に床版部を設置することで、第一トンネルと第二トンネルを作業空間と集水部とに分けることができ、床版部を通行して点検したり各集水セグメントの透水層を洗浄したりできる。
本発明によれば、セグメント本体の外周側に積層された透水層に浸透した水をセグメント本体の空間部分の外周面に沿って透水層を流れ落として取水管を通して床版部の下側の集水部に流出して集水できる。
集水設備における集水部の水位が上昇した場合でも、床版部の貫通孔を通して作業に使用する空間内に流入させることができるため、集水の容量を増大できる。
そのため、集水設備の外周面に対する透水層の面積を大きくとることができる上に集水設備内に集水するための取水管が少なくて済むため構造が簡単で低コストである上に、集水効率が高い。
図1及び図2は本発明の第一実施形態による集水用トンネル及びこれに用いる集水セグメントを示すものである。
図1は本実施形態による集水用トンネル1のセグメントリング2を示すものであり、セグメントリング2は複数、例えば5ピースの集水セグメント3をリング状に接続して構成されている。本実施形態における5ピースの集水セグメント3からなるセグメントリング2において、便宜的に、最も高さの低い底部位置のセグメントを集水セグメント3Aとし、キーセグメントを集水セグメント3Bとする。
本明細書において、集水用トンネル1の軸方向は集水セグメント3の幅方向であり、セグメントリング2の周方向が集水セグメント3の周方向を意味する。
このように構成された集水セグメント3は、例えば継手面7同士が図示しない締結ボルトやプッシュグリップ等の継手を介して連結されており、本実施形態によるセグメントリング2は、5ピースの集水セグメント3が継手面7同士で連結されて構成されている。そのため、隣り合う2ピースの集水セグメント3において、一方のポーラス層6に透水された水は他方のポーラス層6に流通可能である。
図1(b)に示す取水管10には、例えば内面5a側に逆止弁11が設置され、その内側に取水管10の開口10aを開閉する蓋部12が設置されている。また、図2(b)に示すように、セグメント本体5の中央部には内面5aとポーラス層6を連通する把持孔14と蓋部15が形成されている。ポーラス層6の洗浄時に、集水用トンネル1の内部から把持孔14を通してポーラス層6に洗浄水を噴射させて、ポーラス層6の洗浄作業を行うことができる。
また、集水用トンネル1の外周側のポーラス層6の外周面には、地山との間に透水性の裏込め材からなる透水性裏込め層(図示略)が形成され、ポーラス層6が目詰まりすることを防いでいる。透水性裏込め層として砂や微細骨材や軽量骨材等を配合して構成でき、或いは織布等の透水性を有する保護シートを配設してもよい。透水性裏込め層については以下に説明する他の実施形態等では説明を省略する。
そして、底部の集水セグメント3Aのポーラス層6では、保安員等が取水管10の蓋部12を開放すると水圧によって底部のポーラス層6内から集水用トンネル1内に水が流出する。その際、集水用トンネル1内に水が集水され、その水面が取水管10の開口10aより高くても、取水管10には逆止弁11が設置されているため逆流することを阻止できる。集水用トンネル1内に集水されている水は下流側に流れる等して他の用途に利用できる。
しかも、本実施形態による集水用トンネル1及び集水セグメント3は、最底部の集水セグメント3Aに取水管10を設ければよく、取水管10が少なくて済むため構造が簡単で低コストである。また、集水セグメント3のポーラス層6が詰まる等した場合には、集水セグメント3の中央部に設けた把持孔14を通して内面5a側からポーラス層6に向けて洗浄水を高圧で噴射して洗浄することができる。
本第二実施形態による集水セグメント18では、鉄筋コンクリート製のセグメント本体5が所定の厚みを有しており、セグメント本体5の外周面は周方向の中央部が一方の継手面7から他方の継手面7に向けて凹部19が貫通して形成されている。この凹部19内にポーラスコンクリートが充填されたポーラス層6が設けられ、ポーラス層6は対向する継手面7まで延びて端面に露出している。
本実施形態では、各集水セグメント18のポーラス層6に透水された水は周方向下方に流れ落ちるが、軸方向の他の集水セグメント18には流れないため、集水用トンネル1の軸方向には水が拡散しない。
また、洗浄水を、集水セグメント18の把持孔14を通してセグメント本体5の内面5a側からポーラス層6に吐出して洗浄する場合でも、洗浄水が凹部19の側壁にぶつかり、隣接するセグメントリング2に拡散させることなく各集水セグメント18毎に効率よく洗浄できる。
本第三実施形態による集水セグメント21では、鉄筋コンクリート製のセグメント本体5が所定の厚みを有しており、セグメント本体5の外周面は一方の主桁面8側で隆起しており、他方側の主桁面8では凹んだ形状をなす片落ち式の凹部22が形成されている。そのため、この凹部22は両方の継手面7と一方の主桁面8が高さの低い凹部形状とされている。この凹部22内にポーラスコンクリートが充填されたポーラス層6が設けられ、ポーラス層6は対向する継手面7と一方の主桁面8まで延びて端面に露出している。
本第三実施形態による集水セグメント21においても、第二実施形態の集水セグメント18と同様の作用効果を奏することができる。
図5に示す集水用トンネル25は、それぞれ断面略円形の上部トンネル26と下部トンネル27が一部重なって連結して形成された二連構造を有している。上部トンネル26は上述した第一実施形態から第三実施形態による集水セグメント3、18、21のいずれかを周方向及び軸方向に接続して構築してなる集水用トンネル部であり、本実施形態では例えば集水セグメント3で構築されている。
しかも、上部トンネル26は、その内側に複数のセグメント本体5が略リング状に構築されたセグメント本体層5A、外側に複数のポーラス層6が略リング状に構築されたポーラス層体6Aが構築されてなる二層構造を有している。
また、下部トンネル27は、ポーラス層6が設けられていない例えばRCコンクリートからなる通常のセグメント28を周方向及び軸方向に連結して構築してなる。
上部トンネル26は点検やポーラス層6の洗浄作業等を行うための通路として用いられ、床版部29は凸曲に形成されているため通行や作業等がしにくいが、下部トンネル27の一部のセグメント28としてシールド工法等で施工できるため、施工が容易である。
集水用トンネル25の上部トンネル26は保安員等が点検やポーラス層体6Aの洗浄等の作業を行う作業空間であり、下部トンネル27は上部トンネル26のポーラス層体6Aを流れ落ちる水を取水管30を介して集水させる集水部を構成する。
また、上部トンネル26における複数の集水セグメント3のポーラス層6に透水した水を下方に流れ落として、取水管10を通して下部トンネル27に集水できるため、構造が簡単で集水効率が高い。
図6(a)は第一変形例による集水用トンネル25Aを示すものである。この集水用トンネル25Aは、上部トンネル26と下部トンネル27の連結部に、上部トンネル26のRCセグメントからなるセグメント本体5が床版部29Aとして接続されている。なお、この床版部29Aにはポーラス層体6Aは積層されていない。セグメント本体5を床版部29Aとして保安員等が通行や洗浄等の各種作業を行える。
なお、本第四実施形態やその変形例による集水用トンネル25、25A、25Bは上部トンネル26を下部トンネル27より大径に形成してポーラス層体6Aによる集水力を大きく設定したが、これに代えて下部トンネル27を上部トンネル26と同一径、または、より大径に形成してもよい。この場合には、下部トンネル27の集水部における貯水量を増大できる。
本実施形態による集水用トンネル33は断面略リング状、例えば断面略卵型に形成されており、その上下方向中間部に設置した床版部34で仕切られている。床版部34の上部領域が作業空間を構成する上部トンネル35、下部領域が集水部を構成する下部トンネル36とされている。上部トンネル35の方が下部トンネル36より拡径された断面積の大きな空間を有している。そのため、下部トンネル36は断面積が小さいため、水量が小さくても水流を確保できる。
或いは、上述した構成に代えて、上部トンネル35の方が下部トンネル36より縮径された断面積の小さな空間を有するようにしてもよい。
集水用トンネル33は、内周側にRCコンクリート層からなるセグメント本体層5Aが断面略卵型に形成され、その外周側の凹部19内にポーラスコンクリートの層からなるポーラス層体6Aが全周に形成された二層構造で構築されている。
上部トンネル35と下部トンネル36を仕切る床版部34は例えば平板状に形成され、図8に示すように、例えば3条の貫通孔34aが穿孔されている。下部トンネル36に貯留される水の水位が床版部34を超えた場合には、貫通孔34aを通って上部トンネル35にも水が貯留される。
なお、上述した第四実施形態において、床版部29、29A、31には貫通孔を設けない構成としたが、貫通孔を形成してもよい。これによって下部トンネル27に集水した水の水位が上昇した場合には、床版部29、29A、31の貫通孔を通って上部トンネル26内に上昇させることができる。
また、上述した各実施形態では、耐荷性と止水性の高いセグメント本体5として鉄筋コンクリート製のセグメントを用いたが、本発明はこのようなセグメントに限定されるものではなく、鋼製セグメントや鋼材及び鉄筋コンクリートからなる合成セグメント等を採用してもよいことは言うまでもない。
また、本発明におけるポーラス層6、ポーラス層体6Aは透水層に含まれる。集水用トンネル1、25、25A、25B、33は集水設備に含まれる。上部トンネル26、35は第一トンネルに含まれ、下部トンネル27、36は第二トンネルに含まれる。
2 セグメントリング
3、3A、3B、18,21 集水セグメント
5 セグメント本体
5A セグメント本体層
6 ポーラス層
6A ポーラス層体
7 継手面
8 主桁面
10、30,38 取水管
14 把持孔
19、22、41、42 凹部
26、35 上部トンネル
27、36 下部トンネル
28 セグメント
29、29A、31、34 床版部
34a 貫通孔
Claims (7)
- 略円弧版状の集水セグメントにおいて、
内周側に形成された止水性及び耐力性を備えたセグメント本体と、
前記セグメント本体の外周側に積層されていて周方向の一端部または両端部に露出している透水性を有する透水層と、
を備えていて、前記透水層に流入した水は周方向の一端部または両端部から流出可能とされていることを特徴とする集水セグメント。 - 前記セグメント本体は、周方向の一端部または両端部に延びる凹部が形成され、前記凹部に前記透水層が設けられている請求項1に記載された集水セグメント。
- 請求項1または2に記載された複数の前記集水セグメントを少なくとも周方向に接続して管体に形成してなる集水設備において、
前記複数の集水セグメントの前記透水層は周方向に連続して接続されており、前記集水セグメントには前記透水層と前記セグメント本体の内面を連通している取水管が形成され、
前記集水セグメントの前記透水層に流入した水が前記取水管から前記セグメント本体の内面に流出することを特徴とする集水設備。 - 内周側に形成された止水性及び耐力性を備えたセグメント本体と、前記セグメント本体の外周側に積層された透水性を有する透水層と、を備えた第一トンネルと、
前記第一トンネルの下部に一部重ねて連結されていて止水性及び耐力性を備えた第二トンネルと、
前記透水層と前記第二トンネルを連結していて前記透水層内の水を前記第二トンネル内に流出する取水管と、
を備えたことを特徴とする集水設備。 - 前記第一トンネルと前記第二トンネルの連結部を仕切る床版部が設置されている請求項4に記載された集水設備。
- 止水性及び耐力性を備えた断面略リング状のセグメント本体と、
前記セグメント本体の外周側に積層された透水性を有する透水層と、
前記セグメント本体の内部を空間と集水部に仕切る床版部と、
前記透水層と前記セグメント本体の内面との間に配設されていて前記透水層の水を前記集水部に流出する取水管と、
を備えたことを特徴とする集水設備。 - 前記床版部には通水可能な貫通孔が形成されている請求項5または6に記載された集水設備。
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