JP2925822B2 - セグメント式トンネルの構築における地下水位の低下方法およびセグメント - Google Patents

セグメント式トンネルの構築における地下水位の低下方法およびセグメント

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JP2925822B2
JP2925822B2 JP3326140A JP32614091A JP2925822B2 JP 2925822 B2 JP2925822 B2 JP 2925822B2 JP 3326140 A JP3326140 A JP 3326140A JP 32614091 A JP32614091 A JP 32614091A JP 2925822 B2 JP2925822 B2 JP 2925822B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多数のセグメントを、
掘削坑内面に据え付けかつ連結してトンネルを構築する
にあたり、該トンネルの上方の地盤の地下水の水位を低
下させる方法およびこの方法を実施し得るに好適なセグ
メントに関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆるシールド工法によって、トンネ
ル壁を多数のセグメントにより形成してトンネルを構築
する場合、トンネル上方にあたる地盤の地下水位を低下
させることにより、トンネル内への地下水の流出を極力
抑えることが行われている。
【0003】その方法の一例としては、トンネル上方の
地盤に対し、地上より複数のパイプを通し、このパイプ
を通して地下水を地上に揚水する、いわゆるディープウ
ェル工法等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記工法では、パイプ
を地盤に通すための設備を設置するスペースが地上に必
要であるため、都市部においては適用しにくい。また、
工事自体が大規模な設備を要するとともに、何本ものパ
イプを地盤に通すには多大な労力と費用がかかり、特
に、山岳トンネルや大深度トンネルの場合には、この傾
向が顕著である。
【0005】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、トンネルの構築場所を選ぶことなく適用
でき、かつ労力と費用の低減を図ることのできる、セグ
メント式トンネルの構築における地下水位の低下方法お
よびこの方法を実施し得るに好適なセグメントを提供す
ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1とし
て、多数のセグメントを、掘削抗内面に据え付けかつ連
結してトンネルを構築するにあたり、該トンネルの上方
の地盤の地下水の水位を低下させる方法であって、前記
セグメントのトンネル外周側に地下水の集水部を設ける
とともに、前記セグメントのトンネル外周側と内周側の
両面とを連通する集水ホールを設け、前記集水部に集水
された地下水を、前記集水ホールから集水パイプにより
前記掘削抗の発進立坑を経て地上に揚水することを特徴
としている。
【0007】また、請求項2として、掘削坑内面に据え
付けかつ多数を連結してトンネル壁を形成するセグメン
トであって、セグメント本体のトンネル外周側に集水部
を設けてなり、この集水部を、少なくとも集水部の外周
面を構成するメッシュ状のカバーと、このカバーと前記
セグメント本体間のスペースに充填されて前記カバーか
ら脱落不能でかつ地下水が通過可能な珪砂等の介在物と
から構成し、さらに、セグメント本体に、そのトンネル
外周側と内周側の両面とを連通する集水ホールを形成し
たことを特徴としている。
【0008】
【作用】本発明のセグメント式トンネルの構築における
地下水位の低下方法によれば、従来のように、集水する
ための複数のパイプを地盤に通す必要がなく、地上にお
ける設備はきわめて小規模となって都市部にも適用で
き、かつ工事にかかる労力および費用の大幅な低減が図
られる。また、トンネル壁を形成するセグメントに地下
水を集水させるので、深度や場所にかかわることなく容
易に地下水の水位を低下させることができ、したがっ
て、特に山岳トンネルや大深度トンネルに有効である。
そして、本発明のセグメントによれば、上記方法を容易
かつ確実に実施し得ることができて好適なものである。
しかも、セグメントの外周側だけを集水部としたので、
内周側を通常のセグメントと同様な構造とすることがで
き、これにより、確実な強度を確保しつつ集水機能を付
加させることができ、また、集水終了後は、集水ホール
にグラウト材等を充填するだけで、容易に集水ホールを
閉鎖して、集水部からの地下水の侵入を禁止させること
ができる。
【0009】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
【0010】まず、本発明に係るセグメントの一実施例
を図1および図2を参照して説明する。本実施例のセグ
メント1は、スチール製であって、構築するトンネルの
掘削坑内面に沿って湾曲したスチール製のセグメント本
体2の、トンネル外周側となる凸側の面に、集水部3が
設けられた基本構成となっている。
【0011】セグメント本体2は、湾曲方向に延び、互
いに対向する状態に配された一対の主桁4間にわたり、
湾曲方向に沿った板状のスキンプレート5が張られた断
面H型状のもので、スキンプレート5は主桁4の高さ方
向の中央に溶接されている。ここで、主桁4において、
スキンプレート5より外周側の部分を外周部4a、内周
側の部分を4bとすると、一対の主桁4における内周部
4bの湾曲方向両端間にわたり、平な端板6がそれぞれ
張られ、これら端板6は、主桁4の内周部4bおよびス
キンプレート5に溶接されている。また、スキンプレー
ト5の中央には、集水ホール5aがあけられている。
【0012】集水部3は、一対の主桁4における、外周
部4aの外周縁の間および外周部4aの湾曲方向両端間
にわたって張られたメッシュ状のカバー7と、前記セグ
メント本体2のスキンプレート5と主桁4の外周部4a
の間に囲まれたスペースに充填された珪砂(介在物)8
とから構成されている。珪砂8は、地下水を集水する作
用を有するもので、カバー7の目よりもやや荒く、この
カバー7から脱落不能であり、かつ地下水が通過可能と
されたものである。カバー7の外周側は、セグメント本
体2に沿って湾曲しており、その湾曲状態を保持するた
め、前記外周部4aとカバー7に、アングル材9が取り
付けられている。
【0013】また、スキンプレート5の外周側の面に
は、前記集水ホール5aから珪砂8の脱落を防ぐメッシ
ュ状のシャッタ10が張られている。そして、スキンプ
レート5の内周側の面には、前記集水ホール5aを介し
て前記珪砂8を通過した地下水をセグメント本体2の内
周側に導く集水筒11が取り付けられ、さらにこの集水
筒11の先端には、この集水筒11を、後述する集水パ
イプPに接続するためのジョイント12が取り付けられ
ている。
【0014】なお、前記主桁4の内周部4bおよび端板
6には、セグメントどうしの連結をボルト結合で図るた
めのボルト通し坑13があけられている。
【0015】さて、上記構成のセグメント1を用いてト
ンネルを構築し、かつそのトンネルの地下水の水位を低
下させる方法を以下に説明する。
【0016】図3に示すように、地盤Gに穿った発進立
坑14の底部より、シールドマシン等によりトンネルを
構築する横坑(掘削坑)15を掘削していくとともに、
この横坑15の内面に、上記セグメント1を周方向に連
結してなるリング1Aと、通常のセグメント(スチール
製あるいはコンクリート製)16を周方向に連結してな
るリング16Aとを、掘削方向に向かって据え付けてい
く。この場合、通常のセグメント16によるリング16
Aを3つ連結したら、上記セグメント1によるリング1
Aを1つ連結するパターンを繰り返し行って、すなわち
4つに1つの割合でセグメント1によるリング1Aを連
結して、これらリング1A、16Aを横坑15に据え付
けていく。
【0017】なお、シールドマシンのテール部において
は、通常図4に示すように、シールドマシンのスキンプ
レートMの内周部に、環状のシール材17を二重に取り
付け、かつこれらの間にグリスGを充填して、据え付け
たセグメント1(16)と地盤Gとの間に充填する裏込
材がシールドマシン内に侵入するのを防ぐようになって
いる。したがって、このままの状態で据え付けたセグメ
ント1をテールマシンを推進させると、グリスGがカバ
ー7を通って珪砂8中に入り、集水部3が集水機能を発
揮しなくなる。
【0018】そこで、図4に示すように、スキンプレー
トMの内周部に、環状のブラケット18を介して、可と
う性を有する薄いゴム等でできた筒状の遮断シート19
を着脱可能に取り付けた状態とし、この遮断シート19
により集水部3へのグリスGの侵入を阻止する。そし
て、図5に示すように、セグメント1をシール材17が
通過し終えたら、ブラケット18からシート19を外
す。シート19は、図6に示すように、セグメント16
と地盤Gとの間に置きざりにし、最終的に前記裏込材に
埋める。
【0019】さて、以上のようにしてトンネルTを構築
したら、発進立坑14よりトンネルT内に集水パイプP
を導入し、リング1Aを構成する各セグメント1の前記
ジョイント12と集水パイプPとを、図示せぬ他のパイ
プ等を介して接続する。そして、地上において、図示せ
ぬポンプ等により、集水パイプP内を吸引する。
【0020】各セグメント1の前記集水部3には、トン
ネルTの上方の地盤Gに存する地下水が集水される。す
なわち、地下水は、メッシュ状のカバー7を通って珪砂
8に吸収される。そして珪砂8中の地下水は、シャッタ
10を通って、集水ホール5a、集水筒11等を経て集
水パイプP内に至り、この集水パイプPから地上に揚水
される。
【0021】このように、各セグメント1が集水した地
下水を、集水パイプPにより地上に揚水することによ
り、トンネルTの上方の地下水の水位Wは低下する。
【0022】なお、所望のレベルまで地下水の水位Wの
低下が確認されたら、集水パイプPを排除し、各リング
1A、16Aの内周面を適宜に二次覆工して、最終的に
トンネルTを得る。
【0023】上記本実施例のように、セグメント1を用
いて地下水を集水することにより地下水の水位を低下さ
せる方法によれば、従来のように、集水するための複数
のパイプを地盤に通す必要がなく、地上には集水用のポ
ンプを設置するだけで済むので、地上における設備はき
わめて小規模となり、工事にかかる労力および費用の大
幅な低減が図られる。
【0024】また、トンネル壁を形成するセグメント1
に地下水を集水させるので、深度や場所にかかわること
なく容易に地下水の水位を低下させることができ、した
がって、特に山岳トンネルや大深度トンネルに有効であ
る。
【0025】図7および図8は、上記セグメント1に代
わる他の実施例のセグメントを示している。
【0026】このセグメント20は、湾曲板状で、中央
に集水ホール21aがあけられたコンクリート製のセグ
メント本体21の、トンネル外周側となる凸側の面に、
集水部22が設けられた基本構成となっている。
【0027】集水部22は、セグメント本体21の外周
側の面における幅方向両端に固着され、内角側が互いに
対向された断面コ字状でセグメント本体21に沿って湾
曲した一対のチャンネル材23と、これらチャンネル材
23を覆って張られ、セグメント本体21に沿って湾曲
したメッシュ状のカバー24と、チャンネル材23およ
びカバー24の間に囲まれたスペースに充填された先の
実施例の同様の珪砂8とから構成されている。
【0028】メッシュ状のカバー24は、先の実施例と
同様に、珪砂8が脱落しない程度の目の荒さであり、セ
グメント本体21の外周側の面には、前記集水ホール2
1aから珪砂8の脱落を防ぐメッシュ状のシャッタ25
が張られている。
【0029】なお、セグメント本体21には、セグメン
トどうしの連結をボルト結合で図るための継手金具26
が設けられている。
【0030】このセグメント20を、先の実施例のセグ
メント1の代わりに横坑15に据え付けることにより、
同様にして集水部22から地下水を集水してその水位を
低下させることができる。この場合、地下水は、カバー
24を通って珪砂8中に吸収され、シャッタ25を通
り、集水ホール21aを経て、この集水ホール21aと
他のパイプ等で接続された集水パイプPから、地上に揚
水される。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセグメン
ト式トンネルの構築における地下水位の低下方法によれ
ば、多数のセグメントを、掘削抗内面に据え付けかつ連
結してトンネルを構築するにあたり、該トンネルの上方
の地盤の地下水の水位を低下させる方法であって、前記
セグメントのトンネル外周側に地下水の集水部を設ける
とともに、前記セグメントのトンネル外周側と内周側の
両面とを連通する集水ホールを設け、前記集水部に集水
された地下水を、前記集水ホールから集水パイプにより
前記掘削抗の発進立坑を経て地上に揚水することを特徴
とするから、従来のように、集水するためも複数のパイ
プを地盤に通す必要がなく地上における設備はきわめて
小規模となって都市部にも適用でき、かつ工事にかかる
労力および費用の大幅な低減が図られ、また、トンネル
壁を形成するセグメントに地下水を集水させるので、深
度や場所にかかわることなく容易に地下水の水位を低下
させることができ、したがって、特に山岳トンネルや大
深度トンネルに有効である。
【0032】そして、本発明のセグメントによれば、セ
グメント本体のトンネル外周側に集水部が設けられてな
り、この集水部は、少なくとも集水部の外周面を構成す
るメッシュ状のカバーと、このカバーと前記セグメント
本体間のスペースに充填されて前記カバーから脱落不能
でかつ地下水が通過可能な珪砂等の介在物とからなり、
セグメント本体には、そのトンネル外周側と内周側の両
面とを連通する集水ホールが形成されていることを特徴
とするから、上記本発明方法を、容易かつ確実に実施し
得ることができる。また、上記本発明方法及び本発明セ
グメントによれば、セグメントの外周側だけを集水部と
したので、内周側を通常のセグメントと同様な構造とす
ることができ、これにより、確実な強度を確保しつつ集
水機能を付加させることができ、また、集水終了後は、
集水ホールにグラウト材等を充填するだけで、容易に集
水ホールを閉鎖して、集水部からの地下水の侵入を禁止
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のセグメントの斜視図であ
る。
【図2】同セグメントの断面図である。
【図3】本発明方法の一実施例を説明するためのトンネ
ルの側面図である。
【図4】シールドマシンの推進方法の一例を示す第1段
階の一部断面側面図である。
【図5】同第2段階の一部断面側面図である。
【図6】同第3段階の一部断面側面図である。
【図7】本発明の他の実施例のセグメントの斜視図であ
る。
【図8】同セグメントの断面図である。
【符号の説明】
1、20 セグメント 2、21 セグメント本体 3、22 集水部 5a、21a 集水ホール 7、24 カバー 8 珪砂(介在物) 14 発進立坑 15 横坑(掘削坑) G 地盤 T トンネル W 地下水の水位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−80894(JP,A) 実開 昭58−156795(JP,U) 特公 昭54−18496(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 11/14 E21D 9/06 301 E21D 11/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数のセグメントを、掘削抗内面に据え
    付けかつ連結してトンネルを構築するにあたり、該トン
    ネルの上方の地盤の地下水の水位を低下させる方法であ
    って、前記セグメントのトンネル外周側に地下水の集水
    部を設けるとともに、前記セグメントのトンネル外周側
    と内周側の両面とを連通する集水ホールを設け、前記集
    水部に集水された地下水を、前記集水ホールから集水パ
    イプにより前記掘削抗の発進立坑を経て地上に揚水する
    ことを特徴とするセグメント式トンネルの構築における
    地下水位の低下方法。
  2. 【請求項2】 掘削抗内面に据え付けかつ多数を連結し
    てトンネル壁を形成するセグメントであって、セグメン
    ト本体のトンネル外周側に集水部が設けられてなり、こ
    の集水部は、少なくとも集水部の外周面を構成するメッ
    シュ状のカバーと、このカバーと前記セグメント本体間
    のスペースに充填されて前記カバーから脱落不能でかつ
    地下水が通過可能な珪砂等の介在物とからなり、セグメ
    ント本体には、そのトンネル外周側と内周側の両面とを
    連通する集水ホールが形成されていることを特徴とする
    セグメント。
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AU728611B2 (en) 1997-08-13 2001-01-11 Obayashi Corporation Segment for a water intake tunnel
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