JP4286277B2 - 雨水幹線の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、都市部の浸水被害対策として、地中に形成される雨水幹線の施工方法に関する。

都市部においては、舗装面等の不透水路面の拡大等により雨水が地下に浸透しにくくなっており、このため、大雨時、特に集中豪雨時等には道路等に雨水が溢れ、浸水被害が発生し易い環境になっている。
このような浸水被害を解消するための対策として、従来、地中に形成した雨水幹線に雨水を流入させ、この雨水幹線に雨水を貯水させることで、地上に雨水が溢れるのを抑制するようにした技術が知られている（特許文献１参照）。

図３及び図４に示すように、従来の雨水幹線Ｂは、全長がシールド工法により形成された管路で形成され、その最下流部に排水ポンプ６を設けた構造が一般的である。なお、図中７０，７１，７２は作業用立坑である。
なお、前記図３及び図４に示した雨水幹線Ｂの例では、管径５ｍ、全長２０００ｍ、貯水量４０，０００ｍ^３の管路５に設計されている。

このように、雨水幹線Ｂの全長をシールド工法により形成した管路５で形成すると、その全長（距離）を一定とした場合、貯水量を増大させるには、管路５の管径を大径にする必要が生じる。
管路５の管径を大径にすると、掘削設備が大掛かりになると共に、セグメントも大径になるため、イニシャルコストや工期の面で不利になる。
又、管径が大きな管路であるにもかかわらず、大雨時以外の通常時は単なる雨水用の下水管としてだけの機能しかなく、数年に一度あるかないかの大雨対策としてのコスト負担から見れば、不経済設備になってしまう。

又、管路５内に雨水を貯水させる従来の雨水幹線Ｂでは、大雨によって管路５内が雨水で満水になった場合を想定して排水ポンプ６の排水能力を大きく設定させる必要がある。
このように、従来では、排水ポンプ６に排水能力が大きい大型排水ポンプを用い、この大型排水ポンプを大雨時以外の常時排水用としても稼動させる必要があるし、また、ポンプ場設備が全体的に大掛かりになるため、メンテナンスに要するコストを含めたランニングコストが高くなってしまうという問題があった。
特開平６−２６４４９５号公報

本発明は、シールド工法により形成した流水管路と、ＮＡＴＭ工法により形成した貯水トンネルとを組み合わせて形成することで、流水管路の管径を小径に形成することを可能にし、これにより流水管路を形成するための施工を簡単にさせて、イニシャルコストを安価にすると共に、工期を短縮することができるようにする。
さらに流水管路の最下流部に貯水トンネルを形成させ、この貯水トンネルに雨水を貯水させることで、従来に比べて排水ポンプの小型化及びポンプ場設備の簡素化を可能にし、ランニングコストを低減できるようにする。
このように、イニシャルコストとランニングコストを低減させ、ライフサイクルコスト（Ｌ．Ｃ．Ｃ）を大幅に低減できる雨水幹線の施工方法を提供することを第１の課題としている。

又、ＮＡＴＭ工法により貯水トンネルを形成するに際してのイニシャルコストを安価にすると共に、工期を短縮することができるようにした雨水幹線の施工方法を提供することを第２の課題としている。

上記課題を解決するために、本発明（請求項１）の雨水幹線の施工方法は、
シールド工法により形成された流水管路と、前記流水管路の最下流部に連続してＮＡＴＭ工法により形成された貯水トンネルを備えている雨水幹線を形成するための施工方法であって、前記貯水トンネルをＮＡＴＭ工法により形成させる際に、前記流水管路を形成するためにシールド工法により形成したシールド孔を先進導坑として利用する構成とした。

又、本発明（請求項２）の雨水幹線の施工方法は、前記請求項１記載の雨水幹線の施工方法において、前記貯水トンネルが軟岩層（例えば、頁岩層）に形成されている構成とした。

シールド工法は、掘進機を発進させるための立坑を造り，その中に掘進機をおろし、掘進機の前面の土を掘削しながら油圧ジャッキで前進させる。そして、掘進機の後部でセグメントを組み立ててトンネルを形成するもので、本発明では、このシールド工法を用いて流水管路を形成している。なお、雨水幹線の流水管路には、コンクリート製セグメントを用いるのが一般的である。

又、ＮＡＴＭ工法は、掘ったトンネルの壁面にコンクリートを吹きつけて壁面を固め、さらにロックボルトを打設してグランドアーチを築くようにしたもので、その吹き付けコンクリートとロックボルト等を主な支保部材として、地盤が持つ固有の強度を積極的に活用してトンネルを安定に支持しようという工法で、本発明では、このＮＡＴＭ工法を用いて貯水トンネルを形成している。

なお、シールド工法とＮＡＴＭ工法で同一軟岩層に同一規模の地下大空間を施工した場合、ＮＡＴＭ工法の方がシールド工法に比べて施工が容易で、コストや工期の面で有利であり、又、ＮＡＴＭ工法は必要に応じて断面形状や断面寸法を自在に設定できるという設計自由度も有している。

本発明（請求項１）の雨水幹線の施工方法は、シールド工法により形成した流水管路と、ＮＡＴＭ工法により形成した貯水トンネルとを組み合わせて形成した構成に特徴がある。
即ち、流水管路の最下流部に連続して貯水部として機能する貯水トンネルを形成させることによって、流水管路には貯水機能を持たせる必要がなくなり、基本的には流水機能を持たせれば足りる。
なお、流水管路は、雨水を貯水トンネルに導水させる流水機能を基本的な機能としているが、この貯水トンネルが満水になった場合、それ以上の雨水はこの流水管路に貯水されることになる。

このように、流水管路には貯水機能を持たせる必要がなく、流下機能を持たせれば足りるため、その管径を小径にすることが可能になる。これによりシールド工法により流水管路を形成するための施工が簡単になり、イニシャルコストや工期の面で有利になる。

又、施工が容易なＮＡＴＭ工法により貯水トンネルを形成したので、この貯水トンネルを形成するための施工コストや工期についても有利になる。

又、貯水トンネルをＮＡＴＭ工法により形成したので、必要とする貯水量に応じて断面寸法や長さを自在に設定でき、設計自由度が得られるし、貯水量の変更にも容易に対応できる。
このようにＮＡＴＭ工法によれば、断面寸法や長さを自在に設定できるため、貯水量に余裕を持たせるように、その断面寸法を設定できる。
従って、必要とする貯水量以上に余裕を持たせるように貯水量を増量させれば、治水安全性を確保することができる。

又、流水管路の最下流部に貯水トンネルを形成させ、この貯水トンネルに雨水を貯水させるようにしたので、排水ポンプの小型化及びポンプ場設備の簡素化が可能になり、ランニングコストを低減できるもので、このように、イニシャルコストとランニングコストを低減させ、ライフサイクルコスト（Ｌ．Ｃ．Ｃ）を大幅に低減することができる

又、貯水トンネルに雨水を貯水できるため、その溜まった雨水を消火用や路面散布用等として使用するなど、利水性も得られる。

又、本発明では、前記流水管路を形成するためにシールド工法により形成したシールド孔を、貯水トンネルをＮＡＴＭ工法により形成させる際の先進導坑として利用するため、貯水トンネルをＮＡＴＭ工法により形成させる際に、わざわざ先進導坑を形成するといった必要がなくなり、その分、イニシャルコストや工期の面で有利になる。

なお、前記貯水トンネルを軟岩層に形成させると（請求項２）、この軟岩層は、掘削し易く、しかも地震に対し安定しているという利点が有ることから、ＮＡＴＭ工法による施工地層として好適地層と言える。例えば、福岡市（福岡県）は、地下１５ｍ以下が軟岩層（頁岩層）で形成されており、本願発明の雨水幹線を形成するのに非常に適した地域である。

図１は本発明実施例にかかる雨水幹線の平面説明図、図２はその雨水幹線の断面説明図で、前記図３及び図４によって従来例として挙げた雨水幹線と同一の幹線経路で形成されている。

本実施例の雨水幹線Ａは、流水管路１と、この流水管路１の最下流部に連続して形成された貯水トンネル２を備えている。

前記流水管路１は、シールド工法によって形成されたもので、最上流から下流に向けて長さ（距離）８７０ｍまでの上流部１ａが管径２．２ｍに形成され、この上流部１ａから最下流に至る長さ（距離）６００ｍまでの下流部１ｂが管径２．６ｍに形成されている。

前記貯水トンネル２は、軟岩層（頁岩層）にＮＡＴＭ工法により形成されたもので、断面寸法が横幅１０ｍ×縦幅１４ｍ、長さ（距離）３５０ｍに形成され、その上流上端部分が前記流水管路１（下流部１ｂ）の最下流部に連続するように形成されている。なお、この貯水トンネル２の貯水量は、４９，０００ｍ^３に形成されている。
又、貯水トンネル２の下流下端部分に連続してポンプ管路３が長さ（距離）１８０ｍ、管径２．６ｍで形成されると共に、このポンプ管路３の下流端に排水ポンプ３０が配設されている。
このように、前記貯水トンネル２は、その断面口面積が流水管路１の断面口面積よりも大きく、貯水トンネル２の全長が流水管路１の全長よりも短く形成されている。

従って、図１及び図２で示した本実施例の雨水幹線Ａと、前記図３及び図４によって従来例として挙げた雨水幹線Ｂとを比較すると、その全長及び経路を同一とした上で、雨水幹線Ａの流水管路１の管径が雨水幹線Ｂの管路の管径の略半分でありながら、雨水幹線Ａにおける貯水トンネル２だけの貯水量が雨水幹線Ｂの全体貯水量よりも略９，０００ｍ^３も多く、流水管路１及びポンプ管路３の貯水量を加えると、さらに略１，０００ｍ^３増加して、全体では略１０，０００ｍ^３も多くなっている。

このように、貯水部として機能する貯水トンネル２を形成させることによって、流水管路１には貯水機能を持たせる必要がなくなる。
これにより流水管路１の管径を小径にすることが可能になるため、流水管路１を形成するための施工が簡単になる。
又、貯水トンネル２に雨水を貯水させることができるため、排水ポンプ３０を小型化することができるし、ポンプ場設備を簡素にできる。

次に、本実施例の雨水幹線Ａの施工方法を説明する。
図２で示すように、流水管路１の上流部１ａの上流端、流水管路１の上流部１ａと下流部１ｂとの境部分、貯水トンネル２の下流端及びポンプ管路３の下流端にそれぞれ作業用立坑４０，４１，４２，４３を掘り、この作業用立坑から掘り進んで流水管路１の上流部１ａ、流水管路１の下流部１ｂ、ポンプ管路３をシールド工法により形成させ、かつ貯水トンネル２をＮＡＴＭ工法により形成させるものである。

前記流水管路１の下流部１ｂは、作業用立坑４２から貯水トンネル２を越えて次の作業用立坑４１まで形成されるもので、このとき、貯水トンネル２の部分については、コンクリート製セグメントの代わりに鋼製セグメントを用いてシールド孔を形成させるようにしている。

そして、このシールド孔を、貯水トンネル２をＮＡＴＭ工法により形成させる際の先進導坑として利用するもので、この場合の施工方法としては、鋼製セグメントに穴を明け、この穴から地層に硬化剤を注入し、この硬化剤によって地層を硬化させたのち鋼製セグメントを外して先進導坑としてのシールド孔を所定の寸法に掘り広げながらトンネルを形成させ、後は定法に従ってＮＡＴＭ工法により貯水トンネル２を形成していくものである。

このように、シールド孔を貯水トンネル２の先進導坑として利用すると、わざわざ先進導坑を形成するといった必要がなくなり、イニシャルコストや工期の面で有利になる。

なお、本発明において、雨水幹線の全長、流水管路及びポンプ管路の管径、貯水トンネルの断面寸法及び長さは実施例に限定されるものではなく、浸水対策の対象地域の面積や必要とされる貯水量等に応じで設計できるし、貯水トンネルを形成する地層についても軟岩層に限らず硬岩層や土砂層でもよい。

本発明実施例にかかる雨水幹線の平面説明図である。 本発明実施例にかかる雨水幹線の断面説明図である。 従来技術にかかる雨水幹線の平面説明図である。 従来技術にかかる雨水幹線の断面説明図である。

符号の説明

１ 流水管路
１ａ 上流部
１ｂ 下流部
２ 貯水トンネル
３ ポンプ管路
３０ 排水ポンプ
４０ 作業用立坑
４１ 作業用立坑
４２ 作業用立坑
４３ 作業用立坑
Ａ 雨水幹線

Claims (2)

1. シールド工法により形成された流水管路と、前記流水管路の最下流部に連続してＮＡＴＭ工法により形成された貯水トンネルを備えている雨水幹線を形成するための施工方法であって、
   前記貯水トンネルをＮＡＴＭ工法により形成させる際に、前記流水管路を形成するためにシールド工法により形成したシールド孔を先進導坑として利用することを特徴とする雨水幹線の施工方法。
2. 前記貯水トンネルが軟岩層に形成されている請求項１記載の雨水幹線の施工方法。

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