JP4523107B2

JP4523107B2 - 地下水の集水方法

Info

Publication number: JP4523107B2
Application number: JP2000055704A
Authority: JP
Inventors: 攻高木; 龍二田口
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP2001248396A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水の集水方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシールドトンネルは、シールド掘進機で掘削しながらセグメントを組み立てて構築することにより、トンネルに作用する全ての荷重に耐えて地山を支保し、地下水の流入を防止する止水構造物である。
一方で、上記のようなトンネル内に地下水を侵入させないトンネルに対して、積極的に地下水を集水するもの、例えば、トンネルの外周壁を、多数の透水部材を取付けた鋼製セグメントを連結して構築する場合、この壁を介して地下水をトンネル内に流入させる集水トンネル等がある。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
上記した従来の集水トンネルをシールド工法により構築する場合には、シールド掘進機の掘進後地山の安定を図ること共に、集水機能の確保を目的として、透水性を有する裏込め材を注入する必要がある。しかし、透水性材料を主体とした裏込め材を注入する際には、モルタル等の従来の裏込め材に比べて、材料の分離や流動性の確保などの問題が生じ易い。このため、注入された裏込め材層は、透水性が不均一となり易く、透水部材の目詰まりを起こし、集水トンネルの集水能率を低下させる原因になることがある。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、通常のシールド工法でトンネルの外周側に透水性かつ確実性に優れた集水被覆層を構築し、集水トンネルの集水能率を向上させる地下水の集水方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために本発明の地下水の集水方法は、シールド工法を使用し、セグメント本体を鉄筋コンクリートで構成し、前記セグメント本体の外周側に窪みを形成し、前記窪みの内部に透水性材料を充填し、前記窪みの底部と前記セグメントの内周側を連通する透水用の孔を設け、前記透水用の孔に、集水能力の再生時に使用するものであり、ホースジョイントを有する蓋を着脱可能に取り付けたセグメントを組立て、その後にセグメントと地山の間に透水性を有する裏込め材を注入して集水被覆層を形成し、
前記セグメントと前記集水被覆層と、蓋を取り外した、前記透水用の孔を介して地下水を集水することを特徴とするものである。
【０００６】
【本発明の実施の態様】
以下図面を参照しながら本発明の一実施の態様について説明する。
【０００７】
＜イ＞使用する透水性セグメント。
図２に示すように、本発明に用いる透水性セグメント２は、セグメント本体２１と、窪み２２と、透水材料２３と、透水用の孔２４と蓋２５とより構成する。
セグメント本体２１は、鉄筋コンクリート製の円弧状板を使用する。
セグメント２の外周側には、窪み２２をトンネルの周方向に沿って所定の間隔で複数設ける。この窪み２２の内には、透水性材料２３を充填する。また、この窪み２２の底面には、透水用の孔２４をセグメント本体２１の内周側に貫通可能に所定の位置に複数穿設する。この透水用の孔２４には、蓋２５を着脱可能に取り付ける。
なお、上記したセグメント２は、シールド工法でトンネルを構築する部材として用いるため、そのセグメント２，２同士の接合部には、従来公知の接合構造、例えばボルトボックスや接合用プレートなど（図示省略）が設けられている。
【０００８】
窪み２２は、後述する透水材料２３を充填するためのスペースである。この窪み２２の形状は、図２のような四角柱に限定されるものではなく、他の形状の使用も可能である。
このような窪み２２を形成することによって、セグメント本体の軽量化を図ることができる。なお、その数又は寸法は、セグメントの所要強度と所定の透水性によって予め決めておく。
【０００９】
透水性材料２３は、地下水を集水する作用を有するもので、前記窪み２２の内部に充填する。
充填する材料としては、例えば、ポーラスコンクリート、砂,砂利等の多孔質材料の単体またはこれらを加工した集合体等が挙げられる。
【００１０】
透水用の孔２４は、セグメントの内周側に貫通するように前記窪み２２の底部に設けてある。
この孔２４は、前記透水性材料２３を通過した地下水をセグメント本体２１の内周側に導く。その数又は孔径は、所定の集水量で予め決めておく。
【００１１】
前記透水用の孔２４の先端には、蓋２５を着脱可能に取り付ける。セグメントの組立て時に、透水用の孔２４を蓋２５で閉塞し、トンネルの構築後に、蓋２５を除去し、地下水が入るようにする。
さらに、前記蓋２５の中央には、前記孔２４を、後述する洗浄用パイプに接続するためのジョイント２５１が取付けられている。
このジョイントを介して、エアなどをふきかけることによって、後述する集水被覆層等を洗浄することを可能とする。
【００１２】
＜ロ＞使用する裏込め材。
本発明に用いる裏込め材３は、図１、２のように、通常のシールド工法において、シールド掘進機が通過した地山を安定させるためだけではなく、前記透水性セグメントの浮き上がりを防止すると共に、トンネルの集水効率を向上させるための材料である。このような裏込め材３は、透水性を有すると共に、後述する集水被覆層の構築に適合することが望ましい。
このような裏込め材３は、例えば、砂、微細骨材、人工軽量骨材を所定の透水係数となるように適宜配合して使用することができる。また、通常の裏込め注入設備を活用するために、人工軽量骨材だけを使用しても良い。
また、上記した構成の裏込め材には、注入材に要求される流動性とブリ-ジング性能を確保するために、セルロース系水溶性増粘剤と補助剤等を調合したものを所定の配合で混入しておく。このようにして構成した裏込め材をセグメント背後に均一に注入することができる。
【００１３】
＜地下水の集水方法＞
以下に、上記構成のセグメントと裏込め材を使用してトンネルを構築すると共に、集水被覆層を形成し、かつ該トンネル内に地下水を集水させる方法について説明する。
【００１４】
＜イ＞立坑の構築と発進。
図１のように、地中に、縦立坑５を構築する。この縦立坑５は、例えば連続地下壁工法などの公知の土留め壁構築方法を利用して構築する。つぎに、この立坑５内にシールド掘進機を搬入し、組立てる。前記縦立坑の壁面の一部を破壊しながらシールド掘進機を発進させる。
【００１５】
＜ロ＞透水性セグメントの組立て
シールド掘進機を発進させながら、所定位置に到達してから、シールド掘進機の推進と共に、その推進分だけ上記した透水性セグメント２を組立てる。
【００１６】
＜ハ＞集水被覆層の形成
上記した透水性セグメント２と地山との空隙（テールボイド）には、上記した構成の透水性裏込め材３を通常の裏込め注入設備を用いて注入し、集水被覆層４を形成する。この集水被覆層４は、集水効率の向上と目詰まりの防止を図るために、通常のテールボイドの層厚より厚くして形成する。
さて、以上のようにして、トンネルの外周側には、集水被覆層４が形成され、この層の全体から地下水を集水することができる。そのため、集水範囲が拡大され、集水能力が向上すると共に、透水性セグメント２の外周面での地下水の流入速度が小さくなるので、目詰まりが発生する可能性が非常に低くなる。
【００１７】
＜ニ＞地下水の集水
以後所定の長さに亘って同様な作業を繰り返すことで、地盤内にシールドトンネルを構築していく。この施工終了後に、前記蓋２５を取り外すことで、透水用の孔２４を開放する。地下水は、上記した集水被覆層４を通ってセグメント２の透水材料２３に浸入し、孔２４を経てトンネル内に流入する。そして、トンネル中を流れる地下水は、縦立坑５内に至り、該縦立坑５に設置したポンプ６等により、地上に揚水される。
【００１８】
＜集水能力の再生方法＞
さて、上記したように、本発明の集水方法では、集水被覆層を設けることによって、地下水の流入速度を細粒分の移動が発生しない流速より遅くして浸透集水を行うため、目詰まりが発生する可能性が低いと考えられる。しかし、長年集水を継続すると、地下水中に含まれる粘土やシルト等の細かい粒子等が集水被覆層等に流入し目詰まりを起こし、集水能力が低下した場合には、この目詰まりを除去可能とすることが望ましい。以下に、目詰まりを除去して集水能力の再生方法について説明する。
【００１９】
図３に示すように、集水トンネル１内には、トンネルの横断方向に仕切る隔壁７を所定間隔で配設する。この隔壁７には、所定の位置にそれぞれ離間して換気、排水等のためのパイプ７２が設置されている。また、この隔壁７の主要部は、適当間隔をおく二重扉７１より構成する。
【００２０】
＜イ＞入坑と排水
まず、縦立坑５に設置した集水ポンプの運転を停止し、縦立坑５側から潜水夫又は潜水ロボットが、集水トンネル１内に入る。そして、順次前記隔壁７を閉じ、セグメント２の孔に蓋２５を被せる。その後に、前記隔壁７で仕切られた坑内の地下水を順次にポンプ等で排出する。
【００２１】
＜ロ＞目詰まりの洗浄
次に、排水の終了を確認した後、洗浄用ホース等を前記蓋２５の中央に取付けたジョイント２５１（図２）に接続し、これらのボースを洗浄バルブおよび集水バルブに連結し、これらの開閉バルブを地上又は坑内に設けられた通常の洗浄装置に連通する。この洗浄装置は、主に高圧ポンプと水槽とより構成する。
洗浄バルブを開き、集水バルブを閉じた状態で前記高圧ポンプを所定の圧力で作動させることにより、セグメント２の透水材料を介して、圧縮空気または洗浄水を集水被覆層に吹きつけて目詰まりを洗浄する。
洗浄中、前記集水バルブを開閉しながら、排水の濁り状況などを調査する。排水が清水に変わるまで、所定範囲の洗浄作業を続ける。
【００２２】
【本発明の効果】
本発明の地下水の集水方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞多数の透水性セグメントを連結して構築したトンネルの外周側に透水性を有する裏込め材を注入して集水被覆層を設けることによって、集水範囲が拡大され、集水能率が向上する。
＜ロ＞また、集水範囲が大きくなることによって、前記セグメントに浸入する地下水の流速が小さくなるので、セグメント自体の目詰まりが発生し難くなる。
＜ハ＞セグメントの透水材料を介して集水被覆層に圧縮空気等を吹きつけることによって、洗浄効果を確認しながら目詰まりを洗浄ことが容易となる。
＜ニ＞トンネルに用いるセグメントが、鉄筋コンクリート製であるため、水質に悪影響を与えることがなく、長期間使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地下水の集水方法による実施例の説明図
【図２】透水性セグメントと集水被覆層の断面図
【図３】集水能力の再生方法の説明図

Claims

シールド工法を使用し、
セグメント本体を鉄筋コンクリートで構成し、
前記セグメント本体の外周側に窪みを形成し、
前記窪みの内部に透水性材料を充填し、前記窪みの底部と前記セグメントの内周側を連通する透水用の孔を設け、
前記透水用の孔に、集水能力の再生時に使用するものであり、ホースジョイントを有する蓋を着脱可能に取り付けたセグメントを組立て、
その後にセグメントと地山の間に透水性を有する裏込め材を注入して集水被覆層を形成し、
前記セグメントと前記集水被覆層と、蓋を取り外した、前記透水用の孔を介して地下水を集水することを特徴とする、
地下水の集水方法。