JP6325838B2 - トンネル構造および覆工背面水圧調整方法 - Google Patents
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Description
本発明は、トンネル構造および覆工背面水圧調整方法に関する。
山岳トンネルでは、トンネル背面の地下水をトンネル底部に設けられた排水溝に集水し、当該排水溝を介してトンネル外に排出させるのが一般的である。
一方、地下水の集水（排水）によって既存の水環境に何らかの影響が及ぶことが懸念される場合には、地下水を流出させることのない、止水構造（ウォータータイト）の山岳トンネル（ウォータータイトトンネル）が採用される場合がある（例えば、特許文献１参照）。
ウォータータイトトンネルでは、地下水位に応じた水圧が覆工に作用するため、想定される水圧に応じた覆工構造を構築する必要がある。
ウォータータイトトンネルでは、地下水位に応じた水圧が覆工に作用するため、想定される水圧に応じた覆工構造を構築する必要がある。
大きな水圧が作用するウォータータイトトンネルでは、覆工の厚みや鉄筋量を増加させることにより、水圧に耐え得る覆工構造を構築する。
ところが、覆工厚や鉄筋量を増加させると、施工に手間がかかるとともに費用も嵩む。
ところが、覆工厚や鉄筋量を増加させると、施工に手間がかかるとともに費用も嵩む。
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、簡易かつ安価に構築することが可能で、なおかつ、トンネル背面の水圧を調整することが可能なトンネル構造および覆工背面水圧調整方法を提案することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明のトンネル構造は、トンネル背面の水圧を調整するものであって、覆工コンクリートと、前記覆工コンクリートの外面を覆う防水シートと、前記覆工コンクリートおよび前記防水シートを貫通した導水管と、前記導水管のトンネル内空側端部に設置された圧力調整弁とを備えていることを特徴としている。
前記防水シートは、不織布からなる保護層と、不透水性の材質からなる止水層との複層構造により構成されているのが望ましい。
前記防水シートは、不織布からなる保護層と、不透水性の材質からなる止水層との複層構造により構成されているのが望ましい。
かかるトンネル構造によれば、トンネルに作用する水圧が大きくなった場合に、圧力調整弁を介して地下水を排水することで、トンネルに作用する水圧を低減させることができる。
そのため、トンネルに作用する水圧を調整することができ、ひいては、過度な覆工構造を構築する必要がなく、簡易かつ経済的なトンネル構造を構築することができる。
そのため、トンネルに作用する水圧を調整することができ、ひいては、過度な覆工構造を構築する必要がなく、簡易かつ経済的なトンネル構造を構築することができる。
また、前記覆工コンクリートと前記防水シートとを貫通した集水管と、前記集水管のトンネル内空側端部に設置された開閉弁とをさらに備えていれば、圧力調整弁の交換時等に、地下水位を下げることで作業をしやすくすることができる。
また、本発明の覆工背面水圧調整方法は、覆工を貫通する導水管が形成されたトンネルにおいて、前記導水管内の水圧が一定の値以下のときは前記導水管を遮蔽し、前記導水管内の水圧が一定の値を超えたときは前記導水管を開口してトンネル背面の地下水を排水することでトンネル背面の水圧を調整するものである。
本発明のトンネル構造および覆工背面水圧調整方法によれば、簡易かつ安価に構築することが可能で、なおかつ、トンネル背面の水圧を調整することが可能となる。
本実施形態では、円形断面のウォータータイトトンネルに、本発明に係るトンネル構造１を適用する場合について説明する。
なお、トンネル構造１を適用可能なトンネルＴの断面形状は円形に限定されるものではない。
なお、トンネル構造１を適用可能なトンネルＴの断面形状は円形に限定されるものではない。
トンネル構造１は、図１および図２に示すように、覆工コンクリート２と、防水シート３と、導水管４と、圧力調整弁５と、集水管６と、開閉弁７とを備えている。
覆工コンクリート２は、筒状に形成されたコンクリートの硬化体であって、トンネルＴの仕上げ面を形成するとともに、トンネルＴに作用する長期荷重に対して十分な耐力を備えた構造体として機能する。
覆工コンクリート２の部材厚や材質（コンクリートの配合等）は、地山状況等に応じて適宜設定すればよい。
覆工コンクリート２の部材厚や材質（コンクリートの配合等）は、地山状況等に応じて適宜設定すればよい。
防水シート３は、覆工コンクリート２の外周面を覆うように配設されることで、トンネルＴ内への地下水の浸透を防止する。本実施形態では、覆工コンクリート２と吹付けコンクリート８との間に防水シート３が介設されている。
なお、吹付けコンクリート８は、掘削により露出した地山に対して吹き付けられたコンクリートであって、トンネルＴを早期に閉合して地山の安定化を図る一次覆工である。
防水シート３の構成は限定されるものではない。例えば、ＥＶＡ等の不透水性の材質からなる止水層と、不織布等により構成された保護層との複層構造により構成されたものを使用してもよい。
図２に示すように、トンネルＴには、軸方向に沿って、所定の間隔をあけて複数本の導水管４が配管されている。
なお、導水管４の配設ピッチは限定されるものではない。
なお、導水管４の配設ピッチは限定されるものではない。
導水管４は、覆工コンクリート２と防水シート３とを貫通する管路である。なお、導水管４は、吹付けコンクリート８を貫通していてもよい。
導水管４は、図１に示すように、トンネルＴ断面の左右にそれぞれ配管されている。
導水管４は、図１に示すように、トンネルＴ断面の左右にそれぞれ配管されている。
導水管４の地山側端部は、開口している。
図３の（ａ）に示すように、導水管４の地山側端部には、フィルター材９が取り付けられていて、導水管４のトンネル内空側端部には、圧力調整弁５が設置されている。
図３の（ａ）に示すように、導水管４の地山側端部には、フィルター材９が取り付けられていて、導水管４のトンネル内空側端部には、圧力調整弁５が設置されている。
フィルター材９は、導水管４の高さ位置に対応して、防水シート３の外面に取り付けられている。本実施形態では、トンネルＴの軸方向に沿って、帯状のフィルター材９を連続して取り付けている。なお、フィルター材９は、導水管４の位置にそれぞれ個別に取り付けてもよい。
フィルター材９を構成する材料は、地下水の透水を許容し、土砂等を遮蔽することが可能であれば限定されるものではないが、例えば不織布等を使用すればよい。
圧力調整弁５は、導水管４のトンネル内空側の端部を開閉する弁である。圧力調整弁５は、トンネルＴ内の管理通路上に位置している。
圧力調整弁５は、導水管４内の水圧（地下水圧）が一定の値を超えると、導水管４を開口する。
圧力調整弁５は、導水管４内の水圧（地下水圧）が一定の値を超えると、導水管４を開口する。
また、圧力調整弁５は圧力計５ａを有している。圧力計５ａにより、トンネルに作用する水圧を確認できる。
本実施形態では、機械式の圧力調整弁を採用するが、圧力調整弁の形式は限定されるものではなく、例えば、電磁式であってもよい。
本実施形態では、機械式の圧力調整弁を採用するが、圧力調整弁の形式は限定されるものではなく、例えば、電磁式であってもよい。
圧力調整弁５により導水管４が開口すると、トンネルＴの外周の地下水が導水管４を介してトンネルＴ内に誘導される。
導水管４から排水された地下水は、トンネル内の排水設備（側溝１１や中央排水管１２等）を介して、トンネル坑外へ排水される。
導水管４から排水された地下水は、トンネル内の排水設備（側溝１１や中央排水管１２等）を介して、トンネル坑外へ排水される。
地下水を排水することにより、導水管４内の水圧が一定の値以下になると、圧力調整弁５は、導水管４を遮蔽して、地下水の排水を停止する。
集水管６は、覆工コンクリート２と防水シート３とを貫通する管路である。なお、集水管６は、吹付けコンクリート８をも貫通していてもよい。
集水管６は、図２に示すように、トンネルＴ断面の左右にそれぞれ配管されている。
集水管６は、図２に示すように、トンネルＴ断面の左右にそれぞれ配管されている。
集水管６の地山側端部は、開口している。
図３の（ｂ）に示すように、集水管６の地山側端部には、フィルター材９が取り付けられていて、集水管６のトンネル内空側端部には、開閉弁７が設置されている。
図３の（ｂ）に示すように、集水管６の地山側端部には、フィルター材９が取り付けられていて、集水管６のトンネル内空側端部には、開閉弁７が設置されている。
集水管６の開口部は、トンネルＴの軸方向に沿って取り付けられた帯状のフィルター材９により覆われている。なお、フィルター材９は、集水管６の位置にそれぞれ個別に取り付けてもよい。
開閉弁７は、トンネルＴ内の管理通路上に配設されており、集水管６のトンネル内空側の端部を開閉する。
開閉弁７は、ハンドル７ａを操作することにより、集水管６を開閉するように構成されている。
開閉弁７は、ハンドル７ａを操作することにより、集水管６を開閉するように構成されている。
以上、本実施形態のトンネル構造１によれば、トンネルに作用する水圧を一定に保つことができる。トンネルＴの背面に作用する水圧（地下水圧）が一定の値を超えると、圧力調整弁５が作動（開口）してトンネルＴの背面の水をトンネルＴ内に排水することで、地下水位（水圧）を低下させることができる。
そのため、トンネルＴの覆工コンクリート２が、過大な水圧により破損する恐れがない。
そのため、トンネルＴの覆工コンクリート２が、過大な水圧により破損する恐れがない。
また、トンネルＴに作用する水圧を一定の水圧で管理することができるため、覆工コンクリート２を過度に設計する必要がない。そのため、覆工コンクリート２のコンクリート量、鉄筋量等の低減化を図ることも可能となり、したがって、トンネルＴの施工の手間や、費用を削減することができる。
また、何らかの原因により圧力調整弁５を修理または交換する必要が生じた場合には、開閉弁７により地下水を排水することで一時的に地下水位を低下させた状態で、圧力調整弁５の修理や交換を行うことができる。
同様に、導水管４の清掃や補修する際にも、開閉弁７を利用して地下水位を一時的に低下させた状態で行うことができる。
同様に、導水管４の清掃や補修する際にも、開閉弁７を利用して地下水位を一時的に低下させた状態で行うことができる。
また、開閉弁７によりトンネルＴ内に地下水を流入させることで、トンネルＴ内の清掃に地下水を利用することができる。
また、圧力調整弁５による排水のみでは、水圧が十分に低下しない場合には、開閉弁７を利用して排水することで、水圧を低下させることも可能である。
また、圧力調整弁５による排水のみでは、水圧が十分に低下しない場合には、開閉弁７を利用して排水することで、水圧を低下させることも可能である。
導水管４および圧力調整弁５は、所定のピッチで配設されているため、不均一に作用する水圧を一定に保つことができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、本発明のトンネル構造が適用可能なトンネルの使用目的は限定されるものではなく、例えば、道路トンネル、鉄道トンネル等に適用可能である。
圧力計に発信器が設置されており、圧力計により所定値以上の水圧を感知したときに、警報を発信するように構成されていてもよい。
また、圧力計の計測値に応じて手動により導水管を開閉してもよい。
また、圧力計の計測値に応じて手動により導水管を開閉してもよい。
１ トンネル構造
２ 覆工コンクリート
３ 防水シート
４ 導水管
５ 圧力調整弁
６ 集水管
７ 開閉弁
８ 吹付けコンクリート
９ フィルター材
Ｔ トンネル
２ 覆工コンクリート
３ 防水シート
４ 導水管
５ 圧力調整弁
６ 集水管
７ 開閉弁
８ 吹付けコンクリート
９ フィルター材
Ｔ トンネル
Claims (2)
- トンネル背面の水圧を調整するトンネル構造であって、
覆工コンクリートと、
前記覆工コンクリートの外面を覆う防水シートと、
前記覆工コンクリートおよび前記防水シートを貫通した導水管と、
前記導水管のトンネル内空側端部に設置された圧力調整弁と、を備えており、
前記防水シートは、不織布からなる保護層と、不透水性の材質からなる止水層との複層構造により構成されていることを特徴とする、トンネル構造。 - トンネル背面の水圧を調整するトンネル構造であって、
覆工コンクリートと、
前記覆工コンクリートの外面を覆う防水シートと、
前記覆工コンクリートおよび前記防水シートを貫通した導水管と、
前記導水管のトンネル内空側端部に設置された圧力調整弁と、
前記覆工コンクリートと前記防水シートとを貫通した集水管と、
前記集水管のトンネル内空側端部に設置された開閉弁と、を備えていることを特徴とする、トンネル構造。
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| JP2014031506A JP6325838B2 (ja) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | トンネル構造および覆工背面水圧調整方法 |
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