トンネル工法

【課題】廃棄物から溶出される有害物質の漏洩を超長期にわたって抑制することが可能な地下坑道を構築することができるトンネル工法を提供することを目的としている。
【解決手段】廃棄物を埋設処分する地下坑道を構築するトンネル工法において、地盤Ｇ内に掘削された坑の内部で、坑周方向に沿って延在する複数の支保部材４…を、坑軸方向に間隔をあけて並設させ、隣り合う支保部材４，４間に板状部材６を挟み込み、板状部材６と坑壁面２ａとの間に、膨潤性粘土材料を含有する粘土系止水材７を充填する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を埋設処分する地下坑道を構築するためのトンネル工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を処分する方法として、地盤内に構築された地下坑道内に廃棄物を収納した後、当該坑道を埋め戻し、廃棄物を埋設処分する方法がある。この方法で廃棄物を処分する場合、廃棄物から溶出される有害物質の漏洩を防止する必要がある。したがって、従来、廃棄物処理用の坑道を構築するトンネル工法は、掘削された坑の壁面をコンクリート等で覆工する方法が採用されている。
【０００３】
また、放射性廃棄物を埋設処分する場合では、上記した埋設処分する際に、廃棄物をベントナイト等からなる遮蔽材で囲った状態で地下坑道内に定置される。これにより、放射性廃棄物から抽出される放射性物質の地下水への漏洩を抑制することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１４４２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来のトンネル工法では、千年或いは万年単位の超長期の経過劣化により、坑壁を覆う覆工の透水性が増大し、廃棄物から溶出される有害物質が周辺地盤内に漏洩し得る虞があるという問題がある。また、従来のトンネル工法では、超長期の期間経過で、覆工等のセメント系部材からセメント成分が溶出され、このセメント成分のカルシウム成分や高アルカリ性により、廃棄物を囲うベントナイト製遮蔽材が材質劣化し、その低透水性能を確保できなくなり、放射性物質の地下水への漏洩が生じる虞があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、廃棄物から溶出される有害物質の漏洩を超長期にわたって抑制することが可能な地下坑道を構築することができるトンネル工法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、廃棄物を埋設処分する地下坑道を構築するトンネル工法において、地盤内に掘削された坑の内部で、坑周方向に沿って延在する複数の支保部材を、坑軸方向に間隔をあけて並設させ、隣り合う支保部材間に板状部材を挟み込み、板状部材と坑壁面との間に、膨潤性粘土材料を含有する粘土系止水材を充填することを特徴とするトンネル工法。
【０００７】
このような特徴により、板状部材と坑壁面との間に充填された粘土系止水材は、それに含まれる膨潤性粘土材料が地下水の供給を受けて吸水膨潤することで、支保部材や板状部材に隙間無く密着されるとともに、支保部材と坑壁面との間に生じる空間にも充填される。また、セメント系の止水材でなく、粘土系止水材を使用するため、セメント成分が溶出されることがない。さらに、超長期の期間経過により、支保部材等が腐食劣化して欠陥部分が生じた場合には、粘土系止水材に含まれる膨潤性粘土材料が吸水膨潤してその欠陥部分が埋められる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のトンネル工法において、可撓性および通水性をそれぞれ有する袋体の中に粘土系止水材を詰めたものを、板状部材と坑壁面との間に詰め込むことで、板状部材と坑壁面との間に粘土系止水材を充填することを特徴としている。
【０００９】
このような特徴により、通水性のある袋体の中には地下水が浸入し、袋体の中に詰められた粘土系止水材に含まれる膨潤性粘土材料が膨潤することで、可撓性のある袋体はその形状が変形し、支保部材と坑壁面との間に生じる空間やその他の隙間にも満遍無く密に充填される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るトンネル工法によれば、粘土系止水材に含まれる膨潤性粘土材料が地下水の供給を受けて吸水膨潤することで、粘土系止水材が隙間無く密に充填されるため、支保部材と板状部材と粘土系止水材からなる支保工構造（覆工構造）が止水効果を発揮し、坑壁面からの湧水が少なくなり、廃棄物から溶出される有害物質の漏洩を抑制できる地下坑道を構築することが可能となる。また、セメント系の止水材でなく、粘土系止水材を使用することにより、超長期の期間経過後にセメント成分が溶出されることがないため、例えば放射性廃棄物を処理する際に、その廃棄物の周囲に形成されるベントナイト等からなる遮蔽材が材質劣化することがなく、超長期にわたる漏出抑制が可能な地下坑道を構築することができる。さらに、超長期の期間経過により、支保部材等が腐食劣化して欠陥部分が生じた場合には、粘土系止水材に含まれる膨潤性粘土材料が吸水膨潤してその欠陥部分が埋められるため、超長期にわたる漏出抑制が可能な地下坑道を構築することができる。
【００１１】
また、可撓性および通水性をそれぞれ有する袋体の中に粘土系止水材を詰めたものを、板状部材と坑壁面との間に詰め込むことで、板状部材と坑壁面との間に粘土系止水材を充填すれば、板状部材と坑壁面との間に粘土系止水材が満遍無く密に充填されるため、粘土系止水材を充填する充填設備を設置する必要がなく、設備費用を低減させることができるとともに、坑の切羽が小径であって充填設備が設置できないような場合でも板状部材と坑壁面との間に粘土系止水材を充填することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るトンネル工法の第一，第二の実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００１３】
［第一の実施の形態］
まず、廃棄物を埋設処理するための地下坑道１の構成について説明する。
図１は地下坑道１を表す断面図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ間の断面図である。図１，図２に示すように、地下坑道１は、例えば軟質岩盤等からなる地盤Ｇ内に形成された坑２の内側に、坑壁面２ａを覆う覆工（トンネル支保工３）が構築された構成からなる。
【００１４】
図３はトンネル支保工３の一部分を表す拡大断面図であり、図４は図３に示すＢ−Ｂ間の断面図である。図１，図２，図３，図４に示すように、トンネル支保工３は、坑２の周方向に沿って延在する複数の支保部材４…と、隣り合う支保部材４，４同士を繋ぐ複数の連結部材（タイロッド５…）と、隣り合う支保部材４，４間に介装された複数の板状部材６…と、板状部材６…と坑壁面２ａとの間に充填された粘土系止水材７とから構成されている。
【００１５】
支保部材４…は、Ｈ形鋼やＩ形鋼等の複数の長尺鋼材８…をボルト等で継手してなるものであり、坑２のアーチ部２ｂ、側壁部２ｃ，２ｃ及びインバート部２ｄのそれぞれに沿って設けられて環状に形成されている。支保部材４は、坑２内に複数設けられ、これら複数の支保部材４…は、坑２の軸方向に所定の間隔をあけて並べられ、坑２内にあばら骨状に配設されている。各長尺鋼材８…は、その外フランジ８ａを坑壁面２ａに対向させる向きで配設されているとともに、坑壁面２ａに沿って撓った形状になっている。
【００１６】
タイロッド５…は、坑２の軸線に平行する方向に延在して隣り合う支保部材４，４間に架け渡されたロッド状の部材であり、対向する長尺鋼材８，８のウェブ８ｂ，８ｂ間に介装された断面形状円形の鋼管からなる本体部５ａと、本体部５ａを両側の長尺鋼材８，８のウェブ８ｂ，８ｂに裏から固定する固定具５ｂとから構成されている。複数のタイロッド５…は、支保部材４の延在方向に沿って所定の間隔をあけて並列されている。
【００１７】
板状部材６…は、デッキプレートやスキンプレートなどの波型鋼板からなる。板状部材６…は、その両端部を内フランジ８ａ´（突起部）の裏面に当接させた状態で平行する長尺鋼材８，８間（支保部材４，４間）に嵌め込まれており、坑壁面２ａとの間に隙間があけられた状態で設置されている。
【００１８】
粘土系止水材７は、水分が加えられると膨潤する膨潤性粘土材料（ベントナイト）を含有する液体状、粉粒体状、或いは粘性体状の止水材であり、例えば、ベントナイト粉体やベントナイト粒状体（顆粒体）、ベントナイト原鉱石粉砕材等の膨潤性粘土材料のみからなる粘土系止水材７でもよく、或いはそれら膨潤性粘土材料に砂や礫等を混合させた混合材料等からなる粘土系止水材７でもよい。粘土系止水材７は、隣り合う支保部材４，４と板状部材６…と坑壁面２ａとで囲まれた範囲に密に充填されており、さらに、坑壁面２ａからの地下水の供給を受けて膨潤することで長尺鋼材８の外フランジ８ａと坑壁面２ａとの隙間にまで密に充填されている。
【００１９】
次に、上記した構成からなる地下坑道１の構築するトンネル工法について説明する。
図５は地下坑道１内に構築されるトンネル支保工３の建て込み状況を表した斜視図である。
まず始めに、図１，図２に示すように、地盤Ｇ内に坑２を形成する掘削工程を行う。具体的には、掘削機等によって坑２先端部の切羽でトンネル支保工３の１スパン分相当だけ掘進する。
【００２０】
次に、図３，図４，図５に示すように、複数の支保部材４…を坑２軸方向に所定の間隔をあけて並設させるとともに、隣り合う支保部材４，４同士を複数のタイロッド５…で連結する支保組立工程を行う。具体的には、各長尺鋼材８…を坑２の坑壁面２ａに沿って所定位置に配置するとともに、隣接する長尺鋼材８，８同士を継手して環状に組み立てることで、各支保部材４…をそれぞれ形成する。このとき、隣り合う支保部材４，４間の所定位置に、タイロッド５の本体部５ａを配置するとともに、その本体部５ａの両端を、両側の長尺鋼材８，８のウェブ８ｂ，８ｂ裏から固定具５ｂ，５ｂでそれぞれ固定する。
【００２１】
次に、隣り合う支保部材４，４間に複数の板状部材６…を挟み込みつつ、その板状部材６…と坑壁面２ａとの間に生じた空間に粘土系止水材７を充填する覆工工程を行う。具体的には、まず、板状部材６を、隣り合う支保部材４，４の内フランジ８ａ´，８ａ´の裏側に入れて、その両端部を両側の内フランジ８ａ´，８ａ´の裏面にそれぞれ当接させて建て掛ける。このとき、板状部材６と両側の支保部材４，４とを溶接等により接合してもよい。続いて、坑２内に設置された充填設備１０によって、板状部材６の裏側に生じた空間内に粘土系止水材７を打設する。充填設備１０は、粘土系止水材７を貯蔵する漏斗形のホッパー１１と、ホッパー１１の吐出口１１ａに接続された供給管１２と、供給管１２の先端部１２ａに接続されたフレキシブルホース１３と、供給管１２の基端部１２ｂに接続されたコンプレッサー１４とから構成されており、ホッパー１１内の粘土系止水材７は、吐出口１１ａから供給管１２内に流入し、コンプレッサー１４から供給管１２内に送り込まれた圧縮空気によってエア圧送されて供給管１２内からフレキシブルホース１３内を経てフレキシブルホース１３の先端から流れ出る。板状部材６の上端付近まで粘土系止水材７を充填したら、粘土系止水材７の充填作業を一旦停止し、板状部材６の設置作業を行った後、再び粘土系止水材７の充填作業を開始する。この板状部材６の設置作業と粘土系止水材７の充填作業を繰り返すことで、各支保部材４，４間を閉塞する。
【００２２】
次に、上述したトンネル支保工３の１スパン分相当だけ掘進する掘削工程に戻り、支保組立工程、覆工工程をそれぞれ行い、地下坑道１をスパンごとに順次構築していく。
【００２３】
上記した構成からなるトンネル工法によれば、地盤Ｇ内に掘削された坑２の内部で、複数の支保部材４…を坑２の軸方向に間隔をあけて並設させ、隣り合う支保部材４，４間に板状部材６…を挟み込み、板状部材６…と坑壁面２ａとの間に、膨潤性粘土材料を含有する粘土系止水材７を充填するため、粘土系止水材７に含まれる膨潤性粘土材料が地下水の供給を受けて吸水膨潤することで、粘土系止水材７が、支保部材４…や板状部材６…に隙間無く密着されるとともに支保部材４の外フランジ８ａと坑壁面２ａとの間に生じる隙間にも充填されて、隙間無く密に充填される。これによって、支保部材４…と板状部材６…と粘土系止水材７からなるトンネル支保工３（支保工構造）が止水効果を発揮し、坑壁面２ａからの湧水が少なくなり、廃棄物から溶出される有害物質の漏洩を抑制できる地下坑道１を構築することができる。
【００２４】
また、セメント系の止水材でなく、粘土系止水材７を使用しているため、千年或いは万年の超長期の期間経過後にもセメント成分が溶出されることがない。これによって、例えば放射性廃棄物を埋設処理する際に、その廃棄物の周囲に形成されるベントナイト等からなる遮蔽材が材質劣化することがなく、超長期にわたる漏出抑制が可能な地下坑道１を構築することができる。
【００２５】
さらに、膨潤性粘土材料を含有する粘土系止水材７が使用されるため、超長期の期間経過により、支保部材４…や板状部材６…が腐食劣化して欠陥部分が生じた場合でも、粘土系止水材７に含まれる膨潤性粘土材料が吸水膨潤してその欠陥部分が埋められる。これにより、超長期にわたる漏出抑制が可能な地下坑道１を構築することができる。
【００２６】
［第二の実施の形態］
次に、本発明に係るトンネル工法の第二の実施の形態について説明する。なお、上述した第一の実施の形態と同様な構成については、同じ符号を付すことでその説明を省略する。
【００２７】
図６は地下坑道１内に構築されるトンネル支保工３の建て込み状況を表した斜視図である。図６に示すように、予め、袋体２０の中に粘土系止水材７を詰めた土嚢状のもの（止水体２１）を複数用意しておく。そして、複数の支保部材４…を組み立てる支保組立工程を行った後、隣り合う支保部材４，４間に複数の板状部材６…を挟み込みつつ、その板状部材６…と坑壁面２ａとの間に生じた空間に、予め用意された複数の止水体２１…を詰め込んでいくことで、板状部材６…と坑壁面２ａとの間に粘土系止水材７を充填する。
【００２８】
袋体２０は、形状を容易に変えることができる可撓性を有するとともに地下水を中に流入或いは浸透させることができる通水性を有する材料からなる。例えば、多数の孔があけられたビニール製の袋や、メッシュ状の樹脂製の網袋や、透水性のある布袋などである。
【００２９】
板状部材６の上端付近まで止水体２１を詰め込んだら、止水体２１の詰め込み作業を一旦停止し、板状部材６の設置作業を行った後、再び止水体２１の詰め込み作業を開始する。この板状部材６の設置作業と止水体２１の詰め込み作業を繰り返すことで、各支保部材４，４間を閉塞する。
【００３０】
上記した構成からなるトンネル工法によれば、第一の実施の形態と同様な作用効果を奏することができるだけでなく、更なる作用効果を奏することができる。つまり、可撓性および通水性をそれぞれ有する袋体２０の中に粘土系止水材７を詰めたものを、板状部材６と坑壁面２ａとの間に詰め込むことで、板状部材６と坑壁面２ａとの間に粘土系止水材７を充填しているため、通水性のある袋体２０の中には地下水が浸入し、袋体２０の中に詰められた粘土系止水材７に含まれる膨潤性粘土材料が膨潤することで、可撓性のある袋体２０はその形状が変形し、支保部材４の外フランジ８ａと坑壁面２ａとの間に生じる空間やその他の隙間にも満遍無く密に充填される。これによって、上述した第一の実施の形態のように充填設備１０を用意する必要が無く、設備費用を低減させることができるとともに、坑２の切羽が小径であって図５に示すような充填設備１０が設置できないような場合でも板状部材６…と坑壁面２ａとの間に粘土系止水材７を充填することができる。
【００３１】
以上、本発明に係るトンネル工法の第一、第二の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した第一、第二の実施の形態では、支保部材４が、坑２のアーチ部２ｂ、側壁部２ｃ，２ｃ及びインバート部２ｄのそれぞれに沿って設けられて環状に形成されているが、本発明は、地盤が硬い場合等には、坑のアーチ部および側壁部に沿って設けられた門形の支保部材であってもよい。
【００３２】
また、上記した第一、第二の実施の形態では、板状部材６として波型鋼板が用いられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、平らな鋼板を使用してもよく、また、木板などを使用してもよい。
【００３３】
また、上記した第一の実施の形態では、坑２の切羽にホッパー１１やコンプレッサー１４などが設置された充填設備１０が用いられているが、本発明は、この充填設備１０に限定されるものではなく、例えば、切羽の後方にホッパーやコンプレッサーなどが設置され、供給管が切羽部分まで配管された構成の充填設備でもよく、その他の充填設備によって板状部材と坑壁面との間に粘土系止水材を充填してもよい。
【００３４】
また、上記した第一の実施の形態では、坑壁面２ａと板状部材６との間に、粘土系止水材７を上から充填する方法が採用されているが、本発明は、この充填方法に限定されるものではなく、例えば、予め、板状部材或いは支保部材のフランジに注入口を設けておき、この注入口から粘土系止水材を充填してもよい。
【００３５】
また、粘土系止水材７を板状部材６…と坑壁面２ａとの間に充填する方法として、第一の実施の形態では、充填設備１０を使用して充填しており、第二の実施の形態では袋体２０の中に粘土系止水材７を詰めてこれを詰め込む方法を採用しているが、本発明は、上記した２つの方法を併用して粘土系止水材の充填作業を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る第一の実施の形態を説明するための地下坑道を表した断面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ間の断面図である。
【図３】本発明に係る第一の実施の形態を説明するための地下坑道の詳細を表した部分断面図である。
【図４】図３に示すＢ−Ｂ間の断面図である。
【図５】本発明に係る第一の実施の形態を説明するための施工状況を表した斜視図である。
【図６】本発明に係る第二の実施の形態を説明するための施工状況を表した斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１地下坑道
２坑
２ａ坑壁面
４支保部材
６板状部材
７粘土系止水材
２０袋体
Ｇ地盤

【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を埋設処分する地下坑道を構築するトンネル工法において、
地盤内に掘削された坑の内部で、坑周方向に沿って延在する複数の支保部材を、坑軸方向に間隔をあけて並設させ、
隣り合う支保部材間に板状部材を挟み込み、
板状部材と坑壁面との間に、膨潤性粘土材料を含有する粘土系止水材を充填することを特徴とするトンネル工法。
【請求項２】
請求項１記載のトンネル工法において、
可撓性および通水性をそれぞれ有する袋体の中に粘土系止水材を詰めたものを、板状部材と坑壁面との間に詰め込むことで、板状部材と坑壁面との間に粘土系止水材を充填することを特徴とするトンネル工法。

【図１】