地下水の流動阻害防止工法および装置
【課題】地中における透水層部分の地山掘削面を地下水の通水確保に有効に利用して通水能力を高め、大型化を防止し、その施工を効率化して多大な手間と時間と費用がかかるのを防止する。
【解決手段】透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に行われる地下水の流動阻害防止工法であって、地中を掘削した後の地山掘削面のうち透水層に対応する部分に通水路構成要素を付設固定するようにドレーン管を打設し、該通水路構成要素のドレーン管による付設固定を繰り返して透水層部通水路領域を形成し、該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体を設けて該区画体と地山掘削面により透水層部通水路を区画形成し、地山掘削面のうち不透水層に対応する部分に不透水層部通水路を形成し、前記各通水路を一連となるように形成することで、地下水の上流側の透水層から下流側の透水層に通ずる流路となる一連の通水路を形成する。
【解決手段】透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に行われる地下水の流動阻害防止工法であって、地中を掘削した後の地山掘削面のうち透水層に対応する部分に通水路構成要素を付設固定するようにドレーン管を打設し、該通水路構成要素のドレーン管による付設固定を繰り返して透水層部通水路領域を形成し、該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体を設けて該区画体と地山掘削面により透水層部通水路を区画形成し、地山掘削面のうち不透水層に対応する部分に不透水層部通水路を形成し、前記各通水路を一連となるように形成することで、地下水の上流側の透水層から下流側の透水層に通ずる流路となる一連の通水路を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水の流れがある透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に行われる地下水の流動阻害防止工法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下水の流動がある透水層と地下水の流動が無い不透水層とに跨って地中に、道路用トンネル、鉄道用トンネル等のトンネル構造物を構築した場合には、透水層における地下水の流れが遮断され、短期的又は長期的な地下水の流動阻害が生じ、周辺地盤の沈下や井戸水確保の困難化などの問題が生じる場合がある。この問題に対しては、トンネル構造物の外周に沿って通水管を設けることや透水領域を新たに形成することが考えられる。ここで、開削工法により地下構造物を構築する際には、これらを適用することは比較的容易であるが、トンネルなどの非開削状態での地中掘削により地下構造物を構築する工法には適用することができないという背景がある。
【０００３】
このような背景において、特許文献１には、地中掘削に基づいて構築される地下構造物の周壁内部に、周方向に沿う環状通水管を設け、該環状通水管から地下水流動方向の上流側の地中には集水管を突出し、下流側の地中には放水管を突出し、前記集水管、環状通水管および放水管により地下水の通水路を構成して流動阻害を防止する技術が開示されている。
また、地山掘削面に吹付けコンクリートを施工するナトム（ＮＡＴＭ）工法によるトンネル構造物の建設に伴い、地下水位や地下水の流動量などの地下水の流れに影響を与える現象、即ち、地下水の流動阻害が発生する場合には、トンネル外周に砕石層や通水パイプ等を設置する通水対策や吹付けコンクリート壁を削孔してドレーン管を設置する対策が行われている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１７８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された地下水の流動阻害防止構造である通水路は、地下構造物の周壁内部に、その周方向に沿う環状通水管を設ける構造であるため、以下の問題があった。すなわち、上流側透水層中の地下水は前記集水管から入り込んだ分だけが環状通水管を介して下流側に導かれて放水管から下流側透水層中に放出される構造であり、透水層の地山掘削面は通水路として利用されていないため、該地山掘削面における地下水の浸みだし及び浸み込みをそのまま通水に活かすことができず、通水能力が不十分であるという問題があった。また、この構造では通水能力を高めるために大型化を余儀なくされる問題があった。更に、地下構造物の周壁内部にその周方向に沿う環状通水管を設ける構造は、その施工に多大な手間と時間と費用がかかる問題があった。
【０００６】
また、上述した従来の工法では、集水管や放水管にドレーン管を用いることは意図されていないため、地下水の流動保全工法の鍵となる技術としての集水管や放水管の入念かつ確実な洗浄が困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、地中における透水層部分の地山掘削面を地下水の通水確保に有効に利用して通水能力を高め、しかも大型化を防止し、またその施工を効率化して多大な手間と時間と費用がかかるのを防止することができる地下水の流動阻害防止工法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る地下水の流動阻害防止工法は、透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に行われる地下水の流動阻害防止工法であって、地中を掘削した後の地山掘削面のうち透水層に対応する部分に通水路構成要素を付設固定するようにドレーン管を打設し、該通水路構成要素のドレーン管による付設固定を繰り返して透水層部通水路領域を形成し、該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体を設けて該区画体と地山掘削面により透水層部通水路を区画形成し、地山掘削面のうち不透水層に対応する部分に不透水層部通水路を形成し、前記透水層部通水路と不透水層部通水路を一連となるように形成することで、地下水の上流側の透水層から下流側の透水層に通ずる流路となる一連の通水路を形成することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、通水路構成要素のドレーン管打設による地山掘削面への付設固定を繰り返して透水層部通水路領域を形成すると共に、該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体を設けて該区画体と地山掘削面により透水層部通水路を区画形成するので、以下の作用効果が得られる。先ず、通水能力の点において、ドレーン管を介しての通水（地下水の流動確保）に加えて、透水層部分の地山掘削面を介しての通水も行われるため、即ち地山掘削面における地下水の浸みだし及び浸み込みをそのまま当該通水路による通水に活かすことができるため、通水能力を高めることができる。
【００１０】
また、通水路の通水能力を高めるに際して、ドレーン管および透水層部分の地山掘削面を利用しているため、大型化を避けることができると共に、ドレーン管の前記打設の繰り返しと前記区画体の設置により通水路が形成されるので、その施工が容易で効率的であり、従来工法における多大な手間と時間と費用がかかることを防止することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記通水路構成要素は、透水性の袋に石を収納した透水性袋体であり、前記透水層部通水路領域は、該透水性袋体の上からドレーン管を地山掘削面に打設し、該透水性袋体を連続するように複数個配置して前記ドレーン管の打設を繰り返すことで形成することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、第１の態様の作用効果に加えて、通水路構成要素は透水性の袋に石を収納した透水性袋体であるので、取扱性が良く、ドレーン管による打設作業がし易く、更にそれに続く区画体の設置作業もし易く、施工の作業効率を向上することができる。また、石同士の間に作られる大きな隙間が水の流路となるため、石のサイズを適宜選定することで流動抵抗も小さくすることができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記複数個配置した透水性袋体の隣接間隙に石を装填し、該透水性袋体に予め設けられている連結用部材片で該石をその位置に保持することを特徴とするものである。
本発明によれば、第２の態様の作用効果に加えて、複数の袋体を並べることでできる境界部分にも石を装填するので、通水路内の石の充填状態を全長に渡ってほぼムラ無く一様にすることができ、該通水路内の水の流動を安定化することができる。また、透水性袋体に予め設けられている連結用部材片で該石をその境界位置に保持するので、作業も容易である。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１乃至第３の態様のいずれかにおいて、前記区画体は、前記透水層部通水路領域及び前記地山掘削面に、コンクリートを吹き付けることで形成される吹き付けコンクリート層にて形成することを特徴とするものである。
本発明によれば、第１乃至第３の態様のいずれかの作用効果に加え、透水層部通水路を区画形成する区画体を吹き付けコンクリート層で形成するので、その施工が極めて容易であり、施工効率が良い。特に、通水路構成要素として前記透水性袋体を用いた場合は、該吹き付けコンクリート層を利用することは無駄が無く効果的である。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記吹き付けコンクリート層から前記ドレーン管の基端を突出させ、該ドレーン管の基端開口部から高圧のジェット水流を送り込んで、前記ドレーン管を洗浄することを特徴とするものである。
【００１６】
ドレーン管は、基端には基端開口部が設けられ、地中に挿入される前記基端以外の部分には先端部分を除いてほぼ全長にわたって地中からドレーン管内に水が浸入するための間隙が一様に設けられている。該間隙は、通常、螺旋状の溝穴になっている。
ドレーン管を地中に打設した状態では、透水層中への打設であっても、ドレーン管の前記間隙部分に粘土質の粒子や小粒の砂等が付着し、水の浸入抵抗を高める泥膜が形成されやすい。
【００１７】
本発明によれば、第４の態様の作用効果に加えて、ドレーン管の基端開口部から高圧のジェット水流を送り込んで、前記間隙からジェット水流を吹き出させて前記ドレーン管を洗浄するので、前記泥膜は消散すると共に、透水層の該ドレーン管の周囲部分がフィルターゾーンとしての機能を発揮するようになり、前記間隙からドレーン管内への水の浸入を長期にわたって目詰まり無く安定して継続させることができる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第４又は第５の態様において、前記吹き付けコンクリート層の表面に、防水シートを介して、覆工コンクリート層を形成することを特徴とするものである。これにより、第４又は第５の態様の作用効果に加えて、地下水の流動阻害を防止したトンネル構造物を容易に構築することができる。
【００１９】
本発明の第７の態様は、第１乃至第６の態様のいずれかにおいて、前記一連の通水路は、前記トンネル構造物の長手方向に、一定間隔ごとに、前記地山掘削面に帯状に設けることを特徴とするものである。これにより、第１乃至第６の態様のいずれかの作用効果に加えて、地下水の流動阻害を効果的に防止することができる。
【００２０】
本発明の第８の態様に係る地下水の流動阻害防止装置は、透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に設けられる地下水の流動阻害防止装置であって、地中を掘削した後の地山掘削面のうち透水層に対応する部分に通水路構成要素を付設固定するように打設されたドレーン管と、該通水路構成要素のドレーン管による付設固定が繰り返されて形成された透水層部通水路領域と、該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体が設けられて該区画体と地山掘削面により区画形成された透水層部通水路と、地山掘削面のうち不透水層に対応する部分に形成された不透水層部通水路と、を備え、前記透水層部通水路と不透水層部通水路とは一連となるように形成されて地下水の上流側の透水層から下流側の透水層に通ずる流路となる一連の通水路が形成されて成ることを特徴とするものである。本発明によれば第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００２１】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記通水路構成要素は透水性の袋に石を収納した透水性袋体であることを特徴とするものである。本発明によれば第２の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の地下水の流動阻害防止工法または装置によれば、地中における透水層部分の地山掘削面を地下水の通水確保に有効に利用して通水能力を高め、しかも大型化を防止し、またその施工を効率化して多大な手間と時間と費用がかかるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明に係る地下水の流動阻害防止工法及び装置の一実施形態について説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の地下水の流動阻害防止工法の透水層側掘削面における施工手順の一例を示す概略断面図である。図２（ａ）（ｂ）は、本発明に用いられるドレーン管の一例を示す概略斜視図及び要部拡大斜視図（更に要部拡大図を含む）である。図３は、地山掘削面に透水性袋体をドレーン管で付設固定した状態の一例を示した斜視図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、砕石を２つの透水性袋体の境界部分に装填してその位置に保持する方法の一例を示した説明図である。図５は、ドレーン管の開口端から高圧のジェット水流を流した場合における水の流れの一例を示した説明図である。図６（ａ）（ｂ）は、本発明に用いられるドレーン管の集水・涵養部としてのスクリーン管の一例と従来の有孔管とを比較した説明図である。図７は、本発明に用いられるドレーン管の一例における地下水の集水・涵養能力及び地盤補強効果の概略を示す説明図である。
図８は、本発明に係る地下水の流動阻害防止装置が設けられたトンネル構造物の一実施形態を示す概略断面図である。図９は、同トンネル構造物の概略斜視図であり、トンネル長手方向の一定間隔毎に地山掘削面に帯状の通水路とドレーン管が配置された状態を示す。図１０は、同トンネル構造物における地下水の流れを示す説明図である。
【００２４】
本発明に係る地下水の流動阻害防止工法及び装置は、図８または図１０に示したように、地中における透水層１０と上側不透水層４１及び下側不透水層４３とに跨って地中にトンネル構造物４４を構築する際に行われるものである。
先ず、地中を掘削した後の地山掘削面１１のうち透水層１０に対応する部分に、図１（ａ）−（ｂ）及び図３に示した如く、通水路構成要素である透水性袋体３０を付設固定するようにドレーン管２０を打設する。すなわち透水性袋体３０が地山掘削面１１に直に接した状態でドレーン管２０が差し込まれて該地山掘削面１１に付設固定されている。透水性袋体３０は、透水性を有する袋例えば麻袋に砕石３１等の石が収納されたものである。ここで、袋内で砕石３１同士の間に作られる大きな隙間が水の流路となるため、石のサイズを適宜選定することで流動抵抗を小さくすることができる。
【００２５】
透水性袋体３０のドレーン管２０による付設固定を、図３に示したように繰り返して、図１０に示したように透水層部通水路領域９を形成する。すなわち透水層部通水路領域９は、透水性袋体３０の上からドレーン管２０を地山掘削面１１に打設しつつ、該透水性袋体３０を連続するように複数個並べることで形成する。ここで、透水性袋体３０を複数個並べて配置すると、図４（ａ）に示したように、その境界に間隙３２ができる。本実施の形態では、透水性袋体３０に予め面ファスナーのような連結用部材片３３が設けられており、この間隙３２に、図４（ｂ）に示したように、砕石３１を装填し、該連結用部材片３３で囲って閉じて該砕石３１をその位置に保持するようになっている（図４（ｃ））。
【００２６】
これにより、複数の透水性袋体３０を並べることでできる境界部分にも砕石３１を装填するので、通水路内の砕石３１の充填状態を全長に渡ってほぼムラ無く一様にすることができ、該通水路内の水の流動を安定化することができる。また、透水性袋体３０に予め設けられている連結用部材片３３で該砕石３１をその境界部分に保持するので、作業も容易である。
【００２７】
次に、図１（ｃ）及び図８、図１０に示したように、前記透水層部通水路領域９の前記地山掘削面１１以外の周りの部分に区画体１３を設け、該区画体１３と地山掘削面１１により透水層部通水路１２を区画形成する。ここで、透水層部通水路１２は、透水層４２の地下水の流動における上流側と下流側の両方に設けられる（図８及び図１０）。この区画体１３を設けることで、該区画体１３と地山掘削面（透水層部分）１１とで囲われた領域が透水層部通水路１２となる。
【００２８】
本実施の形態では、区画体１３は、前記透水層部通水路領域９及び前記地山掘削面１１、すなわち地山掘削面１１のうち透水層部通水路領域９と対向する部分以外の部分になる地山掘削面１１に、満遍なくコンクリートを吹き付けることで形成される公知の吹き付けコンクリート層にて形成する。このように、区画体１３を吹き付けコンクリート層にて形成すると、単位コンクリートを吹き付けるだけ済むため、その施工が極めて簡単であり効率的である。しかも、吹き付けコンクリート層は、透過性袋体３０の表面に付着して一体化するので、当該区画体（吹き付けコンクリート層）１３自体とドレーン管２０で地山に固定されている透水性袋体３０との相互作用によって、コンパクトで強固な透水層部通水路１２を形成することができる。
【００２９】
また、地山掘削面１１のうち不透水層４３に対応する部分には、図８または図１０に示したように、不透水層部通水路８を形成する。この不透水層部通水路８は、トンネル構造物４４の底部の下に設けられるため、ほぼ横方向に延設されることになる。そこで、地山掘削面１１の不透水層４３のその設置予定部分に透水性袋体３０を並べて配置し、その上から全面に満遍なくコンクリートを吹き付けて吹き付けコンクリート層を形成することで当該不透水層部通水路８を構成する区画体１３が形成されている。なお、透水性袋体３０を用いずに、砕石３１だけをその設置予定部分に敷設してコンクリートを吹き付けて前記区画体を形成してもよいことは勿論である。
【００３０】
前記透水層部通水路１２と不透水層部通水路８が一連となるように形成する。すなわち、トンネル構造物４４に対して地下水の上流側の透水層１０ａから下流側の透水層１０ｂに通ずる流路となる一連の通水路２を形成するように、前記透水層部通水路１２と不透水層部通水路８を互いに繋げる。本実施の形態では、吹き付けコンクリート層による区画体１３を前記透水層部通水路１２から不透水層部通水路８にわたって一連に形成することで、前記一連の通水路２が形成されている。
【００３１】
本実施の形態では、図１（ｂ）及び図６に示したように、前記区画体１３を成す吹き付けコンクリート層からドレーン管２０の基端を突出させ、該ドレーン管２０の基端開口部２３から高圧のジェット水流２６を送り込んで、前記ドレーン管２０を洗浄することを行えるようになっている。
【００３２】
ここで、ドレーン管２０は、図２（ａ）に示すように、先端に打込みヘッド２１が設けられ、打込みヘッド２１の後方に螺旋状の溝穴２２ｃを有する集水・涵養部としてのスクリーン管２２が設けられ、スクリーン管２２の後方に無孔鋼管の基端開口部２３が設けられた構造となっている。基端開口部２３内には、図１（ｂ）に示したように、止水栓２５が取り付けられている。打込みヘッド２１の先端付近の内径は、拡張されて銛形状部２１ａとなっており、この形状に基づく抜き抵抗力による地盤補強効果が発生するようになっている（図７）。集水・涵養部としてのスクリーン管２２は、図２（ｂ）に示すように、円形を成すように複数本が配列された円形断面の芯材２２ｂの外周に、断面三角形の線材２２ａが頂部を内側にして螺旋状に巻かれて一体化された構成となっている。線材２２ａは螺旋状に巻かれて隣り合う線材間に溝穴２２ｃが形成されている。スクリーン管２２の内径は、５０〜１００ｍｍである。また、ドレーン管２０の基端には固定板２４が設けられ、図３に示すように、該固定版２４によって透水性袋体３０を地山掘削面１１にしっかり固定できるようになっている。
【００３３】
図１（ｂ）（ｃ）に基づいて、ドレーン管２０の洗浄工程を説明する。ドレーン管２０から止水栓２５を除去した後、地山の掘削時に用いる安定液等によってスクリーン管２２部分に形成される泥膜の除去を目的として、区画体（吹付けコンクリート層）１３から突出しているドレーン管２０の基端開口部２３から高圧のジェット水流２６を送り込んで、ドレーン管２０を洗浄する。このとき、ドレーン管２０内に送り込まれた高圧のジェット水流２６は、図５に示すように、断面三角形の線材２２ａに衝突した後、様々な角度から透水層１０側に貫入し、透水層１０中で渦２７を発生させて、細粒分を洗い流す。つまり、通水路１２に基端側で連通するようにドレーン管２０を透水層１０中に打設した状態で、ドレーン管２０の基端開口部２３から高圧のジェット水流２６を送り込むことにより、集水・涵養部としてのスクリーン管２２が洗浄されると共に、透水層１０におけるスクリーン管２２周辺部がフィルタゾーン２８として働くようになる。これにより、集水・涵養面積の増大が図られ、それに伴い集水・涵養量が増加する（図６（ａ）、図７）。
【００３４】
一方、従来の有孔管３６には、縦長の孔３７が多数設けられているが、このような孔では高圧のジェット水流を送り込んでも、有孔管３６の内壁面に反射されてしまい、ジェット水流が管の外部に噴出し難いため、洗浄も不充分であり、前記フィルタゾーンも形成されない。その結果、本発明で用いるドレーン管２０は、従来の有孔管３６（図６（ｂ））と同様の透水量となるスクリーン管２２の口径が、従来の有孔管３６の約１／３〜１／４程度となり、約５０〜１００ｍｍの小口径ドレーン管２２も使用可能である（図６（ａ））。
【００３５】
最終工程として、図１（ｄ）および図８に示したように、前記吹き付けコンクリート層で形成した区画体１３の表面に、防水シート１４を介して、覆工コンクリート層１５を形成する。この際、ドレーン管２０の基端開口部２３は覆工コンクリート１５内に埋設されるようにする。
【００３６】
そして、透水層部通水路１２と不透水層部通水路８から成る前記一連の通水路２は、図９に示したように、前記トンネル構造物４４の長手方向に、一定間隔ごとに（本実施の形態では１０ｍ毎に）、前記地山掘削面１１に帯状に設ける。このようにして、トンネル構造物４４が完成すると共に、当該地下水の流動阻害防止装置も出来上がる。
【００３７】
次に、上記のように形成された地下水の流動阻害防止装置の作用を図１０に基づいて説明する。上流側の透水層１０ａ中の地下水２９は、地山掘削面１１の透水層部通水路１２を成す部分の全面から該透水層部通水路１２内に浸みだして流動すると共に、ドレーン管２０の溝穴２２ｃから内部に浸入した地下水がドレーン管２０内を通って同じく透水層部通水路１２に流出する。そして、不透水層部通水路８を通って下流側の透水層部通水路１２に至り、前記上流側とは逆に該下流側の透水層部通水路１２を成す地山掘削面１１から地下水が浸みこんで下流側透水層１０ｂに流れ込む。
【００３８】
従って、当該地下水の流動阻害防止装置としての通水能力の点において、ドレーン管２０を介しての通水に加えて、透水層部通水路１２部分の地山掘削面１１における地下水の浸みだし及び浸み込みをそのまま当該透水層部通水路１２による通水に活かすことができるため、通水能力を高めることができる。
【００３９】
また、一連の通水路２の通水能力を高めるに際して、ドレーン管２０および透水層部通水路１２部分の地山掘削面１１を利用しているため、大型化を避けることができると共に、ドレーン管２０の前記打設の繰り返しと前記区画体１３の設置により通水路が形成されるので、その施工が容易で効率的であり、従来工法における多大な手間と時間と費用がかかることを防止することができる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本願発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の地下水の流動阻害防止工法の透水層側掘削面における施工手順の一例を示す概略図であり、（ａ）はトンネルを掘削した後の状態、（ｂ）は通水路設置工程を施した後の状態、（ｃ）はドレーン管洗浄工程を施した後の状態、（ｄ）は覆工コンクリート形成工程を施した後の状態を示す。
【図２】本発明に用いられるドレーン管の一例を示す概略図であり、（ａ）はドレーン管の外観、（ｂ）はドレーン管の集水・涵養部としてのスクリーン管の構造を示す。
【図３】地山掘削面にドレーン管で透水性袋体を付設固定した状態の一例を示した図である。
【図４】砕石を２つの透水性袋体の間隙に挿入して透水性袋体に固定する方法の一例を示した図であり、（ａ）は２つの透水性袋体に取り付けられた面ファスナーを接合する前の状態、（ｂ）は２つの透水性袋体に取り付けられた面ファスナーの一部が接合され、間隙に砕石を挿入する前の状態、（ｃ）は間隙に砕石を挿入した後、面ファスナーを接合して、砕石が透水性袋体に固定された状態を示す。
【図５】ドレーン管の開口端から高圧のジェット水流を流した場合における水の流れの一例を示した図である。
【図６】本発明に用いられるドレーン管の集水・涵養部としてのスクリーン管の一例と従来の有孔管を比較した図であり、（ａ）はスクリーン管の構造とフィルタゾーン、（ｂ）は従来の有孔管の構造を示す。
【図７】本発明に用いられるドレーン管の一例における地下水の集水・涵養能力及び地盤補強効果の概略を示す図である。
【図８】本発明に係る地下水の流動阻害防止装置が設けられたトンネル構造物の一実施形態を示す概略断面図である。
【図９】同トンネル構造物の概略斜視図であり、トンネル長手方向の一定間隔毎に地山掘削面に帯状の通水路とドレーン管が配置された状態を示す。
【図１０】同トンネル構造物における地下水の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 透水層、１１ 地山掘削面、１２ 通水路、１２ａ 上流透水層側通水路、
１２ｂ 不透水層側通水路、１２ｃ 下流透水層側通水路、１３ 吹付けコンクリート層１４ 防水シート、１５ 覆工コンクリート層、２０ ドレーン管、２１ 打込みヘッド２１ａ 銛形状、２２ スクリーン管、２２ａ 線材、２２ｂ 芯材、２２ｃ 溝穴、
２３ 開口端、２４ 固定板、２５ 止水栓、２６ 高圧のジェット水流、２７ 渦、
２８ フィルタ層、２９ 地下水、３０，３０ａ，３０ｂ 透水性袋体、３１ 砕石、
３２ 間隙、３３ 面ファスナー、３６ 従来の有孔管、３７ 縦長の孔、
４０ 地下構造体、４１ 上側不透水層、４２ 透水層、
４２ａ 地下水の上流側の透水層、４２ｂ 地下水の下流側の透水層、
４３ 下側不透水層、４４ トンネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水の流れがある透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に行われる地下水の流動阻害防止工法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下水の流動がある透水層と地下水の流動が無い不透水層とに跨って地中に、道路用トンネル、鉄道用トンネル等のトンネル構造物を構築した場合には、透水層における地下水の流れが遮断され、短期的又は長期的な地下水の流動阻害が生じ、周辺地盤の沈下や井戸水確保の困難化などの問題が生じる場合がある。この問題に対しては、トンネル構造物の外周に沿って通水管を設けることや透水領域を新たに形成することが考えられる。ここで、開削工法により地下構造物を構築する際には、これらを適用することは比較的容易であるが、トンネルなどの非開削状態での地中掘削により地下構造物を構築する工法には適用することができないという背景がある。
【０００３】
このような背景において、特許文献１には、地中掘削に基づいて構築される地下構造物の周壁内部に、周方向に沿う環状通水管を設け、該環状通水管から地下水流動方向の上流側の地中には集水管を突出し、下流側の地中には放水管を突出し、前記集水管、環状通水管および放水管により地下水の通水路を構成して流動阻害を防止する技術が開示されている。
また、地山掘削面に吹付けコンクリートを施工するナトム（ＮＡＴＭ）工法によるトンネル構造物の建設に伴い、地下水位や地下水の流動量などの地下水の流れに影響を与える現象、即ち、地下水の流動阻害が発生する場合には、トンネル外周に砕石層や通水パイプ等を設置する通水対策や吹付けコンクリート壁を削孔してドレーン管を設置する対策が行われている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１７８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された地下水の流動阻害防止構造である通水路は、地下構造物の周壁内部に、その周方向に沿う環状通水管を設ける構造であるため、以下の問題があった。すなわち、上流側透水層中の地下水は前記集水管から入り込んだ分だけが環状通水管を介して下流側に導かれて放水管から下流側透水層中に放出される構造であり、透水層の地山掘削面は通水路として利用されていないため、該地山掘削面における地下水の浸みだし及び浸み込みをそのまま通水に活かすことができず、通水能力が不十分であるという問題があった。また、この構造では通水能力を高めるために大型化を余儀なくされる問題があった。更に、地下構造物の周壁内部にその周方向に沿う環状通水管を設ける構造は、その施工に多大な手間と時間と費用がかかる問題があった。
【０００６】
また、上述した従来の工法では、集水管や放水管にドレーン管を用いることは意図されていないため、地下水の流動保全工法の鍵となる技術としての集水管や放水管の入念かつ確実な洗浄が困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、地中における透水層部分の地山掘削面を地下水の通水確保に有効に利用して通水能力を高め、しかも大型化を防止し、またその施工を効率化して多大な手間と時間と費用がかかるのを防止することができる地下水の流動阻害防止工法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る地下水の流動阻害防止工法は、透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に行われる地下水の流動阻害防止工法であって、地中を掘削した後の地山掘削面のうち透水層に対応する部分に通水路構成要素を付設固定するようにドレーン管を打設し、該通水路構成要素のドレーン管による付設固定を繰り返して透水層部通水路領域を形成し、該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体を設けて該区画体と地山掘削面により透水層部通水路を区画形成し、地山掘削面のうち不透水層に対応する部分に不透水層部通水路を形成し、前記透水層部通水路と不透水層部通水路を一連となるように形成することで、地下水の上流側の透水層から下流側の透水層に通ずる流路となる一連の通水路を形成することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、通水路構成要素のドレーン管打設による地山掘削面への付設固定を繰り返して透水層部通水路領域を形成すると共に、該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体を設けて該区画体と地山掘削面により透水層部通水路を区画形成するので、以下の作用効果が得られる。先ず、通水能力の点において、ドレーン管を介しての通水（地下水の流動確保）に加えて、透水層部分の地山掘削面を介しての通水も行われるため、即ち地山掘削面における地下水の浸みだし及び浸み込みをそのまま当該通水路による通水に活かすことができるため、通水能力を高めることができる。
【００１０】
また、通水路の通水能力を高めるに際して、ドレーン管および透水層部分の地山掘削面を利用しているため、大型化を避けることができると共に、ドレーン管の前記打設の繰り返しと前記区画体の設置により通水路が形成されるので、その施工が容易で効率的であり、従来工法における多大な手間と時間と費用がかかることを防止することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記通水路構成要素は、透水性の袋に石を収納した透水性袋体であり、前記透水層部通水路領域は、該透水性袋体の上からドレーン管を地山掘削面に打設し、該透水性袋体を連続するように複数個配置して前記ドレーン管の打設を繰り返すことで形成することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、第１の態様の作用効果に加えて、通水路構成要素は透水性の袋に石を収納した透水性袋体であるので、取扱性が良く、ドレーン管による打設作業がし易く、更にそれに続く区画体の設置作業もし易く、施工の作業効率を向上することができる。また、石同士の間に作られる大きな隙間が水の流路となるため、石のサイズを適宜選定することで流動抵抗も小さくすることができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記複数個配置した透水性袋体の隣接間隙に石を装填し、該透水性袋体に予め設けられている連結用部材片で該石をその位置に保持することを特徴とするものである。
本発明によれば、第２の態様の作用効果に加えて、複数の袋体を並べることでできる境界部分にも石を装填するので、通水路内の石の充填状態を全長に渡ってほぼムラ無く一様にすることができ、該通水路内の水の流動を安定化することができる。また、透水性袋体に予め設けられている連結用部材片で該石をその境界位置に保持するので、作業も容易である。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１乃至第３の態様のいずれかにおいて、前記区画体は、前記透水層部通水路領域及び前記地山掘削面に、コンクリートを吹き付けることで形成される吹き付けコンクリート層にて形成することを特徴とするものである。
本発明によれば、第１乃至第３の態様のいずれかの作用効果に加え、透水層部通水路を区画形成する区画体を吹き付けコンクリート層で形成するので、その施工が極めて容易であり、施工効率が良い。特に、通水路構成要素として前記透水性袋体を用いた場合は、該吹き付けコンクリート層を利用することは無駄が無く効果的である。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記吹き付けコンクリート層から前記ドレーン管の基端を突出させ、該ドレーン管の基端開口部から高圧のジェット水流を送り込んで、前記ドレーン管を洗浄することを特徴とするものである。
【００１６】
ドレーン管は、基端には基端開口部が設けられ、地中に挿入される前記基端以外の部分には先端部分を除いてほぼ全長にわたって地中からドレーン管内に水が浸入するための間隙が一様に設けられている。該間隙は、通常、螺旋状の溝穴になっている。
ドレーン管を地中に打設した状態では、透水層中への打設であっても、ドレーン管の前記間隙部分に粘土質の粒子や小粒の砂等が付着し、水の浸入抵抗を高める泥膜が形成されやすい。
【００１７】
本発明によれば、第４の態様の作用効果に加えて、ドレーン管の基端開口部から高圧のジェット水流を送り込んで、前記間隙からジェット水流を吹き出させて前記ドレーン管を洗浄するので、前記泥膜は消散すると共に、透水層の該ドレーン管の周囲部分がフィルターゾーンとしての機能を発揮するようになり、前記間隙からドレーン管内への水の浸入を長期にわたって目詰まり無く安定して継続させることができる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第４又は第５の態様において、前記吹き付けコンクリート層の表面に、防水シートを介して、覆工コンクリート層を形成することを特徴とするものである。これにより、第４又は第５の態様の作用効果に加えて、地下水の流動阻害を防止したトンネル構造物を容易に構築することができる。
【００１９】
本発明の第７の態様は、第１乃至第６の態様のいずれかにおいて、前記一連の通水路は、前記トンネル構造物の長手方向に、一定間隔ごとに、前記地山掘削面に帯状に設けることを特徴とするものである。これにより、第１乃至第６の態様のいずれかの作用効果に加えて、地下水の流動阻害を効果的に防止することができる。
【００２０】
本発明の第８の態様に係る地下水の流動阻害防止装置は、透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に設けられる地下水の流動阻害防止装置であって、地中を掘削した後の地山掘削面のうち透水層に対応する部分に通水路構成要素を付設固定するように打設されたドレーン管と、該通水路構成要素のドレーン管による付設固定が繰り返されて形成された透水層部通水路領域と、該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体が設けられて該区画体と地山掘削面により区画形成された透水層部通水路と、地山掘削面のうち不透水層に対応する部分に形成された不透水層部通水路と、を備え、前記透水層部通水路と不透水層部通水路とは一連となるように形成されて地下水の上流側の透水層から下流側の透水層に通ずる流路となる一連の通水路が形成されて成ることを特徴とするものである。本発明によれば第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００２１】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記通水路構成要素は透水性の袋に石を収納した透水性袋体であることを特徴とするものである。本発明によれば第２の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の地下水の流動阻害防止工法または装置によれば、地中における透水層部分の地山掘削面を地下水の通水確保に有効に利用して通水能力を高め、しかも大型化を防止し、またその施工を効率化して多大な手間と時間と費用がかかるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明に係る地下水の流動阻害防止工法及び装置の一実施形態について説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の地下水の流動阻害防止工法の透水層側掘削面における施工手順の一例を示す概略断面図である。図２（ａ）（ｂ）は、本発明に用いられるドレーン管の一例を示す概略斜視図及び要部拡大斜視図（更に要部拡大図を含む）である。図３は、地山掘削面に透水性袋体をドレーン管で付設固定した状態の一例を示した斜視図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、砕石を２つの透水性袋体の境界部分に装填してその位置に保持する方法の一例を示した説明図である。図５は、ドレーン管の開口端から高圧のジェット水流を流した場合における水の流れの一例を示した説明図である。図６（ａ）（ｂ）は、本発明に用いられるドレーン管の集水・涵養部としてのスクリーン管の一例と従来の有孔管とを比較した説明図である。図７は、本発明に用いられるドレーン管の一例における地下水の集水・涵養能力及び地盤補強効果の概略を示す説明図である。
図８は、本発明に係る地下水の流動阻害防止装置が設けられたトンネル構造物の一実施形態を示す概略断面図である。図９は、同トンネル構造物の概略斜視図であり、トンネル長手方向の一定間隔毎に地山掘削面に帯状の通水路とドレーン管が配置された状態を示す。図１０は、同トンネル構造物における地下水の流れを示す説明図である。
【００２４】
本発明に係る地下水の流動阻害防止工法及び装置は、図８または図１０に示したように、地中における透水層１０と上側不透水層４１及び下側不透水層４３とに跨って地中にトンネル構造物４４を構築する際に行われるものである。
先ず、地中を掘削した後の地山掘削面１１のうち透水層１０に対応する部分に、図１（ａ）−（ｂ）及び図３に示した如く、通水路構成要素である透水性袋体３０を付設固定するようにドレーン管２０を打設する。すなわち透水性袋体３０が地山掘削面１１に直に接した状態でドレーン管２０が差し込まれて該地山掘削面１１に付設固定されている。透水性袋体３０は、透水性を有する袋例えば麻袋に砕石３１等の石が収納されたものである。ここで、袋内で砕石３１同士の間に作られる大きな隙間が水の流路となるため、石のサイズを適宜選定することで流動抵抗を小さくすることができる。
【００２５】
透水性袋体３０のドレーン管２０による付設固定を、図３に示したように繰り返して、図１０に示したように透水層部通水路領域９を形成する。すなわち透水層部通水路領域９は、透水性袋体３０の上からドレーン管２０を地山掘削面１１に打設しつつ、該透水性袋体３０を連続するように複数個並べることで形成する。ここで、透水性袋体３０を複数個並べて配置すると、図４（ａ）に示したように、その境界に間隙３２ができる。本実施の形態では、透水性袋体３０に予め面ファスナーのような連結用部材片３３が設けられており、この間隙３２に、図４（ｂ）に示したように、砕石３１を装填し、該連結用部材片３３で囲って閉じて該砕石３１をその位置に保持するようになっている（図４（ｃ））。
【００２６】
これにより、複数の透水性袋体３０を並べることでできる境界部分にも砕石３１を装填するので、通水路内の砕石３１の充填状態を全長に渡ってほぼムラ無く一様にすることができ、該通水路内の水の流動を安定化することができる。また、透水性袋体３０に予め設けられている連結用部材片３３で該砕石３１をその境界部分に保持するので、作業も容易である。
【００２７】
次に、図１（ｃ）及び図８、図１０に示したように、前記透水層部通水路領域９の前記地山掘削面１１以外の周りの部分に区画体１３を設け、該区画体１３と地山掘削面１１により透水層部通水路１２を区画形成する。ここで、透水層部通水路１２は、透水層４２の地下水の流動における上流側と下流側の両方に設けられる（図８及び図１０）。この区画体１３を設けることで、該区画体１３と地山掘削面（透水層部分）１１とで囲われた領域が透水層部通水路１２となる。
【００２８】
本実施の形態では、区画体１３は、前記透水層部通水路領域９及び前記地山掘削面１１、すなわち地山掘削面１１のうち透水層部通水路領域９と対向する部分以外の部分になる地山掘削面１１に、満遍なくコンクリートを吹き付けることで形成される公知の吹き付けコンクリート層にて形成する。このように、区画体１３を吹き付けコンクリート層にて形成すると、単位コンクリートを吹き付けるだけ済むため、その施工が極めて簡単であり効率的である。しかも、吹き付けコンクリート層は、透過性袋体３０の表面に付着して一体化するので、当該区画体（吹き付けコンクリート層）１３自体とドレーン管２０で地山に固定されている透水性袋体３０との相互作用によって、コンパクトで強固な透水層部通水路１２を形成することができる。
【００２９】
また、地山掘削面１１のうち不透水層４３に対応する部分には、図８または図１０に示したように、不透水層部通水路８を形成する。この不透水層部通水路８は、トンネル構造物４４の底部の下に設けられるため、ほぼ横方向に延設されることになる。そこで、地山掘削面１１の不透水層４３のその設置予定部分に透水性袋体３０を並べて配置し、その上から全面に満遍なくコンクリートを吹き付けて吹き付けコンクリート層を形成することで当該不透水層部通水路８を構成する区画体１３が形成されている。なお、透水性袋体３０を用いずに、砕石３１だけをその設置予定部分に敷設してコンクリートを吹き付けて前記区画体を形成してもよいことは勿論である。
【００３０】
前記透水層部通水路１２と不透水層部通水路８が一連となるように形成する。すなわち、トンネル構造物４４に対して地下水の上流側の透水層１０ａから下流側の透水層１０ｂに通ずる流路となる一連の通水路２を形成するように、前記透水層部通水路１２と不透水層部通水路８を互いに繋げる。本実施の形態では、吹き付けコンクリート層による区画体１３を前記透水層部通水路１２から不透水層部通水路８にわたって一連に形成することで、前記一連の通水路２が形成されている。
【００３１】
本実施の形態では、図１（ｂ）及び図６に示したように、前記区画体１３を成す吹き付けコンクリート層からドレーン管２０の基端を突出させ、該ドレーン管２０の基端開口部２３から高圧のジェット水流２６を送り込んで、前記ドレーン管２０を洗浄することを行えるようになっている。
【００３２】
ここで、ドレーン管２０は、図２（ａ）に示すように、先端に打込みヘッド２１が設けられ、打込みヘッド２１の後方に螺旋状の溝穴２２ｃを有する集水・涵養部としてのスクリーン管２２が設けられ、スクリーン管２２の後方に無孔鋼管の基端開口部２３が設けられた構造となっている。基端開口部２３内には、図１（ｂ）に示したように、止水栓２５が取り付けられている。打込みヘッド２１の先端付近の内径は、拡張されて銛形状部２１ａとなっており、この形状に基づく抜き抵抗力による地盤補強効果が発生するようになっている（図７）。集水・涵養部としてのスクリーン管２２は、図２（ｂ）に示すように、円形を成すように複数本が配列された円形断面の芯材２２ｂの外周に、断面三角形の線材２２ａが頂部を内側にして螺旋状に巻かれて一体化された構成となっている。線材２２ａは螺旋状に巻かれて隣り合う線材間に溝穴２２ｃが形成されている。スクリーン管２２の内径は、５０〜１００ｍｍである。また、ドレーン管２０の基端には固定板２４が設けられ、図３に示すように、該固定版２４によって透水性袋体３０を地山掘削面１１にしっかり固定できるようになっている。
【００３３】
図１（ｂ）（ｃ）に基づいて、ドレーン管２０の洗浄工程を説明する。ドレーン管２０から止水栓２５を除去した後、地山の掘削時に用いる安定液等によってスクリーン管２２部分に形成される泥膜の除去を目的として、区画体（吹付けコンクリート層）１３から突出しているドレーン管２０の基端開口部２３から高圧のジェット水流２６を送り込んで、ドレーン管２０を洗浄する。このとき、ドレーン管２０内に送り込まれた高圧のジェット水流２６は、図５に示すように、断面三角形の線材２２ａに衝突した後、様々な角度から透水層１０側に貫入し、透水層１０中で渦２７を発生させて、細粒分を洗い流す。つまり、通水路１２に基端側で連通するようにドレーン管２０を透水層１０中に打設した状態で、ドレーン管２０の基端開口部２３から高圧のジェット水流２６を送り込むことにより、集水・涵養部としてのスクリーン管２２が洗浄されると共に、透水層１０におけるスクリーン管２２周辺部がフィルタゾーン２８として働くようになる。これにより、集水・涵養面積の増大が図られ、それに伴い集水・涵養量が増加する（図６（ａ）、図７）。
【００３４】
一方、従来の有孔管３６には、縦長の孔３７が多数設けられているが、このような孔では高圧のジェット水流を送り込んでも、有孔管３６の内壁面に反射されてしまい、ジェット水流が管の外部に噴出し難いため、洗浄も不充分であり、前記フィルタゾーンも形成されない。その結果、本発明で用いるドレーン管２０は、従来の有孔管３６（図６（ｂ））と同様の透水量となるスクリーン管２２の口径が、従来の有孔管３６の約１／３〜１／４程度となり、約５０〜１００ｍｍの小口径ドレーン管２２も使用可能である（図６（ａ））。
【００３５】
最終工程として、図１（ｄ）および図８に示したように、前記吹き付けコンクリート層で形成した区画体１３の表面に、防水シート１４を介して、覆工コンクリート層１５を形成する。この際、ドレーン管２０の基端開口部２３は覆工コンクリート１５内に埋設されるようにする。
【００３６】
そして、透水層部通水路１２と不透水層部通水路８から成る前記一連の通水路２は、図９に示したように、前記トンネル構造物４４の長手方向に、一定間隔ごとに（本実施の形態では１０ｍ毎に）、前記地山掘削面１１に帯状に設ける。このようにして、トンネル構造物４４が完成すると共に、当該地下水の流動阻害防止装置も出来上がる。
【００３７】
次に、上記のように形成された地下水の流動阻害防止装置の作用を図１０に基づいて説明する。上流側の透水層１０ａ中の地下水２９は、地山掘削面１１の透水層部通水路１２を成す部分の全面から該透水層部通水路１２内に浸みだして流動すると共に、ドレーン管２０の溝穴２２ｃから内部に浸入した地下水がドレーン管２０内を通って同じく透水層部通水路１２に流出する。そして、不透水層部通水路８を通って下流側の透水層部通水路１２に至り、前記上流側とは逆に該下流側の透水層部通水路１２を成す地山掘削面１１から地下水が浸みこんで下流側透水層１０ｂに流れ込む。
【００３８】
従って、当該地下水の流動阻害防止装置としての通水能力の点において、ドレーン管２０を介しての通水に加えて、透水層部通水路１２部分の地山掘削面１１における地下水の浸みだし及び浸み込みをそのまま当該透水層部通水路１２による通水に活かすことができるため、通水能力を高めることができる。
【００３９】
また、一連の通水路２の通水能力を高めるに際して、ドレーン管２０および透水層部通水路１２部分の地山掘削面１１を利用しているため、大型化を避けることができると共に、ドレーン管２０の前記打設の繰り返しと前記区画体１３の設置により通水路が形成されるので、その施工が容易で効率的であり、従来工法における多大な手間と時間と費用がかかることを防止することができる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本願発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の地下水の流動阻害防止工法の透水層側掘削面における施工手順の一例を示す概略図であり、（ａ）はトンネルを掘削した後の状態、（ｂ）は通水路設置工程を施した後の状態、（ｃ）はドレーン管洗浄工程を施した後の状態、（ｄ）は覆工コンクリート形成工程を施した後の状態を示す。
【図２】本発明に用いられるドレーン管の一例を示す概略図であり、（ａ）はドレーン管の外観、（ｂ）はドレーン管の集水・涵養部としてのスクリーン管の構造を示す。
【図３】地山掘削面にドレーン管で透水性袋体を付設固定した状態の一例を示した図である。
【図４】砕石を２つの透水性袋体の間隙に挿入して透水性袋体に固定する方法の一例を示した図であり、（ａ）は２つの透水性袋体に取り付けられた面ファスナーを接合する前の状態、（ｂ）は２つの透水性袋体に取り付けられた面ファスナーの一部が接合され、間隙に砕石を挿入する前の状態、（ｃ）は間隙に砕石を挿入した後、面ファスナーを接合して、砕石が透水性袋体に固定された状態を示す。
【図５】ドレーン管の開口端から高圧のジェット水流を流した場合における水の流れの一例を示した図である。
【図６】本発明に用いられるドレーン管の集水・涵養部としてのスクリーン管の一例と従来の有孔管を比較した図であり、（ａ）はスクリーン管の構造とフィルタゾーン、（ｂ）は従来の有孔管の構造を示す。
【図７】本発明に用いられるドレーン管の一例における地下水の集水・涵養能力及び地盤補強効果の概略を示す図である。
【図８】本発明に係る地下水の流動阻害防止装置が設けられたトンネル構造物の一実施形態を示す概略断面図である。
【図９】同トンネル構造物の概略斜視図であり、トンネル長手方向の一定間隔毎に地山掘削面に帯状の通水路とドレーン管が配置された状態を示す。
【図１０】同トンネル構造物における地下水の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 透水層、１１ 地山掘削面、１２ 通水路、１２ａ 上流透水層側通水路、
１２ｂ 不透水層側通水路、１２ｃ 下流透水層側通水路、１３ 吹付けコンクリート層１４ 防水シート、１５ 覆工コンクリート層、２０ ドレーン管、２１ 打込みヘッド２１ａ 銛形状、２２ スクリーン管、２２ａ 線材、２２ｂ 芯材、２２ｃ 溝穴、
２３ 開口端、２４ 固定板、２５ 止水栓、２６ 高圧のジェット水流、２７ 渦、
２８ フィルタ層、２９ 地下水、３０，３０ａ，３０ｂ 透水性袋体、３１ 砕石、
３２ 間隙、３３ 面ファスナー、３６ 従来の有孔管、３７ 縦長の孔、
４０ 地下構造体、４１ 上側不透水層、４２ 透水層、
４２ａ 地下水の上流側の透水層、４２ｂ 地下水の下流側の透水層、
４３ 下側不透水層、４４ トンネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に行われる地下水の流動阻害防止工法であって、
地中を掘削した後の地山掘削面のうち透水層に対応する部分に通水路構成要素を付設固定するようにドレーン管を打設し、
該通水路構成要素のドレーン管による付設固定を繰り返して透水層部通水路領域を形成し、
該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体を設けて該区画体と地山掘削面により透水層部通水路を区画形成し、
地山掘削面のうち不透水層に対応する部分に不透水層部通水路を形成し、
前記透水層部通水路と不透水層部通水路を一連となるように形成することで、地下水の上流側の透水層から下流側の透水層に通ずる流路となる一連の通水路を形成することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項２】
請求項１において、前記通水路構成要素は、透水性の袋に石を収納した透水性袋体であり、前記透水層部通水路領域は、該透水性袋体の上からドレーン管を地山掘削面に打設し、該透水性袋体を連続するように複数個配置して前記ドレーン管の打設を繰り返すことで形成することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項３】
請求項２において、前記複数個配置した透水性袋体の隣接間隙に石を装填し、該透水性袋体に予め設けられている連結用部材片で該石をその位置に保持することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記区画体は、前記透水層部通水路領域及び前記地山掘削面に、コンクリートを吹き付けることで形成される吹き付けコンクリート層にて形成することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項５】
請求項４において、前記吹き付けコンクリート層から前記ドレーン管の基端を突出させ、該ドレーン管の基端開口部から高圧のジェット水流を送り込んで、前記ドレーン管を洗浄することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項６】
請求項４又は５において、前記吹き付けコンクリート層の表面に、防水シートを介して、覆工コンクリート層を形成することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、前記一連の通水路は、前記トンネル構造物の長手方向に、一定間隔ごとに、前記地山掘削面に帯状に設けることを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項８】
透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に設けられる地下水の流動阻害防止装置であって、
地中を掘削した後の地山掘削面のうち透水層に対応する部分に通水路構成要素を付設固定するように打設されたドレーン管と、
該通水路構成要素のドレーン管による付設固定が繰り返されて形成された透水層部通水路領域と、
該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体が設けられて該区画体と地山掘削面により区画形成された透水層部通水路と、
地山掘削面のうち不透水層に対応する部分に形成された不透水層部通水路と、を備え、
前記透水層部通水路と不透水層部通水路とは一連となるように形成されて地下水の上流側の透水層から下流側の透水層に通ずる流路となる一連の通水路が形成されて成ることを特徴とする地下水の流動阻害防止装置。
【請求項９】
請求項８において、前記通水路構成要素は透水性の袋に石を収納した透水性袋体でることを特徴とする地下水の流動阻害防止装置。
【請求項１】
透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に行われる地下水の流動阻害防止工法であって、
地中を掘削した後の地山掘削面のうち透水層に対応する部分に通水路構成要素を付設固定するようにドレーン管を打設し、
該通水路構成要素のドレーン管による付設固定を繰り返して透水層部通水路領域を形成し、
該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体を設けて該区画体と地山掘削面により透水層部通水路を区画形成し、
地山掘削面のうち不透水層に対応する部分に不透水層部通水路を形成し、
前記透水層部通水路と不透水層部通水路を一連となるように形成することで、地下水の上流側の透水層から下流側の透水層に通ずる流路となる一連の通水路を形成することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項２】
請求項１において、前記通水路構成要素は、透水性の袋に石を収納した透水性袋体であり、前記透水層部通水路領域は、該透水性袋体の上からドレーン管を地山掘削面に打設し、該透水性袋体を連続するように複数個配置して前記ドレーン管の打設を繰り返すことで形成することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項３】
請求項２において、前記複数個配置した透水性袋体の隣接間隙に石を装填し、該透水性袋体に予め設けられている連結用部材片で該石をその位置に保持することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記区画体は、前記透水層部通水路領域及び前記地山掘削面に、コンクリートを吹き付けることで形成される吹き付けコンクリート層にて形成することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項５】
請求項４において、前記吹き付けコンクリート層から前記ドレーン管の基端を突出させ、該ドレーン管の基端開口部から高圧のジェット水流を送り込んで、前記ドレーン管を洗浄することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項６】
請求項４又は５において、前記吹き付けコンクリート層の表面に、防水シートを介して、覆工コンクリート層を形成することを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、前記一連の通水路は、前記トンネル構造物の長手方向に、一定間隔ごとに、前記地山掘削面に帯状に設けることを特徴とする地下水の流動阻害防止工法。
【請求項８】
透水層と不透水層とに跨って地中にトンネル構造物を構築する際に設けられる地下水の流動阻害防止装置であって、
地中を掘削した後の地山掘削面のうち透水層に対応する部分に通水路構成要素を付設固定するように打設されたドレーン管と、
該通水路構成要素のドレーン管による付設固定が繰り返されて形成された透水層部通水路領域と、
該透水層部通水路領域の前記地山掘削面以外の周りの部分に区画体が設けられて該区画体と地山掘削面により区画形成された透水層部通水路と、
地山掘削面のうち不透水層に対応する部分に形成された不透水層部通水路と、を備え、
前記透水層部通水路と不透水層部通水路とは一連となるように形成されて地下水の上流側の透水層から下流側の透水層に通ずる流路となる一連の通水路が形成されて成ることを特徴とする地下水の流動阻害防止装置。
【請求項９】
請求項８において、前記通水路構成要素は透水性の袋に石を収納した透水性袋体でることを特徴とする地下水の流動阻害防止装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２５７７９０（Ｐ２００６−２５７７９０Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７８５８５（Ｐ２００５−７８５８５）
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【Ｆターム（参考）】
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