地下水の通水機能を有する地下構造体、その製造方法及びそのメンテナンス方法
【課題】地山の崩落防止機能と通水機能の両機能を偏り無く効果的に発揮できる地下水の通水機能を有する地下構造体を提供すること。また、当該通水機能が目詰まりによって低下した場合に、その低下した通水機能を回復させることが可能にすること。
【解決手段】地下構造体８の周囲に設けられ、内部に裏込め材が充填されて膨らむことにより前記地下構造体の外表面９と該外表面と対向する地山の掘削面ｇの両面に接した状態となっている複数列のドーナツ状袋体リング１０、１０、…と、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間Ｓに設けられた透水性裏込め材のリング７、７、…と、を備えること。更に洗浄用孔を備えること。
【解決手段】地下構造体８の周囲に設けられ、内部に裏込め材が充填されて膨らむことにより前記地下構造体の外表面９と該外表面と対向する地山の掘削面ｇの両面に接した状態となっている複数列のドーナツ状袋体リング１０、１０、…と、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間Ｓに設けられた透水性裏込め材のリング７、７、…と、を備えること。更に洗浄用孔を備えること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造体を構築することにより生じる地下水の流動阻害を防止する地下水の通水機能を有する地下構造体、その製造方法及びそのメンテナンス方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、シールド掘削機を用いて、地山に地下構造体の一例であるトンネルの覆工体を構築する場合、掘進したシールド掘削機のテール部分で、先ず複数のセグメントを互いにトンネルの円周方向にリング状に接続させてセグメントリングを構築する。そして、該セグメントリングを前記シールド掘削機の掘進力を得るためのベースにして該シールド掘削機を推進させて地山を掘削し、次のセグメントリングを先行構築された前記セグメントリングに連結するように構築し、これらを繰り返すことで地山にトンネルの覆工体を構築する。
また、前記セグメントリングの外周面（以下「外表面」とも言う）とシールド掘削機による掘削によって地山にできるトンネル用の掘削面とで作られる空隙、いわゆる、「ボイド」には、裏込め材を注入し、硬化させて地山の崩落を防止しながらトンネルの覆工体を構築する。
【０００３】
しかし、地下水が流れる透水層と、該透水層を間にして上下に不透水層が在る地山にトンネルの覆工体を前記上下の不透水層に跨る配置で構築すると、前記ボイドに注入され硬化した裏込め材が地下水の流れを遮断し、該トンネルの覆工体の下流側においては、地下水の流れが減少し又は無くなり、地盤地下や水枯れが発生する問題があった。
【０００４】
そこで、トンネル用の掘削面とセグメントリングで構成された前記覆工体の外表面との間（ボイド）であって地下水の流路に対応する部分に、通水性を有する裏込め材（骨材を充填したもの）を設けることにより地下水の流れを確保する技術が知られている（特許文献１）。ここで、前記「通水性を有する裏込め材」は、前記覆工体の外表面と前記トンネル用の掘削面との間であって、地下水の流路に対応する部分の全面に一様に設けられている。
【０００５】
また、セグメントリングで構成された前記覆工体の外表面であって地下水の流路に対応する部分に、通気性及び通水性を有する袋体を隣同士接触して密に設け、該袋体の中に骨材を充填することによりボイドを埋め、ボイドが埋められた状態であっても前記通水性袋体の繊維間の隙間および袋体内に充填された骨材同士の隙間を通る流路によって地下水の流れを確保する技術が知られている（特許文献２）。ここで、前記「裏込め材が充填された袋体」は、前記覆工体の外表面との間であって地下水の流路に対応する部分の全面に一様に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０２９４５号公報
【特許文献１】特開２０１１−１１１８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された構造では覆工体の外表面に一様に設けられた「裏込め材」が、また特許文献２に記載された構造では同じく覆工体の外表面に一様に設けられた「裏込め材の充填された袋体」が、いずれも地山の崩落防止機能と通水機能の両機能を発揮する必要がある。
しかし、前記崩落防止機能と通水機能は、通常、一方を高めると他方が低下する関係にあるので、前記覆工体の外表面の全面に亘って両機能を偏り無く効果的に発揮するように当該「裏込め材（特許文献１）」又は「裏込め材の充填された袋体（特許文献２）」を配設することは現実的には容易ではないという問題があった。
【０００８】
また特許文献１または特許文献２に記載された発明では、裏込め材として、目詰まりし難い骨材を使用し長期間にわたって地下水を通水できる構造であると記載されているが、長期間にわたって使用することにより、地下水と一緒に流れる土砂等の異物が骨材の隙間に溜まって目詰まりを起こし、通水機能が低下するという問題は避けられない。
しかし、特許文献１および特許文献２には通水性の裏込め材が目詰まり状態になった場合の対策については何ら記載されていない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、地山の崩落防止機能と通水機能の両機能を偏り無く効果的に発揮できる地下水の通水機能を有する地下構造体及びその製造方法を提供することにある。
また、当該通水機能が目詰まりによって低下した場合に、その低下した通水機能を回復させることが可能な地下構造体及びそのメンテナンス方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の第１の態様に係る地下水の通水機能を有する地下構造体は、地下構造体の周囲に設けられ、内部に裏込め材が充填されて膨らむことにより前記地下構造体の外表面と該外表面と対向する地山の掘削面の両面に接した状態となっている複数列のドーナツ状袋体リングと、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間に設けられた透水性裏込め材のリングと、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本態様によれば、互いに離間して複数列配設された「ドーナツ状袋体リング」が、地山の崩落防止機能と、更に該「ドーナツ状袋体リング」同士の間に設けられた「透水性裏込め材のリング」を両側から保持して該「透水性裏込め材のリング」の通水性及び崩落防止機能をサポートする機能を担う。そして、前記「透水性裏込め材のリング」が、通水機能を主として担い、前記「ドーナツ状袋体リング」のサポートを受けて地山の崩落防止機能も担う。
即ち、求められる各機能に対して適度に役割分担しサポートし合う形で当該「ドーナツ状袋体リング」と「透水性裏込め材のリング」とが設けられているので、地山の崩落防止機能と通水機能の両機能を地下構造体の外表面であって地下水の流路に対応する部分の全面に亘って偏り無く効果的に発揮できるようにすることができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様の地下水の通水機能を有する地下構造体において、前記透水性裏込め材のリングを洗浄するために前記地下構造体の前記透水性裏込め材のリングに対応する部位に設けられた開閉可能な洗浄用孔を備え、前記洗浄用孔から洗浄液を供給することで該洗浄液は前記一組のドーナツ状袋体リングによって両側からガイドされて前記透水性裏込め材のリング中を流れることにより該透水性裏込め材のリングを洗浄するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本態様によれば、前記洗浄用孔から洗浄液を供給することで該洗浄液は前記一組のドーナツ状袋体リングによって両側からガイドされて前記透水性裏込め材のリング中を流れることにより該透水性裏込め材のリングを洗浄することができる。従って、第１の態様の効果に加えて、長期間の使用によって透水性裏込め材に目詰まりが生じて通水機能が低下しても、前記洗浄用孔から洗浄液を供給して洗浄することで、通水機能を容易に回復させることが可能である。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第２の態様の地下水の通水機能を有する地下構造体において、前記洗浄用孔は周方向に複数設けられており、一つの洗浄用孔から供給された前記洗浄液は前記透水性裏込め材のリング中を流れ、隣に位置する他の洗浄用孔から地下構造体内に回収可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本態様によれば、第２の態様と同様の効果を得られるとともに、さらに、一つの洗浄用孔から供給された前記洗浄液は前記透水性裏込め材のリング中を流れ、隣に位置する他の洗浄用孔から地下構造体内に回収可能に構成されているので、地下構造体の通水構造の目詰まりの状態に適した洗浄を行うことが可能である。
例えば、目詰りが多い部分の近くの洗浄用孔から洗浄液を注入し、他の洗浄用孔を排出孔として使用して効果的な洗浄を行うことができる。或いは目詰りがひどい部分を部分的に洗浄することも可能である。
また、洗浄に伴って透水性裏込め材のリング中から除去される目詰まり物が地下水中に放出される量を低減することができる。また洗浄液の再利用も可能である。
【００１６】
本発明の第４の態様は、第１の態様から第３の態様のいずれか一つの態様の地下水の通水機能を有する地下構造体において、前記地下構造体がセグメントを周方向に複数連結することによって組み立てられたセグメントリングを複数連結した構成のトンネルの覆工体であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明は、地下構造体がセグメントリングを複数連結した構成のトンネルの覆工体である場合に効果的である。
【００１８】
本発明の第５の態様に係る地下水の通水機能を有する地下構造体の製造方法は、シールド掘削機によって掘進を行い、該シールド掘削機のテール部分でセグメントリングを連結させて地下構造体を構築するシールド工法を用い、一つのセグメントリングの外表面に設けられ、内部に裏込め材を充填して膨らませることにより前記一つのセグメントリングの外表面と該外表面と対向する地山の掘削面の両面に接した状態となるドーナツ状袋体リングを設ける工程と、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間に透水性裏込め材のリングを設ける工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
シールド工法でセグメントリングを連結させて地下構造体を構築する際に、地山の崩落防止のためにセグメントリングの外周面に裏込め材を充填する。
本態様によれば、その裏込め材の充填を、セグメントリングの外表面に設けられた袋体の中に裏込め材を充填することで前記崩落防止機能を有するドーナツ状袋体リングを設ける工程と、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間に透水性裏込め材を充填して通水機能を有する透水性裏込め材のリングを設ける工程とで行う。これにより、当該地下水の通水機能を有する地下構造体を容易に製造することができる。
【００２０】
本発明の第６の態様に係る地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法は、第１の態様から第４の態様のいずれか一つの態様の地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法であって、前記透水性裏込め材のリングを洗浄するために前記地下構造体の前記透水性裏込め材のリングに対応する部位に設けられた開閉可能な洗浄用孔から洗浄液を送り込み、該送り込まれた洗浄液が前記一組のドーナツ状袋体リングによって両側からガイドされて前記透水性裏込め材のリング中を流れることにより該透水性裏込め材のリングを洗浄する工程を有することを特徴とするものである。
本態様によれば、地下水の通水機能を有する地下構造体の通水機能のメンテナンスを効果的に行うことができる。
【００２１】
本発明に係る第７の態様は、第６の態様の地下構造体の通水構造のメンテナンス方法において、前記洗浄する工程を複数回実施する場合に、先に実施する先洗浄工程とその後に実施する後洗浄工程において、前記後洗浄工程は前記先洗浄工程で前記洗浄液を注入した洗浄用孔とは別の洗浄用孔から洗浄液を供給し、該別の洗浄用孔の隣に位置する他の洗浄用孔から地下構造体内に回収することを特徴とするものである。
本態様によれば、地下水の通水機能を有する地下構造体の通水機能のメンテナンスを一層効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例に係る地下水の通水機能を有する地下構造体及びその製造方法を示す縦断面図である。
【図２】同実施例に係る地下水の通水機能を有する地下構造体及びその製造方法を示す一部切欠の斜視図である。
【図３】図１のＸ部分における拡大図である。
【図４】図１のＹ−Ｙ線断面図であり、第１のメンテナンス方法を説明する図である。
【図５】本発明に係る第２のメンテンス方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施例に係る地下水の通水機能を有する地下構造体及びその製造方法について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図１と図２は、地下水の通水機能を有する地下構造体を地下水が流れる地山にシールド工法を用いて製造している状態を示している。本実施例では、地下構造体８はトンネルの覆工体である。図２は図１のセグメントリングＳＥ１３が設けられる前の状態が示されている。
【００２４】
本実施例に係る地下水の通水機能を有する地下構造体（トンネルの覆工体）８は、内部に裏込め材が充填されて膨らむことにより、当該地下構造体８の外表面９と、該外表面９と対向する地山Ｇの掘削面ｇの両面９、ｇに接した状態となっている複数列のドーナツ状袋体リング１０、１０、…と、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リング１０、１０、…と前記外表面９と前記掘削面ｇとで形成される空間Ｓに設けられた透水性裏込め材のリング７、７、…とを備えている。
該透水性裏込め材のリング７は、固化した状態で砂、礫等の骨材が互いに接触し且つ地下水が通水可能な隙間を有する構造である。該透水性裏込め材のリング７は、例えば豆砂利や砂等の地盤材、軽量骨材とセメント、泡モルタル、ポーラスコンクリート等を材料にした透水性裏込め材を充填し、固化させることで造られる。勿論この材料に限定されず、公知の他の材料を用いることが可能である。
【００２５】
上記地下水の通水機能を有する地下構造体８は、シールド掘削機１によって掘進を行い、該シールド掘削機１のテール部分でセグメントリングＳＥを連結させて地下構造体８を構築するシールド工法を用いて製造される。
【００２６】
具体的には、一つのセグメントリングＳＥの外表面９に設けられ、内部に裏込め材を充填して膨らませることにより前記一つのセグメントリングＳＥの外表面９と該外表面９と対向する地山Ｇの掘削面ｇの両面９，ｇに接した状態となるドーナツ状袋体リング１０を設け、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リング１０、１０、…と前記外表面９と前記掘削面ｇとで形成される空間Ｓに透水性裏込め材のリング７を設けることで、地下水の通水機能を有する地下構造体８が製造される。
即ち、裏込め材の充填を、セグメントリングＳＥの外表面９に設けられた袋体の中に裏込め材を充填することで前記崩落防止機能を有するドーナツ状袋体リング１０、１０、…を設ける工程と、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リング１０、１０、…と前記外表面９と前記掘削面ｇとで形成される空間Ｓに透水性裏込め材を充填して通水機能を有する透水性裏込め材のリング７を設ける工程とで製造される。
【００２７】
以下、更に具体的に説明する。
図１乃至図３において、符号１はシールド掘削機、符号２はカッタ、符号３は排土機構、符号４はシールドジャッキ、符号５はシールド掘削機１のテール部分に設けられたテールブラシである。
該シールド掘削機１は、前端開口部にカッタ２が回転自在に設けられ、テール部分には、シールド掘削機１が進行する際にセグメントリング（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）の外周面と接触して裏込め材や地下水がシールド掘削機１の内部前方へ流入するのを防止するためのテールブラシ５が設けられている。
【００２８】
該シールド掘削機１は、シールドジャッキ４を備えており、該シールドジャッキ４に設けられているロッド４’を、後方に組み立ててあるセグメントリング（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）の前端面に押し当ててロッド４’を伸長させることによりセグメントリング（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）からの反力を受けて進行する。
【００２９】
シールド掘削機１の後方部内側即ちテール部分では、複数のセグメントを互いにトンネルの円周方向にリング状に接続させてセグメントリング（例えばＳＥ２２）を構築する。そして、該セグメントリングＳＥ２２を前記シールド掘削機１の掘進力を得るためのベースにして該シールド掘削機１を推進させて地山を掘削し、次のセグメントリングＳＥ１３を先行構築された前記セグメントリングＳＥ２２に連結するように構築し、これらを繰り返すことで地山Ｇにトンネルの覆工体（地下構造体）８を構築する。
【００３０】
ここで、地下構造体８は、袋体付きでないセグメントリング（ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）と、裏込め材注入用の袋体付きセグメントリング（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、…）の二種類のセグメントリングＳＥで構成されている。袋体付きセグメントリング（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、…）が前記ドーナツ状袋体リング１０、１０、…をその周囲に有する。
そして、袋体付きでないセグメント（ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）を袋体付きセグメント（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、…）間に挟んで互いに連結されている。即ち、袋体付きセグメント（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、…）が有する前記ドーナツ状袋体リング１０、１０、…の間の袋体付きでないセグメント（ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）の周囲の前記空間Ｓに透水性裏込め材のリング７が位置する。
【００３１】
次に、ドーナツ状袋体リング１０と透水性裏込め材のリング７の設け方について説明する。図１において、セグメントリングＳＥ１１の周囲にドーナツ状袋体リング１０が設けられた時点から説明する。
この時点では、図１と違って、シールド掘削機１のテールブラシ５はセグメントリングＳＥ２１の周囲に位置している。また、セグメントリングＳＥ１２の周囲は、図１と違って、接着剤で取り付けられている袋体が未だ裏込め材が充填されない、即ち膨らむ前の扁平な状態にある。尚、膨らむ前の扁平な袋体１０´を破線で示した。セグメントリングＳＥ１３の周囲の袋体１０´が膨らむ前の扁平な状態を示している。
この状態でテールブラシ５がセグメントリングＳＥ２１を通過し、更にセグメントリングＳＥ１２の膨らむ前の袋体(破線)１０´の上を通過した直後に、該袋体(破線)１０´内に裏込め材が裏込め材注入用孔１１から充填され、膨らんでドーナツ状袋体リング１０になる。図１はこの状態を示している。
【００３２】
次に、セグメントＳＥ２１に設けられた裏込め材注入用孔１１から透水性裏込め材を、セグメントＳＥ２１の外表面、該外表面に対向する地山Ｇの掘削面ｇおよび両側に位置する一組の袋体１０、１０で囲まれている空間Ｓ（ボイド）に注入してボイドを埋める。このとき、前記ボイドに注入された透水性裏込め材は、セグメントリングＳＥ１２の周囲に設けられたドーナツ状袋体リング１０によってシールド掘削機１のテールブラシ５側に流入することが防止される。この透水性裏込め材が固化することにより透水性裏込め材のリング７になる。
前述のドーナツ状袋体リング１０を設ける工程と透水性裏込め材のリング７を設ける工程を繰り返すことにより、通水機能を有する地下構造体（トンネルの覆工体）８が構築されていく。
【００３３】
上記実施例では、セグメントＳＥ１２に取付けられている袋体に裏込め材を注入して膨らませた後に、セグメントＳＥ２１に設けられた裏込め材注入用孔１１から透水性裏込め材７を空間Ｓに注入している。しかし、地山の状態に応じては、シールド掘削機１のテールブラシ５がセグメントＳＥ２１を通過した後、セグメントＳＥ２１に設けられた裏込め材注入用孔１１から空間Ｓとなる部分に透水性裏込め材７を注入し、テールブラシ５がセグメントＳＥ１２に取付けられている膨らむ前の袋体１０’を通過直後に、セグメントＳＥ１２に設けられた裏込め材注入用孔１１から裏込め材を袋体１０’内に注入して、ドーナツ状袋体リング１０になるようにしてもよい。
【００３４】
なお、袋体１０’に注入する裏込め材は、通常使われている公知の裏込め材が使える。また、裏込め材注入用の袋体を接着したセグメント或いはセグメントリングを用いたトンネル施工方法が特開2011-21352号公報に記載されている。本発明はこの公報に記載されている袋体、該袋体をセグメントに接着する接着剤、袋体を保護するための保護シートを利用することができるものである。
【００３５】
上記実施例によれば、互いに離間して複数列配設された「ドーナツ状袋体リング１０、１０、…」が、地山Ｇの崩落防止機能と、更に該「ドーナツ状袋体リング１０、１０、…」同士の間に設けられた「透水性裏込め材のリング７、７、…」を両側から保持して該「透水性裏込め材のリング７、７、…」の通水性及び崩落防止機能をサポートする機能を担う。そして、前記「透水性裏込め材のリング７、７、…」が、通水機能を主として担い、前記「ドーナツ状袋体リング１０、１０、…」のサポートを受けて地山Ｇの崩落防止機能も担う。
このように、求められる各機能に対して適度に役割分担しサポートし合う形で当該「ドーナツ状袋体リング１０、１０、…」と「透水性裏込め材のリング７、７、…」とが設けられているので、地山Ｇの崩落防止機能と地下水の通水機能の両機能を地下構造体８の外表面９であって地下水の流路に対応する部分の全面に亘って偏り無く効果的に発揮できるようにすることができる。
【００３６】
次に、図４および図５に基づいて地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法を説明する。
図４は図１のＹの部分における縦断面図および第１のメンテナンス方法を説明する図であり、図５は本発明の第２のメンテナンス方法を説明する図である。
【００３７】
図４に示したように、不透水層である粘土層には地下水Ｗは流れないが、透水層である砂層には地下水Ｗが流れている。そのため、透水性裏込め材のリング７の部分には地下水だけでなく砂等に異物も流れ込む。そのため、長期間このような状態が続くと異物が透水性裏込め材のリング７の隙間に入り込んで溜まり、目詰まりして、地下水の通水機能を有する地下構造体全体の通水機能が低下する問題が生じる。そのため、目詰まりを解消するためのメンテナンスが必要となる。
【００３８】
図３に記載した第１のメンテナンス方法は、目詰まりの原因となっている砂等を取り除き透水性裏込め材のリング７を洗浄するために、セグメントリングＳＥ２１を構成する４つのセグメントＳＥ２１０に設けられた開閉可能な洗浄用孔１２において、該洗浄用孔１２を開いて内側より洗浄液（例えば水）を供給（図４の点線の矢印）して、目詰まりの原因となっている砂等を取り除く態様である。この際、取り除かれた砂等は地下水と共に下流側へ流れる。
また、第１のメンテナンス方法では、セグメントＳＥ２１０の強度や作業効率等の観点から、洗浄用孔１２と裏込め材注入用孔１１を共用しているが、両者を別々に設けたり、複数設けたりする構造としても良い。
【００３９】
透水性裏込め材のリング７が存在する部分は、セグメントリングＳＥ２１の外表面９、地山Ｇの掘削面ｇおよび該掘削面ｇと接触している一組のドーナツ状袋体リング１０、１０によって図１に示したように、閉じられた空間Ｓになっている。従ってメンテナンスを行う際、一組のドーナツ状袋体リング１０、１０がガイドの役割を果たし洗浄液が他の部分に漏れることなく閉じられた空間Ｓ内全体に行き渡る。これにより、目詰まりの原因となっている砂等を取り除き下流側へ流すことができ、地下水の通水機能を回復することができる。
【００４０】
次に、図５に基づいて第２のメンテナンス方法を説明する。
第２のメンテナンス方法は、複数の洗浄孔１２の一部を洗浄液の注入孔として使用し、他の部分の洗浄孔１２を開いておいて、注入した洗浄液および地下水の通水機能を有する地下構造体の目詰まりの原因となった砂等を排出するための排出孔として利用するものであるである。
【００４１】
図５（Ａ）の態様では、上部のセグメントＳＥ２１０の洗浄孔１２を洗浄液を注入する注入孔として使用する。そして、下部のセグメントＳＥ２１０の洗浄孔を閉孔１３として閉じておき、左右の２つのセグメントＳＥ２１０の洗浄孔１２を開いておいて、注入した洗浄液および地下水の通水機能を有する地下構造体の目詰まりの原因となった砂等を排出するための排出孔として使用している。
第２のメンテナンス方法は、注入孔として使用される洗浄孔１２から洗浄液を注入することにより、洗浄液と共に目詰まりの原因となっている砂等を排出孔として使用される洗浄液を注入した洗浄孔とは別の洗浄孔１２から取り出すことによって行われる。
【００４２】
図５（Ｂ）〜（Ｄ）は、図５（Ａ）の注入口、排出口、閉孔１３の位置を順次変えた態様である。
そして、図５（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）と連続して順次メンテナンスを行って、透水性裏込め材のリング７の全体を洗浄することにより、目詰まりの原因となっている砂等を洗浄液と一緒に排出孔として使用している洗浄孔１２から構築されたトンネル内部に取り出し、地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンスが終了する。
【００４３】
トンネルの構築場所等により、メンテナンス間隔が長く空いてしまう場合には、目詰まりしている砂等も多く洗浄液の通りも悪いので、メンテナンスをする際に多量の洗浄液を勢い良く地下水の通水機能を有する地下構造体に注入する必要がある。つまり、図４に示した方法のように洗浄孔１２の全てから一度に多量の洗浄液を勢い良く注入する第１のメンテナンス方法が適している。
【００４４】
これに対して、短い間隔でメンテナンスできる場合は、地下水の通水機能を有する地下構造体の砂等における目詰まりの量も少ないので、メンテナンスする際には、図４の方法のように洗浄孔１２のすべてから一度に多量の洗浄液を注入する必要はない。
そこで、第２のメンテナンス方法のように、図５（Ａ）〜（Ｄ）の状態に対応するメンテナンスを順次行うことで、洗浄液の量も多量に使用する必要もなく、また、排出される目詰まりの原因となった砂等も少ないので効率よく取り除くことができる。
【００４５】
なお、第２のメンテナンス方法では、洗浄液の注入孔及び目詰まりの原因となっている砂等の排出孔をセグメントＳＥ２１０の洗浄用孔１２と共用する構造を説明したが、それぞれを別々に設ける構造としてもよい。
【００４６】
洗浄液を注入する装置等は、公知のものでよく、例えば注入用ポンプが等が挙げられる。また、セグメントＳＥ２１０の洗浄用孔１２から注入する洗浄液の流量や流速は、目詰まりした砂等を取り除くことができればよく、メンテナンスの間隔や地山等の状況によって適宜変更が可能である。
【００４７】
上記の実施例では、ドーナツ状袋体リング１０を周囲に有するセグメントリングと、透水性裏込め材のリング７を周囲に有するセグメントリングを交互に配置（一つずつ交互に配置）して接合した地下構造体８を説明したが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、隣り合う一組のドーナツ状袋体リング１０を周囲に有するセグメントリングの間に、複数のセグメントリングを連結し、その複数のセグメントリングの外表面に一つの透水性裏込め材のリング７を設けた構造であってもよい。
【００４８】
上記実施例では、真っ直ぐなトンネルを構築する場合について説明したが、それに限られない。掘削する方向が真っ直ぐではなくカーブを描いた曲線部分に対しても同様の方法で地下水の通水機能を有する地下構造体を製造することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ シールド掘削機、 ２ カッタ、 ３ 排土機構、 ４ シールドジャッキ、
４’ ロッド、 ５ テールブラシ、 ６ 余堀り部、 ７ 透水性裏込め材のリング、
１０ ドーナツ状袋体リング １０´ 膨らむ前の袋体、 １１ 裏込め材注入用孔、
１２ 洗浄用孔（注入孔、排出孔）、 １３ 閉孔、
ＳＥ１０〜ＳＥ１３ ドーナツ状袋体リングを周囲に有するセグメントリング、
ＳＥ２０〜ＳＥ２２ 透水性裏込め材のリングを周囲に有するセグメントリング、
Ｇ 地山、 ｇ 掘削面、 Ｓ 空間（ボイド） Ｗ 地下水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造体を構築することにより生じる地下水の流動阻害を防止する地下水の通水機能を有する地下構造体、その製造方法及びそのメンテナンス方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、シールド掘削機を用いて、地山に地下構造体の一例であるトンネルの覆工体を構築する場合、掘進したシールド掘削機のテール部分で、先ず複数のセグメントを互いにトンネルの円周方向にリング状に接続させてセグメントリングを構築する。そして、該セグメントリングを前記シールド掘削機の掘進力を得るためのベースにして該シールド掘削機を推進させて地山を掘削し、次のセグメントリングを先行構築された前記セグメントリングに連結するように構築し、これらを繰り返すことで地山にトンネルの覆工体を構築する。
また、前記セグメントリングの外周面（以下「外表面」とも言う）とシールド掘削機による掘削によって地山にできるトンネル用の掘削面とで作られる空隙、いわゆる、「ボイド」には、裏込め材を注入し、硬化させて地山の崩落を防止しながらトンネルの覆工体を構築する。
【０００３】
しかし、地下水が流れる透水層と、該透水層を間にして上下に不透水層が在る地山にトンネルの覆工体を前記上下の不透水層に跨る配置で構築すると、前記ボイドに注入され硬化した裏込め材が地下水の流れを遮断し、該トンネルの覆工体の下流側においては、地下水の流れが減少し又は無くなり、地盤地下や水枯れが発生する問題があった。
【０００４】
そこで、トンネル用の掘削面とセグメントリングで構成された前記覆工体の外表面との間（ボイド）であって地下水の流路に対応する部分に、通水性を有する裏込め材（骨材を充填したもの）を設けることにより地下水の流れを確保する技術が知られている（特許文献１）。ここで、前記「通水性を有する裏込め材」は、前記覆工体の外表面と前記トンネル用の掘削面との間であって、地下水の流路に対応する部分の全面に一様に設けられている。
【０００５】
また、セグメントリングで構成された前記覆工体の外表面であって地下水の流路に対応する部分に、通気性及び通水性を有する袋体を隣同士接触して密に設け、該袋体の中に骨材を充填することによりボイドを埋め、ボイドが埋められた状態であっても前記通水性袋体の繊維間の隙間および袋体内に充填された骨材同士の隙間を通る流路によって地下水の流れを確保する技術が知られている（特許文献２）。ここで、前記「裏込め材が充填された袋体」は、前記覆工体の外表面との間であって地下水の流路に対応する部分の全面に一様に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０２９４５号公報
【特許文献１】特開２０１１−１１１８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された構造では覆工体の外表面に一様に設けられた「裏込め材」が、また特許文献２に記載された構造では同じく覆工体の外表面に一様に設けられた「裏込め材の充填された袋体」が、いずれも地山の崩落防止機能と通水機能の両機能を発揮する必要がある。
しかし、前記崩落防止機能と通水機能は、通常、一方を高めると他方が低下する関係にあるので、前記覆工体の外表面の全面に亘って両機能を偏り無く効果的に発揮するように当該「裏込め材（特許文献１）」又は「裏込め材の充填された袋体（特許文献２）」を配設することは現実的には容易ではないという問題があった。
【０００８】
また特許文献１または特許文献２に記載された発明では、裏込め材として、目詰まりし難い骨材を使用し長期間にわたって地下水を通水できる構造であると記載されているが、長期間にわたって使用することにより、地下水と一緒に流れる土砂等の異物が骨材の隙間に溜まって目詰まりを起こし、通水機能が低下するという問題は避けられない。
しかし、特許文献１および特許文献２には通水性の裏込め材が目詰まり状態になった場合の対策については何ら記載されていない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、地山の崩落防止機能と通水機能の両機能を偏り無く効果的に発揮できる地下水の通水機能を有する地下構造体及びその製造方法を提供することにある。
また、当該通水機能が目詰まりによって低下した場合に、その低下した通水機能を回復させることが可能な地下構造体及びそのメンテナンス方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の第１の態様に係る地下水の通水機能を有する地下構造体は、地下構造体の周囲に設けられ、内部に裏込め材が充填されて膨らむことにより前記地下構造体の外表面と該外表面と対向する地山の掘削面の両面に接した状態となっている複数列のドーナツ状袋体リングと、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間に設けられた透水性裏込め材のリングと、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本態様によれば、互いに離間して複数列配設された「ドーナツ状袋体リング」が、地山の崩落防止機能と、更に該「ドーナツ状袋体リング」同士の間に設けられた「透水性裏込め材のリング」を両側から保持して該「透水性裏込め材のリング」の通水性及び崩落防止機能をサポートする機能を担う。そして、前記「透水性裏込め材のリング」が、通水機能を主として担い、前記「ドーナツ状袋体リング」のサポートを受けて地山の崩落防止機能も担う。
即ち、求められる各機能に対して適度に役割分担しサポートし合う形で当該「ドーナツ状袋体リング」と「透水性裏込め材のリング」とが設けられているので、地山の崩落防止機能と通水機能の両機能を地下構造体の外表面であって地下水の流路に対応する部分の全面に亘って偏り無く効果的に発揮できるようにすることができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様の地下水の通水機能を有する地下構造体において、前記透水性裏込め材のリングを洗浄するために前記地下構造体の前記透水性裏込め材のリングに対応する部位に設けられた開閉可能な洗浄用孔を備え、前記洗浄用孔から洗浄液を供給することで該洗浄液は前記一組のドーナツ状袋体リングによって両側からガイドされて前記透水性裏込め材のリング中を流れることにより該透水性裏込め材のリングを洗浄するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本態様によれば、前記洗浄用孔から洗浄液を供給することで該洗浄液は前記一組のドーナツ状袋体リングによって両側からガイドされて前記透水性裏込め材のリング中を流れることにより該透水性裏込め材のリングを洗浄することができる。従って、第１の態様の効果に加えて、長期間の使用によって透水性裏込め材に目詰まりが生じて通水機能が低下しても、前記洗浄用孔から洗浄液を供給して洗浄することで、通水機能を容易に回復させることが可能である。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第２の態様の地下水の通水機能を有する地下構造体において、前記洗浄用孔は周方向に複数設けられており、一つの洗浄用孔から供給された前記洗浄液は前記透水性裏込め材のリング中を流れ、隣に位置する他の洗浄用孔から地下構造体内に回収可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本態様によれば、第２の態様と同様の効果を得られるとともに、さらに、一つの洗浄用孔から供給された前記洗浄液は前記透水性裏込め材のリング中を流れ、隣に位置する他の洗浄用孔から地下構造体内に回収可能に構成されているので、地下構造体の通水構造の目詰まりの状態に適した洗浄を行うことが可能である。
例えば、目詰りが多い部分の近くの洗浄用孔から洗浄液を注入し、他の洗浄用孔を排出孔として使用して効果的な洗浄を行うことができる。或いは目詰りがひどい部分を部分的に洗浄することも可能である。
また、洗浄に伴って透水性裏込め材のリング中から除去される目詰まり物が地下水中に放出される量を低減することができる。また洗浄液の再利用も可能である。
【００１６】
本発明の第４の態様は、第１の態様から第３の態様のいずれか一つの態様の地下水の通水機能を有する地下構造体において、前記地下構造体がセグメントを周方向に複数連結することによって組み立てられたセグメントリングを複数連結した構成のトンネルの覆工体であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明は、地下構造体がセグメントリングを複数連結した構成のトンネルの覆工体である場合に効果的である。
【００１８】
本発明の第５の態様に係る地下水の通水機能を有する地下構造体の製造方法は、シールド掘削機によって掘進を行い、該シールド掘削機のテール部分でセグメントリングを連結させて地下構造体を構築するシールド工法を用い、一つのセグメントリングの外表面に設けられ、内部に裏込め材を充填して膨らませることにより前記一つのセグメントリングの外表面と該外表面と対向する地山の掘削面の両面に接した状態となるドーナツ状袋体リングを設ける工程と、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間に透水性裏込め材のリングを設ける工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
シールド工法でセグメントリングを連結させて地下構造体を構築する際に、地山の崩落防止のためにセグメントリングの外周面に裏込め材を充填する。
本態様によれば、その裏込め材の充填を、セグメントリングの外表面に設けられた袋体の中に裏込め材を充填することで前記崩落防止機能を有するドーナツ状袋体リングを設ける工程と、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間に透水性裏込め材を充填して通水機能を有する透水性裏込め材のリングを設ける工程とで行う。これにより、当該地下水の通水機能を有する地下構造体を容易に製造することができる。
【００２０】
本発明の第６の態様に係る地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法は、第１の態様から第４の態様のいずれか一つの態様の地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法であって、前記透水性裏込め材のリングを洗浄するために前記地下構造体の前記透水性裏込め材のリングに対応する部位に設けられた開閉可能な洗浄用孔から洗浄液を送り込み、該送り込まれた洗浄液が前記一組のドーナツ状袋体リングによって両側からガイドされて前記透水性裏込め材のリング中を流れることにより該透水性裏込め材のリングを洗浄する工程を有することを特徴とするものである。
本態様によれば、地下水の通水機能を有する地下構造体の通水機能のメンテナンスを効果的に行うことができる。
【００２１】
本発明に係る第７の態様は、第６の態様の地下構造体の通水構造のメンテナンス方法において、前記洗浄する工程を複数回実施する場合に、先に実施する先洗浄工程とその後に実施する後洗浄工程において、前記後洗浄工程は前記先洗浄工程で前記洗浄液を注入した洗浄用孔とは別の洗浄用孔から洗浄液を供給し、該別の洗浄用孔の隣に位置する他の洗浄用孔から地下構造体内に回収することを特徴とするものである。
本態様によれば、地下水の通水機能を有する地下構造体の通水機能のメンテナンスを一層効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例に係る地下水の通水機能を有する地下構造体及びその製造方法を示す縦断面図である。
【図２】同実施例に係る地下水の通水機能を有する地下構造体及びその製造方法を示す一部切欠の斜視図である。
【図３】図１のＸ部分における拡大図である。
【図４】図１のＹ−Ｙ線断面図であり、第１のメンテナンス方法を説明する図である。
【図５】本発明に係る第２のメンテンス方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施例に係る地下水の通水機能を有する地下構造体及びその製造方法について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図１と図２は、地下水の通水機能を有する地下構造体を地下水が流れる地山にシールド工法を用いて製造している状態を示している。本実施例では、地下構造体８はトンネルの覆工体である。図２は図１のセグメントリングＳＥ１３が設けられる前の状態が示されている。
【００２４】
本実施例に係る地下水の通水機能を有する地下構造体（トンネルの覆工体）８は、内部に裏込め材が充填されて膨らむことにより、当該地下構造体８の外表面９と、該外表面９と対向する地山Ｇの掘削面ｇの両面９、ｇに接した状態となっている複数列のドーナツ状袋体リング１０、１０、…と、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リング１０、１０、…と前記外表面９と前記掘削面ｇとで形成される空間Ｓに設けられた透水性裏込め材のリング７、７、…とを備えている。
該透水性裏込め材のリング７は、固化した状態で砂、礫等の骨材が互いに接触し且つ地下水が通水可能な隙間を有する構造である。該透水性裏込め材のリング７は、例えば豆砂利や砂等の地盤材、軽量骨材とセメント、泡モルタル、ポーラスコンクリート等を材料にした透水性裏込め材を充填し、固化させることで造られる。勿論この材料に限定されず、公知の他の材料を用いることが可能である。
【００２５】
上記地下水の通水機能を有する地下構造体８は、シールド掘削機１によって掘進を行い、該シールド掘削機１のテール部分でセグメントリングＳＥを連結させて地下構造体８を構築するシールド工法を用いて製造される。
【００２６】
具体的には、一つのセグメントリングＳＥの外表面９に設けられ、内部に裏込め材を充填して膨らませることにより前記一つのセグメントリングＳＥの外表面９と該外表面９と対向する地山Ｇの掘削面ｇの両面９，ｇに接した状態となるドーナツ状袋体リング１０を設け、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リング１０、１０、…と前記外表面９と前記掘削面ｇとで形成される空間Ｓに透水性裏込め材のリング７を設けることで、地下水の通水機能を有する地下構造体８が製造される。
即ち、裏込め材の充填を、セグメントリングＳＥの外表面９に設けられた袋体の中に裏込め材を充填することで前記崩落防止機能を有するドーナツ状袋体リング１０、１０、…を設ける工程と、隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リング１０、１０、…と前記外表面９と前記掘削面ｇとで形成される空間Ｓに透水性裏込め材を充填して通水機能を有する透水性裏込め材のリング７を設ける工程とで製造される。
【００２７】
以下、更に具体的に説明する。
図１乃至図３において、符号１はシールド掘削機、符号２はカッタ、符号３は排土機構、符号４はシールドジャッキ、符号５はシールド掘削機１のテール部分に設けられたテールブラシである。
該シールド掘削機１は、前端開口部にカッタ２が回転自在に設けられ、テール部分には、シールド掘削機１が進行する際にセグメントリング（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）の外周面と接触して裏込め材や地下水がシールド掘削機１の内部前方へ流入するのを防止するためのテールブラシ５が設けられている。
【００２８】
該シールド掘削機１は、シールドジャッキ４を備えており、該シールドジャッキ４に設けられているロッド４’を、後方に組み立ててあるセグメントリング（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）の前端面に押し当ててロッド４’を伸長させることによりセグメントリング（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）からの反力を受けて進行する。
【００２９】
シールド掘削機１の後方部内側即ちテール部分では、複数のセグメントを互いにトンネルの円周方向にリング状に接続させてセグメントリング（例えばＳＥ２２）を構築する。そして、該セグメントリングＳＥ２２を前記シールド掘削機１の掘進力を得るためのベースにして該シールド掘削機１を推進させて地山を掘削し、次のセグメントリングＳＥ１３を先行構築された前記セグメントリングＳＥ２２に連結するように構築し、これらを繰り返すことで地山Ｇにトンネルの覆工体（地下構造体）８を構築する。
【００３０】
ここで、地下構造体８は、袋体付きでないセグメントリング（ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）と、裏込め材注入用の袋体付きセグメントリング（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、…）の二種類のセグメントリングＳＥで構成されている。袋体付きセグメントリング（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、…）が前記ドーナツ状袋体リング１０、１０、…をその周囲に有する。
そして、袋体付きでないセグメント（ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）を袋体付きセグメント（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、…）間に挟んで互いに連結されている。即ち、袋体付きセグメント（ＳＥ１０、ＳＥ１１、ＳＥ１２、ＳＥ１３、…）が有する前記ドーナツ状袋体リング１０、１０、…の間の袋体付きでないセグメント（ＳＥ２０、ＳＥ２１、ＳＥ２２、…）の周囲の前記空間Ｓに透水性裏込め材のリング７が位置する。
【００３１】
次に、ドーナツ状袋体リング１０と透水性裏込め材のリング７の設け方について説明する。図１において、セグメントリングＳＥ１１の周囲にドーナツ状袋体リング１０が設けられた時点から説明する。
この時点では、図１と違って、シールド掘削機１のテールブラシ５はセグメントリングＳＥ２１の周囲に位置している。また、セグメントリングＳＥ１２の周囲は、図１と違って、接着剤で取り付けられている袋体が未だ裏込め材が充填されない、即ち膨らむ前の扁平な状態にある。尚、膨らむ前の扁平な袋体１０´を破線で示した。セグメントリングＳＥ１３の周囲の袋体１０´が膨らむ前の扁平な状態を示している。
この状態でテールブラシ５がセグメントリングＳＥ２１を通過し、更にセグメントリングＳＥ１２の膨らむ前の袋体(破線)１０´の上を通過した直後に、該袋体(破線)１０´内に裏込め材が裏込め材注入用孔１１から充填され、膨らんでドーナツ状袋体リング１０になる。図１はこの状態を示している。
【００３２】
次に、セグメントＳＥ２１に設けられた裏込め材注入用孔１１から透水性裏込め材を、セグメントＳＥ２１の外表面、該外表面に対向する地山Ｇの掘削面ｇおよび両側に位置する一組の袋体１０、１０で囲まれている空間Ｓ（ボイド）に注入してボイドを埋める。このとき、前記ボイドに注入された透水性裏込め材は、セグメントリングＳＥ１２の周囲に設けられたドーナツ状袋体リング１０によってシールド掘削機１のテールブラシ５側に流入することが防止される。この透水性裏込め材が固化することにより透水性裏込め材のリング７になる。
前述のドーナツ状袋体リング１０を設ける工程と透水性裏込め材のリング７を設ける工程を繰り返すことにより、通水機能を有する地下構造体（トンネルの覆工体）８が構築されていく。
【００３３】
上記実施例では、セグメントＳＥ１２に取付けられている袋体に裏込め材を注入して膨らませた後に、セグメントＳＥ２１に設けられた裏込め材注入用孔１１から透水性裏込め材７を空間Ｓに注入している。しかし、地山の状態に応じては、シールド掘削機１のテールブラシ５がセグメントＳＥ２１を通過した後、セグメントＳＥ２１に設けられた裏込め材注入用孔１１から空間Ｓとなる部分に透水性裏込め材７を注入し、テールブラシ５がセグメントＳＥ１２に取付けられている膨らむ前の袋体１０’を通過直後に、セグメントＳＥ１２に設けられた裏込め材注入用孔１１から裏込め材を袋体１０’内に注入して、ドーナツ状袋体リング１０になるようにしてもよい。
【００３４】
なお、袋体１０’に注入する裏込め材は、通常使われている公知の裏込め材が使える。また、裏込め材注入用の袋体を接着したセグメント或いはセグメントリングを用いたトンネル施工方法が特開2011-21352号公報に記載されている。本発明はこの公報に記載されている袋体、該袋体をセグメントに接着する接着剤、袋体を保護するための保護シートを利用することができるものである。
【００３５】
上記実施例によれば、互いに離間して複数列配設された「ドーナツ状袋体リング１０、１０、…」が、地山Ｇの崩落防止機能と、更に該「ドーナツ状袋体リング１０、１０、…」同士の間に設けられた「透水性裏込め材のリング７、７、…」を両側から保持して該「透水性裏込め材のリング７、７、…」の通水性及び崩落防止機能をサポートする機能を担う。そして、前記「透水性裏込め材のリング７、７、…」が、通水機能を主として担い、前記「ドーナツ状袋体リング１０、１０、…」のサポートを受けて地山Ｇの崩落防止機能も担う。
このように、求められる各機能に対して適度に役割分担しサポートし合う形で当該「ドーナツ状袋体リング１０、１０、…」と「透水性裏込め材のリング７、７、…」とが設けられているので、地山Ｇの崩落防止機能と地下水の通水機能の両機能を地下構造体８の外表面９であって地下水の流路に対応する部分の全面に亘って偏り無く効果的に発揮できるようにすることができる。
【００３６】
次に、図４および図５に基づいて地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法を説明する。
図４は図１のＹの部分における縦断面図および第１のメンテナンス方法を説明する図であり、図５は本発明の第２のメンテナンス方法を説明する図である。
【００３７】
図４に示したように、不透水層である粘土層には地下水Ｗは流れないが、透水層である砂層には地下水Ｗが流れている。そのため、透水性裏込め材のリング７の部分には地下水だけでなく砂等に異物も流れ込む。そのため、長期間このような状態が続くと異物が透水性裏込め材のリング７の隙間に入り込んで溜まり、目詰まりして、地下水の通水機能を有する地下構造体全体の通水機能が低下する問題が生じる。そのため、目詰まりを解消するためのメンテナンスが必要となる。
【００３８】
図３に記載した第１のメンテナンス方法は、目詰まりの原因となっている砂等を取り除き透水性裏込め材のリング７を洗浄するために、セグメントリングＳＥ２１を構成する４つのセグメントＳＥ２１０に設けられた開閉可能な洗浄用孔１２において、該洗浄用孔１２を開いて内側より洗浄液（例えば水）を供給（図４の点線の矢印）して、目詰まりの原因となっている砂等を取り除く態様である。この際、取り除かれた砂等は地下水と共に下流側へ流れる。
また、第１のメンテナンス方法では、セグメントＳＥ２１０の強度や作業効率等の観点から、洗浄用孔１２と裏込め材注入用孔１１を共用しているが、両者を別々に設けたり、複数設けたりする構造としても良い。
【００３９】
透水性裏込め材のリング７が存在する部分は、セグメントリングＳＥ２１の外表面９、地山Ｇの掘削面ｇおよび該掘削面ｇと接触している一組のドーナツ状袋体リング１０、１０によって図１に示したように、閉じられた空間Ｓになっている。従ってメンテナンスを行う際、一組のドーナツ状袋体リング１０、１０がガイドの役割を果たし洗浄液が他の部分に漏れることなく閉じられた空間Ｓ内全体に行き渡る。これにより、目詰まりの原因となっている砂等を取り除き下流側へ流すことができ、地下水の通水機能を回復することができる。
【００４０】
次に、図５に基づいて第２のメンテナンス方法を説明する。
第２のメンテナンス方法は、複数の洗浄孔１２の一部を洗浄液の注入孔として使用し、他の部分の洗浄孔１２を開いておいて、注入した洗浄液および地下水の通水機能を有する地下構造体の目詰まりの原因となった砂等を排出するための排出孔として利用するものであるである。
【００４１】
図５（Ａ）の態様では、上部のセグメントＳＥ２１０の洗浄孔１２を洗浄液を注入する注入孔として使用する。そして、下部のセグメントＳＥ２１０の洗浄孔を閉孔１３として閉じておき、左右の２つのセグメントＳＥ２１０の洗浄孔１２を開いておいて、注入した洗浄液および地下水の通水機能を有する地下構造体の目詰まりの原因となった砂等を排出するための排出孔として使用している。
第２のメンテナンス方法は、注入孔として使用される洗浄孔１２から洗浄液を注入することにより、洗浄液と共に目詰まりの原因となっている砂等を排出孔として使用される洗浄液を注入した洗浄孔とは別の洗浄孔１２から取り出すことによって行われる。
【００４２】
図５（Ｂ）〜（Ｄ）は、図５（Ａ）の注入口、排出口、閉孔１３の位置を順次変えた態様である。
そして、図５（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）と連続して順次メンテナンスを行って、透水性裏込め材のリング７の全体を洗浄することにより、目詰まりの原因となっている砂等を洗浄液と一緒に排出孔として使用している洗浄孔１２から構築されたトンネル内部に取り出し、地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンスが終了する。
【００４３】
トンネルの構築場所等により、メンテナンス間隔が長く空いてしまう場合には、目詰まりしている砂等も多く洗浄液の通りも悪いので、メンテナンスをする際に多量の洗浄液を勢い良く地下水の通水機能を有する地下構造体に注入する必要がある。つまり、図４に示した方法のように洗浄孔１２の全てから一度に多量の洗浄液を勢い良く注入する第１のメンテナンス方法が適している。
【００４４】
これに対して、短い間隔でメンテナンスできる場合は、地下水の通水機能を有する地下構造体の砂等における目詰まりの量も少ないので、メンテナンスする際には、図４の方法のように洗浄孔１２のすべてから一度に多量の洗浄液を注入する必要はない。
そこで、第２のメンテナンス方法のように、図５（Ａ）〜（Ｄ）の状態に対応するメンテナンスを順次行うことで、洗浄液の量も多量に使用する必要もなく、また、排出される目詰まりの原因となった砂等も少ないので効率よく取り除くことができる。
【００４５】
なお、第２のメンテナンス方法では、洗浄液の注入孔及び目詰まりの原因となっている砂等の排出孔をセグメントＳＥ２１０の洗浄用孔１２と共用する構造を説明したが、それぞれを別々に設ける構造としてもよい。
【００４６】
洗浄液を注入する装置等は、公知のものでよく、例えば注入用ポンプが等が挙げられる。また、セグメントＳＥ２１０の洗浄用孔１２から注入する洗浄液の流量や流速は、目詰まりした砂等を取り除くことができればよく、メンテナンスの間隔や地山等の状況によって適宜変更が可能である。
【００４７】
上記の実施例では、ドーナツ状袋体リング１０を周囲に有するセグメントリングと、透水性裏込め材のリング７を周囲に有するセグメントリングを交互に配置（一つずつ交互に配置）して接合した地下構造体８を説明したが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、隣り合う一組のドーナツ状袋体リング１０を周囲に有するセグメントリングの間に、複数のセグメントリングを連結し、その複数のセグメントリングの外表面に一つの透水性裏込め材のリング７を設けた構造であってもよい。
【００４８】
上記実施例では、真っ直ぐなトンネルを構築する場合について説明したが、それに限られない。掘削する方向が真っ直ぐではなくカーブを描いた曲線部分に対しても同様の方法で地下水の通水機能を有する地下構造体を製造することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ シールド掘削機、 ２ カッタ、 ３ 排土機構、 ４ シールドジャッキ、
４’ ロッド、 ５ テールブラシ、 ６ 余堀り部、 ７ 透水性裏込め材のリング、
１０ ドーナツ状袋体リング １０´ 膨らむ前の袋体、 １１ 裏込め材注入用孔、
１２ 洗浄用孔（注入孔、排出孔）、 １３ 閉孔、
ＳＥ１０〜ＳＥ１３ ドーナツ状袋体リングを周囲に有するセグメントリング、
ＳＥ２０〜ＳＥ２２ 透水性裏込め材のリングを周囲に有するセグメントリング、
Ｇ 地山、 ｇ 掘削面、 Ｓ 空間（ボイド） Ｗ 地下水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下構造体の周囲に設けられ、内部に裏込め材が充填されて膨らむことにより前記地下構造体の外表面と該外表面と対向する地山の掘削面の両面に接した状態となっている複数列のドーナツ状袋体リングと、
隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間に設けられた透水性裏込め材のリングと、を備えることを特徴とする地下水の通水機能を有する地下構造体。
【請求項２】
請求項１に記載された地下水の通水機能を有する地下構造体において、
前記透水性裏込め材のリングを洗浄するために前記地下構造体の前記透水性裏込め材のリングに対応する部位に設けられた開閉可能な洗浄用孔を備え、
前記洗浄用孔から洗浄液を供給することで該洗浄液は前記一組のドーナツ状袋体リングによって両側からガイドされて前記透水性裏込め材のリング中を流れることにより該透水性裏込め材のリングを洗浄するように構成されていることを特徴とする地下水の通水機能を有する地下構造体。
【請求項３】
請求項２に記載された地下水の通水機能を有する地下構造体において、
前記洗浄用孔は周方向に複数設けられており、
一つの洗浄用孔から供給された前記洗浄液は前記透水性裏込め材のリング中を流れ、隣に位置する他の洗浄用孔から地下構造体内に回収可能に構成されていることを特徴とする地下水の通水機能を有する地下構造体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載された地下水の通水機能を有する地下構造体において、
前記地下構造体がセグメントを周方向に複数連結することによって組み立てられたセグメントリングを複数連結した構成のトンネルの覆工体であることを特徴とする地下水の通水機能を有する地下構造体。
【請求項５】
シールド掘削機によって掘進を行い、該シールド掘削機のテール部分でセグメントリングを連結させて地下構造体を構築するシールド工法を用い、
一つのセグメントリングの外表面に設けられ、内部に裏込め材を充填して膨らませることにより前記一つのセグメントリングの外表面と該外表面と対向する地山の掘削面の両面に接した状態となるドーナツ状袋体リングを設ける工程と、
隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間に透水性裏込め材のリングを設ける工程と、を有する地下水の通水機能を有する地下構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載された地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法であって、
前記透水性裏込め材のリングを洗浄するために前記地下構造体の前記透水性裏込め材のリングに対応する部位に設けられた開閉可能な洗浄用孔から洗浄液を送り込み、該送り込まれた洗浄液が前記一組のドーナツ状袋体リングによって両側からガイドされて前記透水性裏込め材のリング中を流れることにより該透水性裏込め材のリングを洗浄する工程を有する地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法。
【請求項７】
請求項５に記載された地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法であって、
前記洗浄する工程を複数回実施する場合に、先に実施する先洗浄工程とその後に実施する後洗浄工程において、前記後洗浄工程は前記先洗浄工程で前記洗浄液を注入した洗浄用孔とは別の洗浄用孔から洗浄液を供給し、該別の洗浄用孔の隣に位置する他の洗浄用孔から地下構造体内に回収することを特徴とする地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法。
【請求項１】
地下構造体の周囲に設けられ、内部に裏込め材が充填されて膨らむことにより前記地下構造体の外表面と該外表面と対向する地山の掘削面の両面に接した状態となっている複数列のドーナツ状袋体リングと、
隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間に設けられた透水性裏込め材のリングと、を備えることを特徴とする地下水の通水機能を有する地下構造体。
【請求項２】
請求項１に記載された地下水の通水機能を有する地下構造体において、
前記透水性裏込め材のリングを洗浄するために前記地下構造体の前記透水性裏込め材のリングに対応する部位に設けられた開閉可能な洗浄用孔を備え、
前記洗浄用孔から洗浄液を供給することで該洗浄液は前記一組のドーナツ状袋体リングによって両側からガイドされて前記透水性裏込め材のリング中を流れることにより該透水性裏込め材のリングを洗浄するように構成されていることを特徴とする地下水の通水機能を有する地下構造体。
【請求項３】
請求項２に記載された地下水の通水機能を有する地下構造体において、
前記洗浄用孔は周方向に複数設けられており、
一つの洗浄用孔から供給された前記洗浄液は前記透水性裏込め材のリング中を流れ、隣に位置する他の洗浄用孔から地下構造体内に回収可能に構成されていることを特徴とする地下水の通水機能を有する地下構造体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載された地下水の通水機能を有する地下構造体において、
前記地下構造体がセグメントを周方向に複数連結することによって組み立てられたセグメントリングを複数連結した構成のトンネルの覆工体であることを特徴とする地下水の通水機能を有する地下構造体。
【請求項５】
シールド掘削機によって掘進を行い、該シールド掘削機のテール部分でセグメントリングを連結させて地下構造体を構築するシールド工法を用い、
一つのセグメントリングの外表面に設けられ、内部に裏込め材を充填して膨らませることにより前記一つのセグメントリングの外表面と該外表面と対向する地山の掘削面の両面に接した状態となるドーナツ状袋体リングを設ける工程と、
隣り合う少なくとも一組の前記ドーナツ状袋体リングと前記地下構造体の外表面と前記掘削面とで形成される空間に透水性裏込め材のリングを設ける工程と、を有する地下水の通水機能を有する地下構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載された地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法であって、
前記透水性裏込め材のリングを洗浄するために前記地下構造体の前記透水性裏込め材のリングに対応する部位に設けられた開閉可能な洗浄用孔から洗浄液を送り込み、該送り込まれた洗浄液が前記一組のドーナツ状袋体リングによって両側からガイドされて前記透水性裏込め材のリング中を流れることにより該透水性裏込め材のリングを洗浄する工程を有する地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法。
【請求項７】
請求項５に記載された地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法であって、
前記洗浄する工程を複数回実施する場合に、先に実施する先洗浄工程とその後に実施する後洗浄工程において、前記後洗浄工程は前記先洗浄工程で前記洗浄液を注入した洗浄用孔とは別の洗浄用孔から洗浄液を供給し、該別の洗浄用孔の隣に位置する他の洗浄用孔から地下構造体内に回収することを特徴とする地下水の通水機能を有する地下構造体のメンテナンス方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１００６６４（Ｐ２０１３−１００６６４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４４０７（Ｐ２０１１−２４４４０７）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【Ｆターム（参考）】
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