坑内湧水排水方法及び坑内湧水排水設備
【課題】 ＴＢＭによる高速施工を維持可能な坑内湧水排水方法を提供する。
【解決手段】 トンネル１坑内の底盤部に設けた掘削穴１５により、湧水を貯水するピットＴ１〜Ｔ４，Ｓ１〜Ｓ４を構成する。さらにピットＴ１〜Ｔ４，Ｓ１〜Ｓ４に貯水した湧水をポンプ及び導水管２３，２７により坑口側に導く。トンネル１坑内の底盤部にはインバートセグメント１３がトンネルの軸方向に並設され、掘削穴１５は、所定のインバートセグメント１３の配置予定位置に設けられ、掘削穴１５を掘削する作業は配置予定位置に隣接するインバートセグメント１３の設置工に連続して実施される。
【解決手段】 トンネル１坑内の底盤部に設けた掘削穴１５により、湧水を貯水するピットＴ１〜Ｔ４，Ｓ１〜Ｓ４を構成する。さらにピットＴ１〜Ｔ４，Ｓ１〜Ｓ４に貯水した湧水をポンプ及び導水管２３，２７により坑口側に導く。トンネル１坑内の底盤部にはインバートセグメント１３がトンネルの軸方向に並設され、掘削穴１５は、所定のインバートセグメント１３の配置予定位置に設けられ、掘削穴１５を掘削する作業は配置予定位置に隣接するインバートセグメント１３の設置工に連続して実施される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坑内湧水排水方法及び坑内湧水排水設備に係り、特に、ＴＢＭの高速施工を維持可能な坑内湧水排水方法と同方法に用いる坑内湧水排水設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
土かぶりが大きい、多亀裂岩帯における山岳トンネル掘削では、毎分１０トン程度の大量の湧水が切羽から発生することがある。下り勾配のトンネルを施工している際に、上述のような大量の湧水が発生した場合、排水設備能力が不足していると、トンネル坑内は水没する虞れがある。このため、先進ボーリングなどで切羽前方の水理地質特性を確認しながら、排水設備の能力に見合う水抜きボーリングを実施することで、切羽近傍の地下水を排水することが行われている。
【０００３】
また、トンネルボーリングマシーン（以下、ＴＢＭと記す。）を使用して下り勾配のトンネルを掘削する際には、特許文献１に開示されているように、トンネル坑内に流入した湧水を排水するために、トンネルの底盤部に土嚢などの遮水袋が設けられ、この遮水袋によりせき止めた湧水を、ポンプ及び導水管により坑口側に導くことが行われている。
【０００４】
ところで、トンネル底盤部にインバートセグメントが施工されて、その上に資機材運搬用のレールが敷かれる場合には、上述の遮水袋を設置するスペースを確保することは困難である。また、ＴＢＭによる掘進時に切羽から毎分約１０トン程度の大量の湧水が発生した場合には、上述の遮水袋を設置する方法では対応することができない。よってこのような場合には、ＴＢＭによる掘進を停止した状態でトンネル本坑に併設して枝坑を施工し、この中に配置したピットにトンネル坑内の湧水を移すとともに、ピット内に貯水した湧水を、ポンプ及び導水管により枝坑の坑口側に導くことで排水が行われている。
【特許文献１】特開２０００−２０４８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＴＢＭによる掘進を停止した状態で枝坑を施工した場合には、ＴＢＭによる高速施工を維持することができず、その結果、多大な工期の延長及び工事費の高騰を招く。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、ＴＢＭによる高速施工を維持することが可能な坑内湧水排水方法及び坑内湧水排水設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る坑内湧水排水方法は、トンネルボーリングマシーンによる掘削時にトンネル坑内に流入する湧水を排水する坑内排水方法であって、前記トンネル坑内の底盤部に設けた掘削穴により前記湧水を貯水するピットを構成するとともに、前記ピットに貯水した前記湧水をポンプ及び導水管により坑口側に導くことを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記トンネル坑内の底盤部にはインバートセグメントがトンネルの軸方向に並設され、前記掘削穴は、所定のインバートセグメントの配置予定位置に設けられ、前記掘削穴を掘削する作業は前記配置予定位置に隣接するインバートセグメントの設置工に連続して実施されることを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記掘削穴がトンネルの軸方向に所定の間隔をあけて複数掘削されることで、前記ピットは前記トンネルの軸方向に複数設けられ、各ピットに貯水した湧水を坑口側に導くために、各ピットに対してポンプが設けられるとともに、トンネルの軸方向に隣接する２つのピットの間には、切羽側のピットに配置されたポンプが吸引した湧水を坑口側のピットへ流入させる導水管が設けられることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記ピットとして、前記湧水のうち、坑内作業により濁りが生じた濁水を貯水する濁水ピットと、坑内作業による濁りが生じていない清水を貯水する清水ピットとが設けられ、これらピットに貯水した濁水及び清水を、それぞれポンプ及び導水管により坑口側に導くことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記掘削穴の内部に該掘削穴よりも平面寸法の小さな水槽を配置することで、前記掘削穴を水槽内外の２つの空間に分断するとともに、これら２つの空間のそれぞれに対して異なる湧水の流入路を設けることで、前記２つの空間により前記濁水ピット及び前記清水ピットを構成することを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記水槽を前記掘削穴の内壁から離隔して配置することで、前記２つの空間のうち、前記水槽外部の空間には掘削穴近傍の湧水が自然流下により流入する一方で、前記水槽内部の空間には前記自然流下による湧水の流入が防止され、前記坑内作業が行われる作業領域では、前記水槽外部の空間により前記濁水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記清水ピットが構成され、前記坑内作業が行われない非作業領域では、前記水槽外部の空間により前記清水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記濁水ピットが構成されることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の第２の観点に係る坑内湧水排水設備は、トンネルボーリングマシーンによる掘削時にトンネル坑内に流入する湧水を排水するための坑内湧水排水設備であって、トンネル坑内の底盤部に設けられた掘削穴によって構成され、前記湧水を貯水するピットと、
前記ピット内に貯水した湧水を吸引するポンプと、前記ポンプが吸引した湧水を坑口側に導く導水管とを有することを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記ピットを構成する掘削穴は、所定のインバートセグメントの配置予定位置に構築され、前記掘削穴を掘削する作業は、前記配置予定位置に隣接するインバートセグメントの設置工に連続して実施されることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記ピットとして、前記湧水のうち、坑内作業により濁りが生じた濁水を貯水する濁水ピットと、坑内作業による濁りが生じていない清水を貯水する清水ピットとが設けられ、前記ポンプ及び排水管は、前記濁水ピット及び前記清水ピットの各々に対して設けられることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記掘削穴の内部に該掘削穴よりも平面寸法の小さな水槽を配置することで、前記掘削穴を水槽内外の２つの空間に分断するとともに、これら２つの空間のそれぞれに対して異なる湧水の流入路を設けることで、前記２つの空間により前記濁水ピット及び前記清水ピットが構成されることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記水槽を前記掘削穴の内壁から離隔して配置することで、前記２つの空間のうち、前記水槽外部の空間には掘削穴近傍の湧水が自然流下により流入する一方で、前記水槽内部の空間には前記自然流下による湧水の流入が防止され、前記坑内作業が行われる作業領域では、前記水槽外部の空間により前記濁水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記清水ピットが構成され、前記坑内作業が行われない非作業領域では、前記水槽外部の空間により前記清水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記濁水ピットが構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、トンネル坑内の底盤に設けた掘削穴により湧水を貯水するピットを構成するとともに、このピットに貯水した湧水をポンプ及び導水管により排水するようにしたことから、従来のように排水設備を設置するための枝坑を別途施工する必要がない。このため、枝坑の施工によりＴＢＭの掘進が停止することがないため、ＴＢＭによる高速施工が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態として添付図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態における坑内湧水排水設備が適用されるトンネルを示す側面図である。トンネル１は、ＴＢＭ３によって掘削されるものであって、掘削断面の径が５２００mmで、８００m以上の延長を有している。
【００２１】
ＴＢＭ３は、掘削機本体５と、掘削機本体５の後方に配置される本体設備７と、本体設備７の後方に配置される後続台車９とを有している。
【００２２】
掘削機本体５は、胴体５ａ内部で、例えば鋼製ライナ等（図示せず）を組み立てつつカッターヘッド５ｂの回転により掘進を行う。
【００２３】
本体設備７は、掘削機本体５と後続台車９とを繋ぐフレーム７ａと、フレーム７ａに支持され、所定の勾配で設置された掘削土搬出用のベルトコンベヤ７ｂと、フレーム７ａの下面に沿って敷設されたレール１２とを備えている。レール１２にはセグメント１３を吊り上げ搬送する複数台の搬送装置７ｃが配備されている。搬送装置７ｃにはレール１２をガイドとして車輪走行可能な自走機構と、揚重装置としての電動ホイストが装備され、セグメント１３を組立位置まで搬送し、据え付けができる。なお、走行機構としてはラックピニオンを用いることもでき、揚重装置としては簡易なチェーンブロック等を用いることも好ましい。
【００２４】
後続台車９は、門型のフレーム９ａを備えており、フレーム９ａ下方では、インバートセグメント１３がトンネル１の底盤部に設置され、インバートセグメント１３の上に資機材運搬用のレール１４が敷設されている。
【００２５】
インバートセグメント１３は、掘削機本体５の掘進に応じて、本体設備７の下方に順次設置されるようになっている。本体設備７の下方へのインバートセグメント１３の輸送は、レール１４上を走行する台車によりインバートセグメント１３を後続台車９の先端まで搬送した後、インバートセグメント１３を搬送装置７ｃで吊り下げた状態で据え付け箇所まで走行させることで行われる。そして、レール１４は、新たなインバートセグメント１３が設置されることに応じて、そのインバートセグメント１３の上に延伸される。
【００２６】
また、切羽近傍の坑壁にはボーリング孔（図示せず）が設けられており、このボーリング孔から切羽近傍の地下水がトンネル１の坑内に抜かれるようになっている。
【００２７】
図２は、本実施の形態の坑内湧水設備１７を示す平面図である。図３は、トンネル坑内の縦断面図であり、（ａ）は、図２のＩ−Ｉ線断面図、（Ｂ）、図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。坑内湧水排水設備１７は、トンネル坑内に毎分１６トン程度の湧水が流入することを想定して設けられたものであって、２系統による排水を行うようになっている。図３の（ａ）は、トンネル坑内に流入した湧水のうち、坑内作業により濁りが生じた濁水を排水する濁水排水ラインＬ１を示し、図３の（ｂ）は、坑内作業による濁りが生じていない清水を排水する清水排水ラインＬ２を示している。なお、図２及び３は、便宜のために、本体設備７、後続台車９の図示を省略している。
【００２８】
また、図４は、後続台車９から切羽までの作業領域Ａ（図２，３参照）における坑内湧水設備１の状態を拡大して示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。図５は、トンネル坑内の非作業領域Ｂ（図２，３参照）における坑内湧水設備１の状態を拡大して示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【００２９】
図２，３に示すように、トンネル１坑内の底盤部には、複数の掘削穴１５が爆破掘削により設けられている。各掘削穴１５は、所定のインバートセグメント１３の配置予定位置に設けられたものであって、トンネル１の長手方向に６００m間隔で並んでいる。これら掘削穴１５を掘削するための爆破作業は、前記配置予定位置に隣接するインバートセグメント１３の設置工に連続して実施される。
【００３０】
掘削穴１５は、インバートセグメント１３の内面位置Ｇ（図３，４，５参照）からの深さが１．５mとなるように掘削されたものであって、３．０m×３．０mの平面寸法から、１３．５m3の容量を有している。なお、掘削穴１５のトンネル長手方向の幅（３．０m）は、インバートセグメント１３の長手方向の幅（１．５m）の２倍の長さを有している。
【００３１】
図２，３に示すように、掘削穴１５の内部には、掘削穴１５よりも平面寸法が小さく、上面が開放した鋼製の水槽１７，１９が配置される。
【００３２】
水槽１７は、作業領域Ａにおける掘削穴１５内に配置されたものであって、図４に示すように、トンネル横断方向の幅が２m、トンネル長手方向の幅が３m、深さが１．５mの寸法から、９m3の容量を有している。この水槽１７の配置により、掘削穴１５は、上述の９m3の容量を有する水槽１７内部の空間Ｃと、水槽１７外部の空間Ｄとに分断されている。水槽１７外部の空間Ｄは、トンネル横断方向の幅が１m、トンネル長手方向の幅が３m、深さが１．５mの寸法から、４．５m3の容量を有している。
【００３３】
水槽１９は、トンネル坑内の非作業領域Ｂにおける掘削穴１５内に配置されたものであって、図５に示すように、トンネル横断方向の幅が１．２m、トンネル長手方向の幅が２．０m、深さが１．５mの寸法から、３．６m3の容量を有している。この水槽１９の配置により、掘削穴は、前記３．６m3の容量を有する水槽１９内部の空間Ｅと、水槽１９外部の空間Ｆとに分断されている。水槽１９外部の空間Ｆは、９．９m3の容量を有している。
【００３４】
なお、水槽１７，１９が配置された掘削穴１５では、水槽１７，１９外部の空間Ｄ，Ｆに掘削穴１５近傍の湧水が自然流下により流入するようになっている。また、水槽１５内部の空間Ｃ，Ｅについては、水槽１７，１９の側壁が掘削穴１５の内壁から若干の隙間をもって配置されることで、自然流下による湧水の流入が防止されている。
【００３５】
ここで、掘削穴１５はトンネル１坑内に流入した湧水を貯水するピットとして設けられたものであって、本実施の形態では、各掘削穴１５へ周辺の湧水を自然流下により流入させるとともに、切羽側の掘削穴１５に貯水した湧水を坑口側の掘削穴１５へ順次移すことで、湧水を坑口側へ導いてトンネル１外部に排水するようになっている。そして、この排水を清水・濁水毎に行うべく、掘削穴１５を水槽１７，１９内外の２つの空間に分断して、一方を濁水ピット、他方を清水ピットとして構成するとともに、これらピットに貯水した濁水又は清水を坑口側に導くことでトンネル１外部に排水するようになっている。
【００３６】
なお、水槽内外の空間のうち、いずれを濁水ピット又は清水ピットとして構成するかについては、これらピットを構成する掘削穴１５の位置に応じて設定される。具体的には、図３に示す作業領域Ａに設けられた掘削穴１５では、水槽１７外部の空間Ｄに作業領域Ａの濁水が自然流下によって流入することから、外部の空間Ｄを濁水ピットとして構成する。そして自然流下による濁水の流入がない水槽１７内部の空間Ｃについては、清水ピットとして構成すべく、切羽近傍の坑壁におけるボーリング孔から抜かれた地下水を流入させる。一方、図４に示す非作業領域Ｂに設けられた掘削穴１５では、水槽１９外部の空間Ｆについては、非作業領域Ｂの清水が自然流下によって流入することから、清水ピットとして構成すべく、切羽側の清水ピットに貯水した清水を流入させる。そして水槽１９内部の空間Ｅについては、清水の自然流下による流入がないことから、濁水ピットとして構成すべく、切羽側の濁水ピットに貯水した濁水を流入させる。
【００３７】
以下、これらの濁水・清水ピットに貯水した水を排水する構成について具体的に説明する。まず、図３の（ａ）に示す濁水の排水を行う排水ラインＬ１について説明する。
【００３８】
排水ラインＬ１は、掘削穴１５の外部の空間Ｄによって構成される作業領域内の濁水ピットＴ１，Ｔ２と、水槽１９内部の空間Ｅによって構成される非作業領域内の濁水ピットＴ３，Ｔ４と、濁水用水中ポンプ２１（図４，５参照）と、濁水用導水管２３（図４，５参照）とから構成されている。
【００３９】
濁水用水中ポンプ２１は、各濁水ピットに１つずつ設けられたものであって、２２ｋＷの出力を有し、毎分２m3の水を吸引することが可能である。
【００４０】
濁水用導水管２３は、隣接する２つの濁水ピットの間に設けられている。濁水用導水管２３は、流入口２３ａが、切羽側の濁水用水中ポンプ（切羽側の濁水ピットに配置された濁水ポンプ）の吐出口に接続されることで、切羽側の濁水ピットに貯水した濁水が流入するようになっている。そして、流出口２３ｂが坑口側の濁水ピットの上方（作業領域Ａでは空間Ｄの上方、非作業領域Ｂでは空間Ｅの上方）に配置されることで、坑口側の濁水ピットに濁水を放出するようになっている。
【００４１】
以上のように構成された濁水排水ラインＬ１では、作業領域Ａの濁水ピットのうち、最も切羽に近い濁水ピットＴ１では、自然流下による濁水が流入する。そして、この濁水ピットＴ１に貯水した濁水は、濁水用水中ポンプ２１の作動により、坑口側の濁水用導水管２３を通じて坑口側の濁水ピット（図２ではＴ２に相当）へ流れる。
【００４２】
そして作業領域Ａにおける他の濁水ピットＴ２では、切羽側の濁水ピット（図２ではＴ１に相当）に貯水した濁水が、切羽側の濁水用導水管２３を通じて流入する。またこの濁水とともに、濁水ピットＴ２には、作業領域Ａにおける濁水が自然流下によって流入する。そして、濁水ピットＴ２に貯水した濁水は、濁水ピットＴ２に配置された濁水用水中ポンプ２１が作動することで、坑口側の濁水用導水管２３を通じて、坑口側の濁水ピット（図２ではＴ３に相当）に流れる。
【００４３】
そして非作業領域Ｂに配置された濁水ピットＴ３では、切羽側の濁水ピットＴ２（図２ではＴ２に相当）に貯水した濁水が、切羽側の濁水用導水管２３を通じて流入する。そして、濁水ピットＰ３に貯水した濁水は、濁水ピットＴ３に配置された濁水ポンプ２１が作動することで、坑口側の濁水用導水管２３を通じて坑口側の濁水ピット（図２ではＴ４に相当）へ流れる。この結果、トンネル坑内の濁水は坑口側へ導かれ、最終的には、トンネル１外部に配置された濁水処理プラントで処理される。
【００４４】
次に、清水の排水を行う清水排水ラインＬ２について説明する。
【００４５】
清水排水ラインＬ２は、水槽１７の内部の空間Ｃによって構成される作業領域Ａ内の清水ピットＳ１，Ｓ２と、掘削穴１５の外部の空間Ｆによって構成される非作業領域Ｂ内の清水ピットＳ３，Ｓ４と、清水用水中ポンプ２５（図４，５参照）と、清水用導水管２７と、清水用導水管２９とから構成されている。
【００４６】
清水用水中ポンプ２５は、各清水ピットに３つずつ設けられており、それぞれ２２ｋＷの出力を有し、毎分４m3の水を吸引することが可能である。
【００４７】
清水用導水管２７は、隣接する２つの清水ピットの間に３つずつ設けられている。この３つの清水用導水管２７は、それぞれ流入口２７ａ（図４，５参照）が切羽側の清水ピットに配置された清水用水中ポンプ２５の吐出口に接続されることで、切羽側の清水ピットに貯水した清水が流入し、流出口２７ｂ（図４，５参照）が坑口側の清水ピットの上方（作業領域Ａでは空間Ｃの上方、非作業領域Ｂでは空間Ｆの上方）に配置されることで、坑口側の清水ピットに清水を放出するようになっている。
【００４８】
清水用導水管２９は、ボーリング孔からトンネル坑内に流れ込んだ地下水を取り込んで、最も切羽に近い清水ピット（図２ではＳ１に相当）に放出するようになっている。
【００４９】
以上のように構成された清水排水ラインＬ２では、作業領域Ａにおける清水ピットのうち、最も切羽に近い清水ピットＳ１では、ボーリング孔からの地下水が清水用導水管２９を通じて流入する。この地下水は、清水用導水管２９内を通過することで、作業領域Ａにおける坑内作業の影響を受けることがないため、濁りのない清水として清水ピットＳ１に流入する。そして、清水ピットＳ１に貯水した清水は、清水ピットＳ１に配置された清水用水中ポンプ２５の作動により、坑口側の清水用導水管２７を通じて坑口側の清水ピット（図２ではＳ２に相当）へ流れる。
【００５０】
そして作業領域Ａにおける他の清水ピットＳ２では、切羽側の清水ピット（図２ではＳ１に相当）に貯水した清水が、切羽側の清水用導水管２７を通じて流入する。そして、清水ピットＳ２に貯水した清水は、清水ピットＳ２に配置された清水ポンプ２５が作動することで、坑口側の清水用導水管２７を通じて、坑口側の清水ピット（図２ではＳ３に相当）に流れる。
【００５１】
そして非作業領域Ｂに配置された清水ピットＳ３では、切羽側の清水ピット（図２ではＳ２に相当）に貯水した清水が、切羽側の清水用導水管２７を通じて流入する。またこの清水とともに、清水ピットＳ３には、非作業領域Ｂにおける清水が自然流下によって流入する。そして、清水ピットＳ３に貯水した清水は、清水ピットＳ３に配置された清水ポンプ２５が作動することで、坑口側の清水用導水管２７を通じて坑口側の清水ピット（図２ではＳ３に相当）へ流れる。この結果、トンネル１坑内の清水は、坑口側へ導かれてトンネル１外部に排水される。
【００５２】
本実施の形態によれば、トンネル１坑内の底盤に設けた掘削穴１５により湧水を貯水するピットを構成するとともに、このピットに貯水した湧水をポンプ及び導水管により排水するようにしたことから、従来のように排水設備を設置するための枝坑を別途施工する必要がない。このため、枝坑の施工によりＴＢＭの掘進が停止することがないため、ＴＢＭ３による高速施工が維持される。
【００５３】
また、掘削穴１５を掘削する作業を、配置予定位置に隣接するインバートセグメント１３の設置工に連続して行うようにしたことから、掘削穴１５の掘削作業により、ＴＢＭ３の掘進が停止することがない。これにより、さらに確実にＴＢＭ３による高速施工が維持される。
【００５４】
また、掘削穴１５内部に水槽１７，１９を配置することで、掘削穴を２つの領域に分断して清水・濁水ピットを構成したことで、ピットに要する空間を小さく抑えることが出来る。これにより、ピットを構築するための掘削量は小さく抑えられる。
【００５５】
また、清水と濁水との２系統に分離して排水する清濁分離方式を採用したことで、濁水のみを処理プラントに流入させることができる。これにより、プラントにおける処理量を、小さく抑えることができるため、工事費を安価に抑える上で有利になる。具体的には、プラントの処理量は、トンネル坑内に流入した湧水の総量に対して約１５％程度に抑えることができる。
【００５６】
なお本実施の形態では、掘削穴１５の掘削に要する資機材の運搬や、水槽１７，１９や水中ポンプ２１，２５など排水に要する設備の運搬・設置は、図１に示したレール１４や本体設備７が使用されることで行われる。
【００５７】
また、ＴＢＭ１により掘削が完了した後では、掘削穴１５はインバートセグメント１３の外面位置まで埋戻されて、この上方にインバートセグメント１３が設置される。なお、インバートセグメント１３に代えて、場所打ちコンクリートが打設されても良い。
【００５８】
また本実施の形態では、清水が濁水よりも多くなることを想定して、清水ピットを構成する空間Ｃ，Ｆの容量を濁水ピットを構成する空間Ｄ，Ｅの容量よりも大きくし、またポンプや導水管についても、清水の排水に用いるものを多く設置している。これに対して、濁水が清水よりも多くなると想定された場合には、濁水を空間Ｃ，Ｆに流入させ、清水を空間Ｄ，Ｅに流入させるように、導水管を切り替えることで対応する。なお、この際には、水槽１７，１９の側壁を掘削穴１５の内壁と隙間をあけることなく配置することで、作業領域Ａでは、水槽１７内部の空間Ｃに自然流下により濁水を流入させ、非作業領域Ｂでは、水槽１９内部の空間Ｅに清水を自然流下により流入させる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態における坑内湧水排水設備が適用されるトンネルを示す側面図。
【図２】本実施の形態の坑内湧水設備を示す平面図。
【図３】トンネル坑内の縦断面図。
【図４】後続台車から切羽までの作業領域における坑内湧水設備の拡大図。
【図５】トンネル坑内の非作業領域における坑内湧水設備の拡大図。
【符号の説明】
【００６０】
１ トンネル
３ トンネルボーリングマシーン
１３ インバートセグメント
１５ 掘削穴
１７，１９ 水槽
２１，２５ ポンプ
２３，２７ 導水管
Ａ 作業領域
Ｂ 非作業領域
Ｃ，Ｅ 水槽内部の空間
Ｄ，Ｆ 水槽外部の空間
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ 濁水ピット
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 清水ピット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坑内湧水排水方法及び坑内湧水排水設備に係り、特に、ＴＢＭの高速施工を維持可能な坑内湧水排水方法と同方法に用いる坑内湧水排水設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
土かぶりが大きい、多亀裂岩帯における山岳トンネル掘削では、毎分１０トン程度の大量の湧水が切羽から発生することがある。下り勾配のトンネルを施工している際に、上述のような大量の湧水が発生した場合、排水設備能力が不足していると、トンネル坑内は水没する虞れがある。このため、先進ボーリングなどで切羽前方の水理地質特性を確認しながら、排水設備の能力に見合う水抜きボーリングを実施することで、切羽近傍の地下水を排水することが行われている。
【０００３】
また、トンネルボーリングマシーン（以下、ＴＢＭと記す。）を使用して下り勾配のトンネルを掘削する際には、特許文献１に開示されているように、トンネル坑内に流入した湧水を排水するために、トンネルの底盤部に土嚢などの遮水袋が設けられ、この遮水袋によりせき止めた湧水を、ポンプ及び導水管により坑口側に導くことが行われている。
【０００４】
ところで、トンネル底盤部にインバートセグメントが施工されて、その上に資機材運搬用のレールが敷かれる場合には、上述の遮水袋を設置するスペースを確保することは困難である。また、ＴＢＭによる掘進時に切羽から毎分約１０トン程度の大量の湧水が発生した場合には、上述の遮水袋を設置する方法では対応することができない。よってこのような場合には、ＴＢＭによる掘進を停止した状態でトンネル本坑に併設して枝坑を施工し、この中に配置したピットにトンネル坑内の湧水を移すとともに、ピット内に貯水した湧水を、ポンプ及び導水管により枝坑の坑口側に導くことで排水が行われている。
【特許文献１】特開２０００−２０４８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＴＢＭによる掘進を停止した状態で枝坑を施工した場合には、ＴＢＭによる高速施工を維持することができず、その結果、多大な工期の延長及び工事費の高騰を招く。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、ＴＢＭによる高速施工を維持することが可能な坑内湧水排水方法及び坑内湧水排水設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る坑内湧水排水方法は、トンネルボーリングマシーンによる掘削時にトンネル坑内に流入する湧水を排水する坑内排水方法であって、前記トンネル坑内の底盤部に設けた掘削穴により前記湧水を貯水するピットを構成するとともに、前記ピットに貯水した前記湧水をポンプ及び導水管により坑口側に導くことを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記トンネル坑内の底盤部にはインバートセグメントがトンネルの軸方向に並設され、前記掘削穴は、所定のインバートセグメントの配置予定位置に設けられ、前記掘削穴を掘削する作業は前記配置予定位置に隣接するインバートセグメントの設置工に連続して実施されることを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記掘削穴がトンネルの軸方向に所定の間隔をあけて複数掘削されることで、前記ピットは前記トンネルの軸方向に複数設けられ、各ピットに貯水した湧水を坑口側に導くために、各ピットに対してポンプが設けられるとともに、トンネルの軸方向に隣接する２つのピットの間には、切羽側のピットに配置されたポンプが吸引した湧水を坑口側のピットへ流入させる導水管が設けられることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記ピットとして、前記湧水のうち、坑内作業により濁りが生じた濁水を貯水する濁水ピットと、坑内作業による濁りが生じていない清水を貯水する清水ピットとが設けられ、これらピットに貯水した濁水及び清水を、それぞれポンプ及び導水管により坑口側に導くことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記掘削穴の内部に該掘削穴よりも平面寸法の小さな水槽を配置することで、前記掘削穴を水槽内外の２つの空間に分断するとともに、これら２つの空間のそれぞれに対して異なる湧水の流入路を設けることで、前記２つの空間により前記濁水ピット及び前記清水ピットを構成することを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記水槽を前記掘削穴の内壁から離隔して配置することで、前記２つの空間のうち、前記水槽外部の空間には掘削穴近傍の湧水が自然流下により流入する一方で、前記水槽内部の空間には前記自然流下による湧水の流入が防止され、前記坑内作業が行われる作業領域では、前記水槽外部の空間により前記濁水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記清水ピットが構成され、前記坑内作業が行われない非作業領域では、前記水槽外部の空間により前記清水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記濁水ピットが構成されることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の第２の観点に係る坑内湧水排水設備は、トンネルボーリングマシーンによる掘削時にトンネル坑内に流入する湧水を排水するための坑内湧水排水設備であって、トンネル坑内の底盤部に設けられた掘削穴によって構成され、前記湧水を貯水するピットと、
前記ピット内に貯水した湧水を吸引するポンプと、前記ポンプが吸引した湧水を坑口側に導く導水管とを有することを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記ピットを構成する掘削穴は、所定のインバートセグメントの配置予定位置に構築され、前記掘削穴を掘削する作業は、前記配置予定位置に隣接するインバートセグメントの設置工に連続して実施されることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記ピットとして、前記湧水のうち、坑内作業により濁りが生じた濁水を貯水する濁水ピットと、坑内作業による濁りが生じていない清水を貯水する清水ピットとが設けられ、前記ポンプ及び排水管は、前記濁水ピット及び前記清水ピットの各々に対して設けられることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記掘削穴の内部に該掘削穴よりも平面寸法の小さな水槽を配置することで、前記掘削穴を水槽内外の２つの空間に分断するとともに、これら２つの空間のそれぞれに対して異なる湧水の流入路を設けることで、前記２つの空間により前記濁水ピット及び前記清水ピットが構成されることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記水槽を前記掘削穴の内壁から離隔して配置することで、前記２つの空間のうち、前記水槽外部の空間には掘削穴近傍の湧水が自然流下により流入する一方で、前記水槽内部の空間には前記自然流下による湧水の流入が防止され、前記坑内作業が行われる作業領域では、前記水槽外部の空間により前記濁水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記清水ピットが構成され、前記坑内作業が行われない非作業領域では、前記水槽外部の空間により前記清水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記濁水ピットが構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、トンネル坑内の底盤に設けた掘削穴により湧水を貯水するピットを構成するとともに、このピットに貯水した湧水をポンプ及び導水管により排水するようにしたことから、従来のように排水設備を設置するための枝坑を別途施工する必要がない。このため、枝坑の施工によりＴＢＭの掘進が停止することがないため、ＴＢＭによる高速施工が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態として添付図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態における坑内湧水排水設備が適用されるトンネルを示す側面図である。トンネル１は、ＴＢＭ３によって掘削されるものであって、掘削断面の径が５２００mmで、８００m以上の延長を有している。
【００２１】
ＴＢＭ３は、掘削機本体５と、掘削機本体５の後方に配置される本体設備７と、本体設備７の後方に配置される後続台車９とを有している。
【００２２】
掘削機本体５は、胴体５ａ内部で、例えば鋼製ライナ等（図示せず）を組み立てつつカッターヘッド５ｂの回転により掘進を行う。
【００２３】
本体設備７は、掘削機本体５と後続台車９とを繋ぐフレーム７ａと、フレーム７ａに支持され、所定の勾配で設置された掘削土搬出用のベルトコンベヤ７ｂと、フレーム７ａの下面に沿って敷設されたレール１２とを備えている。レール１２にはセグメント１３を吊り上げ搬送する複数台の搬送装置７ｃが配備されている。搬送装置７ｃにはレール１２をガイドとして車輪走行可能な自走機構と、揚重装置としての電動ホイストが装備され、セグメント１３を組立位置まで搬送し、据え付けができる。なお、走行機構としてはラックピニオンを用いることもでき、揚重装置としては簡易なチェーンブロック等を用いることも好ましい。
【００２４】
後続台車９は、門型のフレーム９ａを備えており、フレーム９ａ下方では、インバートセグメント１３がトンネル１の底盤部に設置され、インバートセグメント１３の上に資機材運搬用のレール１４が敷設されている。
【００２５】
インバートセグメント１３は、掘削機本体５の掘進に応じて、本体設備７の下方に順次設置されるようになっている。本体設備７の下方へのインバートセグメント１３の輸送は、レール１４上を走行する台車によりインバートセグメント１３を後続台車９の先端まで搬送した後、インバートセグメント１３を搬送装置７ｃで吊り下げた状態で据え付け箇所まで走行させることで行われる。そして、レール１４は、新たなインバートセグメント１３が設置されることに応じて、そのインバートセグメント１３の上に延伸される。
【００２６】
また、切羽近傍の坑壁にはボーリング孔（図示せず）が設けられており、このボーリング孔から切羽近傍の地下水がトンネル１の坑内に抜かれるようになっている。
【００２７】
図２は、本実施の形態の坑内湧水設備１７を示す平面図である。図３は、トンネル坑内の縦断面図であり、（ａ）は、図２のＩ−Ｉ線断面図、（Ｂ）、図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。坑内湧水排水設備１７は、トンネル坑内に毎分１６トン程度の湧水が流入することを想定して設けられたものであって、２系統による排水を行うようになっている。図３の（ａ）は、トンネル坑内に流入した湧水のうち、坑内作業により濁りが生じた濁水を排水する濁水排水ラインＬ１を示し、図３の（ｂ）は、坑内作業による濁りが生じていない清水を排水する清水排水ラインＬ２を示している。なお、図２及び３は、便宜のために、本体設備７、後続台車９の図示を省略している。
【００２８】
また、図４は、後続台車９から切羽までの作業領域Ａ（図２，３参照）における坑内湧水設備１の状態を拡大して示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。図５は、トンネル坑内の非作業領域Ｂ（図２，３参照）における坑内湧水設備１の状態を拡大して示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【００２９】
図２，３に示すように、トンネル１坑内の底盤部には、複数の掘削穴１５が爆破掘削により設けられている。各掘削穴１５は、所定のインバートセグメント１３の配置予定位置に設けられたものであって、トンネル１の長手方向に６００m間隔で並んでいる。これら掘削穴１５を掘削するための爆破作業は、前記配置予定位置に隣接するインバートセグメント１３の設置工に連続して実施される。
【００３０】
掘削穴１５は、インバートセグメント１３の内面位置Ｇ（図３，４，５参照）からの深さが１．５mとなるように掘削されたものであって、３．０m×３．０mの平面寸法から、１３．５m3の容量を有している。なお、掘削穴１５のトンネル長手方向の幅（３．０m）は、インバートセグメント１３の長手方向の幅（１．５m）の２倍の長さを有している。
【００３１】
図２，３に示すように、掘削穴１５の内部には、掘削穴１５よりも平面寸法が小さく、上面が開放した鋼製の水槽１７，１９が配置される。
【００３２】
水槽１７は、作業領域Ａにおける掘削穴１５内に配置されたものであって、図４に示すように、トンネル横断方向の幅が２m、トンネル長手方向の幅が３m、深さが１．５mの寸法から、９m3の容量を有している。この水槽１７の配置により、掘削穴１５は、上述の９m3の容量を有する水槽１７内部の空間Ｃと、水槽１７外部の空間Ｄとに分断されている。水槽１７外部の空間Ｄは、トンネル横断方向の幅が１m、トンネル長手方向の幅が３m、深さが１．５mの寸法から、４．５m3の容量を有している。
【００３３】
水槽１９は、トンネル坑内の非作業領域Ｂにおける掘削穴１５内に配置されたものであって、図５に示すように、トンネル横断方向の幅が１．２m、トンネル長手方向の幅が２．０m、深さが１．５mの寸法から、３．６m3の容量を有している。この水槽１９の配置により、掘削穴は、前記３．６m3の容量を有する水槽１９内部の空間Ｅと、水槽１９外部の空間Ｆとに分断されている。水槽１９外部の空間Ｆは、９．９m3の容量を有している。
【００３４】
なお、水槽１７，１９が配置された掘削穴１５では、水槽１７，１９外部の空間Ｄ，Ｆに掘削穴１５近傍の湧水が自然流下により流入するようになっている。また、水槽１５内部の空間Ｃ，Ｅについては、水槽１７，１９の側壁が掘削穴１５の内壁から若干の隙間をもって配置されることで、自然流下による湧水の流入が防止されている。
【００３５】
ここで、掘削穴１５はトンネル１坑内に流入した湧水を貯水するピットとして設けられたものであって、本実施の形態では、各掘削穴１５へ周辺の湧水を自然流下により流入させるとともに、切羽側の掘削穴１５に貯水した湧水を坑口側の掘削穴１５へ順次移すことで、湧水を坑口側へ導いてトンネル１外部に排水するようになっている。そして、この排水を清水・濁水毎に行うべく、掘削穴１５を水槽１７，１９内外の２つの空間に分断して、一方を濁水ピット、他方を清水ピットとして構成するとともに、これらピットに貯水した濁水又は清水を坑口側に導くことでトンネル１外部に排水するようになっている。
【００３６】
なお、水槽内外の空間のうち、いずれを濁水ピット又は清水ピットとして構成するかについては、これらピットを構成する掘削穴１５の位置に応じて設定される。具体的には、図３に示す作業領域Ａに設けられた掘削穴１５では、水槽１７外部の空間Ｄに作業領域Ａの濁水が自然流下によって流入することから、外部の空間Ｄを濁水ピットとして構成する。そして自然流下による濁水の流入がない水槽１７内部の空間Ｃについては、清水ピットとして構成すべく、切羽近傍の坑壁におけるボーリング孔から抜かれた地下水を流入させる。一方、図４に示す非作業領域Ｂに設けられた掘削穴１５では、水槽１９外部の空間Ｆについては、非作業領域Ｂの清水が自然流下によって流入することから、清水ピットとして構成すべく、切羽側の清水ピットに貯水した清水を流入させる。そして水槽１９内部の空間Ｅについては、清水の自然流下による流入がないことから、濁水ピットとして構成すべく、切羽側の濁水ピットに貯水した濁水を流入させる。
【００３７】
以下、これらの濁水・清水ピットに貯水した水を排水する構成について具体的に説明する。まず、図３の（ａ）に示す濁水の排水を行う排水ラインＬ１について説明する。
【００３８】
排水ラインＬ１は、掘削穴１５の外部の空間Ｄによって構成される作業領域内の濁水ピットＴ１，Ｔ２と、水槽１９内部の空間Ｅによって構成される非作業領域内の濁水ピットＴ３，Ｔ４と、濁水用水中ポンプ２１（図４，５参照）と、濁水用導水管２３（図４，５参照）とから構成されている。
【００３９】
濁水用水中ポンプ２１は、各濁水ピットに１つずつ設けられたものであって、２２ｋＷの出力を有し、毎分２m3の水を吸引することが可能である。
【００４０】
濁水用導水管２３は、隣接する２つの濁水ピットの間に設けられている。濁水用導水管２３は、流入口２３ａが、切羽側の濁水用水中ポンプ（切羽側の濁水ピットに配置された濁水ポンプ）の吐出口に接続されることで、切羽側の濁水ピットに貯水した濁水が流入するようになっている。そして、流出口２３ｂが坑口側の濁水ピットの上方（作業領域Ａでは空間Ｄの上方、非作業領域Ｂでは空間Ｅの上方）に配置されることで、坑口側の濁水ピットに濁水を放出するようになっている。
【００４１】
以上のように構成された濁水排水ラインＬ１では、作業領域Ａの濁水ピットのうち、最も切羽に近い濁水ピットＴ１では、自然流下による濁水が流入する。そして、この濁水ピットＴ１に貯水した濁水は、濁水用水中ポンプ２１の作動により、坑口側の濁水用導水管２３を通じて坑口側の濁水ピット（図２ではＴ２に相当）へ流れる。
【００４２】
そして作業領域Ａにおける他の濁水ピットＴ２では、切羽側の濁水ピット（図２ではＴ１に相当）に貯水した濁水が、切羽側の濁水用導水管２３を通じて流入する。またこの濁水とともに、濁水ピットＴ２には、作業領域Ａにおける濁水が自然流下によって流入する。そして、濁水ピットＴ２に貯水した濁水は、濁水ピットＴ２に配置された濁水用水中ポンプ２１が作動することで、坑口側の濁水用導水管２３を通じて、坑口側の濁水ピット（図２ではＴ３に相当）に流れる。
【００４３】
そして非作業領域Ｂに配置された濁水ピットＴ３では、切羽側の濁水ピットＴ２（図２ではＴ２に相当）に貯水した濁水が、切羽側の濁水用導水管２３を通じて流入する。そして、濁水ピットＰ３に貯水した濁水は、濁水ピットＴ３に配置された濁水ポンプ２１が作動することで、坑口側の濁水用導水管２３を通じて坑口側の濁水ピット（図２ではＴ４に相当）へ流れる。この結果、トンネル坑内の濁水は坑口側へ導かれ、最終的には、トンネル１外部に配置された濁水処理プラントで処理される。
【００４４】
次に、清水の排水を行う清水排水ラインＬ２について説明する。
【００４５】
清水排水ラインＬ２は、水槽１７の内部の空間Ｃによって構成される作業領域Ａ内の清水ピットＳ１，Ｓ２と、掘削穴１５の外部の空間Ｆによって構成される非作業領域Ｂ内の清水ピットＳ３，Ｓ４と、清水用水中ポンプ２５（図４，５参照）と、清水用導水管２７と、清水用導水管２９とから構成されている。
【００４６】
清水用水中ポンプ２５は、各清水ピットに３つずつ設けられており、それぞれ２２ｋＷの出力を有し、毎分４m3の水を吸引することが可能である。
【００４７】
清水用導水管２７は、隣接する２つの清水ピットの間に３つずつ設けられている。この３つの清水用導水管２７は、それぞれ流入口２７ａ（図４，５参照）が切羽側の清水ピットに配置された清水用水中ポンプ２５の吐出口に接続されることで、切羽側の清水ピットに貯水した清水が流入し、流出口２７ｂ（図４，５参照）が坑口側の清水ピットの上方（作業領域Ａでは空間Ｃの上方、非作業領域Ｂでは空間Ｆの上方）に配置されることで、坑口側の清水ピットに清水を放出するようになっている。
【００４８】
清水用導水管２９は、ボーリング孔からトンネル坑内に流れ込んだ地下水を取り込んで、最も切羽に近い清水ピット（図２ではＳ１に相当）に放出するようになっている。
【００４９】
以上のように構成された清水排水ラインＬ２では、作業領域Ａにおける清水ピットのうち、最も切羽に近い清水ピットＳ１では、ボーリング孔からの地下水が清水用導水管２９を通じて流入する。この地下水は、清水用導水管２９内を通過することで、作業領域Ａにおける坑内作業の影響を受けることがないため、濁りのない清水として清水ピットＳ１に流入する。そして、清水ピットＳ１に貯水した清水は、清水ピットＳ１に配置された清水用水中ポンプ２５の作動により、坑口側の清水用導水管２７を通じて坑口側の清水ピット（図２ではＳ２に相当）へ流れる。
【００５０】
そして作業領域Ａにおける他の清水ピットＳ２では、切羽側の清水ピット（図２ではＳ１に相当）に貯水した清水が、切羽側の清水用導水管２７を通じて流入する。そして、清水ピットＳ２に貯水した清水は、清水ピットＳ２に配置された清水ポンプ２５が作動することで、坑口側の清水用導水管２７を通じて、坑口側の清水ピット（図２ではＳ３に相当）に流れる。
【００５１】
そして非作業領域Ｂに配置された清水ピットＳ３では、切羽側の清水ピット（図２ではＳ２に相当）に貯水した清水が、切羽側の清水用導水管２７を通じて流入する。またこの清水とともに、清水ピットＳ３には、非作業領域Ｂにおける清水が自然流下によって流入する。そして、清水ピットＳ３に貯水した清水は、清水ピットＳ３に配置された清水ポンプ２５が作動することで、坑口側の清水用導水管２７を通じて坑口側の清水ピット（図２ではＳ３に相当）へ流れる。この結果、トンネル１坑内の清水は、坑口側へ導かれてトンネル１外部に排水される。
【００５２】
本実施の形態によれば、トンネル１坑内の底盤に設けた掘削穴１５により湧水を貯水するピットを構成するとともに、このピットに貯水した湧水をポンプ及び導水管により排水するようにしたことから、従来のように排水設備を設置するための枝坑を別途施工する必要がない。このため、枝坑の施工によりＴＢＭの掘進が停止することがないため、ＴＢＭ３による高速施工が維持される。
【００５３】
また、掘削穴１５を掘削する作業を、配置予定位置に隣接するインバートセグメント１３の設置工に連続して行うようにしたことから、掘削穴１５の掘削作業により、ＴＢＭ３の掘進が停止することがない。これにより、さらに確実にＴＢＭ３による高速施工が維持される。
【００５４】
また、掘削穴１５内部に水槽１７，１９を配置することで、掘削穴を２つの領域に分断して清水・濁水ピットを構成したことで、ピットに要する空間を小さく抑えることが出来る。これにより、ピットを構築するための掘削量は小さく抑えられる。
【００５５】
また、清水と濁水との２系統に分離して排水する清濁分離方式を採用したことで、濁水のみを処理プラントに流入させることができる。これにより、プラントにおける処理量を、小さく抑えることができるため、工事費を安価に抑える上で有利になる。具体的には、プラントの処理量は、トンネル坑内に流入した湧水の総量に対して約１５％程度に抑えることができる。
【００５６】
なお本実施の形態では、掘削穴１５の掘削に要する資機材の運搬や、水槽１７，１９や水中ポンプ２１，２５など排水に要する設備の運搬・設置は、図１に示したレール１４や本体設備７が使用されることで行われる。
【００５７】
また、ＴＢＭ１により掘削が完了した後では、掘削穴１５はインバートセグメント１３の外面位置まで埋戻されて、この上方にインバートセグメント１３が設置される。なお、インバートセグメント１３に代えて、場所打ちコンクリートが打設されても良い。
【００５８】
また本実施の形態では、清水が濁水よりも多くなることを想定して、清水ピットを構成する空間Ｃ，Ｆの容量を濁水ピットを構成する空間Ｄ，Ｅの容量よりも大きくし、またポンプや導水管についても、清水の排水に用いるものを多く設置している。これに対して、濁水が清水よりも多くなると想定された場合には、濁水を空間Ｃ，Ｆに流入させ、清水を空間Ｄ，Ｅに流入させるように、導水管を切り替えることで対応する。なお、この際には、水槽１７，１９の側壁を掘削穴１５の内壁と隙間をあけることなく配置することで、作業領域Ａでは、水槽１７内部の空間Ｃに自然流下により濁水を流入させ、非作業領域Ｂでは、水槽１９内部の空間Ｅに清水を自然流下により流入させる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態における坑内湧水排水設備が適用されるトンネルを示す側面図。
【図２】本実施の形態の坑内湧水設備を示す平面図。
【図３】トンネル坑内の縦断面図。
【図４】後続台車から切羽までの作業領域における坑内湧水設備の拡大図。
【図５】トンネル坑内の非作業領域における坑内湧水設備の拡大図。
【符号の説明】
【００６０】
１ トンネル
３ トンネルボーリングマシーン
１３ インバートセグメント
１５ 掘削穴
１７，１９ 水槽
２１，２５ ポンプ
２３，２７ 導水管
Ａ 作業領域
Ｂ 非作業領域
Ｃ，Ｅ 水槽内部の空間
Ｄ，Ｆ 水槽外部の空間
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ 濁水ピット
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 清水ピット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルボーリングマシーンによる掘削時にトンネル坑内に流入する湧水を排水する坑内排水方法であって、
前記トンネル坑内の底盤部に設けた掘削穴により前記湧水を貯水するピットを構成するとともに、前記ピットに貯水した前記湧水をポンプ及び導水管により坑口側に導くことを特徴とする坑内湧水排水方法。
【請求項２】
前記トンネル坑内の底盤部にはインバートセグメントがトンネルの軸方向に並設され、
前記掘削穴は、所定のインバートセグメントの配置予定位置に設けられ、前記掘削穴を掘削する作業は前記配置予定位置に隣接するインバートセグメントの設置工に連続して実施されることを特徴とする請求項１に記載の坑内湧水排水方法。
【請求項３】
前記掘削穴がトンネルの軸方向に所定の間隔をあけて複数掘削されることで、前記ピットは前記トンネルの軸方向に複数設けられ、
各ピットに貯水した湧水を坑口側に導くために、各ピットに対してポンプが設けられるとともに、トンネルの軸方向に隣接する２つのピットの間には、切羽側のピットに配置されたポンプが吸引した湧水を坑口側のピットへ流入させる導水管が設けられることを特徴とする請求項１に記載の坑内湧水排水方法。
【請求項４】
前記ピットとして、前記湧水のうち、坑内作業により濁りが生じた濁水を貯水する濁水ピットと、坑内作業による濁りが生じていない清水を貯水する清水ピットとが設けられ、これらピットに貯水した濁水及び清水を、それぞれポンプ及び導水管により坑口側に導くことを特徴とする請求項１に記載の坑内湧水排水方法。
【請求項５】
前記掘削穴の内部に該掘削穴よりも平面寸法の小さな水槽を配置することで、前記掘削穴を水槽内外の２つの空間に分断するとともに、これら２つの空間のそれぞれに対して異なる湧水の流入路を設けることで、前記２つの空間により前記濁水ピット及び前記清水ピットを構成することを特徴とする請求項４に記載の坑内湧水排水方法。
【請求項６】
前記水槽を前記掘削穴の内壁から離隔して配置することで、前記２つの空間のうち、前記水槽外部の空間には掘削穴近傍の湧水が自然流下により流入する一方で、前記水槽内部の空間には前記自然流下による湧水の流入が防止され、
前記坑内作業が行われる作業領域では、前記水槽外部の空間により前記濁水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記清水ピットが構成され、
前記坑内作業が行われない非作業領域では、前記水槽外部の空間により前記清水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記濁水ピットが構成されることを特徴とする請求項５に記載の坑内湧水排水方法。
【請求項７】
トンネルボーリングマシーンによる掘削時にトンネル坑内に流入する湧水を排水するための坑内湧水排水設備であって、
トンネル坑内の底盤部に設けられた掘削穴によって構成され、前記湧水を貯水するピットと、
前記ピット内に貯水した湧水を吸引するポンプと、
前記ポンプが吸引した湧水を坑口側に導く導水管とを有することを特徴とする坑内湧水排水設備。
【請求項８】
前記ピットを構成する掘削穴は、所定のインバートセグメントの配置予定位置に構築され、前記掘削穴を掘削する作業は、前記配置予定位置に隣接するインバートセグメントの設置工に連続して実施されることを特徴とする請求項７に記載の坑内湧水排水設備。
【請求項９】
前記ピットとして、前記湧水のうち、坑内作業により濁りが生じた濁水を貯水する濁水ピットと、坑内作業による濁りが生じていない清水を貯水する清水ピットとが設けられ、
前記ポンプ及び排水管は、前記濁水ピット及び前記清水ピットの各々に対して設けられることを特徴とする請求項７に記載の坑内湧水排水設備。
【請求項１０】
前記掘削穴の内部に該掘削穴よりも平面寸法の小さな水槽を配置することで、前記掘削穴を水槽内外の２つの空間に分断するとともに、これら２つの空間のそれぞれに対して異なる湧水の流入路を設けることで、前記２つの空間により前記濁水ピット及び前記清水ピットが構成されることを特徴とする請求項９に記載の坑内湧水排水設備。
【請求項１１】
前記水槽を前記掘削穴の内壁から離隔して配置することで、前記２つの空間のうち、前記水槽外部の空間には掘削穴近傍の湧水が自然流下により流入する一方で、前記水槽内部の空間には前記自然流下による湧水の流入が防止され、
前記坑内作業が行われる作業領域では、前記水槽外部の空間により前記濁水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記清水ピットが構成され、
前記坑内作業が行われない非作業領域では、前記水槽外部の空間により前記清水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記濁水ピットが構成されることを特徴とする請求項１０に記載の坑内湧水排水設備。
【請求項１】
トンネルボーリングマシーンによる掘削時にトンネル坑内に流入する湧水を排水する坑内排水方法であって、
前記トンネル坑内の底盤部に設けた掘削穴により前記湧水を貯水するピットを構成するとともに、前記ピットに貯水した前記湧水をポンプ及び導水管により坑口側に導くことを特徴とする坑内湧水排水方法。
【請求項２】
前記トンネル坑内の底盤部にはインバートセグメントがトンネルの軸方向に並設され、
前記掘削穴は、所定のインバートセグメントの配置予定位置に設けられ、前記掘削穴を掘削する作業は前記配置予定位置に隣接するインバートセグメントの設置工に連続して実施されることを特徴とする請求項１に記載の坑内湧水排水方法。
【請求項３】
前記掘削穴がトンネルの軸方向に所定の間隔をあけて複数掘削されることで、前記ピットは前記トンネルの軸方向に複数設けられ、
各ピットに貯水した湧水を坑口側に導くために、各ピットに対してポンプが設けられるとともに、トンネルの軸方向に隣接する２つのピットの間には、切羽側のピットに配置されたポンプが吸引した湧水を坑口側のピットへ流入させる導水管が設けられることを特徴とする請求項１に記載の坑内湧水排水方法。
【請求項４】
前記ピットとして、前記湧水のうち、坑内作業により濁りが生じた濁水を貯水する濁水ピットと、坑内作業による濁りが生じていない清水を貯水する清水ピットとが設けられ、これらピットに貯水した濁水及び清水を、それぞれポンプ及び導水管により坑口側に導くことを特徴とする請求項１に記載の坑内湧水排水方法。
【請求項５】
前記掘削穴の内部に該掘削穴よりも平面寸法の小さな水槽を配置することで、前記掘削穴を水槽内外の２つの空間に分断するとともに、これら２つの空間のそれぞれに対して異なる湧水の流入路を設けることで、前記２つの空間により前記濁水ピット及び前記清水ピットを構成することを特徴とする請求項４に記載の坑内湧水排水方法。
【請求項６】
前記水槽を前記掘削穴の内壁から離隔して配置することで、前記２つの空間のうち、前記水槽外部の空間には掘削穴近傍の湧水が自然流下により流入する一方で、前記水槽内部の空間には前記自然流下による湧水の流入が防止され、
前記坑内作業が行われる作業領域では、前記水槽外部の空間により前記濁水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記清水ピットが構成され、
前記坑内作業が行われない非作業領域では、前記水槽外部の空間により前記清水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記濁水ピットが構成されることを特徴とする請求項５に記載の坑内湧水排水方法。
【請求項７】
トンネルボーリングマシーンによる掘削時にトンネル坑内に流入する湧水を排水するための坑内湧水排水設備であって、
トンネル坑内の底盤部に設けられた掘削穴によって構成され、前記湧水を貯水するピットと、
前記ピット内に貯水した湧水を吸引するポンプと、
前記ポンプが吸引した湧水を坑口側に導く導水管とを有することを特徴とする坑内湧水排水設備。
【請求項８】
前記ピットを構成する掘削穴は、所定のインバートセグメントの配置予定位置に構築され、前記掘削穴を掘削する作業は、前記配置予定位置に隣接するインバートセグメントの設置工に連続して実施されることを特徴とする請求項７に記載の坑内湧水排水設備。
【請求項９】
前記ピットとして、前記湧水のうち、坑内作業により濁りが生じた濁水を貯水する濁水ピットと、坑内作業による濁りが生じていない清水を貯水する清水ピットとが設けられ、
前記ポンプ及び排水管は、前記濁水ピット及び前記清水ピットの各々に対して設けられることを特徴とする請求項７に記載の坑内湧水排水設備。
【請求項１０】
前記掘削穴の内部に該掘削穴よりも平面寸法の小さな水槽を配置することで、前記掘削穴を水槽内外の２つの空間に分断するとともに、これら２つの空間のそれぞれに対して異なる湧水の流入路を設けることで、前記２つの空間により前記濁水ピット及び前記清水ピットが構成されることを特徴とする請求項９に記載の坑内湧水排水設備。
【請求項１１】
前記水槽を前記掘削穴の内壁から離隔して配置することで、前記２つの空間のうち、前記水槽外部の空間には掘削穴近傍の湧水が自然流下により流入する一方で、前記水槽内部の空間には前記自然流下による湧水の流入が防止され、
前記坑内作業が行われる作業領域では、前記水槽外部の空間により前記濁水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記清水ピットが構成され、
前記坑内作業が行われない非作業領域では、前記水槽外部の空間により前記清水ピットが構成され、前記水槽内部の空間により前記濁水ピットが構成されることを特徴とする請求項１０に記載の坑内湧水排水設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１３８５４１（Ｐ２０１０−１３８５４１Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３１２１（Ｐ２００８−３１３１２１）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
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