透水セグメントおよびこの透水セグメントを用いたトンネル

【課題】 トンネルを構成するセグメントの内部に地下水を通す通水手段を設ける。その内部に地下水導入の通水管、導入した地下水を通水手段を通して外部に排水する排水管を設けた、簡易構成であって構築が容易で、メンテナンス性も優れた透水セグメント、透水セグメントを用いたトンネルを提供する。
【解決手段】 地下水がある地盤に建設されるトンネル用セグメントであって、セグメント本体の内部には地下水の通水路となる通水手段を設ける。セグメント本体の厚さ方向には前記通水手段とほぼ直交するとともに連通するガイド管を設ける。セグメント本体には、前記セグメント本体内の前記通水手段と一端が連通された掃除用配管を設け、この掃除用配管の他端を前記セグメント本体の内面側に臨設し、メンテナンス用の着脱自在な掃除用止水栓が設けられた構成とした。この透水セグメントを組み立てトンネルを構築する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、地下構造物として地中に建造されるセグメントであって、詳しくは、地下水の流動阻害の防止を図った通水路を備えた透水セグメントおよびこの透水セグメントを用いたトンネルに関する。
【背景技術】
【0002】
地下の有効活用として、種々の地下構造物が構築される。構造物として代表的なものは、シールド工法などで地下に道路や鉄道用などの横坑を掘削しつつセグメントを組み込んで構成したトンネルがある。地中には、場所によっては地盤内部に地下水脈が存在する。この部分にトンネルが構築されると地下水脈の全部またはその一部、相当部分を遮断したり、狭めることになるため、地下水脈の下流域の地下水が減少してしまい、井戸や湧泉の枯渇、用水池が干上がり、農業や観光資源や当該地域住民の生活環境に多大な悪影響を与えることがある。
【0003】
図12は地盤中に構築された従来の一般的な道路トンネルを示す。地盤中に、透水性の小さい地盤A、透水性の大きな地盤B、透水性の小さい地盤C等が存在することがある。
【0004】
透水性の大きな地盤Bは、地下水脈が存在し、図において矢印で示すように、例えば右側から左側に向かって地下水が流れているような場合、その地盤B中に道路トンネル100があると地下水の流れがトンネル100によって遮られてしまう。なお、図中Gは地表面、101はトンネル内に設けられた路床、102はその上に設けられた舗装、破線で示す103は建築限界、104は標識設置空間、105は監視員通路である。
【0005】
このような場合に、地下水の流れを遮断したり、狭めることを防止した先行例としては、特許第3846972号(以下、単に先行特許という)がある。
【特許文献1】特許第3846972号
【0006】
この先行特許は、非開削の状態での地中掘削に基づいて構築されるトンネルにおいて生ずる、地下水の流動阻害の防止構造を構築する方法であって、
グラウトホ−ルと、このグラウトホールを貫通して一方側の周方向連結面近傍から他方側の周方向連結近傍まで延在する単位通水管とを有するセグメントピースを用いて、地下水流同の上流側及び下流側にグラウトホールが位置するようにセグメントリングを組み立てる工程と、
各グラウトホールを介してグラウト材を裏込注入した後、地下水流動の上流側のグラウトホールから集水管の長さに応じた深さまで削孔を行い、これによって形成した孔に集水管を嵌め込み、かつ地下水流動の下流側のグラウトホールから放水管の長さに応じた深さまで削孔を行い、これによって形成した孔に放水管を嵌めこむとともに、各グラウトホールにキャップをする工程と、
この工程に続いて又は平衡して、隣り合う単位通水管の端部同士を連結管を介して連結して、セグメントリングの周壁内部に、少なくともトンネルの下側をとおり集水管および放水間に連結する一体的な通水間を構築する工程と、
によってトンネルを構築している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記先行特許においては、隣り合う単位通水管の端部同士を連結管を用いて連結するようにしているため、連結管の部材を必要とし、よって構築作業が煩雑であるという欠点を有している。また、地下水通水路に詰まりが生じると、地下水の流れが阻害されたり、機能が低下するなどし、周辺環境に多大な悪影響を及ぼすが、この先行特許においては、メンテナンスを行い地下水通水路の詰まりを解消し、性能を維持するといった配慮がなされていない。
【0008】
この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、トンネルを構成するセグメントの内部に地下水を通水させる通水手段を設け、この通水手段の詰まりを除去でき、長期にわたって性能を維持することのできる、簡易構成であってメンテナンス性に優れた透水セグメントおよびこの透水セグメントを用いたトンネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1の発明は、地下水の流れがある地盤に建設されるトンネルに用いられるセグメントであって、セグメント本体の内部には地下水の通水路となる通水手段が設けられ、かつセグメント本体の厚さ方向には前記通水手段とほぼ直交するとともに連通するガイド管が設けられ、前記ガイド管は前記セグメント本体内面付近で着脱自在な止水栓を有し、かつ前記セグメント本体には、前記セグメント本体内の前記通水手段と一端が連通された掃除用配管が設けられ、この掃除用配管の他端は前記セグメント本体の内面側に臨設され、かつメンテナンス用の着脱自在な止水栓が設けられ、かつセグメント本体継手面において通水手段内を通る地下水の漏水を防止する止水手段を設けたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1記載の透水セグメントにおいて、前記透水セグメントは、コンクリート製のセグメント、互いに隣接する一方の組み込まれたセグメント本体に対し、他方のセグメント本体を嵌め込む合成セグメント、ダクタイル鋳鉄セグメントまたは鋼製セグメントからなることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2記載の透水セグメントにおいて、前記合成セグメントは、隣接する第1のセグメント本体およびこれと対向し嵌合方式により接続される第2のセグメント本体内のほぼ中央部にそれぞれ第1、第2の通水手段が設けられ、第1、第2のセグメント本体の接続側の各端面にほぼ円筒状の第1、第2の突起部がそれぞれ突設され、この第1、第2の突起部内にそれぞれ第1、第2の通水手段の突出部が収納され、かつ第1の突起部および第1の通水手段突出部の端面と、これと嵌合方式により接合される第2の突起部および第1の通水手段突出部の端面とは傾斜面で接合され、第1、第2の通水手段が連通することを特徴とする。
請求項4の発明は、地下水の流れがある地盤に建設されるトンネルに用いられるセグメントであって、セグメント本体の内部には地下水の通水路となる通水手段が設けられ、かつセグメント本体の厚さ方向には前記通水手段とほぼ直交するとともに連通するガイド管が設けられ、前記ガイド管は前記セグメント本体内面付近で着脱自在な止水栓を有し、かつ前記セグメント本体には、前記セグメント本体内の前記通水手段と一端が連通された掃除用配管が設けられ、この掃除用配管の他端は前記セグメント本体の内面側に臨設され、かつメンテナンス用の着脱自在な止水栓が設けられ、かつセグメント本体継手面において通水手段内を通る地下水の漏水を防止する止水手段を設けた透水セグメントを用いて構築したトンネルであって、前記透水セグメントに設けられたガイド管を介して前記セグメント外面から地面に突出し、地下水通過口を有する通水管および導入された地下水排水用の排水管を設け、前記地下水の上流側に前記通水管が設けられ、下流側に前記排水管が設けられたことを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項4に記載のトンネルにおいて、前記通水管そしてまたは排水管に目詰まり防止用の着脱自在なフィルターが設けられたことを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項4記載のトンネルにおいて、トンネルを構成するセグメントのうち、頂部付近に組み立てられるセグメントを除く他のセグメントが前記透水セグメントであることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項4記載のトンネルにおいて、前記透水セグメント内に設けられた通水手段は前記トンネルの周方向に設けられ、かつ通水手段はトンネル軸方向に間隔をあけて設けられ、各通水手段は前記トンネル軸方向に設けられた水平管にて連結されたことを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項4記載のトンネルにおいて、トンネル内の下部に、地下水上流側に位置する通水手段と、地下水下流側に位置する排水側の通水手段とを連結する連結管を設けたことを特徴とする。
請求項9の発明は、請求項8記載のトンネルにおいて、前記連結管のほぼ中央部に、トンネル軸方向に沿って伸びる貯留溝を設けたことを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項9記載のトンネルにおいて、前記トンネルが近接して併設され、それぞれのトンネルのセグメント内配管を連結して通水可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
地下水脈地層に建造されたトンネルは種々の弊害をもたらすので、地下水の流れを遮らないよう通水路が設けられる。このようなトンネルは経年にわたってその性能を維持することが求められる。しかしながら、経年使用や土質状態によっては、通水路の内部に微細な土砂やゴミ、水垢などが沈殿・付着して管の詰まりを生ずると地下水の流れが阻害されて機能が低下したり、最悪な場合地下水の流れが止まることにより、トンネルより下流の地域に井戸枯れや湧泉の枯渇、河川水量の低下、地下水位の低下による林木の立ち枯れなど周辺環境に大きな影響を与えることになる。
本発明の透水セグメント、この透水セグメントを用いたトンネルによれば、透水セグメントの通水路のメンテナンスを内側から行うことができるよう、セグメント本体に通水手段と連通する掃除用配管を設け、この配管に着脱自在な掃除用の止水栓を設けたため、内側から通水路の洗浄等を容易に行うことができ、経年にわたり機能の維持を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。
【実施例1】
【0012】
図1は、本発明に係る透水セグメントを地盤中に構築したトンネルで、この例ではトンネルを断面がほぼ円形をなす。
【0013】
この円形のトンネル1は、弧状の複数の透水セグメントを組み立てて構成される。コンクリート製のセグメント本体2a内には導入された地下水の通路となり地下水通水手段として機能するセグメント内配管3が設けられ、かつトンネル1の一方の側(図中右側)に配設されるセグメント本体2aには地下水4をセグメント内配管3の内部に導入するための複数本のパイプ状の通水管5が設けられ、他方の側(図中左側)のセグメント本体2aには導入された地下水4を地盤B中へ排出する排水管6が設けられ、透水セグメント2が構成される。トンネル1の一方の側は地下水上流側に面し、他方の側は地下水下流側に位置している。これらの通水管5、排水管6の数、長さ、径等は流れる地下水量により、設計される。またトンネル1の内の下部には上面が舗装102となっている路床101が設けられるが、その部分に好ましくは一方の側のセグメント内配管3と、他方の排水側のセグメント内配管3とを連結する連結管7が設けられる。この連結管7は、透水セグメント2内に導入された地下水を速やかに排水側に導くためのものであるが、場合によってはなくても良い。また、トンネル1を構成する透水セグメント2としては、通水管5、排水管6はなくても良く、セグメント内配管3だけのものもある。なお、本発明のトンネルは、セグメント内配管を有さない通常のセグメント(図示せず)と共に組み合わせて使用しても良い。特に頂部に組み込まれるキーセグメントには、セグメント内配管を設けない場合もある。
【0014】
通水管5の表面には地下水の通過口であって地下水を内部に導入するためのスリット8が設けられ、また、内部には通水管5の目詰まりを防止するフィルター9が設けられている。このフィルター9等については後述するが、経年使用によって微細土砂が溜まり詰まった場合、トンネル内部から交換可能に構成されている。排水管6にも同様に地下水を排出するためのスリット8、フィルター9等が設けれている。これによって経年にわたり地下水の透水量を維持できるように構成されている。これらの詳細の構成については図3、図4等で後述する。なお、地盤等の周辺環境によっては、フィルター9を設けない場合もあり得る。
【0015】
図2は、図1の状態のさらなる説明図で、トンネル1の半径方向の概略部分断面図である。
【0016】
弧状の透水セグメント2の内部のほぼ中央部に設けられ、筒状の構造物の周方向に沿って地下水通水手段として機能するセグメント内配管3が設けられる。セグメント内配管3は、通常、鋼管や合成樹脂管等からなる。このセグメントと隣接するセグメントとの隣接面には漏水防止用のシールを設けるための外側シール溝3a、内側シール溝3bが設けられている(図2中右側図示)。セグメントを接続した場合、接続部分の各セグメント端面からの漏水を防止するためである。
【0017】
なお、セグメント内配管3の適箇所には、セグメント内配管3の内部を掃除するためのメンテナンス用の掃除用配管10が設けられている。その内端部はセグメント内配管3と連通しており、他端部はセグメント本体2a内面側に設けられた掃除穴11に臨設され、掃除穴11に面する掃除用配管10の他端部の外周部には掃除用止水栓ネジ部10aが形成され、掃除用止水栓12が着脱自在に取り付けられている。
【0018】
また、セグメント内配管3が設けられるセグメント本体2a間端面には、図2中左側に示すように、セグメント内配管シール溝3cがそれぞれ設けられ、隣接するセグメント内配管3をつき合わせて接続した場合、取り込んだ地下水が端部において漏出しないようこのセグメント内配管シール溝3cにシールを貼り付けて止水する止水手段を有する。このように本発明では、セグメント本体継手面において通水手段内を通る地下水の漏水を防止する止水手段を設けている。
【0019】
また図2中、13は透水セグメント2の内面から外面にわたって透水セグメント2の厚さ方向に貫設された貫通管で、セグメント内配管3とほぼ直交して配設され、セグメント内配管3と連通している。貫通管13およびセグメント内配管3の数、位置、管径などは必要に応じ適宜設計される。
【0020】
図3(a)は、図2中A方向から見た端面図であって、かつ貫通管13に通水管5を設けた状態の説明図を示す。透水セグメント2のセグメント本体2aのほぼ中央部には、(b)に示すようなほぼ円筒状のセグメント内配管3が適間隔でもって設けられている。また、貫通孔14の内周面には円筒状の前記貫通管13が設けられ、貫通管13をガイド管としてその内側に通水管5や排水管6の基部が挿入、取り付けられる。貫通管13とセグメント内配管3とはほぼ直交して交差し、連通している。セグメント外周面から突出するように放射方向に設けられた通水管5や排水管6の内部には目詰まり防止用のフィルター9が設けられる。また貫通管13の底部側、つまりセグメント内面側にはネジ構造による着脱自在な止水栓15が設けられる。この止水栓15を取り外すことによってフィルター9を交換できるように構成されている。その他、図3(a)中、3a’、3b’は、図2に示した外側シール溝3a、内側シール溝3bに設けられた外側シール、内側シールで、隣接するセグメント間接合部の漏水を防止するためのものである。
【0021】
構築にあたり、本発明においては、シールド工法などにより地中に横坑を掘削しつつエレクターを介しコンクリート製の透水セグメント2を組み立ててトンネル1を構築する。各透水セグメント2は、公知の適宜の継手手段によって接続され、内部のセグメント配管3は、連結管を用いることなく、つき合わせにより簡単に接続できる。トンネル1は、通水管5や排水管6を有する透水セグメント2、通水管5や排水管6がなくセグメント内配管3だけを有する透水セグメント2を組み合わせて構築される。トンネルの頂部には透水セグメント2を用いない例もある。図示例のトンネル1の断面形状は円形であるが、セグメントの断面形状を適宜選択して組み合わせることによって長円形、楕円形、馬蹄形、ほぼ矩形等のトンネル1を構築し得る。
【0022】
トンネル1が地盤c上であって地盤Bに位置する場合、トンネル1の所望の箇所にトンネル内部から、図3(a)に示した止水栓15を外し、トンネル1の内側から貫通管13を介し通水管5や排水管6をトンネル1の外側に向かって略放射方向に突設させる。通水管5は、図1に示すように地下水上流側(図1においては右側)に、排水管6は下流側に突設される。
【0023】
通水管5や排水管6の数、長さ等は地盤Bの状況、トンネル1の規模等に応じ最適なものが採択される。これらの通水管5、排水管6はセグメント内配管3と連通される。通水管5や排水管6の内部には必要に応じてフィルター9が設けられる。
【0024】
通水管5や排水管6の突設作業、フィルター9の挿嵌作業等が終了したら貫通管13の底部に止水栓15を設ける。
【0025】
図4は、通水管5の詳細な構成、作用を示す。
【0026】
通水管5の表面には適形状のスリット8が多数設けられ、図示の状態において、矢印で示すように、右側から左側に流れている地下水4は、これらのスリット8を介し通水管5の内部に導入される。この場合、スリット8に代え、孔としても良い。排水管6も同様に構成される。導入された地下水4は繊維や多孔性樹脂などからなる交換可能なフィルター9を通過し、止水栓15によりトンネル内部への漏水は防止され、通水管5とほぼ直交するセグメント内配管3へ移動し、排水管6側に流れ地盤中に排水される。なお、図中、16は透水セグメント2の外周部に注入された裏込めである。15aは止水栓着脱用のネジ部である。
【0027】
図5は透水セグメント2の展開図であって、内部に設けられたセグメント内配管3や貫通管13等の一配置例である。上記図4において、通水管5から導入された地下水4は、この図5に示すような貫通管13を介し、セグメント内配管3を流れていく。この例では、トンネル軸方向に向かって適間隔で設けられたセグメント内配管3相互をこれとほぼ直交する方向に配置した水平管17によって連結し、通水管5を介しセグメント内配管3に導入された地下水を排水管6側に速やかに効率よく流すようにしている。水平管17の配置の仕方としては、透水セグメント2の上側に示すように、離間したセグメント内配管3同士を連結するように設けたり、あるいは下側に示すように、各セグメント内配管3を連結しつつ、透水セグメント2の一端から他端にかけて端部水平管18a、18bを用い開口させ、他の部材と連結させるようにするなど種々の態様が考えられる。この場合、透水セグメント2の一端および他端にそれぞれ開口した端部水平管18a、18bの周囲には他の透水セグメント2接続時の漏水防止用の端部水平管シール溝aが設けられる。なお、場合によっては水平管17は必ずしも設ける必要はない。
【0028】
経年使用や地盤の土質の状況によって通水管5や排水管6内のフィルター9の目詰まりが生ずることがある。この場合、トンネル内からメンテナンス用の止水栓15を外し、フィルター9を取り出し新しいものに交換すれば良い。あるいは清掃後のものを再使用しても良い。
【0029】
次に、セグメント内配管3内を掃除する場合について説明する。
【0030】
セグメント内配管3には、図2に示すように、メンテナンス用の掃除用配管10が接続されている。この掃除用配管10は透水セグメント内面から緩やかな曲率をもってセグメント内配管3にすりつけて設けられている。掃除する場合、透水セグメント2の内面側、つまりトンネル内側から掃除用止水栓12を外し、掃除用装置(図示せず)の洗浄管を挿入する。
【0031】
この場合、掃除用配管10はセグメント内配管3に緩やかにすりつけて取り付けられているので、掃除用装置の洗浄管を円滑にセグメント内配管3に挿入し、セグメント内配管3の内部へ侵入させることができる。
【0032】
例えば洗浄管は屈曲自在なホースや管からなり、先端にはジェットノズルを備えているものを使用すると好適である。洗浄にあたっては、洗浄水をジェット噴射し、セグメント内配管3の内部を掃除すれば良い。
【0033】
掃除の際の余剰水や、内部の沈殿土砂などは余剰水とともに掃除穴11より外部へ排出される。本発明では、このようにして容易に掃除することができる。
【0034】
掃除終了後は掃除用装置を撤去し、掃除用配管部の開口部分に掃除用止水栓12を螺着させれば良い。
【実施例2】
【0035】
図6は本発明の第2実施例を示す。この実施例のトンネル1Aでは、図1に示した連結管7のほぼ中央部にトンネル軸方向にほぼ平行に延びる筒状の貯留溝7Aを設け、図示の状態のおいて右側の通水管5、セグメント内配管3を介し連結管7に導入された地下水を一時的に貯留するように構成したことに特徴を有している。この貯留溝7Aは緩衝部として作用する。他の構成、作用等は図1に示した第1実施例と同様である。
【0036】
図7は、上記第2実施例のそれぞれ道路上り、下り2つのトンネル1Aを地盤中に構築した場合、隣接する各トンネル1Aの連結管7を中間通水管7aで連結し、図示の状態において右側に位置する第1のトンネル1A側に導入された地下水を、左側に位置する第2のトンネル1A側にも流し、第2のトンネル1A側の排水管6からでも地盤中に排水可能に構成したものである。この場合、排水を速やかに行うことができる。
【0037】
この中間通水管7aは、小口径推進工法、曲線推進工法等によってパイプを設置して連結すれば良い。
【0038】
なお、第1のトンネル1Aの排水管6と第2のトンネル1Aの通水管5とは衝突しないように設置しても良いことは勿論である。
【0039】
図示例では、地盤中に、第1、第2の2つのトンネル1Aを設置した例を示したが、さらに第3のトンネル1A等を設置し、同様に中間通水管7aによって地下水上流側の第2のトンネル1Aと連結するようにしても良い。
【0040】
前述の図1等に示した第1実施例では、透水セグメントには、通水手段としてのセグメント内配管3、貫通管13等が設けられ、隣接するセグメント同士は一般的な公知の接続手段で接続できるコンクリート製のものとしたが、図8は接続方式が嵌合タイプのコンクリート製の合成セグメントの1例である。すなわち、図8(a)は本発明で用いると好適な嵌合方式による合成セグメントの実施例であってセグメントの周面展開図を示す。この周面展開図は2つの透水セグメントの継手付近の部分を示す。
【0041】
一方のセグメント本体A(図中左側)のほぼ中央部にはセグメント内配管aが設けられ、他方のセグメント本体B(図中右側)の同じくほぼ中央部にはセグメント内配管bが設けられている。そして、これらのセグメント内配管aと、セグメント内配管bの接合部分は、セグメント本体Aの接合部側端面a1、これと対向するセグメント本体Bの接合部側端面 から外部に突出している。
【0042】
セグメント本体Aの接合部側端面a1には、鋼材または鋳鉄等からなる円筒状の突起部20aが設けられ、この突起部20a内にセグメント内配管aの突出部が位置し、保護されている。
【0043】
一方のセグメント本体Aと対向する他方のセグメント本体Bの接合部側端面b1にも同じく突起部20bが設けられ、この突起部20b内にセグメント内配管bの突出部が位置し、保護されている。
【0044】
セグメント本体A側の突起部20aとその内部に収納されたセグメント内配管aの端面は面一の傾斜面となっている。また、セグメント本体B側の突起部20bとその内部に収納されたセグメント内配管bの端面は面一の傾斜面となっており、図4(a)において、既に組み込まれた一方のセグメント本体Bに対し、矢印で示す方向に、他方のセグメント本体Aを嵌め込み方に押し込んで嵌め込めば相互の傾斜面で接合し、セグメント内配管a、bとが連通する。
【0045】
この場合、少なくともいずれか一方の突起部20aまたは20bの接合面にシール26を取り付けておけば、接合されたセグメント内配管a、bを通過する地下水の漏出を防止できる。このように、この実施例でもセグメント本体継手面において通水手段内を通る地下水の漏水を防止する止水手段を設けている。また、シール26面と相手側の接合面がこすれないので傷つきにくい。
【0046】
このようにして透水セグメントは構成されている。なお、この実施例の透水セグメントにおいても、特に図示しないが第1、第2実施例と同様にして、掃除用配管や通水管、排水管が適箇所に設けられる。また、メンテナンス用の止水栓も設けられて構成される。
【0047】
なお、突起部20a、20bはセグメントのH型枠材のウェブ材に、例えば溶接やボルト等で固着される。すなわち図8(a)中、21は各セグメント本体A、Bの外周に設けられた鋼枠ウェブである。22は各セグメント本体A、Bの継手方向に設けられた鋼枠フランジである。23はセグメント本体A、B相互の継手側にそれぞれ設けられ、両者を連結する継手板で、先端に嵌め込みピン24を嵌入させる複数の嵌め込み孔25が形成され、その孔25に嵌め込みピン24を嵌入させることにより、各セグメント本体A、Bは一体化される。
なお、本実施例では、合成セグメントの継手部の間隔が広い場合の例について述べたが、継手間隔が非常に近接している場合には実施例1と同様に継手面にシール等の止水手段を設けて対処することができる。
【0048】
図8(b)は、図8(a)中のM−M断面を示す。
【実施例3】
【0049】
図9はトンネルのようなトンネルの構成部材である鋼製セグメントからなる透水セグメントの他の例を示す。この透水セグメント30は、断面ほぼ矩形であって表面が防錆処理された鋼製のセグメント本体30aの内部の継手板31に第1実施例でのセグメント内配管として機能し、導入された地下水を通水させる通水部35を設け、この通水手段である通水部35に前述の第1実施例と同様に構成された通水管5の内端部を接続し、地盤B中の地下水4を導入し、通水管5を介し排水管(この例では図示せず)側に通水させ外部へ排水させるようにしたセグメントである。この透水セグメント30は、図示の状態において上方側が切羽側、下方側が坑口に面して配置される。すなわち、通水部35は、この透水セグメントを組み立ててトンネルを構築した場合、トンネルの周方向に間隔を介して設けられる。
【0050】
図中33はセグメント主桁、34はセグメント鋼板、32はセグメント内通水空間で、36はセグメント主桁、37は止水栓、37aは止水栓着脱用のネジ部である。38はセグメント鋼板34の外側に注入された裏込め、39は通水管5を取り付けるためのガイド管で、透水セグメント30の外面側に設けられ、ガイド管39の底部側であって透水セグメント30の内面側(トンネル内側)付近に着脱自在な止水栓37が設けられている。このガイド管39は第1実施例の貫通管に相当する。また、この実施例でも特に図示しないが第1実施例のように、通水部35に、着脱自在なメンテナンス用の止水栓を有する掃除用配管等が接続される。
【0051】
また、この実施例でも、特に図示しないが、前述の実施例のように、溝やシールを用い、セグメント継手面において通水手段内を通る地下水の漏水を防止する止水手段が設けられる。この実施例でも図1に示した地盤B中に建造した際のトンネルの地下水に対する作用効果は第1実施例とほぼ同様である。
【0052】
経年使用における通水管5内のフィルター9の交換、通水部35の掃除等は、止水栓37等を取り外して行えば良く、メンテナンスを容易になし得る。また、第1実施例のように、掃除用の配管を設ければ、その止水栓を取り外して通水部35を掃除できる。
【実施例4】
【0053】
図10は本発明の鋼製セグメントからなる透水セグメントのさらに他の例を示す。
【0054】
この例では、鋼製のセグメント本体40aにコンクリートの如き充填材41を充填し透水セグメント40を構成した例である。
【0055】
すなわち、外側のセグメント主桁42、セグメント鋼板43の内側と防錆処理されたセグメント内配管44との間に充填材41を充填して透水セグメント40を構成している。
【0056】
この透水セグメント40を構成するセグメント鋼板43の外側には裏込材38が注入され、透水セグメント40の内面側(トンネル内側)付近には、ネジ部45aによって着脱自在な止水栓45が設けられる。この止水栓45の反対側には通水管5が設けられる。通水管5には透水セグメント40外面側にこの通水管5がガイド管46を介し設けられる。ガイド管46の底部側であって透水セグメント40の内面側に止水栓45が設けられている。地盤B中に設けたこの透水セグメント40を用いてなる地下構造物の外面に通水管5を設置する場合、この止水栓45を取り外して作業を行うことができる。上述の第4実施例も同様である。なお、この実施例でも、特に図示しないが、前述の実施例のように、溝やシールを用い、セグメント継手面において通水手段内を通る地下水の漏水を防止する止水手段が設けられる。
【0057】
この通水管5を有する透水セグメント40を用いて構成した地下構造物を、図1に示した、地盤中に設置した際の地下水に対する作用効果は第1実施例とほぼ同様である。
【0058】
また、経年使用における通水管5内のフィルター9の交換、通水手段であるセグメント内配管44の掃除等は、第4実施例と同様、止水栓45を取り外して行うことができる。掃除用配管、その止水栓(いずれも図示せず)を設け、第4実施例と同様にメンテナンスを行うことができる。
【実施例5】
【0059】
図11(a)〜(d)は本発明の第6実施例を示す。この第6実施例は、図1〜図5に示した第1実施例とほぼ類似している。図11(a)は内部構造を示すためのトンネル半径方向の断面図、(b)は透水セグメントの周面展開図、(c)は(b)図の側断面図、(d)は側面図である。
【0060】
(a)図において、50は鋼製セグメントからなる透水セグメント、51はセグメント本体の外表面の鋼性のスキンプレート、52は補強用の縦リブ、53はセグメント継手板、54はセグメントシールで、セグメント継手板53を介し隣接する透水セグメント50同士が接続されている。55は適箇所に設けられたガイド管で、第1実施例のセグメント内配管、つまり地下水通水手段として機能する通水配管56とほぼ直交して交差して設けられ、通水配管56と連通している。57はガイド管55の底部側であって透水セグメント50の内面側付近に着脱自在に設けられた止水栓である。このガイド管55は第1実施例の貫通管に相当し、通水管5や排水管6が接続される。58は他の通水配管56と連結するための縦管である。
【0061】
(b)、(c)図において、58aは補強用の横リブ、59は通水配管56の適箇所に内端部が接続された掃除用配管で、外端部には着脱自在な掃除用止水栓59aが設けられている。この掃除用配管59の作用は第1実施例とほぼ同様である。
【0062】
(d)図において、60は通水配管シール溝で、内部に通水配管56が設けられる。シール溝60にはシールが設けられ止水手段が構成される。61はセグメントシール溝である。
【0063】
なお、セグメント継手およびリング継手の方式については図示を略す。特に高剛性継手の場合はダクタイルや鋼製金具が使用されるため、通水配管シール溝60にシールを取り付けて止水することにより、セグメント継手金具の腐食を防止することができるので、経年にわたり地山の地下水を通水できる。この透水セグメント50によってもトンネル周辺の水環境の維持・保護することが可能となる。
【0064】
なお、地盤中に構築されるトンネルは場所によっては直線部分があったり、屈曲した蛇行部分があったり、さらにはある地点で枝分かれして分枝させたりすることがある。したがって、それに応じ適切な透水セグメントを選択し、そのセグメントあるいは他の一般的な適切なセグメントを組み合わせるなどしてトンネルは構築される。このように、トンネルは、図1に示した第1の実施例のコンクリート製の透水セグメント、図8に示した嵌合方式の合成セグメント、およびもしくは図9〜図11に示した鋼製セグメント、ダグタイル鋳鉄セグメント等を施工条件に応じ適宜組み合わせるなどして構築される。また、各種タイプの透水セグメントのうち、いずれか一つを選択して構築する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【0065】
【図1】本発明の第1実施例の透水セグメントを用いてなる地下構造物をトンネルとした場合の断面図を示す。
【図2】同上の部分断面説明図。
【図3】(a)は図2中A−A断面図、(b)はセグメント内配管の設明図を示す。
【図4】本発明で用いられる通水管の構成を示す説明図を示す。
【図5】透水セグメントの周面展開説明図を示す。
【図6】本発明の第2実施例に係る地下構造物をトンネルとした場合の断面図を示す。
【図7】本発明の第2実施例の使用状態の説明図を示す。
【図8】(a)は本発明の第3実施例の嵌合方式による合成セグメントの周面展開説明図、(b)は(a)中M−M断面を示す。
【図9】本発明の第4実施例の透水セグメントである。
【図10】本発明の第5実施例の透水セグメントである。
【図11】本発明の第6実施例であって、(a)は連設した透水セグメントの縦断方向の断面図、(b)は同上の透水セグメントの周面展開説明図、(c)は同上の側断面図、(d)は側面図を示す。
【図12】従来例を示す。
【符号の説明】
【0066】
1、1A トンネル
2 透水セグメント
2a セグメント本体
3 セグメント内配管
3a 外側シール溝
3b 内側シール溝
3c セグメント内配管シール溝
4 地下水
5 通水管
6 排水管
7 連結管
7A 貯留溝
7a 中間通水管
8 スリット
9 フィルター
10 掃除用配管
10a 掃除用止水栓ネジ部
11 掃除穴
12 掃除用止水栓
13 貫通管
14 貫通孔
15 止水栓
15a ネジ部
16 裏込め
17 水平管
18a 端部水平管
18b 端部水平管
20a、20b 突起部
21 鋼枠ウェブ
22 鋼枠フランジ
23 継手板
24 嵌め込みピン
25 嵌め込み孔

30 透水セグメント
30a 鋼製のセグメント本体
31 継手板
32 通水空間
33 セグメント主桁
34 セグメント鋼板
35 通水部
36 セグメント主桁
37 止水栓
37a ネジ部
38 裏込め

40 透水セグメント
40a 鋼製のセグメント本体
41 充填材
42 セグメント主桁
43 セグメント鋼板
44 セグメント内配管
45 止水栓
46 ガイド管

50 透水セグメント
51 スキンプレート
52 縦リブ
53 セグメント継手板
54 セグメントシール
55 ガイド管
56 通水配管
57 止水栓
58 縦管
58a 横リブ
59 掃除用配管
59a 掃除用止水栓
60 通水配管シール溝
61 セグメントシール溝

【特許請求の範囲】
【請求項1】
地下水の流れがある地盤に建設されるトンネルに用いられるセグメントであって、
セグメント本体の内部には地下水の通水路となる通水手段が設けられ、かつセグメント本体の厚さ方向には前記通水手段とほぼ直交するとともに連通するガイド管が設けられ、前記ガイド管は前記セグメント本体内面付近で着脱自在な止水栓を有し、かつ前記セグメント本体には、前記セグメント本体内の前記通水手段と一端が連通された掃除用配管が設けられ、この掃除用配管の他端は前記セグメント本体の内面側に臨設され、かつメンテナンス用の着脱自在な止水栓が設けられ、かつセグメント本体継手面において通水手段内を通る地下水の漏水を防止する止水手段を設けたことを特徴とする透水セグメント。
【請求項2】
請求項1記載の透水セグメントにおいて、
前記透水セグメントは、コンクリート製のセグメント、互いに隣接する一方の組み込まれたセグメント本体に対し、他方のセグメント本体を嵌め込む合成セグメント、ダクタイル鋳鉄セグメントまたは鋼製セグメントからなることを特徴とする透水セグメント。
【請求項3】
請求項2記載の透水セグメントにおいて、
前記合成セグメントは、隣接する第1のセグメント本体およびこれと対向し嵌合方式により接続される第2のセグメント本体内のほぼ中央部にそれぞれ第1、第2の通水手段が設けられ、第1、第2のセグメント本体の接続側の各端面にほぼ円筒状の第1、第2の突起部がそれぞれ突設され、この第1、第2の突起部内にそれぞれ第1、第2の通水手段の突出部が収納され、かつ第1の突起部および第1の通水手段突出部の端面と、これと嵌合方式により接合される第2の突起部および第1の通水手段突出部の端面とは傾斜面で接合され、第1、第2の通水手段が連通することを特徴とする透水セグメント。
【請求項4】
地下水の流れがある地盤に建設されるトンネルに用いられるセグメントであって、
セグメント本体の内部には地下水の通水路となる通水手段が設けられ、かつセグメント本体の厚さ方向には前記通水手段とほぼ直交するとともに連通するガイド管が設けられ、前記ガイド管は前記セグメント本体内面付近で着脱自在な止水栓を有し、かつ前記セグメント本体には、前記セグメント本体内の前記通水手段と一端が連通された掃除用配管が設けられ、この掃除用配管の他端は前記セグメント本体の内面側に臨設され、かつメンテナンス用の着脱自在な止水栓が設けられ、かつセグメント本体継手面において通水手段内を通る地下水の漏水を防止する止水手段を設けた透水セグメントを用いて構築したトンネルであって、
前記透水セグメントに設けられたガイド管を介して前記セグメント外面から地面に突出し、地下水通過口を有する通水管および導入された地下水排水用の排水管を設け、
前記地下水の上流側に前記通水管が設けられ、下流側に前記排水管が設けられたことを特徴とするトンネル。
【請求項5】
請求項4に記載のトンネルにおいて、前記通水管そしてまたは排水管に目詰まり防止用の着脱自在なフィルターが設けられたことを特徴とするトンネル。
【請求項6】
請求項4記載のトンネルにおいて、トンネルを構成するセグメントのうち、頂部付近に組み立てられるセグメントを除く他のセグメントが前記透水セグメントであることを特徴とするトンネル。
【請求項7】
請求項4記載のトンネルにおいて、
前記透水セグメント内に設けられた通水手段は前記トンネルの周方向に設けられ、かつ通水手段はトンネル軸方向に間隔をあけて設けられ、各通水手段は前記トンネル軸方向に設けられた水平管にて連結されたことを特徴とするトンネル。
【請求項8】
請求項4記載のトンネルにおいて、
トンネル内の下部に、地下水上流側に位置する通水手段と、地下水下流側に位置する排水側の通水手段とを連結する連結管を設けたことを特徴とするトンネル。
【請求項9】
請求項8記載のトンネルにおいて、
前記連結管のほぼ中央部に、トンネル軸方向に沿って伸びる貯留溝を設けたことを特徴とするトンネル。
【請求項10】
請求項9記載のトンネルにおいて、前記トンネルが近接して併設され、それぞれのトンネルのセグメント内配管を連結して通水可能とすることを特徴とするトンネル。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【公開番号】特開2009−180019(P2009−180019A)
【公開日】平成21年8月13日(2009.8.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−20933(P2008−20933)
【出願日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願人】(000207780)大豊建設株式会社 (77)
【Fターム(参考)】