集水トンネル用の透水性覆工部材及び集水トンネルの構築方法
【課題】 施工中に透水部に土砂による目詰まりが発生しない集水トンネル用の透水性覆工部材を提供する。
【解決手段】 外周面側から地下水９を取り込む集水トンネル１０の外殻を形成する覆工部材であって、外周面側に露出された多孔質の透水部１６を備え、その透水部１６の孔には生分解性又は水溶性の目詰材１８が充填されている集水トンネル１０用の透水セグメント１１である。
この透水セグメント１１は、液状にした目詰材１８を透水部１６に浸透させた後に、乾燥させて製作される。
【解決手段】 外周面側から地下水９を取り込む集水トンネル１０の外殻を形成する覆工部材であって、外周面側に露出された多孔質の透水部１６を備え、その透水部１６の孔には生分解性又は水溶性の目詰材１８が充填されている集水トンネル１０用の透水セグメント１１である。
この透水セグメント１１は、液状にした目詰材１８を透水部１６に浸透させた後に、乾燥させて製作される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周面側から地下水を取り込むことができる集水トンネル用の透水性覆工部材、及びその透水性覆工部材を使用する集水トンネルの構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中に滞留した海水や地下水を取水して利用するために構築される集水トンネル１が知られている（特許文献１乃至３等参照）。
【０００３】
この集水トンネル１は、図９に示すように、円弧状の透水セグメント２を複数組み合わせて円筒形に形成されたトンネルであって、透水セグメント２には外周面側から地下水を取り込むための透水部２ａと、この透水部２ａとトンネル内部を連通させる導水管２ｂ，・・・とが設けられている。
【０００４】
この透水部２ａは、多孔質のポーラスコンクリートで構成されており、トンネル外周面側の地下水が透水部２ａに浸み込んで導水管２ｂ，・・・を通って集水ンネル１の内部に取り込まれる。
【０００５】
このように構成された透水セグメント２は、透水部２ａが多孔質構造であって通常のコンクリートよりも強度が低くなるため、透水部２ａに補強板（図示せず）を配置するなどの補強技術が特許文献２などに開示されている。
【０００６】
一方、このような集水トンネル１では、設置と同時に地下水が透水部２ａに浸透して導水管２ｂを通ってトンネル内部に流れ込むことになるため、図１０に示すように導水管３ｂの端部に蓋部３ｃを取り付け、施工中はトンネル内部に水が流れ込まないように構成されている。
【０００７】
しかし、この蓋部３ｃは、いずれは撤去しなければならず、撤去と同時に水がトンネル内部に流れ込むのを防ぐために、図１０に示すように生分解性シート４で透水部３ａの外周面を覆った技術が特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７９７３３号公報（図５、０００２段落乃至０００４段落）
【特許文献２】特開平１１−１４８１５０号公報（図１，２、０００２段落乃至００１０段落）
【特許文献３】特開２００３−２６８８１４号公報（図１、０００２段落乃至００１６段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記した集水トンネル１は、図示しないシールド掘削機で掘削された掘削孔の内側に透水セグメント２，・・・を組み合わせて構築され、集水トンネル１の外周は透水性の低い裏込め材（図示せず）で覆われることになるため、透水部２ａの孔にも裏込め材が入り込んで目詰まりを起こすおそれがある。
【０００９】
特に、透水セグメント２のような透水部２ａを備えた透水性推進管（図示せず）をトンネル坑口から地中に油圧ジャッキで押し出す推進工法によって集水トンネル１を構築する場合は、透水部２ａの外周面と周囲の地盤とが接触しながら前記透水性推進管が移動することになるため、多孔質の透水部２ａに押し付けられた土砂が孔に詰め込まれて目詰まりを起こし、集水機能が確保されなくなるおそれがある。
【００１０】
このような推進工法によってトンネルを構築する場合は、図１０に示すような生分解性シート４で透水部３ａの外周面を覆っても、透水セグメント３を地中に押し出す際に、地盤との摩擦によって剥がれたりずれたりするおそれがあるため、目詰まりを確実に防止できるとは言い難い。
【００１１】
さらに、シールド工法や推進工法でトンネルを構築する際に、掘進機の掘進反力がセグメント等の透水性覆工部材に作用する場合は、この掘進反力に耐え得る構造に透水性覆工部材を補強する必要がある。
【００１２】
そこで、本発明は、施工中に透水部に土砂による目詰まりが発生しない集水トンネル用の透水性覆工部材、及び透水性覆工部材に掘進機の掘進反力を作用させることがない集水トンネルの構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、外周面側から地下水を取り込む集水トンネルの外殻を形成する覆工部材であって、前記外周面側に露出された多孔質の透水部を備え、該透水部の孔には生分解性又は水溶性の目詰材が充填されている集水トンネル用の透水性覆工部材であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載のものは、液状にした前記目詰材を前記透水部に浸透させた後に、乾燥させて製作された請求項１に記載の集水トンネル用の透水性覆工部材であることを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明は、地山を掘削すると共に前面の土圧を支持させるカッタヘッドと、前記カッタヘッドを回転させるために一端がカッタヘッドの背面に連結されて他端が駆動部に連結されたシャフト部とを有する掘進機と、請求項１又は請求項２に記載の集水トンネル用の透水性覆工部材とを使用する集水トンネルの構築方法において、前記駆動部を稼動させて前記シャフト部を回転させることによって前記カッタヘッドを回転させて地山を掘削し、前記透水性覆工部材を一部又は全周に用いてトンネルの先端部を形成し、前記カッタヘッドを掘進させると共に、前記先端部を後方から加圧することによって前記先端部を地中に推進させ、所定の長さとなるまで前記先端部の後方に前記透水性覆工部材を用いてトンネルの延伸部を構築し、前記カッタヘッドを引き寄せて、前記先端部の内周面に沿って設けた環状遮蔽部に前記カッタヘッドの背面に設けた嵌合部を嵌合させることによって、トンネルの端部を遮蔽すると共に前記カッタヘッドが掘削時とは逆方向に回転することを阻止し、前記シャフト部を掘削時とは逆方向に回転させることによって前記シャフト部の前後を切り離し、前記駆動部側のシャフト部を回収する集水トンネルの構築方法であることを特徴とする。
【００１６】
そして、請求項４に記載の方法は、建造物の周囲の地表から地中に向けて立坑を構築し、該立坑の内部から複数の集水トンネルを前記建造物の下方に構築する請求項３に記載の集水トンネルの構築方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
このように構成された請求項１の発明は、多孔質の透水部の孔に予め生分解性又は水溶性の目詰材が充填されている。
【００１８】
このため、前記透水性覆工部材を配置する際に、土砂が前記透水部の孔に入り込むことが出来ず、地中に配置された後は、地中に存在する微生物又は地下水によって前記目詰材が分解又は溶解されるため、集水機能を発揮することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載のものは、液状にした前記目詰材を前記透水部に浸透させることによって充填がおこなわれ、乾燥させることによって充填した前記目詰材の流出が防止される。
【００２０】
このため、簡単に目詰材が充填された透水性覆工部材を製作することができる。
【００２１】
さらに、請求項３に記載の発明は、カッタヘッドの推進力をカッタヘッドを回転させるシャフト部を介して確保する掘進機を使用して集水トンネルを構築する。
【００２２】
このため、トンネルの外殻を形成する前記透水性覆工部材にカッタヘッドの掘進反力がほとんど作用することがなく、前記透水性覆工部材は土圧及び水圧に耐え得る強度に構成されていればよいため、製造コストを抑えることができる。
【００２３】
さらに、前記シャフト部の大部分は使用後に回収することができるので、他の集水トンネルの構築にも再利用することができ経済的である。
【００２４】
そして、請求項４に記載の方法は、建造物の周囲に構築した立坑の内部から複数の集水トンネルを前記建造物の下方に構築する。
【００２５】
このため、前記建造物の下方地盤が液状化するような強い地震が起きても、地下水が集水トンネルに流れ込んで間隙水圧の上昇を抑えることができるので、液状化の発生を防止することができる。
【００２６】
また、建造物を構築した後であっても、液状化を防止するための対策として集水トンネルを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１及び図２は、本実施の形態による集水トンネル１０の斜視図を示している。ここで図１は、建造物１２に隣接して構築された立坑１４から、建造物１２下方の地中１３に複数の集水トンネル１０，・・・が構築された切断斜視図を示したものである。
【００２９】
また、この集水トンネル１０は、図２に示すように、透水性覆工部材としての円弧状の透水セグメント１１，・・・を複数組み合わせて円筒形に形成されている。
【００３０】
すなわち図２に示した集水トンネル１０は、４個の透水セグメント１１，・・・によって単位長さの円筒形が構成され、その円筒形が集水トンネル１０の延伸方向に４体接続されたものである。ここで、各単位長さの円筒形の円周方向に現れる４箇所の継ぎ目は、集水トンネル１０の延伸方向に連続しないように位置をずらして配置されている。
【００３１】
さらに、この透水セグメント１１は、ポーラスコンクリートなどの多孔質の材料で構成される透水部１６と、それを収容する枠部１５とによって形成される。この枠部１５は、例えば鉄筋コンクリートで形成される。
【００３２】
そして、この透水部１６のポーラスコンクリートは、周辺地山の砂分及び細粒分が流出しないような流速が得られる構造になっている。
【００３３】
この透水セグメント１１は、外周面側から内周面側に地下水９が透過できる構造となっていれば良く、例えば図３（ａ）又は図３（ｂ）に示す構造に形成される。ここで、図３は、図２のＡ−Ａ線で切断した二種類の透水セグメント１１Ａ，１１Ｂの断面図を示したものである。
【００３４】
ここで、図３（ａ）に示す透水セグメント１１Ａは、円弧状の枠部１５Ａに設けた凹部に略直方体又は円弧状の透水部１６Ａが収容され、導水管１７ａが透水部１６Ａに接続されて透水セグメント１１Ａの内外面方向の通水経路を形成している。このため、図の上方（トンネル外周面側）の透水部１６Ａ表面から浸透した地下水９は、導水管１７ａを通って図の下方（トンネル内部）に排出される。
【００３５】
この導水管１７ａは、円筒形の管部材であって、透水部１６Ａと接触する周面には複数の孔（図示せず）を設けることができる。また、導水管１７ａのトンネル内部側の端部には蓋部１７ｂを取り付けて、施工中のトンネル内部への水漏れを防止する。
【００３６】
さらに、導水管１７ａの側面には固定用防錆鉄筋１７ｃ，１７ｃ等を張り出させて、導水管１７ａを透水セグメント１１Ａに定着させる。また、このような透水セグメント１１Ａでは、枠部１５Ａによって主に荷重を受けさせることになるため、鉄筋を密に配置するなどして補強する。
【００３７】
また、図３（ｂ）に示す透水セグメント１１Ｂは、直方体状又は円弧状に形成された開口部を有する枠部１５Ｂと、その開口部にポーラスコンクリートを打設することによって形成される透水部１６Ｂとによって構成される。
【００３８】
ここで、この枠部１５Ｂの開口部内周面に凹部を形成しておくことで、枠部１５Ｂと透水部１６Ｂとを強固に結合させることができる。さらに、枠部１５Ｂは鉄筋を密に配置するなどして補強しておく。
【００３９】
このように構成された透水セグメント１１Ｂは、内外面方向に連続して透水部１６Ｂが形成されることで通水経路が確保されているので、地下水９が透過することができる。
【００４０】
なお、予め後述する目詰材１８で目詰めしたポーラスコンクリート製の透水部１６Ｂの周囲に、鉄筋を組んでコンクリートを打設することで枠部１５Ｂを形成することもできる。
【００４１】
本実施の形態の透水セグメント１１に設けた透水部１６の多孔質を構成する無数の孔には、地中１３に設置する前に生分解性又は水溶性の目詰材１８が充填される。
【００４２】
この目詰材１８には、グアガム、β−１，３−グルカン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）や水溶性メチルセルロース等のセルロース系増粘材、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、でんぷん糊、塩、砂糖、水飴、石鹸等の生分解性又は水溶性の材料が使用される。
【００４３】
このような目詰材１８は、例えば図４に示すように液状にして、その中に透水セグメント１１を浸漬させることによって透水部１６の孔に充填させる。そして、液中から引き上げた透水セグメント１１を乾燥させることによって、目詰材１８を透水部１６の孔に定着させることができる。
【００４４】
また、目詰材１８の材質又は透水部１６の孔の大きさによっては、浸漬では充分に目詰材１８が浸透しない場合もあるため、液状の目詰材１８を透水部１６の表面から加圧充填したり、透水部１６の裏面を減圧して表面の目詰材１８を吸引させたりして充填することもできる。
【００４５】
例えば目詰材１８としてカルボキシメチルセルロースを充填すると、地中１３に設置後にそこに存在する微生物によって分解されることで目詰材としての機能が低下し、水溶性であるカルボキシメチルセルロースは地下水９によって洗い流され易くなるため、地中１３での年月の経過によって透水部１６の透過性能を回復させることができる。
【００４６】
また、早期に透水部１６の透水性を回復させたい場合は、セルロース分解酵素、セルラーゼ、ノボサム等の分解促進剤を、目詰材１８を充填した透水部１６に注入して分解を促進させることもできる。
【００４７】
図５に、本実施の形態の集水トンネル１０の構築に使用する掘進機１９を示す。この掘進機１９は、前面の地山を掘削するカッタヘッド２０と、その後方を覆うために設けられた筒状のフード部１９と、カッタヘッド２０を回転させるために一端がカッタヘッド２０の背面に連結されて他端が駆動部２６に連結されたシャフト部２２と、シャフト部２２の外周に形成されて掘削土砂を排出させる螺旋状の羽根部２３と、カッタヘッド２０の背面に設けられてシャフト部２２が接合される嵌合部２５とを備えている。
【００４８】
このカッタヘッド２０は、円形面板の前面に掘削用のカッタビット（図示省略）を備えたもので、このカッタヘッド２０を回転させることによって前方の地山を切削すると共に、掘削面や掘削された土砂が崩壊しないように支持している。
【００４９】
また、フード部２１は、カッタヘッド２０の後方に配置され、カッタヘッド２０が回転可能な状態で接続されている。さらに、フード部２１の内径は、組み立てられた集水トンネル１０を内部に収容できるように、集水トンネル１０の外径よりも少し大きめに形成されている。
【００５０】
そして、カッタヘッド２０の背面中央部には、截頭円錐形の嵌合部２５が設けられており、その周面にはネジ溝が刻設されている。この嵌合部２５は、集水トンネル１０の構築後に、トンネルの先端部１０ａに設けた環状遮蔽部２４（図５参照）の中央開口部２４ａに嵌合させるものであり、環状遮蔽部２４の内周面には嵌合部２５に設けたネジ溝と螺合するネジ溝が刻設されている。これらのネジは、シャフト部２２を掘削時の回転方向と逆方向に回転させたときに螺合するように形成されている。
【００５１】
また、シャフト部２２は、前方シャフト部２２ａと後方シャフト部２２ｂとからなり、カッタヘッド２０の回転を阻止した状態で掘削時の回転方向と逆方向に回転させると、前方シャフト部２２ａから後方シャフト部２２ｂが切り離されるように逆ネジ部２２ｃによって接続されている（図６参照）。
【００５２】
さらに、後方シャフト部２２ｂは、単位長さの部材を掘進に合わせてピン等で回転不能にして継ぎ足すことで所望する長さに延伸される。
【００５３】
そして、シャフト部２２には螺旋状の羽根部２３が取り付けられており、掘削されてトンネル内部に取り込まれた土砂がこの羽根部２３によってトンネル坑口に向けて搬送される。
【００５４】
この羽根部２３の前方シャフト部２２ａに取り付けられる部分は、中央開口部２４ａを通過可能な大きさに形成されている（図５参照）。
【００５５】
また、このシャフト部２２は、回転の動力源となる駆動部２６に連結されており、駆動部２６を稼動させるとシャフト部２２が回転することによってカッタヘッド２０が回転して前方の地山が切削されると共に、トンネル内部に取り込まれた土砂が羽根部２３の回転によってトンネル坑口方向に搬送される。
【００５６】
この駆動部２６は、図５に示すように台座２６ａ上に敷設されたレール２６ｂに沿ってトンネル延伸方向にスライド移動できるように構成されている。
【００５７】
次に、集水トンネル１０の構築方法を説明するとともに、この実施の形態の作用について説明する。
【００５８】
まず、図１に示すように、建造物１２に隣接した地中１３に立坑１４を構築する。そして、図５に示すように、立坑１４の内部から集水トンネル１０を構築する。
【００５９】
この立坑１４の内部には、駆動部２６を設置すると共に掘進機１９を組み立て、駆動部２６を稼動させることによって、立坑１４内部から地中１３に向けて掘進機１９を発進させる。
【００６０】
掘進時は、カッタヘッド２０の前面から掘削用添加剤を注入して、掘削土砂を塑性流動化させて掘削をおこなう。また、掘進機１９を発進させた立坑１４の開口部周縁には止水パッキン１４ａが設けられ、集水トンネル１０の内側開口部には噴発防止装置（図示せず）を設けて立坑１４内に地下水９や土砂が流入するのを防止する。また、カッタヘッド２０付近の地盤の崩壊は、フード部２１によって防止される。
【００６１】
さらに、立坑１４の内部で透水セグメント１１，・・・によって集水トンネル１０の先端部１０ａを組み立てて、油圧ジャッキ２７，・・・によって地中１３に押し出し、掘進機１９の後方に追従させる。
【００６２】
そして、掘進機１９によって前方の地山を更に掘削するために、立坑１４の内部でシャフト部２２を継ぎ足して掘進を続ける。
【００６３】
こうして掘削された掘削孔に先端部１０ａを送り出すために、先端部１０ａの後端に透水セグメント１１の幅分の長さの延伸部１０ｂを組み立て、その後端を油圧ジャッキ２７，・・・で加圧することによって先端部１０ａ及び延伸部１０ｂをカッタヘッド２０方向に押し出す。
【００６４】
この掘進機１９の掘進と単位長さの延伸部１０ｂの組み立てと油圧ジャッキ２７，・・・による押し出しとを繰り返すことによって、図５に示すような所定の長さの集水トンネル１０を構築する。
【００６５】
なお、これらの作業は、掘進機１９の掘進に連動させて逐次おこなうこともできるが、掘進機１９の掘進をある程度先行させた後にまとめておこなうこともできる。
【００６６】
集水トンネル１０を構築した後は、シャフト部２２を掘進時とは反対方向に回転させながら、カッタヘッド２０を環状遮蔽部２４方向に引き寄せる。こうすることによってカッタヘッド２０と一体となって回転する嵌合部２５は、中央開口部２４ａに挿入されると共に環状遮蔽部２４に螺合される。
【００６７】
さらにこの嵌合部２５は環状遮蔽部２４の所定の位置まで螺入されると回転が阻止され、この嵌合部２５に接合された前方シャフト部２２ａもそれ以上は回転しなくなる。この状態で更に同一方向への回転を続けると、後方シャフト部２２ｂが切り離される。この際、前方シャフト部２２ａ内部のメカニカル逆止弁によって止水が施される。
【００６８】
そして、トンネル内部に土砂が残っている場合は、後方シャフト部２２ｂを掘削時と同じ方向に回転させて、トンネル内部の土砂を排出させながら後方シャフト部２２ｂの回収をおこなう。
【００６９】
図６は、後方シャフト部２２ｂが回収されて、トンネル内部に残された前方シャフト部２２ａと集水トンネル１０の先端部１０ａ周辺の断面を示した図である。
【００７０】
この図６に示すように、集水トンネル１０の先端は、カッタヘッド２０及び環状遮蔽部２４と嵌合部２５によって遮断される。
【００７１】
このように本実施の形態の集水トンネル１０の構築方法によれば、カッタヘッド２０が掘進に必要とする推進力は、シャフト部２２から得ることができるため、透水セグメント１１に作用する掘進反力は小さい。
【００７２】
また、油圧ジャッキ２７，・・・によって押し出される集水トンネル１０は、カッタヘッド２０によって切削された掘削孔に押し出されることになるため、進行方向を遮るものはほとんどなく、小さな推進力で集水トンネル１０を地中１３に押し出すことができる。
【００７３】
このように透水セグメント１１に施工中に作用する荷重を最小限に抑えることができるので、透水セグメント１１を過度に補強する必要がなく、製造コストを抑えることができる。
【００７４】
さらに、透水セグメント１１の透水部１６の孔には、予め目詰材１８が充填されているため、地中１３を推進させても多孔質の孔に土砂が入り込むことがほとんどない。
【００７５】
そして、この目詰材１８は、地中１３に存在する微生物又は地下水９によって分解又は溶解されるため、時間の経過に従って透過性能が回復し、所望する集水機能を発揮することができる。さらに、早期に透水部１６の透水性を回復させたい場合は、セルロース分解酵素、セルラーゼ、ノボサム等の分解促進剤を注入することもできる。
【００７６】
また、この透水セグメント１１は、液状にした目詰材１８を透水部１６に浸透させ、乾燥させることによって簡単に製作することができる。
【００７７】
さらに、集水トンネル１０を構築した後に、後方シャフト部２２ｂを回収することができるので、他の集水トンネル１０，・・・の構築にも再利用することができ経済的である。
【００７８】
そして、建造物１２の周囲に構築した立坑１４の内部から複数の集水トンネル１０，・・・を建造物１２の下方に構築することによって、建造物１２の下方地盤が液状化するような強い地震が起きても、地下水９が集水トンネルに流れ込んで間隙水圧の上昇を抑えることができるので、液状化の発生を防止することができる。
【００７９】
また、このような液状化防止のための集水トンネル１０の構築工事は、建造物１２の構築後にもおこなうことができるので、既存の建造物１２にも容易に適用することができる。
【実施例１】
【００８０】
以下、前記した実施の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８１】
前記実施の形態では、透水性覆工部材として一部を透水部１６とした透水セグメント１１を使用した場合について説明したが、この実施例１では、透水性覆工部材として図７に示すように外周面の全面が透水部で形成された透水セグメント３１を使用する場合について説明する。
【００８２】
この透水セグメント３１は半円形に形成されており、半円形の鉄筋コンクリート製のコンクリートセグメント３２と一体に形成されて円筒形の集水トンネル３０が構築される。
【００８３】
このように集水トンネル３０の上半部を透水セグメント３１，・・・で形成し、下半部を非透過性のコンクリートセグメント３２，・・・で形成することによって、上半部から取り込んだ地下水９を、再び地中１３に戻すことなく、所定の位置まで効率よく搬送することができる。
【００８４】
このように透水部は、集水トンネル３０の一部又は全周に任意に設けることができるので、例えば前記実施の形態で使用した透水セグメント１１をトンネルの上半部にのみ使用することもできる。
【００８５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００８６】
以下、前記した実施の形態の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８７】
前記実施の形態では、一本の立坑１４から複数の集水トンネル１０，・・・を構築する場合について説明したが、この実施例２では、図８に示すように地中１３に二本の立坑４２Ａ，４２Ｂを構築して、その間を集水トンネル４０で連結する場合について説明する。
【００８８】
ダム、堰堤、堤防などは延長距離が長いため、このような構造物近傍の液状化地盤に従来の垂直方向の集水井戸を構築して液状化を防止しようとすると、多くの集水井戸を構築しなければならないため効率が悪い。
【００８９】
そこで、実施例２では堤防などに沿って間隔をおいて複数の立坑４２Ａ，４２Ｂを構築し、その間を水平の集水トンネル４０で連結することによって、所望する位置の地下水９を効率的に排水させる。
【００９０】
ここで、一方の立坑４２Ａには、揚水ポンプ４３及び排水管４４を設置しておき、地震などによって地下水９の水圧が上昇すると、その上昇した分の地下水９を排出して集水トンネル４０に地下水９が浸透し易いようにしておく。
【００９１】
また、予め地下水９を所定の水位まで低下させておき、液状化の起き難い地盤に改良することもできる。
【００９２】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【００９３】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００９４】
例えば、前記実施の形態及び実施例１では、円筒形の集水トンネル１０，３０を構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、断面視楕円形、矩形、多角形など任意の形状の集水トンネルを構築することができ、その形状に合わせて平板形、断面視Ｌ字形、曲面形の透水性覆工部材を使用すればよい。
【００９５】
また、前記実施の形態では、枠部１５を鉄筋コンクリートで形成したが、これに限定されるものではなく、鋼板や形鋼などを組み合わせて鋼製の枠部を形成することもできる。
【００９６】
さらに、前記実施の形態及び実施例１では、透水性覆工部材として複数のセグメントを組み合わせて集水トンネル１０，３０の外殻を形成したが、これに限定されるものではなく、管径が小さい場合などは透水部を備えた円筒形の透水性推進管を透水性覆工部材として使用して集水トンネルを構築することができる。
【００９７】
そして、管径が200mm程度までなら掘進機１９を使用しなくとも、直接、地中１３に前記透水性推進管を推進させて集水トンネル１０を構築することもできる。
【００９８】
また、前記実施の形態及び実施例では、全長に透水性覆工部材を配置した集水トンネル１０，３０，４０について説明したが、これに限定されるものではなく、地下水９を取り込む必要のある部分だけ透水性覆工部材を配置した集水トンネルとし、それ以外の部分は取り込んだ地下水９を搬送する非透過性の配管用トンネルであってもよい。
【００９９】
さらに、前記実施の形態では、嵌合部２５及び環状遮蔽部２４を螺合によって嵌合させるためにネジ溝を設けたが、これに限定されるものではなく、例えば嵌合部２５を截頭四角錐形や板状に形成し、同じ形状に形成した中央開口部２４ａに挿入することで、嵌合させて回転を阻止してもよい。
【０１００】
そして、前記実施の形態では、フード部２１を備えた掘進機１９によって掘削を行なったが、これに限定されるものではなく、掘削する土質などによってはフード部２１を省略することもできる。
【０１０１】
また、前記実施の形態では、シャフト部２２の外周に羽根部２３を設けて掘削した土砂を搬出したが、これに限定されるものではなく、羽根部２３を設けずにベルトコンベヤ等によって掘削した土砂を搬送することもできる。
【０１０２】
また、前記実施の形態では、透水部１６をポーラスコンクリートによって構成したが、これに限定されるものではなく、地下水９が透過可能な孔を備えた多孔質部材であれば例えば連続気泡部材などであってもよい。
【０１０３】
さらに、前記実施の形態では、目詰材１８は液状にして透水部１６に浸透させたが、これに限定されるものではなく、粉状または固形状の目詰材１８を透水部１６の表面に擦り込んで多孔質の孔に充填することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の最良の実施の形態の集水トンネルの全体の構成を説明する切断斜視図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の集水トンネルの構成を説明する斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図であって、（ａ）は導水管を配置した透水部の構成を示した一実施例の断面図、（ｂ）はポーラスコンクリートのみで形成された透水部の構成を示した他の実施例の断面図である。
【図４】透水セグメントへの目詰材の充填方法を説明する斜視図である。
【図５】本発明の最良の実施の形態の集水トンネルの構築方法を説明する断面図である。
【図６】後方シャフト部を切り離した状態の集水トンネルを示した断面図である。
【図７】実施例１の集水トンネルの構成を説明する斜視図である。
【図８】実施例２の集水トンネルの構成を説明する断面図である。
【図９】従来の集水トンネルの構成を説明する斜視図である。
【図１０】従来の生分解性シートを配置した集水トンネルの構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
９ 地下水
１０ 集水トンネル
１０ａ 先端部
１０ｂ 延伸部
１１ 透水セグメント（透水性覆工部材）
１２ 建造物
１３ 地中
１４ 立坑
１６ 透水部
１８ 目詰材
１９ 掘進機
２０ カッタヘッド
２２ シャフト部
２２ａ 前方シャフト部
２２ｂ 後方シャフト部
２４ 環状遮蔽部
２５ 嵌合部
２６ 駆動部
３０，４０ 集水トンネル
３１，４１ 透水セグメント（透水性覆工部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周面側から地下水を取り込むことができる集水トンネル用の透水性覆工部材、及びその透水性覆工部材を使用する集水トンネルの構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中に滞留した海水や地下水を取水して利用するために構築される集水トンネル１が知られている（特許文献１乃至３等参照）。
【０００３】
この集水トンネル１は、図９に示すように、円弧状の透水セグメント２を複数組み合わせて円筒形に形成されたトンネルであって、透水セグメント２には外周面側から地下水を取り込むための透水部２ａと、この透水部２ａとトンネル内部を連通させる導水管２ｂ，・・・とが設けられている。
【０００４】
この透水部２ａは、多孔質のポーラスコンクリートで構成されており、トンネル外周面側の地下水が透水部２ａに浸み込んで導水管２ｂ，・・・を通って集水ンネル１の内部に取り込まれる。
【０００５】
このように構成された透水セグメント２は、透水部２ａが多孔質構造であって通常のコンクリートよりも強度が低くなるため、透水部２ａに補強板（図示せず）を配置するなどの補強技術が特許文献２などに開示されている。
【０００６】
一方、このような集水トンネル１では、設置と同時に地下水が透水部２ａに浸透して導水管２ｂを通ってトンネル内部に流れ込むことになるため、図１０に示すように導水管３ｂの端部に蓋部３ｃを取り付け、施工中はトンネル内部に水が流れ込まないように構成されている。
【０００７】
しかし、この蓋部３ｃは、いずれは撤去しなければならず、撤去と同時に水がトンネル内部に流れ込むのを防ぐために、図１０に示すように生分解性シート４で透水部３ａの外周面を覆った技術が特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７９７３３号公報（図５、０００２段落乃至０００４段落）
【特許文献２】特開平１１−１４８１５０号公報（図１，２、０００２段落乃至００１０段落）
【特許文献３】特開２００３−２６８８１４号公報（図１、０００２段落乃至００１６段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記した集水トンネル１は、図示しないシールド掘削機で掘削された掘削孔の内側に透水セグメント２，・・・を組み合わせて構築され、集水トンネル１の外周は透水性の低い裏込め材（図示せず）で覆われることになるため、透水部２ａの孔にも裏込め材が入り込んで目詰まりを起こすおそれがある。
【０００９】
特に、透水セグメント２のような透水部２ａを備えた透水性推進管（図示せず）をトンネル坑口から地中に油圧ジャッキで押し出す推進工法によって集水トンネル１を構築する場合は、透水部２ａの外周面と周囲の地盤とが接触しながら前記透水性推進管が移動することになるため、多孔質の透水部２ａに押し付けられた土砂が孔に詰め込まれて目詰まりを起こし、集水機能が確保されなくなるおそれがある。
【００１０】
このような推進工法によってトンネルを構築する場合は、図１０に示すような生分解性シート４で透水部３ａの外周面を覆っても、透水セグメント３を地中に押し出す際に、地盤との摩擦によって剥がれたりずれたりするおそれがあるため、目詰まりを確実に防止できるとは言い難い。
【００１１】
さらに、シールド工法や推進工法でトンネルを構築する際に、掘進機の掘進反力がセグメント等の透水性覆工部材に作用する場合は、この掘進反力に耐え得る構造に透水性覆工部材を補強する必要がある。
【００１２】
そこで、本発明は、施工中に透水部に土砂による目詰まりが発生しない集水トンネル用の透水性覆工部材、及び透水性覆工部材に掘進機の掘進反力を作用させることがない集水トンネルの構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、外周面側から地下水を取り込む集水トンネルの外殻を形成する覆工部材であって、前記外周面側に露出された多孔質の透水部を備え、該透水部の孔には生分解性又は水溶性の目詰材が充填されている集水トンネル用の透水性覆工部材であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載のものは、液状にした前記目詰材を前記透水部に浸透させた後に、乾燥させて製作された請求項１に記載の集水トンネル用の透水性覆工部材であることを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明は、地山を掘削すると共に前面の土圧を支持させるカッタヘッドと、前記カッタヘッドを回転させるために一端がカッタヘッドの背面に連結されて他端が駆動部に連結されたシャフト部とを有する掘進機と、請求項１又は請求項２に記載の集水トンネル用の透水性覆工部材とを使用する集水トンネルの構築方法において、前記駆動部を稼動させて前記シャフト部を回転させることによって前記カッタヘッドを回転させて地山を掘削し、前記透水性覆工部材を一部又は全周に用いてトンネルの先端部を形成し、前記カッタヘッドを掘進させると共に、前記先端部を後方から加圧することによって前記先端部を地中に推進させ、所定の長さとなるまで前記先端部の後方に前記透水性覆工部材を用いてトンネルの延伸部を構築し、前記カッタヘッドを引き寄せて、前記先端部の内周面に沿って設けた環状遮蔽部に前記カッタヘッドの背面に設けた嵌合部を嵌合させることによって、トンネルの端部を遮蔽すると共に前記カッタヘッドが掘削時とは逆方向に回転することを阻止し、前記シャフト部を掘削時とは逆方向に回転させることによって前記シャフト部の前後を切り離し、前記駆動部側のシャフト部を回収する集水トンネルの構築方法であることを特徴とする。
【００１６】
そして、請求項４に記載の方法は、建造物の周囲の地表から地中に向けて立坑を構築し、該立坑の内部から複数の集水トンネルを前記建造物の下方に構築する請求項３に記載の集水トンネルの構築方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
このように構成された請求項１の発明は、多孔質の透水部の孔に予め生分解性又は水溶性の目詰材が充填されている。
【００１８】
このため、前記透水性覆工部材を配置する際に、土砂が前記透水部の孔に入り込むことが出来ず、地中に配置された後は、地中に存在する微生物又は地下水によって前記目詰材が分解又は溶解されるため、集水機能を発揮することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載のものは、液状にした前記目詰材を前記透水部に浸透させることによって充填がおこなわれ、乾燥させることによって充填した前記目詰材の流出が防止される。
【００２０】
このため、簡単に目詰材が充填された透水性覆工部材を製作することができる。
【００２１】
さらに、請求項３に記載の発明は、カッタヘッドの推進力をカッタヘッドを回転させるシャフト部を介して確保する掘進機を使用して集水トンネルを構築する。
【００２２】
このため、トンネルの外殻を形成する前記透水性覆工部材にカッタヘッドの掘進反力がほとんど作用することがなく、前記透水性覆工部材は土圧及び水圧に耐え得る強度に構成されていればよいため、製造コストを抑えることができる。
【００２３】
さらに、前記シャフト部の大部分は使用後に回収することができるので、他の集水トンネルの構築にも再利用することができ経済的である。
【００２４】
そして、請求項４に記載の方法は、建造物の周囲に構築した立坑の内部から複数の集水トンネルを前記建造物の下方に構築する。
【００２５】
このため、前記建造物の下方地盤が液状化するような強い地震が起きても、地下水が集水トンネルに流れ込んで間隙水圧の上昇を抑えることができるので、液状化の発生を防止することができる。
【００２６】
また、建造物を構築した後であっても、液状化を防止するための対策として集水トンネルを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１及び図２は、本実施の形態による集水トンネル１０の斜視図を示している。ここで図１は、建造物１２に隣接して構築された立坑１４から、建造物１２下方の地中１３に複数の集水トンネル１０，・・・が構築された切断斜視図を示したものである。
【００２９】
また、この集水トンネル１０は、図２に示すように、透水性覆工部材としての円弧状の透水セグメント１１，・・・を複数組み合わせて円筒形に形成されている。
【００３０】
すなわち図２に示した集水トンネル１０は、４個の透水セグメント１１，・・・によって単位長さの円筒形が構成され、その円筒形が集水トンネル１０の延伸方向に４体接続されたものである。ここで、各単位長さの円筒形の円周方向に現れる４箇所の継ぎ目は、集水トンネル１０の延伸方向に連続しないように位置をずらして配置されている。
【００３１】
さらに、この透水セグメント１１は、ポーラスコンクリートなどの多孔質の材料で構成される透水部１６と、それを収容する枠部１５とによって形成される。この枠部１５は、例えば鉄筋コンクリートで形成される。
【００３２】
そして、この透水部１６のポーラスコンクリートは、周辺地山の砂分及び細粒分が流出しないような流速が得られる構造になっている。
【００３３】
この透水セグメント１１は、外周面側から内周面側に地下水９が透過できる構造となっていれば良く、例えば図３（ａ）又は図３（ｂ）に示す構造に形成される。ここで、図３は、図２のＡ−Ａ線で切断した二種類の透水セグメント１１Ａ，１１Ｂの断面図を示したものである。
【００３４】
ここで、図３（ａ）に示す透水セグメント１１Ａは、円弧状の枠部１５Ａに設けた凹部に略直方体又は円弧状の透水部１６Ａが収容され、導水管１７ａが透水部１６Ａに接続されて透水セグメント１１Ａの内外面方向の通水経路を形成している。このため、図の上方（トンネル外周面側）の透水部１６Ａ表面から浸透した地下水９は、導水管１７ａを通って図の下方（トンネル内部）に排出される。
【００３５】
この導水管１７ａは、円筒形の管部材であって、透水部１６Ａと接触する周面には複数の孔（図示せず）を設けることができる。また、導水管１７ａのトンネル内部側の端部には蓋部１７ｂを取り付けて、施工中のトンネル内部への水漏れを防止する。
【００３６】
さらに、導水管１７ａの側面には固定用防錆鉄筋１７ｃ，１７ｃ等を張り出させて、導水管１７ａを透水セグメント１１Ａに定着させる。また、このような透水セグメント１１Ａでは、枠部１５Ａによって主に荷重を受けさせることになるため、鉄筋を密に配置するなどして補強する。
【００３７】
また、図３（ｂ）に示す透水セグメント１１Ｂは、直方体状又は円弧状に形成された開口部を有する枠部１５Ｂと、その開口部にポーラスコンクリートを打設することによって形成される透水部１６Ｂとによって構成される。
【００３８】
ここで、この枠部１５Ｂの開口部内周面に凹部を形成しておくことで、枠部１５Ｂと透水部１６Ｂとを強固に結合させることができる。さらに、枠部１５Ｂは鉄筋を密に配置するなどして補強しておく。
【００３９】
このように構成された透水セグメント１１Ｂは、内外面方向に連続して透水部１６Ｂが形成されることで通水経路が確保されているので、地下水９が透過することができる。
【００４０】
なお、予め後述する目詰材１８で目詰めしたポーラスコンクリート製の透水部１６Ｂの周囲に、鉄筋を組んでコンクリートを打設することで枠部１５Ｂを形成することもできる。
【００４１】
本実施の形態の透水セグメント１１に設けた透水部１６の多孔質を構成する無数の孔には、地中１３に設置する前に生分解性又は水溶性の目詰材１８が充填される。
【００４２】
この目詰材１８には、グアガム、β−１，３−グルカン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）や水溶性メチルセルロース等のセルロース系増粘材、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、でんぷん糊、塩、砂糖、水飴、石鹸等の生分解性又は水溶性の材料が使用される。
【００４３】
このような目詰材１８は、例えば図４に示すように液状にして、その中に透水セグメント１１を浸漬させることによって透水部１６の孔に充填させる。そして、液中から引き上げた透水セグメント１１を乾燥させることによって、目詰材１８を透水部１６の孔に定着させることができる。
【００４４】
また、目詰材１８の材質又は透水部１６の孔の大きさによっては、浸漬では充分に目詰材１８が浸透しない場合もあるため、液状の目詰材１８を透水部１６の表面から加圧充填したり、透水部１６の裏面を減圧して表面の目詰材１８を吸引させたりして充填することもできる。
【００４５】
例えば目詰材１８としてカルボキシメチルセルロースを充填すると、地中１３に設置後にそこに存在する微生物によって分解されることで目詰材としての機能が低下し、水溶性であるカルボキシメチルセルロースは地下水９によって洗い流され易くなるため、地中１３での年月の経過によって透水部１６の透過性能を回復させることができる。
【００４６】
また、早期に透水部１６の透水性を回復させたい場合は、セルロース分解酵素、セルラーゼ、ノボサム等の分解促進剤を、目詰材１８を充填した透水部１６に注入して分解を促進させることもできる。
【００４７】
図５に、本実施の形態の集水トンネル１０の構築に使用する掘進機１９を示す。この掘進機１９は、前面の地山を掘削するカッタヘッド２０と、その後方を覆うために設けられた筒状のフード部１９と、カッタヘッド２０を回転させるために一端がカッタヘッド２０の背面に連結されて他端が駆動部２６に連結されたシャフト部２２と、シャフト部２２の外周に形成されて掘削土砂を排出させる螺旋状の羽根部２３と、カッタヘッド２０の背面に設けられてシャフト部２２が接合される嵌合部２５とを備えている。
【００４８】
このカッタヘッド２０は、円形面板の前面に掘削用のカッタビット（図示省略）を備えたもので、このカッタヘッド２０を回転させることによって前方の地山を切削すると共に、掘削面や掘削された土砂が崩壊しないように支持している。
【００４９】
また、フード部２１は、カッタヘッド２０の後方に配置され、カッタヘッド２０が回転可能な状態で接続されている。さらに、フード部２１の内径は、組み立てられた集水トンネル１０を内部に収容できるように、集水トンネル１０の外径よりも少し大きめに形成されている。
【００５０】
そして、カッタヘッド２０の背面中央部には、截頭円錐形の嵌合部２５が設けられており、その周面にはネジ溝が刻設されている。この嵌合部２５は、集水トンネル１０の構築後に、トンネルの先端部１０ａに設けた環状遮蔽部２４（図５参照）の中央開口部２４ａに嵌合させるものであり、環状遮蔽部２４の内周面には嵌合部２５に設けたネジ溝と螺合するネジ溝が刻設されている。これらのネジは、シャフト部２２を掘削時の回転方向と逆方向に回転させたときに螺合するように形成されている。
【００５１】
また、シャフト部２２は、前方シャフト部２２ａと後方シャフト部２２ｂとからなり、カッタヘッド２０の回転を阻止した状態で掘削時の回転方向と逆方向に回転させると、前方シャフト部２２ａから後方シャフト部２２ｂが切り離されるように逆ネジ部２２ｃによって接続されている（図６参照）。
【００５２】
さらに、後方シャフト部２２ｂは、単位長さの部材を掘進に合わせてピン等で回転不能にして継ぎ足すことで所望する長さに延伸される。
【００５３】
そして、シャフト部２２には螺旋状の羽根部２３が取り付けられており、掘削されてトンネル内部に取り込まれた土砂がこの羽根部２３によってトンネル坑口に向けて搬送される。
【００５４】
この羽根部２３の前方シャフト部２２ａに取り付けられる部分は、中央開口部２４ａを通過可能な大きさに形成されている（図５参照）。
【００５５】
また、このシャフト部２２は、回転の動力源となる駆動部２６に連結されており、駆動部２６を稼動させるとシャフト部２２が回転することによってカッタヘッド２０が回転して前方の地山が切削されると共に、トンネル内部に取り込まれた土砂が羽根部２３の回転によってトンネル坑口方向に搬送される。
【００５６】
この駆動部２６は、図５に示すように台座２６ａ上に敷設されたレール２６ｂに沿ってトンネル延伸方向にスライド移動できるように構成されている。
【００５７】
次に、集水トンネル１０の構築方法を説明するとともに、この実施の形態の作用について説明する。
【００５８】
まず、図１に示すように、建造物１２に隣接した地中１３に立坑１４を構築する。そして、図５に示すように、立坑１４の内部から集水トンネル１０を構築する。
【００５９】
この立坑１４の内部には、駆動部２６を設置すると共に掘進機１９を組み立て、駆動部２６を稼動させることによって、立坑１４内部から地中１３に向けて掘進機１９を発進させる。
【００６０】
掘進時は、カッタヘッド２０の前面から掘削用添加剤を注入して、掘削土砂を塑性流動化させて掘削をおこなう。また、掘進機１９を発進させた立坑１４の開口部周縁には止水パッキン１４ａが設けられ、集水トンネル１０の内側開口部には噴発防止装置（図示せず）を設けて立坑１４内に地下水９や土砂が流入するのを防止する。また、カッタヘッド２０付近の地盤の崩壊は、フード部２１によって防止される。
【００６１】
さらに、立坑１４の内部で透水セグメント１１，・・・によって集水トンネル１０の先端部１０ａを組み立てて、油圧ジャッキ２７，・・・によって地中１３に押し出し、掘進機１９の後方に追従させる。
【００６２】
そして、掘進機１９によって前方の地山を更に掘削するために、立坑１４の内部でシャフト部２２を継ぎ足して掘進を続ける。
【００６３】
こうして掘削された掘削孔に先端部１０ａを送り出すために、先端部１０ａの後端に透水セグメント１１の幅分の長さの延伸部１０ｂを組み立て、その後端を油圧ジャッキ２７，・・・で加圧することによって先端部１０ａ及び延伸部１０ｂをカッタヘッド２０方向に押し出す。
【００６４】
この掘進機１９の掘進と単位長さの延伸部１０ｂの組み立てと油圧ジャッキ２７，・・・による押し出しとを繰り返すことによって、図５に示すような所定の長さの集水トンネル１０を構築する。
【００６５】
なお、これらの作業は、掘進機１９の掘進に連動させて逐次おこなうこともできるが、掘進機１９の掘進をある程度先行させた後にまとめておこなうこともできる。
【００６６】
集水トンネル１０を構築した後は、シャフト部２２を掘進時とは反対方向に回転させながら、カッタヘッド２０を環状遮蔽部２４方向に引き寄せる。こうすることによってカッタヘッド２０と一体となって回転する嵌合部２５は、中央開口部２４ａに挿入されると共に環状遮蔽部２４に螺合される。
【００６７】
さらにこの嵌合部２５は環状遮蔽部２４の所定の位置まで螺入されると回転が阻止され、この嵌合部２５に接合された前方シャフト部２２ａもそれ以上は回転しなくなる。この状態で更に同一方向への回転を続けると、後方シャフト部２２ｂが切り離される。この際、前方シャフト部２２ａ内部のメカニカル逆止弁によって止水が施される。
【００６８】
そして、トンネル内部に土砂が残っている場合は、後方シャフト部２２ｂを掘削時と同じ方向に回転させて、トンネル内部の土砂を排出させながら後方シャフト部２２ｂの回収をおこなう。
【００６９】
図６は、後方シャフト部２２ｂが回収されて、トンネル内部に残された前方シャフト部２２ａと集水トンネル１０の先端部１０ａ周辺の断面を示した図である。
【００７０】
この図６に示すように、集水トンネル１０の先端は、カッタヘッド２０及び環状遮蔽部２４と嵌合部２５によって遮断される。
【００７１】
このように本実施の形態の集水トンネル１０の構築方法によれば、カッタヘッド２０が掘進に必要とする推進力は、シャフト部２２から得ることができるため、透水セグメント１１に作用する掘進反力は小さい。
【００７２】
また、油圧ジャッキ２７，・・・によって押し出される集水トンネル１０は、カッタヘッド２０によって切削された掘削孔に押し出されることになるため、進行方向を遮るものはほとんどなく、小さな推進力で集水トンネル１０を地中１３に押し出すことができる。
【００７３】
このように透水セグメント１１に施工中に作用する荷重を最小限に抑えることができるので、透水セグメント１１を過度に補強する必要がなく、製造コストを抑えることができる。
【００７４】
さらに、透水セグメント１１の透水部１６の孔には、予め目詰材１８が充填されているため、地中１３を推進させても多孔質の孔に土砂が入り込むことがほとんどない。
【００７５】
そして、この目詰材１８は、地中１３に存在する微生物又は地下水９によって分解又は溶解されるため、時間の経過に従って透過性能が回復し、所望する集水機能を発揮することができる。さらに、早期に透水部１６の透水性を回復させたい場合は、セルロース分解酵素、セルラーゼ、ノボサム等の分解促進剤を注入することもできる。
【００７６】
また、この透水セグメント１１は、液状にした目詰材１８を透水部１６に浸透させ、乾燥させることによって簡単に製作することができる。
【００７７】
さらに、集水トンネル１０を構築した後に、後方シャフト部２２ｂを回収することができるので、他の集水トンネル１０，・・・の構築にも再利用することができ経済的である。
【００７８】
そして、建造物１２の周囲に構築した立坑１４の内部から複数の集水トンネル１０，・・・を建造物１２の下方に構築することによって、建造物１２の下方地盤が液状化するような強い地震が起きても、地下水９が集水トンネルに流れ込んで間隙水圧の上昇を抑えることができるので、液状化の発生を防止することができる。
【００７９】
また、このような液状化防止のための集水トンネル１０の構築工事は、建造物１２の構築後にもおこなうことができるので、既存の建造物１２にも容易に適用することができる。
【実施例１】
【００８０】
以下、前記した実施の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８１】
前記実施の形態では、透水性覆工部材として一部を透水部１６とした透水セグメント１１を使用した場合について説明したが、この実施例１では、透水性覆工部材として図７に示すように外周面の全面が透水部で形成された透水セグメント３１を使用する場合について説明する。
【００８２】
この透水セグメント３１は半円形に形成されており、半円形の鉄筋コンクリート製のコンクリートセグメント３２と一体に形成されて円筒形の集水トンネル３０が構築される。
【００８３】
このように集水トンネル３０の上半部を透水セグメント３１，・・・で形成し、下半部を非透過性のコンクリートセグメント３２，・・・で形成することによって、上半部から取り込んだ地下水９を、再び地中１３に戻すことなく、所定の位置まで効率よく搬送することができる。
【００８４】
このように透水部は、集水トンネル３０の一部又は全周に任意に設けることができるので、例えば前記実施の形態で使用した透水セグメント１１をトンネルの上半部にのみ使用することもできる。
【００８５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００８６】
以下、前記した実施の形態の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８７】
前記実施の形態では、一本の立坑１４から複数の集水トンネル１０，・・・を構築する場合について説明したが、この実施例２では、図８に示すように地中１３に二本の立坑４２Ａ，４２Ｂを構築して、その間を集水トンネル４０で連結する場合について説明する。
【００８８】
ダム、堰堤、堤防などは延長距離が長いため、このような構造物近傍の液状化地盤に従来の垂直方向の集水井戸を構築して液状化を防止しようとすると、多くの集水井戸を構築しなければならないため効率が悪い。
【００８９】
そこで、実施例２では堤防などに沿って間隔をおいて複数の立坑４２Ａ，４２Ｂを構築し、その間を水平の集水トンネル４０で連結することによって、所望する位置の地下水９を効率的に排水させる。
【００９０】
ここで、一方の立坑４２Ａには、揚水ポンプ４３及び排水管４４を設置しておき、地震などによって地下水９の水圧が上昇すると、その上昇した分の地下水９を排出して集水トンネル４０に地下水９が浸透し易いようにしておく。
【００９１】
また、予め地下水９を所定の水位まで低下させておき、液状化の起き難い地盤に改良することもできる。
【００９２】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【００９３】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００９４】
例えば、前記実施の形態及び実施例１では、円筒形の集水トンネル１０，３０を構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、断面視楕円形、矩形、多角形など任意の形状の集水トンネルを構築することができ、その形状に合わせて平板形、断面視Ｌ字形、曲面形の透水性覆工部材を使用すればよい。
【００９５】
また、前記実施の形態では、枠部１５を鉄筋コンクリートで形成したが、これに限定されるものではなく、鋼板や形鋼などを組み合わせて鋼製の枠部を形成することもできる。
【００９６】
さらに、前記実施の形態及び実施例１では、透水性覆工部材として複数のセグメントを組み合わせて集水トンネル１０，３０の外殻を形成したが、これに限定されるものではなく、管径が小さい場合などは透水部を備えた円筒形の透水性推進管を透水性覆工部材として使用して集水トンネルを構築することができる。
【００９７】
そして、管径が200mm程度までなら掘進機１９を使用しなくとも、直接、地中１３に前記透水性推進管を推進させて集水トンネル１０を構築することもできる。
【００９８】
また、前記実施の形態及び実施例では、全長に透水性覆工部材を配置した集水トンネル１０，３０，４０について説明したが、これに限定されるものではなく、地下水９を取り込む必要のある部分だけ透水性覆工部材を配置した集水トンネルとし、それ以外の部分は取り込んだ地下水９を搬送する非透過性の配管用トンネルであってもよい。
【００９９】
さらに、前記実施の形態では、嵌合部２５及び環状遮蔽部２４を螺合によって嵌合させるためにネジ溝を設けたが、これに限定されるものではなく、例えば嵌合部２５を截頭四角錐形や板状に形成し、同じ形状に形成した中央開口部２４ａに挿入することで、嵌合させて回転を阻止してもよい。
【０１００】
そして、前記実施の形態では、フード部２１を備えた掘進機１９によって掘削を行なったが、これに限定されるものではなく、掘削する土質などによってはフード部２１を省略することもできる。
【０１０１】
また、前記実施の形態では、シャフト部２２の外周に羽根部２３を設けて掘削した土砂を搬出したが、これに限定されるものではなく、羽根部２３を設けずにベルトコンベヤ等によって掘削した土砂を搬送することもできる。
【０１０２】
また、前記実施の形態では、透水部１６をポーラスコンクリートによって構成したが、これに限定されるものではなく、地下水９が透過可能な孔を備えた多孔質部材であれば例えば連続気泡部材などであってもよい。
【０１０３】
さらに、前記実施の形態では、目詰材１８は液状にして透水部１６に浸透させたが、これに限定されるものではなく、粉状または固形状の目詰材１８を透水部１６の表面に擦り込んで多孔質の孔に充填することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の最良の実施の形態の集水トンネルの全体の構成を説明する切断斜視図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の集水トンネルの構成を説明する斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図であって、（ａ）は導水管を配置した透水部の構成を示した一実施例の断面図、（ｂ）はポーラスコンクリートのみで形成された透水部の構成を示した他の実施例の断面図である。
【図４】透水セグメントへの目詰材の充填方法を説明する斜視図である。
【図５】本発明の最良の実施の形態の集水トンネルの構築方法を説明する断面図である。
【図６】後方シャフト部を切り離した状態の集水トンネルを示した断面図である。
【図７】実施例１の集水トンネルの構成を説明する斜視図である。
【図８】実施例２の集水トンネルの構成を説明する断面図である。
【図９】従来の集水トンネルの構成を説明する斜視図である。
【図１０】従来の生分解性シートを配置した集水トンネルの構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
９ 地下水
１０ 集水トンネル
１０ａ 先端部
１０ｂ 延伸部
１１ 透水セグメント（透水性覆工部材）
１２ 建造物
１３ 地中
１４ 立坑
１６ 透水部
１８ 目詰材
１９ 掘進機
２０ カッタヘッド
２２ シャフト部
２２ａ 前方シャフト部
２２ｂ 後方シャフト部
２４ 環状遮蔽部
２５ 嵌合部
２６ 駆動部
３０，４０ 集水トンネル
３１，４１ 透水セグメント（透水性覆工部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面側から地下水を取り込む集水トンネルの外殻を形成する覆工部材であって、前記外周面側に露出された多孔質の透水部を備え、該透水部の孔には生分解性又は水溶性の目詰材が充填されていることを特徴とする集水トンネル用の透水性覆工部材。
【請求項２】
液状にした前記目詰材を前記透水部に浸透させた後に、乾燥させて製作されたことを特徴とする請求項１に記載の集水トンネル用の透水性覆工部材。
【請求項３】
地山を掘削すると共に前面の土圧を支持させるカッタヘッドと、前記カッタヘッドを回転させるために一端がカッタヘッドの背面に連結されて他端が駆動部に連結されたシャフト部とを有する掘進機と、請求項１又は請求項２に記載の集水トンネル用の透水性覆工部材とを使用する集水トンネルの構築方法において、
前記駆動部を稼動させて前記シャフト部を回転させることによって前記カッタヘッドを回転させて地山を掘削し、
前記透水性覆工部材を一部又は全周に用いてトンネルの先端部を形成し、
前記カッタヘッドを掘進させると共に、前記先端部を後方から加圧することによって前記先端部を地中に推進させ、
所定の長さとなるまで前記先端部の後方に前記透水性覆工部材を用いてトンネルの延伸部を構築し、
前記カッタヘッドを引き寄せて、前記先端部の内周面に沿って設けた環状遮蔽部に前記カッタヘッドの背面に設けた嵌合部を嵌合させることによって、トンネルの端部を遮蔽すると共に前記カッタヘッドが掘削時とは逆方向に回転することを阻止し、
前記シャフト部を掘削時とは逆方向に回転させることによって前記シャフト部の前後を切り離し、前記駆動部側のシャフト部を回収することを特徴とする集水トンネルの構築方法。
【請求項４】
建造物の周囲の地表から地中に向けて立坑を構築し、該立坑の内部から複数の集水トンネルを前記建造物の下方に構築することを特徴とする請求項３に記載の集水トンネルの構築方法。
【請求項１】
外周面側から地下水を取り込む集水トンネルの外殻を形成する覆工部材であって、前記外周面側に露出された多孔質の透水部を備え、該透水部の孔には生分解性又は水溶性の目詰材が充填されていることを特徴とする集水トンネル用の透水性覆工部材。
【請求項２】
液状にした前記目詰材を前記透水部に浸透させた後に、乾燥させて製作されたことを特徴とする請求項１に記載の集水トンネル用の透水性覆工部材。
【請求項３】
地山を掘削すると共に前面の土圧を支持させるカッタヘッドと、前記カッタヘッドを回転させるために一端がカッタヘッドの背面に連結されて他端が駆動部に連結されたシャフト部とを有する掘進機と、請求項１又は請求項２に記載の集水トンネル用の透水性覆工部材とを使用する集水トンネルの構築方法において、
前記駆動部を稼動させて前記シャフト部を回転させることによって前記カッタヘッドを回転させて地山を掘削し、
前記透水性覆工部材を一部又は全周に用いてトンネルの先端部を形成し、
前記カッタヘッドを掘進させると共に、前記先端部を後方から加圧することによって前記先端部を地中に推進させ、
所定の長さとなるまで前記先端部の後方に前記透水性覆工部材を用いてトンネルの延伸部を構築し、
前記カッタヘッドを引き寄せて、前記先端部の内周面に沿って設けた環状遮蔽部に前記カッタヘッドの背面に設けた嵌合部を嵌合させることによって、トンネルの端部を遮蔽すると共に前記カッタヘッドが掘削時とは逆方向に回転することを阻止し、
前記シャフト部を掘削時とは逆方向に回転させることによって前記シャフト部の前後を切り離し、前記駆動部側のシャフト部を回収することを特徴とする集水トンネルの構築方法。
【請求項４】
建造物の周囲の地表から地中に向けて立坑を構築し、該立坑の内部から複数の集水トンネルを前記建造物の下方に構築することを特徴とする請求項３に記載の集水トンネルの構築方法。
【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２００６−１９３９３９（Ｐ２００６−１９３９３９Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０８８（Ｐ２００５−５０８８）
【出願日】平成１７年１月１２日（２００５．１．１２）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１２日（２００５．１．１２）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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