JP4037006B2 - Tunnel lining method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド機等によって掘削されたトンネル内壁と、該トンネル内壁の内側に設置されたセグメントとの間に注入される裏込め注入材およびその使用方法に係り、特に、地下水をトンネル内に取水することがきるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
シールドトンネルは、鉄道、道路、通信、電力、ガス等のように、トンネル内に水を通さないものと、上下水道、取水トンネルのようにトンネル内に水を通すものに分けられる。
前記取水トンネルは、上下水道以外の目的で水を通水するためのもので、例えば導水路トンネルが挙げられ、この導水路トンネルを使用して例えば海水を取水しているものがある。
【0003】
前記海水の取水方式の一例として、図8に示すように、海底下に設置された集水有孔管30と、長水路導水管31を組み合わせた方式がある。この方式では、土層によるろ過作用により懸濁物が除去されて海水が集水有孔管30に流入し、この流入した海水が長水路導水管31を通って貯留槽32に貯留され、この貯留された海水がポンプ33によって吸い上げられてパイプ34を通って受水槽35に貯留されるようになっている。
なお、前記受水槽35に貯留された海水は、図示しない淡水化装置によって淡水化されるようになっている。
【0004】
ところが、上記の取水方式では、集水有孔管30を海底に埋設するために、海底の開削作業を行う必要があるため、工事中の漁業活動や海洋生態系等への悪影響が懸念される。
また、上記の取水方式は、必要取水量が比較的に少ない場合には好適であるが、大規模海水淡水化プラントのような、大量の取水を必要とする場合には、適用が困難である。
そこで、シールド工法や、推進工法によってトンネルを海底下に施工することが考えられるが、前記トンネルは、施設・設備の劣化、排水に関する費用の観点からトンネル内に地下水が侵入するのを防ぐようにしているために、前記トンネルから直接地下水を取水することは困難である。
【0005】
ここにおいて、本出願人は先に、シールド工法や推進工法等によって施工されるトンネルから直接かつ容易に地下水を取水することができるトンネル覆工部材およびトンネルの覆工方法について、特許出願を行った(特願平10-36363号)。
この出願のトンネル覆工部材は、地中を掘削することにより形成されたトンネルを覆工するトンネル覆工部材であって、
覆工部材本体と、この覆工部材本体に設けられた取水部とを備え、
前記取水部を、トンネル内への土砂の流入を防止して、該トンネル内に地下水を流入可能に構成したものであり、該取水部をこのように構成する手段として、例えば、該取水部を、前記覆工部材本体の外周部に形成されて、土砂の流入を防止するフィルター層と、このフィルター層の内側の前記覆工部材本体に形成されて、前記フィルター層を通り抜けた地下水を前記トンネル内に流入させる取水孔とから構成したものである。
【0006】
また、前記トンネルの覆工方法は、シールド機によってトンネルを掘削していくとともに、前記トンネル覆工部材を、前記取水孔を開閉部材によって閉じた状態で順次設置していくことで、トンネルを施工し、
トンネルの施工完了後に、前記開閉部材によって前記取水孔を開けるようにしたものである。
【0007】
そして、上記のようなトンネル覆工部材およびトンネルの覆工方法によれば、シールド機によってトンネルを掘削していくとともに、前記トンネル覆工部材を、前記取水孔を開閉部材によって閉じた状態で順次設置していくことで、トンネル施工中における地下水の流入を防止でき、トンネルの施工完了後に、前記開閉部材によって前記取水孔を開けることで、地下水をトンネル内に流入させて取水することができ、よって、大量の取水を容易に行うことができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなトンネル覆工方法において、セグメント等のトンネル覆工部材とトンネル内壁との間に不可避的に隙間が生じるため、この隙間に、コンクリート、モルタル等の裏込め注入材を注入して充填することで、覆工完成後の地山の弛みを防止し、土圧を覆工部材に一様に伝えるようにしている。
一方、上述したようなトンネルの覆工方法では、施工したトンネル内に地下水を流入させるようにしているので、裏込め注入材が一般的なコンクリートやモルタル等の透水性の低い材料であると、地下水が裏込め注入材によって遮断されてしまい易く、大量の地下水をトンネル内に取水することが困難となるという問題が生じる。
【0009】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、地下水をトンネル内に容易に取水することができる透水性裏込め注入材およびトンネルの覆工方法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る透水性裏込め注入材は、トンネル内壁と、該トンネル内壁の内側を覆工してなる覆工部との間に注入される裏込め注入材であって、軽量骨材と増粘剤と水とを混練りしてなり、透水係数を1×10-1cm/sec〜5×100 cm/secとしたものである。
【0011】
前記透水係数を1×10-1cm/sec〜5×100 cm/secとしたのは、
1×10-1cm/sec未満では、透水性裏込め注入材の透水性が悪く、地下水が透水し難くなるからであり、
また、5×100 cm/secを超えると、透水性は良くなるが、その一方で流速が大きくなって、地山の土粒子が移動し易くなって、透水性裏込め注入材に目詰まりを生じるためである。
【0012】
前記軽量骨材としては、例えば、発泡ガラスビーズが好適に使用される。この発泡ガラスビーズは、ガラスを主成分とする完全無機質の焼結体であり、独立気泡を無数に内蔵するハニコウム構造体であり、以下のような物理的特性を有している。
粒度:1.25〜5.0(mm)、単位容積質量:0.26〜0.42(kg/l)、
点荷重強度:3〜7(kgf)、 吸水率:5〜10(24h%)、
熱伝導率:0.086(kcal/mh℃)
【0013】
前記増粘剤としては、例えば、グアーガムが好適に使用され、このグアーガムの組成は以下の通りである。
【化1】
【0014】
そして、前記軽量骨材と増粘剤と水とを混練りする場合における、これらの配合は、例えば、1m3当たり
軽量骨材:250kg、 増粘剤:5kg、 水:495kgとし、
ミキサー等によって所定の時間混練りする。
【0015】
この透水性裏込め注入材においては、それをトンネル内壁と、覆工部との間に注入して充填することで、覆工部の背面側に充分な透水性を有し、かつ目詰まりの生じ難い裏込め層が形成される。そして、前記覆工部を透水性を有するものとすることで、地下水が前記裏込め層、覆工部を通してトンネル内に容易に取水される。また、前記透水性裏込め注入材を構成する軽量骨材の比重が1未満であっても、該軽量骨材は前記増粘剤によって、均一に分散され、また、ポンプ圧送によって、トンネル内壁と、覆工部との間に均一かつ確実に注入、充填される。
【0016】
また、本発明の透水性裏込め注入材は、トンネル内壁と、該トンネル内壁の内側を覆工してなる覆工部との間に注入される裏込め注入材であって、軽量骨材とセメントと水とを混練りしてなり、透水係数を1×10-1cm/sec〜5×100 cm/secとしたものである。
【0017】
前記透水係数を1×10-1cm/sec〜5×100 cm/secとしたのは、前記の場合と同様の理由によるもので、1×10-1cm/sec未満では、透水性裏込め注入材の透水性が悪く、地下水が透水し難くなるからであり、また、5×100 cm/secを超えると、透水性は良くなるが、その一方で流速が大きくなって、地山の土粒子が移動し易くなって、透水性裏込め注入材に目詰まりを生じるためである。
【0018】
前記軽量骨材としては、前記の場合と同様に、発泡ガラスビーズが好適に使用される。そして、前記軽量骨材とセメントと水とを混練りする場合における、これらの配合は、例えば、1m3当たり軽量骨材:239kg、 セメント:68kg、 水:490kgとし、ミキサー等によって所定の時間混練りする。なお、軽量骨材とセメントと水とを混練りする場合、必要に応じて増粘剤を添加してもよい。増粘剤は、上記のような割合で軽量骨材とセメントと水とを配合する場合には、5kg程度添加する。
【0019】
この透水性裏込め注入材においては、それをトンネル内壁と、覆工部との間に注入して充填することで、覆工部の背面側に充分な透水性を有し、かつ目詰まりの生じ難い裏込め層が形成される。そして、前記覆工部を透水性を有するものとすることで、地下水が前記裏込め層、覆工部を通してトンネル内に容易に取水される。また、透水性裏込め注入材には、セメントが含まれているので、該透水性裏込め注入材をトンネル内壁と覆工部との間に注入、充填して形成された裏込め層が固化するので、覆工完成後の地山の弛みがより確実に防止される。
【0020】
本発明のトンネル覆工方法は、地山の掘削により形成されたトンネル内壁の内側に、透水性を有するフィルター層を設けた覆工部材を設置していくことで覆工部を形成するとともに、該覆工部とトンネル内壁との間に、透水性裏込め注入材を注入し充填して裏込め層を形成するトンネルの覆工方法であって、
前記透水性裏込め注入材は、軽量骨材と水と増粘剤又はセメントとを混練してなり、その透水性裏込め注入材の透水係数が1×10 -1 cm/sec 〜5×10 0 cm/sec であり、
前記地山の透水係数と、前記裏込め層の透水係数と、前記フィルター層の透水係数とが、地山の透水係数<裏込め層の透水係数<フィルター層の透水係数、となるように設定されていることを特徴としている。
【0021】
前記透水性を有する覆工部材としては、例えば、覆工部材本体と、この覆工部材本体に設けられた取水部とを備え、該取水部を、前記覆工部材本体の外周部に形成されて、土砂の流入を防止するフィルター層と、このフィルター層の内側の前記覆工部材本体に形成されて、前記フィルター層を通り抜けた地下水を前記トンネル内に流入させる取水孔とから構成したものが好適に使用される。
【0022】
本発明のトンネルの覆工方法においては、掘削されたトンネル内壁の内側に、透水性を有する覆工部材を設置していくことで、内部に地下水を取水可能な覆工部が形成され、さらに、該覆工部とトンネル内壁との間に、前記の透水性裏込め注入材を注入して充填することで、覆工部の背面側に充分な透水性を有し、かつ目詰まりの生じ難い裏込め層が形成される。したがって、地下水が前記裏込め層、覆工部を通してトンネル内に容易に取水される。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例について説明する。
まず、本発明に係る透水性裏込め注入材を説明する前に、トンネル内壁の内側を覆工してなる覆工部について説明する。
図1は、シールド工法によって施工されたトンネルの覆工部Fを示す斜視図であり、符号1,2はトンネル覆工部材を示す。該トンネル覆工部材1,2はそれぞれ円弧板状をなすもので、それぞれ鉄筋コンクリートで形成されている。
【0024】
前記トンネル覆工部材1はそれが4個周方向に接合されることで、開環リングを形成し、この開環リングの開いた部分に前記トンネル覆工部材2をはめ込むことで、一つのリング体3を形成している。そして、このリング体3…をトンネルの軸方向に接合していくことで、前記覆工部Fが形成されるようになっている。
【0025】
前記トンネル覆工部材1は、円弧板状をなす覆工部材本体4と、この覆工部材本体4に設けられた取水部5とを備えて構成されている。
前記覆工部材本体4は、シールド工法において使用されるセグメント4であり、互いに周方向に隣接するセグメント4,4どうしは、図4〜図6に示すように、セグメント継手4aで接合されており、軸方向に隣接するセグメントどうしはリング継手4bで接合されるようになっている。
【0026】
前記取水部5は、トンネル内への土砂の流入を防止して、該トンネル内に地下水を流入可能にするもので、前記セグメント4の外周部に形成されて、土砂の流入を防止するフィルター層6と、このフィルター層6の内側のセグメント4に形成されて、前記フィルター層6を通り抜けた地下水を前記トンネル内に流入させる取水孔7…とから構成されている。
【0027】
前記フィルター層6は、図6に示すように、セグメント4の中央部に設けられており、セグメント4の端部はコンクリートで構成されている。このようにすることで、セグメント4の運搬時および組立時にフィルター層6が破損するのを防止することができる。
なお、互いに隣接するセグメント4,4どうしのフィルター層6,6どうしは、図4および図6に示すように、フィルター層連通管8によって連通されており、これによってフィルター層6,6間においては地下水が流通できるようになっている。
【0028】
前記フィルター層6は透水性を有するもので、図3に示すように、外側に配置された第1フィルター層6aと、この第1フィルター層6aの内側に配置された第2フィルター層6bとから構成されている。前記第1フィルター層6aの透水係数は、地山の透水係数の10〜100倍程度に設定されており、これによって、地山の土粒子が移動するのを防止することができるので、フィルター層6aの目詰まりを防止することができる。また、前記第2フィルター層6bの透水係数は、第1フィルター層6aの透水係数より高く設定されており、これによって前記取水孔7に水を集め易くなっている。
【0029】
また、前記セグメント4のほぼ中央部には、図5および図6に示すように、グラウトホール4cが形成されている。このグラウトホール4cは、セグメント4と地山との間に、本発明に係る透水性裏込め注入材を注入するための孔であり、前記セグメント4とフィルター層6を貫通して形成されている。
なお、前記グラウトホール4cには図示しないグラウトキャップが取り付けられており、このグラウトキャップは、前記透水性裏込め注入材を注入するときは、取り外すようになっている。
【0030】
前記透水性裏込め注入材は、軽量骨材と増粘剤と水とを混練りしてなるもので、その透水係数は、8×10-1cm/sec程度に設定されている。そして、地山周辺の地下水により、注入後は増粘剤の溶出により2×100cm/sec程度に向上する。
前記軽量骨材は、具体的には、発泡ガラスビーズである。この発泡ガラスビーズは、ガラスを主成分とする完全無機質の焼結体であり、独立気泡を無数に内蔵するハニコウム構造体となっている。
また、前記増粘剤は、具体的には、グアーガムである。
【0031】
そして、前記軽量骨材と増粘剤と水とを混練りする場合における、これらの配合は、例えば、1m3当たり
軽量骨材:250kg、 増粘剤:5kg、 水:495kgとし、
ミキサー等によって所定の時間混練りする。
このようにして混練りされた透水性裏込め注入材は、その軽量骨材(発泡ガラスビーズ)の比重が1未満であるが、前記増粘剤(グアーガム)によって、均一に分散されたものとなる。
【0032】
そして、地山の透水係数と、透水性裏込め注入材を注入してなる裏込め層の透水係数と、フィルター層の透水係数とは、
地山の透水係数<裏込め層の透水係数<フィルター層の透水係数
となるように設定されており、各々の透水係数の差は、土粒子の移動を生じさせないように、100倍程度に抑えられている。
このように各々の透水係数の差を設定することで、地山の土粒子が移動するのを防止することができるので、裏込め層およびフィルター層の目詰まりを防止することができる。
【0033】
前記取水孔7は、図1〜図6に示すように、一つのセグメント4に、3個形成されており、各取水孔7には、該取水孔7を開閉可能とする止水栓10が着脱自在に取り付けられている。そして、この止水栓10は、トンネルの施工完了後に取り外すことで、地下水をトンネル内に流入させるようになっている。
【0034】
なお、前記トンネル覆工部材2は、図2に示すように、トンネル覆工部材1と同様に、円弧板状をなす覆工部材本体(セグメント)14と、この覆工部材本体14に設けられた取水部15とを備えて構成されており、周方向に隣接するセグメント4とは、図4に示すように、セグメント継手4aで接合されており、軸方向に隣接するセグメント14,14どうしはリング継手4bで接合されるようになっている。
【0035】
また、前記取水部15はフィルター層16と取水孔17とで構成されている。フィルター層16は、前記フィルター層6と同様に、第1フィルター層16aと第2フィルター層16bとで構成されており、その透水係数は前記第1フィルター層6a、第2フィルター層6bと等しく設定されている。また、前記取水孔17は、セグメント14の中央部に一つ形成されており、この取水孔17には止水栓10が着脱自在に取り付けられている。さらに、トンネル覆工部材2のフィルター層16と、該トンネル覆工部材2に周方向において隣接する前記トンネル覆工部材1,1のフィルター層6,6とはそれぞれフィルター層連通管8によって連通されている。
【0036】
次に、上記構成のトンネル覆工部材1,2および透水性裏込め注入材を使用して、シールド工法によってトンネルを施工していく方法について説明する。
図7に示すように、地盤に立坑20を施工し、この立坑20からシールド機21によって海底下の地盤(地山)を掘削しつつ推進していく。地盤の掘削は、シールド機21の先端部のカッタ装置21aで行い、該シールド機21内においては、円筒分割体たるセグメント22を掘削孔の周方向に組み立て、さらにこのセグメント22の前端に反力をとってシールド機内の推進ジャッキを伸長させることで、シールド機21を推進させる。また、セグメント22と地盤との間には、裏込め材23をセグメント22に形成されたグラウトホールから注入していく。この裏込め材23としてはモルタル系材料を使用する。
【0037】
そして、シールド機21による掘削、推進、セグメント22の組立、裏込め材23の注入を行いつつ、シールド機21が所定の位置まで掘進したならば、前記トンネル覆工部材1,2を周方向に組み立てるとともに接合することで、リング体を形成し、このリング体に反力をとってシールド機21を掘進させ、さらに前記リング体の先端面側に、次のトンネル覆工部材1,2を周方向に組み立てるとともに接合して次のリング体を形成し、同時にこのリング体を、既に組み立てられた前記リング体に接合する。なお、前記トンネル覆工部材1,2を組み立てる際には、該トンネル覆工部材1,2に形成された前記取水孔7,17にはそれぞれ止水栓10を取り付けておく。
【0038】
そして、このような工程を所定回数繰り返して行うことで、トンネル覆工部材1,2により掘削孔を筒状に覆工し、その筒体の長さが所定の長さに達したら、該筒体の先端面側において、袋付きセグメント26を周方向に組み立てるとともに接合する。この袋付きセグメント26は前記セグメント22と同様のセグメントの背面側に遮蔽袋を装備したもので、この遮蔽袋は掘削孔の内壁に密接するようになっている。
なお、この袋付きセグメント26は、前記セグメント22とトンネル覆工部材1,2との間においても設置する。
そして、前記袋付きセグメント26を組み立てたならば、前記トンネル覆工部材1,2にそれぞれ形成されたグラウトホールから上述した本発明に係る透水性裏込め注入材25を注入して、地盤とトンネル覆工部材1,2との間に充填する。この透水性裏込め注入材25の注入は、前記グラウトホールに図示しないホースを接続し、このホースを介してポンプ圧送することにより行う。
【0039】
さらに、上記と同様にして、シールド機21によって掘進して、トンネル覆工部材1,2により掘削孔を筒状に覆工し、その筒体の長さが所定の長さに達したら、前記袋付きセグメント26を組み立てて、前記トンネル覆工部材1,2のグラウトホールから透水性裏込め注入材25を注入して、地盤とトンネル覆工部材1,2との間に充填する工程を順次所定回数繰り返して行うことで、地盤内にトンネルを施工していく。
そして、前記トンネルの施工完了後に、前記トンネル覆工部材1,2の取水孔7,17に取り付けられていた止水栓10を取り外すことで、取水孔7,17を開放する。
【0040】
前記取水孔7,17を開放すると、地下水(海水)が前記透水性裏込め注入材25を注入充填することにより形成された裏込め層27および前記フィルター層6,16を通って取水孔7,17からトンネル内に流入し、前記立坑20に形成された貯留槽20aに貯留され、この貯留された海水が水中ポンプ28によって吸い上げられてパイプ29aを通って受水槽29に貯留される。そして、地下水を所定時間トンネル内に流入させ続けると、前記透水性裏込め注入材25の増粘剤が溶出し、これによって、透水量がさらに増加することになる。
このように、本例の覆工部材1,2および透水性裏込め注入材25によって覆工されたトンネルは、集水有孔管と導水管の機能を併せ持っているので、大量の取水を必要とする場合に好適である。
【0041】
また、前記覆工部材1,2に設けた取水部5,15を、土砂の流入を防止するフィルター層6,16と、このフィルター層6,16を通り抜けた海水を前記トンネル内に流入させる取水孔7,17とから構成したので、トンネル内への土砂の流入を防止して、海水のみを確実に取水することができる。
【0042】
さらに、前記取水孔7,17に、止水栓10を着脱自在に取り付けたので、トンネルの施工中においては、前記止水栓10を取り付けておくことで、トンネル施工中における海水の流入を防止でき、トンネルの施工完了後に、前記止水栓10を取り外して前記取水孔7,17を開けることで、海水をトンネル内に流入させて取水することができる。
【0043】
なお、上記の例では、本発明をシールド工法に適用した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限ることなく、推進工法にも適用することができる。
この場合、推進管に、上記と同様に、フィルター層と取水孔とで構成された取水部を設け、さらに、該推進管と地山との間に透水性裏込め注入材を注入して充填すればよい。
【0044】
また、上記の例では、透水性裏込め注入材として、軽量骨材(発泡ガラスビーズ)と増粘剤(グアーガム)と水とを混練りしてなるものを使用したが、これに代えて、軽量骨材(発泡ガラスビーズ)とセメントと水とを混練りしてなるものを使用してもよい。この場合、水性裏込め注入材をトンネル内壁と覆工部との間に注入、充填して形成された裏込め層が固化するので、覆工完成後の地山の弛みがより確実に防止することができる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の透水性裏込め注入材によれば、軽量骨材と増粘剤と水とを混練りしてなり、 透水係数を1×10-1cm/sec〜5×100 cm/secとしたので、該透水性裏込め注入材をトンネル内壁と、覆工部との間に注入して充填することで、覆工部の背面側に充分な透水性を有し、かつ目詰まりの生じ難い裏込め層を形成することができる。したがって、前記覆工部を透水性を有するものとすることで、地下水を前記裏込め層、覆工部を通してトンネル内に容易に取水することができる。また、前記透水性裏込め注入材を構成する軽量骨材の比重が1未満であっても、該軽量骨材を前記増粘剤によって、均一に分散することができ、また、ポンプ圧送によって、トンネル内壁と、覆工部との間に均一かつ確実に注入、充填することができる。
【0046】
また、本発明に係る透水性裏込め注入材によれば、軽量骨材とセメントと水とを混練りしてなり、透水係数を1×10-1cm/sec〜5×100 cm/secとしたので、該透水性裏込め注入材をトンネル内壁と、覆工部との間に注入して充填することで、覆工部の背面側に充分な透水性を有し、かつ目詰まりの生じ難い裏込め層を形成することができる。したがって、前記覆工部を透水性を有するものとすることで、地下水を前記裏込め層、覆工部を通してトンネル内に容易に取水することができる。また、透水性裏込め注入材には、セメントが含まれているので、該透水性裏込め注入材をトンネル内壁と覆工部との間に注入、充填して形成された裏込め層が固化するので、覆工完成後の地山の弛みをより確実に防止することができる。
【0047】
本発明に係るトンネルの覆工方法によれば、掘削されたトンネル内壁の内側に、透水性を有する覆工部材を設置していくことで、内部に地下水を取水可能な覆工部を容易に形成することができ、さらに、該覆工部とトンネル内壁との間に、請求項1または2記載の透水性裏込め注入材を注入して充填することで、覆工部の背面側に充分な透水性を有し、かつ目詰まりの生じ難い裏込め層を容易に形成することができる。したがって、地下水を前記裏込め層、覆工部を通してトンネル内に容易に取水することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトンネルの覆工方法によって施工された覆工部の一例を示すもので、該覆工部を概念的に示す斜視図である。
【図2】同、覆工部を概念的に示す断面図である。
【図3】同、図2における取水部の拡大図である。
【図4】同、覆工部の断面図である。
【図5】同、トンネル覆工部材の側断面図である。
【図6】同、トンネル覆工部材の平面図である。
【図7】本発明のトンネルの覆工方法を説明するためのもので、トンネルの側断面図である。
【図8】従来の取水方式の一例を示すもので、海底下に設置された集水有孔管と、長水路導水管を示す側断面図である。
【符号の説明】
F 覆工部
1,2 トンネル覆工部材
4,14 覆工部材本体(セグメント)
5,15 取水部
6,16 フィルター層
7,17 取水孔
10 止水栓(開閉部材)
25 透水性裏込め注入材
27 裏込め層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a backfill injection material injected between a tunnel inner wall excavated by a shield machine or the like and a segment installed inside the tunnel inner wall, and a method of using the backfill injection material. It relates to things that can be taken.
[0002]
[Prior art]
Shield tunnels are classified into those that do not allow water to pass through the tunnel, such as railways, roads, communications, electric power, and gas, and those that allow water to pass through the tunnel, such as water and sewage systems and intake tunnels.
The intake tunnel is for passing water for purposes other than water supply and sewerage, and includes, for example, a water conduit tunnel, and there is a water intake channel that takes in seawater, for example.
[0003]
As an example of the seawater intake system, as shown in FIG. 8, there is a system in which a water collecting
The seawater stored in the
[0004]
However, in the above water intake method, it is necessary to perform excavation work on the seabed in order to embed the water collecting
The above water intake method is suitable when the required water intake amount is relatively small, but is difficult to apply when a large amount of water intake is required, such as a large-scale seawater desalination plant. .
Therefore, it is conceivable to construct a tunnel under the seabed by a shield method or a propulsion method, but the tunnel should prevent the ingress of groundwater into the tunnel from the viewpoint of facility / equipment deterioration and drainage costs. Therefore, it is difficult to take groundwater directly from the tunnel.
[0005]
Here, the applicant previously filed a patent application for a tunnel lining member and a tunnel lining method that can directly and easily take groundwater from a tunnel constructed by a shield method or a propulsion method. (Japanese Patent Application No. 10-36363).
The tunnel lining member of this application is a tunnel lining member for lining a tunnel formed by excavating the underground,
A lining member body, and a water intake provided in the lining member body,
The intake section is configured to prevent inflow of earth and sand into the tunnel and to allow groundwater to flow into the tunnel. As a means for configuring the intake section in this way, for example, the intake section is A filter layer formed on the outer periphery of the lining member body to prevent inflow of earth and sand; and a ground layer formed on the lining member body inside the filter layer and passing through the filter layer. It is comprised from the intake hole made to flow in.
[0006]
In addition, the tunnel lining method is to construct a tunnel by excavating the tunnel with a shield machine and sequentially installing the tunnel lining member with the intake hole closed by an opening / closing member. And
After the tunnel construction is completed, the water intake hole is opened by the opening / closing member.
[0007]
Then, according to the tunnel lining member and the tunnel lining method as described above, the tunnel lining member is sequentially excavated with a shield machine, and the tunnel lining member is sequentially closed with the intake hole closed by the opening / closing member. By installing it, it is possible to prevent the inflow of groundwater during tunnel construction, and after completing the construction of the tunnel, by opening the intake hole by the opening and closing member, the groundwater can be taken into the tunnel and taken in, Therefore, a large amount of water can be easily taken.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the tunnel lining method as described above, since a gap is inevitably generated between the tunnel lining member such as a segment and the inner wall of the tunnel, a backfilling injection material such as concrete or mortar is injected into this gap. In this way, the soil is prevented from slackening after completion of the lining, and the earth pressure is uniformly transmitted to the lining member.
On the other hand, in the tunnel lining method as described above, since groundwater is allowed to flow into the constructed tunnel, the backfilling injection material is a material with low water permeability such as general concrete or mortar, There is a problem that groundwater is likely to be blocked by the backfilling injection material, making it difficult to take in a large amount of groundwater into the tunnel.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a water-permeable backfilling injection material and a tunnel lining method capable of easily taking groundwater into a tunnel.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a water-permeable backfilling injection material according to the present invention is a backfilling injection material injected between a tunnel inner wall and a lining portion formed by lining the inside of the tunnel inner wall. Thus, a lightweight aggregate, a thickener and water are kneaded, and the water permeability coefficient is 1 × 10 −1 cm / sec to 5 × 10 0 cm / sec.
[0011]
The hydraulic conductivity was set to 1 × 10 −1 cm / sec to 5 × 10 0 cm / sec.
If it is less than 1 × 10 -1 cm / sec, the water permeability of the water-permeable backfilling injection material is poor, and it becomes difficult for the groundwater to penetrate.
Also, 5 if × exceeds 10 0 cm / sec, although water permeability is improved, while the flow rate is increased, it is easy to move the soil particles of the natural ground, clogging the permeable back-filling grout It is for producing.
[0012]
As the lightweight aggregate, for example, foamed glass beads are preferably used. This foamed glass bead is a completely inorganic sintered body mainly composed of glass, and is a hanicoum structure containing countless closed cells, and has the following physical characteristics.
Particle size: 1.25 to 5.0 (mm), unit volume mass: 0.26 to 0.42 (kg / l),
Point load strength: 3-7 (kgf), water absorption: 5-10 (24h%),
Thermal conductivity: 0.086 (kcal / mh ℃)
[0013]
For example, guar gum is suitably used as the thickener, and the composition of this guar gum is as follows.
[Chemical 1]
[0014]
In the case where the light-weight aggregate, the thickener and water are kneaded, for example, the combination of light-weight aggregate per 1 m 3 : 250 kg, thickener: 5 kg, water: 495 kg,
Kneading with a mixer or the like for a predetermined time.
[0015]
In this water-permeable backfilling injection material, it is filled between the tunnel inner wall and the lining part, so that it has sufficient water permeability on the back side of the lining part and is clogged. A backfill layer is formed that is unlikely to occur. And since the said lining part shall have water permeability, groundwater will be easily taken in in a tunnel through the said backfill layer and a lining part. Moreover, even if the specific gravity of the lightweight aggregate constituting the water-permeable backfilling injection material is less than 1, the lightweight aggregate is uniformly dispersed by the thickener, and by pumping, It is uniformly and reliably injected and filled between the lining parts.
[0016]
Further, the water-permeable backfilling injection material of the present invention is a backfilling injection material injected between a tunnel inner wall and a lining portion formed by lining the inside of the tunnel inner wall, and a lightweight aggregate, Cement and water are kneaded, and the water permeability is 1 × 10 −1 cm / sec to 5 × 10 0 cm / sec.
[0017]
Wherein the water permeability coefficient was 1 × 10 -1 cm / sec~5 × 10 0 cm / sec is due to the same reason as the case of the, is less than 1 × 10 -1 cm / sec, water permeability backing This is because the water permeability of the filling material is poor and it becomes difficult for the groundwater to permeate, and if it exceeds 5 × 10 0 cm / sec, the water permeability improves, but on the other hand, the flow velocity increases, This is because the soil particles easily move and clog the water-permeable backfilling injection material.
[0018]
As the lightweight aggregate, foamed glass beads are preferably used as in the case described above . In the case of kneading the lightweight aggregate, cement and water, for example, the composition is as follows: lightweight aggregate per m 3 : 239 kg, cement: 68 kg, water: 490 kg, and mixed for a predetermined time by a mixer or the like. Knead. In addition, when kneading | mixing a lightweight aggregate, cement, and water, you may add a thickener as needed. The thickener is added in an amount of about 5 kg when light aggregate, cement and water are blended in the above ratio.
[0019]
In this water-permeable backfilling injection material, it is filled between the tunnel inner wall and the lining part, so that it has sufficient water permeability on the back side of the lining part and is clogged. A backfill layer is formed that is unlikely to occur. And since the said lining part shall have water permeability, groundwater will be easily taken in in a tunnel through the said backfill layer and a lining part. In addition, since the permeable backfill injection material contains cement, the backfill layer formed by injecting and filling the permeable backfill injection material between the tunnel inner wall and the lining part solidifies. As a result, loosening of the natural ground after completion of the lining is more reliably prevented.
[0020]
The tunnel lining method of the present invention forms a lining part by installing a lining member provided with a filter layer having water permeability inside the tunnel inner wall formed by excavation of natural ground , A tunnel lining method for forming a backfill layer by injecting and filling a water-permeable backfill injection material between the lining portion and the tunnel inner wall ,
The water-permeable backfilling injection material is a mixture of lightweight aggregate, water, thickener or cement, and the water permeability coefficient of the water-permeable backfilling injection material is 1 × 10 −1 cm / sec to 5 × 10. 0 cm / sec ,
The hydraulic conductivity of the natural ground, the hydraulic conductivity of the backfilling layer, and the hydraulic conductivity of the filter layer are set such that the hydraulic conductivity of the natural ground <the hydraulic conductivity of the backfilling layer <the hydraulic conductivity of the filter layer. It is characterized by being.
[0021]
As the lining member having water permeability, for example, a lining member main body and a water intake portion provided on the lining member main body are provided, and the water intake portion is formed on the outer peripheral portion of the lining member main body. A filter layer for preventing the inflow of earth and sand, and a water intake hole formed in the lining member body inside the filter layer and allowing groundwater that has passed through the filter layer to flow into the tunnel. Preferably used.
[0022]
In the tunnel lining method of the present invention, by installing a permeable covering member inside the excavated tunnel inner wall, a lining portion capable of taking groundwater is formed inside, and further, Injecting and filling the water-permeable backfilling injecting material between the lining portion and the inner wall of the tunnel has sufficient water permeability on the back side of the lining portion, and clogging occurs. A difficult backfill layer is formed. Therefore, groundwater is easily taken into the tunnel through the backfill layer and the lining portion.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, before explaining the water-permeable backfilling injection material according to the present invention, a lining portion formed by lining the inside of the tunnel inner wall will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing a tunnel lining portion F constructed by a shield method, and
[0024]
The four
[0025]
The
The lining member
[0026]
The
[0027]
As shown in FIG. 6, the
The filter layers 6 and 6 between the
[0028]
The
[0029]
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, a
A grout cap (not shown) is attached to the
[0030]
The water-permeable backfilling injection material is obtained by kneading a lightweight aggregate, a thickener, and water, and its water permeability coefficient is set to about 8 × 10 −1 cm / sec. And it improves to about 2 × 10 0 cm / sec due to the elution of the thickener after the injection by groundwater around the natural ground.
Specifically, the lightweight aggregate is a foam glass bead. This foamed glass bead is a completely inorganic sintered body containing glass as a main component, and has a hanicoum structure containing an infinite number of closed cells.
The thickener is specifically guar gum.
[0031]
In the case where the light-weight aggregate, the thickener and water are kneaded, for example, the combination of light-weight aggregate per 1 m 3 : 250 kg, thickener: 5 kg, water: 495 kg,
Kneading with a mixer or the like for a predetermined time.
The water-permeable backfill injection material kneaded in this way has a light-weight aggregate (foamed glass beads) with a specific gravity of less than 1, but is uniformly dispersed by the thickener (guar gum). Become.
[0032]
And the permeability coefficient of the natural ground, the permeability coefficient of the backfill layer formed by injecting the water-permeable backfill injection material, and the permeability coefficient of the filter layer are:
The permeability of the natural ground is set to be less than the permeability of the backfill layer <the permeability of the filter layer. The difference in the permeability is limited to about 100 times so as not to cause movement of soil particles. It has been.
By setting the difference between the respective water permeability coefficients in this way, it is possible to prevent the soil particles in the natural ground from moving, so that the backfill layer and the filter layer can be prevented from being clogged.
[0033]
As shown in FIGS. 1 to 6, three
[0034]
As shown in FIG. 2, the
[0035]
In addition, the
[0036]
Next, a method for constructing a tunnel by a shield construction method using the
As shown in FIG. 7, a
[0037]
Then, if the
[0038]
Then, by repeating such a process a predetermined number of times, the
The
And if the said
[0039]
Further, in the same manner as described above, the excavation is carried out by the
And after completion of the construction of the tunnel, the
[0040]
When the intake holes 7 and 17 are opened, the groundwater (seawater) passes through the
As described above, the tunnel covered by the
[0041]
Further, the
[0042]
Furthermore, since the
[0043]
In the above example, the case where the present invention is applied to the shield method has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and can also be applied to the propulsion method.
In this case, the propelling pipe is provided with a water intake portion composed of a filter layer and a water intake hole in the same manner as described above, and a water-permeable backfilling injection material is injected between the propelling pipe and the ground. do it.
[0044]
In the above example, as the water-permeable backfilling injection material, a lightweight aggregate (foamed glass beads), a thickener (guar gum) and water were used, but instead of this, A material obtained by kneading lightweight aggregate (foamed glass beads), cement and water may be used. In this case, the backfill layer formed by injecting and filling the aqueous backfilling injection material between the tunnel inner wall and the lining part solidifies, so that loosening of the natural ground after the lining is completed is more reliably prevented. be able to.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the water-permeable backfilling injection material of the present invention , a lightweight aggregate, a thickener and water are kneaded, and the water permeability coefficient is 1 × 10 −1 cm / sec to 5 ×. 10 0 since the cm / sec, comprising: a translucent aqueous back-filling grout tunnel inner wall, by injecting to fill between the lining portion, sufficient permeability to the rear side of the lining part In addition, it is possible to form a backfill layer that is less likely to be clogged. Therefore, groundwater can be easily taken into the tunnel through the backfill layer and the lining portion by providing the lining portion with water permeability. Moreover, even if the specific gravity of the lightweight aggregate constituting the water-permeable backfilling injection material is less than 1, the lightweight aggregate can be uniformly dispersed by the thickener, and by pumping, It is possible to uniformly and reliably inject and fill between the tunnel inner wall and the lining portion.
[0046]
Moreover, according to the water permeable backfilling injection material according to the present invention , a lightweight aggregate, cement and water are kneaded, and the water permeability coefficient is 1 × 10 −1 cm / sec to 5 × 10 0 cm / sec. Therefore, by filling the water permeable backfilling injection material between the tunnel inner wall and the lining part, it has sufficient water permeability on the back side of the lining part and is clogged. It is possible to form a backfill layer that is unlikely to occur. Therefore, groundwater can be easily taken into the tunnel through the backfill layer and the lining portion by providing the lining portion with water permeability. In addition, since the permeable backfill injection material contains cement, the backfill layer formed by injecting and filling the permeable backfill injection material between the tunnel inner wall and the lining part solidifies. As a result, it is possible to more reliably prevent the loosening of the ground after completion of the lining.
[0047]
According to the tunnel lining method of the present invention, by installing a permeable covering member inside the tunnel inner wall that has been excavated, it is possible to easily provide a lining portion capable of taking groundwater inside. In addition, the water-permeable backfilling injection material according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view conceptually showing a lining portion, showing an example of a lining portion constructed by a tunnel lining method of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view conceptually showing the lining portion.
FIG. 3 is an enlarged view of the water intake section in FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view of the lining portion.
FIG. 5 is a side sectional view of the tunnel lining member.
FIG. 6 is a plan view of the tunnel lining member.
FIG. 7 is a side sectional view of the tunnel for explaining the tunnel lining method of the present invention.
FIG. 8 shows an example of a conventional water intake system, and is a side sectional view showing a water collecting perforated pipe and a long water conduit pipe installed under the seabed.
[Explanation of symbols]
5,15
25 Permeable
Claims (3)
前記透水性裏込め注入材は、軽量骨材と水と増粘剤又はセメントとを混練してなり、その透水性裏込め注入材の透水係数が1×10 -1 cm/sec 〜5×10 0 cm/sec であり、
前記地山の透水係数と、前記裏込め層の透水係数と、前記フィルター層の透水係数とが、地山の透水係数<裏込め層の透水係数<フィルター層の透水係数、となるように設定されていることを特徴とするトンネルの覆工方法。Inside the forming tunnel inner wall by excavating a natural ground, to form the lining part by local and regional building lining member provided with a filter layer having a water permeability, between said cover coated portion and the tunnel inner wall A tunnel lining method in which a permeable backfill injection material is injected and filled to form a backfill layer.
The water-permeable backfilling injection material is a mixture of lightweight aggregate, water, thickener or cement, and the water permeability coefficient of the water-permeable backfilling injection material is 1 × 10 −1 cm / sec to 5 × 10. 0 cm / sec ,
The hydraulic conductivity of the natural ground, the hydraulic conductivity of the backfilling layer, and the hydraulic conductivity of the filter layer are set such that the hydraulic conductivity of the natural ground <the hydraulic conductivity of the backfilling layer <the hydraulic conductivity of the filter layer. Tunnel lining method characterized by being made .
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