(57)【要約】【課題】集水セグメントの外周面に対する透水層の面積を大きくとることができる上に、集水効率が高くて構造が簡単である。【解決手段】集水セグメント３は略円弧版状に形成され、内周側に形成された止水性及び耐力性を備えたセグメント本体５と、セグメント本体５の外周側に積層されて周方向及び幅方向の両端部に露出している透水性を有するポーラス層６と、を備えている。ポーラス層６はポーラスコンクリートからなり、地山から流入した水は周方向の下端部から流出する。集水セグメント３を周方向と軸方向に連結した集水用トンネルでは、セグメントリングの上部の集水セグメント３のポーラス層６に浸透した水が下方に接続した集水セグメント３のポーラス層６を流れ落ちて、底部の取水管を通して集水用トンネルに集水される。【選択図】図２
2020084415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円弧版状の集水セグメントにおいて、
内周側に形成された止水性及び耐力性を備えたセグメント本体と、
前記セグメント本体の外周側に積層されていて周方向の一端部または両端部に露出している透水性を有する透水層と、
を備えていて、前記透水層に流入した水は周方向の一端部または両端部から流出可能とされていることを特徴とする集水セグメント。
【請求項２】
前記セグメント本体は、周方向の一端部または両端部に延びる凹部が形成され、前記凹部に前記透水層が設けられている請求項１に記載された集水セグメント。
【請求項３】
請求項１または２に記載された複数の前記集水セグメントを少なくとも周方向に接続して管体に形成してなる集水設備において、
前記複数の集水セグメントの前記透水層は周方向に連続して接続されており、前記集水セグメントには前記透水層と前記セグメント本体の内面を連通している取水管が形成され、
前記集水セグメントの前記透水層に流入した水が前記取水管から前記セグメント本体の内面に流出することを特徴とする集水設備。
【請求項４】
内周側に形成された止水性及び耐力性を備えたセグメント本体と、前記セグメント本体の外周側に積層された透水性を有する透水層と、を備えた第一トンネルと、
前記第一トンネルの下部に一部重ねて連結されていて止水性及び耐力性を備えた第二トンネルと、
前記透水層と前記第二トンネルを連結していて前記透水層内の水を前記第二トンネル内に流出する取水管と、
を備えたことを特徴とする集水設備。
【請求項５】
前記第一トンネルと前記第二トンネルの連結部を仕切る床版部が設置されている請求項４に記載された集水設備。
【請求項６】
止水性及び耐力性を備えた断面略リング状のセグメント本体と、
前記セグメント本体の外周側に積層された透水性を有する透水層と、
前記セグメント本体の内部を空間と集水部に仕切る床版部と、
前記透水層と前記セグメント本体の内面との間に配設されていて前記透水層の水を前記集水部に流出する取水管と、
を備えたことを特徴とする集水設備。
【請求項７】
前記床版部には通水可能な貫通孔が形成されている請求項５または６に記載された集水設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば海底や湖底、河川底等の地盤中に集水設備を構築するための集水セグメント及びこの集水セグメントを組み立てた集水用トンネル等の集水設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばシールドトンネルではシールド掘削機で地盤を掘削しながらセグメントを組み立ててトンネルを構築している。このトンネルはトンネルを包囲する地盤の荷重に耐えて地山を支保し、地下水の流入を阻止する止水構造物である。これに対し、トンネルの止水性を有するセグメント本体の外周面に透水層を設置し、透水層に透水した水をセグメント本体に設けた取水管を通してトンネル内に導く集水用トンネルが提案されている。集水用トンネルで集水された水は、電力設備の冷却用水等の適宜の用途に利用できる。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された地下集水設備用トンネルでは、鉄筋コンクリート製のセグメント本体の外周面に凹部が形成され、凹部内に透水層として多孔性のポーラスコンクリートが設置されている。ポーラスコンクリートを設置した凹部の周囲には止水部となるセグメント本体が額縁状に隆起している。ポーラスコンクリートに浸透する地下水はセグメント本体に形成された取水管を通して集水トンネル内に誘導されて集水される。ポーラスコンクリートの表面は目詰まりを防ぐための保護シートで覆われている。
また、特許文献２に記載された地下水の集水方法においても、鉄筋コンクリート製のセグメント本体の外周面に複数に分割された窪みが形成され、この窪み内にポーラスコンクリート等の透水材料が充填されている。窪みの底面にはセグメント本体の内周面に貫通する透水用の孔が穿設され、着脱可能な蓋が取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０３１５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２４８３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２に記載された集水用トンネルでは、各セグメントの透水層ごとに透水用の孔と開閉用の蓋を設けて集水用トンネルの内周面に透水を導く構造を採用しなければならなかった。そのため、セグメントの構造が複雑になる上にコスト高になり、透水用の孔の蓋を開閉操作する作業も煩雑であった。しかも、セグメントの外周面には透水層を収納するための凹部や窪みを形成する構造を有するため個々の透水層の面積が小さく集水量が限定されてしまい、取水効率が良くないという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、セグメントの外周面に対する透水層の面積を大きくとることができる上に、集水効率が高くて構造の簡単な集水セグメント及び集水設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
即ち、本発明に係る集水セグメントは、略円弧版状の集水セグメントにおいて、内周側に形成された止水性及び耐力性を備えたセグメント本体と、セグメント本体の外周側に積層されていて周方向の一端部または両端部に露出している透水性を有する透水層と、を備えていて、透水層に流入した水は周方向の一端部または両端部から流出可能とされていることを特徴とする。
本発明による集水セグメントによれば、セグメント本体の外周側に積層された透水層に透水した地下水等の水を、下方等の他の集水セグメントの透水層に流して集めることができるため、集水セグメント毎に取水管を設ける必要がなく、しかも外周面に広く透水層を形成できるため集水効率が向上する。
【０００８】
また、セグメント本体は、周方向の一端部または両端部に延びる凹部が形成され、凹部に透水層が設けられていることが好ましい。
集水セグメントの凹部に設けられた透水層に浸透した水は凹部にガイドされて他の集水セグメントの透水層に流すことができるため集水効率がよい。
【０００９】
本発明による集水設備は、上述した複数の集水セグメントを少なくとも周方向に接続して管体に形成してなる集水設備において、複数の集水セグメントの透水層は周方向に連続して接続されており、集水セグメントには透水層とセグメント本体の内面を連通している取水管が形成され、集水セグメントの透水層に流入した水が取水管からセグメント本体の内面に流出することを特徴とする。
本発明によれば、周方向に接続された複数の集水セグメントの透水層に浸透した地下水等の水を透水層に沿って下方に流れ落とし、適宜位置の集水セグメントの取水管からセグメント本体の内面に流出することで集水することができる。そのため、取水管を集水セグメント毎に設置する必要がなく、複数の透水層を通して水を集めて集水設備内に効率的に集水することができる。
【００１０】
本発明による集水設備は、内周側に形成された止水性及び耐力性を備えたセグメント本体と、セグメント本体の外周側に積層された透水性を有する透水層と、を備えた第一トンネルと、第一トンネルの下部に一部重ねて連結されていて止水性及び耐力性を備えた第二トンネルと、透水層と第二トンネルを連結していて透水層内の水を第二トンネル内に流出する取水管と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、第一トンネルの外周側に設けられた透水層に浸透した地下水等の水を透水層に沿って下方に流れ落とし、取水管を通して第二トンネル内に集水することができる。
【００１１】
また、第一トンネルと第二トンネルの連結部を仕切る床版部が設置されていることが好ましい。
第一トンネルと第二トンネルの連結部に床版部を設置することで、第一トンネルと第二トンネルを作業空間と集水部とに分けることができ、床版部を通行して点検したり各集水セグメントの透水層を洗浄したりできる。
【００１２】
本発明による集水設備は、止水性及び耐力性を備えた断面略リング状のセグメント本体と、セグメント本体の外周側に積層された透水性を有する透水層と、セグメント本体の内部を空間と集水部に仕切る床版部と、透水層とセグメント本体の内面との間に配設されていて透水層の水を集水部に流出する取水管と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、セグメント本体の外周側に積層された透水層に浸透した水をセグメント本体の空間部分の外周面に沿って透水層を流れ落として取水管を通して床版部の下側の集水部に流出して集水できる。
【００１３】
また、床版部には通水可能な貫通孔が形成されていることが好ましい。
集水設備における集水部の水位が上昇した場合でも、床版部の貫通孔を通して作業に使用する空間内に流入させることができるため、集水の容量を増大できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による集水セグメントによれば、セグメント本体の外周面の周囲が凹部で仕切られていないため、透水性の透水層の設置面積と集水面積を大きくでき、しかも、透水層に集水された水は集水セグメント間で流出させることができるため、集水効率が高い。
【００１５】
また、本発明による集水設備によれば、周方向に配列された複数の集水セグメントの透水層間を透水が流れて下方に集水できるため、適宜の集水セグメントに設けた取水管を通して内部に集水できる。
そのため、集水設備の外周面に対する透水層の面積を大きくとることができる上に集水設備内に集水するための取水管が少なくて済むため構造が簡単で低コストである上に、集水効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態による集水用トンネルを示すもので、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＰ部拡大図である。
【図２】第一実施形態による集水セグメントを示すもので、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第二実施形態による集水セグメントを示すもので、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図４】第三実施形態による集水セグメントを示すもので、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図５】第四実施形態による集水用トンネルの断面図である。
【図６】第四実施形態による集水用トンネルの変形例の断面図を示すもので、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例である。
【図７】第五実施形態による集水用トンネルの断面図である。
【図８】図７に示す床版部の平面図である。
【図９】洗浄水を噴射した集水用トンネルの側面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は集水セグメントの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態による集水セグメント及び集水用トンネルについて添付図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の第一実施形態による集水用トンネル及びこれに用いる集水セグメントを示すものである。
図１は本実施形態による集水用トンネル１のセグメントリング２を示すものであり、セグメントリング２は複数、例えば５ピースの集水セグメント３をリング状に接続して構成されている。本実施形態における５ピースの集水セグメント３からなるセグメントリング２において、便宜的に、最も高さの低い底部位置のセグメントを集水セグメント３Ａとし、キーセグメントを集水セグメント３Ｂとする。
【００１８】
図２において、集水セグメント３は、例えば鉄筋コンクリート（ＲＣ）製で略円弧版状に形成された内面側のセグメント本体５と、セグメント本体５の外周面に一体形成された多孔質のポーラスコンクリートからなる透水性の高いポーラス層６とで構成されている。なお、ポーラス層６は砂や砂利等の多孔質材料を硬化したもの等でもよい。
本明細書において、集水用トンネル１の軸方向は集水セグメント３の幅方向であり、セグメントリング２の周方向が集水セグメント３の周方向を意味する。
【００１９】
各集水セグメント３において、セグメント本体５は密実性が高く耐力性(耐荷性)と止水性の高い通常のＲＣコンクリートであり、平面視略四角形をなす略円弧版板状に形成されている。ポーラス層６は多孔性で透水性が高く単位細骨材量を極端に減らした多孔質のコンクリートからなり、セグメント本体５の外周面全体に亘って積層された薄層で構成されている。そのため、集水セグメント３はセグメント本体５とポーラス層６とが二層で構成され、ポーラス層６は対向する両側の継手面７と主桁面８とにそれぞれ露出している。
このように構成された集水セグメント３は、例えば継手面７同士が図示しない締結ボルトやプッシュグリップ等の継手を介して連結されており、本実施形態によるセグメントリング２は、５ピースの集水セグメント３が継手面７同士で連結されて構成されている。そのため、隣り合う２ピースの集水セグメント３において、一方のポーラス層６に透水された水は他方のポーラス層６に流通可能である。
【００２０】
そして、セグメントリング２における底部の集水セグメント３Ａには、ポーラス層６の底面からセグメント本体５の内面５ａに貫通する水抜き孔として取水管１０が間隔を開けて複数個、例えば２個埋設されている。本実施形態では、底部の集水セグメント３Ａの最も高さの低い最底部を挟む両側に取水管１０がそれぞれ配設されている。メンテナンス時等に、最底部の部分を保安員等が通行可能とされている。
図１（ｂ）に示す取水管１０には、例えば内面５ａ側に逆止弁１１が設置され、その内側に取水管１０の開口１０ａを開閉する蓋部１２が設置されている。また、図２（ｂ）に示すように、セグメント本体５の中央部には内面５ａとポーラス層６を連通する把持孔１４と蓋部１５が形成されている。ポーラス層６の洗浄時に、集水用トンネル１の内部から把持孔１４を通してポーラス層６に洗浄水を噴射させて、ポーラス層６の洗浄作業を行うことができる。
【００２１】
集水用トンネル１は、例えばシールド工法によって集水セグメント３を周方向と軸線方向に順次施工することで構築され、水路を構成する。集水用トンネル１は、集水セグメント３の内側のセグメント本体５からなる管体によって通常のシールド施工用セグメントと同程度の耐力（耐荷）性と止水性を備えており、外側のポーラス層６によって透水性と流通性を確保している。集水用トンネル１のセグメントリング２において、リング状に配列された複数の集水セグメント３によってポーラス層６も周方向に連続して配列されている。
また、集水用トンネル１の外周側のポーラス層６の外周面には、地山との間に透水性の裏込め材からなる透水性裏込め層(図示略)が形成され、ポーラス層６が目詰まりすることを防いでいる。透水性裏込め層として砂や微細骨材や軽量骨材等を配合して構成でき、或いは織布等の透水性を有する保護シートを配設してもよい。透水性裏込め層については以下に説明する他の実施形態等では説明を省略する。
【００２２】
本第一実施形態による集水用トンネル１及び集水セグメント３は上述した構成を有しているため、集水用トンネル１のセグメントリング２の周縁部の地山から流れ込む地下水等の水は周縁部の集水セグメント３のポーラス層６に浸透する。上方の集水セグメント３のポーラス層６内の水は重力によって下側の集水セグメント３のポーラス層６を経由して下方に流れ、底部の集水セグメント３Ａのポーラス層６内に滞留される。
そして、底部の集水セグメント３Ａのポーラス層６では、保安員等が取水管１０の蓋部１２を開放すると水圧によって底部のポーラス層６内から集水用トンネル１内に水が流出する。その際、集水用トンネル１内に水が集水され、その水面が取水管１０の開口１０ａより高くても、取水管１０には逆止弁１１が設置されているため逆流することを阻止できる。集水用トンネル１内に集水されている水は下流側に流れる等して他の用途に利用できる。
【００２３】
また、ポーラス層６の多孔部が詰まる等した場合には、集水用トンネル１の内部から各集水セグメント３に設けた把持孔１４を通して洗浄水を高圧でポーラス層６内に噴射させることで、詰まりの原因物質を除去して洗浄できる。洗浄水の噴射圧力を高くすることで、把持孔１４の周囲のポーラス層６の洗浄をでき、洗浄水が下方に流れることで下方の集水セグメント３のポーラス層６も洗浄できる。
【００２４】
上述したように、本第一実施形態による集水用トンネル１及び集水セグメント３によれば、上方の集水セグメント３の外周側のポーラス層６は下方の他の集水セグメント３のポーラス層６に継手面７及び主桁面８で連結されて連通している。そのため、複数の集水セグメント３のポーラス層６を透水して、水が上側から下側に流れ落ちて最底部の集水セグメント３Ａのポーラス層６から取水管１０を通して集水用トンネル１の内部に集水できて集水効率が高い。
しかも、本実施形態による集水用トンネル１及び集水セグメント３は、最底部の集水セグメント３Ａに取水管１０を設ければよく、取水管１０が少なくて済むため構造が簡単で低コストである。また、集水セグメント３のポーラス層６が詰まる等した場合には、集水セグメント３の中央部に設けた把持孔１４を通して内面５ａ側からポーラス層６に向けて洗浄水を高圧で噴射して洗浄することができる。
【００２５】
以上、本発明の第一実施形態による集水セグメント３及び集水用トンネル１について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の他の実施形態や変形例等について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００２６】
図３は本発明の第二実施形態による集水セグメント１８を示すものである。
本第二実施形態による集水セグメント１８では、鉄筋コンクリート製のセグメント本体５が所定の厚みを有しており、セグメント本体５の外周面は周方向の中央部が一方の継手面７から他方の継手面７に向けて凹部１９が貫通して形成されている。この凹部１９内にポーラスコンクリートが充填されたポーラス層６が設けられ、ポーラス層６は対向する継手面７まで延びて端面に露出している。
【００２７】
そのため、集水セグメント１８を周方向に連結してセグメントリング２を構築し、軸方向に連結して集水用トンネル１を構築した場合、セグメントリング２の外周面に設けたポーラス層６に地下水等の水が透水し、上方から最底部の集水セグメント１８に向けて凹部１９にガイドされて流れ落ちる。
本実施形態では、各集水セグメント１８のポーラス層６に透水された水は周方向下方に流れ落ちるが、軸方向の他の集水セグメント１８には流れないため、集水用トンネル１の軸方向には水が拡散しない。
【００２８】
上述のように、本第二実施形態による集水セグメント１８及び集水用トンネル１によれば、各集水セグメント１８の凹部１９がガイドとなり、各セグメントリング２毎に透水された水を軸方向に拡散させることなく周方向下方に流して最底部の集水セグメント１８に集水できる。
また、洗浄水を、集水セグメント１８の把持孔１４を通してセグメント本体５の内面５ａ側からポーラス層６に吐出して洗浄する場合でも、洗浄水が凹部１９の側壁にぶつかり、隣接するセグメントリング２に拡散させることなく各集水セグメント１８毎に効率よく洗浄できる。
【００２９】
図４は本発明の第三実施形態による集水セグメント２１を示すものである。
本第三実施形態による集水セグメント２１では、鉄筋コンクリート製のセグメント本体５が所定の厚みを有しており、セグメント本体５の外周面は一方の主桁面８側で隆起しており、他方側の主桁面８では凹んだ形状をなす片落ち式の凹部２２が形成されている。そのため、この凹部２２は両方の継手面７と一方の主桁面８が高さの低い凹部形状とされている。この凹部２２内にポーラスコンクリートが充填されたポーラス層６が設けられ、ポーラス層６は対向する継手面７と一方の主桁面８まで延びて端面に露出している。
本第三実施形態による集水セグメント２１においても、第二実施形態の集水セグメント１８と同様の作用効果を奏することができる。
【００３０】
次に本発明の第四実施形態による集水用トンネル２５について、図５により説明する。
図５に示す集水用トンネル２５は、それぞれ断面略円形の上部トンネル２６と下部トンネル２７が一部重なって連結して形成された二連構造を有している。上部トンネル２６は上述した第一実施形態から第三実施形態による集水セグメント３、１８、２１のいずれかを周方向及び軸方向に接続して構築してなる集水用トンネル部であり、本実施形態では例えば集水セグメント３で構築されている。
しかも、上部トンネル２６は、その内側に複数のセグメント本体５が略リング状に構築されたセグメント本体層５Ａ、外側に複数のポーラス層６が略リング状に構築されたポーラス層体６Ａが構築されてなる二層構造を有している。
また、下部トンネル２７は、ポーラス層６が設けられていない例えばＲＣコンクリートからなる通常のセグメント２８を周方向及び軸方向に連結して構築してなる。
【００３１】
本実施形態では、例えば第一実施形態における集水用トンネル１の５ピースの集水セグメント３から最底部の集水セグメント３Ａを切除して、断面略円形の下部トンネル２７の上部を嵌合させた形状の構造を有している。そのため、上部トンネル２６には、その底部として下部トンネル２７の上端部のセグメント２８が突状に湾曲して形成されており、保安員等が通行する床版部２９とされている。
上部トンネル２６は点検やポーラス層６の洗浄作業等を行うための通路として用いられ、床版部２９は凸曲に形成されているため通行や作業等がしにくいが、下部トンネル２７の一部のセグメント２８としてシールド工法等で施工できるため、施工が容易である。
【００３２】
また、上部トンネル２６において、各集水セグメント３の中央部にはセグメント本体５からポーラス層６に連通する把持孔１４が形成されており、各ポーラス層６の洗浄時に洗浄水をセグメント本体５からポーラス層６に噴射して洗浄を行える。下部トンネル２７には、上部トンネル２６のポーラス層体６Ａの各端部が当接する位置から、下部トンネル２７の内面２７ａに取水管３０がそれぞれ形成されている。そのため、上部トンネル２６の外周面側の各ポーラス層６で透水させた地山の地下水等の透水はポーラス層体６Ａを通って上方から下方に流れて、取水管３０を介して下部トンネル２７内に落下する。
集水用トンネル２５の上部トンネル２６は保安員等が点検やポーラス層体６Ａの洗浄等の作業を行う作業空間であり、下部トンネル２７は上部トンネル２６のポーラス層体６Ａを流れ落ちる水を取水管３０を介して集水させる集水部を構成する。
【００３３】
上述したように、本第四実施形態による集水用トンネル２５は、作業空間を構成すると共にセグメント本体層５Ａの外周側に積層されたポーラス層体６Ａで地山の水を浸透させて下方に流す上部トンネル２６と、上部トンネル２６のポーラス層体６Ａに沿って流れ落ちた水を取水管３０を介して集水させる集水部を構成する下部トンネル２７とに分離して構成した。そのため、下部トンネル２７に流れ落ちる水が増水したとしても上部トンネル２６に流入することを阻止できるため、保安員等は安全に通行や洗浄作業等を行える。
また、上部トンネル２６における複数の集水セグメント３のポーラス層６に透水した水を下方に流れ落として、取水管１０を通して下部トンネル２７に集水できるため、構造が簡単で集水効率が高い。
【００３４】
次に第四実施形態による集水用トンネル２５の変形例について図６（ａ）、（ｂ）により説明する。
図６（ａ）は第一変形例による集水用トンネル２５Ａを示すものである。この集水用トンネル２５Ａは、上部トンネル２６と下部トンネル２７の連結部に、上部トンネル２６のＲＣセグメントからなるセグメント本体５が床版部２９Ａとして接続されている。なお、この床版部２９Ａにはポーラス層体６Ａは積層されていない。セグメント本体５を床版部２９Ａとして保安員等が通行や洗浄等の各種作業を行える。
【００３５】
図６（ｂ）は第二変形例による集水用トンネル２５Ｂを示すものである。この集水用トンネル２５Ｂでは、上部トンネル２６と下部トンネル２７の連結部に平板状の床版部３１が接続されている。床版部３１は平板状であるため、保安員等が通行や洗浄等の各種作業を作業空間で容易に行える。
なお、本第四実施形態やその変形例による集水用トンネル２５、２５Ａ、２５Ｂは上部トンネル２６を下部トンネル２７より大径に形成してポーラス層体６Ａによる集水力を大きく設定したが、これに代えて下部トンネル２７を上部トンネル２６と同一径、または、より大径に形成してもよい。この場合には、下部トンネル２７の集水部における貯水量を増大できる。
【００３６】
次に、第五実施形態による集水用トンネル３３を図７乃至図９に基づいて説明する。
本実施形態による集水用トンネル３３は断面略リング状、例えば断面略卵型に形成されており、その上下方向中間部に設置した床版部３４で仕切られている。床版部３４の上部領域が作業空間を構成する上部トンネル３５、下部領域が集水部を構成する下部トンネル３６とされている。上部トンネル３５の方が下部トンネル３６より拡径された断面積の大きな空間を有している。そのため、下部トンネル３６は断面積が小さいため、水量が小さくても水流を確保できる。
或いは、上述した構成に代えて、上部トンネル３５の方が下部トンネル３６より縮径された断面積の小さな空間を有するようにしてもよい。
【００３７】
断面略卵型の集水用トンネル３３は、複数の集水セグメントを継手部で周方向及び軸方向に連結して構築した、全体で１つのトンネル空間を構成するものである。集水用トンネル３３では、例えば第二実施形態に示す集水セグメント１８を用いて周方向及び軸方向に連結して構築している。
集水用トンネル３３は、内周側にＲＣコンクリート層からなるセグメント本体層５Ａが断面略卵型に形成され、その外周側の凹部１９内にポーラスコンクリートの層からなるポーラス層体６Ａが全周に形成された二層構造で構築されている。
【００３８】
しかも、セグメント本体層５Ａにおける床版部３４の下側には、例えば左右の位置に取水管３８が内面とポーラス層体６Ａを連通して形成されている。この場合、取水管３８には、第一実施形態で述べたものと同様な逆止弁１１と取水管３８の開口を開閉する蓋部が設けられている(図示略)。そのため、取水管３８は下部トンネル３６の任意の位置に設置でき、取水管３８の設置高さは下部トンネル３６内の水圧とポーラス層体６Ａ内の水圧とを考慮して調整する。
上部トンネル３５と下部トンネル３６を仕切る床版部３４は例えば平板状に形成され、図８に示すように、例えば３条の貫通孔３４ａが穿孔されている。下部トンネル３６に貯留される水の水位が床版部３４を超えた場合には、貫通孔３４ａを通って上部トンネル３５にも水が貯留される。
【００３９】
そのため、例えばシールド工法等で構築された集水用トンネル３３は、地山の地下水等の水がポーラス層体６Ａに浸透し、ポーラス層体６Ａ内を上方から下方に向けて流れ落ちて、下部トンネル３６のポーラス層体６Ａの領域に貯留される。そして、ポーラス層体６Ａ内の水面の上昇により、水が取水管３８から下部トンネル３６内に流れ込んで集水される。
【００４０】
また、集水用トンネル３３の外周面に設けたポーラス層体６Ａが詰まる等した場合には、上部トンネル３５内で床版部３４に載った保安員等が各集水セグメント１８の把持孔１４を通して洗浄水をポーラス層６に吐出することで詰まりを除去することができる。図８に示す矢印はポーラス層体６Ａに吐出する洗浄水の水流の一例を示すものであり、洗浄水は各ポーラス層６の周囲に飛散して洗浄した後、凹部１９内に沿って下方に流れ落ちる。こうして、ポーラス層体６Ａを洗浄できる。
【００４１】
上述のように、本第五実施形態による集水用トンネル３３によれば、水が集水される下部トンネル３６の水位が上昇した場合には、床版部３４の貫通孔３４ａを介して上部トンネル３５にも水を流入させることができるため、より大きな集水部を構築可能である。しかも、下部トンネル３６は上部トンネル３５よりも小径の断面積であるため、集水量が少なくても水路としての水流を確保できる。
なお、上述した第四実施形態において、床版部２９、２９Ａ、３１には貫通孔を設けない構成としたが、貫通孔を形成してもよい。これによって下部トンネル２７に集水した水の水位が上昇した場合には、床版部２９、２９Ａ、３１の貫通孔を通って上部トンネル２６内に上昇させることができる。
【００４２】
また、上述した第一実施形態から第三実施形態に示す略円弧版状の集水セグメント３、１８、２１では、セグメント本体５の上面に積層されるポーラス層６は周方向の両端部まで延びてそれぞれ継手面７に露出する構成を採用した。しかしながら、集水セグメント３、１８、２１はポーラス層６が一方の継手面７にのみ露出するように構成してもよい。例えば、図１０（ａ）に示すように、集水用トンネル１、２５、３３の上端部等に設置する場合には、集水セグメント１８は上側の継手面７側に露出せず下側の継手面７にのみ露出するように凹部４１等が形成されてポーラスコンクリート等からなるポーラス層６が形成されていてもよい。この場合、集水セグメント１８から下方に連結した他の集水セグメント３，１８、２１のポーラス層６に水が流れ落ちればよい。
【００４３】
また、これとは逆に、集水用トンネル１、２５、３３の下端部等に設置する集水セグメント１８では、図１０（ｂ）に示すように、ポーラス層６は下側の継手面７に露出せず上側の継手面７にのみ露出するように凹部４２等が形成されてポーラスコンクリートが充填されていてもよい。この場合、上側の集水セグメント３、１８、２１のポーラス層６からこの集水セグメント１８のポーラス層６に水が流れ込めばよい。
また、上述した各実施形態では、耐荷性と止水性の高いセグメント本体５として鉄筋コンクリート製のセグメントを用いたが、本発明はこのようなセグメントに限定されるものではなく、鋼製セグメントや鋼材及び鉄筋コンクリートからなる合成セグメント等を採用してもよいことは言うまでもない。
また、本発明におけるポーラス層６、ポーラス層体６Ａは透水層に含まれる。集水用トンネル１、２５、２５Ａ、２５Ｂ、３３は集水設備に含まれる。上部トンネル２６、３５は第一トンネルに含まれ、下部トンネル２７、３６は第二トンネルに含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１、２５、２５Ａ、２５Ｂ、３３  集水用トンネル
２  セグメントリング
３、３Ａ、３Ｂ、１８，２１  集水セグメント
５  セグメント本体
５Ａ  セグメント本体層
６  ポーラス層
６Ａ  ポーラス層体
７  継手面
８  主桁面
１０、３０，３８  取水管
１４  把持孔
１９、２２、４１、４２  凹部
２６、３５  上部トンネル
２７、３６  下部トンネル
２８  セグメント
２９、２９Ａ、３１、３４  床版部
３４ａ  貫通孔
【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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