(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下開削構築物の造築に際し施工される遮水壁によって遮断された地下水流の保全のために、遮水壁の地下水流を遮断している部分に任意の時期に通水孔を形成するための通水孔形成装置であって、
前記通水孔形成装置は、前記遮水壁の杭芯に打設された鋼管矢板の地上部からその鋼管内部に吊下する吊下管と、その吊下管の先端に設けられた可動電食装置とから構成され、
前記可動電食装置は、前記吊下管に固定された中空状の本体部と、本体部の両端開口部に摺動自在なピストン状に嵌挿された可動電極部と、本体部内部に収納され前記可動電極部を前後に駆動する伸縮機構部とを備え、
前記可動電極部は、電界質溶液パイプ接続孔と電線接続端子を備え、伸縮機構部の伸縮アームに固定された底板と、前方の開口部近傍に絶縁材を介して設けられた電極板を備え、
前記吊下管は、可動電食装置に電解質溶液を供給する電解質溶液供給パイプと、電圧を印加する電極電線と、伸縮機構部を動作させる伸縮機構駆動源パイプとを内部／又は外部に備えることを特徴とする遮水壁の地下水流保全通水孔形成に用いる通水孔形成装置。
【請求項２】
前記伸縮機構は、油圧駆動装置または電気駆動装置であることを特徴とする請求項１記載の遮水壁の地下水流保全通水孔形成に用いる通水孔形成装置。
【請求項３】
前記吊下管は、連結部を備え、接続により任意の長さに形成され、さらに地上部で回転させることにより前記可動電食装置を任意の向きに設定されることを特徴とする請求項１記載の遮水壁の地下水流保全通水孔形成に用いる通水孔形成装置。
【請求項４】
前記鋼管矢板は、内部が中空である円柱形状、角柱形状または多角形状の何れかであることを特徴とする請求項１記載の遮水壁の地下水流保全通水孔形成に用いる通水孔形成装置。
【請求項５】
地下開削構築物の造築に際し施工される遮水壁によって遮断された地下水流の保全のために、遮水壁の地下水流を遮断している部分に任意の時期に通水孔を形成するための請求項１記載の通水孔形成装置を用いた通水孔形成方法であって、
通水孔を形成したい任意の鋼管矢板内部に前記可動電食装置を吊下して、前記伸縮機構を駆動させて前記可動電極部を鋼管矢板の内壁に当接させるように固定し、任意の時期に前記電解質溶液パイプを介して電解質溶液を可動電極部に充填し、直流電源装置の正極に接続した鋼管矢板と負極に接続された前記電極板に電圧を印加することにより、鋼管矢板の前記可動電極が当接する部分をアノード溶解させて通水孔を形成することを特徴とする通水孔形成方法。
【請求項６】
前記可動電食装置を鋼管矢板に吊下げ挿入時は、可動電極を本体内部に収納して挿入することにより、鋼管矢板の連結部の内部突起より深い地下まで挿入し、通水孔形成個所に達したとき可動電極部を伸展させ通水孔を形成することを特徴とする請求項５記載の通水孔形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木または建築構造物の地下部分を施工するための遮水壁によって遮断される地下水流の通水保全技術に関し、詳しくは、遮水壁の地下水流保全通水孔形成に用いる通水孔形成装置及びその通水孔形成装置を用いた通水孔形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下鉄や地下道路など線状の地下構築物を造築する場合、大深度の遮水壁を連続して施工した場合、地域の自由な地下水流を遮断することがある。図５は、遮水壁１００ａ、１００ｂにより地下水流が遮断される状態を示す模式図である。ここで遮水壁１００ａ、１００ｂは掘削底面地盤を安定させるため床付け１０７よりも深く、透水層１０５ａ，１０５ｂを貫通して不透水層１０６ｂまでの長い根入れ１０８とされている。このため地下水流１６０ａ，１６０ｂは上流側の遮水壁１００ｂに遮られる。
【０００３】
遮水壁１００ａ、ｂによって地下水流１６０ａ、ｂが遮られることにより、下流側の地表１５０ａは地下水位の低下に伴う地盤沈下をおこす。また地下水位の低下により立木１３０ａの立枯れ、井戸１２０の井戸枯れが発生する。さらに、建物などの構造物１１０ａの沈下などの影響がでる。
【０００４】
遮水壁１００ｂの上流側では、地下水流が堰き止められることにより、水位の上昇をきたし、上流側地表１５０ｂの地盤湿潤化により立木１３０ｂに根腐れの障害を起こしたり、構造物１１０ｂの地下部分の漏水などが発生することがある。また、地下水流の循環がなくなるため地下水そのものの水質が低下することもある。このような周辺環境への影響が施工中から現れる。
【０００５】
また、遮水壁１００ａ、ｂは、床付け１０７がその下部の地下水の影響で地下構造物が浮き上がる浮上現象が起きないよう、床付け１０７より深い部分の透水層１０５ｂを貫通して不透水層１０６ｂまで根入されている。このため、構造物の造築のため開削される床付け１０７より深い地下水流１６０ｂも遮断される。
【０００６】
前述の問題を解決するため、地下構築物の完成後に構築物の上部の遮水壁を撤去する方法で構築物の上部の地下水流を復旧する方法。
遮水壁の開削部の壁面を削孔し上流側の透水層地盤に集水パイプを挿入し下流側の透水層地盤に挿入した排水パイプと連結して地下水流を復旧させる方法。
遮水壁の開削部の両側に集排水井戸を掘り上流側の井戸と下流側の井戸を地中で連結して地下水流を復旧させる方法が知られている。
しかし、これらの地下水流動保全工法では、開削された床付け１０７の上部の地下水流１６０ａを復旧させることはできるが床付け１０７より深い部分の地下水流１６０ｂの復旧はできない問題があった。
【０００７】
また、施工後の井戸の目詰まりなどのメンテナンスに費用がかかる問題があった。
【０００８】
発明者は前述の問題解決のため、任意の時期に通水孔を形成する地下水流保全機能を有する山留め壁とその施工方法を特願２０００−２０５４５６で提案した。しかし、予め鋼管矢板に通水孔部分の加工を行なう必要があり、費用がかかる問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、地下開削構築物の造築に際し施工される遮水壁によって遮断された地下水流の保全のために、地下水流を遮断している遮水壁部分に任意の時期に通水孔を形成するための通水孔形成装置及び通水孔形成方法の提供を課題とする。
【００１０】
特に、遮水壁の杭芯に打設された任意の鋼管矢板の地上部からその鋼管内部の任意の深度に通水孔を形成することが容易に、経済的にできる通水孔形成装置を提供する。
【００１１】
また、通水孔形成後に引き上げて再利用可能な通水孔形成装置を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の遮水壁の地下水流保全通水孔形成に用いる通水孔形成装置は、地下開削構築物の造築に際し施工される遮水壁によって遮断された地下水流の保全のために、遮水壁の地下水流を遮断している部分に任意の時期に通水孔を形成するための通水孔形成装置であって、
前記通水孔形成装置は、前記遮水壁の杭芯に打設された鋼管矢板の地上部からその鋼管内部に吊下する吊下管と、その吊下管の先端に設けられた可動電食装置とから構成され、
前記可動電食装置は、前記吊下管に固定された中空状の本体部と、本体部の両端開口部に摺動自在なピストン状に嵌挿された可動電極部と、本体部内部に収納され前記可動電極部を前後に駆動する伸縮機構部とを備え、
前記可動電極部は、電界質溶液パイプ接続孔と電線接続端子を備え、伸縮機構部の伸縮アームに固定された底板と、前方の開口部近傍に絶縁材を介して設けられた電極板を備え、
前記吊下管は、可動電食装置に電解質溶液を供給する電解質溶液供給パイプと、電圧を印加する電極電線と、伸縮機構部を動作させる伸縮機構駆動源パイプとを内部／又は外部に備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明であって、前記伸縮機構は、油圧駆動装置または電気駆動装置であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明であって、前記吊下管は、連結部を備え、接続により任意の長さに形成され、さらに地上部で回転させることにより前記可動電食装置を任意の向きに設定されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１記載の発明であって、前記鋼管矢板は、内部が中空である円柱形状、角柱形状または多角形状の何れかであることを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明は、地下開削構築物の造築に際し施工される遮水壁によって遮断された地下水流の保全のために、遮水壁の地下水流を遮断している部分に任意の時期に通水孔を形成するための請求項１記載の通水孔形成装置を用いた通水孔形成方法であって、
通水孔を形成したい任意の鋼管矢板内部に前記可動電食装置を吊下して、前記伸縮機構を駆動させて前記可動電極部を鋼管矢板の内壁に当接させるように固定し、任意の時期に前記電解質溶液パイプを介して電解質溶液を可動電極部に充填し、直流電源装置の正極に接続した鋼管矢板と負極に接続された前記電極板に電圧を印加することにより、鋼管矢板の前記可動電極が当接する部分をアノード溶解させて通水孔を形成することを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５記載の発明であって、前記可動電食装置は、鋼管矢板に吊下げ挿入時は、可動電極を本体内部に収納して挿入することにより、鋼管矢板の連結部の内部突起より深い地下まで挿入し、通水孔形成個所に達したとき可動電極部を伸展させ通水孔を形成することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態を示す模式図である。本発明の通水孔形成装置１０は、鋼管矢板４０の地上部１５０から鋼管内部に吊下する吊下管１１と、その吊下管１１の先端に設けられた可動電食装置２０とから構成される。
【００１９】
前記可動電食装置２０は、前記吊下管１１に固定された中空状の本体部２１と、本体部２１のシリンダー状の両端開口部に摺動自在なピストン状に嵌挿された可動電極部２２とから構成される。実施の形態には円筒状の本体部２１を示したが、内部が中空であれば角柱、多角柱状でも良い。また、可動電極部２２も本体部２１にあわせて嵌挿できる形状であれば良い。
【００２０】
前記吊下管１１は、可動電食装置２０に電解質溶液２を供給する電解質溶液供給パイプ１２と、電圧を印加する電極電線１３と、伸縮機構部２３を動作させる伸縮機構駆動源パイプ１４とを内部に備え、地上部１５０に配置された電解質溶液供給装置３、直流電源装置５、油圧制御装置４などの伸縮機構駆動源と接続される。
【００２１】
また、図１には、地上部１５０に電解質溶液循環装置６を設け、鋼管矢板４０内部の電解質溶液２をパイプ６ａから吸上げ、アノード溶解により溶解した鋼管矢板４０の金属粒子を濾し取り回収し、パイプ６ｂで還流している形態を示す。
【００２２】
鋼管矢板４０並びに吊下管１１は、中子４１や、連結部１１ａで連結され所定深度まで延長される。前記可動電食装置２０を鋼管矢板４０に吊下げ挿入する時、可動電極部２２を本体部２１の内部に収納して吊下げ挿入することにより、鋼管矢板４０の連結部の中子４１などの内部突起に妨げられず、目的の深い地中の通水孔形成個所１ａまで可動電食装置２０を挿入することができる。通水孔形成個所１ａに達したとき可動電極部２２を、本体部２１から伸張させて、鋼管矢板４０内壁の通水孔形成個所１ａに当接させる。
【００２３】
次に、図２に示す、前記可動電食装置２０の構造を示す断面図により実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
図２において、本体部２１は、上部に吊下管１１（図１）に接続する吊下管接続部２１ａを備え、吊下管１１内部から、電解質溶液パイプ１２、伸縮機構駆動源パイプ１４、電線１３が貫通接続されている。この実施の形態では伸縮機構部２３は油圧ジャッキである実施例を示す。伸縮機構駆動源パイプ４は、伸縮２本の油圧配管で示す。なお、伸縮機構部２３は、電動でも良い。また、電解質溶液パイプ１２、伸縮機構駆動源パイプ１４、電線１３を吊下管１１の内部ではなく、管外を通して接続しても良い。
【００２５】
本体部２１内部には、シリンダー状の本体両端開口部に摺動自在なピストン状に嵌挿された可動電極部２２と、可動電極部２２の底板２２ｃに伸縮アーム２３ａが固定された伸縮機構部２３を備える。
【００２６】
前記可動電極部２２は、底板２２ｃに、前記電解質溶液パイプ１２を接続するパイプ接続孔２２ａと、前記電線１３を接続する電線接続端子２２ｂとを備る。接続された電解質溶液パイプ１２と電線１３は、可動電極部２２の伸張ストローク分のゆとりを持たせた溶液パイプ１２ａと伸縮電線１３ａで接続されている。
【００２７】
また、可動電極部２２の前方開口部近傍に絶縁材２２ｄを介して電極板２ｅが設けられている。電極板２２ｅは、電線で電線接続端子２２ａと接続され直流電源５から電圧を印加可能にされている。
【００２８】
伸縮機構部２３に、伸縮機構駆動源パイプ１４から伸張方向の油圧を加えることにより、伸縮アーム２３ａが伸び、可動電極２２を想像線で示す外側に押し出すことができる。
【００２９】
次に、本発明の通水孔形成装置を用いた通水孔の形成過程を、図３通水孔形成装置による施工状態を示す模式図を参照して説明する。図３において隣り合う鋼管矢板４０、４０は、連結部４０ａにより連結されて打設されている。
【００３０】
まず、通水孔１を形成したい鋼管矢板４０の内部に通水孔形成装置１０を吊下げ可動電食装置２０が通水孔形成個所の深度に達した時、通水孔１を形成したい方向調節を行なう。図３では、遮水壁１００で仕切られた地山部と開削部を直交するように通水孔を設ける例を示したが、斜め方向に向けた通水孔とし、複数とすることもできる。
【００３１】
次に、油圧制御装置４を駆動して、伸縮駆動源パイプ１４を介して油圧駆動により伸縮アーム２３ａを伸ばして可動電極部２２を鋼管矢板４０の内壁に当接するまで開く。
【００３２】
続いて、電解質溶液供給装置３から、電解質溶液パイプ１２を介して供給し、少なくとも可動電極部２２内部に電解質溶液２を満たすように充填する。電解質溶液２は、図１に示したように、別途設けた電解質溶液循環装置６によって供給し、鋼管内の可動電食装置２０が電解質溶液２中に水没するようにしても良い。
【００３３】
次に、直流電源装置５の陽極を鋼管矢板４０に、可動電極部２２の電極板２２ｅに陰極の電圧を印加し、電極板２２ｅ近傍の鋼管矢板４０をアノード溶解させて通水孔１を形成する。
【００３４】
電食により通水孔１を形成後、油圧制御装置４を駆動して、伸縮駆動源パイプ１４を介して油圧駆動により伸縮アーム２３ａを縮めて可動電極部２２本体部２１に収納し、鋼管矢板４０から引き上げ撤去する。
【００３５】
必要に応じ、鋼管矢板の貫通された通水孔部分に、透水性充填材や、浄水のためのフィルター材を充填する。
【００３６】
図４は、本発明の通水孔形成装置による通水孔の施工後の地下水流の復旧状況を示す模式図である。
【００３７】
施工中は、遮水壁１００，１００により遮水した状態で地下構築物１１０ｃを造築し、開削した構築物１１０ｃの上部を埋め戻した状態を示す。図のように透水層１０５ａに接する遮水壁１００に通水孔１が貫通され、通水パイプ３０を配置して埋め戻すことにより地下水流１６０ａ（図５）を復旧させている。
【００３８】
また、床付け１０７（図５）より深い透水層１０５ｂ（図５）に接する通水孔１は、地下水流１６０ｂを復旧させている。これらの通水孔の形成は、工事の進捗、地下水流回復の必要時期の応じて行なうことができる。
【００３９】
以上の実施の形態で、鋼管矢板４０は、円柱状の鋼管で説明したが、内部が中空で、本発明の可動電食装置２０が吊下げ挿入できる形状であれば角柱形状、多角形形状の何れであっても良い。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の遮水壁の地下水流保全通水孔形成に用いる通水孔形成装置によれば、地下構築物の造築後に、透水層に設けられた遮水壁に容易に且つ経済的に通水孔を形成することができる。特に、遮水壁の任意の深度、位置に通水孔を形成できるため、工事施工中に地下水流が変化しても、変化した個所に通水孔を形成することができる。
【００４１】
また、通水孔形成装置を繰返し使用することができるため、従来の埋め込み型の通水孔形成装置に対して経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の通水孔形成装置の実施の形態を示す模式図である。
【図２】本発明の可動電食装置の構造示す断面図である。
【図３】本発明の通水孔形成装置の施工状態を示す模式図である。
【図４】本発明の通水孔形成装置による通水孔の施工後の地下水流の復旧状況を示す模式図である。
【図５】遮水壁により地下水流が遮断される状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１        通水孔
１ａ      通水孔形成個所
２        電解質溶液
３        電解質溶液供給装置
４        油圧制御装置（伸縮機構駆動源）
５        直流電源
６        電解質溶液循環装置
６ａ、６ｂ  パイプ
１０        通水孔形成装置
１１        吊下管
１１ａ      連結部
１２        電解質溶液供給パイプ
１２ａ      溶液パイプ
１３        電極電線
１３ａ      伸縮電線
１４        伸縮機構駆動源パイプ
２０        可動電食装置
２１        本体部
２１ａ      吊下管接続部
２２        可動電極部
２２ａ      パイプ接続孔
２２ｂ      電線接続端子
２２ｃ      底板
２２ｄ      絶縁材
２２ｅ      電極板
２３        伸縮駆動部
２３ａ      伸縮アーム
３０        通水パイプ
４０        鋼管矢板
４０ａ      連結部
４１        中子
１００、１００ａ、１００ｂ        遮水壁
１０５，１０５ａ、１０５ｂ        透水層
１０６，１０６ａ，１０６ｂ        不透水層
１６０ａ、１６０ｂ                地下水流
１０７                            床付け
１０８                            根入れ
１１０，１１０ａ，１１０ｂ        構造物
１３０，１３０ａ，１３０ｂ        立木
１５０、１５０ａ、１５０ｂ        地表、地上部
【図１】
0003650808.tif 000002
【図２】
0003650808.tif 000003
【図３】
0003650808.tif 000004
【図４】
0003650808.tif 000005
【図５】
0003650808.tif 000006