(57)【要約】【課題】現場において通常に使用されている自走式掘削機の機能を有効に活用することによって、掘削した土壌をその場で確実に乾燥させる掘削土壌乾燥方法とその乾燥装置ントを提供する。【解決手段】本発明によるトンネルの遮水覆工構造１は、基本的に、高密度粘土系土質材料５から成るセグメント２で覆工構造を構成して、具体的には、セグメントを岩盤側が開放された鋼製箱４に形成しその内部に高密度粘土系土質材料５を充填して構成し、シールド工法におけるセグメント構造もしくは放射性廃棄物の地下施設における遮水プラグに適用している。【選択図】　図１
2004019178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの覆工構造であって、高密度粘土系土質材料から成るセグメントで覆工構造を構成することを特徴とするトンネルの遮水覆工構造。
【請求項２】
セグメントが、岩盤側を開放した箱形に形成され内部に高密度粘土系土質材料を充填して構成することを特徴とする請求項１に記載のトンネルの遮水覆工構造。
【請求項３】
トンネルの覆工構造が、セグメントを組み立てて形成されるシェル構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネルの遮水覆工構造。
【請求項４】
トンネルの覆工構造が、放射性廃棄物の地下施設における遮水プラグであることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネルの遮水覆工構造。
【請求項５】
トンネルの覆工構造が、セグメントの組み立てによって形成されるシェル構造であってベントナイト、スラリーで裏込することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のトンネルの遮水覆工構造。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のトンネルの遮水覆工構造に用いるセグメントであって、岩盤側を開放して形成される鋼製箱と該鋼製箱に充填される高密度粘土系土質材料とから構成する鋼製箱形セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルにおける遮水性を確立することで水密性や遮水プラグの覆工を完全にするトンネルの遮水覆工構造と鋼製箱形セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル湧水によって地表面の水位が低下するために植生変化が発生するのを防止する特定領域のトンネル工事や放射性廃棄物の地下施設のように有害物質の漏出を防止するためにトンネルの要所に遮水プラグを設けることが必要な地下埋設トンネル工事では、水密性を確保した遮水性が要求されることになる。
【０００３】
しかるに、従来のトンネル工事では、覆工やシールドにセメント系の覆工材料を採用していることから、長期間には変質することで水密性が崩壊して相応しくなく、完全な遮水性能を要求されることになる。
【０００４】
即ち、一般のトンネルでは完全な遮水性能を有する覆工は現実的でないので、トンネルの覆工材料はセメント系を採用して山岳トンネル工法の場合には、場所打ちコンクリートによる覆工で施工しており、シールド工法の場合には、コンクリート製のセグメントを採用することが多い。しかるに、前者の場合には、コンクリートのひび割れをゼロにすることが不可能であることから完全な遮水覆工を構築することは不可能である。又、後者の場合には、セグメントの継ぎ目部分にゴム等のシール材を挟むことによって止水性を確保することもできるが、二次覆工コンクリートのひび割れはゼロにできないので、完全な遮水覆工を構築することは困難である。
【０００５】
又、放射性廃棄物の地下施設に設ける地下埋設トンネルの遮水プラグは、図３でその概要を示すように、トンネル１０に下記の条件を満足する遮水プラグ１１を要所に構築しており、廃棄体から地下水に微量に漏出する有害核種がトンネル１０を水みちとして地表の生活圏に漏出しないようにしている。
【０００６】
しかるに、遮水プラグ１１は、以下の問題点を解決する必要がある。
▲１▼　長期間における変質や地下水への溶解によって遮水性能が劣化する。
▲２▼　トンネル周囲のゆるみ域に透水性増加領域が発生するために、標準断面よりも大断面の拡幅プラグを設置する必要がある。
▲３▼　大断面のトンネル空間を安定に維持するための支保材や覆工構造が、長期間において遮水性能が劣化する。
▲４▼　トンネル周囲のゆるみ域における透水性増加領域を抑制できない。
【０００７】
このために、プラグ施工区間に形成してマンホール１２を備えている遮水プラグ１１は、全体的に長期間に亘って劣化せずに遮水性を確保し易い材料である高品質な天然粘土の一つであるベントナイトを採用している。圧縮されたベントナイト１３は、その両側を鋼製仕切型枠板１４とタイロッドボルト１５で、セグメントを組み立ててシェル構造に形成されており、シェル構造に構成されるトンネル支保構造１６によって緊縮されている。
【０００８】
そして、遮水プラグ１１の施工中は、マンホール１２を活用しながら工事を推進しているが、工事を完了した後は、マンホール１２を高品質な天然粘土のベントナイトの充填で封鎖している。
【０００９】
しかるに、遮水プラグ１１の前後は、通常のコンクリートによる覆工構造物１７が設置されており、トンネル覆工構造物１７にセメント系材料を使用しているために、長期間後には地下水にセメント成分が溶出して遮水プラグ１１のべントナイトを化学的に変質させることが懸念されている。
【００１０】
ベントナイトは、交換性陽イオンにＮａイオンが卓越している期間は高品質であるのに対して、Ｃａイオンが卓越してくると性能が低下するので、セメント成分のＣａイオンは悪影響の原因となるものであって、トンネル１０における遮水性に信頼性を欠くことになる。
【００１１】
従って、特定領域のトンネル工事もしくは放射性廃棄物の地下施設において遮水プラグを設けている地下埋設トンネル工事では、水密性を確保した遮水性を要求されているが、上記問題点を完全に解決するトンネルの遮水覆工構造は未だに提供されていないのが現状である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の現状に鑑みてその改善構造を提案するものであり、トンネルにおける遮水性を確立することで水密性や遮水プラグの覆工を完全にするトンネルの遮水覆工構造と鋼製箱形セグメントを提供している。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるトンネルの遮水覆工構造は、高密度粘土系土質材料から成るセグメントで覆工構造を構成しており、セグメントを岩盤側に開放した箱形に形成して内部に高密度粘土系土質材料を充填して構成している。そして、トンネルの覆工構造を、セグメントを組み立てて形成するシェル構造にしたり、放射性廃棄物の地下施設における遮水プラグにし、セグメントを組み立てて形成するシェル構造をベントナイト、スラリーで裏込することを特徴にしている。
【００１４】
又、本発明による鋼製箱形セグメントは、上記トンネルの遮水覆工構造に用いるセグメントであって、岩盤側を開放して形成される鋼製箱とこの鋼製箱に充填される高密度粘土系土質材料とから構成されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明によるトンネルの遮水覆工構造は、岩盤側が開放された鋼製箱の内部に高密度粘土系土質材料を充填したセグメントを配置することで構成されており、鋼製箱形セグメントを、岩盤側が開放されて形成される鋼製箱とこの鋼製箱に充填される高密度粘土系土質材料とから構成することで、トンネルにおける遮水性を確立している。
【００１６】
以下に、本発明によるトンネルの遮水覆工構造及び鋼製箱形セグメントの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明によるトンネルの遮水覆工構造の斜視図と部分的に取り出した鋼製箱形セグメントの実施の形態を示している。本発明による遮水覆工構造１は、後述する複数の鋼製箱形セグメント２を前後の接合位置において、特定されるものではないが、例えば図示のように半セグメントずらしながら配置することで、円筒形あるいはシェル構造に構築して、水密性を確保する状態で構成されている。
【００１８】
鋼製箱形セグメント２は、鋼板の加工によって外側３を開放させた状態で、覆工の円筒形あるいはシェル構造に合わせた所定形状の鋼製箱４に形成している。そして、鋼製箱４には、高密度粘土系土質材料であるベントナイト５が鋼製箱４の外側面一まで充填されることで、単体の鋼製箱形セグメント２として構成されている。
【００１９】
図２は、本発明による遮水覆工構造の経年変化の状態を説明する状態図である。
【００２０】
図において、図２（ａ）は、鋼製箱形セグメント２を岩盤面６に配置した状態を示しており、鋼製箱形セグメント２と岩盤面６との間には、若干の間隙７を残しながらベントナイトを存在させている。鋼製箱形セグメント２と岩盤面６との間に形成される間隙７は、施工作業性を円滑に遂行できる程度に存在すれば充分であり、図示で誇張されるほど大きなものでない。特に、トンネルの覆工構造が鋼製箱形セグメント２を組み立てて形成されるシェル構造である場合には、一般的な施工法に則って裏込することも有効である。
【００２１】
この際の裏込材としては、ベントナイトと水との混合材料或いはベントナイト、エタノール及び水の混合材料のようなベントナイト系スラリー材料が適当であり、これらのベントナイト系スラリー材料を鋼製箱形セグメント２と岩盤面６との間に充填することで間隙を密封状態に構成されている。
【００２２】
図２（ｂ）は、遮水覆工構造１が適宜に経年した状態を示しており、岩盤面６からの地下水がトンネルに向かって浸入してきた場合には、水滴８になって鋼製箱形セグメント２に充填されたベントナイト５に滴下して、地下水がベントナイトに浸透吸収されたり、間隙をベントナイト系スラリー材料で充填している場合には、地下水がベントナイト系スラリー材料に同じく浸透吸収さることになる。これによって、鋼製箱形セグメント２のベントナイト５とベントナイト系スラリー材料は、吸水して膨張することになり、鋼製箱形セグメント２と岩盤面６との間の水みち空間をシールする。又、ベントナイト５の膨張は鋼製箱形セグメント２同士の継ぎ目をもシールするので、覆工構造１の遮水性能が確実に発揮されることになり、セグメントのシェル構造を裏込めしている場合には、これらの機能を更に増長することになる。
【００２３】
ベントナイトは、天然の地下環境において数１０万年以上も安定して存在していた材料であり、セメントのような化学的なインパクトを生じる材料が近傍にない場合には、長期間の健全性を期待できるものであり、単体では力学的な強度を発揮しないが、本発明のように鋼製箱形セグメント２に充填することで所望の強度を充分に発揮するものであり、これと同時に鋼製箱形セグメント２はトンネルを埋め戻すまでの間の支保構造材として機能している。
【００２４】
さらに、ベントナイトの膨潤は、鋼製箱形セグメント２と岩盤面６との間の水みち空間を埋めることで、透水係数を１Ｅ−８ｍ／ｓから１Ｅ−１３ｍ／ｓという非常に小さい数値にして地下水の水みちを遮断し、同時にセメント系材料のようにひび割れによる透水経路の発生がないので、水密性を確保しており、トンネルの遮水性を確立している。
【００２５】
そして、本発明によるトンネルの遮水覆工構造と鋼製箱形セグメントは、セメント系材料を全く使用していないので、ベントナイトの変質を劣化させる要素を除去すると共に、鋼製材料が長期間の間に腐食して体積ゼロになった場合にも、鋼材が無くなった空間を膨潤したベントナイトがこれをシールして水みちの発生は阻止しているので、トンネル遮水性の確立を確実にしている。
【００２６】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明によるトンネルの遮水覆工構造と鋼製箱形セグメントは、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、トンネルの形態、セグメント等の具体的な構造と材質等に関して本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によるトンネルの遮水覆工構造は、高密度粘土系土質材料から成るセグメントで覆工構造を構成しており、セグメントを岩盤側に開放した箱形に形成して内部に高密度粘土系土質材料を充填して構成している。そして、トンネルの覆工構造を、セグメントを組み立てて形成するシェル構造にしたり、放射性廃棄物の地下施設における遮水プラグにし、セグメントを組み立てて形成するシェル構造をベントナイト、スラリーで裏込することを特徴にしているので、トンネルにおける遮水性を確立することで水密性や遮水プラグの覆工を完全にする効果を発揮している。
【００２８】
又、本発明による鋼製箱形セグメントは、上記トンネルの遮水覆工構造に用いるセグメントであって、岩盤側を開放して形成される鋼製箱とこの鋼製箱に充填される高密度粘土系土質材料とから構成しているので、トンネルにおける遮水性を確立することで水密性や遮水プラグの覆工を完全にするために有効なセグメントを提供できる効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【　図１】本発明によるトンネルの遮水覆工構造と鋼製箱形セグメントの実施の形態図
【　図２】本発明による鋼製箱形セグメントの経年変化図
【　図３】従来の放射性廃棄物の地下施設における遮水プラグの概要図
【符号の説明】
１　遮水覆工構造、　２　鋼製箱形セグメント、　３　外側、　４　鋼製箱
５　ベントナイト、　６　岩盤面、　７　間隙、　８　水滴、
１０　トンネル、　１１　遮水プラグ、　１２　マンホール、
１３　ベントナイト系充填材、　１４　鋼製仕切型枠板、
１５　タイロッドボルト、　１６　トンネル支保構造、　１７　覆工構造物、
【図１】
2004019178.tif 000003
【図２】
2004019178.tif 000004
【図３】
2004019178.tif 000005