(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側面側からの地下水の取り込みが可能な多孔質の透水部とその周囲に形成される構造壁部とを備えた透水性隔壁であって、
前記透水部の小孔に、前記透水部の外内側面間の水の流れを遮断するように脂肪酸系目詰材が充填されていることを特徴とする透水性隔壁。
【請求項２】
加熱融解して液状にした前記脂肪酸系目詰材を前記透水部に浸透させた後に、冷却して製作されたことを特徴とする請求項１に記載の透水性隔壁。
【請求項３】
地山を掘削した内部に請求項１又は請求項２に記載の透水性隔壁を一部又は全周に用いたトンネルを形成し、
前記トンネル内部に温水又は前記脂肪酸系目詰材を溶解可能な界面活性剤を注入し、前記透水部の内側面側から浸透した前記温水又は前記界面活性剤によって前記脂肪酸系目詰材を融解させることを特徴とする集水トンネルの構築方法。
【請求項４】
地山を掘削した内部に請求項１又は請求項２に記載の透水性隔壁を一部又は全周に用いたトンネルを形成し、
温水を注入することによって膨張可能な袋状の加温部を前記トンネル内の前記透水性隔壁が設置された位置に配設し、
内部に温水を注入して前記加温部を前記透水部の内側面に当接させることで前記脂肪酸系目詰材を融解させることを特徴とする集水トンネルの構築方法。
【請求項５】
前記透水部は、外側透水部と内側透水部が厚さ方向に隙間を開けて形成されており、前記外側透水部にだけ前記脂肪酸系目詰材が充填され、前記隙間には前記脂肪酸系目詰材を溶解可能な界面活性剤が封入された水溶性袋部材が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の透水性隔壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外側面側から地下水を取り込むことができる集水トンネルや遮水壁として使用した後に地下水の流れを回復させることが可能な地中連続壁用の透水性隔壁、及びそれを使用した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が知られている（特許文献１，２等参照）。
【０００３】
この集水トンネルは、円弧状の透水セグメント１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１にはその外殻を形成する鉄筋コンクリート部３と、外側面側から地下水を取り込むための透水部２と、この透水部２とトンネル内部を連通させる導水管４，４とが設けられている（図７参照）。
【０００４】
この透水部２は、多孔質のポーラスコンクリートで構成されており、トンネル外側面側の地下水が透水部２に浸み込んで導水管４，４を通って集水トンネルの内部に取り込まれる。
【０００５】
一方、このような集水トンネルでは、設置と同時に地下水が透水部２に浸透して導水管４，４を通ってトンネル内部に流れ込むことを防ぐため、図７に示すように導水管４，４の端部に蓋部５，５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。
【０００６】
さらに、この蓋部５，５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７に示すように生分解性シート６で透水部２の外側面を覆った技術が特許文献２に開示されている。
【０００７】
以上においては集水トンネルについて述べたが、地下構造物を構築する際に土留め及び遮水の目的で構築される地中連続壁は、地下水の流れを分断して地下水の上昇又は低下を引き起こし、浸水、井戸枯れ、地盤沈下などを引き起こす原因となりうるので、使用後に透水性を回復させる機能を設けることが望まれている（特許文献３，４など参照）。
【特許文献１】特開平１１−３０３１５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２６８８１４号公報
【特許文献３】特開平１０−３１７３７０号公報
【特許文献４】特開平１０−５４０３０号公報
【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、前記した透水セグメント１の透水部２を覆う生分解性シート６を分解するバクテリア等の微生物は、海水下や地下深い場所ではほとんど存在しておらず、シートが分解されなければ所望する透水性を確保できないという問題がある。
【０００９】
また、図７に示すように、面状に広がる透水部２で集めた地下水を、点状の導水管４，４に集めて排出させる場合は、導水管４，４を流れる地下水の流速が早くなることで透水部２に土粒子を引き込んで目詰まりを起こす場合がある。
【００１０】
そこで、本発明は、透水性の確保が容易で、目詰まりが発生し難い構造の透水性隔壁及びそれを使用した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】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明は、外側面側からの地下水の取り込みが可能な多孔質の透水部とその周囲に形成される構造壁部とを備えた透水性隔壁であって、前記透水部の小孔に、前記透水部の外内側面間の水の流れを遮断するように脂肪酸系目詰材が充填されている透水性隔壁であることを特徴とする。
【００１２】
ここで、このような透水性隔壁は、加熱融解して液状にした前記脂肪酸系目詰材を前記透水部に浸透させた後に、冷却して製作することができる。
【００１３】
また、地山を掘削した内部に上記の透水性隔壁を一部又は全周に用いたトンネルを形成し、前記トンネル内部に温水又は前記脂肪酸系目詰材を溶解可能な界面活性剤を注入し、前記透水部の内側面側から浸透した前記温水又は前記界面活性剤によって前記脂肪酸系目詰材を融解させる集水トンネルの構築方法であることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記に代えて、温水を注入することによって膨張可能な袋状の加温部を前記トンネル内の前記透水性隔壁が設置された位置に配設し、内部に温水を注入して前記加温部を前記透水部の内側面に当接させることで前記脂肪酸系目詰材を融解させるようにすることもできる。
【００１５】
また、本発明の透水性隔壁の透水部を、外側透水部と内側透水部が厚さ方向に隙間が開くように形成し、前記外側透水部にだけ前記脂肪酸系目詰材を充填して、前記隙間に前記脂肪酸系目詰材を溶解可能な界面活性剤が封入された水溶性袋部材を配設させることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成された本発明は、地下水を取り込む透水部の小孔に脂肪酸系目詰材が充填されて前記透水部の外内側面間の水の流れが遮断される。そして、この脂肪酸系目詰材は、加温又は脂肪酸系目詰材を溶解可能な界面活性剤を浸透させることで容易に融解させることができる。
【００１７】
このため、透水性隔壁を構築する際は止水性が確保される一方、構築後には容易に水の流れの遮断を解除して透水部の透水性を確保することができる。また、構造壁部は透水部の周囲に形成されるだけで透水部を通過する水の流れの障害となることがないので、断面の変化による流速の変化がほとんど生じることがなく目詰まりが発生し難い。
【００１８】
また、このような透水性隔壁は、加熱融解して液状にした脂肪酸系目詰材を透水部に浸透させて冷却するだけで容易に製作することができる。
【００１９】
さらに、トンネル内部に温水又は界面活性剤を充填することで脂肪酸系目詰材を融解させることができるので、特別な装置を使用しなくとも容易かつ安全に集水トンネルを構築することができる。
【００２０】
また、温水を注入することで膨張する加温部を使用する構成とすることで、少ないエネルギーで効率的に透水性を回復させることができる。
【００２１】
さらに、透水部を外側透水部と内側透水部とに分けて形成し、その隙間に前記界面活性剤が封入された水溶性袋部材を配設した透水性隔壁とすれば、トンネルなどを構築した後にその内側に水を充填させるだけで、その水で水溶性袋部材を溶解させてその内部に封入された前記界面活性剤によって前記外側透水部の脂肪酸系目詰材を溶解させることができる。
【００２２】
このため、前記界面活性剤の使用量を大幅に削減することができて経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
図２は、本実施の形態による透水性隔壁としての透水セグメント１１，・・・を円筒状に組み立てて構築された集水トンネル１０の斜視図を示している。
【００２５】
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の延伸方向に複数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。
【００２６】
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１２と、その周囲に形成される構造壁部１３とによって形成される。
【００２７】
この透水部１２のポーラスコンクリートには、例えば比重1.8〜2.0、空隙率15〜25％、透水係数1×10-1cm／sec、曲げ強度2.5Ｎ／mm2以上の特性を有するセメント系混合材料が使用される。
【００２８】
また、この透水部１２は、図１の断面図に示すように、外側面１２ａから内側面１２ｂにかけて略一定の断面積に形成されているので、外側面１２ａ側から取り込まれた地下水の流速が透水部１２の内部で変化することがほとんどなく、周辺地山の砂分及び細粒分が透水部１２に流入しにくい構造になっている。
【００２９】
この透水部１２は、例えば鉄筋コンクリートなどで成形された円弧状の構造壁部１３の直方体状の開口部に、ポーラスコンクリートを設置又は組み込むことによって形成される。
【００３０】
この透水部１２の例えば外側面１２ａ側から、加熱融解して液状にした脂肪酸系目詰材を浸透させ、その後冷却して固めることによって外側面１２ａ付近の透水部１２に遮水部１２０を形成する。
【００３１】
この遮水部１２０は、透水部１２の外内側面１２ａ，１２ｂ間の水の流れを遮断するように、平面視の全域に隙間無く形成されるが、遮水部１２０の厚さは任意に設定することができる。
【００３２】
この脂肪酸系目詰材には、例えば天然油脂系、ステアリン酸、ミリスチン酸など常温では固体であって、加熱することによって融解する材料を使用することができる。
【００３３】
また、これらの材料は、界面活性剤と混合することによっても溶解させることができる。この界面活性剤には、例えばポリカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリアルミニウム系、ポリリン酸、ジオクチルスルホンコハク酸ソーダ、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム、アルキルエーテルサルフェート等の材料が使用できる。
【００３４】
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。
【００３５】
まず、立坑（図示せず）内部から地中に向けてシールド掘削機又は掘進機（図示せず）などを発進させて地中に掘削孔を形成し、その内部に透水セグメント１１，・・・を組み立てて、図２，３に示すような集水トンネル１０を構築する。
【００３６】
この際、透水セグメント１１の透水部１２の外側面１２ａ側には遮水部１２０が脂肪酸系目詰材を充填することによって形成されている。
【００３７】
このように、透水部１２に遮水部１２０が設けられていれば、地下水が内側面１２ｂ側に流れ込むことがなく止水性を確保することができる。
【００３８】
そして、すべての透水セグメント１１，・・・を設置し、集水トンネル１０の先端部が遮蔽蓋１４で閉塞されている状態で、温水を供給するための給湯管１５を集水トンネル１０の内部に挿入する。
【００３９】
そして、立坑側から給湯管１５に温水を流すと、給湯管１５を通った温水は、集水トンネル１０先端の遮蔽蓋１４付近で排出され、図３に示すように集水トンネル１０の内部が温水で満たされる。
【００４０】
さらにこの温水は、各透水セグメント１１，・・・の透水部１２，・・・に浸透し、遮水部１２０，・・・の脂肪酸系目詰材が温められて融解し、透水部１２の透水性が確保されることになる。
【００４１】
このような構成にすることで、一度に多くの遮水部１２０，・・・の脂肪酸系目詰材を融解させて透水性を回復できるので、工期を短縮することができる。また、温水を使用するため比較的安価に実施することができる。
【００４２】
また、この温水に代えて、前記界面活性剤を集水トンネル１０の内部に充満させ、各透水セグメント１１，・・・の透水部１２，・・・に浸透させた前記界面活性剤によって遮水部１２０，・・・の脂肪酸系目詰材を溶解させることもできる。
【００４３】
このように本実施の形態によれば、透水セグメント１１，・・・によって集水トンネル１０を構築する際は止水性が確保される一方、構築後には容易に水の流れの遮断を解除して透水部１２の透水性を確保することができる。
【００４４】
また、構造壁部１３は透水部１２の周囲に形成されるだけで透水部１２を通過する水の流れの障害となることがないので、断面の変化による流速の変化がほとんど生じることがなく目詰まりが発生し難い。
【００４５】
また、集水トンネル１０の内部に人が入って潜水作業などをおこなわなくとも透水性を回復できるので安全である。
【実施例１】
【００４６】
以下、実施例１について図４を参照しながら説明する。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。
【００４７】
前記実施の形態では、集水トンネル１０の内部に温水を充満させて脂肪酸系目詰材を融解させたが、この実施例１では、透水部１２を部分的に温める加温部１６を使用する。
【００４８】
この加温部１６は、袋状に形成された内部に温水を注入すると、図４に示すように集水トンネル１０の内部を遮断可能な大きさになるまで膨張し、その周面は集水トンネル１０の内側面に接触させることができる。
【００４９】
この加温部１６には、給湯管１５と排水管１７が接続され、給湯管１５によって加温部１６に供給された温水は、その内部を循環して排水管１７の端部から取り込まれて排出される。
【００５０】
このため、温水を供給し続けることが可能で、加温部１６を所定の温度に維持することが容易かつ効率的にできる。
【００５１】
この加温部１６を移動させる際には、内部の温水の一部又は全部抜き出して縮め、集水トンネル１０の内側面との摩擦によって加温部１６が磨耗したり損傷したりすることがないようにする。
【００５２】
図４は、遮蔽蓋１４に隣接した透水セグメント１１の透水部１２の脂肪酸系目詰材を融解させた後に、一つ立坑側の透水セグメント１１の透水部１２に加温部１６を密着させて加温している状態を示した断面図である。
【００５３】
そして、この状態で透水部１２を温め続けると、遮水部１２０の脂肪酸系目詰材が融解してこの部分の透水性が確保されることになる。
【００５４】
このように実施例１の構成によれば、袋状の区切られた空間に温水を供給すればよいので、温水製造設備を大掛かりにしなくともよい。また、集水トンネル１０の内部容積に比べて容積の小さい加温部１６の温度を維持すればよいので、容易に加温部１６を高温に維持することができる。
【００５５】
また、排水管１７で回収した温水は、再度加熱して給湯管１５から再び供給できるので、加熱の際に必要なエネルギーや水の消費を少なくすることができ経済的である。
【００５６】
また、この実施例１の変形例として、前記加温部１６と同様の袋状部材を集水トンネル１０の延伸方向に間隔をおいて２体配置し、それぞれを空気、水又は温水で膨張させて、トンネル延伸方向の一単位長さ以上の透水セグメント１１が挟まれる空間を形成する。
【００５７】
そして、この空間に上述したように温水を循環させると、透水セグメント１１と二つの膨張した袋状部材に挟まれた空間に温水が充満し、その熱によって透水部１２の脂肪酸系目詰材が融解される。
【００５８】
この際、袋状部材に挟まれた空間に送り出す温水の圧力を、地下水圧よりも低くすることで、通水によって地下水が集水トンネル１０内に流れ込むようにできるので、確実に通水機能を発揮させることができる。
【００５９】
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】
【００６０】
以下、実施例２について図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１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。
【００６１】
前記実施の形態又は実施例１では、厚さ方向に一体の透水部１２を形成した場合について説明したが、この実施例２では別の形態の透水部２２を有する透水性隔壁としての透水セグメント２１について説明する。
【００６２】
この実施例２の透水部２２は、外側透水部２２１と内側透水部２２２が厚さ方向に隙間を開けて形成されており、その隙間に溶解部２３が配設される。
【００６３】
すなわち、外側透水部２２１の外側面２２ａと構造壁部１３の外側面１３ａとが面一に形成され、内側透水部２２２の内側面２２ｂと構造壁部１３の内側面１３ｂが面一に形成される。
【００６４】
そして、外側透水部２２１の内部面２２ｃと内側透水部２２２の内部面２２ｃとの間に溶解部２３を介在させるとともに、外側透水部２２１の小孔に脂肪酸系目詰材を充填して遮水部２２０を形成し、透水部２２を止水構造とする。
【００６５】
この溶解部２３は、水に溶解する袋状の水溶性袋部材２３ａの内部に、脂肪酸系目詰材を溶解可能な前記界面活性剤２３ｂが封入されている。
【００６６】
そして、集水トンネル１０を構築した後にその内部に水を充満させると、内側透水部２２２から浸透した水によって溶解部２３の水溶性袋部材２３ａが溶けて中から界面活性剤２３ｂが流出し、隣接する外側透水部２２１の脂肪酸系目詰材を溶解する。
【００６７】
このように構成された実施例２の透水セグメント２１であれば、遮水部２２０に充填された脂肪酸系目詰材を溶解させるだけの界面活性剤２３ｂを溶解部２３に封入しておけばよいので、界面活性剤２３ｂの使用量を大幅に削減することができて経済的である。
【００６８】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００６９】
以下、実施例３について図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例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。
【００７０】
この実施例３では、透水性隔壁として地中連続壁３１に本発明を適用した場合について説明する。
【００７１】
この地中連続壁３１は、地下構造物を構築する際に土留め及び遮水の目的で構築されるが、地下水３６の流れを分断して上流側では地下水３６を上昇させ、下流側では地下水３６を低下させる場合がある。
【００７２】
そこで、掘削工事などに使用する場合は止水性を確保し、使用後に地下水３６を透過させて地下水３６の流れを回復させることが可能な地中連続壁３１を本発明を適用して構築する。
【００７３】
この地中連続壁３１の構築に使用する鉄筋籠（図示せず）の所定の位置には、ポーラスコンクリートによって成形された透水部３２を設けておくとともに、その外側面３２ａ側と内側面３２ｂ側には加熱融解した脂肪酸系目詰材を浸透させて遮水部３２０，３２０を形成しておく。
【００７４】
また、この透水部３２を加温するための給湯管３４は、透水部３２の内部で折り返され、その両端が地上部に突出されるように鉄筋籠に取り付けておく。
【００７５】
そして、地盤３５に掘削した掘削溝に鉄筋籠を建て込んだ後に、コンクリートを掘削溝に流し込んで地中連続壁３１を完成させる。
【００７６】
このようにして構築された地中連続壁３１は、透水部３２の遮水部３２０，３２０と構造壁部３３とによって地下水を遮断して所定の止水性が確保できる。
【００７７】
なお、地中連続壁３１を構築する過程で、掘削溝の崩壊を防止するために泥水が使用され、その泥水によって地中連続壁３１の周囲には透水性の低い泥膜（図示せず）が形成される。
【００７８】
この泥膜は、透水性を回復させた際の地下水３６の流れを妨げる要因になるため、超音波や切削によって除去し、再び泥膜が形成されないように泥水を清水で置換しておく。
【００７９】
そして、透水部３２の透水性を回復させる場合は、給湯管３４に温水を循環させて透水部３２を温め、その温度によって遮水部３２０，３２０の脂肪酸系目詰材を融解させる。
【００８０】
なお、給湯管３４に代えて透水部３２に発熱部が配設されるように電気発熱線を配線し、通電によって透水部３２を加熱して脂肪酸系目詰材を融解させてもよい。
【００８１】
このように構成された実施例３の地中連続壁３１は、地下水３６を取り込む透水部３２の小孔に脂肪酸系目詰材が充填されて透水部３２の外内側面３２ａ，３２ｂ間の水の流れが遮断される。そして、この脂肪酸系目詰材は加温することで容易に融解させることができる。
【００８２】
このため、地中連続壁３１を遮水壁として使用する際は止水性が確保される一方、工事後に容易に地下水３６の流れの遮断を解除して透水部３２の透水性を確保することができる。
【００８３】
また、その他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【００８４】
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。
【００８５】
例えば、前記実施の形態及び実施例では、構造壁部１３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壁部を形成することもできる。また、構造壁部１３の開口部の形状も直方体状に限定されるものではない。
【００８６】
また、前記実施の形態又は実施例では、透水部１２，２２，３２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、地下水が透過可能な小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。
【００８７】
さらに、前記実施の形態及び実施例では、透水性隔壁として複数の透水セグメント１１，１２を組み合わせて集水トンネル１０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円筒形の透水性推進管を透水性隔壁として使用して集水トンネルを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の最良の実施の形態の透水性隔壁の構成を説明する断面図である。
【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】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４】実施例１の集水トンネルの構築方法を説明する断面図である。
【図５】実施例２の透水性隔壁の構成を説明する断面図である。
【図６】実施例３の地中連続壁の透水性の回復方法を説明する断面図である。
【図７】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】
【００８９】
１０            集水トンネル
１１            透水セグメント（透水性隔壁）
１２            透水部
１２０          遮水部
１２ａ          外側面
１２ｂ          内側面
１３            構造壁部
１６            加温部
２１            透水セグメント（透水性隔壁）
２２            透水部
２２０          遮水部
２２ａ          外側面
２２ｂ          内側面
２２１          外側透水部
２２２          内側透水部
２３ａ          水溶性袋部材
２３ｂ          界面活性剤
３１            地中連続壁（透水性隔壁）
３２            透水部
３２０          遮水部
３２ａ          外側面
３２ｂ          内側面
３３            構造壁部
３６            地下水
【図１】
0004522359.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004522359.tif 000005
【図５】
0004522359.tif 000006
【図６】
0004522359.tif 000007
【図７】
0004522359.tif 000008