(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁地山の内周面が覆工壁で覆われた立坑の集水装置であって、
前記側壁地山に設けられた環状の地山凹嵌部に装着され、その内周側が前記側壁地山と前記覆工壁との境界面より内側へ突出する集水受け具と、
前記集水受け具に接続され、当該集水受け具に集められた湧水を立坑内へ移送する集水移送管と
を備え、
前記集水受け具は下層側に止水部材を有すると共に上層側に透水性の集水部材を有し、当該集水部材中には、前記集水移送管の取水口が装着されたことを特徴とする立坑の集水装置。
【請求項２】
前記側壁地山の内面に沿って前記集水受け具の上方に設けられ、湧水を前記集水受け具に誘導する集水助勢部材を更に備えたことを特徴とする、請求項１に記載の立坑の集水装置。
【請求項３】
前記集水助勢部材は、立坑の内面周方向に所定間隔に設けられた透水性の複数の垂直方向集水部材と、隣接する垂直方向集水部材を連結する透水性の円周方向集水部材とで構成されたことを特徴とする、請求項２に記載の立坑の集水装置。
【請求項４】
前記集水助勢部材は、前記側壁地山の内周面に沿って設けられた遮水部材で構成されたことを特徴とする、請求項２に記載の立坑の集水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立坑掘削中の湧水処理技術に係るものであり、側壁地山から立坑内に流入する坑壁湧水及び、覆工壁の裏側に沿って流下する壁裏流下水を効果的に集水して容易に排出処理することを可能にした立坑の集水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
立坑の掘削では、特に山岳トンネルを掘り下げる場合などに一番問題となるのが湧水であって、この湧水対策を疎かにすると、作業能率の低下、作業環境の悪化、機器類の早期損耗、安全性の低下、覆工コンクリートの品質劣化などを引き起こし、大量の湧水が発生した場合には立坑水没の危険すらある。
【０００３】
従来の湧水対策１としては、立坑の適所に設けた集水手段で湧水を集めて坑底切羽部へ移送させた後に、坑底切羽部に設けた水抜きボーリング孔を介して排出用横坑に流出させて排出処理を行っている。
【０００４】
この湧水対策１は、例えば道路トンネルの換気用立坑などのように、立坑の下部に排出用横坑として利用できる道路トンネルがある場合には好適であり、最近では最も多く採用されている。
【０００５】
湧水の集水手段としては、側壁地山１から坑底切羽部２を介して立坑３内に連通する集水移送管４を埋設する図１の構造、側壁地山１から覆工壁５（５Ａ，５Ｂ）の打設継ぎ目を介して立坑３内に連通する集水移送管６を埋設する図２の構造、覆工壁５の一部に対して環状のウオーターリング部７を設け、ウオーターリング部７の集水部８から立坑３内に連通するストレーナー９付きの集水移送管１０を設けた図３の構造などがある。
【０００６】
図１の集水手段は、側壁地山１から立坑３内へ流入しようとする坑壁湧水と、覆工壁５の裏側に沿って流下するごく一部の壁裏流下水とを集水し、図２の集水手段は、漏洩し易い覆工壁５の打設継ぎ目付近の湧水を集水し、図３の集水手段は、覆工壁５の内面を流下する湧水を集水することができ、集水した湧水はそれぞれ坑底切羽部２に移送される。
【０００７】
なお、図１及び図２における集水移送管４，６では、側壁地山１に埋設される取水側に対して、例えば集水用砕石を網袋に収容させた集水補助部材１１を設けて集水を促進させたり、ストレーナー手段（図示せず）を設けて流路の目詰まりを防止することが行われ、集水移送管４，６は移動型枠１２を用いて覆工壁５Ｂのコンクリート打設をする際に埋設される。
【０００８】
別の湧水対策２では、湧水対策１の場合と同様に、立坑の適所に設けた集水手段で湧水を集めて坑底切羽部へ移送させた後に、立坑の適所に所定間隔毎に設けた中継ポンプ座１３を中継させて順次地上に排出処理するものであり、例えば地下発電所用立坑などのように、最初に立坑が掘削されて下部に湧水の排出用として利用できる横坑がない場合に採用される。
【０００９】
中継ポンプ座１３は、図４のように、覆工壁５の一部に箱状の集水部１４を設け、この集水部１４に水中ポンプ１５を設置した中継ポンプ部１６を水中ポンプ１５の揚程（例えば６０ｍ）を限度として所定間隔毎に構築する。
【００１０】
また、立坑１内には揚水管１７を配置し、下段側の揚水管１７には放水管１８を連結させて集水部１４に開口させると共に、上段側の揚水管１７には取水管１９を連結させて水中ポンプ１５に接続させる。
【００１１】
さらに別の湧水対策３は、湧水個所の側壁地山にグラウト材を注入して止水しながら掘削を行うものであり、この湧水対策３は炭坑の立坑開削に湧水対策２と併用する形態で多く採用され、地下発電所用立坑などでも特に湧水が多い個所には局部的に併用されている。
【００１２】
湧水対策１，２における集水手段では、限られた数の集水移送管４，６によって集水が部分的に行われるので、集水される湧水はごく一部に限られて多くは他の流路へ流出する集水効率の低いものであり、ある程度（例えば、０．５ｍ3／ｍｉｎ）以下の湧水が発生した場合に立坑の掘削は可能であるが、掘削能率の低下や覆工コンクリートの品質低下は免れない。
【００１３】
即ち、集水移送管４，６に集水されない湧水は、側壁地山１から立坑３内の坑底切羽部２に坑壁湧水として流入したり、覆工壁５の裏側に沿った壁裏流下水として流下するので、坑底切羽部２で正常な掘削作業や覆工コンクリートの打設作業を行うことができなくなったり、湧水が打設中のコンクリートに混入してコンクリート強度を低下させる恐れもある。
【００１４】
さらに、上記以上の大量な湧水が発生して排出処理できなくなると、坑底切羽部２で作業を中断して格別な排水処理作業に専念しなければならなくなる事態に発展する恐れもあり、作業能率の向上及び安全作業の確保の点でも改善を必要とする。
【００１５】
次に、湧水対策３のグラウト材を注入する止水工法は効果的ではあるが、多くの工期と経費を必要とするので、この工法は、湧水量が多くて集水が困難で、立坑掘削に支障を来すような場合に適用される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記したような従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、特に湧水対策１，２における集水手段を改善して大量の湧水発生に対しても効率良く集水して容易に排水処理を行うことが可能な立坑の集水装置の提供を主たる目的とする。
【００１７】
これにより、坑底切羽部における作業環境の改善と作業能率の向上及び安全作業の確保を図ると共に、打設コンクリートの品質低下の防止を含む立坑の信頼性向上に寄与するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明による立坑の集水装置は、側壁地山の内周面が覆工壁で覆われた立坑の集水装置であって、前記側壁地山に設けられた環状の地山凹嵌部に装着され、その内周側が前記側壁地山と前記覆工壁との境界面より内側へ突出する集水受け具と、前記集水受け具に接続され、当該集水受け具に集められた湧水を立坑内へ移送する集水移送管とを備え、前記集水受け具は下層側に止水部材を有すると共に上層側に透水性の集水部材を有し、当該集水部材中には、前記集水移送管の取水口が装着される。
【００１９】
この立坑の集水装置では、集水受け具によって側壁地山中を流下する湧水及び、覆工壁の裏側（側壁地山との境界面）に沿って流下する湧水のいずれも集水し、集水移送手段によって取り込んで容易に排出処理できるので、これらの湧水が覆工壁を施工する前の側壁地山から坑底切羽部へ流入したり、覆工壁の打設継ぎ目を介して立坑内へ流入するのを防止することができる。
【００２０】
また、湧水が打設する覆工コンクリート中に混入して覆工壁の強度を低下させることや、湧水が坑底切羽部へ流入して坑底作業を阻害することなどを防止することができ、且つ湧水を効率良く排出除去することができる。
【００２１】
更に、この立坑の集水装置では、下層側に設けた止水部材によって湧水の流下を堰き止めると共に、上層側に設けた透水性の集水部材が集めた湧水を集水移送管の取水口に導いて坑底切羽部に移送し、水抜きボーリング孔その他の排出処理手段を介して湧水を容易且つ能率的に排出することができる。
【００２２】
前記立坑の集水装置においては、前記側壁地山の内面に沿って前記集水受け具の上方に設けられ、湧水を前記集水受け具に誘導する集水助勢部材を更に備えた形態を採ることができる。
【００２３】
この立坑の集水装置では、壁裏流下水及び覆工壁の打設継ぎ目などを介して立坑内へ流入しようとする湧水を、集水助勢部材によって集水受け具に誘導して効果的に集水できるので、集水効果が一段と顕著に発揮される。
【００２４】
前記立坑の集水装置における集水助勢部材は、立坑の内面周方向に所定間隔に設けられた透水性の複数の垂直方向集水部材と、隣接する垂直方向集水部材を連結する透水性の円周方向集水部材とで構成される形態を採ることができる。
【００２５】
この立坑の集水装置では、立坑内へ流入しようとする湧水を垂直方向集水部材によって集水受け具に誘導するが、この湧水は円周方向集水部材によって各垂直方向集水部材に集中させた状態で集水受け具に誘導される。
【００２６】
前記立坑の集水装置における集水助勢部材は、前記側壁地山の内周面に沿って設けられた遮水部材で構成させる形態を採ることができる。
【００２７】
この立坑の集水装置では、立坑内へ流入しようとする湧水を遮水部材が遮断すると共に、集水受け具に湧水を誘導することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による立坑の集水装置に付いて、その好適な実施形態を示す図５〜７に基づいて詳細に説明するが、図５は第１の実施形態による集水手段の斜視図を示し、図６は第２の実施形態による集水手段の斜視図を示し、図７は図５及び図６の集水手段の要部となる集水受け具の拡大断面図を示す。
【００２９】
第１及び第２の実施形態による集水手段の設置作業は、側壁地山２１に囲まれた立坑２３の坑底切羽部２２上で施工され、その実施時期は既に構築された覆工壁２４の下部に連設して新たな覆工壁２４を構築する際の、覆工コンクリート打設用の移動型枠２５を取り付ける前に実施される。
【００３０】
集水手段は、側壁地山２１内外の湧水を集め、且つ湧水が所定の移送流路以外に流出しないようにする環状の集水受け具２６と、集水受け具２６に集めた湧水を立坑２３内へ移送する集水移送手段とを備えており、この実施形態では、集水移送手段として坑底切羽部２２へ移送する集水移送管２７の取水口を接続させ、また立坑２３内へ漏洩しようとする湧水を遮断し且つ湧水を集水受け具２６に誘導する集水助勢部材を併用している。
【００３１】
集水受け具２６は、図７で詳細を示すように、側壁地山２１の内面を環状に刳り抜いて形成した地山凹嵌部２８にその外周側が収容されると共に、内周側が覆工壁２４との境界面より内側へ突出する態様で、固着手段を介して当該側壁地山２１に固着されており、図示の実施形態では内周側に取り付けたＨ形鋼による支持部材２９と、一端側を側壁地山２１に打ち込んで他端側が支持部材２９を係止保持するアンカー部材３０によって固着手段が構成されている。
【００３２】
集水受け具２６の構成は、支持部材２９に固着されて垂直に延在する垂直保持板３１と、垂直保持板３１の外面から水平に延在する２枚の水平保持板３２，３３によって、断面形状が逆Ｆ字状で環状に配置された係止枠を形成し、係止枠には下層側に止水部材３４が上層側に集水部材３５がそれぞれ装着されると共に、集水部材３５中には止水部材３４を貫通した集水移送管２７の取水端部が突設され、取水端部にはストレーナ３６が装着されている。
【００３３】
止水部材３４としては、例えば吸水することで膨張して流下しようとする湧水を遮断する水膨張性ゴムなどを用い、この水膨張性ゴムは水平保持板３２，３３間に圧縮状態で収容され、地山凹嵌部２８の内面及び集水移送管２７の外周面に密着すると共に、上面側は水平保持板３２の適所に取り付けた押さえ板３７で局所的に押圧保持されている。
【００３４】
集水部材３５としては、例えば樹脂繊維塊などの透水性に富んだ集水マット材などを用い、この集水マット材は垂直保持板３１と水平保持板３２及び押さえ板３７で囲まれた空域に収容され、外周側が側壁地山２１の地山凹嵌部２８内に収容されると共に、内周側が側壁地山２１と覆工壁２４との境界面より内側に突出する態様で配置されている。
【００３５】
これにより、集水受け具２６の集水部材３５は側壁地山２１の内部を流下する湧水と、側壁地山２１と覆工壁２４との境界面に沿って流下する湧水のいずれをも集水できる。
【００３６】
集水移送管２７は、湧水量などに応じて設置する位置の変更や本数の増減ができ、坑底切羽部２２に移送した湧水は湧水対策１の場合と同様に、水抜きボーリング孔（図示を省略）を介して排出用横坑に排出処理移送できるが、湧水を湧水対策２の場合と同様に中継ポンプ座を用いて地上へポンプ圧送したり、ずりキブルなどを利用して地上へ排出することも可能である。
【００３７】
集水受け具２６は、湧水の多い個所に対して随時設置することができ、集水受け具２６単独でも効果を発揮するが、より効果的な集水を行うためには、集水助勢部材を併用することが望ましく、図５で示す集水助勢部材は比較的湧水が少ない場合に適用し、図６で示す集水助勢部材は湧水が多い場合に適用する。
【００３８】
集水助勢部材は、図５で示す第１の実施形態では、下端を集水部材３５に接合させた態様で、側壁地山２１と覆工壁２４との境界面に沿って垂直に延在させた垂直方向集水部材３９と、隣接する各垂直方向集水部材３９間を連結する態様で、側壁地山２１の内壁面に沿って水平方向へ延在させた円周方向集水部材４０とで構成され、例えば樹脂繊維塊などの透水性に富んだ集水マット材が用いられる。
【００３９】
垂直方向集水部材３９は、湧水を効果的に集水受け具２６に誘導して集水移送管２７で移送するために、湧水量や立坑の口径などに応じて設置する位置や本数を設定することができる。
【００４０】
円周方向集水部材４０は、垂直方向集水部材３９の中間位置に水平状に配置され、壁裏流下水を集めて垂直方向集水部材３９に誘導し、湧水を効果的に集水受け具２６へ集水することができる。
【００４１】
図６で示す第２の実施形態における集水助勢部材は、第１の実施形態における各集水部材３９，４０に代えて遮水部材４１を用いたものであり、この遮水部材４１には複数枚の円弧状をした遮水シート例えばコルゲートシート（波形シート材）を円周方向に連設し、湧水が立坑２３内へ漏洩することを完全に遮断した状態で、湧水を集水受け具２６に誘導する。
【００４２】
図５と図６の集水手段における集水助勢部材を対比すると、図５の集水助勢部材では特に湧水量が多量の場合に全ての湧水を集水部材３９，４０で集水受け具２６に誘導することは困難であるが、図６の集水助勢部材では遮水部材４１が湧水を完全に遮断して且つ集水受け具２６に誘導させることができる。
【００４３】
集水受け具２６は、立坑２３の掘り下げに伴って順次適所に設けるが、集水受け具２６に取水口側を接続した集水移送手段である集水移送管２７の排水側は、坑底切羽部２２まで順次延長して直接坑底切羽部２２に移送することができる。
【００４４】
また別の形態としては、集水移送管２７の排水側は覆工壁２４の内面を伝わる流下水を集水するために適所に設けた図３の前記ウォータリング部７に接続させ、一旦ウォータリング部７へ移送させた後に、当該ウォータリング部７に設けた集水管１０を介して坑底切羽部２２に移送することもでき、坑底切羽部２２に移送された湧水を排出処理する排出用横坑がない立坑の場合には、図４の中継ポンプ１６を介して地上へ移送することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の湧水対策における集水手段を示す。
【図２】従来技術の湧水対策における他の集水手段を示す。
【図３】従来技術の湧水対策における更に他の集水手段を示す。
【図４】従来技術の湧水対策における排水処理手段を示す。
【図５】本発明の第１の実施形態による集水手段の斜視図を示す。
【図６】第２の実施形態による集水手段の斜視図を示す。
【図７】図５及び図６における集水手段の要部拡大断面図を示す。
【符号の説明】
２１  側壁地山
２２  坑底切羽部
２３  立坑
２４  覆工壁
２５  移動型枠
２６  集水受け具
２７  集水移送管
２８  地山凹嵌部
２９  支持部材
３０  アンカー部材
３１  垂直保持板
３２，３３  水平保持板
３４  止水部材（水膨張性ゴム）
３５  集水部材（集水マット材）
３６  ストレーナ
３７  押さえ板
３８  打設継ぎ目
３９  垂直方向集水部材（集水助勢部材）
４０  円周方向集水部材（集水助勢部材）
４１  遮水部材（集水助勢部材）
【図１】
0004183883.tif 000002
【図２】
0004183883.tif 000003
【図３】
0004183883.tif 000004
【図４】
0004183883.tif 000005
【図５】
0004183883.tif 000006
【図６】
0004183883.tif 000007
【図７】
0004183883.tif 000008