(57)【要約】【課題】坑道底部への施工及び撤去を容易に行うことができる坑道の路盤構造を提供すること。【解決手段】本発明の坑道の路盤構造は、掘削坑道３２に沿ってセグメント２０を設置することにより形成した坑道３０の底部に施工される路盤構造であり、平面状に形成した上面１１と、坑道３０の底部に設置したセグメント２０の内周面２１に合致させるように形成した底面１２とを有するブロック１０を複数備えている。これら複数の各ブロック１０は、底面１２が坑道３０の底部に設置したセグメント２０の内周面２１に沿う態様で、取り外し可能に坑道３０の軸方向に並設される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削坑道に沿ってセグメントを設置することにより形成した坑道の底部に施工される路盤構造であって、
平面状に形成した上面と、前記坑道の底部に設置したセグメントの内周面に合致させるように形成した底面とを有するブロックを複数備え、
前記複数の各ブロックの底面が前記坑道の底部に設置したセグメントの内周面に沿う態様で、前記複数の各ブロックを取り外し可能に前記坑道の軸方向に並設したことを特徴とする坑道の路盤構造。
【請求項２】
前記ブロックをプレキャストコンクリートで構成したことを特徴とする請求項１に記載の坑道の路盤構造。
【請求項３】
前記ブロックの幅方向の長さを前記セグメントの幅方向の長さと同一に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の坑道の路盤構造。
【請求項４】
前記ブロックに前記ブロックを運搬するための取手部を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の坑道の路盤構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坑道の路盤構造に関し、特に地層処分施設の地下施設における処分坑道の路盤構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所を中心にした核燃料サイクルは、使用済燃料を直接あるいはリサイクル燃料備蓄センターを経由させて再処理工場に移して、ウランやプルトニウムを回収し、燃料に加工して再利用するように構成されている。
【０００３】
再処理工場で発生する高レベル放射性廃棄物は、核燃料サイクルの中で使用済み核燃料から分離することにより発生する放射性廃棄物であり、その再利用が不可能と考えられている。そのため、この高レベル放射性廃棄物の処分方法として、地下深くにトンネル群を建設してその中に放射性廃棄物を埋設する「地層処分」が検討されている。
【０００４】
この地層処分施設は、図４に示すように、地下３００ｍ以上の深さの地下施設とすることが法令で定められており、地下施設部とこれに地上受入施設を連絡している各種立坑及び排気立坑から構成されている。地下施設部は、多数の処分トンネルとこれらを連絡している主要トンネルとから構成されており、立坑は、キャニスター搬入立坑、人員・資材立坑、緊急用立坑とから構成されている。
【０００５】
図５は、図４に示す処分トンネルの概略断面図である。図５に示すように、処分トンネルは処分坑道３０と処分孔３５とから構成されている。処分坑道３０は廃棄体３６を搬送するためのトンネルであり、処分孔３５は廃棄物３６を最終的に埋設するための孔である。図６−１は、建設途中の処分坑道３０の断面図であり、図６−２は、図６−１に示す処分坑道３０の切羽３１の近傍を側方から見た図である。処分坑道３０は、トンネル掘削機４０で地山５０を堀削した掘削坑道３２にセグメント２０を設置することによって建設される。また、図５に示すように、処分孔３５は、処分坑道３０を建設した後に処分坑道３０の底部を堀削することによって作成される。なお、廃棄体３６の処分作業は、処分孔３５の中に廃棄体３６を埋設してから約５０年経過した後に、ベントナイト等の封入材で処分坑道３０を埋め戻すことで完了する。
【０００６】
図６−１に示すように、処分坑道３０の断面形状は一般には円形である。このため、処分坑道３０の建設時におけるトンネル掘削機やセグメントの搬入台車等の重機の移動、及び、処分坑道３０の建設後に廃棄体３６の搬入台車の移動を行うために、処分坑道３０の底部に水平な路盤を施工する必要がある。坑道の底部に路盤を施工する方法としては、図６−１及び図６−２に示すように地山５０を掘削したずり５１（掘削残土）の一部を処分坑道３０の底部に敷設することによって路盤１００を形成する方法や、処分坑道の底部に路盤コンクリートを打設する方法等が採用されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００７】
【特許文献１】特許第３８９６５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図６−１及び図６−２に示すように、ずりを路盤材料として利用する方法においては、掘削する地山の岩種が硬岩と比べて強度の弱い堆積軟岩である場合に、重機等の往来によって路盤が劣化・変状するという問題がある。また、特許文献１に示すように底部に路盤コンクリートを打設する方法においては、コンクリートの強度を十分に発現させるまでの時間を要するため、その分工期が長く掛かるという問題がある。
【０００９】
また、上記いずれの方法においても、処分坑道の建設後に廃棄体を埋設するための処分孔を掘削する際には、処分孔の掘削位置に対応する部分の路盤を取り除かなければならないため、処分孔の掘削作業に手間が掛かるという問題がある。
【００１０】
さらに、近年、コンクリートのセメントに含まれるカルシウムが、処分坑道の埋め戻しに用いられるベントナイトの膨潤性を阻害し、地層処分に求められる長期安定性の機能を担うバリア性能に大きな影響を及ぼすことが懸念されている。このため、路盤コンクリートを打設する方法を採用した場合、処分坑道の埋め戻し時に路盤コンクリートをすべて撤去する必要がある場合も考えられ、その際には、この撤去作業に相当な手間を要するという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑み、坑道の底部への施工及び撤去を容易に行うことができる坑道の路盤構造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】
【００１２】
本発明の請求項１に係る坑道の路盤構造は、掘削坑道に沿ってセグメントを設置することにより形成した坑道の底部に施工される路盤構造であり、平面状に形成した上面と、前記坑道の底部に設置したセグメントの内周面に合致させるように形成した底面とを有するブロックを複数備え、前記複数の各ブロックの底面が前記坑道の底部に設置したセグメントの内周面に沿う態様で、前記複数の各ブロックを取り外し可能に前記坑道の軸方向に並設したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係る坑道の路盤構造は、上記請求項１において、前記ブロックをプレキャストコンクリートで構成したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項３に係る坑道の路盤構造は、上記請求項１又は２において、前記ブロックの幅方向の長さを前記セグメントの幅方向の長さと同一に形成したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項４に係る坑道の路盤構造は、上記請求項１から３のいずれか一つにおいて、前記ブロックに前記ブロックを運搬するための取手部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の坑道の路盤構造によれば、平面状に形成した上面と、坑道の底部に設置したセグメントの内周面に合致させるように形成した底面とを有するブロックを複数備え、これら複数の各ブロックを取り外し可能に坑道の軸方向に並設したことで、坑道建設時における路盤の設置作業、坑道建設後に廃棄体の処分孔を形成する際の処分孔掘削位置に対応する部分の路盤を取り除く作業、及び、坑道の埋め戻し時における路盤の撤去作業を容易かつ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る坑道の路盤構造を地層処分施設の処分坑道に適用した場合の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１−１及び図１−２は本実施の形態である処分坑道の路盤構造を示す図であり、図１−１は建設途中の処分坑道３０の断面図、図１−２は、図１−１に示す処分坑道３０における切羽３１の近傍を側方から見た断面図である。
【００１９】
図１−１及び図１−２に示す処分坑道３０は、図４に示す地層処分施設の地下施設部において並設された複数の処分坑道のうちの一つを示すものである。図１−１及び図１−２に示す処分坑道３０は、直径５ｍ程度の円形坑道であり、地下３００ｍ以上の深さの安定した地層中に構築されるものである。この処分坑道３０は、トンネル掘削機４０によって掘削坑道３２を掘削する作業と、掘削坑道３２へ支保工を設置する作業と、路盤１を設置する作業とからなる工程を、所定長さの掘進区間毎に順次繰り返すことによって掘り進められる。
【００２０】
上記の支保工として適用されるセグメント２０は、図１−１に示すように、円形の掘削坑道３２に沿うように湾曲した形状を有する板状体であり、掘削坑道３２に沿って掘削坑道３２の周方向及び軸方向に並べて互いに連結されることによって、地山５０を支持するものである。図１−１に示す一例では、掘削坑道３２の円周面を６分割する態様でセグメント２０が設置されている。また、セグメント２０の外周面と掘削坑道３２との間にグラウト等の裏込め材３３が充填されることにより、地山の変形を最小限に抑えている。
【００２１】
図１−１及び図１−２には明示されていないが、本実施の形態で適用するセグメント２０は、掘削坑道３２に沿うように湾曲した形状を有する鋼製枠体の内部に、ブロック状の岩石（花崗岩）を充填し、充填した岩石の隙間にセメントモルタルを注入して鋼製枠体と岩石とを一体化させることによって形成したものである。このセグメント２０は、通常のコンクリートセグメントと比べてセメントの使用量が少なく、処分坑道３０の埋め戻しに用いるベントナイトに悪影響を及ぼすカルシウムの含有量を最小限度に抑えたものである。なお、処分坑道３０の建設後、処分坑道３０の底部に設置された所定のセグメント２０に孔をあけ、この孔の下部を掘削することによって、廃棄体を埋設するための複数の処分孔が形成される（図５を参照）。
【００２２】
図１−１及び図１−２に示す路盤１は、処分坑道３０の建設中にはトンネル掘削機４０やセグメント等の搬入台車（図示せず）の往来に利用され、処分坑道３０の建設後には廃棄体の搬入台車の移動に利用されるものである。
【００２３】
路盤１は、図１−２に示すように、複数のコンクリートブロック１０を、処分坑道３０の底部に設置されたセグメント２０上に、処分坑道３０の軸方向に並設することによって形成されるものである。路盤１を構成する各コンクリートブロック１０は、締結手段等によりセグメント２０と連結されておらず、また、隣接するコンクリートブロック１０同士も締結手段等によって連結されていない。このため、路盤１を構成する個々のコンクリートブロック１０は、セグメント２０に対して自由に取り外すことが可能である。
【００２４】
図２は、図１−１及び図１−２に示したコンクリートブロック１０の斜視図である。図２に例示されるコンクリートブロック１０は、内部に鉄筋が埋設されたプレキャストコンクリートから構成されるものである。このコンクリートブロック１０は、型枠内に鉄筋を配筋しコンクリートを充填することによって製造されるものであり、予め工場で製造された後に、処分坑道３０に搬入される。
【００２５】
コンクリートブロック１０は、図２に示すように、平面状に形成した上面１１と、下側に凸の円筒面状をなす底面１２とを有している。図１−１に示すように、コンクリートブロック１０の底面１２は、処分坑道３０の底部に設置されたセグメント２０の内周面２１に合致させるように形成してある。すなわち、コンクリートブロック１０の底面１２は、セグメント２０の曲率半径とほぼ同一の曲率半径を有する円筒面として形成されている。上記構成とすることで、コンクリートブロック１０をセグメント２０上に設置した際に、コンクリートブロック１０の底面１２全体が、セグメント２０の内周面２１と接触する。このため、路盤１上を重機が往来しても、各コンクリートブロック１０が不安定に揺れ動くといったことはない。また、コンクリートブロック１０が重機等から受ける荷重をセグメント２０全体に分散させることができる。
【００２６】
コンクリートブロック１０の幅方向の長さは、図１−２に示すように、セグメント２０の幅方向の長さと同一に形成してある。ここで、コンクリートブロック１０の幅方向の長さとは、図２に示すようにコンクリートブロック１０の厚み寸法である。また、コンクリートブロック１０の底面１２における円弧の長さは、図１−１に示すようにセグメント内周面２１の円弧の長さと同一に形成してある。図１−１及び１−２に示すように、路盤１を構成する各コンクリートブロック１０は、処分坑道３０の底部に設置された各セグメント２０に対応させて設置される。
【００２７】
上述したように、処分坑道３０の建設後に廃棄体３６の処分孔３５（図５を参照）を掘削する際、処分孔３５の掘削位置に対応する部分の路盤を取り除く必要があるが、本実施の形態では、孔あけを行うセグメント２０上部に設置されたコンクリートブロック１０を撤去するだけでよく、処分孔３５の掘削作業の効率を向上させることができる。さらに、図１−１及び図１−２に示すように各コンクリートブロック１０を各セグメント２０に対応させて設置すれば、孔あけを行うセグメント２０上に設置されたコンクリートブロック１０を一つ撤去するだけで済む。従って、処分孔３５の掘削作業の効率がさらに向上する。
【００２８】
なお、上記のコンクリートブロック１０の形状は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、コンクリートブロック１０の幅方向の長さを数セグメント分の幅方向長さと同一としてもよく、また、底面１２における円弧の長さをセグメント内周面２１の円弧よりも長くしてもよい。
【００２９】
また、図２に示すように、コンクリートブロック１０の上面１１の両端部には、それぞれ所定深さの矩形状の取手収容孔１３，１３が設けてあり、この取手収容孔１３，１３の内部に、コンクリートブロック１０を運搬するための取手部１４，１４が設けられている。本実施の形態では、コンクリートブロック１０の内部に埋設された鉄筋の一部を露出させ、これを取手部１４としている。この取手部１４を設けた取手収容孔１３は、コンクリートブロック１０の設置が完了した後に、図示しない鋼製の蓋体によって塞がれる。なお、取手部１４の設置位置は図２に示す位置に限定されるものではなく、側面１５等、他の位置に設けてもよい。
【００３０】
上記構成を有するコンクリートブロック１０を用いて路盤１を形成する手順は、例えば以下に示すとおりである。ある掘進区間での掘削作業及び掘削面へのセグメント設置作業を行った後、揚重機器のフックをコンクリートブロック１０の取手部１４に取付けてコンクリートブロック１０を引き上げ、切羽３１近傍の坑道底部に設置したセグメント２０上に、ブロックの底面１２がセグメント２０の内周面２１に沿う態様で、コンクリートブロック１０を載置する。図１−２に示すように、隣接するコンクリートブロック１０の側面１６同士を接触させる態様で、複数のコンクリートブロック１０を処分坑道３０の軸方向に並設していくことにより、路盤１を形成する。この後、地山の掘削、セグメント２０の設置及び路盤１の設置とからなる工程を掘進区間ごとに順次繰り返す。
【００３１】
上述したように、路盤１を構成する各コンクリートブロック１０は、締結手段等によりセグメント２０と連結されてはおらず、また、隣接するコンクリートブロック１０同士も締結手段等によって連結されていない。このため、個々のコンクリートブロック１０は自由に設置及び取り外しが可能である。但し、路盤１を構成する各コンクリートブロック１０が、処分坑道３０の周方向へずれると、路盤１が水平でなくなり路盤表面に凹凸が生じるため、重機等の移動に支障をきたすという問題がある。従って、以下に一例として説明するように、コンクリートブロック１０の処分坑道３０の周方向への移動を規制する手段を設けるのが好ましい。
【００３２】
図３は、処分坑道３０の周方向への移動を規制する規制手段を設けたコンクリートブロック１０の斜視図である。図３に示すように、規制手段は、コンクリートブロック１０における一方の側面１６に設けられた凸部１７と、反対側の側面１６において凸部１７に対応する位置に設けられた凹部１８とからなる。処分坑道３０にコンクリートブロック１０を設置する際には、コンクリートブロック１０の凸部１７を、これに隣接するコンクリートブロック１０の凹部１８に嵌合させた状態で、複数のコンクリートブロック１０を並設する。上記構成とすることで、個々のコンクリートブロック１０を自由に取り外すことができると同時に、各コンクリートブロック１０が処分坑道３０の周方向へずれるのを防止することができる。
【００３３】
また、図示は省略するが、重機の往来によってコンクリートブロック１０の上面１１が劣化するのを防ぐために、並設した複数のコンクリートブロック１０の上面１１（すなわち路盤１上）に鋼板を敷設してもよい。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態の路盤構造は、平面状に形成した上面１１と、処分坑道３０の底部に設置したセグメント２０の内周面２１に合致させるように円筒面状に形成した底面１２とを有するコンクリートブロック１０を複数備え、これら複数の各コンクリートブロック１０を取り外し可能に処分坑道３０の軸方向に並設した構成としている。上記構成とすることで、従来のように処分坑道３０の底部にコンクリートを打設する場合と比べて、処分坑道３０の建設時における路盤１の設置作業、処分坑道３０の建設後に廃棄体３６の処分孔３５を形成する際の処分孔掘削位置に対応する部分の路盤１を取り除く作業、及び、処分坑道３０の埋め戻し時における路盤１の撤去作業を容易かつ迅速に行うことができるようになる。
【００３５】
また、路盤コンクリートブロック１０の底面１２を、セグメント２０の内周面２１に合致させるように円筒面状に形成し、底面１２の全体がセグメント２０の内周面２１に接触するように、コンクリートブロック１０をセグメント２０上に設置したことで、路盤１上を重機が往来しても不安定に揺れ動くといったことがない。
【００３６】
また、処分坑道３０の建設時、廃棄体３６の埋設時及び埋め戻し時の重機の往来による路盤材料の劣化がないため、建設時から埋め戻しまでの維持管理を軽減することができる。さらに、路盤１を構成するコンクリートブロック１０は、処分坑道３０の埋め戻し時にすべて撤去することが可能なので、埋め戻しに用いられるベントナイトの膨潤性がコンクリートブロック１０のセメントによって阻害されることはほとんどない。また、埋め戻しの際に撤去したコンクリートブロック１０は、再利用することが可能である。
【００３７】
さらに、本実施の形態の路盤構造によれば、コンクリートブロック１０の幅方向の長さをセグメント２０の幅方向の長さと同一に形成したことで、廃棄体３６の処分孔３５（図５を参照）を形成する際のコンクリートブロック１０の撤去作業がさらに容易になり、処分孔３５を掘削する際の手間を大幅に低減させることができる。
【００３８】
加えて、本実施の形態の路盤構造によれば、コンクリートブロック１０に取手部１４を設けたことで、コンクリートブロック１０の引き上げを容易に行うことができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、ブロックの材質としてプレキャストコンクリートを適用したが、重機の往来で破壊・劣化しない強度を有するものであれば、これに限定されるものではなく、鋼材等の他の材質を適用することもできる。ブロックの材質として鋼材を適用する場合、中実に形成するのが好ましいが、上下鋼板の間にリブを配設した構成としてもよい。
【００４０】
また、上記実施の形態では、本発明の路盤構造を地層処分施設の処分坑道３０に適用したが、他の一般的な坑道における路盤にも適用することができる。
【００４１】
また、上記実施の形態では、断面形状が円形の処分坑道３０について説明したが、坑道の断面形状は円形以外でもよい。例えば断面形状が馬蹄形や楕円形など、底部上面が平面でない坑道すべてに、本発明の路盤構造を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１−１】本発明の路盤構造を適用した処分坑道の断面図である。
【図１−２】図１−１に示す処分坑道における切羽の近傍を側方から見た断面図である。
【図２】本発明の路盤構造に適用するコンクリートブロックの斜視図である。
【図３】本発明の路盤構造に適用するコンクリートブロックの斜視図である。
【図４】地層処分施設の概略図である。
【図５】図４に示す処分トンネルの断面図である。
【図６−１】従来の路盤構造を適用した処分坑道の断面図である。
【図６−２】図６−１に示す処分坑道における切羽の近傍を側方から見た断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１      路盤構造
１０    コンクリートブロック
１１    （コンクリートブロックの）上面
１２    （コンクリートブロックの）底面
１３    取手収容孔
１４    取手
１５    （コンクリートブロックの）側面
１６    （コンクリートブロックの）側面
１７    凸部（規制手段）
１８    凹部（規制手段）
２０    セグメント
２１    （セグメントの）内周面
３０    処分坑道（坑道）
３１    切羽
３２    掘削坑道
３３    裏込め材
３５    処分孔
３６    廃棄体
４０    トンネル掘削機
５０    地山
５１    ずり
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009167742.tif 000008
【図６−１】
2009167742.tif 000009
【図６−２】
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