JPS63197776A - 地中空間の築造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は主として軟質な地盤や岩盤における気体、液体
、固体などの貯蔵に使用する水没式地中空間の築造方法
に関するものである。

（従来技術とその問題点） 年々過密化する都市や工業地帯において、地上に石油や
ＬＰＧタンクその他の液体、気体更には固体の貯蔵タン
クを作ることは立地上から困難となりつつあり、できた
としても非常に高価なものとなる。しかも１気圧以上の
圧力のもとに貯蔵するガスタンクなどにあっては、周囲
環境に対する危険に配慮する必要があるためその建設は
制約を受ける。

そこで、最近１００〜１０００ｍ程度の深さの地中空間
に貯蔵タンクを建設することにより、上記のような立地
能や経済性などの問題を解決しようとする提案がなされ
ている。

しかし在来工法のようにボーリングしたのちその中に作
業員が入って鉄筋コンクリートや鋼製の貯蔵構造物を築
造する方法では、作業中における壁の崩落や浸出泥水な
どに対する危険に対処する必要があるなどのため、コス
トが高くなり工期も長くなる。特に我が国のように都市
や工業地帯の立地点が地下に所謂第４紀や第３紀層のよ
うな軟らかい岩盤を有する場合には、前記したような１
００〜１０００　ｍの深さにおける貯蔵タンク用地中空
間の築造は在来工法をもってしては不可能であると云っ
ても過言ではない。

（発明の目的） 本発明は特に軟質な地盤、岩盤における深い深度の水没
式の地中タンクを、安全かつ迅速しかも経済的に築造し
うる方法の提供を目的としてなされたものであって、次
に図面を用いてその詳細を説明する。

（問題点を解決するための本発明の手段）本発明は一実
施例を示す第１図の（ａ）のように、■貯蔵タンクを築
造すべき所要の地中深度までボーリングしたのち、その
中に送給孔（２ａ）を有する送給管（２）の２点間に水
密を保つように開口部（３ａ）と下＠（３ｂ）が保持さ
れた可撓性、水密性、耐磨耗性２弾性をもつ袋状メンブ
レン（袋状膜体）、例えば強靭な人造繊維のゴム引き布
や、鋼の薄い板などを１枚或いは複数枚重ねて作ったメ
ンブレン（３）を、収縮させた状態のもとに送給管（２
）により降ろす。

■次に第１図（ｂ）　（Ｃ）にしめすように、ボーリン
グ孔の壁面（１）とメンブレン（３）の面間に、第１図
（Ｃ）の側面図と（ｄ１図の正面図のように地上から操
作されるキャタピラ状走行車輪（４ａ）により、前後左
右。

斜め方向などに自由に動きうると同時に、岩質に応じて
噛みこみ量が変わるチェーンソーのような掘削工具（４
ｂ）を備えた魚雷形の掘削具（４）を、上記キャタピラ
状走行車輪（４ａ）が掘削面（１）とメンブレン（３）
側に位置するように、走行車輪（４ａ）と掘削工具（４
ｂ）の駆動用型カケープルを備えた吊下げ索（５）によ
り自重を利用して１乃至複数個差し込む。

■そののち第１図（ｂ）のように送給管（２）により地
上からメンブレン（３）内に液例えば水を注入する。

そして掘削面（１）とメンブレン（３）間で生じた岩盤
からの浸出泥水圧が、メンブレン（３）内の水圧より適
当に低くなるように、掘削面（１）と送給管（２）間に
差こまれた排出管（７）とこれに設けた図示しない地上
の水流ポンプなどにより、例えばエアリフトにより泥水
（８）を排出したり、送給管（２）による送水圧を調節
して、掘削具（４）を移動しうる程度に掘削面に押付け
るに必要な背圧力をメンブレン（３）に生じさせる。

■そののち掘削工具（４ｂ）と走行車輪（４ａ）を地上
から駆動したのち走行車輪（４ａ）の方向を制御する。

そして例えば第１図（ｅ）中の矢印のように旋回しなが
ら上下動させ、また掘削すべき空間の形状に応じて同一
箇所の掘削回数を異ならせて掘削を行うと同時に、時々
泥水圧とメンブレン（３）間の差圧を零としして排出管
（７）により土砂の排出を行いながら、メンブレン（３
）を空間の大きさに伴い膨らませて掘削を行う。そして
第１図（ｅ）　（ｆ）　（ｇ）に示すように次第に拡径
して所望の形状と容量をもった第１図（ｈ）の空間（９
）を形成する。

■そして最後に送給管（２）によりメンブレン（３）内
の水抜き、また掘削具（４）を吊下索（５）により引上
げたのち、送給管（２）を貯蔵すべき液体、気体、固体
の供給管として残して完成する。

（他の実施例） 以上本発明の一実施例を説明したが、掘削具（４）を掘
削面（１）に押付けるための差圧の発生方法として次の
方法をとることができる。その一つは第２図に示すよう
に送給管（２）に固定されたメンブレン（３）の下端部
を貫通して、掘削面（１）とメンブレン（３）間の空間
に連通ずる送気管ａωを送給管（２）内に同心的に設け
る。そしてこれにより図中の矢印のように掘削面（１）
とメンブレン（３）間の浸出泥水（８）中に圧縮空気を
吹込むか、混気ジェットを流しこむ。そしてこれにより
、浸出泥水（８）中に下方から上方に向かう図中点線矢
印方向の水流を作ることにより、掘削具（４）を掘削面
（１）に押付ける負圧を作る。またこの上昇水流を利用
して土、砂、岩片などを含む泥水を地上に排出または排
出を助ける方法を併用できる。

またその第２は第３図（ａｌ　（ｂ）のように可撓性の
送気管α（０（排出管（７）を共用してもよい）を間隔
をおいてメンブレン（３）の下部に達するように複数本
設けると共に、各送気管（１０）間にそれぞれ掘削具（
４）を設けて、排出管（７）により掘削面（１）とメン
ブレン（３）の泥水（８）中に上昇流を生じさせながら
掘削することにより、掘削具（４）に掘削面（１）の方
向の力を与える方法であって、以上述べた上昇流を与え
る場合、掘削具（４）に第４図に示すように泥水の流通
孔（４ｃ）を設けて、掘削具（４）が水流の阻害体とな
らないようにしてもよい。また、掘削具（４）に設けた
流通孔内に混気ジェットポンプなどの水流発生装置を設
けて上昇流を作ることができる。また掘削壁面とメンブ
レン間の排泥水中に起泡剤を注入して発泡させ、これに
より、掘削壁面の止水性を得て掘削具の動力低減を図る
ようにすることもできる。

また前記した実施例では第１図（ｈ）のように空間（９
）を掘削したままとしたが、地盤や岩盤の性質や浸出泥
水量などによる掘削面の崩落防止などのため、次の方法
をとることができる。即ち、第１図ｆｈ）のような空間
（９）の掘削後、泥水圧とメンブレン（３）間の差圧を
調節して掘削面（１）とメンブレン（３）間に充分な強
度と水密性をもったコンクリート壁を形成できるような
間隔を保持させる。そしてこの条件が保たれるようにし
ながら、第５図（ａ）　（ｂ）のように排出管（７）と
の間に交互に等間隔で差込んでおいたコンクリート供給
管αυにより、浸出泥水と交換しながら、水中コンクリ
ートのような水中において固化するライニング材（ロ）
を、掘削面（１）とメンブレン（３）間に流しこんで壁
面のライニングを行う方法をとることができる。なおこ
の場合残されたメンブレン（３）はコンクリート壁の補
強材となる。

また更に第６図のように排出管（７）の外側にケーシン
グ管０湯を設けて、これとボーリング孔壁（１）間に水
中コンクリート（２）を流しこんでボーリング孔壁を含
む全面にライニングを施すことができる。この方法は送
給管（２）や排出管（７）を最終的に引き抜いて径を大
きくしたい場合に好適する方法であって、送給管（２）
を石油などの液体の供給管として残す場合には、排出管
（７）を引抜いたのちボーリング孔壁ｆｌ）と送給管（
２）の間に直接ライニング材＠を流しこんで、ボーリン
グ孔壁を含む掘削全面にライニングを施す方法をとるこ
とができる。

また更に以上においては掘削具（４）をケーブルにより
電力を供給される駆動源により走行するようにした。し
かし第７図のように送給管（２）の外側に差込まれた駆
動管（１０）上の案内輪αりと駆動輪αｅにより回転さ
れる環状チェーンベルトＱηに、直列になるように複数
個の掘削具（４）を取付けて、駆動輪（１５１の回転に
よる図中実線矢印方向の上下動と、駆動管Ｑ４）の回転
による図中点線矢印方向への掘削具（４）の回転移動に
より掘削する方法をとることもできる。

また掘削具に各種の方向を向いた混気水の噴射装置を設
けて、その混気水ジェツトの噴射方向の制御により自由
に移動できるようにするなどの任意公知の駆動方法をと
ることができる。また更に以上では掘削工具（４ｂ）と
してチェーンソーを例にとって説明したが、混気水噴射
ノズルによる混気水ジエツト噴流によるものなど掘削す
べき岩盤の性質に応じたものを選択して使用できる。ま
た以上ではボーリング孔とこれに続く貯蔵空間とよりな
る築造例について示したが、例えば第８図その他の形状
の地中空間の築造を行いうる。

（発明の効果） 前記したようにボーリング工法では鋼棒によって岩盤を
粉砕しながら穿孔するものであって、孔径の３倍程度し
か拡径できないため、この方法によって大容量の地中空
間の建設は不可能である。

従って、所要の深さまでボーリングしたのち作業員が内
部に入って掘削する方法をとらざるを得ない。しかしこ
れでは壁の崩落への対策などが必要であり、長い工期と
大きい経費を必要とする。

しかし本発明では水圧によって伸縮するメンブレンを用
い、メンブレン内の水圧と浸出泥水圧との差により、掘
削面の崩落防止に有効な側圧の発生と、掘削面とメンブ
レン間に挟みこまれた地上から操作されて自由に動きう
る掘削具に掘削壁面方向の力を加えて掘削を行う。従っ
て作業員がボーリング孔内に全く入ることなく、軟質で
あって浸出泥水の多い場合もボーリングによって可能な
深さの地中に危険なく所望の形状と容量をもった貯蔵空
間を形成できる。

これに加えて本発明では掘削に続いてメンブレンを型枠
として利用してコンクリートを流し込むのみで無人でコ
ンクリート覆工を行いうる。また更に本発明ではメンブ
レンにより掘削土砂の水中容量を局限しているため掘削
土砂の濃度を高めることができるばかりか、浸出泥水内
への空気或いは混気ジェット水の注入による泥水の上昇
流を利用することにより効率的な排出が可能になる。

従って本発明によれば在来工法に比べて工期の短縮とコ
ストの低下を図りながら軟弱な地盤における貯蔵空間の
築造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例図、第２図、第３図。 第４図、第５図、第６図、第７図、第８図はそれぞれ本
発明の他の実施例図である。 （１）・・・掘削面、　（２）・・・送給管、　（２ａ
）・・・送給口、（３）・・・メンブレン、　（４）・
・・掘削具、　（４ａ）・・・キャタピラ状走行車輪、
　（４ｂ）・・・掘削工具、（５）・・・吊下索、　（
６）・・・水、　（７）・・・排出管、（８）・・・浸
出泥水、　（９）・・・掘削空間、　ａｏ・・・送気管
、αト・・ライニング材供給管、　＠・・・ライニング
材、０３）・・・ケーシング管、　０船・・・駆動管、
　ＱＳＩ・・・案内軸、　ａｏ・・・駆動チェーンホイ
ール、０η・・・環状チェーンベルト。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）送給管の一端に取付けられて気体や液体の送入排
   出により伸縮するメンブレンを、前記送給管を用いてボ
   ーリング孔内に降ろしたのち、前記メンブレンと掘削壁
   面の間に地上からの制御により駆動される掘削具を位置
   させると共に、前記メンブレンと掘削壁面間に発生した
   排泥水圧と前記メンブレン内圧の間の差圧の調整により
   掘削具を掘削壁面方向に押すメンブレンからの背圧を生
   じさせ、この背圧の状態で前記掘削具を稼動させつつ移
   動して地中空間を開削することを特徴とする地中空間の
   築造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、掘削壁とメンブ
   レン間にライニング材を注入して掘削空間壁をライニン
   グすることを特徴とする地中空間の築造方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項、第２項において、送給管
   とボーリング孔壁との間にケーシング管を差込み、ボー
   リング孔壁とケーシング管の間にライニング材を注入し
   て掘削空間壁とボーリング孔壁を共にライニングするこ
   とを特徴とする地中空間の築造方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項において、掘削壁とメンブ
   レン間の排泥水中に下方より上方に向かう泥水流を生じ
   させる空気流を発生させて掘削具を掘削面に押しつける
   背圧を生じさせることを特徴とする地中タンクの築造方
   法。
5. （５）特許請求の範囲第１項において、掘削壁とメンブ
   レン間の排泥水中に下方より上方に向かう泥水流を生じ
   させる混気ジェット流を発生させて掘削具を掘削面に押
   しつける背圧を生じさせることを特徴とする地中空間の
   築造方法。
6. （６）特許請求の範囲第４項、第５項において、空気流
   と混気ジェット流の発生をメンブレンの下端を貫通する
   ようにメンブレンへの送給管内に設けた水流発生管によ
   り行うことを特徴とする地中空間の築造方法。
7. （７）特許請求の範囲第４項、第５項において、空気流
   と混気ジェット流の発生を掘削壁とメンブレン間に開口
   部がメンブレン下部に位置するように間隔をおいて複数
   本設けた水流発生管により行うことを特徴とする地中空
   間の築造方法。
8. （８）特許請求の範囲第４項、第５項、第６項、第７項
   における掘削具が泥水流の流通孔を有することを特徴と
   する地中空間の築造方法。
9. （９）特許請求の範囲第４項、第５項において、上昇流
   の発生が、掘削具に設けた混気ジェット発生装置により
   行われることを特徴とする地中空間の築造方法。
10. （１０）特許請求の範囲第１項、第４項、第５項、第６
    項、第７項、第８項、第９項において、掘削壁とメンブ
    レンの間の排泥水中に起泡剤を注入し、これによる発生
    気泡により掘削面の止水性を高めることを特徴とする地
    中空間の築造方法。