JP2000282496A - 水中における管路敷設方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 完成後に気密性、水密性を保持した状態で常
時使用可能な管路を、水中で効率的に敷設する方法の提
供を行う。 【課題手段】 以下の各工程から構成されることを特徴
とする水中における管路敷設方法とした。 （１）地盤中に地上部から所定深さの水中部に至るトン
ネルを構築するトンネル構築工程。 （２）前記トンネルと管路が連通するように、前記トン
ネル内部方向から管路を水中に敷設する管路敷設工程。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤中に構築した
トンネルを使用した、水中における管路敷設方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、水面下２００ｍ以下の深水域にお
いて、長距離にわたる各種の管路を敷設するための管路
敷設工事が数多く行われている。以下に、そのような管
路敷設工事の一例として、海洋における海面下２００ｍ
から５００ｍ程度の位置に存在する深層水を取水するた
めの取水管を敷設する場合について説明する。

【０００３】従来、深層水の取水は、海上に設置した船
体上に取水用のプラットフォームを構築し、当該プラッ
トフォーム上から、所望の海底部に至る長さの取水管を
沈設することにより行うことが一般的であった。しか
し、当該方法では、波浪の影響を受けやすいため、悪天
候の状態では取水を行うことが難しく、安定的に取水を
行うことができないという問題点を有していた。

【０００４】また、地上部から、取水を行う深海部にま
で、トンネルを掘削し、当該トンネル内に管路を挿通し
て取水管を敷設する方法も理論上は考えられるが、深海
部において、トンネルに過大な水圧が作用するため、ト
ンネル崩壊の危険性があるため実現性に乏しいという問
題点を有していた。さらに、実現できたとしても、トン
ネル長が長大となることもあり、費用が膨大になってし
まうという問題点をも有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記深層水は、医薬
品、化粧品、食品等の原料として使用されるものであ
り、清浄な真水の状態のまま取水される必要がある。す
なわち、当該深層水は、大気中の成分と接触したり、他
の液体と混合すると品質が劣化してしまい、その商品価
値が失われてしまうため、気密性、水密性を保持するこ
とが可能な状態で取水管を敷設することが要請されてい
る。したがって、地上部から取水地点に至る長距離の地
点間に敷設可能であり、かつ、気密性および水密性を保
持した状態で使用可能な管路を効率的に敷設することが
できる施工方法の開発が望まれていた。

【０００６】本発明は、前記の問題点を除くためになさ
れたものであり、完成後に気密性、水密性を保持した状
態で常時使用可能な管路を、水中で効率的に敷設する方
法の提供を行うことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】要するに請求項１記載の
水中における管路敷設方法は、 「（１）地盤中に地上部から所定深さの水中部に至るト
ンネルを構築するトンネル構築工程。 （２）前記トンネルと管路が連通するように、前記トン
ネル内部方向から管路を水中に敷設する管路敷設工
程。」の各工程を含むことを特徴としている。 ここで、所定深さの水中部とは、天候悪化による水域の
攪乱等の影響を避けるため、水面下３０ｍ以下となるよ
うな位置に設けることが好ましいものである。

【０００８】したがって、請求項１記載の本発明によれ
ば、地盤中に所定深さの水中部に至るトンネルを掘削す
ることにより、管路敷設地点間の全長にわたってトンネ
ルを掘削することが不要であるので工費および工期が削
減可能であるとともに、水域の攪乱等の影響を避けて作
業を行うことができるため、効率的に管路の敷設作業を
行うことができる。加えて、管路とトンネルの接合部の
水密性を確保することにより、完成後に気密性、水密性
を保持した状態で使用可能な管路を構築することができ
る。

【０００９】また、請求項２記載の水中における管路敷
設方法は、請求項１記載の管路敷設工程において、前記
管路敷設工程において、前記トンネルの先端部から、順
次前記管路を水中に押し出す工程を含むことを特徴とし
ている。

【００１０】したがって、本発明によれば、管路を水中
に押し出すことにより、容易に水中への管路の敷設作業
を行うことができる。

【００１１】さらに、請求項３記載の水中における管路
敷設方法は、請求項２記載の管路敷設工程において、 「（Ａ）前記管路と前記トンネルの覆工部の間の水密性
を確保し、前記管路内に流体を封入するとともに、前記
管路と前記トンネルの覆工部の間隙に、前記管路内に封
入する流体と比較して比重の大きい流体を注入する工
程。 （Ｂ）前記トンネルの覆工部または地上部から反力を得
て、前記管路内に封入した流体を加圧することにより、
前記管路を前方に移動させて、前記トンネルの先端部か
ら、順次前記管路を水中に押し出す工程。」 を含むことを特徴としている。前記流体は、液体および
気体を意味するが、非圧縮性の性質を有する液体である
ことがより好ましいものである。

【００１２】したがって、請求項３記載の本発明によれ
ば、前記管路内に流体を封入するとともに、前記管路と
前記トンネル覆工部の間隙に、前記管路内に封入する流
体と比較して比重の大きい流体を適切に注入し、前記管
路内に封入した流体を加圧することにより、前記管路を
容易に移動させることができるため、さらに効率的に管
路を水中に敷設することができる。

【００１３】また、請求項４記載の水中における管路敷
設方法は、請求項１記載の管路敷設工程において、前記
トンネルの先端部から、順次前記管路を水中に引き出す
工程、を含むことを特徴としている。

【００１４】したがって、本発明によれば、トンネル外
部から牽引手段等を用いて順次前記管路を水中に引き出
すことにより、効率的に水中への管路の敷設作業を行う
ことができる。

【００１５】また、請求項５記載の水中における管路敷
設方法は、前記トンネル構築工程において、掘削機を用
いて前記トンネルの掘削を行い、前記掘削機を前記水中
部に到達した位置で停止させる工程、を含むとともに、
前記管路敷設工程が、 「（Ａ）前記掘削機の内部に前記管路を挿通するための
貫通部を形成し、前記貫通部に前記管路が挿通可能とな
るように、前記管路の先端部と前記掘削機の前面部とを
結合する工程。 （Ｂ）前記掘削機の前面部を前記掘削機の本体から分離
するとともに、前記掘削機の前面部を前記トンネル外部
から牽引し、前記管路を水中に敷設する工程。」の各工
程を含むことを特徴とする請求項４記載の水中における
管路敷設方法を提供するものである。

【００１６】したがって、請求項５記載の本発明によれ
ば、シールド掘削機やトンネルボーリングマシン等の掘
削機を使用してトンネル掘削を行い、当該掘削機の本体
を利用してトンネル内を気中状態に保持しながら、前記
管路に結合された前記掘削機の前面部を前記トンネル外
部から牽引することにより管路を水中に敷設することが
できるため、より効率的に水中に管路を敷設する作業を
行うことができる。

【００１７】また、請求項６記載の水中における管路敷
設方法は、請求項１乃至請求項５記載の管路敷設工程に
おいて、前記管路の先端部または中途部に推進力発生手
段を設け、前記管路を所定位置にまで移動させることを
特徴としている。

【００１８】したがって、請求項６記載の本発明によれ
ば、推進力発生手段を設けることにより管路自体が移動
可能に構成されることから、管路の先端部が揺動等せ
ず、管路先端部の位置決めを容易に行うことができる。

【００１９】また、請求項７記載の水中における管路敷
設方法は、前記トンネル構築工程において、前記トンネ
ルの先端部と前記管路の終端部が嵌合する態様で前記ト
ンネルを構築し、さらに、前記管路敷設工程において、
前記トンネルの先端部と前記管路の終端部が嵌合する形
状に形成された前記管路を使用すること、を特徴とする
請求項１乃至請求項６記載の水中における管路敷設方法
を提供するものである。

【００２０】したがって、請求項７記載の本発明によれ
ば、前記トンネルの先端部と前記管路の終端部が嵌合す
る態様に構成されているため、前記トンネルの先端部を
通して管路を水中に敷設する場合に、特別な対応を行わ
なくても、前記管路が前記トンネルの先端部から抜け出
さないため、施工上非常に有益である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００２２】◎管路敷設場所の概要（図９） 本実施形態では、臨海部である地上部（「トンネル入口
Ｔ２」に対応）を始点として、台風等により波浪の影響
を受けない水深である水面下３０ｍから１００ｍ程度に
計画された水中部（「トンネル先端部Ｔ１」に対応）に
至るまでトンネルＴを構築し、当該水中部からさらに、
水面下２００ｍから５００ｍ、水平方向で１kmから１０
km程度の所望の取水地点に至るまで、管路Ｐ（取水管）
の敷設を行うものである。

【００２３】◎本発明に係る水中における管路敷設方法 本発明に係る水中における管路敷設方法は、トンネル掘
削工程と管路敷設工程を主要工程とするものであり、具
体的な施工装置および施工手順の違いにより各実施形態
は異なることになる。ここで、簡単にトンネル掘削工程
と管路敷設工程について説明する。

【００２４】トンネル掘削工程は、地盤Ｇ中に、地上部
から管路Ｐを敷設するために使用するトンネルＴを構築
する工程である。当該工程では、シールド掘削機Ｓやト
ンネルボーリングマシン等を利用してトンネルを構築す
ることが可能であり、対象地盤やトンネル長等の諸条件
を考慮して、最適な方法を用いることができる。

【００２５】管路敷設工程は、トンネルＴと管路Ｐが連
通するように、当該トンネルＴ内部方向から管路Ｐを水
中に敷設する工程であり、トンネルＴ内部に水を浸入さ
せた状態で施工を行う場合（第１実施形態）と、トンネ
ルＴ内部に水が浸入しない状態（以下、「気中状態」と
いう）で施工を行う場合（第２実施形態）で、施工装置
およびその方法が異なる。

【００２６】＜第１実施形態＞本発明の管路敷設方法に
おける第１実施形態について説明する。当該方法は、管
路敷設工程において、地上部に設けた反力壁１１、また
は、トンネルＴの覆工部であるセグメントＣに固定した
反力壁１１’から反力を得ることにより、前記トンネル
先端部Ｔ１から、順次、管路Ｐを水中に押し出す工程を
含むことを特徴としている。以下、各工程について詳細
に説明する。

【００２７】（１）トンネル構築工程 トンネル構築工程は、さらに以下の各工程から構成され
ている。 （ａ）通常掘削工程（図１（ａ）） 本工程は、地上部におけるトンネル入口Ｔ２からトンネ
ル先端部Ｔ１に至るまで、シールド掘削機Ｓを用いて地
盤Ｇの掘削を行い、セグメントＣを組み立てることによ
りトンネル壁面部の覆工を行う工程であり、既存の方法
を用いて行うことができる。当該工程では、後述する先
端覆工部Ｃ１の直前までの区間にトンネル構築を行う場
合を対象としている。

【００２８】（ｂ）先端覆工部Ｃ１の構築工程（図１
（ｂ）） 本工程は、前記通常掘削工程でセグメントＣの覆工を行
った最前部からトンネル先端部Ｔ１方向に向かい、トン
ネル内径が漸次縮径する、すなわち、テーパ形状となる
ように、覆工部（先端覆工部Ｃ１）を構築し、トンネル
Ｔを完成させる工程である。

【００２９】施工方法としては、例えば以下の方法が考
えられる。第１の方法は、トンネル内径を漸次縮径した
セグメントＣによりトンネル内壁面の覆工を行う方法で
ある（図１および図２に示した方法）。また、第２の方
法は、通常掘削工程で構築したトンネル部と同一内径で
トンネル掘削を行い、板厚が漸次厚くなることでトンネ
ル内径が縮経するように形成したセグメントを用いて、
トンネル内壁面の覆工を行う方法である。なお、前記先
端覆工部Ｃ１の内周部における形状は、敷設する管路Ｐ
の終端部Ｐ２の形状と嵌合する態様で形成する必要があ
る。

【００３０】このように先端覆工部Ｃ１を形成したこと
により、トンネル先端部Ｔ１を通して管路Ｐを水中に敷
設する場合に、特別な対応を行わなくても、当該管路Ｐ
がトンネル先端部Ｔ１から抜け出さないことになり、施
工上非常に有益となる。

【００３１】（ｃ）シールド掘削機Ｓ回収工程（図１
（ｃ）） 本工程は、トンネル構築に使用したシールド掘削機Ｓを
回収する工程であり、トンネル先端部Ｔ１に到達したシ
ールド掘削機Ｓを海上に浮上させて回収する工程であ
る。

【００３２】まず、シールド掘削機Ｓの後部を止水し、
環状の推力伝達体４１を取り付ける。また、当該シール
ド掘削機Ｓ内部に浮き袋等の浮力を与える浮揚手段４３
を付設する。次に、シールド掘削機Ｓの内部よりシール
ドジャッキ５２を用いて推力伝達体４１を押圧すること
により、当該シールド掘削機Ｓを前面に押し出し、海中
に移動させる。シールド掘削機Ｓには、浮揚手段４３に
より浮力が働くため、当該シールド掘削機Ｓは海上に浮
上し、浮上したシールド掘削機Ｓをフローティングクレ
ーン（図示せず）等により回収することができる。

【００３３】当該工程により、シールド掘削機Ｓを容易
に回収することができるため、シールド掘進機Ｓの再利
用が可能となる。

【００３４】（２）管路敷設工程 ◎管路敷設の考え方 管路敷設工程を説明する前に、管路Ｐを敷設する際の考
え方について簡単に説明する。図２および図３に示すよ
うに、本工程は、敷設すべき管路Ｐの先端部Ｐ１を閉塞
して液体２０を封入し、加圧装置を用いて当該液体２０
を加圧することにより管路Ｐを前進移動させるものであ
る。すなわち、液体２０は非圧縮性物質であるため、加
圧することにより管路Ｐの先端部Ｐ１を介して、当該管
路Ｐには引張力が作用する。そのため、管路Ｐの前方を
牽引することと同様の作用を奏することになるため、管
路Ｐが前方に移動することになる。しかし、敷設すべき
管路Ｐの全長が長くなれば、その総重量は膨大なものと
なり、その総てを加圧装置に負担させると装置を大きく
形成しなければならず不経済である。

【００３５】そこで、本発明では、セグメントＣと管路
Ｐの間隙に、管路Ｐ内部に封入した流体２０の比重と比
較して比重の大きい流体（海水Ｗ）を注入して、管路Ｐ
内の液体２０を加圧する方法を採用することで、前記問
題点を解決したものである。つまり、当該方法により、
管路Ｐには両液体の比重差に応じた浮力が作用すること
になるため、管路Ｐの外周面とセグメントＣの内周面と
の接触部分に作用する摩擦抵抗を低減することができる
ため、両液体の比重差を最適に選択すれば、管路Ｐを完
全に流体（海水Ｗ）中に浮上させた状態に保つことがで
き、最小の加圧力で管路Ｐを水中に敷設することができ
ることになる。

【００３６】◎管路敷設工程で使用する装置 次に、管路敷設工程で使用する管路Ｐおよび管路押圧装
置１０等について説明する。

【００３７】イ）管路Ｐ 管路Ｐを形成する管の材質等には特に制限はないが、深
海域で使用されるため、高水圧に耐えられるものである
必要があり、通常用いられている強化プラスチック管、
鋼管等を用いることができる。管路Ｐは作業に適した長
さに分割されており、所定の長さをトンネルＴ内に押し
出し移動させながら、適宜接合することにより延長し
て、敷設すべき管路長に形成することになる。また、図
４に示すように、管路Ｐの先端部Ｐ１には、ストレーナ
３４が設けられているとともに、円錐形状の仮蓋３５が
挿設されている。当該仮蓋３５は、ストッパーリング３
６によりストレーナ３４側への移動が拘束されており、
管路Ｐ内に封入された液体２０が外部に漏出しない構造
になっている。また、仮蓋３５の頂部には、管路Ｐの先
端部Ｐ１を取水位置に沈設した後に、当該仮蓋３５を取
り外すためのワイヤロープ３７が取り付けられている。
さらに、管路Ｐの先端部Ｐ１には、後述するように、取
水位置に設置する際に取り付けられる沈設用のアンカー
３３が設けられている。前記ストレーナ３４は、管路Ｐ
に当初から設けられていてもよく、あるいは、後述する
管路押圧工程の作業中に、ダイバー等の作業員により、
水中で設けるものであってもよい。

【００３８】なお、外周部に突起を穿設した管路を使用
すれば、管路の外周面とセグメントの内周面との接触部
分に作用する摩擦抵抗を低減することができるため、よ
り効率的に作業を行うことができる。

【００３９】さらに、管路Ｐの終端部Ｐ２は、テーパ形
状を有するセグメントにより形成されている先端覆工部
Ｃ１と嵌合する形状に形成されている。すなわち、管路
Ｐの先端覆工部Ｃ１の長さに対応する部位に関しては、
トンネル入口Ｔ２方向に漸次拡径して形成されており、
当該終端部Ｐ２がトンネル先端部Ｔ１から抜け出すこと
がないようになっている。

【００４０】ロ）管路押圧装置１０ 図３（ａ）に示すように、管路押圧装置１０は、管路Ｐ
の内壁に対して水密性が確保されているとともに摺動自
在に設けられているプラグ１３と、当該プラグ１３に連
結されているロッド１２と、当該ロッド１２を移動させ
るための加圧装置である反力受けシリンダ１４とから構
成されている。また、地上部には、管路Ｐ内に封入され
ている液体２０を加圧する際に、反力を得るための反力
壁１１が構築されており、反力受けシリンダ１４は当該
反力壁１１に固定されている。

【００４１】なお、図３（ｂ）に示すように、後述する
トンネルＴの内部に設けられる管路押圧装置１０’は、
反力壁１１’が移動可能に形成されていること以外、前
記管路押圧装置１０と同様の構成を有している。

【００４２】ハ）その他の装置 地上部には、管路ＰをトンネルＴ内に搬入するための搬
入装置、管路Ｐ内に液体２０を封入するための送液装
置、および、管路Ｐを接合するための接合装置等（いず
れも図示せず）が設置されている。また、管路Ｐは、前
記送液装置を介して、液体貯溜施設（図示せず）と連通
している状態になっている。

【００４３】◎管路敷設工程 管路敷設工程は、さらに以下の各工程から構成されてい
る。

【００４４】（Ａ）液体（流体）注入工程 本工程は、管路押圧工程を行うための準備工程であり、
管路Ｐ内に液体２０を封入するとともに、管路Ｐとセグ
メントＣの間隙に、管路Ｐ内に封入する液体２０と比較
して比重の大きい液体（海水Ｗ）を注入する工程であ
る。

【００４５】図１（ｃ）に示すように、シールド掘削機
Ｓをトンネル先端部Ｔ１から回収すると、当該トンネル
先端部Ｔ１からトンネルＴ内に海水Ｗが流入し、トンネ
ルＴ内は海水面と同一の高さになるまで、海水Ｗで満た
されることになる。したがって、前記管路Ｐとセグメン
トＣの間隙には、海水Ｗが自動的に注入されることにな
る。ここで、海水Ｗの比重は、通常１．０２５５程度で
あるため、管路Ｐ内には、海水Ｗの比重と比較して小さ
い比重の液体２０を封入すればよいことになる。

【００４６】そこで、図２（ａ）に示すように、搬入装
置（図示せず）を用いて、トンネル入口Ｔ２から海水Ｗ
が注入されているトンネルＴ内に、先端部Ｐ１が閉塞し
ている管路Ｐを搬入し、送液装置（図示せず）により液
体２０を注入して、当該管路Ｐを沈設する。管路Ｐ内に
所定量の液体２０を注入した後、管路押圧装置１０のプ
ラグ１３を管路内に挿入して、当該液体２０を管路Ｐ内
に封入する。なお、作業にあたり、管路Ｐとセグメント
Ｃの間の水密性を確保しておく必要があるが、地上部に
おいて作業を行う場合には、大気中で管路Ｐ内に封入さ
れている液体２０の加圧作業を行うため、特に問題が生
じることはない。

【００４７】（Ｂ）管路押圧工程（図２（ａ），
（ｂ），（ｃ）） 図２（ａ）および図３（ａ）で示すように、本工程は、
管路Ｐ内に封入されている液体２０を加圧することによ
り、当該管路Ｐをトンネル先端部Ｔ１方向に押し出し移
動させる工程である。本工程の考え方は、前記のとおり
であり、地上部に設けた反力壁１１またはセグメントに
固定した反力壁１１’から反力を得て、反力受けシリン
ダ１４の動作により、ロッド１２を介してプラグ１３を
前進させ、管路Ｐ内の液体２０を加圧して管路Ｐを前方
に押し出し、管路Ｐを移動させるものである。なお、図
２（ｂ）に示すように、本工程では、作業を行っている
管路を所定の位置にまで移動させた後、当該管路の後端
部に他の管路を接合して、同様の作業を連続的に行うこ
とになる。

【００４８】次に、前記工程を繰り返すことにより、ト
ンネル先端部Ｔ１から管路Ｐの先端部Ｐ１が海中に押し
出された後の作業について説明する。この場合には、そ
のまま作業を行うと、管路Ｐの先端部Ｐ１の位置が定ま
らず、計画されている取水位置に管路を設置できないこ
とになる。そのため、フローティングクレーン等の曳船
３１により、管路Ｐの先端部Ｐ１を支持しながら、当該
先端部Ｐ１を取水位置に誘導する（図２（ｃ）参照）。

【００４９】続いて、トンネルＴ内に存在している管路
Ｐの長さが、トンネル長より短くなった場合について説
明する。この場合には、図２（ｃ）および図３（ｂ）に
示すように、地上部において、液体２０の加圧作業がで
きないため、移動可能である反力壁１１’をトンネル覆
工部であるセグメントＣに固定し、当該セグメントＣか
ら反力を得ることにより、管路押圧装置１０を用いて、
管路Ｐの移動を行うことになる。ここで、反力壁１１’
を境にしたトンネル入口Ｔ２方向側のトンネルＴ内は、
後述する反力壁１１’の移動作業を行う必要があること
から気中状態に保つ必要がある。そのため、管路Ｐの後
部とセグメントＣの間に止水手段１５を設けることによ
り水密性を確保する。なお、管路押圧装置１０’のプラ
グ１３を管路Ｐ内部に挿入するとともに、反力壁１１’
に反力受けシリンダ１４を固定することは、地上部にお
ける作業と同様である。

【００５０】続いて、反力受けシリンダ１４の動作によ
り、ロッド１２を介してプラグ１３を前進させて管路Ｐ
内の液体２０を加圧すると、管路Ｐは前進し、トンネル
先端部Ｔ１方向に移動することになる。所定距離だけ管
路Ｐを押し出し移動させた後は、セグメントＣに固定さ
れている反力壁１１’の壁面からの固定を解除し、当該
反力壁１１’を所定距離だけトンネル先端部Ｔ１方向に
前進させる。その後、再び反力壁１１’を壁面に固定
し、上記作業を繰り返すことになる。そして、最終的に
は、管路Ｐの終端部Ｐ２が、先端覆工部Ｃ１と嵌合する
位置にまで管路Ｐを移動させ、当該管路Ｐと先端覆工部
Ｃ１の間の水密性を確保し、海水がトンネル先端部Ｔ１
からトンネルＴ内に流入しない状態として、管路Ｐを先
端覆工部Ｃ１に固設する。

【００５１】なお、取水位置にまで、管路Ｐの先端部Ｐ
１が到達した場合には、図４に示すように、当該管路Ｐ
の先端部Ｐ１を曳船３１上に引き上げ、アンカー３３を
取り付けて、当該位置に管路Ｐの先端部Ｐ１を沈設する
ことになる。管路Ｐの沈設後には、管路Ｐの仮蓋３５に
付設されているワイヤーロープ３７を牽引することによ
り、仮蓋３５を撤去して作業は終了する。

【００５２】このような、前記一連の作業により、トン
ネルＴと管路Ｐが連通することになり、地上部にポンプ
等の揚液手段（図示せず）を設けることにより、深層水
を取水することが可能となる。

【００５３】前記のように本発明によれば、地盤Ｇ中に
所定深さの水中部に至るトンネルＴを掘削することによ
り、管路敷設地点間の全長にわたってトンネルＴを掘削
することが不要であるので、管路敷設工事において工費
および工期が大幅に削減可能である。また、トンネル先
端部Ｔ１を、波浪の悪影響を受けることがない水深３０
ｍ以下の地点に設けることにより、水域の攪乱等の影響
を避けて作業を行うことができるため、効率的に管路Ｐ
の敷設作業を行うことができる。

【００５４】さらに、管路Ｐ内に液体２０を封入すると
ともに、管路ＰとセグメントＣの間隙に、管路Ｐ内に封
入する流体２０と比較して比重の大きい海水Ｗを適切に
注入し、管路Ｐ内に封入されている流体２０を加圧する
ことにより、管路Ｐを容易に水中に押し出すことができ
るため、さらに効率的に管路Ｐを水中に敷設することが
できる。また、管路ＰとトンネルＴの接合部の水密性が
確保された状態であることから、気密性、水密性を保持
した状態で常時使用可能な管路を構築することができ
る。

【００５５】＜第２実施形態＞本発明の管路敷設方法に
おける第２実施形態について説明する。当該方法は、前
記管路敷設工程において、トンネル先端部Ｔ１から、順
次管路Ｐを水中に引き出す工程を含むことを特徴として
いる。以下、各工程について詳細に説明するが、第１実
施形態において既に説明した装置等と同一の役割を果た
す装置等に関しては同一の符号を付し、その説明は省略
する。

【００５６】（１）トンネル構築工程 トンネル構築工程は、さらに以下の各工程から構成され
ている。 （ａ）通常掘削工程（図６（ａ）） 地上部から所定の水中部に至るまで、シールド掘削機
Ｓ’を用いて掘削を行い、壁面部にセグメントＣを組み
立てることにより覆工を行う工程である。なお、本工程
は、シールド掘削機Ｓ’の前面部が、水中部に到達した
時点でシールド掘削機Ｓ’を停止させ、作業を終了す
る。

【００５７】（ｂ）シールド掘削機内作業工程（図５
（ｂ）） 本実施形態では、シールド掘削機Ｓ’を回収せず、シー
ルド掘削機Ｓ’により地山を支持し、当該シールド掘削
機Ｓ’内部に先端覆工部Ｃ１’を構築することを特徴と
している。本工程は、シールド掘削機Ｓ’内部におい
て、シールド掘削機Ｓ’を分解する作業および先端覆工
部Ｃ１’を構築する作業を行う工程である。

【００５８】ここで、簡単にシールド掘削機Ｓ’につい
て説明する。図５（ａ）に示すように、シールド掘削機
Ｓ’は、面盤５１を回動させるモータ（図示せず）、セ
グメントＣから反力を得るためのシールドジャッキ５
２、掘削土砂を排出するための送排泥管５３、セグメン
トＣを組み立てるためのエレクター５４等の装置から構
成されており、それらの装置が鋼殻５０内に配設されて
いる。シールド掘削機Ｓ’の前方部には隔壁５５により
仕切られたチャンバ５６が設けられており、当該チャン
バ５６の中央部には、隔壁５５を貫通して、カッタビッ
ト５７が付設されている面盤５１を回動させる回動軸５
８が設けられている。なお、隔壁５５および鋼殻５０に
より、水密性が保たれているので、トンネルＴ’内に海
水Ｗは浸入せず気中状態に保たれている。

【００５９】本工程では、まず、前記通常掘削工程が終
了したシールド掘削機Ｓ’内に配設されているシールド
ジャッキ５２、送排泥管５３、エレクター５４、モータ
（図示せず）等の装置をシールド掘削機Ｓ’本体から分
離する。そして、鋼殻５０の内壁面に、トンネル先端部
Ｔ１’方向に向かって壁厚を厚く形成し、テーパ形状と
なるように先端覆工部Ｃ１’を構築する。当該先端覆工
部Ｃ１’の形状は、第１実施形態と同様に、敷設する管
路Ｐ’の終端部Ｐ２’の形状と嵌合する態様で形成する
必要がある。

【００６０】（２）管路敷設工程 管路敷設工程は、さらに以下の各工程から構成されてい
る。

【００６１】（Ａ）シールド掘削機前面部の分離工程
（図６（ｂ）） 本工程は、シールド掘削機Ｓ’の内部に管路Ｐ’を挿通
するための貫通部Ｔ３’（図５（ｂ））を形成するとと
もに、トンネルＴ’内を気中状態に保つ。そして、貫通
部Ｔ３’に管路Ｐ’を挿通可能となるように、当該管路
Ｐ’の先端部Ｐ１’と当該シールド掘削機Ｓの前面部で
ある面盤５１とを結合し、さらに、管路Ｐ’と結合して
いるシールド掘削機Ｓ’の面盤５１を当該シールド掘削
機Ｓ’本体から分離する工程である。

【００６２】まず、面盤５１の回動軸５８のフランジに
管路Ｐ’の先端部Ｐ１’をボルトにより接合するととも
に、隔壁５５の一部を撤去し、管路Ｐ’の先端部Ｐ１’
が貫通可能である大きさに貫通部Ｔ３’を形成する。つ
ぎに、回動軸５８および当該回動軸５８と一体となって
いる面盤５１をシールド掘削機Ｓ’本体から分離する
と、回動軸５８に管路Ｐ’が結合しているため、当該管
路Ｐ’は貫通部Ｔ３’に挿通され、順次、海中に引き出
されることになる。なお、作業中は、トンネルＴ’内部
を気中状態に保持する必要があるため、先端覆工部Ｃ
１’と管路Ｐ’の間に止水手段５９が設けられている。

【００６３】（Ｂ）管路牽引工程（図７（ａ）） 本工程は、シールド掘削機Ｓ’本体から分離した面盤５
１をトンネルＴ’の外部方向から牽引し、管路Ｐ’を水
中に引き出すことにより敷設する工程である。

【００６４】まず、管路Ｐと結合した面盤５１に、一端
が曳船３１に取り付けられた牽引用のワイヤロープ３２
を取り付ける。次に、面盤５１をシールド掘削機Ｓ’本
体から分離して、押出ジャッキ（図示せず）を用いて、
管路Ｐ’を海中に押し出しながら、ワイヤロープ３２を
曳船３１により牽引して、管路Ｐ’を海中に敷設する。
トンネルＴ’内は気中状態に保たれているため、容易に
管路Ｐ’を海中に引き出すことができる。管路Ｐ’は、
地上部またはトンネルＴ’内において、適宜接続して用
いることとして、管路Ｐ’が敷設すべき位置に到達する
まで、前記作業を繰り返し行う。その後、管路Ｐ’を取
水位置に沈設する作業、および、管路Ｐ’を先端覆工部
Ｃ１’に固設する作業を行うことになるが、その方法は
第１実施形態と同様である。なお、押出ジャッキによる
作業は、管路Ｐ’の先端部Ｐ１’を海中に引き出す段階
で、補助的に行うものである。

【００６５】したがって、本発明によれば、シールド掘
削機Ｓ’を使用してトンネルＴ’の掘削を行い、当該シ
ールド掘削機Ｓ’本体を先端覆工部Ｃ１’として利用し
てトンネルＴ’内を気中状態に保持しながら、管路Ｐ’
を結合したシールド掘削機Ｓ’の面盤５１をトンネル
Ｔ’の外部方向から牽引することにより管路Ｐ’を水中
に敷設することができる。したがって、より効率的に水
中に管路Ｐ’を敷設する作業を行うことができる。

【００６６】＜その他＞なお、第１実施形態および第２
実施形態において、管路Ｐ，Ｐ’の先端部Ｐ１，Ｐ１’
が水中に押し出された、あるいは引き出された状態にお
いて、管路Ｐ，Ｐ’の先端部Ｐ１，Ｐ１’または中途部
に推進力発生手段を設け、管路Ｐ，Ｐ’を所定位置にま
で誘導して、移動させることも可能である。推進力発生
手段としては、例えば、図８に示すように、サイドスラ
スター３８を管路Ｐ，Ｐ’の先端部Ｐ１，Ｐ１’に設け
ることができる。前記推進力発生手段を設けることによ
り管路Ｐ，Ｐ’自体が移動可能となることから、管路
Ｐ，Ｐ’の先端部Ｐ１，Ｐ１’が揺動等せず、管路Ｐ，
Ｐ’の先端部Ｐ１，Ｐ１’の誘導を容易に行うことがで
きる。

【００６７】以上、本発明の水中における管路敷設方法
に関し、好適な実施形態を例示して説明した。しかし、
本発明は、前記実施例で示した管路敷設方法に限られ
ず、前記構成を有する各種の方法において適用可能であ
ることは言うまでもない。また、敷設する管路は取水管
に限られるものではなく、放水管、上下水道管等の各種
の管路に関して適用が可能である。また、前記管路敷設
方法が適用されるのは海だけでなく、湖沼等が含まれる
ことは言うまでもない。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、地盤中に所定深さの水
中部に至るトンネルを掘削することにより、管路敷設地
点間の全長にわたってトンネルを掘削することが不要で
あるので工費および工期が削減可能な管路敷設方法を提
供することができる。また、トンネル先端部を、波浪の
悪影響を受けることがない水深３０ｍ以下の地点に設け
ることにより、水域の攪乱等の影響を避けて作業を行う
ことができるため、効率的に管路の敷設作業を行うこと
ができる。

【００６９】また、本発明によれば、シールド掘削機等
の掘削機を使用してトンネル掘削を行い、当該掘削機本
体を利用してトンネル内を気中状態に保持しながら、管
路に結合された前記掘削機の前面部を前記トンネル外部
から牽引することにより管路を水中に敷設することがで
きるため、より効率的に水中に管路を敷設する作業を行
うことができる。さらに、管路とトンネルの接合部の水
密性が確保された状態とすることにより、気密性、水密
性を保持した状態で常時使用可能な管路を構築すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態におけるトンネル構築工
程を示す側断面図であり、（ａ）は通常掘削工程、
（ｂ）先端覆工部の構築工程、（ｃ）はシールド掘削機
回収工程である。

【図２】本発明の第１実施形態における管路敷設工程を
示す側断面図であり、（ａ）は液体注入工程、（ｂ）お
よび（ｃ）は管路押圧工程である。

【図３】本発明に用いる管路押圧装置を示す側断面図で
あり、（ａ）は地上部に設置した場合、（ｂ）はトンネ
ル内部に設置した場合である。

【図４】本発明の第１実施形態により管路を敷設した状
態を示す側断面図である。

【図５】本発明の第２実施形態で使用するシールド掘進
機の側断面図であり、（ａ）は通常掘削工程、（ｂ）は
シールド掘削機内作業工程である。

【図６】本発明の第２実施形態におけるトンネル構築工
程を示す側断面図であり、（ａ）は通常掘削工程、
（ｂ）はシールド掘削機前面部の分離工程である。

【図７】（ａ），（ｂ）とも本発明の第２実施形態にお
ける管路牽引工程を示す側断面図である。

【図８】本発明に使用する管路の先端部に推進力発生手
段を取り付けた場合を示す側面図である。

【図９】本発明を用いて水中に管路を敷設した状態を示
す側断面図である。

【符号の説明】

Ｔ トンネル Ｔ１ トンネル先端部 Ｔ２ トンネル入口 Ｔ３’ 貫通部 Ｐ 管路（取水管） Ｐ１ 先端部 Ｐ２ 終端部 Ｇ 地盤 Ｃ，Ｃ’ セグメント Ｃ１，Ｃ１’ 先端覆工部 Ｓ，Ｓ’ シールド掘削機 Ｗ 海水 ２０ 液体 １０，１０’ 管路押圧装置 １１，１１’ 反力壁 １２ ロッド １３ プラグ １４ 反力受けシリンダ １５ 止水手段 ３１ 曳船 ３２ ワイヤロープ ３８ サイドスラスター ５１ 面盤 ５８ 回動軸

フロントページの続き (72)発明者 金子 研一 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 上田 耕平 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AC01 EA01 EA07 2D055 AA08 BA01 EA01 EA05 LA02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の各工程から構成されることを特徴
   とする水中における管路敷設方法。 （１）地盤中に地上部から所定深さの水中部に至るトン
   ネルを構築するトンネル構築工程。 （２）前記トンネルと管路が連通するように、前記トン
   ネル内部方向から管路を水中に敷設する管路敷設工程。
2. 【請求項２】 前記管路敷設工程において、前記トンネ
   ルの先端部から、順次前記管路を水中に押し出す工程、 を含むことを特徴とする請求項１記載の水中における管
   路敷設方法。
3. 【請求項３】 前記管路敷設工程は、さらに以下の工程
   を含むことを特徴とする請求項２記載の水中における管
   路敷設方法。 （Ａ）前記管路と前記トンネルの覆工部の間の水密性を
   確保し、前記管路内に流体を封入するとともに、前記管
   路と前記トンネルの覆工部の間隙に、前記管路内に封入
   する流体と比較して比重の大きい流体を注入する工程。 （Ｂ）前記トンネルの覆工部または地上部から反力を得
   て、前記管路内に封入した流体を加圧することにより、
   前記管路を前方に移動させて、前記トンネルの先端部か
   ら、順次前記管路を水中に押し出す工程。
4. 【請求項４】 前記管路敷設工程において、前記トンネ
   ルの先端部から、順次前記管路を水中に引き出す工程、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の水中における管
   路敷設方法。
5. 【請求項５】 前記トンネル構築工程において、掘削機
   を用いて前記トンネルの掘削を行い、前記掘削機を前記
   水中部に到達した位置で停止させる工程、を含むととも
   に、 前記管路敷設工程が、さらに以下の工程を含むことを特
   徴とする請求項４記載の水中における管路敷設方法。 （Ａ）前記掘削機の内部に前記管路を挿通するための貫
   通部を形成し、前記貫通部に前記管路が挿通可能となる
   ように、前記管路の先端部と前記掘削機の前面部とを結
   合する工程。 （Ｂ）前記掘削機の前面部を前記掘削機の本体から分離
   するとともに、前記掘削機の前面部を前記トンネル外部
   から牽引し、前記管路を水中に敷設する工程。
6. 【請求項６】 前記管路の先端部または中途部に推進力
   発生手段を設け、前記管路を所定位置にまで移動させる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項
   に記載の水中における管路敷設方法。
7. 【請求項７】 前記トンネル構築工程において、前記ト
   ンネルの先端部と前記管路の終端部が嵌合する態様で前
   記トンネルを構築し、 さらに、前記管路敷設工程において、前記トンネルの先
   端部と前記管路の終端部が嵌合する形状に形成された前
   記管路を使用すること、 を特徴とする請求項１乃至請求項６記載のいずれか一項
   に記載の水中における管路敷設方法。