JP2017089267A - プレキャスト構造体、地下構造物、洋上浮体構造物およびセグメント - Google Patents

Abstract

【課題】アーチアクションを利用して、部材の厚みを薄くすることが可能で軽量であり、止水性にも優れ、大幅な工期短縮が可能なプレキャスト構造体等を提供する。【解決手段】セグメント３は、コンクリート製であり、シールドトンネルに用いられるセグメントとほぼ同様の外形を有する。すなわち、セグメント３は、互いに対向する円弧状の曲面と、曲面同士を接続する側面とからなる。セグメント３を複数個周方向に連結することで、リング状のプレキャスト構造体を形成することができる。すなわち、セグメント３で構成されるプレキャスト構造体は、アーチ形状を有する。セグメント３の緊張部材以外の部位には、発泡体１５が埋設される。発泡体１５は、発泡スチロールなどの軽量な樹脂製である。すなわち、セグメント３を構成するコンクリートの内部には、中空部が形成され、中空部には発泡体１５が設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、地下構造物などに利用可能なプレキャスト構造体等に関する。

従来、地下に構造体を施工する方法としては、地上から地盤を開削し、場所打ちコンクリートによって地下の構造物を施工する方法がある。また、その一部にプレキャストコンクリートを用いる方法がある（例えば、特許文献１、特許文献２）。

特開２００８−２１５４号公報 特開２０００−３３７０９２号公報

しかし、特許文献１のように、略矩形のプレキャストコンクリートでは、所望の耐力を得るために、所定以上の肉厚が必要であり、製造から運搬、設置過程などにおいて、必ずしも効率的ではなかった。

また、特許文献２のように、場所打ち底版上に、アーチ形状のプレキャストコンクリートを用いる方法では、止水性の確保が困難である。

また、従来のプレキャストコンクリートは、重量があるため、運搬や設置作業が困難である。また、運搬重量などの制約のために、プレキャストコンクリートの大型化にも限界がある。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、アーチアクションを利用して、部材の厚みを薄くすることが可能で、軽量であり、止水性にも優れ、大幅な工期短縮が可能なプレキャスト構造体等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、第１の発明は、アーチ形状を有する複数のセグメントが連結されたリング状のプレキャスト構造体であって、前記セグメント同士は、周方向および長手方向に止水部材を介して連結されており、前記セグメントの内部にはコンクリートの中空部が設けられ、連結された前記セグメントの周方向および長手方向にプレストレスが付与されていることを特徴とするプレキャスト構造体である。

前記中空部には、発泡体が埋設されてもよい。

前記中空部には、パイプが埋設されてもよい。

前記プレキャスト構造体は、長手方向に前記セグメントが略直線状に連結されて形成されてもよい。

前記プレキャスト構造体は、長手方向に前記セグメントが略円環状に連結されて形成されてもよい。

第１の発明によれば、プレキャスト構造体が、アーチ形状を有する複数のセグメントからなるため、アーチアクションを利用することで部材を薄くすることができる。このため、工期を大幅に短縮することができる。

特に、セグメントの内部に、コンクリートの中空部が設けられるため、軽量である。このため、運搬や取扱いが容易である。また、セグメントを軽量化できるため、同じ重量の制限がある場合においては、セグメントのサイズを大きくすることができる。この結果、大型の構造物にも適用が可能である。また、セグメントの幅を広くすることができるため、使用するセグメントの個数を減らすことができる。この結果、セグメント同士の接続部の数を減らして、止水性を向上することができるとともに、組み立て工数を削減することができる。

また、中空部に発泡体を埋設することで、容易に中空部を形成可能である。すなわち、発泡体を型枠内に配置してコンクリートを充填することで、容易に内部に発泡体が配置されたコンクリートの中空体を形成可能である。

同様に、中空部にパイプを埋設することで、容易に中空部を形成可能である。すなわち、パイプを型枠内に配置してコンクリートを充填することで、容易に内部にパイプが配置されたコンクリートの中空体を形成可能である。

また、セグメントを、長手方向に略直線状に連結してプレキャスト構造体を構成すれば、任意の長さの地下構造物などを形成することができる。

また、セグメントを、長手方向に略円環状に連結してプレキャスト構造体を構成すれば、リング状の浮体構造物などを形成することができる。

第２の発明は、第１の発明にかかるプレキャスト構造体の少なくとも一部が地下に埋設されていることを特徴とする地下構造物である。

第２の発明によれば、プレキャスト構造体によって、地下トンネルや、地下上下水貯留部、地下駐車場などの地下構造物を得ることができる。

第３の発明は、第１の発明にかかるプレキャスト構造体の上方に浮体設備が配置されることを特徴とする洋上浮体構造物である。

前記プレキャスト構造体が長手方向に円環状に連結されてもよい。

第３の発明によれば、プレキャスト構造体によって、洋上風車などに利用される洋上浮体構造物を得ることができる。

第４の発明は、アーチ形状を有するコンクリート製のセグメントであって、前記セグメントの内部にはコンクリートの中空部が設けられ、前記セグメント同士を周方向および幅方向に連結した際にプレストレスを付与することが可能な緊張材用の孔が、前記セグメントの周方向および幅方向に設けられることを特徴とするセグメントである。

第４の発明によれば、プレキャスト構造物を容易に形成することが可能である。

本発明によれば、アーチアクションを利用して、部材の厚みを薄くすることが可能で、軽量であり、止水性にも優れ、大幅な工期短縮が可能なプレキャスト構造体等を提供することができる。

プレキャスト構造体１の斜視図。 （ａ）はセグメント３の正面図、（ｂ）はセグメント３の平面図。 （ａ）、（ｂ）はセグメント３の断面図。 （ａ）、（ｂ）はプレキャスト構造体１の正面図。 図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。 プレキャスト構造体１ａの正面図。 （ａ）は図６のＥ部におけるＦ矢視図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図。 下部セグメント３ａを設置する工程を示す図。 図８（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図。 上部セグメント３ｂを設置する工程を示す図。 地下構造物４３を示す図。 （ａ）はプレキャスト構造体１ａの止水構造を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＪ部におけるＫ−Ｋ線断面図。 トンネル５１を示す図。 プレキャスト構造体５７を海に曳航する工程を示す図。 洋上浮体構造物９０を示す図。 プレキャスト構造体６３を示す図。 洋上浮体構造物９０ａを示す図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、プレキャスト構造体１を示す斜視図である。なお、図１においては、後述する緊張材等の図示を省略する。

プレキャスト構造体１は、複数のセグメント３からなる。なお、図示した例では、プレキャスト構造体１が、４つのセグメント３からなる例を示すが、複数のセグメント３から構成されれば、セグメント３の個数は限定されない。また、各セグメント３の長手方向の連結数は、図示した例には限られない。なお、プレキャスト構造体１が、４つのセグメント３からなる場合には、セグメント３の連結位置は、水平方向に対して±４５°の位置に配置することが望ましい。例えば、地下にプレキャスト構造体１を埋設した際に、土圧によるモーメント分布を考慮すると、水平方向に対して±４５°の位置が、モーメントの符号が変わる部位となり、最もモーメントの小さな部位となるためである。

図２（ａ）はセグメント３の正面図、図２（ｂ）はセグメント３の平面図である。また、図３（ａ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。セグメント３は、コンクリート製であり、シールドトンネルに用いられるセグメントとほぼ同様の外形を有する。すなわち、セグメント３は、互いに対向する円弧状（アーチ形状）の曲面と、曲面同士を接続する側面とからなる。セグメント３を複数個周方向に連結することで、リング状のプレキャスト構造体１を形成することができる。すなわち、セグメント３で構成されるプレキャスト構造体１は、アーチ形状を有する。

セグメント３は、幅方向（図２（ｂ）の上下方向）にわたって孔１１が設けられ、内部には、後述する緊張部材が挿通される。すなわち、緊張部材は、セグメント３の幅方向に貫通する。また、セグメント３の周方向（図２（ｂ）の左右方向）には、セグメント３の湾曲形状に沿って孔１２が形成され、内部に後述する緊張部材が挿通される。すなわち、緊張部材は、セグメント３の周方向に貫通する。このように、セグメント３同士を周方向および幅方向に連結した際にプレストレスを付与することが可能な、緊張材用の孔１１、１２がセグメント３の周方向および幅方向に設けられている

セグメント３の緊張部材以外の部位には、発泡体１５が埋設される。発泡体１５は、発泡スチロールなどの軽量な樹脂製である。すなわち、セグメント３を構成するコンクリートの内部には、中空部が形成され、中空部には発泡体１５が設けられる。なお、本発明におけるセグメント３内部の中空部とは、コンクリートの無い部位を指し、コンクリートの内部に他の部材が埋設されている場合も、中空部と称する。

図３（ａ）に示すように、発泡体１５の四隅近傍には、緊張部材が挿通される孔１２が設けられ、発泡体１５の周囲を覆うように鉄筋１０がセグメント３の周方向に沿って配置される。なお、図示した状態では、孔１２に緊張部材２７が挿通された状態を示す。セグメント３は、コンクリート製の外殻の内部に、鉄筋１０、発泡体１５等を所定の位置に配置した状態で、コンクリートを空隙に充填して箱抜きすることで形成される。このようなセグメント３は、内部まで中実のコンクリート製の部材と比較して、軽量化することができる。

このように、コンクリートの圧縮およびせん断に対しては、コンクリート断面として余裕があるため、中空にしても問題がない。一方、コンクリートの引張に対しては、引張りに抵抗する鉄筋の配置が可能なだけの、コンクリート部材としての部材高さ（部材厚さ）を確保できればよい。

なお、図３（ｂ）に示すように、複数のパイプ１５ａを埋設することで、コンクリートの中空部を形成してもよい。パイプ１５ａは、例えばワインディングパイプであり、パイプ１５ａ等を配置した状態でコンクリートを充填して箱抜きすることで、セグメント３を形成することができる。

このように、セグメント３の内部に、コンクリートの中空部が設けられるため、セグメント３を軽量化することができる。このため、運搬や取扱いが容易である。また、セグメントを軽量化できるため、同じ重量制限の場合においては、セグメント３のサイズを大きくすることができる。この結果、大型の構造物に適用が可能である。また、セグメント３の幅を広くすることができるため、使用するセグメント３の個数を減らすことができる。この結果、接続部の数を減らして、止水性を向上することができるとともに、組み立て工数を削減することができる。

なお、本発明では、コンクリートの中空部を有するセグメントであれば中空部の形成方法については、前述した発泡体１５やパイプ１５ａに限定されない。

図４（ａ）は、プレキャスト構造体１の正面図である。前述した様に、複数のセグメント３を周方向に連結することで、プレキャスト構造体１はリング状となる。さらに、リング状のセグメント連結体同士を幅方向（プレキャスト構造体１の長手方向）に連結することで、プレキャスト構造体１が形成される。

なお、セグメント３の幅方向の両側面には、止水部材９ａ、９ｂが設けられる。すなわち、セグメント３は、止水部材９ａ、９ｂを介して連結される。また、セグメント３の周方向の両側面にも、図示を省略した止水部材が設けられる。すなわち、セグメント３同士の連結面には止水部材が設けられ、セグメント３同士は、周方向および長手方向に止水部材を介して連結される。

セグメント３の幅方向（プレキャスト構造体１の長手方向）の連結には、緊張部材５が用いられる。図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。孔１１は、セグメント３の厚み方向の略中央に設けられる。孔１１には、緊張部材５が挿通される。緊張部材５は、複数のセグメント３を貫通する。

一部またはすべてのセグメント３は、内面側に孔１１が露出する開口部が設けられる。したがって、開口部において、内部の緊張部材５が露出する。緊張部材５の端部は、アンカープレート１７によって、セグメント３の開口部に定着される。また、さらに、緊張部材５の端部にはカプラースリーブ１９が設けられ、カプラージョイント２１を介して接続可能である。このため、セグメント３を、長手方向に所定の数だけ連結するたびに、緊張部材５を挿通して、緊張部材５同士を連結することができる。このため、連結されたセグメント３の長手方向の全長にわたってプレストレスを付与することができる。

なお、緊張部材５の緊張と定着は、一つのセグメント３を連結するたびに行ってもよく、複数個のセグメント３が連結されるたびに行ってもよい。

ここで、前述した様に、セグメント３同士の対向面（端面）には、止水部材９ａ、９ｂが配置される。このように、連結されたセグメント３の長手方向の全長にわたってプレストレスを付与し、互いの接触面に２重に止水部材９ａ、９ｂを配置することで、セグメント３同士の接触面の止水性を確保することができる。

同様に、セグメント３の周方向の連結には、前述した緊張部材２７が用いられる。周方向に貫通する緊張部材２７によって、セグメント３は周方向に緊張されて連結される。すなわち、周方向に連結されたセグメント３には、周方向にプレストレスが付与される。

前述した様に、セグメント３を周方向に連結すると、プレキャスト構造体１は、略円形となる。このため、いずれの方向からもアーチアクションを利用することができる。このため、プレキャスト構造体１の肉厚を薄くすることができる。

このように、プレキャスト構造体１は、セグメント３が、周方向および長手方向に、止水部材を介して連結され、長手方向および周方向の連結部に、プレストレス力を付与するため、高い止水性を確保することができる。なお、プレキャスト構造体１の形状は、完全な円形でなくてもよく、楕円形など、アーチアクションを利用可能であれば、他の形状であってもよい。

なお、図４（ｂ）に示すように、セグメント３の外周に、緊張部材２７ａを配置してもよい。すなわち、セグメント３の内部に緊張部材２７を挿通するのではなく、セグメント３を周方向に連結した状態のリング状部材の外周に、緊張部材２７ａを配置して、樽締めしてもよい。この場合には、緊張部材２７ａは、例えば、エポキシなどの樹脂で被覆された鋼線を使用することができる。

また、図６に示すプレキャスト構造体１ａのように、セグメント３の周方向の連結部の一部に、結合突部７を設けてもよい。この場合には、一つまたは複数のセグメントからなる下方のセグメント連結体（図中矢印Ｄの部位）を下部セグメント３ａと称し、複数のセグメントからなる上方のセグメント連結体（図中矢印Ｃの部位）を上部セグメント３ｂと称することとする。すなわち、下部セグメント３ａおよび上部セグメント３ｂは、それぞれ、結合突部７を有する。結合突部７は、半円状の下部セグメント３ａおよび上部セグメント３ｂの先端部に、一対形成される。

図７（ａ）は、図６のＥ部におけるＦ矢視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。下部セグメント３ａと上部セグメント３ｂとを対向させて組み合わせると、結合突部７同士が対向して接触する。結合突部７には、上下に貫通する孔２３が設けられる。なお、孔２３の個数は、図示した例には限られない。

下部セグメント３ａの結合突部７の孔２３と、上部セグメント３ｂの結合突部７の孔２３とを略直線上に配置した状態で、孔２３には、上下の結合突部７を貫通する緊張部材２７ｂが挿通される。周方向に隣接する下部セグメント３ａと上部セグメント３ｂの結合突部７同士の位置を合わせた状態で、緊張部材２７ｂを結合突部７の上下面に定着することで、結合突部７同士が緊張部材２７ｂで緊張される。

ここで、下部セグメント３ａと上部セグメント３ｂの対向面（端面）には、止水部材９ｃ、９ｄが配置される。このように、周方向に連結された下部セグメント３ａと上部セグメント３ｂを緊張部材２７ｂで緊張して連結し、互いの接触面に２重に止水部材９ｃ、９ｄを配置することで、下部セグメント３ａと上部セグメント３ｂの接触面の止水性を確保することができる。

また、プレキャスト構造体１ａがアーチアクションを利用する際には、プレキャスト構造体１ａの外周面側に引張力が付与される。しかし、結合突部７が、下部セグメント３ａ、上部セグメント３ｂの外周面に配置されるため、連結が容易であるのみではなく、プレキャスト構造体１ａの外周面側に圧縮力を付与することができる。このため、下部セグメント３ａと上部セグメント３ｂの接続部が開くことがなく、高い止水性を確保することができる。

以上のように、本実施形態のプレキャスト構造体１、１ａによれば、プレキャスト構造体が、アーチ形状を有する複数のセグメント３からなるため、アーチアクションを利用することで部材を薄くすることができる。このため、工期を大幅に短縮することができる。

次に、プレキャスト構造体１ａを用いた、地下構造物の施工方法について説明する。なお、地下構造物には、プレキャスト構造体１を用いてもよい。この場合には、現場で全てのセグメント３を組み立ててもよく、予め一部またはすべてのセグメント３を連結して、リング状または半リング状の部材を現場で組み立ててもよい。

図８（ａ）は、下部セグメント３ａを配置して連結する工程を示す図である。なお、以下の説明では、山留等の図示を省略する。下部セグメント３ａは、予め複数のセグメント３によって構成され、開削部３１の下方（地下）に敷設される。図８（ａ）に示すように、開削部３１には、所定の間隔で支保工３３が配置される。したがって、下部セグメント３ａは、支保工３３の隙間からクレーンで吊降ろされる。開削部３１の下部には、開削部３１の長手方向に沿って、レール３５が敷設される。

クレーンによって、レール３５上に配置された下部セグメント３ａは、ウィンチ３７によって、移動可能である（図中矢印Ｈ方向）。したがって、下部セグメント３ａをすでに設置した下部セグメント３ａ方向に移動させて、長手方向に連結することができる。この際、下部セグメント３ａ同士の間には、止水部材９ａ、９ｂが配置されて、緊張部材５により緊張される。

所定長の下部セグメント３ａの連結が終了すると、次に、図８（ｂ）に示すように、下部セグメント３ａの周囲に、流動化処理土３９が充填される。

図９は、図８（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図である。前述した様に、下部セグメント３ａは、円弧上の形状であるため、開削部３１の底面との隙間が大きく、流動化処理土３９の充填が容易である。また、この際、下部セグメント３ａの内部にも流動化処理土３９が所定量の流動化処理土３９が充填される。このようにすることで、下部セグメント３ａ（プレキャスト構造体）の浮き上がりを防止することができるとともに、下部セグメント３ａ内の足場を確保することができる。このように設置された下部セグメント３ａの少なくとも一部が流動化処理土３９によって埋め戻される。

次に、図１０（ａ）に示すように、予め複数のセグメント３によって構成される上部セグメント３ｂを吊降ろす。この際、図１０（ｂ）に示すように、下部セグメント３ａ内部の流動化処理土３９上には、レール３５が敷設され、さらに、レール３５上には、架台４１が設置される。したがって、架台４１は、レール３５に沿って、開削部３１の長手方向に移動可能である。

クレーンによって、架台４１上に上部セグメント３ｂを吊降ろすと、ウィンチ３７によって、上部セグメント３ｂが載置された架台４１を、すでに設置した上部セグメント３ｂ方向に移動させて、下部セグメント３ａ同士を長手方向に連結することができる。この際、上部セグメント３ｂ同士の間には、止水部材９ａ、９ｂが配置され、緊張部材５により緊張される。

また、上部セグメント３ｂは、下部セグメント３ａと連結される。この際、下部セグメント３ａと上部セグメント３ｂの間には、止水部材９ｃ、９ｄが配置される。このように、下部セグメント３ａと上部セグメント３ｂを周方向および長手方向に連結することでプレキャスト構造体１ａが構築される。

図１１は、このようにして構築された地下構造物４３を示す図である。なお、地下構造物４３は、地下トンネルである例を示すが、上下水貯留部や地下駐車場など、プレキャスト構造体の少なくとも一部が地下に埋設されて、地下に構築される構造物であれば、いずれにも適用可能である。また、プレキャスト構造体１、１ａは、略円形であってもよく、または、複数の円断面が連結した形態であってもよい。

なお、プレキャスト構造体１ａの止水性を確保するためには、図１２（ａ）に示すように、連結部に塗膜４５を施してもよい。塗膜４５は、例えば超速硬化ポリウレタン樹脂の吹付などによって形成される。例えば、セグメント３同士の長手方向の連結部の外周や、周方向の連結部（結合突部７の連結部）などに塗膜４５が施される。

図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＪ部におけるＫ−Ｋ線断面図である。プレキャスト構造体１ａの下方においては、塗膜４５の吹付が困難である。このため、下部セグメント３ａ同士の対向面にさらに防水シート４７を挟み込んでもよい。また、塗膜４５は、プレキャスト構造体１ａの内面側に設けてもよい。このように、塗膜４５等を用いれば、止水部材９ａ、９ｂなどを用いる場合と比較して、セグメント同士の位置精度が低くても、止水性を確保することができる。

次に、海底トンネルの構築方法について説明する。図１３は、トンネル５１の長手方向の概略断面図である。トンネル５１は、海底トンネル部５３と陸上トンネル部５５とが連結して構成される。

海底トンネル部５３は、海底６１の下部に埋設される。海底トンネル部５３と陸上トンネル部５５とは接続部５９で接続される。接続部５９は、例えば、換気塔を兼ねる。本発明のトンネル５１は、少なくとも海底トンネル部５３が、複数のプレキャスト構造体５７が連結されて構成される。プレキャスト構造体５７は、例えば、プレキャスト構造体１の端面の開口部が塞がれたものである。なお、プレキャスト構造体５７は、略円形であってもよく、または、複数の円断面が連結した形態であってもよい。

プレキャスト構造体５７は、海底６１に埋設される。例えば、プレキャスト構造体５７は、砕石で埋設される。この場合、海底６１を所定深さまで掘削した後、所定の厚みで砕石を配置し、その上にプレキャスト構造体５７を沈設した後、プレキャスト構造体５７の全体を砕石で埋設すればよい。また、必要に応じて、砕石を敷設する下部の地盤に対して地盤改良を行ってもよい。

次に、トンネル５１の施工方法について詳細に説明する。まず、図１４（ａ）に示すように、海底トンネル部５３が施工される海底トンネル施工範囲５３ａと、陸上トンネル部５５が施工される陸上トンネル施工範囲５５ａとの間に、鋼管矢板筒７９を施工する。鋼管矢板筒７９は、複数の鋼管矢板が連結されて形成される。なお、鋼管矢板筒７９は、海底トンネル部５３と陸上トンネル部５５との接続部５９（図１３参照）よりも深く形成される。

鋼管矢板筒７９で囲まれた内部の地盤は掘削されて、所定の深さに底版８３が施工される。底版８３は、接続部５９（図１３参照）が施工される部位である。すなわち、底版８３は、海底トンネル部５３と、陸上トンネル部５５とが接続される部位よりも深い位置に形成される。

鋼管矢板筒７９よりも陸側である陸上トンネル施工範囲５５ａの所定の範囲には製作ヤード８９が施工される。製作ヤード８９は、陸上トンネル施工範囲５５ａの一部の地盤を開削することで形成される。製作ヤード８９の深さは、水面よりも低ければ、陸上トンネルを施工する深さまで開削する必要はない。すなわち、製作ヤード８９は、陸上トンネル施工範囲５５ａの全体を利用して形成してもよく、陸上トンネル施工範囲５５ａの一部のみを利用して陸上トンネル施工範囲５５ａよりも小さい範囲に形成してもよい。なお、前述した底版８３の施工は、製作ヤード８９の施工と同時に行ってもよい。

製作ヤード８９は鋼管矢板筒７９まで形成される。製作ヤード８９の側面には、山留が設けられる。すなわち、山留は鋼管矢板筒７９に接合される。また、鋼管矢板筒７９の一部を切除して、プレキャスト構造体５７の通路を形成する。すなわち、製作ヤード８９と海とが連通する。なお、鋼管矢板筒７９の海に面した面には、ゲート８５が形成されるため、ゲート８５よりも陸側の製作ヤード８９へ海水が流入することが防止される。

ドライドッグとして機能する製作ヤード８９において、プレキャスト構造体５７が組み立てられる。なお、プレキャスト構造体５７の内部には、例えばバラストが設けられる。また、プレキャスト構造体５７の両端部は塞がれる。

プレキャスト構造体５７の組み立てが完了すると、図１４（ｂ）に示すように、ゲート８５を開き、製作ヤード８９内に、海水を導入する。なお、ゲート８５の素材は、例えば鉄やコンクリート（プレキャスト）などであり、ゲート８５は、大型重機などで引き上げる方法や、仮設水門のような方法で開閉される。

海面に浮上したプレキャスト構造体５７は、曳航船によって海側に曳航される（図中矢印Ｏ）。すなわち、プレキャスト構造体５７は、製作ヤード８９から沈設場所の海上まで曳航されて移動する。なお、ゲート８５は、図示したように、上下に移動させる形態ではなく、両開きなどの形態でも良い。

海上に曳航されたプレキャスト構造体５７は、沈設場所まで曳航される。この際、前述した様に、プレキャスト構造体５７の沈設場所の海底６１は、予め所定の深さまで掘削されて、前述した様に砕石が敷設される。なお、海底６１を掘削して砕石が敷設された底を、海底６１ａとする。すなわち、プレキャスト構造体５７は海底６１ａに沈設される。

プレキャスト構造体５７を沈設場所まで曳航した後、バラストに水を導入し、プレキャスト構造体５７を沈設する。以上により、所望の場所の海底６１ａにプレキャスト構造体５７を沈設することができる。なお、この時点で、例えばプレキャスト構造体５７の通路部分（上部）を除いて、底版８３上に例えばケーソン等によって、接続部５９（図１３参照）の一部を構築してもよい。

以上のプレキャスト構造体５７の製造、曳航および沈設を繰り返す。複数のプレキャスト構造体５７を沈設した後、隣り合うプレキャスト構造体５７同士を接続する。なお、プレキャスト構造体５７同士の接続には、通常のセグメント同士を連結できれば、いずれの構造であってもよい。また、全てのプレキャスト構造体５７が鋼管矢板筒７９の部位を通過した後、接続部５９（図１３参照）を地上まで完成させる。このように、プレキャスト構造体５７を沈埋函体として利用することができる。

ここで、従来の箱型の沈埋函体の接続構造には、周囲の変形を吸収するための可撓性機構が設けられる。一方、本発明のプレキャスト構造体５７同士の接続部には、可撓性機構は不要である。これは、本発明のプレキャスト構造体５７が、多数のセグメント３で構成されるため、環状部材同士の接続部において、わずかに変位を許容することができるためである。例えば、本発明のプレキャスト構造体５７は、８０〜１００の環状部材が長手方向に連結されて構成される。従来の接続構造における可撓性機構が１００ｍｍ程度の変形を許容するとすれば、本発明では、環状部材同士の接続部でそれぞれ１ｍｍ程度に分散して変形を許容できればよいこととなる。このため、沈埋函体同士の接続部には、可撓性機構が不要となる。

この結果、本発明のプレキャスト構造体５７を用いた沈埋トンネルは、長手方向において、略一定の剛性となるため、従来のように、接続部で大きな剛性変化部が形成されることがなく、応力集中も生じにくい。

なお、プレキャスト構造体５７同士を接続するには、プレキャスト構造体５７同士の間にシール部材を挟み込んで水圧接合で行われる。水圧接合は、まず、シール部材が端面に取り付けたプレキャスト構造体５７を、他方のプレキャスト構造体５７に取り付けられ、図示を省略した引寄せジャッキで引き寄せる。この際、引寄せジャッキの力で、シール部材を圧縮し、止水効果を得る。次に、プレキャスト構造体５７の端面とシール部材で囲まれた部分の水を排水すると、プレキャスト構造体５７の反対側端面の外部水圧と差圧を生じ、シール部材は更に圧縮量を増し、安全性の高い止水効果が得られる。

プレキャスト構造体５７の内面および接続部の内面には、二次覆工が打設される。以上により、プレキャスト構造体５７同士の接続が完了する。海底トンネル部５３の全長にわたってプレキャスト構造体５７を沈設して接合が完了して、プレキャスト構造体５７を埋め戻すことで、海底トンネル部５３が完成する。

このように、プレキャスト構造体５７を連結して構成するため、断面にアーチ形状を容易に形成することができる。したがって、従来のように、ドライドッグにおいて場所打ちで形成される箱型の沈埋函体と比較して、耐外圧特性が向上する。このため、肉厚を薄くすることができる。

また、プレキャスト構造体５７の組み立てを行う製作ヤード８９として、陸上トンネル施工範囲５５ａが利用される。このため、沈設場所に近い場所でプレキャスト構造体５７を組み立てることができる。また、開削によって形成される製作ヤード８９は、その後の陸上トンネル部５５の施工にそのまま利用することができる。したがって、無駄がなく、効率よくトンネル５１を施工することができる。

次に、陸上トンネル部５５の施工方法について説明する。陸上トンネル部５５は、前述した開削工法で施工することもできるが、以下のようにして施工することもできる。

まず、陸上トンネル部５５の施工領域のほぼ全域を開削して、例えば最端部（海底トンネル部５３から遠い側であって、地表に近い側）に新たに製作ヤードを構築する。新たに構築された製作ヤードは、海面よりも低い位置に形成される。また、製作ヤードの海側の端部には、ゲートが設けられる。ゲートによって、製作ヤードへ海水が流入することが防止される。すなわち、ゲートの外側（海側）の陸上トンネル施工範囲５５ａには、海水が導入される。

ゲートによってドライドッグとして機能する製作ヤードでは、プレキャスト構造体５７が組み立てられる。プレキャスト構造体５７の組み立てが完了すると、前述の工程と同様に、ゲートを開き、製作ヤード内に、海水を導入する。水面に浮上したプレキャスト構造体５７は、曳航船によって海側に曳航される。すなわち、プレキャスト構造体５７は、製作ヤードから沈設場所まで曳航される。

プレキャスト構造体５７が、陸上トンネル施工範囲５５ａにおける沈設場所まで水上を移動した後、バラストに水を導入し、プレキャスト構造体５７を沈設する。以上により、所望の場所にプレキャスト構造体５７を沈設することができる。なお、陸上トンネル部５５の端部に設置されるプレキャスト構造体５７は、海底トンネル部５３と陸上トンネル部５５の接続部５９に接続される。

以上のプレキャスト構造体５７の製造、曳航および沈設を繰り返す。複数のプレキャスト構造体５７を沈設した後、隣り合うプレキャスト構造体５７同士を接続する。なお、プレキャスト構造体５７同士の接続には、海底トンネル部５３の施工と同様である。

全てのプレキャスト構造体５７の沈設が完了した後、内面および接続部の内面に、二次覆工が打設される。以上により、プレキャスト構造体５７同士の接続が完了する。陸上トンネル部５５の全長にわたってプレキャスト構造体５７を沈設して接合が完了して、プレキャスト構造体５７を埋め戻すことで、陸上トンネル部５５が完成する。

以上のように、本発明では、陸上トンネル部５５についても、プレキャスト構造体５７の沈設によって施工することができる。すなわち、シールド工法が利用できないような比較的浅い陸上トンネル部５５に対しても、セグメント３を利用した陸上トンネル部５５を容易に施工することができる。

次に、プレキャスト構造体５７を用いた洋上浮体構造物の例について説明する。図１５は、洋上浮体構造物９０を示す図である。前述した様に、プレキャスト構造体５７は、両端部が塞がれている。このため、プレキャスト構造体５７は、全体として比重を１よりも小さくすることが容易である。このため、洋上に浮上させることができる。洋上浮体構造物９０として利用する場合には、複数のプレキャスト構造体５７が、長手方向に垂直な方向に複数連結される。図示した例では、二つのプレキャスト構造体５７が連結される。

このようにして構築された洋上浮体構造物９０には、洋上風車などの洋上浮体設備９１が設置される。このように、プレキャスト構造体５７は、止水性に優れるため、洋上浮体構造物９０として利用することもできる。

なお、上述した実施形態では、プレキャスト構造体が、長手方向にセグメント３が略直線状に複数連結されて形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。図１６は、プレキャスト構造体６３を示す平面図である。プレキャスト構造体６３は、長手方向に複数のセグメント３が略円環状に連結されて形成される。すなわち、プレキャスト構造体６３は、略ドーナツ型である。

プレキャスト構造体６３は、長手方向にもリング状であるため、直線状の場合のように、両端部に開口部がなく、開口部を塞ぐ必要はない。なお、図１６のＬ−Ｌ線断面図は、図４（ａ）とほぼ同様になる。プレキャスト構造体６３も、セグメント３の周方向（図４（ａ）の周方向）と、長手方向（図１６のリング状の周方向）の両方とも、プレストレスが付与される。このため、止水性が優れる。

図１７は、プレキャスト構造体６３の使用方法の一例である、洋上浮体構造物９０ａを示す図である。プレキャスト構造体６３は、例えば、水中に沈められて用いられる。なお、プレキャスト構造体６３は、全体として比重を１よりも小さくすることができるため、容易に水中では浮いた状態とすることができる。このようにして構築された洋上浮体構造物９０ａには、洋上風車などの洋上浮体設備９１が設置される。

プレキャスト構造体６３は、全方向に対してもアーチ効果を得ることができるため、波や水流に対して高い強度を得ることができる。また、中央に穴があるため、波などの揚力を穴から逃がすことができる。なお、プレキャスト構造体６３を水中で保持するためには、内部のバラスト調整などによって全体としての比重を調整することもできる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、５７、６３………プレキャスト構造体
３………セグメント
３ａ………下部セグメント
３ｂ………上部セグメント
５………緊張部材
７………結合突部
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ………止水部材
１０………鉄筋
１１、１２………孔
１５………発泡体
１５ａ………パイプ
１７………アンカープレート
１９………カプラースリーブ
２１………カプラージョイント
２３………孔
２７、２７ａ、２７ｂ………緊張部材
３１………開削部
３３………支保工
３５………レール
３７………ウィンチ
３９………流動化処理土
４１………架台
４３………地下構造物
４５………塗膜
５１………トンネル
５３………海底トンネル部
５３ａ………海底トンネル施工範囲
５５………陸上トンネル部
５５ａ………陸上トンネル施工範囲
５９………接続部
６１、６１ａ………海底
７９………鋼管矢板筒
８３………底版
８５………ゲート
８９………製作ヤード
９０、９０ａ………洋上浮体構造物
９１………洋上浮体設備

Claims (9)

1. アーチ形状を有する複数のセグメントが連結されたリング状のプレキャスト構造体であって、
   前記セグメント同士は、周方向および長手方向に止水部材を介して連結されており、
   前記セグメントの内部にはコンクリートの中空部が設けられ、
   連結された前記セグメントの周方向および長手方向にプレストレスが付与されていることを特徴とするプレキャスト構造体。
2. 前記中空部には、発泡体が埋設されることを特徴とする請求項１記載のプレキャスト構造体。
3. 前記中空部には、パイプが埋設されることを特徴とする請求項１記載のプレキャスト構造体。
4. 前記プレキャスト構造体は、長手方向に前記セグメントが略直線状に連結されて形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のプレキャスト構造体。
5. 前記プレキャスト構造体は、長手方向に前記セグメントが略円環状に連結されて形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のプレキャスト構造体。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のプレキャスト構造体の少なくとも一部が地下に埋設されていることを特徴とする地下構造物。
7. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のプレキャスト構造体の上方に浮体設備が配置されることを特徴とする洋上浮体構造物。
8. 請求項５に記載のプレキャスト構造体の上方に浮体設備が配置されることを特徴とする洋上浮体構造物。
9. アーチ形状を有するコンクリート製のセグメントであって、
   前記セグメントの内部にはコンクリートの中空部が設けられ、
   前記セグメント同士を周方向および幅方向に連結した際にプレストレスを付与することが可能な緊張材用の孔が、前記セグメントの周方向および幅方向に設けられることを特徴とするセグメント。

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