JP2598751B2 - 沈埋トンネル用沈埋函及びその設置方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沈埋トンネル工法にお
ける沈埋函の構成及びその設置方法に関し、詳しくは、
地震や地盤の変動に対応して広範囲に変位可能な沈埋函
の構成及びその設置方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】海底トンネル等水面下にトンネルを施工
する工法の一つである沈埋トンネル工法では、予め陸上
で所定長さの沈埋函を形成し、それを順次所定位置に沈
降させた後接合する。

【０００３】このような沈埋トンネル工法における各沈
埋函の間には、トンネル内の気密を保持するために図５
にその一例の断面図を示すようなシール部材が介装され
る。図示シール部材５０はジナ型パッキンとよばれるも
ので、所定硬度のゴムによって、所定高さの台形状の本
体部５１の底辺部の両側に所定厚さの板状の締着部５２
が突設されると共に、本体部５１の上面中央に断面形状
三角形の軟質ゴムによるシールノーズ５３が突設された
断面形状に形成されている。そして、締着部５２を介し
て沈埋函の結合端面に固定され、沈埋函の開口縁に沿っ
て全周に連続して配設される。

【０００４】沈埋函の施工の際には、シール部材が装着
された沈埋函の端縁と装着されない沈埋函の端縁とを対
応させた状態で沈埋函同士を水圧によって圧接すること
により、シール部材は圧縮されて弾性変形した状態で両
沈埋函の端面の間に介装され、内部の気密を保持するよ
うに作用する。地震や地盤の変動によって接合された沈
埋函同士が相対移動（変位）した際には、シール部材が
それ以上に弾性変形し（潰れ）たり弾性復帰したりして
沈埋函の移動に追従し、気密状態を維持する。即ち、沈
埋函の相対移動はシール部材の弾性変形によって気密状
態を維持しつつ許容されるようになっているものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時、建造
物における耐震性の向上が望まれ、沈埋トンネルにおい
てもより大きな沈埋函の変位を許容し得る構造が要求さ
れるようになってきている。しかしながら上記ジナ型パ
ッキンのようにゴムによって一体に形成されたシール部
材を沈埋函の接合部に介装してその弾性変形によって沈
埋函の変位を吸収するものでは、その構造上大きな沈埋
函の変位を許容することは極めて困難なものであった。

【０００６】つまり、沈埋函の変位許容量を大きくする
ためには、シール部材の厚さ（受圧方向の高さ）をより
大きな（高い）ものとし、沈埋函接合時（施工時）に圧
縮された後さらに地震等に備えて圧縮変形が可能な状態
としておく必要があるが、その結果、沈埋函接合施工時
にシール部材の横方向への膨出が大きくなるためシール
部材に作用する剪断応力は大きくなり、シール部材の耐
久性に悪影響がでやすい。また、一般にゴムは非圧縮性
であるために図５に示すジナ型パッキン５０ではそのシ
ールノーズ５３が本体内にめり込んで集中応力を生じさ
せ、これによって本体部が断裂する畏れも生ずる。さら
に、受圧方向に厚くなることから被圧縮時の安定性が悪
くなり、沈埋函接合後バルクヘッドの水を抜いた時外水
圧によりシール部材が内側へ倒れ込みゴムの破損を生じ
ることがある。さらに、断面積が大きくなるために製造
の際に加硫時の熱が均等に伝わり難くこれによって欠陥
を生じ易い、大きく重くなることから取付け作業が大が
かりとなる、といった数々の問題を生ずる。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であって、上記問題を解決しつつなお大きな変異を許容
することのできる沈埋函及びその設置方法を提供しよう
とするものである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成する本発明
の沈埋トンネル用沈埋函は、沈埋トンネル工法における
沈埋函であって、複数の構成部材によってトンネル軸方
向に分割形成されると共に、これら複数の構成部材が、
相互間のシール状態を保って相対変位することを許容す
る弾性結合手段を介して連結されて構成されていること
を特徴とする。

【０００９】また、上記沈埋函の設置方法として、上記
複数の構成部材を結合受圧部材で相互間の間隔を維持し
た状態で結合固定して沈設し、当該沈埋函に接続する沈
埋函を沈降させてその接続面間にシール部材を介して圧
接して接続固定し、さらに敷設予定の全沈埋函を接続固
定した後、結合受圧部材を取り外して弾性結合手段によ
って構成部材が相対変位可能な状態とすることを特徴と
する。

【００１０】

【作用】上記沈埋トンネル用沈埋函では、地震や地盤変
動等の外力が作用すると、弾性接合手段によって構成部
材が相対的に変位してこれを吸収する。したがって、沈
埋函どうしの結合部は沈埋函の変位を許容するような構
成にする必要がなく沈埋函どうしの結合部に使用するシ
ール部材は単なるシール機能を有するものであればよ
い。

【００１１】また、上記沈埋函設置方法では、当該沈埋
函に他の沈埋函を接合する際に構成部材間に作用する接
合圧力は結合受圧部材が受けて弾性結合手段には作用せ
ず、構成部材間の間隔は維持される。沈埋函の接続終了
後に結合受圧部材を取り外すことで、弾性結合手段によ
る構成部材の相対変位が可能な状態となる。

【００１２】

【実施例】以下添付図面を参照して本発明の一実施例に
ついて説明する。図１は、本発明に係る沈埋トンネル用
沈埋函の設置状態を示す側面図である。

【００１３】図示沈埋函１は、構成部材としての本体函
部１１の一方端部に、トンネル軸方向に短い構成部材と
しての接続函部１２が、弾性結合手段としての連結部２
０を介して連結されて構成されている。

【００１４】本体函部１１及び接続函部１２は、連結部
２０の部分拡大断面図である図２に示されるように、鋼
板１Ａによって中空に形成された所定長さのトンネル形
状の匡体の内部に、コンクリート１Ｂが充填されて構成
されている。

【００１５】連結部２０は、図２に示すように、ゴム・
合成樹脂からなる１次可撓止水部材２１と、同じくゴム
・合成樹脂からなる２次可撓止水部材２２とによって、
本体函部１１と接続函部１２を連結している。その外周
は、本体函部１１と接続函部１２の外面間に架設された
鋼板製の外面板２３によって覆われており、この外面板
２３は本体函部１１及び接続函部１２の外周面にスポッ
ト溶接によって所定の強度で接合されている。

【００１６】本体函部１１と接続函部１２の対向する端
面には、それぞれ凸条１１Ａ・１２Ａが周縁に沿って連
続して形成されている。

【００１７】凸条１１Ａ・１２Ａは本体函部１１及び接
続函部１２の壁厚の中心より外面側に偏心して設けら
れ、その外側の周面と当該本体函部１１または接続函部
１２の外面との段差は、そこに後述する押さえ金具２４
及びボルト２５を収容可能な高さに設定され、内側の周
面と当該本体函部１１または接続函部１２の内面との段
差は、そこに後述するストラッド３０を装着可能な高さ
に設定されている。

【００１８】凸条１１Ａ・１２Ａの対向面間は所定間隔
離れ、凸条１１Ａ・１２Ａには、その外側の周面にボル
ト２５によって締着された押さえ金具２４を介してそれ
ぞれ１次可撓止水部材２１の取付部２１Ｂが固定される
と共に、内側の周面にボルト２７によって締着された押
さえ金具２６を介してそれぞれ２次可撓止水部材２２の
取付部２２Ｂが固定されている。

【００１９】１次可撓止水部材２１は、所定深さの断面
形状Ｕ字状の弾性伸縮部２１Ａの左右両上端部から、取
付部２１Ｂがそれぞれ外側に所定幅で延設された形状と
して、所定の弾性を有する所定硬度のゴムまたは合成樹
脂によって形成されている。弾性伸縮部２１Ａは所定の
厚さであり、取付部２１Ｂはこれより薄く形成されてい
る。その内部には図示しないコードが弾性伸縮部２１Ａ
と取付部２１Ｂを通じて内挿されて補強されている。そ
して、両側の取付部２１Ｂがそれぞれ本体函部１１また
は接続函部１２の凸条１１Ａ・１２Ａの外側の周面上に
押さえ金具２４によって固定され、弾性伸縮部２１Ａが
本体函部１１と接続函部１２の凸条１１Ａ・１２Ａの対
向面間に位置し、本体函部１１と接続函部１２を連結し
た状態で設けられている。

【００２０】押さえ金具２４は、所定の板厚で所定の幅
の押圧板２４Ａの押圧面（１次可撓止水部材２１の取付
部２１Ｂを押さえる側の面）の一方端に、所定直径のス
ペーサー丸棒２４Ｂが溶接によって押圧板２４の長手方
向に沿って固定されており、このスペーサー丸棒２４Ｂ
以外の部位で１次可撓止水部材２１の取付部２１Ｂを本
体函部１１または接続函部１２の凸条１１Ａ・１２Ａの
外側の周面との間に挟んだ状態でボルト２５によって本
体函部１１または接続函部１２の凸条１１Ａ・１２Ａの
外側の周面に締着し、これによって１次可撓止水部材２
１を凸条１１Ａ・１２Ａに固定している。スペーサー丸
棒２４Ｂは、押さえ金具２４の押圧面と、本体函部１１
または接続函部１２の凸条１１Ａ・１２Ａの外側の周面
との間隔を規制して１次可撓止水部材２１の取付部２１
Ｂが過剰に圧縮されることを防いでいる。

【００２１】２次可撓止水部材２２は、所定の弾性を有
する所定硬度のゴムによって、断面形状半円状の円曲部
２２Ａの左右縁部から取付部２２Ｂがそれぞれ外側に延
設されて形成されており、円曲部２２Ａと取付部２２Ｂ
の厚さは同一となっている。そして、円曲部２２Ａを内
側に突出させる向きで、両側の取付部２２Ｂがそれぞれ
本体函部１１または接続函部１２の凸条１１Ａ・１２Ａ
の内側の周面上に押さえ金具２６によって固定されてい
る。

【００２２】押さえ金具２６は、押さえ金具２４と同様
に押圧板２６Ａの押圧面にスペーサー丸棒２６Ｂが固定
されており、ボルト２７によって本体函部１１または接
続函部１２の凸条１１Ａ・１２Ａの内側の周面に締着さ
れ、本体函部１１または接続函部１２の凸条１１Ａ・１
２Ａの内側の周面との間にそれぞれ２次可撓止水部材２
２の取付部２２Ｂを挟み、これによって２次可撓止水部
材２２を固定している。

【００２３】上記連結部２０を構成する外面板２３・１
次可撓止水部材２１・押さえ金具２４・２次可撓止水部
材２２及び押さえ金具２６は、本体函部１１及び接続函
部１２の周方向に連続して設けられているものである。

【００２４】上記の如く構成された連結部２０は、１次
可撓止水部材２１と２次可撓止水部材２２の二重シール
構造によって沈埋函１の内部の気密を保持すると共に、
この１次可撓止水部材２１と２次可撓止水部材２２の弾
性変形許容範囲内で本体函部１１と接続函部１２の相対
移動を許容するように両者を連結している。本体函部１
１と接続函部１２の相対移動は、本体函部１１または接
続函部１２に両者を相対移動させるような力が作用して
その力が所定以上となると、外面板２３を本体函部１１
または接続函部１２の外面に固定しているスポット溶接
が外れ、１次可撓止水部材２１及び２次可撓止水部材２
２が弾性変形することで行われる。

【００２５】次に、上記の如く構成された沈埋函１の沈
設施工方法を説明する。沈埋函１は、その連結部２０の
本体函部１１と接続函部１２の凸条１１Ａ・１２Ａより
内側の対向する端面１１Ｂ・１２Ｂの間に、図中想像線
で示すように結合受圧部材としてのストラッド３０が図
示しないボルトによって締着されて介装され、このスト
ラッド３０によって本体函部１１と接続函部１２が相対
移動不能に結合された状態で沈設する。ストラッド３０
によって本体函部１１と接続函部１２が結合された状態
では、両者はストラッド３０の長さの間隔を保って一体
となり、この状態では連結部２０の１次可撓止水部材２
１及び２次可撓止水部材２２に外力が作用することはな
く従ってこれらが弾性変形することもない。

【００２６】このようにストラッド３０によって本体函
部１１と接続函部１２が結合されたまま沈設された沈埋
函１に対し、図３に示すように当該沈埋函１に接合され
る次の沈埋函（接合沈埋函２）を沈降させ、その接合端
面２Ａを沈埋函１の接続端面１Ｄ（接続函部１２の接続
端面）に対向させて水圧によって圧接する。さらに敷設
予定の全沈埋函が接続固定された後、前記結合受圧部材
が取外されるものである。

【００２７】ここで、接合沈埋函２の接合端面２Ａに
は、図３に接合状態における断面図を示す如くシール部
材としてのパッキン４１が予め固定されている。

【００２８】パッキン４１は、所定硬度のゴムによっ
て、その断面形状が自由状態では図４に示す（図３中に
も想像線で示す）ように所定高さの台形状の本体部４１
Ａの底辺部の両側に所定厚さの板状の取付部４１Ｂが突
設されると共に本体部４１Ａの上面中央に断面形状三角
形のノーズコーン４１Ｃが所定高さに突設され、底面中
央には断面形状三角形の逃げ４１Ｄが設けられた形状と
して形成されている。そして、その取付部４１Ｂが、取
付けボルト４３で沈埋函２の接合端面２Ａに締着された
固定金具４２と接合端面２Ａの間に挟まれて当該接合端
面２Ａに固定され、接合沈埋函２の開口縁に沿って全周
に連続して設けられている。

【００２９】固定金具４２は、押圧板４２Ａの一方側の
端縁に押圧丸棒４２Ｂが溶接によって固定されると共
に、他端側の端縁の押圧面（接合端面２Ａと対向する
面）側に溶接によってスペーサー丸棒４２Ｃが固定さ
れ、押圧丸棒４２Ｂがパッキン４１の本体部４１Ａと取
付部４１Ｂの角部を押さえると共に、押圧板４２Ａがス
ペーサー丸棒４２Ｃ以外の部位で取付部４１Ｂを沈埋函
２の接合端面２Ａとの間に挟んでパッキン４１を固定し
ている。押圧丸棒４２Ｂは押圧板４２Ａの角部がパッキ
ン４１を押圧することによる破損を防ぎ、スペーサー丸
棒４２Ｃは取付部４１Ｂの過剰押圧を防いでいる。尚、
押圧板４２Ａのパッキン４１に当接する部位を円弧状に
滑らかに形成すれば押圧丸棒４２Ｂは無くても良いもの
である。

【００３０】沈埋函１に接合沈埋函２を圧接することに
よって、パッキン４１は図３に示される如くその上下両
面が両沈埋函１・２の端面１Ｄ・２Ａに圧縮されて密着
し、両沈埋函１・２の間の内部の気密を保つ状態とな
る。パッキン４１はノーズコーン４１Ｃと対応する底面
中央に逃げ４１Ｄが形成されているため、この圧縮され
た状態でもノーズコーン４１Ｃに起因する応力集中は回
避される。

【００３１】ここで、沈埋函１に接合沈埋函２が圧接さ
れる際には、その圧力が接続函部１２を介して連結部２
０にも作用し、接続函部１２と本体函部１１の間隔を狭
くする方向に働くが、介装されているストラッド３０に
よって接続函部１２と本体函部１１の間隔は保たれる。
つまり、沈埋函１・２の接合圧力は連結部２０の１次可
撓止水部材２１及び２次可撓止水部材２２に作用するこ
とはない。

【００３２】このようにして沈埋函１に接合沈埋函２が
圧接された状態で、沈埋函１・２はパッキン４１より内
側の位置でボルト４４によって結合固定され、パッキン
４１より内側の端面間にセメントコンクリート４５が充
填される。

【００３３】沈埋函１と接合沈埋函２が結合固定された
後、さらに敷設予定の沈埋函を次々と結合固定し、最終
函が結合固定された後、連結部２０の本体函部１１と接
続函部１２の端面間に介装されているストラッド３０を
取り外す。これによって、本体函部１１と接続函部１２
は外面板２３・１次可撓止水部材２１及び２次可撓止水
部材２２のみによって連結された状態となり、外面板２
３が本体函部１１または接続函部１２の外面から外れる
と共に１次可撓止水部材２１と２次可撓止水部材２２が
弾性変形することによって相対移動し得る状態となる。

【００３４】その結果、沈埋函１と接合沈埋函２とは、
接続函部１２と接合沈埋函２とが固定一体化され、この
接合沈埋函２と一体化された接続函部１２と、本体函部
１１とが連結部２０を介して連結されている状態とな
り、連結部２０を挟むその両側が当該連結部２０の作用
によって相対変位可能な状態となる。

【００３５】而して、上記の如く設置された沈埋函１で
は、施工後に地震や地盤変動によって外力が作用した場
合、連結部２０の作用によって、当該連結部２０を挟む
両側の部位が変位してこれを吸収する。即ち、外面板２
３が本体函部１１または接続函部１２の外周面から外
れ、１次可撓止水部材２１と２次可撓止水部材２２が弾
性変形することで、本体函部１１と、接合沈埋函２が結
合された接続函部１２とが相対変位するものである。

【００３６】沈埋函１・２の接合端面１Ｄ・２Ａの間
（即ち接続函部１２と接合沈埋函２の結合部）は固定結
合されて当該部分で変位を許容するものではないため、
当該部位に介装されるパッキン４１は、沈埋函１・２の
接合圧力によって圧縮された状態で接合端面１Ｄ・２Ａ
の間の気密を保てば良く、施工後地震等による沈埋函の
変位に追従して弾性変形または弾性復帰して接合端面間
の気密を保つ必要はない。このため、従来のように沈埋
函の接合面間に介装されてその弾性変形または弾性復帰
によって沈埋函の相対変位を許容する構成のパッキンに
比較して、高さを低く（形状率を大きく）することが可
能となり、その結果、受圧時における横方向の膨出を少
なくできると共に沈埋函接合時にバルクヘッドの水を抜
いた際に作用する外側から内側に向かう外水圧によって
も倒れを生じにくく安定的なものと成し得、さらに、全
体の体積を小さくできることから成形時に欠陥を生じに
くくなると共に、装着作業も容易となるものである。

【００３７】なお、上記実施例は、弾性結合手段を１次
可撓止水部材２１と２次可撓止水部材２２とによって構
成したものであるが、弾性結合手段はこの構成に限るも
のではなく適宜変更可能なものである。

【００３８】また、パッキン４１は上記実施例の形状に
限るものではなく、断面半円形、台形等他の適当な形状
のものを使用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る沈埋ト
ンネル用沈埋函によれば、トンネル軸方向に分割形成さ
れた構成部材がシール状態を保って相対変位を許容する
弾性結合手段を介して連結されて構成されていることに
より、弾性結合手段によって施工後の地震や地盤変動等
に対応した構成部材の相対変位が許容される。即ち、沈
埋函どうしの接合部のシール部材の弾性に依存すること
なくこれとは異なる部位に設けた弾性結合手段によって
沈埋函の変位を許容するため、より大きな変位を許容す
るように構成できると共に、沈埋函同士の結合部は沈埋
函の変位を許容するように構成する必要がなく気密保持
のみを目的とすれば良いために簡単且つ安定した気密構
造とすることができる。

【００４０】また、その施工方法として、構成部材を両
者の間隔を維持する結合受圧部材で結合固定して沈設
し、当該沈埋函に接続する沈埋函を接続し、さらに敷設
予定の全沈埋函が接続固定された後、結合受圧部材を取
り外すことにより、沈埋函の接合圧力が弾性結合手段に
作用することがなく、弾性結合手段が広い範囲の変位に
追従可能な状態で施工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る沈埋トンネル用沈埋函の設置状態
を示す側面図である。

【図２】連結部の部分拡大断面図である。

【図３】沈埋函の接合部の拡大断面図である。

【図４】沈埋函の接合部に介装するパッキンの断面図で
ある。

【図５】従来構造の沈埋函の接合部に介装するパッキン
の断面図である。

【符号の説明】

１…沈埋函 ２…接合沈埋函 １１…本体函部（構成部材） １２…接合函部（構成部材） ２０…連結部（弾性結合手段） ３０…ストラッド（結合受圧部材）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】沈埋トンネル工法における沈埋函であっ
   て、 複数の構成部材によってトンネル軸方向に分割形成され
   ると共に、前記複数の構成部材が、相互間のシール状態
   を保って相対変位することを許容する弾性結合手段を介
   して連結されて構成されていることを特徴とする沈埋ト
   ンネル用沈埋函。
2. 【請求項２】上記複数の構成部材を結合受圧部材で相互
   間の間隔を維持した状態で結合固定して沈設し、当該沈
   埋函に接続する沈埋函を沈降させてその接続面間にシー
   ル部材を介して圧接して接続固定し、さらに敷設予定の
   全沈埋函を接続固定した後、前記結合受圧部材を取り外
   して上記弾性結合手段によって前記構成部材が相対変位
   可能な状態とすることを特徴とする請求項１に記載の沈
   埋トンネル用沈埋函の設置方法。