JP2681503B2 - 鋼製沈埋凾およびその設置方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水底に道路や鉄道等を通すために設置さ
れる鋼製沈埋凾とその設置方法に関する。

〔従来の技術〕

沈埋凾は鉄骨コンクリート又は鉄筋コンクリート製構
造のものと、鋼殻の内部に鉄骨又は鉄筋コンクリートを
巻立てた鋼製構造のものがある。鋼製沈埋凾は鋼殻が内
部に巻立てられる鉄筋コンクリートの型枠として利用で
き、又鋼殻は止水性、外部からの衝撃に対する保護など
の面で優れている。

従来の鋼製沈埋凾は、船台やドックにて通常約100m程
度の長さのエレメントに鋼殻を製作し、この両端に仮設
隔壁を取付けて凾体内を密閉して進水させ、岸壁などに
係留して浮上させた状態で鋼殻内部に鉄筋又は鉄骨コン
クリートを打設してエレメントを完成する。ついで水面
に浮上させたまま所定の場所迄曳航し、凾体内に浮力に
打勝つバラストを附加して沈設し、先に沈設したエレメ
ントと継手部を密着させて止水接合した後、接合側の仮
設隔壁を除去し、剛結又は伸縮継手部により結合するこ
とにより設置される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の鋼製沈埋凾は、エレメント間継手を剛結合にし
た場合、全体として連続した剛体となるため、地震時や
地盤沈下が生じた場合、地盤の変形を吸収できないため
沈埋凾全体に過大な応力が発生する。

さらに凾体内部温度は外気温度とほゞ等しく変化する
ため、温度応力も考慮しなければならなかった。このた
め最近は、エレメント間に伸縮継手を設けて地盤変形に
沈埋凾が追従できるようにされてきており、例えば第11
図に示すような伸縮継手が採用されている。

図において３はエレメントの外殻、４は内殻、5aはＵ
字状鋼板、6aはゴムガスケット、6bはガスケットビー
ム、８はモルタル、10は二次止水ゴムである。

しかしこの伸縮継手は、エレメント間に設けられてい
るため沈設接合精度が悪く、又継手取付施工が困難であ
るとともに、完全に止水しなければならないという問題
があった。

更にエレメント長は約100mにもなるため、伸縮継手間
隔としては長すぎて十分な伸縮継手の効果が発揮できな
いばかりか、変形が集中しやすい構造であった。

又鋼殻内にコンクリートを打設する再には、凾体内を
空間にして行うため、打設コンクリートの自重により鋼
殻が変形するのを防止するため、鋼殻内に多数の隔壁を
設けたり、又は凾体内に変形防止機を配置する必要があ
った。

更に鋼殻内にコンクリートを打設した後凾体を浮上曳
航し、沈設する工程において、沈設時のバラスト量を小
さくするためできるだけ吃水を深くしている（浮上高約
10cm程度）。それでも沈設時にバラストのため凾体路盤
厚が相当厚くなり（約1m〜1.5m）、凾体内部空間をせば
めてしまうため、その分考慮して断面を決定する必要が
あり、設計および施工上の無駄となる。

又吃水が深いため、浅い水深の場所は曳航できないと
いう課題があった。

本発明は上記課題を解決した鋼製沈埋凾およびその設
置方法を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

第１の本発明は、外殻と内殻とからなり、外殻と内殻
との間に鋼殻室を形成し、内殻内は凾体室とした鋼製凾
体のエレメントを水中において順次連接して鋼製される
旺盛沈埋凾において、前記エレメントを連接する長手方
向の中間部に点検可能とした伸縮部を設けるとともに、
両端部には接合されるエレメントとの間に剛接合継手を
設けたことを特徴とする鋼製沈埋凾である。

第２の本発明は、外殻と内殻とからなり、外殻と内殻
との間に鋼殻室を形成し、内殻内は函体室とした鋼製凾
体のエレメントを水中において順次連接して構成される
鋼製沈埋凾において、前記エレメントを連接する長手方
向の中間部に点検可能とした伸縮部を設けるとともに、
両端部には接合されるエレメントとの間に剛接合継手
を、また鋼殻室内は所定間隔毎に設けた隔壁により仕切
り、該仕切られたそれぞれの鋼殻室にコンクリート又は
モルタルを充填して構成したことを特徴とする構成沈埋
凾である。

第３の本発明は、陸上ヤード又はドック内で製作さ
れ、外殻と内殻との間に鋼殻室を形成し内殻内は凾体室
とした鋼製沈埋凾のエレメントを進水請鋼殻室に生ずる
浮力により浮遊させて所定の沈設位置に曳航し、先ず隔
壁で仕切られた鋼殻室に注水してエレメントの平衡を保
ちながら所定の水中重量にて沈設し、水中にて順次エレ
メントを連接して沈埋凾を構成し、しかるのち鋼殻室の
水をコンクリート圧にて排水しながら該室内にコンクリ
ートを充填することを特徴とする構成沈埋凾の設置方法
である。

〔作 用〕

本発明は構成沈埋凾において、地盤変化、温度塩化に
対してエレメントに過大な応力を生じさせない伸縮部の
鋼殻エレメントの中間に適当数配置し、該伸縮部は陸上
で凾体製作時に組立てられ、完成後の維持管理のため点
検可能な構造とし、又エレメント間の伝手は伸縮部に較
べて構造が単純なため現場施工容易な剛結合方式とし、
エレメントは鋼殻室のみの浮力で浮遊曳航される。

鋼殻室は、水圧や充填するコンクリート圧などでエレ
メントが変形しないように、所定間隔毎に設けた隔壁で
補強するとともに仕切られており、沈設はこの鋼殻室の
必要個所に適宜注水してエレメントの平衡を保ちながら
所定の水中重量を保っておこない、鋼殻室内へコンクリ
ートの充填は、水中にて順次エレメントを連接して沈埋
凾を構成したのち、鋼殻室に充満されている水をコンク
リート圧にて排水しながら該室内に充填するようにし
て、コンクリートの自重がエレメントに大きく作用する
のを軽減させるものである。

〔実施例〕 第１図は水中に設置された鋼製沈埋凾の一部切欠きと
した側面図、第２図はその横断面図である。本実施例
は、中央に共同溝51を設けその両側に車道52と、更にそ
の外側に換気ダクト53を設けた矩形断面の比較的大規模
な沈埋トンネルである。

沈埋凾を構成する鋼製凾体のエレメント１は、外殻３
と内殻４とからなり、その間には鋼殻室２が形成され、
また内殻４内は凾体室50を形成している。鋼殻室２は所
定間隔毎に設けられた隔壁７で仕切られており、この鋼
殻室２には、伸縮部５を除いて沈埋凾の設置現場で打設
される例えば水中コンクリート８が充填されている。

エレメント１の中間の適宜の箇所には、長手方向に伸
縮可能とする伸縮部５が複数箇所（本実施例では３箇
所）設けられ、エレメント１の両端は剛結合とした継手
部６が設けられている。伸縮部５は、第３図に示すよう
に外殻３および内殻４の一部にＵ字状に形成された鋼板
5aを挿入して溶接5bで継ぐ構造とし、鋼殻室２の端部隔
壁７とＵ字状鋼板5aとで囲まれた内部は密閉空間とさ
れ、エレメント内外と完全に止水されるとともに、完成
後は伸縮部５の点検通路5cとして利用される。第６図
は、伸縮部５の点検通路5cとしての通路壁に設けられる
タラップ5eと、出入りのための人孔マンホール５の一例
を示す図面である。

前記伸縮用のＵ字状鋼板5aは、地震時の地盤変位、地
盤の不等沈下およびエレメント１の温度変化による伸縮
などを、Ｕ字状曲線部の変形によって吸収できる形状と
する必要がある。Ｕ字状鋼板5aの板厚は適度な剛性を有
するように10〜40mm程度の鋼板が用いられる。

また伸縮部５は、凾体エレメント１を浮上曳航および
沈設する際に、Ｕ字状鋼板5aが極端に変形しない様に仮
設材5dで補強した方が望ましい。この仮設材5dは、エレ
メント１を沈設後完成直前に切断撤去される。なおＵ字
状鋼板5aは、本実施例では外殻３および内殻４とも凸部
を鋼殻室２側に設けているが、それぞれ外側に向けて
も、片側のみ外側に向けても良い。

第４図は凾体エレメント１端部の継手６を示した図面
である。エレメント１端部の継手部６は、既設エレメン
ト1aにい対して水中作業が容易にできるように、単純な
剛結合方式とされている。隣接するエレメント１端の外
殻３および内殻４の周縁から、それぞれ対向してガスケ
ットビーム6bが突出され、ガスケットビーム間にはゴム
製のガスケット6aが挟着され、両エレメント１端の隔壁
７と外殻３および内殻４により継手部６は止水される。

さらに両エレメント１のガスケットビーム6bに継手板
6cが取付けられて、溶接により外殻３および内殻４が結
合される。ついで継手部６にはコンクリート８が充填さ
れて止水性を完全にするとともに、継手強度を高めて剛
結合にされる。

第５図は鋼殻室２の長手方向に所定間隔毎に設けた隔
壁７の配置の一例を示すものである。隔壁７は外殻３と
内殻４を結合補強する目的の他、エレンメント１を沈設
する際の浮力調整および鋼殻室２内に充填する水中コン
クリート８の流動勾配を考慮した充填性向上と、施工単
位区間毎に作業を行えるようにするために設けるもので
あり、約5m程度の間隔に設けられる。

なお伸縮部５には、前述の通り継手部５を点検道路5c
に利用するため、継手部５を挟んだ両側に隔壁７が設け
られる。

隔壁７は、第３図に示すように外殻３および内殻４の
周壁に沿って断面Ｌ字状の鋼板7aを対向させて垂直に溶
接し、これに鋼板7bを溶接し、適宜間隔毎に変形防止の
ためのスチフナー7cを取付けた構造とする。

次に本発明の鋼製沈埋凾を設置する方法について説明
する。第７図〜第10図は設置工程の概要を示す図面であ
る。

陸上ヤード又はドック等で製作された鋼製凾体のエレ
メント１は、進水後は鋼殻室２に生ずる浮力によって水
面上に浮遊させ、タグボートで所定の沈設現場に曳航さ
れる。エレメント１の沈設場所は、第７図に示すごとく
あらかじめ所定の設置深さ迄浚渫整地され、沈設凾体エ
レメント１を既設エレメント1aに結合する際のレベル調
整が容易に出来るように仮受け用の杭14が打設されてい
る。

所定現場に曳航された凾体エレメント１は、昇降式作
業足場等のクレーンにてエレメント１を吊下げた状態で
隔壁７で仕切られた所定の鋼殻室２内に注水し、エレメ
ント１全体の平衡を保つようにして所定の水中重量と
し、クレーン操作により姿勢位置を管理しながら沈降さ
せ、第８図に示すごとくエレメント１を杭14に支持させ
る。エレメント１の水中重量は、安定性と作業性の面か
ら数100t程度になるようにすれば良い。

既設エレメント1aの端部に合致して次のエレメント１
を沈設させたのち、外殻３および内殻４のガスケット6a
とエレメント端部で囲まれた継手部６を外気と連通さ
せ、水中ポンプ等により継手部６内の水を排出する。継
手部６内の水を排出するに従って、沈設エレメント１の
前端から水圧が作用してゴムガスケットが圧縮され、継
手部６の止水性が良くなる。

継手部６内の排水が完了したら、継手部６内に作業員
が入り、両エレメント１の外殻３および内殻４のガスケ
ットビーム6bが取付けられ、溶接により外殻３および内
殻４が結合される。

次に杭14で支持されたエレメント１の底面と水底面と
と間隙に、第８図に示すごとく例えば砂吹き方式等によ
り船上から砂12を充填してエレメント１の支持地盤を形
成する。更に充填した砂12に例えばモルタル又はセメン
トミルク等を注入して、支持地盤の強度を高めるように
してもよい。

以上の作業を順次繰返して全ての凾体エレメント１の
沈設、結合が終了すれば第９図（イ），（ロ）に示すご
とく、伸縮部５を除く全ての鋼殻室２内およびエレメン
ト継手部６に水中コンクリート８を打設する。水中コン
クリート８は、水中にて打設してもセメントが分離しに
くいタイプを使用する。鋼殻室２内へ水中コンクリート
８の打設は、コンリートプラント船17又は陸上からエレ
メント１上に配管した注入管17aを通して鋼殻室２内に
あらかじめ取付けられている配管にて行い、鋼殻室２上
部の水抜孔から水を排出させながら鋼殻室２内の水と置
換させる。なお、鋼殻室２内に注入していない箇所16に
は通常のコンクリート又はモルタルを使用することがで
きる。

水中コンクリート８は水より比重が重いため鋼殻室２
の底部から上方に打上げられるが、水と接する部分は品
質が劣化するため、第10図に示すごとく充填が完了して
も余分に注入して劣化分を排出させる。この排出される
水中コンクリート8aは、エレメント１上にオーバーフロ
ーされて硬化するため、完成後に走錨等に対する保護コ
ンクリートとして利用できるため好都合である。なお図
中11は水底地盤、13は埋戻し土である。

水中コンクリート8aの打設が完了し、必要な養生期間
を経て強度が発現すれば、エレメント１の凾体室50内の
水を排出することにより、鋼製沈埋凾を完成することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば以下の効果がある。

凾体エレメントの中間に複数の伸縮継手を設けてい
るため、地盤変位，エレメントの温度変化によるエレメ
ント変位が分散して吸収できるため、エレメントおよび
エレメント間継手部に過大な応力が生じることが無く、
耐震性にも優れる。

エレメント間継手部は従来の伸縮継手に較べて簡単
な構造である剛結合としているため、水中作業が容易と
なり、接合の手数を省き得る。

伸縮部は陸上でエレメント製作時に組立てられるた
め、品質管理が確実にできるとともに、点検可能として
いるため完成後も維持管理が容易である。

鋼殻室の長手方向は所定間隔毎に隔壁で仕切られて
いるため、沈設時の浮力調整が容易に行えて沈設作業を
安全におこないうる。

又従来のように、沈設時にバラストのため凾体底面路
盤にコンクリートを打設する必要がないため、その分凾
体屈管の損失が無くなり、凾体断面を小さくできる。

鋼殻室内に打設するコンクリートは、沈設後水中で
行うため、エレメントの進水および浮上曳航時の荷重を
軽くでき、使用する作業船などが小規模のもので良く、
経済的である。

又、設置場所へのエレメントの曳航に際し、鋼殻室浮
力によるエレメント吃水を小さく出来るため、浅い水深
の場所を通過することができる。

現地で鋼殻室内に水中コンクリートを打設する際、
凾体室内には水が存在するため水中コンクリートの自重
は水中重量分を考慮すれば良い。そのため打設時の鋼殻
室の変形防止用の支持枠が不要となるか、または必要時
でも小規模で良いので経費を節減できる。

【図面の簡単な説明】

第１〜第10図は実施例を示す図面であり、第１図は水中
に設置された鋼製沈埋凾の一部切欠きとした側面図、第
２図は沈埋凾の一例を示す横断面図、第３図は第１図Ｃ
部の伸縮部の詳細を示す側断面図、第４図は第１図Ｄ部
の継手部の詳細を示す側断面図、第５図は鋼殻室に設け
られる隔壁配置例を示す側面図、第６図は伸縮部点検通
路のマンホール，タラップ配置の一部を示す図面、第７
図は沈設前のエレメントの状態を示す図面、第８図はエ
レメントを沈設結合した状態を示す図面、第９図（イ）
は鋼殻室にコンクリートを充填する状態を示す側面図、
第９図（ロ）は第９図（イ）の横断面図、第10図は鋼製
沈埋凾の完成断面図、第11図は従来の伸縮継手の構造を
示す側断面図である。 １……鋼製凾体のエレメント、1a……既設エレメント、
２……鋼殻室、３……外殻、４……内殻、５……伸縮
部、5a……Ｕ字状鋼板、5c……点検通路、６……エレメ
ント継手部、6a……ガスケット、6b……ガスケットビー
ム、6c……継手板、７……隔壁、８……水中コンクリー
ト又はモルタル、14……杭、50……凾体室、51……共同
溝、52……車道、53……換気ダクト。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外殻と内殻とからなり、外殻と内殻との間
   に鋼殻室を形成し、内殻内は凾体室とした鋼製凾体のエ
   レメントを水中において順次連接して構成される鋼製沈
   埋凾において、前記エレメントを連接する長手方向の中
   間部に点検可能とした伸縮部を設けるとともに、両端部
   には接合されるエレメントとの間に剛接合継手を設けた
   ことを特徴とする鋼製沈埋凾。
2. 【請求項２】外殻と内殻とからなり、外殻と内殻との間
   に鋼殻室を形成し、内殻内は凾体室とした鋼製凾体のエ
   レメントを水中において順次連接して構成される鋼製沈
   埋凾において、前記エレメントを連接する長手方向の中
   間部に点検可能とした伸縮部を設けるとともに、両端部
   には接合されるエレメントとの間に鋼接合継手を設け、
   また剛殻室内は所定間隔毎に設けた隔壁により仕切り、
   該仕切られたそれぞれの鋼殻室にコンクリート又はモル
   タルを充填して構成したことを特徴とする鋼製沈埋凾。
3. 【請求項３】陸上ヤード又はドック内で製作され、外殻
   と内殻との間に鋼殻室を形成し内殻内は凾体室とした鋼
   製沈埋凾のエレメントを進水後鋼殻室に生ずる浮力によ
   り浮遊させて所定の沈設位置に曳航し、先ず隔壁で仕切
   られた鋼殻室に注水してエレメントの平衡を保ちながら
   所定の水中重量にて沈設し、水中にて順次エレメントを
   連接して沈埋凾を構成し、しかるのち鋼殻室の水をコン
   クリート圧にて排水しながら該室内にコンクリートを充
   填することを特徴とする鋼製沈埋凾の設置方法。