JP3554933B1 - 水底トンネルの構築方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】延伸方向の両端部を開口した貫通型函体を使用し、効率よく施工できる水底トンネルの構築方法を提供すること。
【解決手段】延伸方向の両端部を開口した貫通型函体１を、水底において隣接する貫通型函体１に接合しながら複数個並べ、複数の前記貫通型函体を接合した函体群１０の両端部を外水２２から遮断し、前記函体群の内部に滞留する内水２１を排水して函体群内を気中状態とする方法である。
【選択図】 図１
【解決手段】延伸方向の両端部を開口した貫通型函体１を、水底において隣接する貫通型函体１に接合しながら複数個並べ、複数の前記貫通型函体を接合した函体群１０の両端部を外水２２から遮断し、前記函体群の内部に滞留する内水２１を排水して函体群内を気中状態とする方法である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレキャスト製の函体を水底に沈設して構築する水底トンネルの構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から製作ヤードで構築した函体を、目的地まで曳航して沈設することによって水底トンネルを構築する沈埋工法が実施されていた。通常、沈設する函体は、１００ｍ〜１４０ｍ程度の長さを有するため、造船所のドックのような製作ヤードを工事現場付近に構築して函体を製作していた。このように長大な剛性の高い函体を水底に沈設した場合、水底の不等沈下や地震などの変動に伴って、函体に大きな応力が発生することがある。このため、クレーンで吊り上げることができる程度の大きさの分割函体（ユニット）を製作し、複数の分割函体を連結して大型の沈埋函を構築する方法が開発されている（特許文献１〜５参照）。
このなかの特許文献２では、鋼板等の仮締切りで仕切られたブロックを水上で複数連結し、大型の沈埋函本体を構築した後に沈設を行っている。また、作業船上で分割函体を複数連結して大型の沈埋函を構築し、目的地まで作業船で運搬した後に沈埋函を沈設する方法が特許文献３〜５に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１７８９９０号公報
【特許文献２】
特公昭４８−６２２７号公報
【特許文献３】
特開平６−１９３３９１号公報
【特許文献４】
特開平１１−１４０８９３号公報
【特許文献５】
特開２０００−２５７０９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の函体を使用した水底トンネルの構築方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞既設の水底トンネルの隣接地に新たに水底トンネルを構築する場合、長大な沈埋函を一時に設置しようとすれば、既設の水底トンネルへの影響が避けられない。すなわち、大型の沈埋函を沈設するためには、大規模な掘削をおこなう必要があり、この大規模な掘削によって既設の沈埋函が影響を受ける場合がある。このような問題に対処するために、既設の水底トンネルに対策工を施した後に掘削をおこなう必要がある。
＜ロ＞従来の方法では、沈設する沈埋函は隔壁（バルクヘッド）によって区切られている。この隔壁は、沈設後に撤去される一時的な構造物であるため、できるだけ設けない方が施工性は向上する。しかし、上記した従来の方法においては、沈埋函の少なくとも両端、方法によっては各分割函体ごとに隔壁を設けるため、それらの隔壁を構築し、撤去する作業が必要になる。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、延伸方向の両端部を開口した貫通型函体を使用し、効率よく施工できる水底トンネルの構築方法を提供することを目的とする。特に、個々の函体の沈設が容易で、隔壁の数を削減することで、効率よく施工できる水底トンネルの構築方法を提供することを目的とする。
また、周辺環境への影響を最小限に抑えることができる水底トンネルの構築方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の水底トンネルの構築方法は、延伸方向の両端部を開口した貫通型函体に外水を自由に浸入させながら沈設し、水底において浸水した状態の前記貫通型函体を、隣接する貫通型函体に接合しながら複数個並べ、複数の前記貫通型函体を接合した函体群の両端部を外水から遮断し、前記函体群の内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする方法である。
また、延伸した水底トンネルの端部に、延伸方向の両端部を開口した貫通型函体に外水を自由に浸入させながら接合し、前記貫通型函体を複数接合して函体群を構築した後に新たに水底トンネルの端部となった貫通型函体の端部を外水から遮断し、前記函体群の内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする方法である。
さらに、延伸方向の両端部を開口して外水を自由に浸入させた貫通型函体を複数接合して函体群を構築し、前記函体群の端部に延伸した水底トンネルの端部を接合し、前記函体群の端部が外水から遮断された状態で内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする方法である。
ここで、上記したいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、前記函体群の構築と函体群の内部に滞留する内水の排水を繰り返すことによって水底トンネルを延伸することができる。
【０００７】
また、本発明の水底トンネルの構築方法は、水中に間隔を置いて複数の水中構造物を構築し、前記水中構造物間に、延伸方向の両端部を開口した貫通型函体に外水を自由に浸入させながら沈設し、水底において浸水した状態の前記貫通型函体を、隣接する貫通型函体に接合しながら複数個並べ、複数の前記貫通型函体を接合した函体群を少なくとも一部に含む水底トンネルによって前記水中構造物間を連結し、前記水中構造物から前記函体群の内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする方法である。
ここで、上記のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、前記貫通型函体の接合時に貫通型函体の端面に備えた止水材で貫通型函体間を止水することができる。また、前記貫通型函体の接合後に貫通型函体間を止水することもできる。
【０００８】
また、本発明の水底トンネルの構築方法は、上記のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、前記貫通型函体の内側又は躯体内部に独立して気中状態を確保するための管を設け、前記貫通型函体の接合時または接合後に前記管も延伸方向に接合し、前記貫通型函体が浸水状態のときに前記管の内部を気中状態にすることを特徴とした方法である。ここで、前記管の表面から前記貫通型函体の内部に滞留した内水へ気体を供給することができる。また、前記貫通型函体の内部の内水を貫通型函体に設けた開口部から外水側に吐出すると共に、貫通型函体に設けた他の開口部から外水を内水側に取り込むことで、内水を循環させることもできる。
【０００９】
また、本発明の水底トンネルの構築方法は、水底を掘削する掘削工程と、上記のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法によって掘削した水底に貫通型函体を設置する沈設工程と、水底に設置した前記貫通型函体を前記掘削工程において発生した掘削土によって埋め戻す覆土工程と、からなる方法である。ここで、前記掘削工程によって掘削した掘削土を水上の土砂運搬船に搬送し、前記土砂運搬船から水底に設置した前記貫通型函体を埋め戻す埋戻土を供給することができる。また、前記土砂運搬船から供給する埋戻土は、前記土砂運搬船上で掘削土を原料に固化材を添加して製造することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
＜イ＞貫通型函体
貫通型函体１は、水底トンネル３を構成する構造体である。複数の貫通型函体１を水底で接合することによって水底トンネル３を構築する。
貫通型函体１の函体長は、例えば２０〜３０ｍ程度にする。本発明で使用する貫通型函体１は、クレーンを備えた起重機船４１で吊り上げるなどして容易に運搬できるようにするため、従来から沈埋工法で使用されていた函体長より短いものを使用するのが好ましい。そして、必要に応じて水底において複数の貫通型函体１（例えば５〜７函体）を緊張材により一体化する（図示せず）。
貫通型函体１の断面形状は矩形、楕円形など任意に選択することができる。通常は、図１に示すようなボックスカルバート型の矩形断面の貫通型函体１を使用する。
貫通型函体１の両端は開口されて貫通状態となっている。このため、水中に貫通型函体１を沈めると、自由に外水２２が内部に浸入する。この内外共に浸水した状態の貫通型函体１を複数連結して水底トンネル３を構築する。
【００１２】
本発明では、前述したように延伸方向の両端部を開口した貫通型函体１を水底において複数接合して函体群１０を構築し、函体群１０を延伸することで水底トンネル３を形成する。このため、貫通型函体１を複数接合しただけでは、函体群１０内に内水２１が滞留した状態になる。この函体群１０内に滞留した内水２１を排水して気中状態の水底トンネル３を構築するには、函体群１０の両端を外水２２から遮断する必要がある。ここで、外水から函体群１０の両端部を遮断する方法としては、函体群１０の端部に配置する貫通型函体１に隔壁１１を設ける方法がある。この隔壁１１は、貫通型函体１を水底に沈設した後に取り付けることもできるが、図３に示すような予め片側の開口部に隔壁１１を設けた片壁付き函体１ａを函体群１０の端部にのみ配置してもよい。また、函体群１０を延伸して水底トンネル３の端部が水上に突出した場合も外水２２の浸入が遮断されることになるため、ここでいう外水２２からの遮断に該当する（図１参照）。
さらに、立坑５ａや人工島等の外水２２を遮断した水中構造物５に函体群１０の端部が接続した場合も、ここでいう外水２２からの遮断に該当する（図８参照）。また、外水２２から遮断された別の水底トンネル３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｅに接続した場合も、ここでいう外水２２からの遮断に該当する（図４，７，９参照）。
【００１３】
＜ロ＞止水材（図１０，１１）
止水材６は貫通型函体１，１同士の接合部の止水性を高めるために貫通型函体１の端部に配置する。止水材６には、接合時に止水性を発揮する一次止水材６ａと、接合後に止水性を発揮する二次止水材６ｂ，６ｃがある。
一次止水材６ａは、例えば貫通型函体１，１同士が対向する端面に配置する線状の止水シールである。一次止水材６ａには、ゴムシールやガスケットなど公知の止水材料が使用できる。この一次止水材６ａは、貫通型函体１を別の貫通型函体１に押し付けて接合したときに変形して止水性を発揮する（図１０参照）。
二次止水材６ｂ，６ｃは、例えば仮接合が完了した後に止水性を発揮する部材である。二次止水材６ｂ，６ｃには、貫通型函体１の接合前に予め端部に取り付けておいて、接合後に浸透水の作用などで膨潤させる膨潤ゴム製の二次止水材６ｂや、貫通型函体１を接合した内部から取り付ける断面Ω型の止水ゴム製の二次止水材６ｃがある（図１１参照）。内部から取り付ける二次止水材６ｃのみによって止水を行う場合は、潜水作業によって二次止水材６ｃの取り付けをおこなう。
これらの一次止水６ａと二次止水６ｂ，６ｃは、単独又は併用して使用することができる。
【００１４】
＜ハ＞連結材（図１８）
連結材は、貫通型函体１，１同士を連結するために必要に応じて使用する。
連結材は、例えば連結鋼棒９１と一組の台座９２で構成する。台座９２は、予め貫通型函体１の外面又は内面に突出するように取り付けておく。台座９２を貫通型函体１に固定するために、脚部を貫通型函体１に埋め込む方法やアンカーボルトで固定する方法が採用できる。台座９２にはＵ字型の切込みを設け、容易に連結鋼棒９１を装着できるように構成するのが好ましい。
連結材は、貫通型函体１の周方向に間隔をおいて複数配置する（図示せず）。
複数の貫通型函体１ごとに後述する緊張材９３で一体化する場合は、プレストレストを導入するまでの貫通型函体１，１間の連結を確保するために連結材を使用することもできる。この場合は、連結材は緊張材９３によって複数の貫通型函体１が一体化された後に撤去して、転用することができる。また、そのまま取り付けておくこともできる。
【００１５】
＜ニ＞緊張材（図１９）
緊張材９３は、複数の貫通型函体１を一体化するために必要に応じて配置する。緊張材９３には、公知のＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒等が使用できる。
緊張材９３は、例えば貫通型函体１の床版や側壁等の躯体内部に設置したシース管に挿入する。シース管は、貫通型函体１の貫通方向、言い換えると軸方向に配置する。
なお、緊張材９３及びシース管を躯体外部に配置して緊張力を与えることもできる。
【００１６】
【実施例１】
以下、図１を参照しながら本発明の実施例１について説明する。
【００１７】
＜イ＞函体の製作
貫通型函体１は、陸上の製作ヤードで製作する。
製作ヤードには、例えば流体圧を利用したウォータキャスタやローラコンベヤなどの移送装置を設置する。そして、貫通型函体１の下床版、側壁、上床版を順に流れ作業で製作する。この際、先に製作した貫通型函体１の端部を型枠にして次の貫通型函体１を製作するマッチキャスト方式を採用すれば、接合部を精度よく製作することができる。
完成した貫通型函体１はクレーンを備えた起重機船４１で吊り上げて目的地まで運搬する。沈設地点までの運搬は、貫通型函体１を起重機船４１に積載して運搬しても良いし、クレーンで吊り下げたままの状態で運搬することもできる。
【００１８】
＜ロ＞函体の沈設
貫通型函体１を沈設する場所は、必要に応じて予め浚渫又は掘削し、基礎砕石を敷き均したり、袋状のモルタルパックなどを敷設したりして基礎３１を構築しておく。本発明の貫通型函体１は小規模であり、貫通型函体１の沈設の進捗状況に合わせて掘削を順次おこなっていけばよいため、貫通型函体１を設置するために掘削をおこなったとしても周辺環境に与える影響は少ない。
また、杭基礎３２を構築しておき、杭頭部に貫通型函体１を設置することもできる（図２０参照）。
貫通型函体１を沈設場所の上方まで運搬した後に、貫通型函体１を先に沈設した貫通型函体１の隣に沈設する。貫通型函体１は両端が開口されているため、外水２２が自由に貫通型函体１の内部に浸水することができる。このため、浮力抵抗も受け難く、容易に水底に沈設することができる。
【００１９】
＜ハ＞函体の連結
貫通型函体１と先に沈設した貫通型函体１を接合する。例えば、沈設した貫通型函体１を引き寄せジャッキ等で既設の貫通型函体１側に引き寄せて接合をおこなう。貫通型函体１，１同士が衝突すると、一次止水材６ａが貫通型函体１の端面に取り付けてある場合は変形して一次止水が完了する。
貫通型函体１，１に設けた台座９２間に連結鋼棒９１等を配置して連結をおこなう。台座９２を貫通型函体１の外面に設けた場合は、連結鋼棒９１を貫通型函体１の外部から容易に取り付けることができる。
貫通型函体１を沈設した後に貫通型函体１の下部に基礎モルタル等を注入して基礎３１を完成させる。
貫通型函体１を順次連結して、複数の貫通型函体１，１，１・・・を連結した函体群１０からなる水底トンネル３の両端部が水上に突出すると、外水２２が水底トンネル３の内部に浸水することがなくなり、水底トンネル３の端部が外水２２から遮断される。この状態で、水底トンネル３の内部に滞留した内水２１を一気に排水すれば、気中状態の水底トンネル３が一時に完成する。
排水にあたっては、排水後の貫通型函体１の見かけの比重が、浮き上がりのない安定した比重となっているかどうかを確認しておく必要がある。例えば、安定比重を見かけの比重が１．０５以上であるとする場合は、貫通型函体１の自重及び内部に配置した部材の重量を、貫通型函体１の外形の体積で割った値が１．０５以上になっているかを確認する。安定重量に達しない場合は、水バラスト設けたり、インゴットを設置したり、後述する覆土を行うなどして水底トンネル３を安定重量にする。
このように、水底トンネル３の構築中は函体群１０の内部に内水２１が滞留した状態にしておき、連結が完了した後に一時に内水２１を排水する方法を採用することで、構築中の水底トンネル３を安定した状態で水底に沈設しておくことができる。すなわち、函体群１０から早期に排水をおこなうということは、函体群１０の安定重量を早期に確保する必要があるということであるため、バラストの追加や覆土による埋め戻しのタイミングも厳しい制限を受けることになる。これに対して、ある程度、水底トンネル３を浸水状態で延伸する場合は、バラストを追加するタイミングや覆土のタイミングの自由度が広がるため、より効率的な施工をおこなうことが可能になる。
【００２０】
【実施例２】
以下、図２，３を参照しながら本発明の実施例２について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
【００２１】
＜イ＞函体群の構築
水底トンネル３は、実施例１で説明したように、水上に端部が突出するなどして外水２２が遮断される状態になるまで延伸することもできるが、所定の間隔ごとに隔壁１１を設けることによって段階的に構築していくこともできる。
例えば図２に示すように、複数の貫通型函体１，１，１，１，１を連結した函体群１０の両端を隔壁１１，１１で締め切り、外水２２を遮断した後に、内水２１を排水することによって、任意の函体群１０を部分的に、独立して気中状態にすることができる。この場合の内水２１の排水先は、先に構築済みの水底トンネル３であっても良いし、函体群１０の一部に開口部を設け、開口部から水上まで排水管を接続して排水する方法であっても良い。
隔壁１１を設けた片壁付き函体１ａは、例えば水底トンネルの長さで１００〜１５０ｍ間隔ごとに配置する。
【００２２】
＜ロ＞函体群の一体化（図１９、図２）
貫通型函体１を複数連結した函体群１０を緊張材９３によって一体化する場合は、例えば５〜７函体毎に一体化をおこなう。
まず、躯体内部に設けたシース管に函体群１０を貫くように緊張材９３を挿入する。シース管は、通常、貫通型函体１の周方向に間隔を置いて複数配置されている。
緊張材９３は、函体群１０に隣接する水底トンネル３に設けた一方の定着部から他方の定着部に向けて挿入する（図示せず）。こうすることで一体化する函体群１０を隣接する水底トンネル３の端部に接続することができる。すなわち、緊張材９３を緊張して函体群１０に一度にプレストレストを導入して一体化すると、その緊張材９３の定着部が隣接する水底トンネル３の端部に設けられているため、函体群１０を水底トンネル３と一体化することが同時にできる。
なお、貫通型函体１の一体化が完了した後に必要に応じて連結鋼棒９１等を撤去する。函体群１０が緊張材９３のみで連結された場合は、不等沈下や地震時などに柔構造として対応することができる。
【００２３】
【実施例３】
以下、図４〜６を参照しながら本発明の実施例３について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
実施例３は、延伸してきた水底トンネル３ａ，３ｂの先端に、貫通型函体１を複数連結して、水底トンネル３を更に延伸していく実施例である。ここで、水底トンネル３ａは、水上から徐々に水深の深い水底に向かって延伸してきたトンネルを表したもので、水底トンネル３ｂは、水底又は地中から延伸してきたトンネルを表したものである。また、延伸してきた水底トンネル３ａ，３ｂは、必ずしも貫通型函体１で構築されている必要はなく、推進トンネル工法、シールド工法、従来の沈埋函工法など様々なトンネル構築方法によって構築することができる。
延伸してきた水底トンネル３の先端は、図４に示すように隔壁１１によって外水２２から遮断されていても良いし、図５に示すように遮断されていなくとも良い。水底トンネル３ａ，３ｂの先端に貫通型函体１を複数連結した後に、新たに水底トンネル３の先端となった函体群１０の端部に隔壁１１を設ける。隔壁１１は、函体群１０の先端部に配置する函体を片壁付き函体１ａとすることで設けることができる。
そして、函体群１０内の内水２１を水底トンネル３ａ，３ｂ内に向けて排水することで、函体群１０内を気中状態にすることができる。また、函体群１０ａの先端に更に函体群１０ｂを構築し、貫通型函体１の連結工程、函体群１０ａ，１０ｂ単位の排水工程を繰り返すことで、水底トンネル３を延伸していくことができる（図６参照）。
【００２４】
【実施例４】
以下、図７を参照しながら本発明の実施例４について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
実施例３では、延伸してきた水底トンネル３の先端に函体群１０を構築することで水底トンネル３を更に延伸していく実施例について説明したが、実施例４では水底に構築した函体群１０に水底トンネル３ｃが到達する実施例について説明する。
実施例４では、水底の任意の場所に貫通型函体１を複数並べ、函体群１０を構築しておく。そして、構築した函体群１０に向けて水底トンネル３ｃを延伸させる。到達させる水底トンネル３ｃの構築方法は、実施例３でも述べたようにどのような方法であってもよい。また、水底トンネル３ｃの先端部が函体群１０の端部に連結することよって、函体群１０の端部は外水２２から遮断されるため、函体群１０には隔壁１１を設けなくともよい。水底トンネル３ｃが到達した後に、内水２１を水底トンネル３ｃ内に排水することで函体群１０を気中状態にすることができる。
【００２５】
【実施例５】
以下、図８，９を参照しながら本発明の実施例５について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
実施例５は、立坑５ａ、人工島、トンネル等の水中構造物５間を、貫通型函体１を使用して連結する実施例である。
図８は、予め構築した２つの立坑５ａ，５ａの間に、複数の貫通型函体１を並べて、立坑５ａ，５ａ間を連結した状態を示した図である。複数の貫通型函体１，１・・・を連結して構築した水底トンネル３ｄ内の内水２１は、立坑５ａ，５ａへ排水することができる。また、立坑５ａには、様々な方法で構築した水底トンネル３ｅを接続することができる。
また図９は、立坑５ａ，５ａ間を連結する水底トンネル３の一部を貫通型函体１で構築した実施例を示した図である。必ずしも立坑５ａ，５ａ間を連結する水底トンネル３のすべてを貫通型函体１で構築する必要はなく、別の水底トンネルの構築方法と組み合わせて立坑５ａ，５ａ間を連結すればよい。
【００２６】
【実施例６】
以下、図１２，１３を参照しながら本発明の実施例６について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
本発明では、貫通型函体１を使用して水底トンネル３を構築するため、一時的に内水２１が函体群１０内に滞留する。このため、潜水作業でしか函体群１０内に入れなかったり、滞留した内水２１の水質が劣化したりするなどの問題が生じる場合もある。特に、水上に両端が突出するまで内水２１を滞留させた状態で水底トンネル３を延伸させる場合は、長期にわたって内水２１が水底トンネル３内に滞留する。このため、貫通型函体１の内部に管７を配置することで、内水２１が滞留する函体群１０からは独立して気中状態を確保できるように構成することができる。先行して気中状態にした管７は、監査路や気体供給路に使用することができる。
【００２７】
例えば、沈設する貫通型函体１の内部に予め管７ａを取り付けておく。管７ａの断面形状は円形、矩形など任意に選択でき、大きさも使用目的に応じて任意に設定できる。例えば、監査路に使用する場合は作業員７１が通行できる大きさを確保したり、管７ａの壁面に窓や扉を設けたりするのが好ましい。また、気体７２を内水２１に供給するだけであれば、管径を小さくすることができる。
貫通型函体１に取り付けた管７ａは、貫通型函体１，１同士の接合時に同時に連結しても良いし、函体の連結後に連結しても良い。また、図１３に示すように、連続した管７ｂを後から水底トンネル３内に挿入することもできる。図１３は、管７ｂの表面に複数の孔を設けて、管７ｂを通って供給される空気などの気体７２を内水２１に供給し、水質を維持している状態を示した図である。気体７２の供給は、監査路に使用する管７を配置した場合でも実施でき、例えば管７に逆止弁を付けて管７内部に内水２１が浸水しないようにして気体７２を供給することができる。
監査路として管７を使用する場合は、複数の貫通型函体１を連結した出来型を気中測量によって確認することができる。
【００２８】
【実施例７】
以下、図１４を参照しながら本発明の実施例７について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
実施例６では、気体７２を内水２１に供給することによって水質を維持する実施例を説明したが、実施例７では内水２１を循環させることによって水質を維持する実施例について説明する。
この実施例では、水底トンネル３に少なくとも二つの開口部１２ａ，１２ｂを設ける必要がある。一方の開口部１２ａは内水２１を外水２２側に吐出させるための開口部であり、貫通型函体１の天井や側壁に設けることができる。吐出用の開口部１２ａには排水ポンプなどを取り付けて、強制的に内水２１を吐出させるのが好ましい。
また、他方の開口部１２ｂは、外水２２を内水２１側に取り込むために設ける。最端部に設置した貫通型函体１の開口部を開口部１２ｂとして使用することができる。水底トンネル３内に滞留した内水２１を広く循環させるために、開口部１２ａ，１２ｂは滞留した内水２１の両端部付近にそれぞれ設けるのが好ましい。
【００２９】
【実施例８】
以下、図１５〜１７を参照しながら本発明の実施例８について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
【００３０】
＜イ＞水底トンネルの埋め戻し
上記した実施例によって構築した水底トンネル３は、通常、埋戻土８によって覆土する。実施例８ではこの覆土について詳述する。
図１５は、浚渫船４２で掘削した掘削土をそのまま構築後の水底トンネル３に覆土する実施例である。この方法は掘削地盤が良質であり、埋戻土８ａとして適している場合に採用できる。掘削した掘削土をそのまま利用できれば、仮置きの必要がないので掘削、埋め戻し作業を連続して行うことができる。また、掘削土の処理費も不要となる。
図１６は、掘削した掘削土を一旦、水上の土砂運搬船４３に積載し、その後、構築後の水底トンネル３を徐々に埋め戻していく状態を示した図である。
後述する改良土を使用する場合等も含めて水底トンネル３が浸水状態のうちに覆土をおこなうことで、水底トンネル３に別途、バラストを追加しなくとも安定重量を確保することができる。また、バラストを追加する場合も、埋戻土８による重量を差し引いた分だけ追加すればよいため、経済的であり、水底トンネル３の内空を広く確保することもできる。すなわち、覆土によって安定重量を確保した水底トンネル３の内水２１を一時に排水しても、水底トンネル３は浮き上がることなく安定した状態で水底に設置される。
【００３１】
＜ロ＞掘削土の改良
水底トンネル３を構築するような水底の土砂は、軟弱であってそのまま埋戻土８には適さない場合が多い。そこで、掘削土を土砂運搬船４３上で改良して埋戻土８ｂとして供給することができる。ここで、土砂の改良をおこなう土砂運搬船４３を土砂改良船４４と呼ぶことにする。
土砂改良船４４は、掘削土を再生利用可能な材料に改良するためのプラント船である。土砂改良船４４では、浚渫船４２で掘削した掘削土と、セメントなどの固化材を混合して改良土を製造する。改良土は、水底トンネル３を埋め戻すための埋戻土８ｂとして利用する。例えば、浚渫した掘削土を土砂改良船４４のホッパー４４１に投入し、固化材を添加して製造した改良土を、土砂改良船４４に備え付けたトレミー管４４２などの排出装置を介して水底トンネル３の上方に投下して埋戻土８ｂとして利用する。土砂改良船４４は、水底トンネル３の構築に合わせて伴走させるのが好ましい。
この結果、通常は産業廃棄物として処理されてしまう軟弱な掘削土を再生利用することができる。そして、ゴミの削減、資源の有効利用が可能となり、地球環境の保護に有効である。また、掘削土を埋戻土８に利用できるので材料費も削減できる。また、改良した土を直ぐに利用すれば、改良土をストックする必要がなく、土砂改良船４４を大規模にする必要がない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の水底トンネルの構築方法は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞貫通型函体を使用するため沈設が容易である。また、水底トンネルの構築後には不要となる隔壁の数を最小限に抑えることができるため、効率的に施工ができ、工費も削減できる。
＜ロ＞小型の貫通型函体を沈設して水底で連結することによって、水底の周辺環境への影響を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例１の説明図。
【図２】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例２の説明図。
【図３】貫通型函体と片壁付き函体の実施例の斜視図。
【図４】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例３の説明図。
【図５】実施例３において内水を一度に排水する実施例を示した説明図。
【図６】実施例３において貫通型函体の連結工程、函体群単位の排水工程を繰り返すことで水底トンネルを延伸する実施例を示した説明図。
【図７】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例４の説明図。
【図８】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例５の説明図。
【図９】実施例５において立坑間を連結する水底トンネルの一部を貫通型函体で構築した実施例を示した説明図。
【図１０】一次止水材の実施例を示した説明図。
【図１１】二次止水材の実施例を示した説明図。
【図１２】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例６の説明図。
【図１３】実施例６において気体供給路の実施例を示した説明図。
【図１４】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例７の説明図。
【図１５】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例８の説明図。
【図１６】実施例８において土砂運搬船を使用する実施例を示した説明図。
【図１７】実施例８において土砂改良船を使用する実施例を示した説明図。
【図１８】連結材の実施例を示した説明図。
【図１９】緊張材の実施例を示した説明図。
【図２０】杭基礎を配置した場合の実施例を示した説明図。
【符号の説明】
１・・・貫通型函体
１０・・函体群
１１・・隔壁
１２・・開口部
２１・・内水
２２・・外水
３・・・水底トンネル
５・・・水中構造物
６ａ・・一次止水材
６ｂ・・二次止水材
６ｃ・・二次止水材
７・・・管
８・・・埋戻土
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレキャスト製の函体を水底に沈設して構築する水底トンネルの構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から製作ヤードで構築した函体を、目的地まで曳航して沈設することによって水底トンネルを構築する沈埋工法が実施されていた。通常、沈設する函体は、１００ｍ〜１４０ｍ程度の長さを有するため、造船所のドックのような製作ヤードを工事現場付近に構築して函体を製作していた。このように長大な剛性の高い函体を水底に沈設した場合、水底の不等沈下や地震などの変動に伴って、函体に大きな応力が発生することがある。このため、クレーンで吊り上げることができる程度の大きさの分割函体（ユニット）を製作し、複数の分割函体を連結して大型の沈埋函を構築する方法が開発されている（特許文献１〜５参照）。
このなかの特許文献２では、鋼板等の仮締切りで仕切られたブロックを水上で複数連結し、大型の沈埋函本体を構築した後に沈設を行っている。また、作業船上で分割函体を複数連結して大型の沈埋函を構築し、目的地まで作業船で運搬した後に沈埋函を沈設する方法が特許文献３〜５に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１７８９９０号公報
【特許文献２】
特公昭４８−６２２７号公報
【特許文献３】
特開平６−１９３３９１号公報
【特許文献４】
特開平１１−１４０８９３号公報
【特許文献５】
特開２０００−２５７０９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の函体を使用した水底トンネルの構築方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞既設の水底トンネルの隣接地に新たに水底トンネルを構築する場合、長大な沈埋函を一時に設置しようとすれば、既設の水底トンネルへの影響が避けられない。すなわち、大型の沈埋函を沈設するためには、大規模な掘削をおこなう必要があり、この大規模な掘削によって既設の沈埋函が影響を受ける場合がある。このような問題に対処するために、既設の水底トンネルに対策工を施した後に掘削をおこなう必要がある。
＜ロ＞従来の方法では、沈設する沈埋函は隔壁（バルクヘッド）によって区切られている。この隔壁は、沈設後に撤去される一時的な構造物であるため、できるだけ設けない方が施工性は向上する。しかし、上記した従来の方法においては、沈埋函の少なくとも両端、方法によっては各分割函体ごとに隔壁を設けるため、それらの隔壁を構築し、撤去する作業が必要になる。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、延伸方向の両端部を開口した貫通型函体を使用し、効率よく施工できる水底トンネルの構築方法を提供することを目的とする。特に、個々の函体の沈設が容易で、隔壁の数を削減することで、効率よく施工できる水底トンネルの構築方法を提供することを目的とする。
また、周辺環境への影響を最小限に抑えることができる水底トンネルの構築方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の水底トンネルの構築方法は、延伸方向の両端部を開口した貫通型函体に外水を自由に浸入させながら沈設し、水底において浸水した状態の前記貫通型函体を、隣接する貫通型函体に接合しながら複数個並べ、複数の前記貫通型函体を接合した函体群の両端部を外水から遮断し、前記函体群の内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする方法である。
また、延伸した水底トンネルの端部に、延伸方向の両端部を開口した貫通型函体に外水を自由に浸入させながら接合し、前記貫通型函体を複数接合して函体群を構築した後に新たに水底トンネルの端部となった貫通型函体の端部を外水から遮断し、前記函体群の内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする方法である。
さらに、延伸方向の両端部を開口して外水を自由に浸入させた貫通型函体を複数接合して函体群を構築し、前記函体群の端部に延伸した水底トンネルの端部を接合し、前記函体群の端部が外水から遮断された状態で内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする方法である。
ここで、上記したいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、前記函体群の構築と函体群の内部に滞留する内水の排水を繰り返すことによって水底トンネルを延伸することができる。
【０００７】
また、本発明の水底トンネルの構築方法は、水中に間隔を置いて複数の水中構造物を構築し、前記水中構造物間に、延伸方向の両端部を開口した貫通型函体に外水を自由に浸入させながら沈設し、水底において浸水した状態の前記貫通型函体を、隣接する貫通型函体に接合しながら複数個並べ、複数の前記貫通型函体を接合した函体群を少なくとも一部に含む水底トンネルによって前記水中構造物間を連結し、前記水中構造物から前記函体群の内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする方法である。
ここで、上記のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、前記貫通型函体の接合時に貫通型函体の端面に備えた止水材で貫通型函体間を止水することができる。また、前記貫通型函体の接合後に貫通型函体間を止水することもできる。
【０００８】
また、本発明の水底トンネルの構築方法は、上記のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、前記貫通型函体の内側又は躯体内部に独立して気中状態を確保するための管を設け、前記貫通型函体の接合時または接合後に前記管も延伸方向に接合し、前記貫通型函体が浸水状態のときに前記管の内部を気中状態にすることを特徴とした方法である。ここで、前記管の表面から前記貫通型函体の内部に滞留した内水へ気体を供給することができる。また、前記貫通型函体の内部の内水を貫通型函体に設けた開口部から外水側に吐出すると共に、貫通型函体に設けた他の開口部から外水を内水側に取り込むことで、内水を循環させることもできる。
【０００９】
また、本発明の水底トンネルの構築方法は、水底を掘削する掘削工程と、上記のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法によって掘削した水底に貫通型函体を設置する沈設工程と、水底に設置した前記貫通型函体を前記掘削工程において発生した掘削土によって埋め戻す覆土工程と、からなる方法である。ここで、前記掘削工程によって掘削した掘削土を水上の土砂運搬船に搬送し、前記土砂運搬船から水底に設置した前記貫通型函体を埋め戻す埋戻土を供給することができる。また、前記土砂運搬船から供給する埋戻土は、前記土砂運搬船上で掘削土を原料に固化材を添加して製造することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
＜イ＞貫通型函体
貫通型函体１は、水底トンネル３を構成する構造体である。複数の貫通型函体１を水底で接合することによって水底トンネル３を構築する。
貫通型函体１の函体長は、例えば２０〜３０ｍ程度にする。本発明で使用する貫通型函体１は、クレーンを備えた起重機船４１で吊り上げるなどして容易に運搬できるようにするため、従来から沈埋工法で使用されていた函体長より短いものを使用するのが好ましい。そして、必要に応じて水底において複数の貫通型函体１（例えば５〜７函体）を緊張材により一体化する（図示せず）。
貫通型函体１の断面形状は矩形、楕円形など任意に選択することができる。通常は、図１に示すようなボックスカルバート型の矩形断面の貫通型函体１を使用する。
貫通型函体１の両端は開口されて貫通状態となっている。このため、水中に貫通型函体１を沈めると、自由に外水２２が内部に浸入する。この内外共に浸水した状態の貫通型函体１を複数連結して水底トンネル３を構築する。
【００１２】
本発明では、前述したように延伸方向の両端部を開口した貫通型函体１を水底において複数接合して函体群１０を構築し、函体群１０を延伸することで水底トンネル３を形成する。このため、貫通型函体１を複数接合しただけでは、函体群１０内に内水２１が滞留した状態になる。この函体群１０内に滞留した内水２１を排水して気中状態の水底トンネル３を構築するには、函体群１０の両端を外水２２から遮断する必要がある。ここで、外水から函体群１０の両端部を遮断する方法としては、函体群１０の端部に配置する貫通型函体１に隔壁１１を設ける方法がある。この隔壁１１は、貫通型函体１を水底に沈設した後に取り付けることもできるが、図３に示すような予め片側の開口部に隔壁１１を設けた片壁付き函体１ａを函体群１０の端部にのみ配置してもよい。また、函体群１０を延伸して水底トンネル３の端部が水上に突出した場合も外水２２の浸入が遮断されることになるため、ここでいう外水２２からの遮断に該当する（図１参照）。
さらに、立坑５ａや人工島等の外水２２を遮断した水中構造物５に函体群１０の端部が接続した場合も、ここでいう外水２２からの遮断に該当する（図８参照）。また、外水２２から遮断された別の水底トンネル３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｅに接続した場合も、ここでいう外水２２からの遮断に該当する（図４，７，９参照）。
【００１３】
＜ロ＞止水材（図１０，１１）
止水材６は貫通型函体１，１同士の接合部の止水性を高めるために貫通型函体１の端部に配置する。止水材６には、接合時に止水性を発揮する一次止水材６ａと、接合後に止水性を発揮する二次止水材６ｂ，６ｃがある。
一次止水材６ａは、例えば貫通型函体１，１同士が対向する端面に配置する線状の止水シールである。一次止水材６ａには、ゴムシールやガスケットなど公知の止水材料が使用できる。この一次止水材６ａは、貫通型函体１を別の貫通型函体１に押し付けて接合したときに変形して止水性を発揮する（図１０参照）。
二次止水材６ｂ，６ｃは、例えば仮接合が完了した後に止水性を発揮する部材である。二次止水材６ｂ，６ｃには、貫通型函体１の接合前に予め端部に取り付けておいて、接合後に浸透水の作用などで膨潤させる膨潤ゴム製の二次止水材６ｂや、貫通型函体１を接合した内部から取り付ける断面Ω型の止水ゴム製の二次止水材６ｃがある（図１１参照）。内部から取り付ける二次止水材６ｃのみによって止水を行う場合は、潜水作業によって二次止水材６ｃの取り付けをおこなう。
これらの一次止水６ａと二次止水６ｂ，６ｃは、単独又は併用して使用することができる。
【００１４】
＜ハ＞連結材（図１８）
連結材は、貫通型函体１，１同士を連結するために必要に応じて使用する。
連結材は、例えば連結鋼棒９１と一組の台座９２で構成する。台座９２は、予め貫通型函体１の外面又は内面に突出するように取り付けておく。台座９２を貫通型函体１に固定するために、脚部を貫通型函体１に埋め込む方法やアンカーボルトで固定する方法が採用できる。台座９２にはＵ字型の切込みを設け、容易に連結鋼棒９１を装着できるように構成するのが好ましい。
連結材は、貫通型函体１の周方向に間隔をおいて複数配置する（図示せず）。
複数の貫通型函体１ごとに後述する緊張材９３で一体化する場合は、プレストレストを導入するまでの貫通型函体１，１間の連結を確保するために連結材を使用することもできる。この場合は、連結材は緊張材９３によって複数の貫通型函体１が一体化された後に撤去して、転用することができる。また、そのまま取り付けておくこともできる。
【００１５】
＜ニ＞緊張材（図１９）
緊張材９３は、複数の貫通型函体１を一体化するために必要に応じて配置する。緊張材９３には、公知のＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒等が使用できる。
緊張材９３は、例えば貫通型函体１の床版や側壁等の躯体内部に設置したシース管に挿入する。シース管は、貫通型函体１の貫通方向、言い換えると軸方向に配置する。
なお、緊張材９３及びシース管を躯体外部に配置して緊張力を与えることもできる。
【００１６】
【実施例１】
以下、図１を参照しながら本発明の実施例１について説明する。
【００１７】
＜イ＞函体の製作
貫通型函体１は、陸上の製作ヤードで製作する。
製作ヤードには、例えば流体圧を利用したウォータキャスタやローラコンベヤなどの移送装置を設置する。そして、貫通型函体１の下床版、側壁、上床版を順に流れ作業で製作する。この際、先に製作した貫通型函体１の端部を型枠にして次の貫通型函体１を製作するマッチキャスト方式を採用すれば、接合部を精度よく製作することができる。
完成した貫通型函体１はクレーンを備えた起重機船４１で吊り上げて目的地まで運搬する。沈設地点までの運搬は、貫通型函体１を起重機船４１に積載して運搬しても良いし、クレーンで吊り下げたままの状態で運搬することもできる。
【００１８】
＜ロ＞函体の沈設
貫通型函体１を沈設する場所は、必要に応じて予め浚渫又は掘削し、基礎砕石を敷き均したり、袋状のモルタルパックなどを敷設したりして基礎３１を構築しておく。本発明の貫通型函体１は小規模であり、貫通型函体１の沈設の進捗状況に合わせて掘削を順次おこなっていけばよいため、貫通型函体１を設置するために掘削をおこなったとしても周辺環境に与える影響は少ない。
また、杭基礎３２を構築しておき、杭頭部に貫通型函体１を設置することもできる（図２０参照）。
貫通型函体１を沈設場所の上方まで運搬した後に、貫通型函体１を先に沈設した貫通型函体１の隣に沈設する。貫通型函体１は両端が開口されているため、外水２２が自由に貫通型函体１の内部に浸水することができる。このため、浮力抵抗も受け難く、容易に水底に沈設することができる。
【００１９】
＜ハ＞函体の連結
貫通型函体１と先に沈設した貫通型函体１を接合する。例えば、沈設した貫通型函体１を引き寄せジャッキ等で既設の貫通型函体１側に引き寄せて接合をおこなう。貫通型函体１，１同士が衝突すると、一次止水材６ａが貫通型函体１の端面に取り付けてある場合は変形して一次止水が完了する。
貫通型函体１，１に設けた台座９２間に連結鋼棒９１等を配置して連結をおこなう。台座９２を貫通型函体１の外面に設けた場合は、連結鋼棒９１を貫通型函体１の外部から容易に取り付けることができる。
貫通型函体１を沈設した後に貫通型函体１の下部に基礎モルタル等を注入して基礎３１を完成させる。
貫通型函体１を順次連結して、複数の貫通型函体１，１，１・・・を連結した函体群１０からなる水底トンネル３の両端部が水上に突出すると、外水２２が水底トンネル３の内部に浸水することがなくなり、水底トンネル３の端部が外水２２から遮断される。この状態で、水底トンネル３の内部に滞留した内水２１を一気に排水すれば、気中状態の水底トンネル３が一時に完成する。
排水にあたっては、排水後の貫通型函体１の見かけの比重が、浮き上がりのない安定した比重となっているかどうかを確認しておく必要がある。例えば、安定比重を見かけの比重が１．０５以上であるとする場合は、貫通型函体１の自重及び内部に配置した部材の重量を、貫通型函体１の外形の体積で割った値が１．０５以上になっているかを確認する。安定重量に達しない場合は、水バラスト設けたり、インゴットを設置したり、後述する覆土を行うなどして水底トンネル３を安定重量にする。
このように、水底トンネル３の構築中は函体群１０の内部に内水２１が滞留した状態にしておき、連結が完了した後に一時に内水２１を排水する方法を採用することで、構築中の水底トンネル３を安定した状態で水底に沈設しておくことができる。すなわち、函体群１０から早期に排水をおこなうということは、函体群１０の安定重量を早期に確保する必要があるということであるため、バラストの追加や覆土による埋め戻しのタイミングも厳しい制限を受けることになる。これに対して、ある程度、水底トンネル３を浸水状態で延伸する場合は、バラストを追加するタイミングや覆土のタイミングの自由度が広がるため、より効率的な施工をおこなうことが可能になる。
【００２０】
【実施例２】
以下、図２，３を参照しながら本発明の実施例２について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
【００２１】
＜イ＞函体群の構築
水底トンネル３は、実施例１で説明したように、水上に端部が突出するなどして外水２２が遮断される状態になるまで延伸することもできるが、所定の間隔ごとに隔壁１１を設けることによって段階的に構築していくこともできる。
例えば図２に示すように、複数の貫通型函体１，１，１，１，１を連結した函体群１０の両端を隔壁１１，１１で締め切り、外水２２を遮断した後に、内水２１を排水することによって、任意の函体群１０を部分的に、独立して気中状態にすることができる。この場合の内水２１の排水先は、先に構築済みの水底トンネル３であっても良いし、函体群１０の一部に開口部を設け、開口部から水上まで排水管を接続して排水する方法であっても良い。
隔壁１１を設けた片壁付き函体１ａは、例えば水底トンネルの長さで１００〜１５０ｍ間隔ごとに配置する。
【００２２】
＜ロ＞函体群の一体化（図１９、図２）
貫通型函体１を複数連結した函体群１０を緊張材９３によって一体化する場合は、例えば５〜７函体毎に一体化をおこなう。
まず、躯体内部に設けたシース管に函体群１０を貫くように緊張材９３を挿入する。シース管は、通常、貫通型函体１の周方向に間隔を置いて複数配置されている。
緊張材９３は、函体群１０に隣接する水底トンネル３に設けた一方の定着部から他方の定着部に向けて挿入する（図示せず）。こうすることで一体化する函体群１０を隣接する水底トンネル３の端部に接続することができる。すなわち、緊張材９３を緊張して函体群１０に一度にプレストレストを導入して一体化すると、その緊張材９３の定着部が隣接する水底トンネル３の端部に設けられているため、函体群１０を水底トンネル３と一体化することが同時にできる。
なお、貫通型函体１の一体化が完了した後に必要に応じて連結鋼棒９１等を撤去する。函体群１０が緊張材９３のみで連結された場合は、不等沈下や地震時などに柔構造として対応することができる。
【００２３】
【実施例３】
以下、図４〜６を参照しながら本発明の実施例３について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
実施例３は、延伸してきた水底トンネル３ａ，３ｂの先端に、貫通型函体１を複数連結して、水底トンネル３を更に延伸していく実施例である。ここで、水底トンネル３ａは、水上から徐々に水深の深い水底に向かって延伸してきたトンネルを表したもので、水底トンネル３ｂは、水底又は地中から延伸してきたトンネルを表したものである。また、延伸してきた水底トンネル３ａ，３ｂは、必ずしも貫通型函体１で構築されている必要はなく、推進トンネル工法、シールド工法、従来の沈埋函工法など様々なトンネル構築方法によって構築することができる。
延伸してきた水底トンネル３の先端は、図４に示すように隔壁１１によって外水２２から遮断されていても良いし、図５に示すように遮断されていなくとも良い。水底トンネル３ａ，３ｂの先端に貫通型函体１を複数連結した後に、新たに水底トンネル３の先端となった函体群１０の端部に隔壁１１を設ける。隔壁１１は、函体群１０の先端部に配置する函体を片壁付き函体１ａとすることで設けることができる。
そして、函体群１０内の内水２１を水底トンネル３ａ，３ｂ内に向けて排水することで、函体群１０内を気中状態にすることができる。また、函体群１０ａの先端に更に函体群１０ｂを構築し、貫通型函体１の連結工程、函体群１０ａ，１０ｂ単位の排水工程を繰り返すことで、水底トンネル３を延伸していくことができる（図６参照）。
【００２４】
【実施例４】
以下、図７を参照しながら本発明の実施例４について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
実施例３では、延伸してきた水底トンネル３の先端に函体群１０を構築することで水底トンネル３を更に延伸していく実施例について説明したが、実施例４では水底に構築した函体群１０に水底トンネル３ｃが到達する実施例について説明する。
実施例４では、水底の任意の場所に貫通型函体１を複数並べ、函体群１０を構築しておく。そして、構築した函体群１０に向けて水底トンネル３ｃを延伸させる。到達させる水底トンネル３ｃの構築方法は、実施例３でも述べたようにどのような方法であってもよい。また、水底トンネル３ｃの先端部が函体群１０の端部に連結することよって、函体群１０の端部は外水２２から遮断されるため、函体群１０には隔壁１１を設けなくともよい。水底トンネル３ｃが到達した後に、内水２１を水底トンネル３ｃ内に排水することで函体群１０を気中状態にすることができる。
【００２５】
【実施例５】
以下、図８，９を参照しながら本発明の実施例５について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
実施例５は、立坑５ａ、人工島、トンネル等の水中構造物５間を、貫通型函体１を使用して連結する実施例である。
図８は、予め構築した２つの立坑５ａ，５ａの間に、複数の貫通型函体１を並べて、立坑５ａ，５ａ間を連結した状態を示した図である。複数の貫通型函体１，１・・・を連結して構築した水底トンネル３ｄ内の内水２１は、立坑５ａ，５ａへ排水することができる。また、立坑５ａには、様々な方法で構築した水底トンネル３ｅを接続することができる。
また図９は、立坑５ａ，５ａ間を連結する水底トンネル３の一部を貫通型函体１で構築した実施例を示した図である。必ずしも立坑５ａ，５ａ間を連結する水底トンネル３のすべてを貫通型函体１で構築する必要はなく、別の水底トンネルの構築方法と組み合わせて立坑５ａ，５ａ間を連結すればよい。
【００２６】
【実施例６】
以下、図１２，１３を参照しながら本発明の実施例６について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
本発明では、貫通型函体１を使用して水底トンネル３を構築するため、一時的に内水２１が函体群１０内に滞留する。このため、潜水作業でしか函体群１０内に入れなかったり、滞留した内水２１の水質が劣化したりするなどの問題が生じる場合もある。特に、水上に両端が突出するまで内水２１を滞留させた状態で水底トンネル３を延伸させる場合は、長期にわたって内水２１が水底トンネル３内に滞留する。このため、貫通型函体１の内部に管７を配置することで、内水２１が滞留する函体群１０からは独立して気中状態を確保できるように構成することができる。先行して気中状態にした管７は、監査路や気体供給路に使用することができる。
【００２７】
例えば、沈設する貫通型函体１の内部に予め管７ａを取り付けておく。管７ａの断面形状は円形、矩形など任意に選択でき、大きさも使用目的に応じて任意に設定できる。例えば、監査路に使用する場合は作業員７１が通行できる大きさを確保したり、管７ａの壁面に窓や扉を設けたりするのが好ましい。また、気体７２を内水２１に供給するだけであれば、管径を小さくすることができる。
貫通型函体１に取り付けた管７ａは、貫通型函体１，１同士の接合時に同時に連結しても良いし、函体の連結後に連結しても良い。また、図１３に示すように、連続した管７ｂを後から水底トンネル３内に挿入することもできる。図１３は、管７ｂの表面に複数の孔を設けて、管７ｂを通って供給される空気などの気体７２を内水２１に供給し、水質を維持している状態を示した図である。気体７２の供給は、監査路に使用する管７を配置した場合でも実施でき、例えば管７に逆止弁を付けて管７内部に内水２１が浸水しないようにして気体７２を供給することができる。
監査路として管７を使用する場合は、複数の貫通型函体１を連結した出来型を気中測量によって確認することができる。
【００２８】
【実施例７】
以下、図１４を参照しながら本発明の実施例７について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
実施例６では、気体７２を内水２１に供給することによって水質を維持する実施例を説明したが、実施例７では内水２１を循環させることによって水質を維持する実施例について説明する。
この実施例では、水底トンネル３に少なくとも二つの開口部１２ａ，１２ｂを設ける必要がある。一方の開口部１２ａは内水２１を外水２２側に吐出させるための開口部であり、貫通型函体１の天井や側壁に設けることができる。吐出用の開口部１２ａには排水ポンプなどを取り付けて、強制的に内水２１を吐出させるのが好ましい。
また、他方の開口部１２ｂは、外水２２を内水２１側に取り込むために設ける。最端部に設置した貫通型函体１の開口部を開口部１２ｂとして使用することができる。水底トンネル３内に滞留した内水２１を広く循環させるために、開口部１２ａ，１２ｂは滞留した内水２１の両端部付近にそれぞれ設けるのが好ましい。
【００２９】
【実施例８】
以下、図１５〜１７を参照しながら本発明の実施例８について説明する。なお、他の実施例において記載する部分については説明を省略する。
【００３０】
＜イ＞水底トンネルの埋め戻し
上記した実施例によって構築した水底トンネル３は、通常、埋戻土８によって覆土する。実施例８ではこの覆土について詳述する。
図１５は、浚渫船４２で掘削した掘削土をそのまま構築後の水底トンネル３に覆土する実施例である。この方法は掘削地盤が良質であり、埋戻土８ａとして適している場合に採用できる。掘削した掘削土をそのまま利用できれば、仮置きの必要がないので掘削、埋め戻し作業を連続して行うことができる。また、掘削土の処理費も不要となる。
図１６は、掘削した掘削土を一旦、水上の土砂運搬船４３に積載し、その後、構築後の水底トンネル３を徐々に埋め戻していく状態を示した図である。
後述する改良土を使用する場合等も含めて水底トンネル３が浸水状態のうちに覆土をおこなうことで、水底トンネル３に別途、バラストを追加しなくとも安定重量を確保することができる。また、バラストを追加する場合も、埋戻土８による重量を差し引いた分だけ追加すればよいため、経済的であり、水底トンネル３の内空を広く確保することもできる。すなわち、覆土によって安定重量を確保した水底トンネル３の内水２１を一時に排水しても、水底トンネル３は浮き上がることなく安定した状態で水底に設置される。
【００３１】
＜ロ＞掘削土の改良
水底トンネル３を構築するような水底の土砂は、軟弱であってそのまま埋戻土８には適さない場合が多い。そこで、掘削土を土砂運搬船４３上で改良して埋戻土８ｂとして供給することができる。ここで、土砂の改良をおこなう土砂運搬船４３を土砂改良船４４と呼ぶことにする。
土砂改良船４４は、掘削土を再生利用可能な材料に改良するためのプラント船である。土砂改良船４４では、浚渫船４２で掘削した掘削土と、セメントなどの固化材を混合して改良土を製造する。改良土は、水底トンネル３を埋め戻すための埋戻土８ｂとして利用する。例えば、浚渫した掘削土を土砂改良船４４のホッパー４４１に投入し、固化材を添加して製造した改良土を、土砂改良船４４に備え付けたトレミー管４４２などの排出装置を介して水底トンネル３の上方に投下して埋戻土８ｂとして利用する。土砂改良船４４は、水底トンネル３の構築に合わせて伴走させるのが好ましい。
この結果、通常は産業廃棄物として処理されてしまう軟弱な掘削土を再生利用することができる。そして、ゴミの削減、資源の有効利用が可能となり、地球環境の保護に有効である。また、掘削土を埋戻土８に利用できるので材料費も削減できる。また、改良した土を直ぐに利用すれば、改良土をストックする必要がなく、土砂改良船４４を大規模にする必要がない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の水底トンネルの構築方法は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞貫通型函体を使用するため沈設が容易である。また、水底トンネルの構築後には不要となる隔壁の数を最小限に抑えることができるため、効率的に施工ができ、工費も削減できる。
＜ロ＞小型の貫通型函体を沈設して水底で連結することによって、水底の周辺環境への影響を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例１の説明図。
【図２】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例２の説明図。
【図３】貫通型函体と片壁付き函体の実施例の斜視図。
【図４】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例３の説明図。
【図５】実施例３において内水を一度に排水する実施例を示した説明図。
【図６】実施例３において貫通型函体の連結工程、函体群単位の排水工程を繰り返すことで水底トンネルを延伸する実施例を示した説明図。
【図７】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例４の説明図。
【図８】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例５の説明図。
【図９】実施例５において立坑間を連結する水底トンネルの一部を貫通型函体で構築した実施例を示した説明図。
【図１０】一次止水材の実施例を示した説明図。
【図１１】二次止水材の実施例を示した説明図。
【図１２】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例６の説明図。
【図１３】実施例６において気体供給路の実施例を示した説明図。
【図１４】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例７の説明図。
【図１５】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例８の説明図。
【図１６】実施例８において土砂運搬船を使用する実施例を示した説明図。
【図１７】実施例８において土砂改良船を使用する実施例を示した説明図。
【図１８】連結材の実施例を示した説明図。
【図１９】緊張材の実施例を示した説明図。
【図２０】杭基礎を配置した場合の実施例を示した説明図。
【符号の説明】
１・・・貫通型函体
１０・・函体群
１１・・隔壁
１２・・開口部
２１・・内水
２２・・外水
３・・・水底トンネル
５・・・水中構造物
６ａ・・一次止水材
６ｂ・・二次止水材
６ｃ・・二次止水材
７・・・管
８・・・埋戻土
Claims (13)
- 延伸方向の両端部を開口した貫通型函体に外水を自由に浸入させながら沈設し、
水底において浸水した状態の前記貫通型函体を、隣接する貫通型函体に接合しながら複数個並べ、
複数の前記貫通型函体を接合した函体群の両端部を外水から遮断し、
前記函体群の内側に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする、
水底トンネルの構築方法。 - 延伸した水底トンネルの端部に、延伸方向の両端部を開口した貫通型函体に外水を自由に浸入させながら接合し、
前記貫通型函体を複数接合して函体群を複数接合して函体群を構築した後に新たに水底トンネルの端部となった貫通型函体の端部を外水から遮断し、
前記函体群の内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする、
水底トンネルの構築方法。 - 延伸方向の両端部を開口して外水を自由に浸入させた貫通型函体を複数接合して函体群を構築し、
前記函体群の端部に延伸した水底トンの端部を接合し、
前記函体群の端部が外水から遮断された状態で内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする、
水底トンネルの構築方法。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、
前記函体群の構築と函体群の内部に滞留する内水の排水を繰り返すことによって水底トンネルを延伸することを特徴とした、
水底トンネルの構築方法。 - 水中に間隔を置いて複数の水中構造物を構築し、
前記水中構造物間に、延伸方向の両端部を開口した貫通型函体に外水を自由に浸入させながら沈設し、
水底において浸水した状態の前記貫通型函体を、隣接する貫通型函体に接合しながら複数個並べ、
複数の前記貫通型函体を接合した函体群を少なくとも一部に含む水底トンネルによって前記水中構造物間を連結し、
前記水中構造物から前記函体群の内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする、
水底トンネルの構築方法。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、
前記貫通型函体の接合時に貫通型函体の端面に備えた止水材で貫通型函体間を止水することを特徴とした、
水底トンネルの構築方法。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、
前記貫通型函体の接合後に貫通型函体間を止水することを特徴とした、
水底トンネルの構築方法。 - 請求項１乃至７のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、
前記貫通型函体の内側又は躯体内部に独立して気中状態を確保するための管を設け、
前記貫通型函体の接合時または接合後に前記管も延伸方向に接合し、
前記貫通型函体が浸水状態のときに前記管の内部を気中状態にすることを特徴とした、
水底トンネルの構築方法。 - 請求項８に記載の水底トンネルの構築方法において、
前記管の表面から前記貫通型函体の内部に滞留した内水へ気体を供給することを特徴とした、
水底トンネルの構築方法。 - 請求項１乃至７のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法において、
前記貫通型函体の内部の内水を貫通型函体に設けた開口部から外水側に吐出すると共に、貫通型函体に設けた他の開口部から外水を内水側に取り込むことで、内水を循環させることを特徴とした、
水底トンネルの構築方法。 - 水底を掘削する掘削工程と、
請求項１乃至５のいずれかに記載の水底トンネルの構築方法によって掘削した水底に貫通型函体を設置する沈設工程と、
水底に設置した前記貫通型函体を前記掘削工程において発生した掘削土によって埋め戻す覆土工程と、からなる、
水底トンネルの構築方法。 - 請求項１１記載の水底トンネルの構築方法において、
前記掘削工程によって掘削した掘削土を水上の土砂運搬船に搬送し、
前記土砂運搬船から水底に設置した前記貫通型函体を埋め戻す埋戻土を供給することを特徴とした、
水底トンネルの構築方法。 - 請求項１２記載の水底トンネルの構築方法において、
前記土砂運搬船から供給する埋戻土は、前記土砂運搬船上で掘削土を原料に固化材を添加して製造することを特徴とした、
水底トンネルの構築方法。
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