JP4615784B2

JP4615784B2 - 沈埋函の可撓性継手装置及びその修理方法

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Publication number: JP4615784B2
Application number: JP2001260736A
Authority: JP
Inventors: 金子研一; 平野逸雄; 木村政俊
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: JP2003074077A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沈埋函の可撓性継手装置及びその修理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
運河、海峡など、水路下にトンネルを構築する方法として、沈埋トンネル工法がある。
ドライドッグと呼ばれる陸上部で製作した複数の沈埋函を、船で所定の場所まで曳航し、順次水底に沈設して水底で接続し、１本の長いトンネルを構築する。
通常、一つの沈埋函の長さは８０メートルから１００メートルと長く、沈埋函相互の接続部だけで地震などの変位を吸収するのは、不可能な例が出てきている。
このため、一つの沈埋函の途中にジョイントを設けるケースが出てきており、これらジョイントによって、地震などの変位を吸収するようにしている。
従来、シールドトンネルにおいては、ジョイントとして可撓性セグメントが使用されている。
即ち、図５に示すようにシールドトンネルｆの途中に、トンネルの壁をゴムでつないだ可撓性セグメントａを使用し、ゴムが変形することによって、地震などの変位を吸収する。
可撓性セグメントａの外側に近い方に１次止水ゴムｂを取り付け、内側に近い方に２次止水ゴムｃを取り付けている。１次止水ゴムｂのゴム間隔を短く、２次止水ゴムｃのゴム間隔を長くとり、耐力バーｄによってジョイントの開きを拘束し、耐力スリーブｅによって縮み側の変位を拘束するものである。
上記のジョイント構造は、ゴムを利用した止水を主体にしている。
このため、材料の劣化、あるいは外力による損傷等により機能を果たさなくなり、修理、交換せざるを得ない場合があり、これら１次止水ゴムｂ、２次止水ゴムｃを修理、交換するには、トンネルの外側の地盤を凍結したり、薬液注入して地盤改良してから行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このシールドトンネルに使用したジョイントを沈埋函に用いるものであるが、前記したジョイントを用いたやり方には、以下のような問題点がある。
＜イ＞１次止水ゴムが破れたら２次止水ゴムでもたせようという発想のため、通常、１次止水ゴムの交換を行わない。このため、２次止水ゴムが破れた場合には、出水の危険がある。
＜ロ＞耐力バーは２次止水ゴムに対して補強の役目を行っており、１次止水ゴムに較べて２次止水ゴムの方が強い構造となっている。このように弱い部材が外側に位置しているため、ジョイントの剛性は２次止水ゴムで設計され、１次止水ゴムは機能していないといえる。
＜ハ＞１次止水ゴムが破れた段階で、１次止水ゴムを交換しようとする場合は、地盤改良後、全ての耐力バーを含む２次止水ゴムを解体しなければならず、そのばらしと再組立に多くの時間を要する。
＜ニ＞上記＜ハ＞のごとく地盤改良は時間がかかるため、急な出水にすぐに対応することができない。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題点に鑑みて考えられたもので、簡単に修理または交換することができるようにした沈埋函の可撓性継手装置及びその修理方法を提供することを目的とする。
また本発明は、急な出水にすぐに対応することができる沈埋函の可撓性継手装置及びその修理方法を提供することを目的とする。
さらに本発明は、交換する場合に限らず、点検補修時など要求されれば、直ちに何回でも止水することができる沈埋函の可撓性継手装置及びその修理方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的のうち少なくとも一つを達成するようにしたものである。
【０００５】
【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、本発明に係る沈埋函の可撓性継手装置は、函体と函体との間に設けた沈埋函の可撓性継手装置であって、対向する一方の函体の端部外周に沿って配置した内郭と外郭とからなる外筒と、前記外筒に水密状態で収納され、他方の函体に向けて突出可能に構成した止水ブロックと、前記止水ブロック先端を被覆するシールゴムと、前記対向する函体の端部間に配置した内部止水手段と、からなり、前記内部止水手段を修理または交換するときに、前記止水ブロックを他方の函体に向けて突出して止水するようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
また本発明の沈埋函の可撓性継手装置は、函体と函体との間に設けた沈埋函の可撓性継手装置であって、対向する一方の函体の端部外周に沿って水密状態で配置され、他方の函体に向けて突出可能に構成した止水プレートと、前記止水プレート先端を被覆するシールゴムと、前記止水プレート後端に接続した油圧ジャッキと、前記対向する函体の端部間に配置した内部止水手段と、からなり、前記内部止水手段を修理または交換するときに、前記油圧ジャッキにより前記止水プレートを他方の函体に向けて突出して止水するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また本発明の沈埋函の可撓性継手装置の内部止水手段は、対向する函体の端部間に取り付けた１次止水ゴムと、前記１次止水ゴムの内側に間隔を空けて取り付けた２次止水ゴムと、前記１次止水ゴムと２次止水ゴムとの間であって、前記函体の端部間に周方向に間隔を空けて配置した複数の耐力バーと、前記耐力バーに嵌合した複数の耐力スリーブと、からなることを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明の沈埋函の可撓性継手装置は、前記外筒内に水を注入する注水手段及び該外筒内の水を排水する排水手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明の沈埋函の可撓性継手装置は、対向する前記他方の函体端部に吸引装置を設け、前記止水ブロックまたは止水プレートの突出時に該吸引装置で止水ブロックまたは止水プレートを吸引するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明の沈埋函の可撓性継手装置の修理方法は、前記した沈埋函の可撓性継手装置を交換する方法であって、前記止水ブロックまたは前記止水プレートを対向する前記他方の函体へ向けて突出し、前記止水ブロックまたは前記止水プレート先端のシールゴムが他方の函体端部に圧接することにより止水し、対向する函体の端部間に浸水している水を排水し、前記内部止水手段を修理または交換し、前記止水ブロックまたは前記止水プレートを後退して行うものである。
【００１１】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら、本発明に係る一実施の形態について説明する。
【００１２】
＜イ＞全体の構成
沈埋函１の途中に、即ち函体１０Ａと函体１０Ｂとの間に可撓性継手装置２を設置する。
可撓性継手装置２は、対向する一方の函体１０Ａに設けた外筒３と、この外筒３に収納された止水ブロック４と、これら外筒３と止水ブロック４の内側であって、対向する函体１０相互の間に設けた内部止水手段５とからなり、止水ブロック４を他方の函体１０Ｂに向けて突出するようにした構造である。
地震等の変位により内部止水手段５が破損したとき、あるいは長年の使用により内部止水手段５が劣化したとき、止水ブロック４を突出して止水してから、内部止水手段５を修理または交換するものである。
【００１３】
＜ロ＞沈埋函
沈埋函１は、ＲＣ（鉄筋コンクリート）構造、鋼殻構造など各種の構造を採用することができる。
沈埋函１は、例えばドライドックなどで製作し、沈埋函１の接合端部をバルクヘッドで閉鎖する。
一つの沈埋函１の長さは８０メートルから１００メートルと長いため、必要に応じて沈埋函１を複数の函体１０に分割し、函体１０Ａと函体１０Ｂとの間に可撓性継手装置２を介在させる。
即ち、対向する函体１０の端部にそれぞれ側板１２を設け、これら側板１２間に可撓性継手装置２を取り付ける。
可撓性継手装置２を取り付けた函体１０Ａと函体１０Ｂの外側をカバープレート１１で覆う。カバープレート１１の片側を一方の函体１０Ａにボルトまたは溶接で強固に固定し、他方の函体１０Ｂに対しては固定することなく、開放したままにしておく。
【００１４】
図示していないが、従来と同様に沈埋函１の接合端部隅部付近に４本の吊ワイヤを取り付け、この吊ワイヤの先を沈設作業船などに搭載した吊下げ用ウインチに巻回し、沈埋函１を垂下する。
そして沈埋函１に注水し、吊下げ用ウインチから吊ワイヤを繰り出しながら沈埋函１を降下し、水底で既設沈埋函と接合し、１本の長いトンネルを構築する。
【００１５】
＜ハ＞外筒
外筒３は、外郭３１と内郭３２とからなる。
対向する一方の函体１０Ａの端部外周に沿って環形に外郭３１を形成する。
外郭３１の内側に間隔を空けて同じ形状で内郭３１を形成し、これら外郭３１と内郭３２とで環形の外筒３を構成する。
外筒３には、後述する止水ブロック４を収納しており、止水ブロック４が突出できるように、外筒３の前方端(他方の函体１０Ｂと向き合う側)を開放する。
外筒３の後方端を塞ぎ、ここに注水パイプ３３を貫通して外筒３内に挿通する。
この注水パイプ３３の途中に注水バルブ３４を取り付け、注水パイプ３３の他端は海水などの水中に開放する。
注水バルブ３４を開放すると、海水などが注水パイプ３３から外筒３内へ注水される。したがって、注水パイプ３３及び注水バルブ３４は、外筒３の注水手段を構成する。
また、外筒３の後方端には排水パイプ３５を貫通して外筒３内に挿通する。
この排水パイプ３５の途中に排水バルブ３６を取り付け、排水パイプ３５の他端は海水などの水中に開放する。
排水バルブ３６を開放すると、外筒３内の水が排水パイプ３５、排水バルブ３６から外部へ排水される。したがって、排水パイプ３５及び排水バルブ３６は、外筒３の排水手段を構成する。
【００１６】
＜ニ＞止水ブロック
外筒３と同じように止水ブロック４を環形に形成し、この止水ブロック４を外筒３にＯリングなどの止水部材４２を介して水密状態で摺動自在に収納する。
即ち、外筒３と止水ブロック４は、注射器の外筒、内筒方式となっており、これを函体１０Ａの端部外周に沿って一周した構成である。
止水ブロック４の先端にシールゴム４１を取り付けて覆う。
シールゴム４１は、止水ブロック４が突出して、その先端が他方の函体１０Ｂ端部(側板１２)に突き当たったとき、密着することで止水効果をより大きくするためのものである。
【００１７】
＜ホ＞吸引装置
吸引装置は、ジェットノズル７などで構成する。
函体１０Ｂ端部に設けた側板１２(止水ブロック４が突き当たる側)にジェットノズル７を配置する。
ジェットノズル７は、止水ブロック４の当たり面に複数配置しておくのが好ましい。
止水ブロック４を突出して止水する際、ジェットノズル７で吸引することにより、負圧を生じ、止水ブロック４が強く圧接し、さらに効果的に止水することができる。
また、ジェットノズル７は、止水ブロック４の当たり面に土砂が噛み込むのを防止する効果もある。
【００１８】
＜ヘ＞内部止水手段
内部止水手段５は、対向する函体１０の端部に取り付けた１次止水ゴム５１と、この１次止水ゴム５１の内側に間隔を空けて取り付けた２次止水ゴム５２と、これら１次止水ゴム５１と２次止水ゴム５２との間に設けた複数の耐力バー５３と、さらに各耐力バー５３に嵌合した複数の耐力スリーブ５４とからなる。
１次止水ゴム５１及び２次止水ゴム５２は、耐久性及び水密性にすぐれたゴムからなり、対向する函体１０相互の伸縮を効率的に吸収することができるように断面波形の屈曲を連続して形成する。
１次止水ゴム５１を２次止水ゴム５２より長く形成し、２次止水ゴム５２の外側に配置する。
対向する函体１０端部の側板１２間に、１次止水ゴム５１の両端をボルト止めして固定する。短く形成した２次止水ゴム５２はブロック１３に取り付け、ブロック１３ごと函体１０の端部から取り外すことができる構造とする(図１参照)。
【００１９】
１次止水ゴム５１と２次止水ゴム５２の間であって、側板１２間に周方向に所定の間隔を空けて複数の耐力バー５３を配置する。
各耐力バー５３は鋼棒などで構成し、対向する側版１２に対して遊動自在に挿通され、また抜け落ちることがないように両端にナット５５などを取り付けている。
各耐力バー５３に、それぞれ耐力スリーブ５４を嵌合する。
耐力バー５３は、函体１０相互が所定の間隔以上離れないように作用し、耐力スリーブ５４は函体１０相互が近づき過ぎないように作用する。また、耐力バー５３及び耐力スリーブ５４は、１次止水ゴム５１の補強や変位防止の役目も有する。
【００２０】
内部止水手段５内の水、即ち、１次止水ゴム５１と２次止水ゴム５２の間に浸水している水を排水するための排水パイプ１４を配管し、排水パイプ１４の途中にチェックバルブ１５を設ける。
チェックバルブ１５を開放することで、内部止水手段５内の水を抜き、止水ブロック４による止水を確認することができる。
【００２１】
このように構成した可撓性継手装置２を沈埋函１の途中に取り付けることによって、地震などにより生じる函体１０相互の伸縮、せん断、捩れ、角変位などを吸収することができるが、万一、内部止水手段５、特に１次止水ゴム５１が劣化または破損した場合は、修理あるいは交換する必要がある。
本発明は、可撓性継手装置２を簡単に修理あるいは交換するようにしたことが重要である。
【００２２】
次に本発明の沈埋函の可撓性継手装置を交換する方法について説明する。
【００２３】
＜イ＞止水ブロックの突出
１次止水ゴム５１が破損した場合、海水、地下水など(以下、水という)が入り込んでくる。
なお、１次止水ゴム５１が破損しても、２次止水ゴム５２が効いているので、出水することがなく、トンネルとしての機能を損なうことはない。
注水バルブ３４を開け、水を注水パイプ３３から外筒３へ入れる。
この水圧によって止水ブロック４が図１において右方へ押し出されながら突出し、シールゴム４１が函体１０Ｂの側板１２に圧接し、シールする。このとき、ジェットノズル７を働かせた場合は、ジェットノズル７による負圧によって効果的に止水するとともに止水ブロック４の当たり面に土砂が噛み込むのを防ぐ。
【００２４】
＜ロ＞内部止水手段の取外し
排水パイプ１４のチェックバルブ１５を開いて、内部止水手段５(１次止水ゴム５１と２次止水ゴム５２の間)に浸水している水を抜く。
また、水を抜いたことで、止水ブロック４による止水が働いていることを確認する。
両側のブロック１３とともに２次止水ゴム５２を函体１０Ａ、１０Ｂから取り外す。
耐力バー５３と耐力スリーブ５４を側板１２から取り外す。
次いで、破損した１次止水ゴム５１を側板１２から取り外す。
【００２５】
＜ハ＞内部止水手段の組付け
取り外した１次止水ゴム５１の代わりに、新しい１次止水ゴム５１を側板１２に取り付ける。
耐力バー５３と耐力スリーブ５４を側板１２に組み付ける。
２次止水ゴム５２を両側のブロック１３とともに函体１０端部に取り付ける。
注入バルブ３４を閉塞し、排水バルブ３６を開放して外筒３内の水を排水パイプ３５を介して排出し、止水ブロック４を後退する。
なお、止水ブロック４の後退は、耐力バー５３及び耐力スリーブ５４の組付け前に行ってもよい。
【００２６】
本発明では、短い２次止水ゴム５２が手前にあるため、ブロック１３ごと交換することが可能であり、短時間で交換できる。
また地震などの影響で、沈埋函１に大きなせん断力が作用し、せん断でずれた場合でも、そのずれが止水ブロック４の幅以内であれば止水することができ、効果を発揮する。
水底で、本発明の可撓性継手装置２を沈埋函１の接合端部に取り付けながら既設沈埋函と接合するようにしてもよい。
また、止水ブロック４でシールすることにより、地盤改良を行った場合でも、地盤改良の効果が確実で早く、薬液等の使用量が少なくてすむ。
【００２７】
【発明の実施の形態２】
外筒３を省略し、油圧ジャッキなどの駆動手段を用いて、直接、止水プレート８を押し出す構成としてもよい(図４参照)。
止水プレート８は、止水ブロック４と同じように函体１０Ａの端部外周に沿って環形に形成する。
この止水プレート８を、側板１２とブロック１６との間に止水部材４２を介在して水密状態で摺動可能に設ける。
止水プレート８の先端をシールゴム４１で覆い、後端に油圧ジャッキ９を複数接続する。
図示していないが、函体１０Ｂ端部の側板１２(止水プレート８の当たり面)にジェットノズルを配置してもよい。
外部から水を注入する水圧方式でないので、土砂などが流入する恐れのある条件下でも使用することができる。
【００２８】
【本発明の効果】
本発明の沈埋函の可撓性継手装置及びその修理方法は、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＞函体の端部外周に沿って配置した止水ブロックまたは止水プレートを突出してシールする構成のため、地盤改良することなく、簡単に可撓性継手装置を修理、交換することができ、多くの時間を要することなく、トータルコストが安いものとなる。
＜ロ＞また、簡単に可撓性継手装置を修理、交換することができるため、急な出水にすぐに対応することができる。
＜ハ＞止水ブロックまたは止水プレートを突出してシールする構成のため、可撓性継手装置を交換する場合に限らず、点検補修時など要求されれば、直ちに何回でも止水することができる。
＜ニ＞１次止水ゴムと２次止水ゴムの間に耐力バーを配置した構成のため、外力を１次止水ゴムと耐力バーで受け持ち、１次止水ゴムが破れた場合の止水を短い２次止水ゴムでもたせるため、合理的な設計ができる。
＜ホ＞水圧で止水する場合は、配管とバルブを設けるだけでよく、コストが安い。
【図面の簡単な説明】
【図１】止水ブロックを使用する前の可撓性継手装置を示す説明図。
【図２】止水ブロックを使用した後の可撓性継手装置を示す説明図。
【図３】可撓性継手部を示す沈埋函の全体図。
【図４】本発明の他の実施例を示す説明図。
【図５】従来の沈埋函の可撓性継手装置を示す説明図。
【符号の説明】
１・・・沈埋函
１０・・函体
２・・・可撓性継手装置
３・・・外筒
３１・・外郭
３２・・内郭
４・・・止水ブロック
４１・・シールゴム
５・・・内部止水手段
５１・・１次止水ゴム
５２・・２次止水ゴム
５３・・耐力バー
５４・・耐力スリーブ
７・・・ジェットノズル
８・・・油圧ジャッキ

Claims

函体と函体との間に設けた沈埋函の可撓性継手装置であって、
対向する一方の函体の端部外周に沿って配置した内郭と外郭とからなる外筒と、
前記外筒に水密状態で収納され、他方の函体に向けて突出可能に構成した止水ブロックと、
前記止水ブロック先端を被覆するシールゴムと、
前記対向する函体の端部間に配置した内部止水手段と、からなり、
前記内部止水手段を修理または交換するときに、前記止水ブロックを他方の函体に向けて突出して止水するようにしたことを特徴とする、
沈埋函の可撓性継手装置。
函体と函体との間に設けた沈埋函の可撓性継手装置であって、
対向する一方の函体の端部外周に沿って水密状態で配置され、他方の函体に向けて突出可能に構成した止水プレートと、
前記止水プレート先端を被覆するシールゴムと、
前記止水プレート後端に接続した油圧ジャッキと、
前記対向する函体の端部間に配置した内部止水手段と、からなり、
前記内部止水手段を修理または交換するときに、前記油圧ジャッキにより前記止水プレートを他方の函体に向けて突出して止水するようにしたことを特徴とする、
沈埋函の可撓性継手装置。
請求項１または請求項２に記載する沈埋函の可撓性継手装置において、
前記内部止水手段は対向する函体の端部間に取り付けた１次止水ゴムと、前記１次止水ゴムの内側に間隔を空けて取り付けた２次止水ゴムと、前記１次止水ゴムと２次止水ゴムとの間であって、前記函体の端部間に周方向に間隔を空けて配置した複数の耐力バーと、前記耐力バーに嵌合した複数の耐力スリーブと、からなることを特徴とする、沈埋函の可撓性継手装置。
請求項１に記載する沈埋函の可撓性継手装置において、
前記外筒内に水を注入する注水手段及び該外筒内の水を排水する排水手段を設けたことを特徴とする、沈埋函の可撓性継手装置。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する沈埋函の可撓性継手装置において、
対向する前記他方の函体端部に吸引装置を設け、前記止水ブロックまたは止水プレートの突出時に該吸引装置で止水ブロックまたは止水プレートを吸引するようにしたことを特徴とする、沈埋函の可撓性継手装置。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載する沈埋函の可撓性継手装置の修理方法であって、
前記止水ブロックまたは前記止水プレートを対向する前記他方の函体へ向けて突出し、
前記止水ブロックまたは前記止水プレート先端のシールゴムが他方の函体端部に圧接することにより止水し、
対向する函体の端部間に浸水している水を排水し、
前記内部止水手段を修理または交換し、
前記止水ブロックまたは前記止水プレートを後退して行う、
沈埋函の可撓性継手装置の修理方法。