JP4941863B2 - キーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、沈埋函トンネルの構築に際し、最終接合間隔を隔てて先端の接合面を互いに対向配置に設置した既設沈埋函の間に、両端の接合面間の下側が狭いテーパ状に形成されたキーエレメント函を挿入して最終接合を行うキーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法に関する。

従来、沈埋函トンネルの構築における最終部分の沈埋函接合方法として、図７に示すように、最後に沈設される最終沈埋函として、両端の接合面１ａ，１ｂを斜め下向きに傾斜させたキーエレメント函１を使用し、先に沈設してある既設沈埋函２，２の接合面２ａ，２ｂを、前記キーエレメント函１の接合面の傾斜と同角度に傾斜させておき、両既設沈埋函接合面２ａ，２ｂ間の最終接合間隔内に、キーエレメント函１を沈降させ、沈設高さを
調節した後、接合面間を、図８に示すようにモルタル３の注入によって膨張する止水ゴム４を介して接合させ、然る後、接合部のバルクヘッド５，５間を大気に開放することによって、水圧によりキーエレメント函１を最終接合間隔内に引き入れさせて一次止水するようにした工法が開発されている（例えば特許文献１）。

この工法では、図７に示すように新設沈埋函１の高さ調節のために、水底に仮受け用の基礎６を構築し、キーエレメント函１に高さ微調整用ジャッキ７を設置し、該ジャッキ７の操作によってキーエレメント函１の高さを微調節している。

また、この高さ微調整作業には、陸上部の光波測距儀とキーエレメント函に備えたプリズムとを使用する方法、ＧＰＳを使用し、陸上部の固定局とキーエレメント函のタワー上に移動局との位置関係をＧＰＳ計測により求める方法、水中超音波距離計を使用し、既設沈埋函側からキーエレメント函の相対位置を計測する方法、更には、潜水士により、スチールテープ・尺金・スタッフを使用して測定する方法等がある。
特開平１１−１５２７６３号公報

一般に、キーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法は、両既設沈埋函間にキーエレメント函を挿入し、両既設沈埋函のキーエレメント函との各接合面の周縁部を止水ゴムで止水した後、水圧接合することでトンネルを貫通させることができる工法であるため、水圧接合するために必要な止水は互いに対向する接合面間の相対高さ関係が非常に重要になる。この相対高さの変化は、接合面間の距離(幅)に大きく影響を受け、これが不適切であると、止水ゴムの止水性能の減少及び止水ゴムの接合面からのはみ出し等の危険性がある。

上述の如き従来のキーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法におけるキーエレメント函の高さ調節作業の内、陸上に設置した光波測距儀を使用する方法やＧＰＳを使用する方法では、陸上の光波測距儀とプリズム取付位置とキーエレメント函の出来形座標値と両既設函の沈設後座標値及びＧＰＳの移動局アンテナ取り付け位置とキーエレメント函の出来形座標値と両既設沈埋函の沈設後座標値の相対的な計測値は、どちらも±３０ｍｍ〜±〜５０ｍｍの範囲で高さの計測誤差が生じている。

また、水中超音波晦離計及び潜水士による測定では、±１５ｍｍ〜±２５ｍｍの範囲で高さの計測誤差が生じている。これは水中超音波距離計による計測の場合、水中超音波距離計及び超音波受波板の取付誤差・海水温度・海水比重・深度によるところから誤差が生じ、潜水士による測定では、測定場所の深度・潮流・透明度・作業条件・潜水士の測定技量により計測誤差が生じている。

これらの従来の計測方法では、キーエレメント函の沈設最終段階における、高さ調整及び高さ修正・高さ管理が容易ではなく計測誤差が大きく、また高さ調整・修正に時間が掛かり手戻りも多く、高さ調節に多くの手数と時間を要するという問題があった。

本発明は、このような従来の問題に鑑み、キーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法において、キーエレメント函の水圧接合前の最終沈設高さの調整が、短時間で容易且つ高精度に行うことができるようにした最終接合方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成する請求項１に記載の発明の特徴は、接合面を対向させて沈設された既設沈埋函の各接合面をそれぞれ上向きの傾斜面となすことにより、上側が下側により広いテーパ状の最終接合間隔を構成させ、該最終接合間隔内に、両端面が下向きに傾斜されて前記テーパ状に対応したテーパ状配置の接合面を有するキーエレメント函を沈設し、各接合部内を減圧することによってキーエレメント函を最終接合間隔内に水圧によって引き込ませることによって水圧接合させるキーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法において、
前記キーエレメント函の底面側の４隅部に、該底面下の地盤に形成した仮受部に対して反力をとって該キーエレメント函の前記４隅部を個別に上下移動させる高さ微調整用のジャッキを備え、
計測対象の相手方に当接して動作する動作子と、該動作子の動作量をリアルタイムで計測する計測器とを有する貫入距離計を使用し、
前記既設沈埋函とキーエレメント函との互いに対向配置の両接合面間において、その一方側の接合面の中央より両側部側に片寄せた２箇所に前記貫入距離計を固定し、他方側の接合面の前記貫入距離計に対応する位置に前記動作子が当接する貫入距離計受け具を固定し、
前記キーエレメント函を、最終接合間隔内に挿入して水平位置の調整を行った後、前記キーエレメント函の４隅部を、高さ微調整用ジャッキを介して仮受け部に支持させ、
前記貫入距離計による計測値を参照しつつ前記ジャッキの操作を行なわせて前記キーエレメント函の前記４隅部の高さを微調整した後、前記水圧接合のための作業を行うことにある。

請求項２に記載の発明の特徴は請求項１の構成に加え、前記両既設沈埋函の互いに対向配置にある両接合面の相対位置及びその各接合面の形状、その接合面形状における前記貫入距離計受け具位置を３次元座標に表すことができるように予め計測し、且つキーエレメント函の両端の接合面位置、接合面形状及び該接合面形状における貫入距離計位置を３次元座標に表示できるように計測しておき、
これらの計測データをもとにして、既設沈埋函とキーエレメント函との水密接合面間の間隔が、当該施工現場における接合面形状やその位置関係等の条件において最適となるように設定し、その設定された間隔となるためのキーエレメント函の平面視４隅に対応する貫入距離計の計測値を設定値として予め割り出しておき、
前記各貫入距離計の計測値が、前記その予め割り出された設定値となるように高さ微調整用ジャッキ動作させて、前記キーエレメント函の前記４隅部の高さを微調整することにある。

請求項３に記載の発明の特徴は請求項１又は２のいずれかの構成に加え、前記貫入距離計の計測対象の相手方に当接して動作する動作子は、ケーシングに対して出入動作する出入ロッドであり、該動作子の動作量をリアルタイムで計測する計測器は電気出力変位計であることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は請求項１，２又は３のいずれかの構成に加え、前記貫入距離計は、キーエレメント函の接合面に突設した鉛直ストッパーの接合面中心側側面に設置され、前記貫入距離計受け具は、既設沈埋函の接合面に突設した鉛直ストッパー受の接合面中心側側面に設置されていることにある。

上述したように、本発明においては、上側が下側により広いテーパ状の最終接合間隔内に、両端面が下向きに傾斜されて前記テーパ状に対応したテーパ状配置の接合面を有するキーエレメント函を沈設して水圧接合させるに際し、前記キーエレメント函の底面側の４隅部に、該底面下の地盤に形成した仮受部に対して反力をとって該キーエレメント函の前記４隅部を個別に上下移動させる高さ微調整用のジャッキを備え、計測対象の相手方に当接して動作する動作子と、該動作子の動作量をリアルタイムで計測する計測器とを有する貫入距離計を使用し、前記既設沈埋函とキーエレメント函との互いに対向配置の両接合面間において、その一方側の接合面の中央より両側部側に片寄せた２箇所に前記貫入距離計を固定し、他方側の接合面の前記貫入距離計に対応する位置に前記動作子が当接する貫入距離計受け具を固定し、貫入距離計による計測値を参照しつつジャッキの操作を行なわせてキーエレメント函の前記４隅部の高さを微調整するようにしたことにより、キーエレメント函の水圧接合作業前における最終高さ調整を、数ｍｍ内の誤差範囲で行うことができ、その後に施行される水圧接合が、高精度で安全になしえられることとなる。

また、前記両既設沈埋函の互いに対向配置にある両接合面の相対位置及びその各接合面の形状、その接合面形状における前記貫入距離計受け具位置を３次元座標に表すことができるように予め計測し、且つキーエレメント函の両端の接合面位置、接合面形状及び該接合面形状における貫入距離計位置を３次元座標に表示できるように計測しておき、これらの計測データをもとにして、既設沈埋函とキーエレメント函との水密接合面間の間隔が、当該施工現場における接合面形状やその位置関係等の条件において最適となるように設定し、その設定された間隔となるためのキーエレメント函の平面視４隅に対応する貫入距離計の計測値を設定値として予め割り出しておき、前記各貫入距離計の計測値が、前記その予め割り出された設定値となるように高さ微調整用ジャッキ動作させて、前記キーエレメント函の前記４隅部の高さを微調整することにより、高さ微調整のためのジャッキ操作が容易となり、より少ない作業で正確に行うことができる。

更に、前記貫入距離計の計測対象の相手方に当接して動作する動作子は、ケーシングに対して出入動作する出入ロッドであり、該動作子の動作量をリアルタイムで計測する計測器は電気出力変位計である装置を使用することにより、機械的に高精度の計測が可能となる。

更に、前記貫入距離計は、キーエレメント函の接合面に突設した鉛直ストッパーの接合面中心側側面に設置し、前記貫入距離計受け具は、既設沈埋函の接合面に突設した鉛直ストッパー受の接合面中心側側面に設置することにより、これらの部材が鉛直ストッパー及び鉛直ストッパー受けによって他の部材の衝突から防御することとなり、沈設作業時に他の部材に衝突して取り付け位置が狂うという事故を少なくすることができ、また、接合作業が終了した後は、バルクヘッド除去作業の際にキーエレメント貫入距離計を回収でき、経済性的である。

次に本発明を実施するための最良の形態を、図面に示した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明に使用する既設沈埋函及びキーエレメント函の概略構成を示しており、図中符号１０はキーエレメント函、１１はキーエレメント函１０を連結することによって連通される最終端部の既設沈埋函である。両既設沈埋函１１，１１は、互いに軸方向に対向して設置され、それぞれの対向面がキーエレメント函１０に対する接合面１２，１２となっている。この接合面１２，１２の間が最終接合間隔となっており、ここにキーエレメント函１０が沈設されるようになっている。

最終接合間隔は、両既設沈埋函１１，１１の上面間が広く、下面間が狭いテーパ状になっており、キーエレメント函１０も、このテーパ形状に合わせて接合面間の上縁部長さが長く、下縁部間長さが短いテーパ状に形成されている。即ち、両既設沈埋函１１，１１の各接合面１２，１２は、斜め上向きに、また、キーエレメント函１０の両端の接合面１３，１３は斜め下向きに形成されている。

両既設沈埋函１１，１１は、それぞれ水底に設置され、その底面全域に亘って裏込め材１４が充填されて水底に沈設されている。キーエレメント函１０が沈設される最終接合間隔部分の水底には、キーエレメント函１０の底面の４隅部に対応する位置に仮受部である基礎１５が形成され、この基礎１５上に、キーエレメント函１０の底面の４隅部に設置した４個の高さ微調整用のジャッキ１６を介してキーエレメント函１０が仮置きされるようになっている。

ジャッキ１６は、油圧によって出入されるロッド１７をキーエレメント函１０の底面に突出させて取り付け、ロッド１７の先端を基礎１５上に支持させる。

両既設沈埋函１１の接合面１２には、その最外周部分に水密接合面１８が環状に連続して形成され、その内側がバルクヘッド１９によって閉鎖されている。このバルクヘッド１９は、水密接合面１８より軸方向に後退した位置に形成されており、図２に示すようにその複数個所に縦向きの補強リブ１９ａ〜１９ｄが一体に形成されている。この補強リブの内、最も函体側面側に位置した補強リブ１９ａ及び１９ｄには、その中間高さ位置よりやや下側に鉛直ストッパー受け２１，２１が一体に突設されている。この鉛直ストッパー受け２１，２１は、最上部に水平配置の当接面２１ａとなっている。

キーエレメント函１０の接合面１３，１３も前述した既設沈埋函と同様に、最外周部分に水密接合面２５が環状に連続して形成され、その内側がバルクヘッド２６によって閉鎖されている。このバルクヘッド２６は、水密接合面２５より軸方向に後退した位置に形成されており、図３にしめすようにその複数個所に縦向きの補強リブ２６ａ〜２６ｄが一体に形成されている。この補強リブ２６ａ〜２６ｄの位置は、前述した既設沈埋函１１の補強リブ１９ａ〜１９ｄに対応する位置に形成され、その最も函体側面側に位置した補強リブ２６ａ及び２６ｄには、その中間高さ位置よりやや上側に鉛直ストッパー２７，２７が一体に突設されている。この鉛直ストッパー受２７，２７は、その最下部が水平配置の当接面２７ａとなっている。

既設沈埋函１１の鉛直ストッパー受け２１と、キーエレメント函１０の鉛直ストッパー２７とは、キーエレメント函１０が、既設沈埋函１１に対する所定の相対高さより低い位置まで沈下されるのを防止するために設置されているものであり、その予め設定された相対高さ位置に達した再に両者の当接面２１ａと２７ａとが当接し、キーエレメント函１０がそれ以上降下されないようにしている。尚、その高さは、後述するキーエレメント函接合時の高さよりやや低い高さに設定されている。

キーエレメント函１０は既設沈埋函１１，１１間の最終接合間隔内に沈設されて水圧接合されるものであり、沈設に際しては、水面上より複数のクレーン船その他の支援船（図示せず）を使用して最終接合間隔内に吊り降ろし、既設沈埋函１１上の微調整ガイド３０ａ及びこれに嵌まり合うキーエレメント函１０上の微調整ガイドキー３０ｂによって幅方向の位置を調整し、また、既設沈埋函１１とキーエレメント函１０のそれぞれの端部上面に設置した端面探査装置３１ａ，３１ｂ、及び水中超音波距離計３２ａ及び水中超音波距離計受波板３２ｂによって高さ方向及び函軸方向の位置を計測しつつ所望の水平位置に沈降されるようになっている。尚、図中符号３３は函体軸方向押し出しジャッキであり、これによってキーエレメント函１０の軸方向の位置を微調整するようにしている。

このようにして水平方向の位置を調整した状態でキーエレメント函１０を４隅のジャッキ１６を介して基礎１５に仮受させ、しかる後高さの微調整を行う。この高さの微調整に際しては、キーエレメント函１０の両端の接合面１３，１３と、これに対向する両既設沈埋函１１，１１の接合面１２，１２との相対高さを計測することによって、キーエレメント函の貫入距離を計測するための貫入距離計３５を使用する。

この貫入距離計３５は、直線的な変位を回転角に変換し、その回転角を電気的データとし出力する装置であり、図４に示すようにケーシング３５ａを貫通してスライド自在に備えた出入ロッド３５ｂと、ケーシングに固定した電気出力変位計３５ｃと、電気出力変位計３５ｃを回転動作させるワイヤー３５ｄとを有し、出入ロッド３５ｂの動作がワイヤー３５ｄを介して電気出力変位計３５ｃに伝えられる構造のものが使用されている。電気出力変位計３５ｃには、例えばポテンションメータなどの回転角度計測器が使用できる。

出入ロッド３５ｂの先端が、計測対象の相手方である貫入距離計受け具３６に当接して動作される長さを電気出力変位計３５ｃによって計測し、その計測データをリアルタイムでコントロール室に設置したコンピュータ３７のディスプレー３８に表示させるようにしている。

そして前述したキーエレメント函１０の鉛直ストッパー２７の接合面中心部側側面に貫入距離計３５を、その出入ロッド３５ｂを下向きにして固定し、既設沈埋函１１，１１の鉛直ストッパー受け２１の接合面中心側側面に貫入距離計受け具３６を固定している。

キーエレメント函１０の仮受高さの微調整は、後述する水密性を維持させるためのパッキンの歪代等の条件から、数ｍｍ単位の正確さで行う必要があり、このため、この実施例では、既設沈埋函１１，１１の互いに対向配置にある両接合面１２，１２の相対位置及びその各接合面１２の形状、その接合面形状における前記左右一対の貫入距離計受け具３６位置を３次元座標に表すことができるように予め計測し、その計測値をコンピュータに入力しておく。同様に、キーエレメント函１０においても、両端の接合面位置、接合面形状及び該接合面形状における貫入距離計３５の位置を３次元座標に表示できるように計測しておき、これをコンピュータに入力しておく。

これらの計測データをもとにして、既設沈埋函１１の水密接合面１８とキーエレメント函１０の水密接合面２５との間隔が、当該施工現場における接合面形状やその位置関係等の条件において最適となるようにシミュレーションして机上にて設定し、その設定された間隔となるためのキーエレメント函１０の４隅に対応する平面視４箇所の貫入距離計３５の計測値を予め計算して割り出しておく。

そして、コントロール室において、オペレータが４箇所の各貫入距離計３５からの計測データをディスプレー上にて目視しつつ４つの高さ微調整用ジャッキ１６を動作させて、各貫入距離計３５の計測データが設定値となるように微調整を行う。

尚、この高さ調整用ジャッキの操作は、各貫入距離計３５の計測データが設定値に達するまで自動的に作動する自動制御回路を作成しておき、これによって自動的に設定値に達するまで微昇降動作して停止させるようにしてもよい。

このようにしてキーエレメント函１０の高さ微調整を行った後、水圧接合作業を実施する。この作業は先ず、図６（ａ）に示すように既設沈埋函１１内から止水ゴム４０内にモルタル４２を注入し、該止水ゴム４０の相手方当接面４１を水密接合面２５に圧接した状態が維持されるように膨張させる。

このようにしてキーエレメント函１０とその両端側の既設沈埋函１１，１１の水密接合面１８，２５間に介在させ、この状態で高さ微調整用ジャッキ１６による支持力を解除することによって止水ゴム４０が圧縮されて水密性が維持される。

次いで、止水ゴム４０及びバルクヘッド１９，２６によって囲まれた密閉室内の水を抜くことにより、キーエレメント函１０がテーパ状のキーエレメント函貫入間隔内に引き込まれて水圧接合がなされる。

水圧接合作業が終了したら、バルクヘッド１９，２６を既設沈埋函１１，１１内から取り除き、トンネルを連通させる。この時、先にバルクヘッドに設置して使用した機器類を回収する。

尚、上述した実施例では貫入距離計をキーエレメント函側に設置した場合を示しているが、既設沈埋函側に設置してもよく、また、バルクヘッドの補強リブに設けた鉛直ストッパーの側面に貫入距離計を設置しているが、その他の部位、例えば接合面の水密接合面の函中心側縁部に設置しても良く、またバルクヘッド前面に必要な支持台を突設して設置する等、接合面の水密接合面の内側であれば、沈設作業時における損傷を少ないものとすることができる。

本発明に係る沈埋函の最終接合方法に使用する装置の全体の概略構成をしめす縦断面図である。 本発明に係る沈埋函の最終接合方法に使用する既設沈埋函の端部を示す斜視図である。 本発明に係る沈埋函の最終接合方法に使用するキーエレメント函を示す斜視図である。 本発明に係る沈埋函の最終接合方法に使用する貫入距離計を示す側面図である。 同上の貫入距離計の設置状態を示す鉛直ストッパー部分の側面図である。 本発明に係る沈埋函の最終接合方法における水圧接合の作業工程を示す断面図である。 従来のキーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法を示す断面図である。 同上の水圧接合に使用する膨張性止水ゴム部分を示す断面図である。

符号の説明

１０ キーエレメント函
１１ 既設沈埋函
１２，１３ 接合面
１４ 裏込め材
１５ 仮受け用の基礎 １６ 高さ微調整用ジャッキ
１７ ロッド
１８ 水密接合面
１９ バルクヘッド
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ 補強リブ
２１ 鉛直ストッパー受け
２１ａ 当接面
２５ 水密接合面
２６ バルクヘッド
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ 補強リブ
２７ 鉛直ストッパー
２７ａ 当接面
３０ａ 微調整ガイド
３０ｂ 微調整ガイドキー
３１ａ，３１ｂ 端面探査装置
３２ａ 水中超音波距離計
３２ｂ 水中超音波距離計受波板
３３ 函体軸方向押し出しジャッキ
３５ 貫入距離計
３５ａ ケーシング
３５ｂ 出入ロッド
３５ｃ 電気出力変位計
３５ｄ ワイヤー
３６ 貫入距離計受け具
３７ コンピュータ
３８ ディスプレー
４０ 膨張性止水ゴム
４１ 相手方当接面

Claims (4)

1. 接合面を対向させて沈設された既設沈埋函の各接合面をそれぞれ上向きの傾斜面となすことにより、上側が下側により広いテーパ状の最終接合間隔を構成させ、該最終接合間隔内に、両端面が下向きに傾斜されて前記テーパ状に対応したテーパ状配置の接合面を有するキーエレメント函を沈設し、各接合部内を減圧することによって水圧接合させるキーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法において、
   前記キーエレメント函の底面側の４隅部に、該底面下の地盤に形成した仮受部に対して反力をとって該キーエレメント函の前記４隅部を個別に上下移動させる高さ微調整用のジャッキを備え、
   計測対象の相手方に当接して動作する動作子と、該動作子の動作量をリアルタイムで計測する計測器とを有する貫入距離計を使用し、
   前記既設沈埋函とキーエレメント函との互いに対向配置の両接合面間において、その一方側の接合面の中央より両側部側に片寄せた２箇所に前記貫入距離計を固定し、他方側の接合面の前記貫入距離計に対応する位置に前記動作子が当接する貫入距離計受け具を固定し、
   前記キーエレメント函を、最終接合間隔内に挿入して水平位置の調整を行った後、前記キーエレメント函の４隅部を、高さ微調整用ジャッキを介して仮受け部に支持させ、
   前記貫入距離計による計測値を参照しつつ前記ジャッキの操作を行なわせて前記キーエレメント函の前記４隅部の高さを微調整した後、前記水圧接合のための作業を行うことを特徴としてなるキーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法。
2. 前記両既設沈埋函の互いに対向配置にある両接合面の相対位置及びその各接合面の形状、その接合面形状における前記貫入距離計受け具位置を３次元座標に表すことができるように予め計測し、且つキーエレメント函の両端の接合面位置、接合面形状及び該接合面形状における貫入距離計位置を３次元座標に表示できるように計測しておき、
   これらの計測データをもとにして、既設沈埋函とキーエレメント函との水密接合面間の間隔が、当該施工現場における接合面形状やその位置関係等の条件において最適となるように設定し、その設定された間隔となるためのキーエレメント函の平面視４隅に対応する貫入距離計の計測値を設定値として予め割り出しておき、
   前記各貫入距離計の計測値が、前記その予め割り出された設定値となるように高さ微調整用ジャッキ動作させて、前記キーエレメント函の前記４隅部の高さを微調整する請求項１に記載のキーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法。
3. 前記貫入距離計の計測対象の相手方に当接して動作する動作子は、ケーシングに対して出入動作する出入ロッドであり、該動作子の動作量をリアルタイムで計測する計測器は電気出力変位計である請求項１又は２のいずれか１の請求項に記載のキーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法。
4. 前記貫入距離計は、キーエレメント函の接合面に突設した鉛直ストッパーの接合面中心側側面に設置され、前記貫入距離計受け具は、既設沈埋函の接合面に突設した鉛直ストッパー受の接合面中心側側面に設置されている請求項１，２又は３のいずれか１の請求項に記載のキーエレメント工法による沈埋函の最終接合方法。

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