JP6533842B2 - 沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手 - Google Patents

Description

本発明は、沈埋トンネルの技術分野に関し、特に、沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手に関する。

沈埋トンネルの施工には、半潜水バージ又は乾ドック内で予め製作されたトンネルのケーソンを所定位置までフローティング搬送し、沈設して接合する方法が採用される。最後の沈埋函を順調に沈設するために、当該沈埋函の距離空間より長いスペースを残さなければならず、当該残された距離空間に沈設且つ接続される沈埋函は、最終継手とみなされる。当該沈埋トンネルの最終継手は、沈埋トンネル建設の鍵であり、特に外海超長距離の沈埋トンネルの建設において、海波や海流等の複雑な海洋環境条件及び気象条件に直面しなければならないため、建設現場での作業条件が厳しい。

現在、世界に建設された大規模な海底沈埋トンネルは主に、米国、欧州、日本に分布している。中国においては、いくつかの沈埋トンネルが建設されているが、建設された大規模海底沈埋トンネルはまだ存在しない。計画中又は建設中の中国国内の深海や海を渡る沈埋トンネルがあるが、異なる地理的環境、水文学的・気象学的条件、施工技術及び工期に対する要件は、沈埋トンネルの最終継手の建設プログラムにとって深刻な課題である。

世界における外海大規模沈埋トンネルの最終継手の汎用手段としては、主に、従来の仮締切り工法、止水パネル工法、現在のターミナルブロック工法、Ｖブロック工法及びキーエレメント工法がある。仮締切り工法及びターミナルブロック工法は、海岸の埋設部に位置する最終継手に適している。Ｖブロック工法は、測定精度及び接合部のズレに対する要件が高い。キーエレメント工法は、通常の沈埋函の長さが１００メートルであり、沈埋函が長すぎると、設置制御が工法の精度要件を満たすことが困難である。止水パネル工法は主に、潜水に依存して水中作業を行うため、一般的な河川での沈埋工期は３〜４ヶ月である。外海大規模沈埋トンネルについて、潜水作業は、外海の気候、海波や海流によって制限され、また、外海現場での作業時間の不確実性と沈泥環境との相互影響により、プロジェクト工期、品質及びプロジェクトリスクをコントロールすることは、困難である。

従って、上記の問題点に鑑み、施工現場が陸地から離れ、外海作業条件が悪く、建設期間に対する要件が高いプロジェクトにおいて、最終継手の施工作業がより迅速且つ安全であり、建設工期を短縮し、品質リスクを低減することができる新型の沈埋トンネルの最終継手が必要となっている。

本発明の目的は、従来の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手の施工方法、面倒な制御、低精度及び長工期という従来技術における欠点を克服するための沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手を提供することである。

本発明は、上記の目的を実現するために、以下の技術的解決手段を提供する。
２つの既設隣接函と接続される２つの端面を備え、これら２つの既設隣接函（２）の間に配置される沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（以下、単に「最終継手」と称することがある）であって、前記継手の設置方向に沿った縦断面が逆台形形状となるように、２つの前記端面は、両方とも傾斜面である。

本発明に係る沈埋トンネルの最終継手において、前記最終継手全体が逆台形状となるように、前記最終継手の２つの端面を傾斜面となるようにし、これにより、最終沈埋函を設置する際に、その位置及び姿勢を制御しやすくなり、接続待ちの前記既設隣接函との衝突リスクが低減され、設置ステーションへの移動が容易になる。最終的な設置作業を実現するために、前記最終継手によって形成された傾斜面は、前記既設隣接函と合致するように接続される。当該沈埋トンネルの最終継手は、構造が簡単で且つ設置制御が容易であり、精度が高く、設置過程における大量の外海潜水作業が省かれ、設置品質の欠陥リスクが低減される。

なお、最終継手によって逆台形状が形成されることは、最終継手の既設隣接函の縦方向に沿った断面が、上底の長さが下底の長さよりも大きい逆台形状となることを示す。最終継手の２つの接続面は、下方を向くように傾斜しており、当該最終継手の２つの接続面と対応するように接続された既設隣接函の２つの端面は、上方を向くように傾斜しており、これにより、最終継手と既設隣接函との接続が容易になる。

前記継手は、相互に接続された第１沈埋函と第２沈埋函とを備えている。前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函は、設置方向に沿った縦断面が一体として逆台形形状をなすように、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函のそれぞれにおいて既設隣接函と接続される接続面が傾斜面となっている。

最終継手において、第１沈埋函及び第２沈埋函によって逆台形状が形成されるようにしてもよく、これにより、最終沈埋函を設置する際に、その位置及び姿勢を制御しやすくなり、接続待ちの既設隣接函との衝突リスクが低減され、設置ステーションへの移動が容易になる。前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函によって形成された傾斜面と前記既設隣接函とを合致させてから、接続設置作業を完了する。２つの沈埋函を接続することによって形成された最終継手は、加工が便利なだけでなく、２つの沈埋函が組み立てられた後に形成された沈埋函間のスペースは、後続の封鎖作業に利便性を提供している。最終継手が下ろされるときに、第１沈埋函及び前記第２沈埋函と、左右にある２つの標準沈埋函との間の空間又はキャビティは、止水システムで封鎖される。

好ましくは、前記第１沈埋函と前記第２沈埋函とは、止水構造体及び複数のせん断キーによって接続され、前記止水構造体は、前記第１沈埋函と前記第２沈埋函との接続強度を向上させるために、前記第１沈埋函と前記第２沈埋函との接合面の周囲に配置されている。

好ましくは、前記せん断キーは、前記第１沈埋函又は前記第２沈埋函の接合面の中間部に設けられた中壁鉛直鋼製せん断キー、前記接合面の両側に設けられた側壁鉛直鋼製せん断キー、及び、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函の内壁に接続された水平せん断キーを含む。

前記せん断キーは、前記第１沈埋函と前記第２沈埋函との間に設けられている。前記第１沈埋函と前記第２沈埋函との接合面には、中壁鉛直鋼製せん断キー及び側壁鉛直鋼製せん断キーが設けられている。前記中壁鉛直鋼製せん断キーは、前記第１沈埋函と前記第２沈埋函との接合面の隔離壁の中間部に位置し、前記側壁鉛直鋼製せん断キーは、前記第１沈埋函と前記第２沈埋函との接合面の両側の側壁隔離壁に位置する。すべての前記中壁鉛直鋼製せん断キー及び前記側壁鉛直鋼製せん断キーは、一部の構造が前記第１沈埋函の接合面に対応する凹溝内に位置し、ほかの部分の構造が前記第２沈埋函の接合面に対応する凹溝内に位置する。前記中壁鉛直鋼製せん断キー及び前記側壁鉛直鋼製せん断キーの数は、１つに限定されない。前記水平せん断キーは、一部の構造が前記第１沈埋函の通路の内壁に接続され、ほかの部分の構造が前記第２沈埋函の通路の内壁に接続され、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函の内部の通路の数量に応じて同じ数の水平せん断キーが対応するように設けられる。中壁鉛直鋼製せん断キー及び側壁鉛直鋼製せん断キーの役割は、第１沈埋函と第２沈埋函とが接合面での相互移動及び上下変位するのを防止することである。水平せん断キーの役割は、第１沈埋函と第２沈埋函とが縦方向に相互分離するのを防止することである。

好ましくは、前記第１沈埋函と前記第２沈埋函との構造が同じであり、且つすべての縦断面が直角台形形状であり、これにより、加工やプレハブが容易になり、第１沈埋函と第２沈埋函とが相互に当接することによって形成された最終継手の断面は、等脚台形形状である。

好ましくは、前記第１沈埋函又は／及び前記第２沈埋函における傾斜端面の垂直方向に対する傾角は、５〜１５°であり、それらと対応するように接続された既設隣接函における接続面の垂直方向に対する傾角も５〜１５°である。前記最終継手と前記既設隣接函とが接続される２つの端面のそれぞれには、止水システムが配置されている。

前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函の各接続面には、前記既設隣接函と接続するための止水システムが設けられている。前記止水システムは、前記第１沈埋函又は／及び前記第２沈埋函の接続面に配置され、外側に一周分の止水ベルトが取り付けられたプッシュ装置を含む。好ましくは、前記止水ベルトは、止水効果がより良好なジーナ（Ｇｉｎａ）止水ベルトである。

前記プッシュ装置は、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函と、対応する既設隣接函とを接続する際に、ジーナ止水ベルトが既設隣接函と接触し、表面が十分に圧縮された後に結合キャビティと外部との止水を実現するために用いられ、これにより、その後の結合キャビティの排水が簡単になり、乾燥した施工環境が実現される。

前記プッシュ装置は、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函の接続面に配置されたジャッキを含む。前記ジャッキのピストンロッドには、スライダを介して前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函の接続面にそれぞれ接続された梁が接続されている。

好ましくは、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函の外周には、複数のキャビティが設けられ、各キャビティ内には、前記ジャッキ及び前記梁が配置されている。

さらに好ましくは、各梁の端部が前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函の接続面に平行になっており、前記ジーナ止水ベルトは、前記梁の端面に垂直に配置されている。

前記梁と、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函との間には、Ｍ字形の止水ベルトがそれぞれさらに設けられている。前記Ｍ字形の止水ベルトの材質は、特定の水圧より大きい場合に適応した一定の変形能力に適応可能なスチレン−ブタジエンゴムである。

前記Ｍ字形の止水ベルトは、プレスシステムを介して前記梁上に固定接続されている。前記プレスシステムは、前記Ｍ字形の止水ベルトの２つの端部を接続するためのプレス板、ビード部、ねじ及びばね座金を含む。

好ましくは、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函には、両者を貫通する少なくとも２つの予備管路が縦方向に設けられている。前記予備管路には、前記第１沈埋函と前記第２沈埋函との接合面をよりタイトに接合するためのプレストレスト鉄筋が配置され、これにより、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函は、プレストレストを受けて相互に圧縮されることでより堅固に固定されるようになる。

さらに好ましくは、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函の先端部及び底部のそれぞれには、両者を貫通する２つの予備管路が設けられ、各予備管路内には、プレストレスト鉄筋が配置され、端部にはアンカーヘッドが配置されている。

好ましくは、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函は、両方とも中空構造であり、それらのキャビティには、函を沈埋する際に、水が第１沈埋函及び第２沈埋函に入ることによって後続の接続工程に与える影響を防止するための端部密封ドアが設けられている。

好ましくは、前記第１沈埋函又は／及び前記第２沈埋函は、内部に複数の横仕切板及び縦仕切板が設けられた金属の筐体本体を含む。前記第１沈埋函又は／及び前記第２沈埋函の前記筐体本体は、すべての前記横仕切板及び前記縦仕切板によって複数の密封されたコンパートメントに分割されている。各コンパートメント内には、コンクリートが充填されており、且つコンクリートの注入孔及び排気孔が予め設けられている。

前記第１沈埋函又は／及び前記第２沈埋函の前記筐体本体は、鋼製であり、当該鋼製の筐体本体は、その内部に設けられた横仕切板及び縦仕切板によって複数の独立したキャビティのコンパートメントに分割されている。各コンパートメント内にコンクリートを注入した後、各キャビティのコンパートメントを密封することにより、筐体本体とコンクリートとの複合構造が形成され、これにより、第１沈埋函又は／及び第２沈埋函と既設隣接函との剛性接続の強度が満たされる。

さらに好ましくは、前記第１沈埋函又は／及び前記第２沈埋函の接続面には、複数のＬ字形の鋼製スチフナが設けられている。

前記第１沈埋函又は／及び前記第２沈埋函の接続面に複数のＬ字形の鋼製スチフナを設け、且つ一定間隔に従ってせん断力伝達用Ｌ字形の鋼製スチフナを設け、縦方向の一定間隔にも横方向のスチフナプレートを設けることにより、鋼板とコンクリートとの界面滑りを防止することができ、筐体本体と充填されたコンクリートとの両方の変形が確保される。

本発明は、沈埋トンネルの最終継手のプレハブ工法をさらに提供する。前記プレハブ工法は、予め製作する前記最終継手の形状に基づいて、最終継手の筐体本体を形成するステップ１と、
前記最終継手の筐体本体内に複数の横仕切板及び縦仕切板を取り付けて複数のコンパートメントを形成し、各コンパートメントに注入孔及び排気孔を設けるステップ２と、
前記最終継手の筐体本体内にＰＣ鋼材を貫通させ、且つ引張力をかけるステップ３と、
前記最終継手の筐体本体上のそれぞれの注入孔を介してコンクリートを注入し、沈埋トンネルの最終継手のプレハブを完了するステップ４とを含む。
本発明に係る沈埋トンネルの最終継手のプレハブ工法によれば、最終継手の筐体本体を予め製作し、次に複数の横仕切板及び縦仕切板を設けて複数のコンパートメントを形成し、そしてＰＣ鋼材によって最終継手を緊張させて圧縮力を加え、最後にコンクリートを注入し、止水システムを配置することにより、沈埋トンネルの最終構造のプレハブを実現している。当該沈埋トンネルの最終継手について、地上工場で予め製作してから現場に搬送することができ、そのプレハブ工程が簡単である。これにより、気候条件の施工に対する影響が軽減されると共に、品質リスクも低減され、沈埋トンネルの最終構造のプレハブ効率が向上する。

さらに好ましくは、前記最終継手が第１沈埋函及び第２沈埋函を備えている場合、そのプレハブ工法は、
第１沈埋函及び第２沈埋函の形状に基づいて、第１沈埋函の筐体本体及び第２沈埋函の筐体本体をそれぞれ成形するステップ１と、
前記第１沈埋函の筐体本体及び前記第２沈埋函の筐体本体内のそれぞれに複数の横仕切板及び縦仕切板を取り付けて複数のコンパートメントを形成し、各コンパートメントに注入孔及び排気孔を設けるステップ２と、
前記第１沈埋函の筐体本体及び前記第２沈埋函の筐体本体を相互に接続し、ＰＣ鋼材によって緊張させ圧縮力を加えるステップ３と、
前記第１沈埋函の筐体本体及び前記第２沈埋函の筐体本体上のそれぞれの注入孔を介してコンクリートを注入し、第１沈埋函及び第２沈埋函を形成するステップ４と、
前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函と、既設隣接函とがそれぞれ接続される接続面に止水システムを配置して、沈埋トンネルの最終継手のプレハブを実現するステップ５を含む。

本発明に係る沈埋トンネルの最終継手のプレハブ工法によれば、第１沈埋函の筐体本体及び第２沈埋函の筐体本体を予め製作し、次に複数の横仕切板及び縦仕切板を設けて複数のコンパートメントを形成し、そして両者を相互に接続してＰＣ鋼材によって両者を緊張させて圧縮力を加え、最後にコンクリートを注入し、止水システムを配置することにより、沈埋トンネルの最終構造のプレハブを実現している。当該沈埋トンネルの最終継手について、地上工場で予め製作してから現場に搬送することができ、そのプレハブ工程が簡単である。これにより、気候条件の施工に対する影響が軽減されると共に、品質リスクも低減され、沈埋トンネルの最終構造のプレハブ効率が向上する。

さらに好ましくは、前記ステップ３における前記第１沈埋函の筐体本体と前記第２沈埋函の筐体本体との相互の接続は、前記第１沈埋函又は前記第２沈埋函の接合面に配置された水平せん断キー、中壁鉛直鋼製せん断キー及び側壁鉛直鋼製せん断キーを介して接続するものである。

さらに好ましくは、前記ステップ３において、ＰＣ鋼材を緊張させてから４８時間以内にＰＣ鋼材の管路内で真空グラウトを行うと共に、両端をアンカー固定する。

また、本発明は、沈埋トンネルの最終継手の設置方法をさらに提供する。当該方法は、
上述した沈埋トンネルの最終継手のプレハブ工法を採用して、沈埋トンネルの最終継手を成形するという最終継手を予め製作するステップ１と、
前記最終継手との接続待ちの２つの既設隣接函の端部に傾斜設置面を設け、２つの前記設置面を前記最終継手の接続面にそれぞれ適合させ、且つ２つの前記既設隣接函に対応する前記最終継手の両端のそれぞれに端部密封ドアを取り付けるステップ２と、
沈埋トンネルの最終継手を設置待ちステーションの上方まで搬送して沈設し、その姿勢を２つの既設隣接函の間の設置ステーションに合わせるように調整するステップ３と、
前記最終継手上の止水システムをそれぞれ起動し、２つの前記止水システムを２つの既設隣接函の設置面とそれぞれ接触させて、それぞれ２つの結合キャビティを形成するステップ４と、
各結合キャビティ内に対して排水を行い、乾燥した作業環境を形成するステップ５と、
前記最終継手の２つの接続面を、対応する既設隣接函とそれぞれ一時的にロックし、端部密封ドアを取り外し、且つ前記最終継手の両端を、対応する既設隣接函とそれぞれ溶接するステップ６と、
前記最終継手内のプレストレス力を解除し、且つプレストレスト鉄筋の管路に対してグラウチングを行い、最終的に沈埋トンネルの最終継手の設置を完了するステップ７を含む。

当該沈埋トンネルの最終継手の設置方法によれば、工場内で最終継手の本体構造のプレハブ及び止水システムの取付を完了し、それから現場まで当該構造全体を搬送し、さらに、大型フローティングクレーンによって設置し、止水システムを介して迅速な止水を実現し、乾燥した施工環境を形成することにより、建設工程に対する気候変動の影響が低減されると共に、建設工期が短縮され、品質リスクが低減される。

さらに、最終継手が第１沈埋函及び第２沈埋函を備えている場合、沈埋トンネルの最終継手の設置方法は、
上述した沈埋トンネルの最終継手のプレハブ工法を採用して、沈埋トンネルの最終継手を成形するという第１沈埋函及び第２沈埋函を予め製作するステップ１と、
前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函との接続待ちの２つの既設隣接函の端部に傾斜設置面を設け、２つの前記設置面を前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函の接続面の形状にそれぞれ適合させ、且つ前記第１沈埋函、前記第２沈埋函及び２つの前記既設隣接函のそれぞれの内部に端部密封ドアを取り付けるステップ２と、
沈埋トンネルの最終継手を設置待ちステーションの上方まで搬送して沈設し、その姿勢を２つの既設隣接函の間の設置ステーションに合わせるように調整するステップ３と、
前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函上の止水システムをそれぞれ起動し、２つの前記止水システムを２つの既設隣接函の設置面とそれぞれ接触させて、それぞれ２つの結合キャビティを形成するステップ４と、
各結合キャビティ内に対して排水を行い、乾燥した作業環境を形成するステップ５と、
前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函を、対応する既設隣接函とそれぞれ一時的にロックし、端部密封ドアを取り外し、且つ接続面において前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函を、対応する既設隣接函とそれぞれ溶接するステップ６と、
前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函内のプレストレス力を解除し、且つプレストレスト鉄筋の管路に対してグラウチングを行い、最終的に沈埋トンネルの最終継手の設置を完了するステップ７を含む。

当該沈埋トンネルの最終継手の設置方法によれば、工場内で第１沈埋函及び第２沈埋函を予め制作してから最終継手の本体構造を形成し、止水システムをも工場内で取り付け、そして現場まで当該構造全体を搬送し、さらに、大型フローティングクレーンによって設置し、止水システムを介して迅速な止水を実現し、乾燥した施工環境を形成することにより、建設工程に対する気候変動の影響が低減されると共に、建設工期が短縮され、品質リスクが低減される。

さらに好ましくは、前記ステップ２における２つの既設隣接函のそれぞれの内部に端部密封ドアを設け、ステップ５を完了した後、端部密封ドアを取り外す。

さらに好ましくは、ステップ３において、沈埋トンネルの最終継手を沈設する前に、まず設置ステーションの底部の基礎に砕石基礎を敷設し、ステップ６における沈埋トンネルの最終継手を設置した後、予め配置されたグラウト管を介して沈埋トンネルの最終継手の周囲のグラウトゾーンでグラウチングを行う。

従来技術と比較した本発明の有益な効果は、下記の通りである。
１、本発明に係る沈埋トンネルの最終継手において、当該最終継手の２つの端面を傾斜面とすることにより、最終継手全体が逆台形状となり、最終沈埋函を設置する際に、その位置及び姿勢を制御しやすくなり、接続待ちの既設隣接函との衝突リスクが低減され、設置ステーションへの移動が容易になる。最終的な設置作業を実現するために、当該最終継手によって形成された傾斜面は、既設隣接函と合致するように接続される。当該沈埋トンネルの最終継手は、構造が簡単で且つ設置制御が容易であり、精度が高く、設置過程における大量の外海潜水作業が省かれ、設置品質の欠陥リスクが低減される。

２、本発明に係る沈埋トンネルの最終継手において、第１沈埋函及び第２沈埋函によって逆台形状が形成されるようにすることにより、最終沈埋函を設置する際に、その位置及び姿勢を制御しやすくなり、接続待ちの既設隣接函との衝突リスクが低減され、設置ステーションへの移動が容易になる。第１沈埋函及び第２沈埋函が形成した傾斜面と既設隣接函とを合致させてから、接続設置作業を完了する。２つの沈埋函を接続することによって形成された最終継手は、加工が便利なだけでなく、２つの沈埋函が組み立てられた後に形成された沈埋函間のスペースは、後続の封鎖作業に利便性を提供している。

３、本発明に係る沈埋トンネルの最終継手において、プッシュ装置は、前記第１沈埋函及び前記第２沈埋函と、対応する既設隣接函とを接続する際に、ジーナ止水ベルトが既設隣接函と接触し、表面が十分に圧縮された後に結合キャビティと外部との止水を実現するために用いられ、これにより、その後の結合キャビティの排水が簡単になり、乾燥した施工環境が実現される。

４、本発明に係る沈埋トンネルの最終継手について、第１沈埋函又は／及び第２沈埋函の筐体本体は、内部に取り付けられた横仕切板及び縦仕切板によって複数の密封されたコンパートメントに分割され、次に、コンクリートを注入することで筐体本体とコンクリートとの複合構造が形成され、これにより、第１沈埋函又は／及び第２沈埋函と既設隣接函との剛性接続の強度が満たされる。また、第１沈埋函又は／及び第２沈埋函の接続面に複数のＬ字形の鋼製スチフナを設け、且つ一定間隔に従ってせん断力伝達用Ｌ字形の鋼製スチフナを設け、縦方向の一定間隔にも横方向のスチフナプレートを設けることにより、鋼板とコンクリートとの界面滑りを防止することができ、筐体本体と充填されたコンクリートとの両方の変形が確保される。

５、本発明に係る沈埋トンネルの最終継手のプレハブ工法について、最終継手の筐体本体を予め製作し、次に複数の横仕切板及び縦仕切板を設けて複数のコンパートメントを形成し、そしてＰＣ鋼材によって最終継手を緊張させて圧縮力を加え、最後にコンクリートを注入し、止水システムを配置することにより、沈埋トンネルの最終構造のプレハブを実現している。当該沈埋トンネルの最終継手について、地上工場で予め製作してから現場に搬送することができ、そのプレハブ工程が簡単である。これにより、気候条件の施工に対する影響が軽減されると共に、品質リスクも低減され、沈埋トンネルの最終構造のプレハブ効率が向上する。

６、本発明に係る沈埋トンネルの最終継手のプレハブ工法について、工場内で最終継手の本体構造のプレハブ及び止水システムの取付を完了し、それから現場まで当該構造全体を搬送し、さらに、大型フローティングクレーンによって設置し、止水システムを介して迅速な止水を実現し、乾燥した施工環境を形成することにより、建設工程に対する気候変動の影響が低減されると共に、建設工期が短縮され、品質リスクが低減される。

本発明に係る沈埋トンネルの最終継手の立面概略図である。 沈埋トンネルの最終継手の本体構造の横断面図である。 沈埋トンネルの最終継手のせん断キー位置の概略図である。 沈埋トンネルの最終継手のプレストレス力のレイアウト図である。 図１におけるＡ箇所の拡大図である。 沈埋トンネルの最終継手の設置概略図である。

以下、実験例及び具体的な実施形態と併せて本発明について詳細に説明する。しかしながら、本発明の上記の主題の範囲は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の内容に基づく全ての技術は、本発明の範囲内に含まれる。

＜実施形態１＞
図１〜４に示すように、沈埋トンネルの最終継手１は、相互に接続された第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２とを備えている。第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２は、設置方向に沿った縦断面が一体として逆台形形状をなすように、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２のそれぞれと既設隣接函２とが接続される接続面を傾斜面として有している。第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の接続面には、既設隣接函２と接続するための止水システム５がそれぞれ配置されている。

図２に示すように第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の本体は、内部に複数の横仕切板及び縦仕切板１０が配置された筐体本体である。第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の筐体本体は、すべての横仕切板及び縦仕切板１０によって複数の密封されたコンパートメントに分割されている。各コンパートメント内には、コンクリートが充填されており、且つコンクリートの注入孔及び排気孔が予め設けられている。第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の筐体本体は、その内部に配置された横仕切板及び縦仕切板１０によって複数の密封されたコンパートメントに分割されている。各コンパートメント内にコンクリートを注入して筐体本体とコンクリートとの複合構造９を形成し、これにより、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２と既設隣接函２との剛性接続の強度が満たされる。

また、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の各接続面には、複数のＬ字形の鋼製スチフナ（ｓｔｉｆｆｅｎｅｒ）１１が設けられ、且つ一定間隔に従ってせん断力伝達用Ｌ字形の鋼製スチフナ１１が設けられ、縦方向の一定間隔にも横方向のスチフナプレートが設けられている。さらに、最終継手１の横断面を設計する際に、建設工程でのリフティングポイント１２の配置を考慮することにより、鋼板とコンクリートとの界面滑りを防止することができ、筐体本体と充填されたコンクリートとの両方の変形が確保される。

第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２は、両方とも中空構造であり、それらのキャビティには、函を沈埋する際に、水が第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２に入ることによって後続の接続工程に与える影響を防止するための端部密封ドア６が設けられている。

図３に示すように、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２とは、止水ベルト及び複数のせん断キー４によって接続され、当該止水構造体３は、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２との接続強度を向上させるために、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２との接合面の周囲に配置されている。当該止水構造体３として、通常のゴム止水ベルトが採用されている。

さらに、当該せん断キーは、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２との間に配置されている。ここで、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２との接合面には、中壁鉛直鋼製せん断キー１４及び側壁鉛直鋼製せん断キー１３が配置され、中壁鉛直鋼製せん断キー１４は、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２との接合面の隔離壁の中間部に位置し、側壁鉛直鋼製せん断キー１３は、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２との接合面の両側の側壁隔離壁に位置する。すべての中壁鉛直鋼製せん断キー１４及び側壁鉛直鋼製せん断キー１３は、一部の構造が第１沈埋函１０１の接合面に対応する凹溝内に位置し、ほかの部分の構造が第２沈埋函１０２の接合面に対応する凹溝内に位置している。中壁鉛直鋼製せん断キー１４及び側壁鉛直鋼製せん断キー１３の数は、１つに限定されない。水平せん断キー１５は、一部の構造が第１沈埋函１０１の通路の内壁に接続され、ほかの部分の構造が第２沈埋函１０２の通路の内壁に接続され、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の内部の通路の数量に応じて同じ数の水平せん断キー１５が対応するように設けられている。中壁鉛直鋼製せん断キー１４及び側壁鉛直鋼製せん断キー１３の役割は、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２とが接合面で相互移動及び上下変位するのを防止することである。水平せん断キー１５の役割は、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２とが縦方向に相互分離するのを防止することである。

プレハブ加工を容易にするために、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２は、両方とも相互に対称な直角台形形状である。さらに、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２上の、それぞれ既設隣接函２と接続される接続面は、沈埋トンネルの設置面の法線方向に対する角度が５〜１５°である。即ち、図１における沈埋トンネルの設置面は、水平面である。

図４に示すように、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２には、両者を貫通する少なくとも２つの予備管路が縦方向に設けられている。予備管路には、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２との接合面をよりタイトに接合するためのプレストレスト鉄筋が配置され、これにより、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２は、プレストレストを受けて相互に圧縮されることでより堅固に固定されるようになる。第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２との先端部及び底部のそれぞれには、両者を貫通する２つの予備管路が設けられ、各予備管路内には、プレストレスト鉄筋が配置され、端部にはアンカーヘッドが配置されている。

図５に示すように、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の各接続面に配置された止水システム５は、外側に一周分のジーナ止水ベルト２１が取り付けられたプッシュ装置を含む。詳細には、プッシュ装置は、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の各接続面に配置されたジャッキ１８を含む。ジャッキ１８のピストンロッドには、スライダ２０を介して第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の各接続面に接続された梁１９が接続されている。プッシュ装置は、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２と、対応する既設隣接函２とを接続する際に、ジーナ止水ベルト２１が既設隣接函２と接触し、表面が十分に圧縮された後に結合キャビティと外部との止水を実現するために用いられ、これにより、その後の結合キャビティの排水が簡単になり、乾燥した施工環境が実現される。

要するに、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２との外周には、複数のキャビティが設けられ、各キャビティ内には、ジャッキ１８及び梁１９が配置されている。ジャッキ１８の配置ピッチ及び数量、ジャッキ１８の移動ルート、配置長さ並びに推力の強さは、応力の計算によって確定される必要がある。さらに、各梁１９の端部が第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の接続面に平行になっており、ジーナ止水ベルト２１は、梁１９の端面に垂直に配置されている。当該梁先端のジーナ止水ベルト２１２１は、天然ゴム製であり、プレスシステムを介して梁の端部の斜面に固定され、止水ベルト及びプレスシステムは、両方とも梁の端部の斜面に対して垂直である。止水ベルトは、梁端部の斜面に沿って一周分設けられ、曲がり角で所定半径の円弧に従って移動し、円の中心と梁端部の斜面とが同一平面上にある。強度を高めるために、プレス板及びビード部に対して耐腐食性コーティングを施し、止水ベルトのシャープポイント部にアラミド繊維補強材を加えるべきである。プレスシステムは、プレス板、ビード部、六角穴付ボルト及びばね座金を含む。強度を高めるために、プレス板及びビード部に対して耐腐食性コーティングを施し、止水構造体３のシャープポイント部にアラミド繊維補強材を加えるべきである。

また、梁１９と、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２との間には、キャビティクリアランスの海路を閉塞するためのＭ字形の止水ベルト２２がそれぞれさらに設けられている。Ｍ字形の止水ベルト２２の材質は、特定の水圧より大きい場合に適応した、一定の変形能力に適応可能なスチレン−ブタジエンゴムである。Ｍ字形の止水ベルト２２は、プレスシステムを介して梁１９上に固定接続されている。プレスシステムは、Ｍ字形の止水ベルト２２の２つの端部を接続するためのプレス板、ビード部、ねじ及びばね座金を含む。

本発明に係る沈埋トンネルの最終継手１において、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２によって逆台形状が形成されるようにすることにより、最終沈埋函を設置する際に、その位置及び姿勢を制御しやすくなり、接続待ちの既設隣接函２との衝突リスクが低減され、設置ステーションへの移動が容易になる。第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２が形成した傾斜面と既設隣接函２とを合致させてから、止水システム５を介して接続設置作業を完了する。ここで、止水システム５の目的は、最終継手１と既設隣接函２との間の密封された乾燥環境を実現し、且つ当該環境の下で鋼継手を溶接することにある。

当該沈埋トンネルの最終継手１は、構造が簡単で、設置制御が容易であり、精度が高く、設置過程における大量の外海潜水作業が省かれ、設置品質の欠陥リスクが低減される。

＜実施形態２＞
本発明は、沈埋トンネルの最終継手１のプレハブ工法をさらに提供する。プレハブ工法は、
第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の形状に基づいて、第１沈埋函１０１の筐体本体及び第２沈埋函１０２の筐体本体をそれぞれ成形するステップ１と、
第１沈埋函１０１の筐体本体及び第２沈埋函１０２の筐体本体内のそれぞれに複数の横仕切板及び縦仕切板１０を取り付けて複数のコンパートメントを形成し、各コンパートメントに注入孔及び排気孔を設けるステップ２と、
第１沈埋函１０１の筐体本体と第２沈埋函１０２の筐体本体とを相互に接続し、ＰＣ鋼材によって緊張させて圧縮力を加え、最終継手１の天板及び底板に複数本の鋼撚線をそれぞれ配置し、天板及び底板のそれぞれに２つの予備管路を予め設け、構造用継目無鋼管１６をＰＣ鋼材管路として採用するステップ３と、
第１沈埋函１０１の筐体本体及び第２沈埋函１０２の筐体本体上のそれぞれの注入孔を介してコンクリートを注入し、第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２を形成し、最終継手１に対して、工場内で高流動コンクリート圧送工事を採用して、セルフレベリング性を保ながら無振動・無タンピング方式でコンクリートを注入し、コンクリートの収縮及び内部熱の構造物に及ぼす影響を最小限に抑えるために、コンパートメントに分けて注入する方法を採用し、コンクリート注入作業全体の密度を確保するために、各コンパートメントに直径及び数量が適切な注入孔及び排気孔を設けるステップ４と、
第１沈埋函１０１の筐体本体及び第２沈埋函１０２と、既設隣接函２とがそれぞれ接続されている接続面に止水システム５を配置して、沈埋トンネルの最終継手１のプレハブを実現するステップ５を含む。

さらに、ステップ３における第１沈埋函１０１の筐体本体と第２沈埋函１０２の筐体本体との相互の接続は、第１沈埋函１０１又は第２沈埋函１０２の接合面に配置された水平せん断キー、中壁鉛直鋼製せん断キー及び側壁鉛直鋼製せん断キーを介して接続するものである。

また、ステップ３において、ＰＣ鋼材を緊張させてから４８時間以内にＰＣ鋼材の管路内で真空グラウトを行うと共に、両端をアンカー固定する。

本発明に係る沈埋トンネルの最終継手１のプレハブ工法によれば、第１沈埋函１０１の筐体本体及び第２沈埋函１０２の筐体本体を予め製作し、次に複数の横仕切板、縦仕切板１０を設けて複数のコンパートメントを形成し、そして両者を相互に接続してＰＣ鋼材によって最終継手を緊張させて圧縮力を加え、最後にコンクリートを注入し、止水システム５を配置することにより、沈埋トンネルの最終構造のプレハブを実現している。沈埋トンネルの最終継手１について、地上工場で予め製作してから現場に搬送することができ、プレハブ工程が簡単である。これにより、施工に対する気候条件の影響が軽減されると共に、品質リスクも低減され、沈埋トンネルの最終構造のプレハブ効率が向上する。

＜実施形態３＞
本発明は、沈埋トンネルの最終継手１の設置方法をさらに提供する。当該方法は、
実施形態２における沈埋トンネルの最終継手１のプレハブ工法を採用して、沈埋トンネルの最終継手１を成形するという第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２を予め製作するステップ１と、
第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２との接続待ちの２つの既設隣接函２の端部に傾斜設置面を設け、２つの設置面を第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２の接続面の形状にそれぞれ適合させ、且つ第１沈埋函１０１、第２沈埋函１０２及び２つの既設隣接函２のそれぞれの内部に端部密封ドア６を取り付ける。最終継手１の艤装作業は主に、函内艤装部材の配置及び函頂部艤装部材の配置を含み、函頂部艤装部材は主に、ガイド調整システム２４、撚りケーブルシステム、測定塔２３及びロングマンホール等を含み、函内艤装部材は、グラウチング、検出及び取付補助設備を含み、同様にプレハブ工場内でタワークレーンの協働によって、函内艤装部材及び函頂部艤装部材を最終継手の内部及び表面に配置する作業を完了させるステップ２と、
沈埋トンネルの最終継手１を設置待ちステーションの上方まで搬送して沈設し、その姿勢を２つの既設隣接函２の間の設置ステーションに合わせるように調整するステップ３と、
第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２上の止水システム５をそれぞれ起動し、２つの止水システム５を２つの既設隣接函２の設置面とそれぞれ接触させて、それぞれ２つの結合キャビティを形成するステップ４と、
各結合キャビティ内に対して排水を行い、乾燥した作業環境を形成するステップ５と、
第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２を、対応する既設隣接函２とそれぞれ一時的にロックし、端部密封ドア６を取り外し、且つ接続面において第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２を、対応する既設隣接函２とそれぞれ溶接するステップ６と、
第１沈埋函１０１及び第２沈埋函１０２内のプレストレス力を解除し、且つプレストレスト鉄筋の管路に対してグラウチングを行い、最終的に沈埋トンネルの最終継手１の設置を完了するステップ７を含む。

さらに、ステップ２における２つの既設隣接函内２に端部密封ドア６を設け、ステップ５が完了した後、端部密封ドア６を取り外す。また、第１沈埋函１０１と第２沈埋函１０２との函頂部に測定塔２３、ロングマンホール、ガイド調整システム２４及びホイスト設備等を配置し、函内にグラウチング設備等に関連する装置を配置し、結合部位に仮止水システム５を配置し、既設隣接函２の先端部にガイドフレーム２５を対応するように配置する。

さらに、ステップ３において、沈埋トンネルの最終継手１を沈設する前に、まず設置ステーションの底部の基礎に砕石基礎７を敷設し、ステップ６における沈埋トンネルの最終継手１を設置した後、予め配置されたグラウト管を介して沈埋トンネルの最終継手１の周囲のグラウトゾーンでグラウチングを行う。施工過程において、既設隣接函２及び最終継手１のそれぞれの内部に端部密封ドア６を設ける。まず、既設隣接函２及び最終継手１の底部基礎に、畝溝交互の構造が採用された砕石基礎７を敷設し、最終継手１の沈設及び既設隣接函２との剛性接続が完了した後、函内でのバラスト施工の前に、底板の予め配置されたグラウト管を介してポストグラウトゾーン８においてポストグラウト工事を施し、当該ゾーンの基礎支持を強化する。

当該沈埋トンネルの最終継手１の設置方法によれば、工場内で最終継手１の本体構造のプレハブ及び止水システム５の取付を完了し、それから現場まで当該構造全体を搬送し、さらに、大型フローティングクレーンによって設置し、止水システム５を介して迅速な止水を実現し、乾燥した施工環境を形成することにより、建設工程に対する気候変動の影響が低減されると共に、建設工期が短縮され、品質リスクが低減される。

上記の説明は、本発明に係る好ましい実施形態だけである。本発明が属する分野の当業者は、本発明の技術的原理から逸脱しない限り、複数の改良及び置換を行うことができ、これらの改良及び置換も本発明の保護範囲内にみなされるべきである。

１ 最終継手
１０１ 第１沈埋函
１０２ 第２沈埋函
２ 既設隣接函
３ 止水構造体
４ せん断キー
５ 止水システム
６ 端部密封ドア
７ 砕石基礎
８ ポストグラウトゾーン
９ 筐体本体とコンクリートとの複合構造
１０ 縦仕切板
１１ Ｌ字形の鋼製スチフナ
１２ リフティングポイント
１３ 側壁鉛直鋼製せん断キー
１４ 中壁鉛直鋼製せん断キー
１５ 水平せん断キー
１６ 継目無鋼管
１７ アンカーヘッド
１８ ジャッキ
１９ 梁
２０ スライダ
２１ 止水ベルト
２２ Ｍ字形の止水ベルト
２３ 測定塔
２４ ガイド調整システム
２５ ガイドフレーム

Claims (12)

1. ２つの既設隣接函（２）と接続される２つの端面を備え、これら２つの既設隣接函（２）の間に配置される沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）であって、前記継手（１）の設置方向に沿った縦断面が逆台形となるように、２つの前記端面は、両方とも傾斜面であり、
   相互に接続された第１沈埋函（１０１）と第２沈埋函（１０２）とを備えており、前記第１沈埋函（１０１）と前記第２沈埋函（１０２）とが一体として形成した前記継手（１）の設置方向に沿った縦断面が逆台形形状であるように、前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）のそれぞれと前記既設隣接函（２）とが接続される接続面が傾斜面であり、
   前記既設隣接函（２）と接続されている２つの端面には、止水システム（５）が配置されており、
   前記第１沈埋函（１０１）と前記第２沈埋函（１０２）との端面のそれぞれには、前記既設隣接函（２）と接続するための止水システム（５）が設けられ、前記止水システム（５）は、前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）の少なくともいずれか一方の接続面に配置され、外側に一周分の止水ベルト（２１）が取り付けられたプッシュ装置を含み、
   前記プッシュ装置は、前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）の接続面に配置されたジャッキ（１８）を含み、前記ジャッキ（１８）のピストンロッドには、スライダ（２０）を介して前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）の接続面にそれぞれ接続された梁（１９）が接続されており、
   前記梁（１９）と、前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）との間には、Ｍ字形の止水ベルト（２２）がそれぞれさらに設けられており、
   前記Ｍ字形の止水ベルト（２２）は、プレスシステムを介して前記梁（１９）上に固定接続され、前記プレスシステムは、前記Ｍ字形の止水ベルト（２２）の２つの端部を接続するためのプレス板、ビード部、ねじ及びばね座金を含むことを特徴とする沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
2. 前記第１沈埋函（１０１）と前記第２沈埋函（１０２）とは、止水構造体（３）及び複数のせん断キー（４）によって接続され、前記止水構造体（３）は、前記第１沈埋函（１０１）と前記第２沈埋函（１０２）との接合面の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
3. 前記せん断キー（４）は、前記第１沈埋函（１０１）又は前記第２沈埋函（１０２）の接合面の中間部に設けられた中壁鉛直鋼製せん断キー（１４）、前記接合面の両側に設けられた側壁鉛直鋼製せん断キー（１３）、及び、前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）の内壁に接続された水平せん断キー（１５）を含むことを特徴とする請求項２に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
4. 前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）は、同じ構造を有し、且つ縦断面が両方とも相互に対称な直角台形形状であることを特徴とする請求項１に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
5. 前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）の少なくともいずれか一方における傾斜端面の垂直方向に対する傾角は、５〜１５°であることを特徴とする請求項１に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
6. 前記第１沈埋函（１０１）と前記第２沈埋函（１０２）との外周には、複数のキャビティが設けられ、各キャビティ内には、前記ジャッキ（１８）及び前記梁（１９）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
7. 各梁（１９）の端部が前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）の接続面に平行になっており、前記止水ベルト（２１）は、前記梁（１９）の端面に垂直に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
8. 前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）には、両者を貫通する少なくとも２つの予備管路が縦方向に設けられ、前記予備管路には、プレストレスト鉄筋が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
9. 前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）の先端部及び底部のそれぞれには、両者を貫通する２つの予備管路が設けられ、各前記予備管路内には、プレストレスト鉄筋が配置され、端部にはアンカーヘッド（１７）が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
10. 前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）は、両方とも中空構造であり、それらのキャビティには、端部密封ドア（６）が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
11. 前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）の少なくともいずれか一方は、内部に複数の横仕切板及び縦仕切板（１０）が設けられた金属の筐体本体を含み、
    前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）の少なくともいずれか一方の筐体本体は、すべての前記横仕切板及び前記縦仕切板（１０）によって複数の密封されたコンパートメントに分割され、各コンパートメント内には、コンクリートが充填されており、且つコンクリートの注入孔及び排気孔が予め設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。
12. 前記第１沈埋函（１０１）及び前記第２沈埋函（１０２）の少なくともいずれか一方の接続面には、複数のＬ字形の鋼製スチフナ（１１）が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の沈埋トンネルの最終接続部として用いられる継手（１）。