JP6684838B2 - プレストレス沈埋函構造及びその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は沈埋トンネル技術分野に関し、特にプレストレス沈埋函構造及びその施工方法に関する。

海を渡るトンネル工事が絶えず増加することに伴い、沈埋工法は海底トンネル工事にますます多く応用されている。沈埋トンネルは普通、いくつかの工場で予め製造された標準沈埋函を海面現場にフローティング搬送し、沈埋函を海底で突き合せてから浚渫されたベース溝に沈設する。現在、海外内で建設された沈埋トンネル用の沈埋函構造は主にセグメント式フレキシブル沈埋函と一体式剛性沈埋函の２種類に分けられている。

フレキシブル沈埋函は、複数のセグメントが順次首尾を繋ぐことによって形成され、セグメントの継手でマッチングしたホゾの凸構造と亀裂を横切る埋込型止水ベルトで接続されている。外部からの荷重を受けた場合、構造は主にフレキシブル特性となり、沈埋函のセグメントの継手が開いて回転し、変形を通して沈埋函の曲げモーメントを解消し、構造は長さ方向での応力が小さく、長さ方向の補強が少ないが、沈埋函のセグメントの間はせん断抵抗や防水の弱い箇所であるため、沈埋函のセグメントの間の止水にリスクが存在し、大きな荷重や軟弱地盤の沈埋トンネルに対してより大きなリスクが存在する。

剛性沈埋函は、一体化した沈埋函又は首尾が接続されている複数の沈埋函のセグメントが接着プレストレス力で接続されることによって形成されている。沈埋函は全体の剛性で外部からの荷重を抵抗し、沈埋函が長さ方向で受けた応力が大きいため、大量の鉄筋やプレストレス力を加えることによって積載能力を高める必要がある。また、剛性沈埋函は沈埋函のフレキシブル変形によって構造の内力の再配分を実施することができず、構造内の応力が不均衡となり、応力が大きいエリアが長期に高い応力を受けているため、ひび割れや水漏れを生じるリスクが存在し、海底の複雑な沈降環境に自己適応することができない。

本発明の目的は、沈埋トンネルの工事において、既存の剛性沈埋函が沈埋函のフレキシブル変形によって構造の内力の再配分をすることができず、海底の復雑な沈降環境に自己適応できない問題に対して、全体の剛性を失わない前提で一定の柔軟性を有し、各沈埋函のセグメントの応力を効果的に改善し、沈埋函が海底の複雑な沈降環境に自己適応できるプレストレス沈埋函構造を提供することにある。

上述の発明目的を実現するために、本発明は以下のような技術的解決手段を提供する。

順次に接続された複数のセグメントを含むプレストレス沈埋函の構造であって、各セグメントの間にせん断抵抗構造と止水システムが配置されており、沈埋函内には、複数のプレストレステンドンが周方向に沿って設けられ、各プレストレステンドンは、前記複数のセグメントにわたって配置されたプレストレステンドン（６）が、沈埋函にプレストレス力による引っ張り施工を行うことによって、前記複数のセグメントを直列接続して一体化させた後に、セグメントごとに切断されたものであって、沈埋函の長さ方向に沿って貫通し、セグメントの継手付近でセグメントごとに分割されている。

本発明は順次に接続された複数のセグメントを設置し、各セグメントの間にせん断抵抗構造と止水システムを配置することによって、各セグメントの間がせん断力に耐えられ、水密性を有する。沈埋函内に複数のプレストレステンドンを配置することによって複数のセグメントが一体化されるように直列接続される。また、プレストレステンドンを各セグメントの継手の付近で分割して切断する（即ち、各プレストレステンドンをセグメントごとに分割する。）ことによって、沈埋函の各セグメントの間に一定の開放変形が許容され、沈埋函は全体の剛度を失わない前提で、より良い柔軟性を有するため、各セグメントの応力及び変形が効果的に改善され、各セグメントの間には、適切な圧力が存在し、これにより、セグメントは海底基床の変形に適応するさらに優れた能力を有する。

本発明の好ましい解決手段として、前記止水システムは、隣接するセグメントのコンクリート内にセグメントを横切って埋設された埋込型止水ベルトとオメガ型（ＯＭＥＧＡ）止水ベルトを含み、両方とも沈埋函の周方向に沿って一周配置されている。セグメントの継手に埋込型止水ベルトとＯＭＥＧＡ止水ベルトを一周配置することによって、沈埋函外の海水がセグメントの継手の隙間より沈埋函の中に浸入することを防ぐことができる。

本発明の好ましい解決手段として、前記せん断抵抗構造は互いに隣接する２つのセグメントのコンクリート内に埋設された内側スリーブと、前記２つのセグメントのうちの一方のコンクリート内に埋設された外側スリーブを含み、前記外側スリーブは前記一方のコンクリート内において内側スリーブの外側に対向して配置されている。２つのそれぞれのセグメントのコンクリート内に互いに協働する内側スリーブと外側スリーブを設置し、また内側スリーブと外側スリーブの接触面の間に相互の押圧作用によってセグメントの間のせん断力を受けることによって、セグメントの継手のせん断抵抗力を効果的に高め、沈埋函セグメントの径方向でのずれを防ぎ、これにより、各沈埋函セグメントの接続の安定性が向上し、接合された沈埋函全体がより安定して確実である。

本発明の好ましい解決手段として、前記内側スリーブと外側スリーブとの接触面の間に衝撃吸収層が設けられ、セグメントの間に揺れを生じた場合に一定のバッファー機能を果たし、また、内側スリーブと外側スリーブが長期的に直接接触することによる接触応力疲労を回避することができる。

本発明の好ましい解決手段として、前記衝撃吸収層は内側スリーブと外側スリーブとの接触面の間に配置されているゴムパッドである。

本発明の好ましい解決手段として、前記内側スリーブと外側スリーブの外壁にそれぞれ複数のスタッドが溶接されており、コンクリートとの間の引っ張り力を強めることができる。

本発明は上記以外にプレストレス沈埋函構造の施工方法を提供し、以下のステップを含む。
ａ、補強ケージをラッシングし、コンクリートを打設する。
ｂ、沈埋函にプレストレス力による引っ張り施工を行うことによって、複数のセグメントを直列接続して一体化させる。
ｃ、沈埋函を水中で所定の場所に設置した後、沈埋函のプレストレステンドンをセグメントごとに切断する。

本発明における施工方法によれば、沈埋函を打設して硬化成形し、プレストレステンドンの施工が完成後に、プレストレステンドンを各セグメントの継手でセグメントごとに分割することで、沈埋函は全体の剛度を失わない前提で、より良い柔軟性を有し、各セグメントの応力及び変形が効果的に改善され、各セグメントの間に適切な圧力が存在し、各セグメントが海底基床の変形に適応するさらに優れた能力を有する。

本発明の好ましい解決手段として、前記のステップａにおいて、各セグメントに順次補強ケージをラッシングし、且つコンクリートを打設する。また、セグメントの継手にせん断抵抗構造と止水システムを配置する。

本発明の好ましい解決手段として、前記のステップａにおいて、コンクリートを打設する前に、セグメントの継手の付近にあるプレストレステンドンの切断位置に切断スリーブを埋設する。今後のプレストレステンドンの切断施工のために、コンクリートを打設する前に切断スリーブを埋設する。

本発明の好ましい解決手段として、前記のステップｃにおいて、チェーンソーを採用して切断スリーブでプレストレステンドンをセグメントごとに分けて切断する。チェーンソーにあるチェーンの部分が切断スリーブに入ってよく、更にプレストレステンドンを切断操作する。

従来技術と比べて本発明の有益な効果は、下記の通りである。

本発明は順次に接続された複数のセグメントを設置し、各セグメントの間にせん断抵抗構造と止水システムを配置することによって、各セグメントの間は、せん断力に耐えられ、水密性を持つようになる。沈埋函内に複数のプレストレステンドンを配置することによって複数のセグメントが一体化されるように直列接続される。また、プレストレステンドンを各セグメントの継手の付近で分割して切断することによって、沈埋函の各セグメントの間に一定の開放変形が許容され、沈埋函は全体の剛度を失わない前提で、より良い柔軟性を有するため、各セグメントの応力及び変形が効果的に改善され、各セグメントの間には、適切な圧力が存在し、これにより、セグメントは海底基床の変形に適応するさらに優れた能力を有する。

２つのそれぞれのセグメントのコンクリート内に互いに協働する内側スリーブと外側スリーブを設置し、また内側スリーブと外側スリーブの接触面の間に相互の押圧作用によってセグメントの間のせん断力を受けることによって、セグメントの継手のせん断抵抗力を効果的に高め、沈埋函セグメントの径方向でのずれを防ぎ、これにより、全体的に各沈埋函セグメントの接続の安定性が向上し接合された沈埋函全体が安定して信頼性が高まる。

コンクリートを打設する前に、セグメントの継手付近でプレストレステンドンの切断位置に切断スリーブを埋設することによって、その後にプレストレステンドンの切断操作を容易にするために、チェーンソーにあるチェーンの部分が切断スリーブに入っても良い。

本発明におけるプレストレス沈埋函構造の概略図である。 本発明におけるプレストレス沈埋函構造のセグメント継手の端面概略図である。 図２にあるＡ-Ａ付近における隣接するセグメント継手を示した断面図である。 図２にあるＢの局所概略図である。 図２にあるＣの局所概略図である。

以下に試験例及び具体的な実施方法に併せて本発明について詳細に説明する。但し、本発明の上述した主題の範囲は以下の実施例のみに限るべきではなく、本発明の内容に基づいて実現した全ての技術は本発明の範囲内に含まれる。

＜実施例１＞
本実施例はプレストレス沈埋函構造を提供する。
図１〜図５にあるように、本実施例におけるプレストレス沈埋函の構造は、順次に接続された複数のセグメントを含み、各セグメントの間は、せん断抵抗構造３と止水システムが配置されており、沈埋函内には、複数のプレストレステンドン６が周方向に沿って設けられ、各プレストレステンドン６は、沈埋函の長さ方向に沿って貫通し、セグメントの継手付近でセグメントごとに分割され、全体の沈埋函に複数の切断位置６３が設けられている。

本実施例において、前記止水システムは、隣接するセグメントの継手の間に配置される埋込型止水ベルト４とＯＭＥＧＡ止水ベルト５を含み、両方とも沈埋函の周方向に沿って一周配置されている。セグメントの継手に埋込型止水ベルトとＯＭＥＧＡ止水ベルトを一周配置することによって、沈埋函外の海水がセグメントの継手の隙間より沈埋函の中に浸入することを防ぐことができる。また、ＯＭＥＧＡ止水ベルトの外側に止水ベルトを保護する継手防火部品が設置されている。

本実施例において、せん断抵抗構造３は打設端１とマッチング端２に埋設されている内側スリーブ３１と、マッチング端２に埋設された外側スリーブ３２を含んでおり、外側スリーブ３２はマッチング端２内において内側スリーブ３１の外側に対向して配置されている。２つのそれぞれのセグメントのコンクリート内に互いに協働する内側スリーブと外側スリーブを設置し、また内側スリーブと外側スリーブの接触面の間に相互の押圧作用によってセグメントの間のせん断力を受けることによって、セグメントの継手のせん断抵抗力を効果的に高め、沈埋函セグメントの径方向でのずれを防ぎ、これにより、各沈埋函セグメントの接続の安定性が向上し、接合された沈埋函全体がより安定して確実である。

本実施例において、前記の内側スリーブ３１と外側スリーブ３２の接触面で衝撃吸収層が設けられ、セグメントの間に揺れを生じた場合に一定のバッファー機能を果たし、また、内側スリーブと外側スリーブが長期的に直接接触することによる接触応力疲労を避けることができる。本実施例における衝撃吸収層は、内側スリーブと外側スリーブとの接触面の間に配置されているゴムパッド３４である。また、本実施例において、前記の内側スリーブと外側スリーブの外壁にそれぞれ複数のスタッド３３が溶接されており、コンクリートとの間の引っ張り力を強めることができる。

本実施例は順次に接続された複数のセグメントを設置し、各セグメントの間にせん断抵抗構造と止水システムを配置することによって、各セグメントの間は、せん断力に耐えられ、水密性を持つようになる。沈埋函内に複数のプレストレステンドンを配置することによって複数のセグメントが一体化されるように直列接続される。また、プレストレステンドンを各セグメントの継手の付近で分割して切断することによって、沈埋函の各セグメントの間に一定の開放変形が許容され、沈埋函は全体の剛度を失わない前提で、より良い柔軟性を有するため、各セグメントの応力及び変形が効果的に改善され、各セグメントの間には、適切な圧力が存在し、これにより、セグメントは海底基床の変形に適応するさらに優れた能力を有する。

＜実施例２＞
本実施例はプレストレス沈埋函構造の施工方法を提供する。
図１〜図５にあるように、本実施例におけるプレストレス沈埋函構造の施工方法は以下のステップを含む。
ａ、補強ケージをラッシングし、コンクリートを打設する。
ｂ、沈埋函にプレストレス力による引っ張り施工を行うことによって、複数のセグメントを直列接続して一体化させる。
ｃ、沈埋函を水中で所定の場所に設置した後、沈埋函のプレストレステンドンをセグメントごとに分けて切断する。

本実施例において、前記のステップａにある各セグメントに順次補強ケージをラッシングする具体的な操作過程は、補強ケージのラッシング生産ラインにおいて、底板区にある１つのセグメントに対する補強ケージラッシングが完成後に中仕切り区に押付けて２回目のラッシングを行う。また、底板区において次のセグメントに対する補強ケージラッシング作業に入り、中仕切り区でラッシングを完了してから、天板区に押付けて最終のセグメント補強ケージラッシングを完成し打設区に押付けてコンクリートの打設施工を行う必要があり、そのあと、ラッシング区の各セグメントの補強ケージは流れ作業が続く。また、各セグメントは最初のマッチングにおいて、セグメントの継手に切断抵抗構造３と埋込型止水ベルト４とＯＭＥＧＡ止水ベルト５を配置する必要がある。強調するのは、ＯＭＥＧＡ止水ベルトは、打設が完成後にボルトとプレス板を介して２つのセグメントの内壁に配置されている。また、ＯＭＥＧＡ止水ベルトの外側に止水ベルトを保護する継手防火部品７も沈埋函が打設後に設置されている。

本実施例の前記ステップａにおいて、コンクリートを打設する前に、セグメントの継手付近でプレストレステンドンの切断位置に切断スリーブ６１を埋設する必要があり、該当切断スリーブはＰＥプラスチックスリーブで、形はＵ型管状であり、プレストレステンドンを迂回し、切断スリーブの直径が５〜７ｃｍである。プレストレステンドンの切断スリーブで牽引用の鋼線を事前に確保する必要がある。スリーブの口は一時的遮断措置を取り、コンクリートの打設時の堰塞を防ぐ。その後にプレストレステンドンの切断操作を容易にするために、コンクリートの打設前に切断スリーブを予め埋設する。

本実施例の前記ステップｂにおいて、コンクリートを打設する時、沈埋函内に複数のプレストレス力パイプを埋設する。コンクリートが硬化後に、各パイプにプレストレステンドンを挿入し、一定の引っ張り順番に従って各プレストレステンドンを引っ張る。また、沈埋函の両端にアンカー固定プレストレステンドン用のプレストレス力アンカーを装置する。本実施例に記述するプレストレス力アンカーは本分野でアンカー固定プレストレステンドンの常用手段であるため、その具体的な構造は詳細に記述しない。

本実施例の前記ステップｃにおいて、チェーンソーを採用して切断スリーブでプレストレステンドンをセグメントごとに分けて切断し、チェーンソーのチェーンの部分が鋼線ガイドで切断スリーブ６１に入ることができる。更にプレストレステンドンを切断操作し、プレストレステンドンが切断時にチェーンソーが概ね位置６２に停留する。チェーンソーを採用してプレストレステンドンを切断し、チェーンソーがプレストレステンドンを切断した後に切断操作を停止する。プレストレステンドンを切断時ＯＭＥＧＡ止水ベルトに対する保護を留意すべきである。プレストレステンドンを切断したことを満足した前提で、なるべくコンクリートの切断量を控え、プレストレステンドンが切断後に微膨脹セメントモルタルで切断穴をグラウチングして充填する。

本発明における施工方法によれば、沈埋函を打設して硬化成形し、プレストレステンドンの施工が完成後に、プレストレステンドンを各セグメントの継手でセグメントごとに分割することで、沈埋函は全体の剛度を失わない前提で、より良い柔軟性を有し、各セグメントの応力及び変形が効果的に改善され、各セグメントの間に適切な圧力が存在し、各セグメントが海底基床の変形に適応するさらに優れた能力を有する。

上述した内容は、本発明の好ましい実施例であり、本発明を限定するものではない。本発明の原理範囲内で行ういかなる修正、同等置換及び改良などはすべて本発明の保護範囲内に含まれる。

１ 最初打設端、
２ マッチング端
３ せん断抵抗構造
３１ 内側スリーブ
３２ 外側スリーブ
３３ スタッド
３４ ゴムパッド
４ 埋込型止水ベルト
５ ＯＭＥＧＡ止水ベルト
６ プレストレステンドン
６１ 切断スリーブ
６２ 切断時チェーンソーの停留位置
６３ 切断位置
７ 継手防火部品

Claims (10)

1. 順次に接続された複数のセグメントを含み、各セグメントの間には、せん断抵抗構造（３）と止水システムが配置され、沈埋函内には、複数のプレストレステンドン（６）が周方向に沿って設けられ、各プレストレステンドン（６）は、前記複数のセグメントにわたって配置されたプレストレステンドン（６）が、沈埋函にプレストレス力による引っ張り施工を行うことによって、前記複数のセグメントを直列接続して一体化させた後に、セグメントごとに切断されたものであって、沈埋函の長さ方向に沿って貫通し、セグメントの継手付近でセグメントごとに分割されていることを特徴とするプレストレス沈埋函構造。
2. 前記止水システムが、隣接するセグメントのコンクリート内にセグメントを横切って埋設された埋込型止水ベルト（４）とオメガ型（ＯＭＥＧＡ）止水ベルト（５）とを含み、両方とも沈埋函の周方向に沿って一周配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプレストレス沈埋函構造。
3. 前記せん断抵抗構造（３）が互いに隣接する２つのセグメントのコンクリート内に埋設された内側スリーブ（３１）と、前記２つのセグメントのうちの一方のコンクリート内に埋設された外側スリーブ（３２）を含み、前記外側スリーブ（３２）が前記一方のコンクリート内において前記内側スリーブ（３１）の外側に対向して配置されていることを特徴とする請求項２に記載のプレストレス沈埋函構造。
4. 前記内側スリーブ（３１）と前記外側スリーブ（３２）との接触面の間に衝撃吸収層が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のプレストレス沈埋函構造。
5. 前記衝撃吸収層が、内側スリーブ（３１）と前記外側スリーブ（３２）との接触面の間に配置されているゴムパッド（３４）であることを特徴とする請求項４に記載のプレストレス沈埋函構造。
6. 前記内側スリーブ（３１）と前記外側スリーブ（３２）の外壁にそれぞれ複数のスタッド（３３）が溶接されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のプレストレス沈埋函構造。
   
7. 順次に接続された複数のセグメントを含み、各セグメントの間には、せん断抵抗構造（３）と止水システムが配置され、沈埋函内には、複数のプレストレステンドン（６）が周方向に沿って設けられ、各プレストレステンドン（６）が、沈埋函の長さ方向に沿って貫通し、セグメントの継手付近でセグメントごとに分割されたプレストレス沈埋函構造の施工方法であって、
   補強ケージをラッシングし、コンクリートを打設するステップａ、
   沈埋函にプレストレス力による引っ張り施工を行うことによって、複数のセグメントを直列接続して一体化させるステップｂ、
   沈埋函を水中で所定の場所に設置した後、組み立てた後に沈埋函のプレストレステンドン（６）をセグメントごとに分けて切断するステップｃを含むプレストレス沈埋函構造の施工方法。
8. 前記ステップａにおいて、各セグメントに順次補強ケージをラッシングし、且つコンクリートを打設し、セグメントの継手箇所にせん断抵抗構造（３）と止水システムを配置することを特徴とする請求項７に記載のプレストレス沈埋函構造の施工方法。
9. 前記ステップａにおいて、コンクリートを打設する前に、セグメントの継手の付近にあるプレストレステンドンの切断位置（６３）に切断スリーブ（６１）を埋設する請求項８に記載のプレストレス沈埋函構造の施工方法。
10. 前記ステップｃにおいて、チェーンソーを採用して切断スリーブ（６１）を介してプレストレステンドン（６）をセグメントごとに分けて切断する請求項９に記載のプレストレス沈埋函構造の施工方法。