JPH02128096A - 鋼製沈埋凾およびその設置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ業主の利用分野］ この発明は、水底に道路や鉄道等を通すために設置され
る鋼製沈埋凾とその設置方法に関する。

〔従来の技術〕

沈埋山は鉄骨コンクリート又は鉄筋コンクリート製構造
のものと、ｗｉ殻の内部に鉄骨又は鉄筋コンクリートを
巻立てた鋼製構造のものがある。鋼製沈埋函は鋼殻が内
部に巻立てられる鉄筋コンクリートの型枠として利用で
き、又鋼殻は止水性、外部からの衝撃に対する保護など
の面で優れている。

従来の鋼製沈埋函は、船台やドックにて通常約１００ｍ
程度の長さのエレメントに鋼殻を製作し、この両端に仮
設隔壁を取付けて自体内を密閉して進水させ、岸壁など
に係留して浮上させた状態で鋼殻内部に鉄筋又は鉄骨コ
ンクリートを打設してエレメントを完成する。ついで水
面に浮上させたまま所定の場所迄曵植し、内体内に浮力
に打勝つバラストを附加して沈設し、先に沈設したエレ
メントと継手部を密着させて止水接合した後、接合側の
仮設障壁を除去し、剛結又は伸縮継手部により結合する
ことにより設置される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の鋼製沈埋函は、エレメント間継手を剛結合にした
場合、全体として連続した剛体となるため、地震時や地
盤沈下が生じた場合、地盤の変形を吸収できないため沈
埋凾全体に過大な応力が発生する。

さらに自体内部温度は外気温度とはｙ等しく変化するた
め、温度応力も考慮しなければならなかった。このため
最近は、エレメント間に伸縮継手を設けて地盤変形に沈
埋凾が追従できるようにされてきており、例えば第１１
図に示すような伸縮継手が採用されている。

図において３はエレメントの外殻、４は内殻、５ａはＵ
字状鋼板、６ａはゴムガスケット、６ｂはガスケットビ
ーム、８はモルタル、１０は二次止水ゴムである。

しかしこの伸縮継手は、エレメント間に設けられている
ため沈設接合精度が悪く、又継手取付施工が困難である
とともに、完全に止水しなければならないという問題が
あった。

更にエレメント長は約１００ｍにもなるため、伸縮継手
間隔としては長すぎて十分な伸縮継手の効果が発揮でき
ないばかりか、変形が集中しやすい構造でもあった。

又鋼殻内にコンクリートを打設する際には、自体内を空
間にして行うため、打設コンクリートの自重により鋼殻
が変形するのを防止するため、鋼殻内に多数の隔壁を設
けたり、又は内体内に変形防止機を配置する必要があっ
た。

更に鋼殻内にコンクリートを打設した後的体を浮上曵航
し、沈設する工程において、沈設時のバラスト量を小さ
くするためできるだけ吃水を深くしている（浮上高約１
０ｃ＋ｎ程度）。それでも沈設時にバラストのため由体
路盤厚が相当厚くなり（約１ｍ〜１．５ｍ）、！ｆ１体
内部空間をせばめてしまうため、その分考慮して断面を
決定する必要があり、設計および施工上の無駄となる。

又吃水が深いため、浅い水深の場所は曵航できないとい
う課題があった。

本発明は上記課題を解決した鋼製沈埋函およびその設置
方法を提供する。

（課題を解決するための手段） 第１の本発明は、外殻と内殻とからなり、外殻と内殻と
の間に鋼殻室を形成し、内殻内は自体室とした鋼製凾体
のエレメントを水中において順次連接して構成される鋼
製沈埋函において、前記エレメントを連接する長手方向
の中間部に点検可能とした伸縮部を設けるとともに、両
端部には接合されるエレメントとの間に剛接合継手を設
けたことを特徴とする鋼製沈埋函である。

第２の本発明は、外殻と内殻とからなり、外殻と内殻と
の間に鋼殻室を形成し、内殻内は自体室とした鋼製凾体
のエレメントを水中において順次連接して構成舌れる鋼
製沈埋函において、前記エレメントを連接する長手方向
の中間部に点検可能とした伸縮部を設けるとともに、両
端部には接合されるエレメントとの間に剛接合継手を設
け、また鋼殻室内は所定間隔毎に設けた隔壁により仕切
り、該仕切られたそれぞれの鋼殻室にコンクリート又は
モルタルを充填して構成したことを特徴とする鋼製沈埋
函である。

第３の本発明は、陸上ヤード又はドック内で製作され、
外殻と内殻との間に鋼殻室を形成し内殻内は自体室とし
た鋼製沈埋函のエレメントを進水後鋼殻室に生ずる浮力
により浮遊させて所定の沈設位置に曵航し、先ず隔壁で
仕切られた鋼殻室に注水してエレメントの平衡を保ちな
がら所定の水中重量にて沈設し、水中にて順次エレメン
トを連接して沈埋内を構成し、しかるのち１ｍ殻室の水
をコンクリート圧にて排水しながら該室内にコンクリー
トを充填することを特徴とする鋼製沈埋函の設置方法で
ある。

（作　用） 本発明は鋼製沈埋函において、地盤変化、温度変化に対
してエレメントに過大な応力を生じさせない伸縮部を鋼
殻エレメントの中間に適当数配置し、該伸縮部は陸上で
内体製作時に組立てられ、完成後の維持管理のため点検
可能な構造とし、又エレメント間の継手は伸縮部に較べ
て構造が単純なため現場施工容易な剛結合方式とし、エ
レメントは鋼殻室のみの浮力で浮遊曵航される。

鋼殻室は、水圧や充填するコンクリート圧などでエレメ
ントが変形しないように、所定間隔毎に設けた隔壁で補
強するとともに仕切られており、沈設はこの鋼殻室の必
要個所に適宜注水してエレメントの平衡を保ちながら所
定の水中重量を保っておこない、鋼殻室内へのコンクリ
ートの充填は、水中にて順次エレメントを連接して沈埋
内を構成したのち、鋼殻室に充満されている水をコンク
リート圧にて排水しながら該室内に充填するようにして
、コンクリートの自重がエレメントに大きく作用するの
を軽減させるものである。

〔実施例〕

第１図は水中に設置された鋼製沈埋函の一部切欠きとし
た側面図、第２図はその横断面図である。本実施例は、
中央に共同溝５１を設けその両側に車道５２と、更にそ
の外側に換気ダクト５３を設けた矩形断面の比較的大規
模な沈埋トンネルである。

沈埋内を構成する鋼製内をルメント１は、外Ｙｉ３と内
殻４とからなり、その間には鋼殻室２が仕切られており
、この鋼殻室２には、伸縮部５を除いて沈埋内の設置現
場で打設される例えば水中コンクリート８が充填されて
いる。

エレメント１の中間の適宜の箇所には、長手方向に伸縮
可能とする伸縮部５が複数箇所（本実施例では３箇所）
設けられ、エレメント１の両端は剛結合とした継手部６
が設けられている。伸縮部５は、第３図に示すように外
殻３および内殻４の一部にＵ字状に形成された鋼板５ａ
を挿入して溶接５ｂで継ぐ構造とし、鋼殻室２の端部隔
壁７とＵ字状鋼板５ａとで囲まれた内部は密閉空間とさ
れ、エレメント内外と完全に止水されるとともに、完成
後は伸縮部、５の点検通路５ｃとして利用される。第６
図は、伸縮部５の点検通路５Ｃとしての通路壁に設けら
れるタラップ５ｅと、出入りのための人孔マンホール５
の一例を示す図面である。

前記伸縮用のＵ字状鋼板５ａは、地震時の地盤変位、地
盤の不等沈下およびエレメント１の温度変化による伸縮
などを、Ｕ字状曲線部の変形によって吸収できる形状と
する必要がある。Ｕ字状鋼板５ａの板厚は適度な剛性を
有するように１０〜４０ｍｍ程度の鋼板が用いられる。

また伸縮部５は、自体エレメント１を浮上曵航および沈
設する際に、Ｕ字状鋼板５ａが極端に変な 形しない様に仮設置５ｄで補強した方が望まし款 い。この仮設Ｊ１５ｄは、エレメント１を沈設後完成直
前に切断撤去される。なおＵ字状鋼板５ａは、本実施例
では外殻３および内殻４とも凸部を鋼殻室２側に向けて
設けているグ、それぞれ外側に向けても、片側のみ外側
に向けても良い。

第４図は自体エレメント１端部の継手部６を示した図面
である。エレメント１端部の継手部６は、既設エレメン
ト１ａに対して水中作業が容易にできるように、単純な
剛結合方式とされている。隣接するエレメント１端の外
１ｔ３および内殻４の周縁から、それぞれ対向してガス
ケットビーム６ｂが突出され、ガスケットビーム間には
ゴム製のガスケット６ａが挟着され、両エレメント１端
の隔壁７と外殻３および内殻４により継手部６は止水さ
れる。

さらに両エレメント１のガスケットビーム６ｂに継手板
６ｃが取付けられて、溶接により外殻３および内殻４が
結合される。ついで継手部６にはコンクリート８が充填
されて止水性を完全にするとともに、継手強度を高めて
剛結合にされる。

第５図は鋼殻室２の長平方向に所定間隔毎に設けた隔壁
７の配置の一例を示すものである。隔壁７は外殻３と内
殻４を結合補強する目的の他、エレメント１を沈設する
際の浮力調整および鋼殻室２内に充填する水中コンクリ
ート８の流動勾配を考慮した充填性向上と、施工単位区
間毎に作業を行えるようにするために設けるものであり
、約５ｍ程度の間隔に設けられる。

なお伸縮部５には、前述の通り継手部５を点検道路５ｃ
に利用するため、継手部５を挟んだ両側に隔壁７が設け
られる。

隔壁７は、第３図に示すように外殻３および内殻４の周
壁に沿って断面り字状の鋼板７ａを対向させて垂直に溶
接し、これに鋼板７ｂを溶接し、適宜間隔毎に変形防止
のためのスチフナ−７０を取付けた構造とする。

次に本発明の鋼製沈埋凾を設置する方法について説明す
る。第７図〜第１０図は設置工程の概要を示す図面であ
る。

陸上ヤード又はドック等で製作された鋼製凾体のエレメ
ント１は、進水後は鋼殻室２に生ずる浮力によって水面
上に浮遊させ、タグボートで所定の沈設現場に曵航され
る。エレメント１の沈設場所は、第７図に示すごとくあ
らかじめ所定の設誼深さ迄浚渫整地され、沈設内体エレ
メント１を既設エレメント１ａに結合する際のレベル調
整が容易に出来るように仮受は用の杭１４が打設されて
いる。

所定現場に曵航された内体エレメント１は、昇降式作業
足場等のクレーンにてエレメント１を吊下げた状態で隔
壁７で仕切られた所定の鋼殻室２内に注水し、エレメン
ト１全体の平衡を保つようにして所定の水中重量とし、
クレーン操作により姿勢位置を管理しながら沈降させ、
第８図に示すごとくエレメント１を杭１４に支持させる
。エレメント１の水中重量は、安定性と作業性の面から
数１００を程度になるようにすれば良い。

既設エレメント１ａの端部に合致して次のエレメント１
を沈設させたのち、外殻３および内殻４のガスケット６
ａとエレメント端部で囲まれた継手部６を外気と連通さ
せ、水中ポンプ等により継手部６内の水を排出する。継
手部６内の水を排出するに従って、沈設エレメント１の
前端から水圧が作用してゴムガスケットが圧縮され、継
手部６の止水性が良くなる。

継手部６内の排水が完了したら、継手部６内に作業員が
入り、両エレメント１の外殻３および内殻４のガスケッ
トビーム６ｂに継手板６ｃが取付けられ、溶接により外
殻３および内殻４が結合される。

次に杭１４で支持されたエレメント１の底面と水底面と
の間隙に、第８図に示すごとく例えば砂吹き方式等によ
り船上から砂１２を充填してエレメント１の支持地盤を
形成する。更に充填した砂１２に例えばモルタル又はセ
メントミルク等を注入して、支持地盤の強度を高めるよ
うにしてもよい。

以上の作業を順次繰返して全ての内体エレメント１の沈
設、結合が終了すれば、第９図（イ）　、　（０）に示
すごとく、伸縮部５を除く全ての鋼殻室２内およびエレ
メント継手部６に水中コンクリート８を打設する。水中
コンクリート８は、水中にて打設してもセメントが分離
しにくいタイプを使用する。鋼殻室２内への水中コンク
リート８の打設は、コンクリートプラント船１７又は陸
上からエレメント１上に配管した注入管１７ａを通して
鋼殻室２内にあらかじめ取付けられている配管にて行い
、鋼殻室２上部の水抜孔から水を排出させなから鋼殻室
２内の水と置換させる。なお、鋼殻室２内に注水してい
ない箇所１６には通常のコンクリート又はモルタルを使
用することができる。

水中コンクリート８は水より比重が重いため鋼殻室２の
底部から上方に打上げられるが、水と接する部分は品質
が劣化するため、第１０図に示すごとく充填が完了して
も余分に注入して劣化分を排出させる。この排出される
水中コンクリート８ａは、エレメント１上にオーバーフ
ローされて硬化するため、完成後の走錨等に対する防護
コンクリートとして利用できるため好都合である。なお
図中１１は水底地盤、１３は埋戻し土である。

水中コンクリート８ａの打設が完了し、必要な養生期間
を経て強度が発現すれば、エレメント１の自体室５０内
の水を排出することにより、鋼製性理由を完成すること
かできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば以下の効果がある。

■　自体エレメントの中間に複数の伸縮継手を設けてい
るため、地盤変位、エレメントの温度変化によるエレメ
ント変位が分散して吸収できるため、エレメントおよび
エレメント間継手部に過大な応力が生じることが無く、
耐震性にも優れる。

■　エレメント間継手部は従来の伸縮継手に較べて簡単
な構造である剛結合としているため、水中作業が容易と
なり、接合の手数を省き得る。

■　伸縮部は陸上でエレメント製作時に組立てられるた
め、品質管理が確実にできるとともに、点検可能として
いるため完成後も維持管理が容易である。

■　ｍ膜室の長手方向は所定間隔毎に隔壁で仕切られて
いるため、沈設時の浮力調整が容易に行えて沈設作業を
安全におこないうる。

又従来のように、沈設時にバラストのため自体底面路盤
にコンクリートを打設Ｔる必要がないため、その分内体
空間の損失が無くなり、鉤体断面を小さくできる。

■　ｍ膜室内に打設するコンクリートは、沈設後水中で
行うため、エレメントの進水および浮上曵航時の荷重を
軽くでき、使用する作業船などが小規模のもので良く、
経済的である。

又、設置場所へのエレメントの曵航に際し、鋼殻室浮力
によるエレメント吃水を小さく出来るため、浅い水深の
場所を通過することができる。

■　現地で鋼殻室内に水中コンクリートを打設する際、
的体室内には水が存在するため水中コンクリートの自重
は水中型量分を考慮すれば良い。そのため打設時の鋼殻
室の変形防止用の支持枠が不要となるか、または必要時
でも小規模で良いので経費を節減できる。

【図面の簡単な説明】

第１〜第１０図は実施例を示す図面であり、第１図は水
中に設置された鋼製性理由の一部切欠きとした側面図、
第２図は沈埋凾の一例を示す横断面図、第３図は第１図
Ｃ部の伸縮部の詳細を示す側断面図、第４図は第１図り
部の継手部の詳細を示す側断面図、第５図は鋼殻室に設
けられる隔壁配置例を示す側面図、第６図は伸縮部点検
通路のマンホール、タラップ配置の一例を示す図面、第
７図は沈設前のエレメントの状態を示す図面、第８図は
エレメントを沈設結合した状態を示す図面、第９図（イ
）は鋼殻室にコンクリートを充填する状態を示す側面図
、第９図（ロ）は第９図（イ）の横断面図、第１０図は
鋼製沈埋出の完成断面図、第１１図は従来の伸縮継手の
構造を示す側断面図である。 １・・・鋼製凾体のエレメント、１ａ・・・既設エレメ
ント、２・・・鋼殻室、３・・・外殻、４・・・内殻、
５・・・伸縮部、５ａ・・・Ｕ字状鋼板、５Ｃ・・・点
検通路、６・・・エレメント継手部、６ａ・・・ガスケ
ット、６ｂ・・・ガスケットビーム、６Ｃ・・・継手板
、７・・・隔壁、８・・・水中コンクリート又はモルタ
ル、１４・・・杭、５０・・・凾体室、５１・・・共同
溝、５２・・・車道、５３・・・換気ダクト。 代　　理　　人　　　弁理士　　秋　　沢　　政　　光
他１名 第３図 ′Ａ′４図 ＊ｌＣＪ図 π１１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外殻と内殻とからなり、外殻と内殻との間に鋼殻
   室を形成し、内殻内は凾体室とした鋼製凾体のエレメン
   トを水中において順次連接して構成される鋼製沈埋凾に
   おいて、前記エレメントを連接する長手方向の中間部に
   点検可能とした伸縮部を設けるとともに、両端部には接
   合されるエレメントとの間に剛接合継手を設けたことを
   特徴とする鋼製沈埋凾。
2. （２）外殻と内殻とからなり、外殻と内殻との間に鋼殻
   室を形成し、内殻内は凾体室とした鋼製凾体のエレメン
   トを水中において順次連接して構成される鋼製沈埋凾に
   おいて、前記エレメントを連接する長手方向の中間部に
   点検可能とした伸縮部を設けるとともに、両端部には接
   合されるエレメントとの間に剛接合継手を設け、また鋼
   殻室内は所定間隔毎に設けた隔壁により仕切り、該仕切
   られたそれぞれの鋼殻室にコンクリート又はモルタルを
   充填して構成したことを特徴とする鋼製沈埋凾。
3. （３）陸上ヤード又はドック内で製作され、外殻と内殻
   との間に鋼殻室を形成し内殻内は凾体室とした鋼製沈埋
   凾のエレメントを進水後鋼殻室に生ずる浮力により浮遊
   させて所定の沈設位置に曵航し、先ず隔壁で仕切られた
   鋼殻室に注水してエレメントの平衡を保ちながら所定の
   水中重量にて沈設し、水中にて順次エレメントを連接し
   て沈埋凾を構成し、しかるのち鋼殻室の水をコンクリー
   ト圧にて排水しながら該室内にコンクリートを充填する
   ことを特徴とする鋼製沈埋凾の設置方法。