JPH0742182A - 有脚式水中トンネル及び有脚式水中トンネル工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定性、施工性に優れた有脚式水中トンネル
及び有脚式水中トンネル工法を提供する。 【構成】 有脚式水中トンネルは、中空のトンネル本体
と、トンネル本体を水中で支持するための剛性タワー
と、剛性タワーを水中で支持するためのシンカーとを備
え、トンネル本体と剛性タワーの比重は水とほぼ等し
い。その工法は、予め中空ケーソンと比重が水とほぼ等
しい剛性タワーとを一体として作成し、中空ケーソンを
水底に沈設し、中空ケーソン内にコンクリートを充填し
て剛性タワーを支持するためのシンカーを形成した後、
剛性タワーの上端に別途製作された比重が水とほぼ等し
い中空のトンネル本体を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有脚式水中トンネル及
び有脚式水中トンネル工法に係り、特に、安定性や施工
性に優れた有脚式水中トンネル及び有脚式水中トンネル
工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水中トンネルは、従来の橋梁やトンネル
工法では施工性や経済性等の観点から適用され難いと考
えられている大水深、大延長の海峡や離島間を結ぶ新し
い渡海工法であり、海峡横断等にその優位性を発揮す
る。また、水中トンネルは、水中構造物であるという特
殊性を活かして、用地確保の困難な沿岸域におけるバイ
パス道路やレジャー施設等における水中遊歩道としても
利用可能であると考えられている。

【０００３】従来より、水中トンネルとしては、大水深
下での脚部を設置する困難性を回避し、水中作業を減ら
すため、石油掘削リグ等で実績の多いテンションレグを
用いた係留方式が考えられる。これは、図１０に示され
るように、水より比重の小さいトンネル本体８０がケー
ブル８１に接続され、このケーブル８１は水底８２に固
定されたテンプレート８３に接続されるものである。こ
のような方式においては、浮力により水面方向に力が作
用するトンネル本体８０は、水底に埋め込んだアンカー
８４に連結されたケーブル８１に接続されることによ
り、水中で固定されるものである。

【０００４】また、水面に設置した浮力体（ポンツー
ン）９０からトンネルを吊り下げるポンツーン工法も知
られている。これは図１０に示されるように、水面に設
置された浮力体（ポンツーン）９０から、吊り材９１を
介してトンネル本体９２を吊り下げるものである。そし
て、トンネル本体９２には海底９３に固定されたワイヤ
９４が接続されており、海流等によってトンネル本体９
２が動揺するのを防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、テンションレ
グを用いた水中トンネル工法では、潮流や波浪等の外力
によってケーブルに弛みが生じ、トンネル本体の動揺が
大きくなったり、一旦緩んだケーブルの再緊張時に、ト
ンネルに衝撃荷重が作用すること等が予想される。した
がって、これらを防止するためにケーブルの初期緊張を
大きくする必要があり、トンネル本体の比重を軽くする
等の工夫が必要になるとともに、大きな張力を有するケ
ーブルを固定するための地中に埋め込まれたアンカーの
施工を要する。

【０００６】ところが、これらを実現しようとすると、
トンネル自体の強度の確保、及び水中での複雑な作業の
実施等、非常に困難な問題に直面する。一方、ポンツー
ン方式を用いた水中トンネルにおいては、波浪等の影響
によりポンツーンが動揺し、これによってトンネル本体
が動揺するおそれがあり、安定性に優れた水中トンネル
を提供することは困難であるといった問題がある。。

【０００７】このように従来考えられてきた水中トンネ
ルは、対象海域が非常に大水深である等の施工条件の特
殊性から、安定性、施工性等多くの面で問題点が残され
ており、未だに実際に施工された実績はない。

【０００８】本願発明者は、種々検討した結果、従来
は、その重量や、設置のための水中施工が最も困難と思
われていた方式、すなわち脚部によってトンネル本体を
支持する方式によれば上記の問題を解決できることに着
目し、本発明を完成した。

【０００９】本発明は、トンネル本体の安定性、これを
設置するための施工性に優れた有脚式水中トンネル及び
有脚式水中トンネル工法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の有脚式
水中トンネルは、中空のトンネル本体と、前記トンネル
本体を水中で支持するための剛性タワーと、水底に設置
して前記剛性タワーを水中で支持するためのシンカーと
を備えた有脚式水中トンネルであり、前記トンネル本体
と前記剛性タワーの比重は水とほぼ等しくなるように構
成した。

【００１１】また、本発明の有脚式水中トンネル工法
は、予め中空ケーソンと比重が水とほぼ等しい剛性タワ
ーとを一体として作成し、前記中空ケーソンを水底に沈
設し、前記中空ケーソン内にコンクリートを充填して前
記剛性タワーを支持するためのシンカーを形成した後、
前記剛性タワーの上端に別途製作された比重が水とほぼ
等しい中空のトンネル本体を設置するように構成した。

【００１２】

【作用】本発明の有脚式水中トンネルによれば、トンネ
ル本体はシンカーにより固定された剛性タワーに設置さ
れるので、トンネル本体の動揺を少なくすることが可能
になる。

【００１３】また、トンネル本体及び剛性タワーの比重
は水とほぼ等しくなるように構成されているので、シン
カーに作用する浮力を大幅に低減できる結果、テンショ
ンレグ方式のような地中に埋め込まれたアンカーが不要
となり、施工が容易になる。さらに、剛性タワーは、そ
れ自体の重さやトンネル本体の重量による荷重がほとん
ど生じないので、長尺なものであっても補強が不要とな
り、構造を簡単にすることができる。

【００１４】他方、本発明の有脚式水中トンネル工法に
よれば、予め中空ケーソンと比重が水とほぼ等しい剛性
タワーとを一体として作成し、中空ケーソンを水底に沈
設し、中空ケーソン内にコンクリートを充填して剛性タ
ワーを支持するためのシンカーを形成する。その後、剛
性タワーの上端に別途製作された比重が水とほぼ等しい
中空のトンネル本体を設置する。したがって、上記の構
成を有する有脚式水中トンネルを単純な水中作業のみに
よって設置することが可能になる。

【００１５】さらに、施工時において高重量の中実のシ
ンカーを取り扱う必要がなくなるので、施工効率が高く
なる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１〜図３は本発明に係る有脚式水中トン
ネル１０を示す。

【００１７】図１〜図３において、有脚式水中トンネル
１０は、比重が水とほぼ等しくなるように形成された中
空のトンネル本体２０と、トンネル本体２０を水中で支
持するための剛性タワー３０と、剛性タワー３０を水底
に固定するためのシンカー４０とを備えている。

【００１８】トンネル本体２０は、水とトンネル本体２
０内の空間とを仕切るための耐圧壁２１を備えている。
耐圧壁２１は、防錆処理が施されるとともに、水圧等に
耐え得る十分な強度を有する厚さ１００〜１５０ｃｍ程
度のコンクリート、鉄筋、鋼材あるいは鋼材・コンクリ
ートの合成構造（サンドイッチ構造）等の材質を用いる
ことができる。耐圧壁２１の側面には防衝工２２が設け
られており、この防衝工２２は耐圧壁２１と一体になっ
てトンネル本体２０の断面を略流線型にすることによ
り、トンネル本体２０における潮流等の流体力に対する
抵抗を小さくすることができるように構成されている。

【００１９】トンネル本体２０の内部には、コンクリー
ト材、鋼材等が組み合わされることにより通路２３が形
成されている。尚、このトンネル本体２０は、中空部の
大きさや壁厚等を調整し、全体として比重が水とほぼ等
しくなるように構成されている。

【００２０】剛性タワー３０は、複数の中空の鋼管部材
３１が組み合わされることにより形成されている。剛性
タワー３０の上端部には、台座としてのデッキ部３２が
形成されており、トンネル本体２０はこのデッキ３２部
に固定される。

【００２１】この剛性タワー３０は、図２に示されるよ
うに、トンネル１函体あたり２箇所に設置されており、
それぞれの剛性タワー３０は、図４に示されるように、
８本の中空の鋼管部材３１から構成されている。そし
て、各鋼管部材３１の継手はヒンジジョイント又はユニ
バーサルジョイントにより結合されているが、８本の鋼
管部材３１が各々異なる方向からトンネル本体２０に結
合しているので、各々の鋼管部材３１の動きは極めて少
量に限定されている。このような構成を採用することに
より、波浪、潮流、地震等の種々の作用により、各鋼管
部材３１に発生するモーメントが低減され、トンネル本
体２０を安定して支持することが可能になる。

【００２２】尚、この剛性タワー３０は中空の鋼管部材
３１を組み合わせることにより、全体として、比重が水
とほぼ等しくなるように構成されている。シンカー４０
は各剛性タワー３０について４個設けられている。この
シンカー４０は、六面体形状の中空の鋼殻ケーソン４１
中にコンクリート４２が詰められて構成されている。こ
のシンカー４０は、各々比重が水とほぼ等しいトンネル
本体２０及び剛性タワー３０を安定して固定するのに必
要な反力を与えるだけの重量、例えば、１０，０００〜
１５，０００ｔ程度の水中重量を有するように構成され
ている。

【００２３】尚、トンネル本体２０と剛性タワー３０
は、剛性タワーのデッキ３２とトンネル本体２０の下端
部がコンクリート等で剛に接着されることにより連結さ
れている。また、剛性タワー３０とシンカー４０は、剛
性タワー３０の下端とシンカー４０の鋼殻ケーソン４１
の上端面とがユニバーサルジョイントで連結されている
ことにより構成されている。

【００２４】このように本発明の有脚式水中トンネル１
０によれば、トンネル本体２０及び剛性タワー３０は、
比重が海水比重とほぼ等しくなるように構成されている
ので、シンカー４０に作用する荷重が大幅に低減され、
テンションレグ方式に比べてシンカーの施工が容易にな
る。

【００２５】次に、本発明に係る有脚式水中トンネル工
法について図５〜図９を参照して説明する。本発明に係
る有脚式水中トンネル工法は、シンカー４０を構成する
鋼殻ケーソン４１と剛性タワー３０とを陸上で一体とし
て製作し、これを現地に曳航し沈設する。その後、鋼殻
ケーソン４１の内部にコンクリート４２を充填し、シン
カー４０を完成させる。そして、剛性タワー３０のデッ
キ３２上に別途陸上で製作されたトンネル本体２０を設
置する。

【００２６】以下、本発明に係る有脚式水中トンネル工
法について、図５〜図９を参照して詳細に説明する。本
発明に係る有脚式水中トンネル工法においては、先ず、
有脚式水中トンネル１０を設置する水底部の床堀、浚渫
が行われる（ステップ１０１）。このステップにおいて
は、先ず、海底面５０に掘削が行われ、図６に示される
ような凹部５１が形成される。

【００２７】そして、この凹部５１に石材５２が投入さ
れ、この石材５２の均し作業が行われる（ステップ１０
２）。このいわゆる捨石作業は、図６に示されるよう
に、クラブ式浚渫船５３から石材５２が載置されたバケ
ット５４をケーブル５５で凹部５１の上方まで下ろし、
このバケット５４から凹部５１に石材５２を投入するこ
とにより行われる。このバケット５４には、音波発信機
５６が取り付けられており、この音波発信機５６により
発せられる音波は凹部５１の両端に設置された音波受信
機５７により受信されて、このデータはクラブ式浚渫船
５３上のオペレータに伝えられる。これによって、オペ
レータは石材５２が搭載されたバケット５４が正しく凹
部５１上に位置しているか否かを探知することが可能に
なる。また、このクラブ式浚渫船５３はケーブル５８で
係留シンカー５９に連結されており、波浪等の影響で作
業中に凹部５１の上方から移動することがない。これに
よって作業を確実に行うことが可能となる。

【００２８】石材５２の投入作業が行われると石材５２
の均し作業が行われる。この均し作業は、洋上の作業母
船から遠隔操作が可能な水中バックフォーにより行われ
る。均しの精度は、水中トランスポンダーの使用及び水
中バックフォーに水中レーザー等の水深計を設置するこ
とにより確保される。

【００２９】このステップによって有脚式水中トンネル
１０が設置されるべき水底部を堅固に形成することが可
能になり、有脚式水中トンネル１０が設置されることに
より水底部の地盤が沈下することが防止される。

【００３０】これらの作業と並行して、陸上では、図７
に示されるように、鋼殻ケーソン４１及び剛性タワー３
０の部材が製作、加工され（ステップ１０３）、これら
の部材は、タワークレーン６１及びクレーン６３を備え
た起重機船６２により、鋼殻ケーソン４１及び剛性タワ
ー３０が一体として組み立てられる（ステップ１０
４）。

【００３１】一体として組み立てられた鋼殻ケーソン４
１及び剛性タワー３０はクレーン６３により懸吊された
状態で起重機船６２により有脚式水中トンネル１０の設
置現場まで曳航される（ステップ１０５）。

【００３２】そして、図８に示されるように、ステップ
１０２によって足場が形成された水底面に一体として形
成された鋼殻ケーソン４１及び剛性タワー３０が設置さ
れる（ステップ１０６）。この鋼殻ケーソン４１の上面
にも音波発信機６６が取り付けられており、この音波発
信機６６が水底の音波受信機５７に音波を発信し、この
データは起重機船上６２のオペレーターに伝えられるこ
とにより、オペレータは鋼殻ケーソン４１を水底５０の
正しい場所に設置することが可能になる。このように、
本発明の有脚式水中トンネル工法においては、鋼殻ケー
ソン４１及び剛性タワー３０を陸上で一体として製作
し、現場でこれを沈設する施工方式であるので、大水深
下での水中作業量を大幅に減らすことができる。

【００３３】次に、図９に示されるように、コンクリー
トミキサー船７１により、剛性タワー３０に沿って延び
ている圧送管７２を介して鋼殻ケーソン４１に水中不分
離性コンクリートを流入する（ステップ１０７）。流入
されたコンクリート剤は鋼殻ケーソン４１内部で固化
し、これによって、鋼殻ケーソン４１に重量が付加さ
れ、剛性タワー３０及びトンネル本体２０を支持するの
に十分な重量を有するシンカー４０が形成される。この
ように本発明の有脚式水中トンネル工法においては、中
空の鋼殻ケーソン４１を水底５０に設置した後、この鋼
殻ケーソン４１内にコンクリートを注入するので、設置
時にコンクリートが注入された高重量のシンカー３２を
取り扱う必要がなく、作業の省力化、効率化を図ること
が可能になる。

【００３４】次いで、このようにして設置された剛性タ
ワー３０のデッキ部（取付台座）３２の位置の調整が行
われる（ステップ１０８）。この調整は、ボルトあるい
は油圧ジャッキー等を用いることにより行われる。

【００３５】以上のような工程と並行して、トンネル本
体２０を構成する函体が作成される（ステップ１０
９）。この函体は、プレーシングバージ（双胴型函体設
置用台船）で剛性タワー３０の設置現場まで曳航され、
デッキ部３２上に設置される（ステップ１１０）。尚、
トンネル本体２０と剛性タワー３０のデッキ部３２と
は、水中コンクリート等で剛に結合される。このとき、
剛性タワー設置時に生じた施工誤差は、デッキ部３２と
トンネル本体２０間に事前に設置されたボルト、油圧ジ
ャッキ等の調整治具により修正される。

【００３６】

【発明の効果】本発明の有脚式水中トンネルによれば、
トンネル本体はシンカーにより固定された剛性タワーに
設置されるので、トンネル本体の動揺を少なくすること
が可能になるという効果を奏する。

【００３７】また、トンネル本体及び剛性タワーの比重
は水とほぼ等しくなるように構成されているので、テン
ションレグ方式のような地中に埋め込まれたアンカーが
不要となり、施工が容易になる。

【００３８】さらに、剛性タワーはそれ自体の重さやト
ンネル本体の重量による荷重がほとんど生じないので、
長尺なものであっても補強が不要となり、構造を簡単に
することができる。

【００３９】他方、本発明の有脚式水中トンネル工法に
よれば、単純な水中作業によって、安定性のある有脚式
水中トンネルを設置することが可能である。また、施工
時においては、高重量の中実の基礎部を取り扱う必要が
なくなるので、施工効率が高くなり、工期の短縮、作業
の安全化を図ることが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有脚式水中トンネルの横断面図。

【図２】本発明に係る有脚式水中トンネルの縦断面図。

【図３】本発明に係る有脚式水中トンネルの平面図。

【図４】剛性タワーの概略を示す斜視図。

【図５】本発明に係る有脚式水中トンネル工法の概略を
示すフロー図。

【図６】基礎捨石投入を説明するための図。

【図７】陸上で製作された剛性タワーの状態を説明する
ための図。

【図８】剛性タワーを設置している状態を説明するため
の図。

【図９】鋼殻ケーソン内にコンクリート剤を流入してい
る状態を説明するための図。

【図１０】従来のテンションレグ方式の水中トンネルを
説明するための図。

【図１１】従来のポンツーン方式の水中トンネルを説明
するための図。

【符号の説明】

１０・・・有脚式水中トンネル ２０・・・トンネル本体 ３０・・・剛性タワー ３１・・・鋼管部材 ４０・・・シンカー ４１・・・鋼殻ケーソン ４２・・・コンクリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000001258 川崎製鉄株式会社 兵庫県神戸市中央区北本町通１丁目１番28 号 (71)出願人 000201478 前田建設工業株式会社 東京都千代田区富士見２丁目10番26号 (72)発明者 吉田 洋二郎 東京都港区芝浦１丁目２番３号清水建設株 式会社内 (72)発明者 吉倉 敬治 東京都千代田区四番町５東亜建設工業株式 会社内 (72)発明者 坂吉 利邦 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎 製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者 福田 和生 東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田 建設工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空のトンネル本体と、前記トンネル本体
   を水中で支持するための剛性タワーと、水底に設置して
   前記剛性タワーを水中で支持するためのシンカーとを備
   えた有脚式水中トンネルであり、前記トンネル本体と前
   記剛性タワーの比重は水とほぼ等しいことを特徴とする
   有脚式水中トンネル。
2. 【請求項２】予め中空ケーソンと比重が水とほぼ等しい
   剛性タワーとを一体として作成し、前記中空ケーソンを
   水底に沈設し、前記中空ケーソン内にコンクリートを充
   填して前記剛性タワーを支持するためのシンカーを形成
   した後、前記剛性タワーの上端に別途製作された比重が
   水とほぼ等しい中空のトンネル本体を設置することを特
   徴とする有脚式水中トンネル工法。