JPH10102520A - 沈埋トンネル工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、コスト、工期に優れる巨大化、長大
化した円筒形のトンネルブロックで、沈埋トンネルの施
工が可能にした沈埋トンネル工法を提供する。 【解決手段】本発明は、海上において、作業場所が海上
から一定高さに保たれるよう浮力調整しながら海中へ端
側を没入させる工法で、両端開口が球殻状の蓋体２ａで
閉塞された円筒形のトンネルブロック２，２２を構築
し、このトンネルブロックを海底の基礎１２に直列に据
付け、この際、隣り合うトンネルブロックの円筒部２ｂ
相互を接続筒１５を介して接続してシールし、さらに両
者間をシール部分１８でシールし、トンネルブロック相
互を結合させ、閉空間となった蓋体間に充満している海
水を排出して、その後、蓋体を取り外して、隣り合うト
ンネルブロックの内部を連通させることで、巨大化、長
大化したトンネルブロックでありながら、コストの面、
工期の軽減が図れるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば海底を横断
するような道路用、鉄道用のトンネルなどに適用される
沈埋トンネル工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路や鉄道を敷設するために、海底を通
じて、陸上をむすぶルートにトンネルを設けることが行
われている。こうしたトンネルの海底での施工には、海
底下の地中をシールドマシンによって掘削する工法があ
るが、止水対策が多大である上、掘削にかなり手間取る
ために工期が長い。

【０００３】そこで、近時では、コンクリート製のトン
ネルユニットを海中に沈めて、海底で直列に結合すると
いう、止水対策が簡単で、かつ工期も短くてすむ、沈埋
トンネル工法が用いられるようになってきた。

【０００４】従来、こうした沈埋トンネル工法は、図８
に示されるような道路や鉄道の敷設に適した内部空間を
もつコンクリート製のトンネルブロックａを地上で製作
し、このトンネルブロックａを海上輸送で目的の部位に
運び、これを海中に沈めてい海底の被トンネル設置部に
据え付けている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時、大規
模な交通ルートの確保から、道路床板、鉄道軌道の双方
を併用した、巨大化、長大化したトンネルブロックを用
いて、海底に沈埋トンネルを施工することが考えられて
いる。

【０００６】ところが、従来のような地上でのトンネル
ブロックａの製作は、用地の広さ、輸送設備（吊り設備
など）の制約を受けるために、求められる大規模なトン
ネルブロックａは製作しにくい。しかも、作業場所が水
平方向にかなり広くなるので作業効率も悪い。

【０００７】そのうえ、地上での製作は、水平部分のコ
ンクリート打設量が多いために、打設のコンクリートを
受ける補強部材が多大で、コスト、工数の点ともかなり
費やす。

【０００８】加えて、地上での製作だと、コンクリート
の打設のためには、コンクリート部分に引っ張り応力が
発生しないようする補強部材も必要である。具体的に
は、地上でトンネルブロックａを製作するためには、鋼
板のブロックを製作した後、引っ張り応力の対策用の鉄
筋を組んでからでないと、コンクリートの打設が行えな
い。

【０００９】このため、二回、躯体を組むのと同様の作
業が強いられ、コンクリートの打設のためだけでも、か
なりコスト、工数を費やす難点がある。こうした点のた
めに、地上では、求められる巨大化、長大化したトンネ
ルブロックａが製作できない上、しかも工期の短縮化も
難しくとされ、これが大規模な沈埋トンネルを施工する
上で障害となっている。

【００１０】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、コストおよび工期の点で
優れた巨大化、長大化したコンクリート製のトンネルブ
ロックを用いて、大規模な沈埋トンネルの施工を可能と
した沈埋トンネル工法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した沈降トンネル工法は、海上におい
て、作業場所が海上から一定高さに保たれるよう浮力を
調整しながら海中へ端側を没入させる工法により、両端
開口が球殻状の蓋体で閉塞されてなる円筒形のコンクリ
ート製のトンネルブロックを構築し、このトンネルブロ
ックを海中に沈めて海底の被トンネル設置部に直列に並
ぶように据付け、この据付けの際、隣り合うトンネルブ
ロックの円筒部の周壁間を周囲から隔絶するようにシー
ル部材でシールして、トンネルブロック相互を結合させ
た後、シール部材の結合によって閉空間となった蓋体間
に充満している海水を排出して、接合部分から水を取り
除き、その後、蓋体を取り外して、隣り合うトンネルブ
ロックの内部を連通させたことにある。

【００１２】この沈埋トンネル工法によると、トンネル
ブロックは、海上において海中の浮力を利用して揚重し
ながらトンネルブロックを組み上げるので、海上、海中
の広いスペースがトンネルブロックの製作に利用でき、
地上では製作できないような耐圧性能に優れる巨大化、
長大化した円筒形のトンネルブロック、例えばブロック
長が３００〜５００ｍ、トンネル外径が２０ｍといった
トンネルブロックの製作が行える。

【００１３】それ故、例えば道路用、鉄道用を併用した
ような大規模の沈埋トンネルの製作が可能となる。しか
も、海上において円筒形のトンネルブロックを海中に立
てながら製作するのであるから、作業場所は集約され、
作業効率もよい。

【００１４】そのうえ、海中に立てながら製作するトン
ネルブロックは、コストの点、作業工数の点でも優れ
る。すなわち、トンネルブロックは、長手方向を海中に
没しながら製作されるので、水平部分のコンクリート打
設量は少なくてすむ上、コンクリート部分は周囲の海中
から圧縮応力を受けて常に圧縮状態となるので、コンク
リートを打設するために用いてきた補強部材は必要でな
くなる。

【００１５】そのうえ、トンネルブロックは、耐圧性能
に優れた外観に加え、製作段階から圧縮状態にあるの
で、引っ張り応力対策で用いた鉄筋といった補強材を用
いない簡単な構造、例えば鋼板コンクロート構造にする
ことが可能であり、トンネルブロック構造そのものが単
純化される。

【００１６】このため、巨大化、長大化したトンネルブ
ロックでありながら、コストの面、工期の点に優れる大
規模な沈埋トンネルが期待される。しかも、トンネルブ
ロックは、海上で、複数同時に製作することが可能なの
で、トンネルの全行程中、どこからでも着工することが
可能である上、又複数の地点で着工することも可能なの
で、それによっても工期の短縮化が図れる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明方法を図１ないし図
７に示す一実施形態にもとづいて説明する。図１中１
は、海底を通り、陸上の２つの地点をむすぶルートに据
え付けた大規模、例えば道路用、鉄道用とを併用した沈
埋トンネル（海底トンネル）である。

【００１８】この沈埋トンネル１は、同ルートを多数に
分割した例えば巨大化、長大化したトンネルブロック２
の組み合わせで構成してある。この沈埋トンネル１の施
工には、本発明の沈埋トンネル工法が適用されている。

【００１９】この沈埋トンネル工法について説明すれ
ば、これは、まず、図２に示されるような耐圧性能に優
れる、円筒形でかつ両端開口が球殻状の蓋体で２ａで閉
塞された円筒形のトンネルブロック２、例えばブロック
長が３００ｍ〜５００ｍ、トンネル外径が２０ｍといっ
た巨大化、長大化したトンネルブロック２を海上で製作
することから始まる。

【００２０】これには、図３に示されるように例えば複
数の台船３を用いて深い深度を有する海上に、例えば複
数の環状の作業ステーション５ａ〜５ｄをもつ浮基地５
を構築して、これら各作業ステーション５ａ〜５ｄ内で
それぞれ円筒形のトンネルブロック２を海中に立てなが
らプレハブ化していくという、トンネルブロック２の同
時製作が可能な工法が用いられる。なお、５ｘは台船３
を支持しておくアンカーを示す。

【００２１】具体的には、つぎのような工法で、トンネ
ルブロック２の構築は行われる。すなわち、まず、例え
ば各作業ステーション５ａ〜５ｄで、開口側が上側を向
く一方の球殻状の蓋体２ａを構築する（図示しない）。
この蓋体２ａには、図２に示されるように蓋体２ａの内
外を貫通する給・排水管４ａと、同給・排水管４ａの蓋
内側の管部分に介装された弁装置４ｂとで構成される給
・排水設備４を設けておく。

【００２２】つぎに、各種資材を積み込んだ運搬船６を
浮基地５に横づけさせ、図３に示されるように台船３上
のクレーン３ａ、溶接機３ｂなどの機器を用いて、これ
ら各蓋体２ａの周側に連ねて多数枚の鋼板を組み合わせ
てなる円筒形の外郭７ａと、同じく多数枚の鋼板を組み
合わせてなる円筒形の内殻７ｂとを、所定の高さまで鉛
直方向上方に向かって構築する。むろん、蓋体２ａとの
接触部は水密にしてある。

【００２３】ついで、外郭７ａ、内殻７ｂで形成される
二重壁の間に、コンクリートバッチャー船８から例えば
ホッパー８ａを用いてコンクリートを打ったり、台船３
上のポンプ車３ｃを用いて高強度コンクリート９を打
つ。

【００２４】この際、例えば円筒部２ｂの内部に、図２
に示されるように軸心方向に沿って道路基礎１９ａ、鉄
道の軌道基礎１９ｂを２段、構築する。なお、道路基礎
１９ａ、鉄道の軌道基礎１９ｂは沈埋トンネル完成後に
設けても構わない。但し、１９ｃは道路基礎１９ａ、軌
道基礎１９ｂを支える支持脚を示す。

【００２５】こうした鋼板の溶接、コンクリートを打つ
という作業が順次、行われることによって、道路基礎１
９ａ、軌道基礎１９ｂを含め円筒部分が鉛直方向（上
方）へ向かって構築されていく。なお、円筒部２ａの端
壁は蓋体２ａの周りを囲むように構築される。

【００２６】そして、この円筒部２ｂの製作の際、常に
作業場所となる円筒部分の開口端が浮基地５に配置され
るよう、浮力を調整して、立ち姿勢となっているタンク
全体を球殻部２ａが海中へ没する方向へ移動させてい
く。

【００２７】具体的には、例えば円筒部２ｂがある高さ
まで形成されると、例えば給・排水設備４を通じて、円
筒部２ｂの内側へ流体、例えば海水を注入し、構造物の
浮力を調整して、常に円筒部１の作業高さが適正な高さ
（一定高さ）となるように調整する。

【００２８】こうした作業の繰り返しにより、目的とす
る外径寸法および長さ寸法を有する円筒部２ｂが完成さ
れる。この円筒部２ｂの製作のとき、円筒部２ｂの内部
に軸方向に延びる換気用ダクト１０を設けておく。この
とき、換気の排出機能がもたらせられる円筒部２ｂに
は、換気用ダクト１０と共に、この換気用ダクト１０と
連通して円筒部１ｂ外に貫通するダクト接続口体１０ａ
を設けておく。なお、ダクト接続口体１０ａの開口端は
例えば脱着可能な蓋板（図示しない）で塞いでおく。

【００２９】つぎに、この円筒部２ｂの上端部に、残る
球殻状の蓋体２ａを設ける。具体的には、図２に示され
るように円筒部２ｂの端部内側に形成された環状の支持
座２ｄに開口端が密接するよう蓋体２ａを設ける。むろ
ん、この蓋体２ａにも給・排水設備４を設けておく。な
お、蓋体２ａとの接触部は水密にしてある。

【００３０】これにより、各作業ステーション５ａ〜５
ｄにおいて、耐熱性能に優れた円筒形のトンネルブロッ
ク全体の製作は終える。なお、例えば完成した各トンネ
ルブロック２にはバラストタンク（図示しない）を設け
ておく。

【００３１】そして、この完成した、巨大化、長大化し
た円筒形のトンネルブロック２を、沈埋トンネル１の各
部の据付地点（被トンネル設置部）に運んで海底に据え
付ける。

【００３２】具体的には、トンネルブロック２の完成
後、図４に示されるように台船３の一部を移動して、海
底に据付けようとするトンネルブロック２の規制を解除
した後、例えば給・排水設備４を用いてトンネルブロッ
ク２内から海水を排出させるとともにトンネルブロック
２に設けたバンラストタンク内に注水して、浮力を調整
しながら、タンク全体をタグボート１１により鉛直方向
の向きから水平方向の向きに反転させて、海面に横向き
に浮かせる。

【００３３】反転後、同タグボート１１で、トンネルブ
ロック２を、予め所定の間隔で、沈埋トンネル構築用の
海底基礎１２が築いてある設置海域まで曳航する。つい
で、例えば同海上においてトンネルブロック２の円筒部
２ｂの端面全体に例えば緩衝材で構成されるシール部分
１８（シール部材）を設けておく。また同円筒部２ｂの
端部外周に、端部が突き出るように接続筒１５（シール
部材）を嵌挿して固定しておく。むろん、接続筒１５の
固定端はシールしてある。なお、このときトンネルブロ
ック２が、ダクト接続口体１０ａが在るブロックであれ
ば、海上の換気装置用特殊ブイ１６に連通接続してある
換気用フレキシブルダクト１７を接続しておく。

【００３４】この後、トンネルブトロック２に設けてあ
るバラストタンク内（図示しない）に注水して、図７に
示されるようにトンネルブロック２を海底基礎１２に設
置してあるトンネル架台１３間に上架する。なお、トン
ネル架台１３はトンネルブロック２を円周方向に沿って
支持するものである。そして、高耐震性能が得られるよ
う、同トンネルブロック２をトンネル架台１３に溶接と
ワイヤー（図示しない）との併用で固定する。なお、海
底基礎１２は杭（図示しない）によって海底に支持して
ある。

【００３５】これにより、まず、１つ目のトンネルブロ
ック２の据え付けを終える。ついで、これと隣接するト
ンネルブロック２２、詳しくは例えば端部に接続筒１５
を装着していないトンネルブロック２２を同様な手順
で、浮基地５から曳航して、同様に海底のトンネル架台
１３に上架する。

【００３６】この際、図５に示されるようにトンネルブ
ロック２２の端部を、接続筒１５内にトンネルブロック
２の端部と当接するまで嵌挿して、ブロック端に重なる
シール部分１８を介して、隣り合うトンネルブロック２
２の両者間をシールしていく。そして、さらにこのトン
ネルブロック２２と接続筒１５とを固定ならびにシール
して、隣り合うトンネルブロック２，２２の円筒部相互
を結合していく。

【００３７】このとき、内側が球殻、外側が円筒形とな
る二重壁構造にて、トンネルブロック２，２２の接続部
は内・外が隔絶されているので、作業中、海水の漏洩は
ない。

【００３８】つぎにトンネルブロック２，２２の相互を
連通させる連通（接続）作業を行う。これには、給・排
水設備４で、閉空間となった球殻間、すなわち蓋体２
ａ，２ａ間に充満している海水を排出して、接合部分か
ら水を取り除く作業から始める。

【００３９】すると、シール部分１８には海水の外圧が
加わり、隙間が無いように接続部間のシールが詰まる。
ついで、そのシール部分１８に水中コンクリート（図示
しない）を注入し、同部分を固める。

【００４０】これにより、接続筒５による一次的なシー
ル、シール部分１８による二次的なシール（いずれもシ
ール部材によるシール）にて、トンネルブロック２，２
２内への海水の漏洩は防止される。

【００４１】海水の漏洩が防止されたならば、内側の球
殻をなす蓋体２ａ，２ａを取り外して、隣り合うトンネ
ルブロック２、２２の内部を連通させる。こうした作業
を海岸部を含め陸上まで行い、全区間に渡り、同様の構
造のトンネルブロック２（２２）を直列に並べることに
より、沈埋トンネル１が構成される。

【００４２】そして、道路基礎１９ａ、軌道基礎１９
ｂ、換気ダクト１０の相互間を接続した後、トンネル内
部に、図７に示されるように道路基礎１９ａに車道床板
（図示しない）を敷設してなる車道３０、鉄道基礎１９
ｂにレール３１ａを敷設してなる軌道３１、ダクト受材
３２、照明３３、送水管３４、排水管３５、各種ケーブ
ル（光ファイバケーブル，電力ケーブル等）３６、床下
ダクト３７、非難用通路３８等を設ければ、大規模な道
路、鉄道といった施設をもつ海底トンネルが構成され
る。

【００４３】かくして、沈埋トンネル１の工法に上記し
たような海上において海中の浮力を利用して揚重しなが
らトンネルブロック２（２２）を完成させる工法を取り
入れると、海上、海中の広いスペースがトンネルブロッ
ク２（２２）の製作に利用できるので、地上では製作で
きないような耐圧性能に優れる巨大化、長大化した大規
模のトンネルブロック、例えばブロック長が３００〜５
００ｍ、トンネル外径が２０ｍといったトンネルブロッ
ク２（２２）を製作することができる。

【００４４】したがって、例えば道路用、鉄道用を併用
したような大規模の沈埋トンネル１の製作が可能であ
る。しかも、海上において円筒形のトンネルブロックを
海中に立てながら製作するのであるから、作業場所は集
約され、作業効率の点にも優れる。

【００４５】そのうえ、海中に立てながら製作するトン
ネルブロック２（２２）は、コストの点、作業工数の点
でも優れたものとなる。すなわち、トンネルブロック２
（２２）は、長手方向を海中に没しながら製作するの
で、水平部分のコンクリート打設量は少なくてすむ。し
かも、コンクリート部分は周囲の海中から圧縮応力を受
けて常に圧縮状態となるので、コンクリートを打設する
ために用いてきた補強部材は不要となる。

【００４６】そのうえ、トンネルブロック２（２２）
は、耐圧性能に優れる外観に加え、製作段階から圧縮状
態になるので、引っ張り応力対策で用いた鉄筋といった
補強材を用いない簡単な構造、例えば上記したような鋼
板と高強度コンクリートとを組み合わせただけの鋼板コ
ンクリート構造にすることができ、トンネルブロック構
造そのものを単純化することができる。

【００４７】このため、巨大化、長大化したトンネルブ
ロック２（２２）でありながら、コストの面、工期の点
に優れた大規模な沈埋トンネルを期待することができ
る。しかも、トンネルブロック２（２２）は、海上で、
上記したように複数同時に製作することが可能なので、
トンネルの全行程中、どこからでも着工することが可能
である上、又複数の地点で着工することも可能なので、
それによっても工期の短縮化を図ることができる利点も
ある。

【００４８】またトンネルブロック２に設けた接続口体
１０ａに、海面に浮かぶ換気装置用特殊ブイ１６に接続
した換気用フレキシブルダクト１７を接続する構造を採
用したので、たとえ長大な海底トンネルでも、途中に人
工島を設けるような大がかりな工事は必要とせずに、ト
ンネル内の換気を行うことができる。

【００４９】なお、一実施形態では、車道、軌道を上下
２段に設けた沈埋トンネルを一例に挙げたが、これらに
限定されるものではなく、どのような内部構造の沈埋ト
ンネルにも適用してもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、海上、海中の広いスペースをトンネルブロ
ックの製作に利用できるので、地上では製作できないよ
うな耐圧性能に優れる巨大化、長大化した円筒形のトン
ネルブロック、例えばブロック長が３００〜５００ｍ、
トンネル外径が２０ｍといったトンネルブロックを製作
することができる。

【００５１】しかも、海上において円筒形のトンネルブ
ロックを海中に立てながら製作する工法により、作業場
所は集約されるので作業効率もよく、そのうえコストの
点、作業工数の点でも優れる。

【００５２】したがって、コストおよび工期の点で優れ
た巨大化、長大化したコンクリート製のトンネルブロッ
クを用いて、大規模な沈埋トンネルの施工が可能であ
る。そのうえ、トンネルブロックは、海上で、複数同時
に製作することが可能なので、トンネルの全行程中、ど
こからでも着工することが可能である上、又複数の地点
で着工することも可能なので、それによっても工期の短
縮化が図れるといった効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の沈埋トンネル工法で作ら
れた沈埋トンネルを示す図。

【図２】同トンネルを構成する当初の円筒形のトンネル
ブロックを示す縦断面図。

【図３】長手方向が海上の浮基地において海中に没しな
がら製作されるトンネルブロックの製作工法を説明する
ための斜視図。

【図４】完成したトンネルブロックが浮基地から目的と
する地点へ運ぶまでを説明するための斜視図。

【図５】同運ばれた２つのトンネルブロックが海底の基
礎に上架されて端部同士が接続されるまでを説明するた
めの縦断面図。

【図６】同２つのトンネルブロックの内部を連通させる
までを説明するための縦断面図。

【図７】最終施工を終えたトンネル内部を説明するため
の側断面図。

【図８】従来の地上で製作されていたトンネルブロック
を説明するための側断面図。

【符号の説明】

１…沈埋トンネル ２，２２…トンネルブロック ２ａ…蓋体 ２ｂ…円筒部 ３…台船 ５ａ〜５ｄ…作業ステーション ７ａ…外郭 ７ｂ…内殻 ９…高強度コンクリート １０…換気用ダクト １０ａ…ダクト接続口体 １２…海底基礎 １３…トンネル架台 １５，１８…接続筒，シール部分（シール部材） １６…換気装置用特殊ブイ １７…換気用フレキシブルダクト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海上において、作業場所が海上から一定
   高さに保たれるよう浮力を調整しながら海中へ端側を没
   入させる工法により、両端開口が球殻状の蓋体で閉塞さ
   れてなる円筒形のコンクリート製のトンネルブロックを
   構築し、 このトンネルブロックを海中に沈めて海底の被トンネル
   設置部に直列に並ぶように据付け、 この据付けの際、隣り合うトンネルブロックの円筒部の
   周壁間を周囲から隔絶するようにシール部材でシールし
   て、トンネルブロック相互を結合させ、 つぎにシール部材による結合によって閉空間となった蓋
   体間に充満している海水を排出して、接合部分から水を
   取り除き、 その後、蓋体を取り外して、隣り合うトンネルブロック
   の内部を連通させることを特徴とする沈埋トンネル工
   法。