WO2004022857A1

WO2004022857A1 - 水底トンネルの構造及び水底トンネルの構築方法及び函体の接合装置

Info

Publication number: WO2004022857A1
Application number: PCT/JP2003/002730
Authority: WO
Inventors: Masayoshi Matsukida; Hisashi Miura; Masahiko Tsuchiya; Masatoshi Kimura
Original assignee: Taisei Corporation
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-03-18
Also published as: AU2003211823A1

Abstract

　小規模な函体を使用し、柔軟かつ確実に函体を一体化できる水底トンネルの構造及び水底トンネルの構築方法を提供すること。　貫通方向の端部に嵌合形状（１１），（１２）を有するプレキャスト製の函体（１）と、前記函体と嵌合関係となる別の函体（１）を、水底にて止水材（５１）を介在させて連結し、前記した連結工程を複数の函体に対しておこない、複数の函体間を貫通して配置した緊張材２を緊張して複数の函体を一体化する方法である。

Description

明細書水底トンネルの構造及び水底トンネルの構築方法及び函体の接合装置

発明の属する技術分野

本発明は、プレキャスト製の函体を水底に沈設して構築する水底トンネルの構造及び水底卜ンネルの構築方法及び函体の接合装置に関するものである。

従来の技術

従来から製作ヤードで構築した函体を、目的地まで曳航して沈設することによつて水底トンネルを構築する方法が実施されていた。

通常、沈設する函体は、 1 0 O m〜l 4 O m程度の長さを有するため、造船所のドックのような製作ヤードを工事現場付近に構築して函体を製作していた。

このように長大な剛性の高い面体を水底に沈設した場合、水底の不等沈下や地震などの変動に伴って、函体に大きな応力が発生することがある。

また、製作した函体は、重量が大きすぎて通常のクレーン等で持ち上げることができないため、面体の前後を隔壁（バルクヘッド）で塞いで、水上に浮かべて曳航することで目的地まで運搬していた。発明が解決しょうとする課題

前記した従来の水底トンネルの構造及び水底トンネルの構築方法にあっては、次のような問題点がある。

< 1 >水底卜ンネルの構造を長大で剛性の高い面体で構成した場合、不等沈下や地震等による変動に備えて、壁厚等を厚くしたり、鉄筋を過密に配筋したりする必要がある。このため、函体の製作費用が高くなる。

< 2 >函体長が 1 0 O mを越す面体を製作するのに必要なドック式製作ヤードを構築するために、広大な敷地を確保し、多大な建設費をかける必要がある。

< 3 >長大な函体を移送する際に、沈設後には生じない変形や応力が発生する場合があるので、そのための補強が必要になる。

< 4 >既設の水底トンネルの隣接地に新たに水底トンネルを構築する場合、長大な函体を一時に設置しょうとすれば、既設の水底トンネルへの影響が避けられない。このため、既設の水底トンネルを補強した後に掘削をおこなうなどの対策工事が必要となる。発明の目的

本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、小規模な函体を使用し、確実に函体を接合できる水底トンネルの構造及び水底トンネルの構築方法を提供することを目的とする。

また、小規模な函体を柔軟かつ確実に一体化して函体間の接合を柔構造とすることで、不等沈下や地震等によっても函体に余分な応力が発生し難い水底トンネルの構造を提供することを目的とする。

また、簡単に構築できる水底トンネルの構築方法を提供することを目的とする。特に、函体を陸上で製作し、汎用クレーン船を使用して函体を運搬 ·沈設することで、工事費の低減を図ることができる水底卜ンネルの構築方法を提供することを目的とする。

さらに、簡単かつ確実に函体を沈設 ·接合できる函体の接合装置を提供することを目的とする。

また、運搬、沈設のために特別に函体を補強することを必要としない水底トンネルの構築方法を提供することを目的とする。

そして、周辺環境への影響の少ない水底トンネルの構築方法を提供することを目的とする。

本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。課題を解決するための手段

上記のような目的を達成するために、本発明の水底トンネルの構造は、貫通方向の端部に嵌合形状を有するプレキャスト製の複数の函体と、函体間に介在させる止水材と、からなるものである。ここで、函体間に跨る連結材を配置することができる。

また、貫通方向の端部に嵌合形状を有するプレキャスト製の複数の函体と、面体間に介在させる止水材と、複数の函体間を貫通して配置される緊張材と、からなる水底トンネルの構造とすることもできる。ここでも、函体間に跨る連結材を配置することができる。

また、本発明の水底トンネルの構築方法は、貫通方向の端部に嵌合形状を有するプレキャスト製の面体と、前記函体と嵌合関係となる別の函体を、水底にて止水材を介在させて連結し、前記した連結工程を複数の函体に対しておこない、複数の函体間を貫通して配置した緊張材を緊張して複数の函体を一体化する方法である。ここで、上記の水底トンネルの構築方法において、前記連結は、面体に配置した台座に連結鋼棒を取り付けておこなうことができる。

さらに、本発明の水底トンネルの構築方法は、貫通方向の端部に嵌合形状を有する函体をクレーンで吊り上げ、所定の位置まで運搬した後に、前記面体に備えたェァバッグによって浮力を調節しながら前記函体を降下させ、先に沈設した既設函体に前記函体を接合する方法である。

また、上記した水底トンネルの構築方法において、降下させる函体に設けた突起具を前記既設函体に設けた誘導具に組み合わせ、前記函体を前記誘導具に沿って降下させ、前記突起具が前記誘導具の終端に到達したときに前記函体を回して既設函体と接合することを特徴とする方法である。

ここで、上記した水底卜ンネルの構築方法において、前記エアバッグの体積を水上から調節することができる。

また、本発明の函体の接合装置は、降下させる函体に設ける函体の貫通方向に突出した突起具と、沈設した既設函体に設ける水面方向に延伸した誘導具と、からなり、前記突起具と前記誘導具を組み合わせると、前記誘導具に沿って前記突起具が移動し、前記誘導具の終端に前記突起具が到達したときに終端を基点に突起具を設けた函体が回ることを特徴としたものである。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の水底トンネルの構造の実施例の説明図である。

図 2は、緊張材の定着部の実施例の拡大断面図である。

図 3は、連結材の実施例の説明図である。

図 4は、函体間の接合部の実施例の断面図及び拡大説明図である。

図 5は、函体の実施例の正面図である。

図 6は、函体を製作する工程の実施例の説明図である。

図 7は、函体の接合方法の実施例の説明図である。

図 8は、エアバッグを備えた函体の実施例の説明図である。

図 9は、その他の接合装置の実施例を使用した場合の函体の接合方法を示した説明図である。符号の説明

1 · · ·函体 1 1 - 嵌合凹部 1 2 嵌合凸部

2 · · ·緊張材 3 1 · 3 2

3 5 · ·エアバッグ 4 · · •クレーン 5 1 一次止水材

5 2 · ·二次止水材 6 1 , 6 2 · 6 3 台座

発明の実施の形態

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。函体

函体 1は、水底トンネルを構成する構造体である。複数の函体 1を水底で接合することによつて水底トンネルの構造を構築する。

函体 1の函体長は、例えば 2 0〜 3 0 m程度にする。本発明で使用する函体 1は、クレーンで吊り上げるなどして容易に運搬できるようにするため、従来から沈埋工法で使用されていた函体長より短いものを使用するのが好ましい。そして、必要に応じて水底において複数の函体 1 (例えば 5〜 7函体）を緊張材 2により一度に一体化する。

面体 1の断面形状は矩形、楕円形など任意に選択することができる。通常は、図 5に示すようなボックスカルバート型の矩形断面の函体 1を使用する。 ' 函体 1の貫通方向の端部は嵌合形状に形成する。例えば、函体 1の一方の端部には嵌合凸部 1 2を形成し、反対側の端部には嵌合凹部 1 1を形成する。隣接する函体 1同士の嵌合凸部 1 2と嵌合凹部 1 1は正確に嵌り合うようにマッチキャスト方式で函体 1を製作するのが好ましい。なお、嵌合形状は図 1に示した凹凸形状に限定されるものではなく、歯型を組み合わせるものや雌雄継手を複数配置したものであってもよい（図示せず）。

また、図 8に示すように、函体 l a、 l bには、通常、バルクヘッド 1 5などの隔壁を設けずに、自由に水が浸入できるようにしておく。ノレクヘッド 1 5は、所定の間隔毎に配置する函体 1 cに設けることができる。バルクへッド 1 5を設けた函体 1 cは、例えば水底トンネルの長さで 1 0 0〜1 5 0 m間隔ごとに配置する。 < 2 >止水材

止水材 5は面体 1同士の接合部の止水性を高めるために函体 1の端部に配置する。止水材 5として、例えば一次止水材 5 1と二次止水材 5 2を使用することができる。 '

一次止水材 5 1は、例えば函体 1同士が突き合う端面に配置する線状の止水シールで、図 5に示すように函体 1の端面に 2条の環状に取り付ける。一次止水材 5 1 には、ゴムシールやガスケットなど公知の止水材料が使用できる。この一次止水材 5 1は、函体 1を別の面体 1に押し付けて嵌め合わせたときに変形して止水性を発揮する。二次止水材 5 2は、例えば仮接合が完了して、函体 1内部を排水した後に内部から取り付ける止水材 5である。例えば、断面 Ω型の止水ゴムが使用できる（図 4参照）。二次止水材 5 2は、面体 1， 1間を跨ぐように取り付ける。 < 3 >連結材

連結材は、函体 1同士を連結するために使用する。

連結材は、例えば連結鋼棒 6 1と一組の台座 6 3で構成する（図 3参照）。台座 6 3は、予め函体 1の外面又は内面に突出するように取り付けておく。台座 6 3を函体 1に固定するために脚部を函体 1に埋め込む方法やアンカーボルトで固定する方法が採用できる。台座 6 3には U字型の切込みを設け、容易に連結鋼棒 6 1を装着できるように構成するのが好ましい。

連結材は、面体 1の周方向に間隔をおいて複数配置する（図 5の連結鋼棒 6 1， 6 2参照）。

複数の函体 1ごとに後述する緊張材 2で一体化する場合は、プレストレストを導入するまでの函体 1間の連結を確保するために連結材を使用することもできる。この場合は、連結材は緊張材 2によって複数の函体 1が一体化された後に撤去して、転用することができる。また、そのまま取り付けておくこともできる。

< 4 >緊張材

緊張材 2は、複数の函体 1を一体化するために配置する。緊張材 2には、公知の P C鋼線、 P C鋼より線、 P C鋼棒等が使用できる。

緊張材 2は、例えば函体 1の床版や側壁等の躯体内部に設置したシース管 2 1に挿入する。シース管 2 1は、面体 1の貫通方向、言い換えると軸方向に配置する。なお、緊張材 2及びシース管 2 1を躯体外部に配置して緊張力を与えることもできる。

< 5 >エアバッグ（図 8 )

エアバッグ 3 5は、気体を注入して函体 1の浮力を調節するために配置する。エアバッグ 3 5の形態は、袋体であっても、シート状であってもよい。シート状の材料でエアバッグ 3 5を形成する場合は、函体 1の内壁面にシートの端部を取り付け、気体が漏れないように形成する。

函体 1は内部に外水の浸入を許す貫通構造であるため、エアバッグ 3 5の大きさによって函体 1の浮力を調節することができる。また、浮力を調節することで降下時の函体 1のバランスを調節することができる。

エアバッグ 3 5は、船上や陸上に配置したコンプレッサ 3 6からエアホース 3 7 を介して膨張又は収縮できるように構成することができる。また、函体 1を沈設する前に予めエアバッグ 3 5を膨張させておき、降下中はエアバッグ 3 5に気体を送り込まない構成とすることもできる。

>函体の接合装置（図 7 )

函体 1の接合装置は、新たに沈設する面体 1 aに設ける突起具 3 1と、既に沈設した既設函体 1 bに設ける誘導具 3 2で構成する。

突起具 3 1は、函体 1 aのほぼ先端部に取り付け、突起具 3 1の先端が函体 1 a の貫通方向に突出するように配置する。

誘導具 3 2は、既設函体 1 bのほぼ後端に取り付け、長尺状の誘導具 3 2の長手方向が水面方向になるように配置する。誘導具 3 2は突起具 3 1のガイドとなるもので、誘導具 3 2に組み合わせた突起具 3 1は誘導具 3 2に沿って移動する。なお、突起具 3 1及び誘導具 3 2の取り付け位置は、函体 1の上面に限られるものではなく、側面であってもよい。以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。

< 1 >面体の製作（図 6 )

函体 1は、陸上の製作ヤードで製作する。

製作ヤードには、流体圧を利用したウォー夕キャス夕やローラコンペャなどの移送装置 8を設置する。そして、函体 1の下床版 1 3、側壁 1 4、上床版を順に流れ作業で製作する。この際、先に製作した函体 1の端部を型枠にして次の函体 1を製作するマッチキャスト方式を採用すれば、接合部を精度よく製作することができる完成した函体 1はワイヤ 4 1などを使用してクレーン 4で吊り上げて目的地まで運搬する。なお、函体 1の両端をバルクヘッド 1 5で塞いだり、函体 1に気体を充填したエアバッグ 3 5を取り付けたりして曳航して運搬することもできる。

本発明の函体 1は、クレーン 4で吊り上げることができる程度の大きさであるため、運搬を容易におこなうことができる。 < 2 >函体の沈設

函体 1を沈設する場所は、 '必要に応じて予め浚渫又は掘削し、基礎砕石 7 2や袋状のモルタルパックなどを敷設しておく。本発明の函体 1は小規模であるため、函体 1を設置するために掘削をおこなったとしても周辺環境に与える影響は少ない。函体 1を沈設場所の上方まで運搬した後に、函体 1を先に沈設した函体 1の隣に沈設する。

沈設方法の実施例を図 7に基づいて説明すると、函体 1 aを沈設場所の上方まで運搬した後に、函体 1 aに取り付けた突起具 3 1を既設函体 1 bから延伸した誘導具 3 2に組み合わせる。この接合装置のセットは、必ずしも水面からおこなう必要はなく、誘導具 3 2の先端が水中にある場合はその地点まで函体 1 aを降下させた後に組み合わせればよい。

函体 1 aは、既設函体 1 b側を少し下げた斜めの状態で誘導具 3 2に導かれながら既設函体 1 bの近辺まで降下していく。そして、誘導具 3 2の終端に設けた受け部 3 3に突起具 3 1が到達した時点で降下が止まり、函体 1 aが回り始める。函体 1 aにはエアバッグ 3 5が設けてあるため、コンプレッサ 3 6からエアホ一ス 3 7を介してエアバッグ 3 5に送り込む気体の量によって、函体の l aのバランスを調節することもできる（図 8参照）。このため、函体 1 aを軟着底させることができる。 < 3 >面体の接合（図 7 )

突起具 3 1が誘導具 3 2の終端に到達したときに函体 1 aが回り始める。

そして、函体 1 aの嵌合凸部 1 2が既設函体 1 bの嵌合凹部 1 1に嵌めこまれる面体 1 aと既設面体 1 bが衝突すると、一次止水材 5 1が変形して一次止水が完了する。函体 l a， l b間には連結鋼棒 6 1， 6 2等を配置して仮接合をおこなう (図 4 , 5参照）。台座 6 3を面体 1の外面に設けた場合は、連結鋼棒 6 1， 6 2 を函体 1の外部から容易に取り付けることができる。

函体 1を沈設した後に面体 1の下部に基礎モルタル 7 1等を注入して基礎を構築するが、基礎モルタル 7 1の強度が充分に発現するまではエアバッグ 3 5を調節して過大な接地圧が作用しないようにする。

水底トンネルには、所定の間隔ごとにバルクヘッド 1 5を設けた函体 1 cを配置する。このバルクへッド 1 5に仕切られた範囲内を排水してから二次止水をおこなう。二次止水は、水底トンネルの内部から函体 1間の接合部を跨ぐように二次止水材 5 2を取り付けることでおこなう（図 4参照）。ぐ 4〉函体の一体化

緊張材 2による函体 1の一体化が必要な場合は、例えば 5〜 7函体毎に一体化をおこなう。この一体化する複数の函体 1をここでは函体群と呼ぶ。

まず、躯体内部に設けたシース管 2 1に函体群を貫くように緊張材 2を挿入する。シース管 2 1は、通常、函体 1の周方向に間隔を置いて複数配置されている。緊張材 2は、面体群に隣接する函体 1に設けた一方の定着部 2 2から他方の定着部 2 2に向けて函体 1の内部から挿入する（図 1 , 2参照）。こうすることで一体化する函体群を別の一体化した面体群に接続することができる。

すなわち、緊張材 2を緊張して面体群に一度にプレストレストを導入して一体化すると、その緊張材 2の定着部 2 2が隣接する別の函体群の函体 1に設けられているため、函体群同士を一体化できる。

なお、函体 1の一体化が完了した後に必要に応じて連結鋼棒 6 1， 6 2等を撤去する。函体群が緊張材 2のみで連結された場合は、不等沈下や地震時などに柔構造として対応することができる。

そして、最後に必要に応じて構築した水底トンネルを覆土 9する。 < 5 >その他の実施例（図 5， 9 )

接合装置のその他の形態として、誘導具 3 2を使用しない形態が実施できる。この場合は、既設函体 1 bに仮受け部 3 4を設けて、少し離れた状態で沈降する函体 1 の突起部 3 1を仮受け部 3 4に載せる。

そして、函体 1 aを引き寄せジャッキなどで既設函体 1 b側に引き寄せて接合をおこなう。発明の効果

本発明の水底卜ンネルの構造及び水底トンネルの構築方法及び函体の接合装置は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。

< 1 >嵌合形状を有するプレキャス製の複数の面体を嵌め合わせて接合するため、確実な接合がおこなえる。

< 2 >函体間の接合を柔構造にした場合は、函体に発生する応力を削減できるため、函体の制作費を低減できる。

< 3 >函体はクレーンで吊り上げられる程度の小規模であり、運搬、沈設が容易であるため、簡単に水底トンネルを構築することができる。また、小規模函体は陸上の製作ヤードで製作できるため、大規模なドック式の製作ヤードを建設する必要がなく、工費を削減できる。さらに、函体を運搬、沈設する際に作用する負荷が少ないため、特別な函体の補強などが必要なく、経済的である。

< 4 >函体に設けた接合装置を使用して接合をおこなう場合は、簡単かつ確実に函体を沈設*接合できる。

Claims

請求の範囲

1 . . 貫通方向の端部に嵌合形状を有するプレキャスト製の複数の函体と、函体間に介在させる止水材と、からなる、

水底トンネルの構造。

2 . 貫通方向の端部に嵌合形状を有するプレキャスト製の複数の面体と、函体間に介在させる止水材と、

函体間に跨って配置する連結材と、からなる、

水底トンネルの構造。

3 . 貫通方向の端部に嵌合形状を有するプレキャス卜製の複数の函体と、函体間に介在させる止水材と、

複数の面体間を貫通して配置される緊張材と、からなる、

水底トンネルの構造。

4 . 貫通方向の端部に嵌合形状を有するプレキャスト製の複数の函体と、函体間に介在させる止水材と、

函体間に跨って配置する連結材と、

複数の函体間を貫通して配置される緊張材と、からなる、

水底トンネルの構造。

5 . 貫通方向の端部に嵌合形状を有するプレキャスト製の函体と、前記函体と嵌合関係となる別の函体を、水底にて止水材を介在させて連結し、

前記した連結工程を複数の函体に対しておこない、

複数の函体間を貫通して配置した緊張材を緊張して複数の函体を一体化する、水底トンネルの構築方法。

6 . 請求項 5記載の水底トンネルの構築方法において、

前記連結は、面体に配置した台座に連結鋼棒を取り付けておこなうことを特徴とする、

水底トンネルの構築方法。

7 . 貫通方向の端部に嵌合形状を有する面体をクレーンで吊り上げ、

所定の位置まで運搬した後に、前記函体に備えたエアバッグによって浮力を調節しながら前記函体を降下させ、

先に沈設した既設函体に前記函体を接合する、

水底トンネルの構築方法。

8 . 請求項 7記載の水底トンネルの構築方法において、

降下させる函体に設けた突起具を前記既設函体に設けた誘導具に組み合わせ、前記函体を前記誘導具に沿つて降下させ、

前記突起具が前記誘導具の終端に到達したときに前記函体を回して既設函体と接合することを特徴とする、

水底卜ンネルの構築方法。

9 . 請求項 7又は 8記載の水底卜ンネルの構築方法において、

前記エアバッグの体積を水上から調節することを特徴とする、

水底トンネルの構築方法。

1 0 . 降下させる函体に設ける函体の貫通方向に突出した突起具と、

沈設した既設函体に設ける水面方向に延伸した誘導具と、からなり、

前記突起具と前記誘導具を組み合わせると、前記誘導具に沿って前記突起具が移動し、前記誘導具の終端に前記突起具が到達したときに終端を基点に突起具を設けた函体が回ることを特徴とする、

函体の接合装置。