JP2004092220A - 水底トンネルの構造及び水底トンネルの構築方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】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。
【選択図】 図1
Description
【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トンネルの構築方法に関するものである。
【0002】
【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っ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、100m〜140m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函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、函体の前後を隔壁(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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
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。
<イ>水底トンネルの構造を長大で剛性の高い函体で構成した場合、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。
<ロ>函体長が100mを越す函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。
<ハ>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。
<ニ>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ようとすれば、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。
【0004】
【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、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。
さらに、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。
【0005】
【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。
【0006】
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、函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。
【0007】
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、函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。
【0008】
【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。
【0009】
<イ>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っ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20〜30m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。
函体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12を形成し、反対側の端部には嵌合凹部11を形成する。隣接する函体1同士の嵌合凸部12と嵌合凹部11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)。
【0010】
<ロ>止水材
止水材5は函体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51と二次止水材52を使用することができる。
一次止水材51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51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51は、函体1を別の函体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52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52は、函体1,1間を跨ぐように取り付ける。
【0011】
<ハ>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61と一組の台座63で構成する(図3参照)。台座63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63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63にはU字型の切込みを設け、容易に連結鋼棒61を装着できるように構成するのが好ましい。
連結材は、函体1の周方向に間隔をおいて複数配置する(図5参照)。
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。
【0012】
<ニ>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PC鋼線、PC鋼より線、PC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21に挿入する。シース管21は、函体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21を躯体外部に配置して緊張力を与えることもできる。
【0013】
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。
【0014】
<イ>函体の製作(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タキャスタやローラコンベヤなどの移送装置8を設置する。そして、函体1の下床版13、側壁14、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41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15で塞いだり、函体1に気体を充填した袋体を取り付けたりして曳航して運搬することもできる。
【0015】
<ロ>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72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。
【0016】
<ハ>函体の連結
函体1と先に沈設した函体1の嵌合形状(嵌合凹部11、嵌合凸部12)を嵌め合わせて函体を接合する。函体1同士が衝突すると、一次止水材51が変形して一次止水が完了する。
函体1,1に設けた台座63間に連結鋼棒61,62等を配置して連結をおこなう(図3参照)。台座63を函体1の外面に設けた場合は、連結鋼棒61,62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を沈設した後に函体1の下部に基礎モルタル71等を注入して基礎を構築する。
水底トンネルには、所定の間隔ごとにバルクヘッド15を設けた函体1を配置する。バルクヘッド15を設けた函体1は、例えば水底トンネルの長さで100〜150m間隔ごとに配置する。
このバルクヘッド15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52を取り付けることでおこなう(図4参照)。
【0017】
<ニ>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21に函体群を貫くように緊張材2を挿入する。シース管21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、函体群に隣接する函体1に設けた一方の定着部22から他方の定着部22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函体群に接続することができる。
すなわち、緊張材2を緊張して函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22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61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。
【0018】
【発明の効果】
本発明の水底トンネルの構造及び水底トンネルの構築方法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。
<イ>嵌合形状を有するプレキャス製の複数の函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。
<ロ>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。
<ハ>函体が小規模であり、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、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水底トンネルの構造の実施例の説明図。
【図2】緊張材の定着部の実施例の拡大断面図。
【図3】連結材の実施例の説明図。
【図4】函体間の接合部の実施例の断面図及び拡大説明図。
【図5】函体の実施例の正面図。
【図6】函体を製作する工程の実施例の説明図。
【符号の説明】
1・・・函体
11・・嵌合凹部
12・・嵌合凸部
2・・・緊張材
51・・一次止水材
52・・二次止水材
61,62・・連結鋼棒
63・・台座
Claims (6)
- 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。 - 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、からなる、
水底トンネルの構造。 - 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、
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。 - 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。 - 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。 - 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、函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。
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