(57)【要約】【課題】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トンネルの構築方法を提供すること。【解決手段】貫通方向の端部に嵌合形状１１，１２を有する函体１ａをクレーン４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２によって浮力を調節しながら該函体を降下させ、先に沈設した既設函体１ｂに前記函体を接合する方法である。【選択図】　　　　図１
2004092221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記函体に備えたエアバッグによって浮力を調節しながら該函体を降下させ、
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。
【請求項２】
請求項１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、
水底トンネルの構築方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水底ト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。
【請求項４】
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、該誘導具に沿って該突起具が移動し、該誘導具の終端に該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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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築方法及び函体の接合装置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。
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築方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞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。
＜ロ＞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。
＜ハ＞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、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トンネルの構築方法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、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。
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。
【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、前記函体に備えたエアバッグによって浮力を調節しながら該函体を降下させ、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、上記した水底ト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。
【０００６】
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、該誘導具に沿って該突起具が移動し、該誘導具の終端に該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。
【０００７】
【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。
【０００８】
＜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を構築する。
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が使用される。
函体１の貫通方向の端部は嵌合形状に形成する。例えば、既設函体１ｂ側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）。
函体１ａ、１ｂには、通常、バルクヘッド１５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。バルクヘッド１５は、所定の間隔毎に配置する函体１ｃに設けることができる。
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て運搬するため、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。
バルクヘッド１５を設けた函体１ｃ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。
【０００９】
＜ロ＞エアバッグ
エアバッグ２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２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２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２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２は、船上や陸上に配置したコンプレッサ２１からエアホース２２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（図３参照）。また、函体１を沈設する前に予めエアバッグ２を膨張させておき、降下中はエアバッグ２に気体を送り込まない構成とすることもできる。
【００１０】
＜ハ＞函体の接合装置
函体１の接合装置は、新たに沈設する函体１ａに設ける突起具３１と、既に沈設した既設函体１ｂに設ける誘導具３２で構成する。
突起具３１は、函体１ａのほぼ先端部に取り付け、突起具３１の先端が函体１ａの貫通方向に突出するように配置する。
誘導具３２は、既設函体１ｂのほぼ後端に取り付け、長尺状の誘導具３２の長手方向が水面方向になるように配置する。誘導具３２は突起具３１のガイドとなるもので、誘導具３２に組み合わせた突起具３１は誘導具３２に沿って移動する。
なお、突起具３１及び誘導具３２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。
【００１１】
＜ニ＞止水材
止水材５は函体１ａ，１ｂ，１ｃ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１ａを既設函体１ｂに押し付けたときに函体１の自重や慣性力や引き寄せ力などで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。
【００１２】
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。
【００１３】
＜イ＞函体の製作（図２）
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法を採用すれば、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。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。
【００１４】
＜ロ＞函体の沈設（図１）
函体１ａ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１ａを沈設場所の上方まで運搬した後に、函体１ａに取り付けた突起具３１を既設函体１ｂから延伸した誘導具３２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３２の先端が水中にある場合はその地点まで函体１ａを降下させた後に組み合わせればよい。
函体１ａは、既設函体１ｂ側を少し下げた斜めの状態で誘導具３２に導かれながら既設函体１ｂの近辺まで降下していく。そして、誘導具３２の終端に設けた受け部３３に突起具３１が到達した時点で降下が止まり、函体１ａが回り始める。
函体１ａにはエアバッグ２が設けてあるため、コンプレッサ２１からエアホース２２を介してエアバッグ２に送り込む気体の量によって、函体の１ａのバランスを調節することもできる（図３参照）。このため、函体１ａを軟着底させることができる。
【００１５】
＜ハ＞函体の接合（図１）
突起具３１が誘導具３２の終端に到達したときに函体１ａが回り始める。
そして、函体１ａの嵌合凸部１２が既設函体１ｂの嵌合凹部１１に嵌めこまれる。
函体１ａと既設函体１ｂ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１ａ，１ｂ間には連結鋼棒６１，６２等を配置して仮接合をおこなう（図４，５参照）。
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が、基礎モルタル７１の強度が充分に発現するまではエアバッグ２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１５を設けた函体１ｃを配置する。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）。
そして、複数の函体１を躯体内部に通したＰＣ鋼線６３によってプレストレスを導入することで一体化する。また、必要に応じて構築した水底トンネルを覆土９する。
【００１６】
＜ニ＞その他の実施例（図５，６）
接合装置のその他の形態として、誘導具３２を使用しない形態が実施できる。この場合は、既設函体１ｂに仮受け部３４を設けて、少し離れた状態で沈降する函体１ａの突起部３１を仮受け部３４に載せる。
そして、函体１ａを引き寄せジャッキなどで既設函体１ｂ側に引き寄せて接合をおこなう。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の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。
＜イ＞函体をクレーンで吊り上げることができるため、運搬、沈設が容易であり、簡単に水底トンネルを構築することができる。
＜ロ＞クレーンで吊り上げることが可能な大きさの函体であるため、陸上の製作ヤードで製作できる。このため、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。
＜ハ＞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。
＜ニ＞函体に設けた接合装置を使用して接合をおこなうため、簡単かつ確実に函体を沈設・接合できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水底トンネルの構築方法の実施例の説明図。
【図２】函体を製作する工程の実施例の説明図。
【図３】エアバッグを備えた函体の実施例の説明図。
【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】仮受け部を設けた函体の実施例の正面図。
【図６】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。
【符号の説明】
１・・・函体
１１・・嵌合凹部
１２・・嵌合凸部
２・・・エアバッグ
３１・・突起具
３２・・誘導具
４・・・クレーン
【図１】
2004092221.tif 000003
【図２】
2004092221.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004092221.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月23日(2003.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁を設けずに自由に水が侵入できるようにして貫通方向の端部に嵌合形状を設けた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、前記函体の内壁面にシートの端部を取り付けて設けたエアバッグによって浮力を調節しながら該函体を降下させ、
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。
【請求項２】
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、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、
前記函体に備えたエアバッグによって浮力を調節しながら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、
水底トンネルの構築方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水底トンネルの構築方法において、
前記函体の浮力を水上から調節することで降下時の函体のバランスを調節することを特徴とする、
水底トンネルの構築方法。
【請求項４】
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、該誘導具に沿って該突起具が移動し、該誘導具の終端に該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。
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月28日(2003.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁を設けずに自由に水が侵入できるようにして貫通方向の端部に嵌合形状を設けた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、前記函体の内壁面にシートの端部を取り付けて前記内壁面でエアバッグを構成してなるシート状のエアバッグによって浮力を調節しながら該函体を降下させ、
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。
【請求項２】
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、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、
前記函体に備えたエアバッグによって浮力を調節しながら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、
水底トンネルの構築方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水底トンネルの構築方法において、
前記函体の浮力を水上から調節することで降下時の函体のバランスを調節することを特徴とする、
水底トンネルの構築方法。
【請求項４】
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、該誘導具に沿って該突起具が移動し、該誘導具の終端に該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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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築方法は、隔壁を設けずに自由に水が侵入できるようにして貫通方向の端部に嵌合形状を設けた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、前記函体の内壁面にシートの端部を取り付けて前記内壁面でエアバッグを構成してなるシート状のエアバッグによって浮力を調節しながら該函体を降下させ、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、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、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、前記函体に備えたエアバッグによって浮力を調節しながら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、上記した水底トンネルの構築方法において、前記函体の浮力を水上から調節することで降下時の函体のバランスを調節することができる。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
＜ロ＞エアバッグ
エアバッグ２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２の形態は、シート状である。シート状の材料でエアバッグ２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。すなわち、函体１の内壁面がエアバッグ２の一部を構成することになる（図３参照）。
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２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２は、船上や陸上に配置したコンプレッサ２１からエアホース２２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（図３参照）。また、函体１を沈設する前に予めエアバッグ２を膨張させておき、降下中はエアバッグ２に気体を送り込まない構成とすることもできる。