(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底の地中に設けられたシールドトンネル上の土砂を除去し、
前記シールドトンネルの所定の位置に型枠を設置し、
前記シールドトンネルに連結すべき水中構造物に浸水防止手段を施して、前記水中構造物を前記型枠内の前記シールドトンネルに取り付け、
前記型枠内に止水性を有するコンクリートを打設して前記シールドトンネルと前記水中構造物とを結合し、
前記水中構造物と前記シールドトンネルとの間の隔壁に、前記シールドトンネルの内側から貫通孔をあけることにより、前記水中構造物と前記シールドトンネルとを連結することを特徴とする水中構造物とシールドトンネルとの連結工法。
【請求項２】
前記シールドトンネルは火力発電所の取水ポンプ又は排水ポンプに接続された通水用シールドトンネルであり、前記水中構造物は前記通水用シールドトンネルの先端に設けられたフィルタ施設であることを特徴とする請求項１に記載の水中構造物とシールドトンネルとの連結工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば火力発電所の取水ポンプ場や排水ポンプ場などに適用するのに好適な水中構造物とシールドトンネルとの連結工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば海岸沿いに建設される火力発電所においては、取水ポンプ又は排水ポンプから海底に向けて通水用のシールドトンネルを掘削し、このシールドトンネルの先端にフィルタ施設を連結して、海中のゴミなどがポンプに入らないようにしているのが普通である。
【０００３】
従来、通水用のシールドトンネルとフィルタ施設とを連結する場合、まず海中の所定の位置にフィルタ施設を建設する。次に、取水ポンプ又は排水ポンプからフィルタ施設に達するまでシールドトンネルを掘削する。そして、フィルタ施設の内側から外壁に貫通孔をあけて、シールドトンネルと連結するのが一般的であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のフィルタ施設とシールドトンネルとの連結工法では、フィルタ施設の内側で外壁の孔あけ作業をするために、フィルタ施設の上端を海面上まで延ばすことによりフィルタ施設の内側に海水が侵入するのを防止するようにしていたので、フィルタ施設として本来必要な部分の上に、海面上まで延びる部分を余計に設けることになり、コストアップになるという問題があった。
【０００５】
また、フィルタ施設の内側から外壁に貫通孔をあけるとき、フィルタ施設とシールドトンネルとの結合部分から浸水したり土砂が流入したりするのを防ぐため、フィルタ施設周辺の地盤の改良或いは凍結などの補助工法が必要であり、これも工期及び工費の増大を招く原因になっていた。
【０００６】
更に、フィルタ施設の施工は洋上で行われるので、締め切り工法、築島によるケーソン工法、鋼殻を用いた設置ケーソン工法などが用いられていたが、何れの工法も大規模な仮設工事が必要になり、工期及び工費の面で不利になるという問題があった。
【０００７】
このような問題は、フィルタ施設とシールドトンネルとを連結する場合に限らず、各種の水中構造物とシールドトンネルとを連結する場合に同様に発生する。
本発明の目的は、このような問題点を解決することにあり、水中構造物のコストダウンが可能で、しかも工期及び工費を低減することが可能な水中構造物とシールドトンネルとの連結工法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は水中構造物とシールドトンネルとの連結工法であり、前述の技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明は、水底の地中に設けられたシールドトンネル上の土砂を除去し、前記シールドトンネルの所定の位置に型枠を設置し、前記シールドトンネルに連結すべき水中構造物に浸水防止手段を施して、前記水中構造物を前記型枠内の前記シールドトンネルに取り付け、前記型枠内に止水性を有するコンクリートを打設して前記シールドトンネルと前記水中構造物とを結合し、前記水中構造物と前記シールドトンネルとの間の隔壁に、前記シールドトンネルの内側から貫通孔をあけることにより、前記水中構造物と前記シールドトンネルとを連結することを特徴とする。
【０００９】
本発明の水中構造物とシールドトンネルとの連結工法は、浸水防止手段によって内部空間が保持された水中構造物とシールドトンネルとを止水性を有するコンクリートで結合した後、シールドトンネルと水中構造物との間の隔壁にシールドトンネルの内側から貫通孔をあけるので、孔あけ作業をしている最中にシールドトンネル内に浸水したり土砂が流入したりするのを防止できる。
【００１０】
前記シールドトンネルは火力発電所の取水ポンプ又は排水ポンプに接続された通水用シールドトンネルとし、前記水中構造物は前記通水用シールドトンネルの先端に設けられたフィルタ施設とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１〜図１４は、本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法を、例えば海岸沿いにある火力発電所の取水ポンプ場に適用した場合の作業手順を説明する図である。この連結工法では、まず、図１に示すように海底１１の地中に火力発電所の取水ポンプ（図示せず）から延びる通水用のシールドトンネル１２を形成する。
【００１３】
次に、シールドトンネル１２上の所定の範囲の土砂１３、すなわち、後述のフィルタ施設１４（図１０）を設置しようとする場所を含めた適宜な範囲Ｗの土砂１３を、例えばグラブ浚渫船１５などを使用して浚渫することにより除去する。
【００１４】
次に、図２に示すようにシールドトンネル１２のセグメント表面を仕上げて平滑にした後、シールドトンネル１２の所定の位置にフィルタ施設１４を取り付けるためのブラケット１７を固定する。次に、シールドトンネル１２の両側の地表面にコンクリートで台座１８を設置する。なお、図中の符号１９はコンクリートミキサー船、２０は潜水士船である。
【００１５】
次に、図３に示すようにシールドトンネル１２とブラケット１７上に、フィルタ施設１４の下部配管２１と、下部配管２１の側面に設けた取付具２２とをそれぞれ載置する。このとき、下部配管２１は、下端面を開放すると共に上端面をバルクヘッド２３で封止する。なお、図３中の２４は吊り具、２５は起重機船である。また、下部配管２１とシールドトンネル１２のセグメント１２ａとの間には、図４に示すようにパッキン２１ａが配置されている。これによって、下部配管２１の内部に浸水するのを防止できる。
【００１６】
次に、図５に示すように潜水士船２０の真空発生手段（図示せず）を用いて下部配管２１内の空気を抜いて減圧する。そうすると、海水の圧力が下部配管２１の外表面にかかり、この水圧によって下部配管２１がシールドトンネル１２に押し付けられて密着される。この状態で取付具２２をブラケット１７にボルトで固定する。続いて、下部配管２１内に圧力空気を送り、下部配管２１とシールドトンネル１２との密着部の止水性能確認試験を行う。
【００１７】
続いて、図６に示すように台座１８上に型枠、本実施の形態ではＲＣ型枠２６を載置して固定する。このＲＣ型枠２６は内筒と、この内筒より高さの低い外筒とが同心状に配置されており、内筒によって下部配管２１の周囲が囲まれる。ＲＣ型枠２６は台座１８より上側に配置されるので、台座１８の側方には隙間があいている。なお、図中の符号２７は吊り具である。
【００１８】
次に、図７に示すようにＲＣ型枠２６内の下部配管２１上に、フィルタ施設１４の上部配管２８を配置する。上部配管２８の上端面は蓋２９で密閉されている。また、下部配管２１のバルクヘッド２３は取り外される。なお、図中の符号３０は、上部配管２８を運搬する台船である。次に、図８に示すようにＲＣ型枠２６内に所定量の水中コンクリートを打設し、この水中コンクリートを台座１８の周囲に広げて、ＲＣ型枠２６の下側にベース３１を形成する。
【００１９】
ベース３１が硬化したあと、図９に示すようにＲＣ型枠２６の内筒及び外筒の内側に水中コンクリート３２を打設して充満させる。この水中コンクリート３２は、構造部材としての特性と止水性とを有している。そして、ＲＣ型枠２６の内筒に打設された水中コンクリート３２によって、シールドトンネル１２、下部配管２１及び上部配管２８が結合される。
【００２０】
次に、図１０に示すようにＲＣ型枠２６の外側の水中コンクリート３２上に、所定の高さのサイドポール３３を複数本立設する。そして、このサイドポール３３上にフィルタ施設１４のフィルタ部３４を取り付けて上部配管２８に連結する。このとき、フィルタ部３４の取水口（図示せず）を浸水防止手段であるバルクヘッド３５で閉塞すると共に、上部配管２８の蓋２９を取り外す。図中の符号３６は吊り具である。
【００２１】
次に、図１１に示すようにＲＣ型枠２６の周囲に土砂３７を元通りに埋め戻す。これによって、シールドトンネル１２、下部配管２１及び上部配管２８の殆どが土砂３７内に埋設されると共に、フィルタ部３４が土砂３７上に突出する。これによって、フィルタ部３４を介して海水を取水することが可能になる。図中の符号３８は土砂運搬船である。
【００２２】
続いて、図１２に示すようにシールドトンネル１２の上部側の外壁に、比較的短い排水配管４０及び空気配管４１を差し込んで下部配管２１内に貫通させる。これによって、下部配管２１及び上部配管２８内に貯まっていた海水が、排水配管４０を通してシールドトンネル１２内に流出する。次に、このシールドトンネル１２内に流れ込んだ海水を排水した後、シールドトンネル１２内に圧力空気を供給して漏水試験を行う。
【００２３】
次に、図１３に示すようにシールドトンネル１２の内側からシールドトンネル１２とフィルタ施設１４との間の隔壁、本実施の形態ではシールドトンネル１２の外壁の上側に、下部配管２１の内側に貫通する貫通孔３８をあける。これによって、シールドトンネル１２とフィルタ施設１４とが連結される。
【００２４】
この後、フィルタ施設１４のバルクヘッド３５を取り外してフィルタ部３４の取水口を開けることにより、取水ポンプで海水をフィルタ部３４を介して取水することが可能になる。このフィルタ部３４によって、取水時に海水中のゴミなどが取水ポンプに吸い込まれるのを防止できる。なお、取り外したバルクヘッド３５は、取水ポンプなどのメンテナンスをするために、シールドトンネル１２、フィルタ施設１４の下部配管２１及び上部配管２８内の海水を排水するときに使用される。
【００２５】
上述のように、この水中構造物とシールドトンネルとの連結工法は、バルクヘッド３５によって内部空間が保持されたフィルタ施設１４とシールドトンネル１２とを、止水性を有する水中コンクリート３２で結合するので、シールドトンネル１２とフィルタ施設１４との間の隔壁、すなわち、シールドトンネル１２の外壁に、シールドトンネル１２の内側から貫通孔３８をあけるときに、シールドトンネル１２とフィルタ施設１４との結合部分から浸水したり土砂が流入したりするのを防止できる。
【００２６】
したがって、従来のようにフィルタ施設１４を海面上に突出させて内部空間を保持する必要がないから、フィルタ施設１４は本来の機能を達成するために必要な部分だけで構成することができ、それ以外に余計な部分を設ける必要がなくなるためコスト低減が可能になる。また、フィルタ施設１４を施工するために、従来のように地盤の改良や凍結などの補助工法を行う必要がないので、工期及び工費を低減できる。
【００２７】
更に、フィルタ施設１４の施工は、シールドトンネル１２の上に下部配管２１、上部配管２８及びフィルタ部３４を順次載置して固定するだけであるから、従来のように締め切り工法、築島によるケーソン工法又は鋼殻を用いた設置ケーソン工法などによって施工する場合に比べて仮設工事を小規模にすることができる。したがって、フィルタ施設１４の工期及び工費を低減することができる。
【００２８】
なお、上述の実施の形態では図４に示したように、シールドトンネル１２のセグメント１２ａと下部配管２１との間にパッキン２１ａを配置して漏水防止を行った場合について説明したが、図１４に示すようにパッキン２１ａに代えてセグメント１２ａと下部配管２１との間に全周に亘ってゴムチューブ４５を配置し、このゴムチューブ４５にシールドトンネル１２の内部から注水して膨張させることにより、シールドトンネル１２と下部配管２１との間を密閉することが可能である。
【００２９】
このようにゴムチューブ４５を使用する場合の施工手順は、次に説明するようにパッキン２１ａを使用した場合とは異なっている。すなわち、この場合は、まず下部配管２１をシールドトンネル１２に取り付ける前にゴムチューブ４５を取り付ける。このときには、ゴムチューブ４５に注入口４６を設けておき、この注入口４６を下部配管２１の注入口取付部（図示せず）に固定する。
【００３０】
また、ゴムチューブ４５への注水作業をシールドトンネル１２の内側から行うようにするため、ゴムチューブ４５の注入口４６に繋がるパイプ（或いは銅チューブ）４７を一旦下部配管２１の外側に出し、適宜な位置で再度下部配管２１内に戻す。下部配管２１内においては、適宜な長さの銅チューブ４８をパイプ４７に接続する。また、銅チューブ４８の途中にはバルブ４９を接続する。
【００３１】
次に、ゴムチューブ４５を取り付けた下部配管２１をシールドトンネル１２の所定の位置に載置し、下部配管２１の取付具２２をシールドトンネル１２のブラケット１７にボルト及びナットで固定する。
【００３２】
次に、下部配管２１に取り付けられている銅チューブ４８の先端を、セグメント１２ａの注入孔５０に例えばワンタッチ継手５１などによって接続する。また、下部配管２１の下端縁には予め伸び縮み自在なスカート部材５２を取り付けておき、下部配管２１をセグメント１２ａに取り付けた後、このスカート部材５２を伸ばしてセグメント１２ａにボルトで固定する。これらの接続作業は、潜水士によって行う。なお、これらの作業の邪魔にならないように取付具２２の取付位置が設定される。
【００３３】
このようにして下部配管２１を取り付けた後、上述のパッキン２１ａを用いた場合と同様に、ＲＣ型枠２６の取付（図６）、下部配管２１上へのフィルタ施設１４の上部配管２８の取付（図７）を行う。
【００３４】
この後、上述のパッキン２１ａを使用した場合と同様に、ベース３１の形成（図８）、ＲＣ型枠２６の内筒及び外筒の内側への水中コンクリート３２の打設（図９）、サイドポール３３の立設及びフィルタ部３４の取付（図１０）、土砂３７の埋め戻し（図１１）を行う。
【００３５】
次に、図１４に示すようにシールドトンネル１２の内側から銅チューブ４８、バルブ４９及びパイプ４７を介してゴムチューブ４５に所定の圧力で注水する。そうすると、ゴムチューブ４５が水圧によって膨張し、シールドトンネル１２のセグメント１２ａと下部配管２１との間の隙間が密封される。
【００３６】
次に、下部配管２１、上部配管２８及びシールドトンネル１２の排水を行い、この後漏水試験（図１２）を行う。このとき、漏水があった場合は、ゴムチューブ４５内に更に高圧水を注水して漏水試験を行う。そして、漏水がないことを確認したら、シールドトンネル１２のセグメント１２ａを解体して貫通孔３８（図１３）を形成する。この場合には、ゴムチューブ４５（図１４）内の水が逆流しないように、銅チューブ４８のバルブ４９を閉じておく。貫通孔３８の形成後、ゴムチューブ４５内にモルタルを注入して水と置き換える。また、セグメント１２ａとゴムチューブ４５及び下部配管２１で囲まれた空間に、セグメント１２ａの注入孔５３からモルタルを注入する。
【００３７】
このように、ゴムチューブ４５を用いた場合は、シールドトンネル１２と下部配管２１との位置関係が多少ずれていても、このずれをゴムチューブ４５の膨張によって吸収することができるので、下部配管２１の取付作業が容易になると共に漏水を確実に防止することができる。
【００３８】
また、上述の実施の形態ではシールドトンネル１２とフィルタ施設１４とを結合するため、ＲＣ型枠２６を使用した場合について説明したが、これに代えて鋼製の型枠を使用することができる。更に、上述の実施の形態では、本発明を取水ポンプ場に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、排水ポンプ場など各種のポンプ場に適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水中構造物とシールドトンネルの連結工法によれば、浸水防止手段によって内部空間が保持された水中構造物とシールドトンネルとを止水性を有するコンクリートで結合するので、シールドトンネルと水中構造物との間の隔壁にシールドトンネルの内側から貫通孔をあけるときに、シールドトンネルと水中構造物との結合部分から浸水したり土砂が流入したりするのを防止できる。
【００４０】
したがって、従来のように水中構造物を海面上に突出させて内部空間を保持する必要がないから、水中構造物は本来の機能を達成するために必要な部分だけで構成することができ、それ以外に余計な部分を設ける必要がないためコスト低減が可能になる。また、水中構造物を施工するために従来のように地盤の改良や凍結などの補助工法を行う必要がないので、工期及び工費を低減できる。
【００４１】
更に、水中構造部は、シールドトンネルの所定の位置に固定するだけであるから、従来のように締め切り工法、築島によるケーソン工法又は鋼殻を用いた設置ケーソン工法などによって施工する場合に比べて仮設工事を小規模にすることができる。したがって、水中構造物の工期及び工費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（１／１２）を説明する断面図である。
【図２】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（２／１２）を説明する断面図である。
【図３】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（３／１２）を説明する断面図である。
【図４】シールドトンネルと下部配管との間のパッキンを示す断面図である。
【図５】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（４／１２）を説明する断面図である。
【図６】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（５／１２）を説明する断面図である。
【図７】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（６／１２）を説明する断面図である。
【図８】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（７／１２）を説明する断面図である。
【図９】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（８／１２）を説明する断面図である。
【図１０】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（９／１２）を説明する断面図である。
【図１１】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（１０／１２）を説明する断面図である。
【図１２】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（１１／１２）を説明する断面図である。
【図１３】本発明に係る水中構造物とシールドトンネルとの連結工法の作業手順（１２／１２）を説明する断面図である。
【図１４】シールドトンネルと下部配管との間のゴムチューブを示す図である。
【符号の説明】
１１  海底
１２  通水用のシールドトンネル
１３  土砂
１４  フィルタ施設（水中構造物）
２６  ＲＣ型枠
３２  水中コンクリート
３８  貫通孔
【図１】
0003902828.tif 000002
【図２】
0003902828.tif 000003
【図３】
0003902828.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003902828.tif 000011
【図１１】
0003902828.tif 000012
【図１２】
0003902828.tif 000013
【図１３】
0003902828.tif 000014
【図１４】
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