(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈埋函上にコントロールタワーおよびポンツーンを艤装し、沈埋函内のバラストタンクに注水しながら前記ポンツーン上のウインチ操作により沈埋函を沈降させると共に、前記コントロールタワー上のウインチ操作により沈埋函を水平方向へ移動させる沈埋函沈設工法において、前記沈埋函上の長手方向の一端側に偏倚する箇所に前記コントロールタワーを１基のみ艤装し、該１基のコントロールタワーに、操函に必要なウインチ、指令室、測量室等を搭載して、該１基のコントロールタワーを利用して沈設施工を集中管理することを特徴とする沈埋函沈設工法。
【請求項２】
沈埋函上に艤装した１基のコントロールタワーに装備されるアクセスシャフト内に給排気管を通し、前記アクセスシャフト内のアクセス通路および前記給排気管内の通路を沈埋函・内部の換気に用いると共に、前記２つの通路を給気用と排気用とに交互に切換え使用することを特徴とする請求項１に記載の沈埋函沈設工法。
【請求項３】
給排気管に対するファンに旋回可能なノズルを接続し、給気運転時には前記ノズルを風上に、排気運転時には、前記ノズルを風下にそれぞれ向けることを特徴とする請求項２に記載の沈埋函沈設工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、沈埋トンネル用の沈埋函を沈設するための工法に係り、特に沈埋函に艤装したコントロールタワーおよびポンツーンを利用して行うタワーポンツーン方式の沈埋函沈設工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タワーポンツーン方式の沈埋函沈設工法においては、図１０および図１１に示すように、沈埋函１上にコントロールタワー２、３およびポンツーン４、５をそれぞれ２基艤装し、沈埋函１内のバラストタンク（図示略）に注水しながら各ポンツーン４，５上のウインチ６の操作により沈埋函１を沈降させると共に、各コントロールタワー２、３上のウインチ７の操作により沈埋函１を水平方向へ移動させるようにしていた。
【０００３】
なお、各コントロールタワー２、３の上部には測量結果に基いて各ウインチ６、７を操作するための指令室８が設けられると共に、各コントロールタワー２、３の内部には沈埋函１内に作業員を出入りさせるためのアクセスシャフト９が付設されている。
また、沈埋函１を水平方向へ移動させるためのウインチ操作（操函作業）は、沈埋函１をその長手方向へ移動させる縦操函とその幅方向へ移動させる横操函とを含むが、例えば、縦操函のためのワイヤリングは、図１１に示すように、各コントロールタワー２、３上のウインチ（縦操函用ウインチ）７から繰出したワイヤ１０Ａ, １０Ｂの先端に動滑車１１Ａ, １１Ｂを連結すると共に、各コントロールタワー２，３の側方の水底に据付け固定した前・後各一対のシンカー１２Ａ，１２Ｂに両端が固定されたワイヤ１３Ａ, １３Ｂを相対向するタワー側の動滑車１１Ｂ, １１ＡにＶ字形に掛け、各ウインチ７の操作により動滑車１１Ａ, １１Ｂと沈埋函１とを相対移動させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のタワーポンツーン方式の沈埋函沈設工法によれば、沈埋函１上に巨大な２基のコントロールタワー２、３を艤装しなければならず、大きな載荷重に耐えるように沈埋函自体を大型に形成しなければならないこともあって、全体の製作費が著しく嵩むという問題があった。
また、沈埋函１の沈設後は、コントロールタワー２、３やポンツーン４、５等を含む艤装部品を撤去しなければならないが、コントロールタワー２、３の撤去は、水中作業になることもあって長期間を要し、この間、航路が閉鎖されることとなって船舶運行に多大の犠牲を強いていた。
さらに、沈埋函１上に巨大な２基のコントロールタワー２、３が存在するため、沈埋函１上におけるウインチ操作のワイヤの取回し（ワイヤリング）に大きな制限を受け、例えば、縦操函のためのワイヤリングは、前記したようにＶ字形の取回しとなるため（図１１）、ワイヤ張力が効きにくい状態となり、操函性の悪化が避けられないという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、艤装品を含めた沈埋函の製作費の低減に大きく寄与すると共に、艤装品の速やかな撤去を可能にして航路閉鎖期間の大幅な短縮に寄与し、併せて操函性の向上にも寄与するタワーポンツーン方式の沈埋函沈設工法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、タワーポンツーン方式の沈埋函沈設工法において、前記沈埋函上の長手方向の一端側に偏倚する箇所に前記コントロールタワーを１基のみ艤装し、該１基のコントロールタワーに、操函に必要なウインチ、指令室、測量室等を搭載して、該１基のコントロールタワーを利用して沈設施工を集中管理することを特徴とする。
このように行う沈埋函沈設工法においては、巨大なコントロールタワーを沈埋函上の長手方向の一端側に偏倚する箇所に１基だけ艤装して、該１基のコントロールタワーに操函に必要な設備を一括して搭載するので、艤装品を含めた沈埋函の製作費が低減すると共に、コントロールタワーの撤去に要する期間が短縮し、しかも、沈埋函上が広く開放されて、操函のためのワイヤリングの自由度が高まる。また、沈埋函の沈設完了後はコントロールタワーの撤去を待たずに、沈埋函の上方を広く航路として開放することができる。
【０００７】
本発明は、上記沈埋函上に艤装した１基のコントロールタワーに装備されるアクセスシャフト内に給排気管を通し、前記アクセスシャフト内のアクセス通路および前記給排気管内の通路を沈埋函内部の換気に用いると共に、前記２つの通路を給気用と排気用とに交互に切換え使用するようにしてもよく、これにより１基のコントロールタワーを換気に有効利用することができ、しかも沈埋函内部の空気のよどみが可及的に解消される。
この場合、給排気管に対するファンに旋回可能なノズルを接続し、給気運転時には前記ノズルを風上に、排気運転時には、前記ノズルを風下にそれぞれ向けるようにしてもよく、これにより常時新鮮な外気の取込みが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１乃至図９は、本発明に係る沈埋函沈設工法の１つの実施の形態を示したものである。図１において、１５は水底地盤、１６は水底地盤１５に事前に掘削形成された溝、２０は前記溝１６内に沈設された既設沈埋函、２１はこの既設沈埋函２０に接続する状態で前記溝１６内に沈設される新設沈埋函であり、既設沈埋函２０は、新設沈埋函２１との接続端部を残して、その大部分が溝１６内に埋戻した埋戻し材中に埋込まれている。一方、新設沈埋函（以下、単に沈埋函という）２１上には、その長手方向の一端側に偏倚して１基のコントロールタワー２２が艤装されると共に、その長手方向に適宜の間隔を有して２基のポンツーン２３，２４が艤装されている。
【０００９】
コントロールタワー２２は、図２および図３に示されるように、沈埋函２１上に適宜の結合手段により立設されたフレーム構造のタワー本体２５を主体として、このタワー本体２５の頂部に指令室２６と測量室２７とを積層配置している。タワー本体２５の内部には、その頂部と沈埋函２１の上面とを連絡する階段２８と該頂部と沈埋函２１の内部とを連絡するアクセスシャフト２９とが架設されている。アクセスシャフト２９の内部には、アクセス用梯子３０（図３）が配設されており、このアクセス用梯子３０は、沈埋函２１の上壁に開設したアクセス用出入口３１を挿通して沈埋函２１内部まで延ばされている。なお、アクセスシャフト２９は、当然のこととして沈埋函２１に対して水密に結合されている。また、沈埋函２１の内部が隔壁により左右に完全に仕切られている場合は、このアクセスシャフト２９の下部を分岐して沈埋函２１内の左右の室に出入りできるようにする。
【００１０】
上記アクセスシャフト２９内にはまた、給排気管３２が配設されている。この給排気管３２は、図４に示すように、その上端がタワー本体２５の頂部に設けたファン３３に接続され、かつその下端部が沈埋函２１の上壁を気密的に貫通して沈埋函２１の内部まで延ばされている。沈埋函２１内において前記給排気管３２の下端部は、沈埋函２１に既設の風管３４に接続されており、これにより、コントロールタワー２２と沈埋函２１との間には、ファン３３からアクセスシャフト２９内の給排気管３２および沈埋函２１内の風管３４を経て沈埋函２１の内部に連通し、さらにアクセスシャフト２９内の通路（アクセス通路）を経て外部に連通する一連の換気システムが構築されている。
【００１１】
ここで、ファン３３は、給気用と排気用とをセットにして切換え可能に設けられており、この吸・排気用ファンの切換えに応じて、アクセスシャフト２９内のアクセス通路と給排気管３２内の通路とは給気と排気とに切換え使用されるようになる。図４中の矢印は、ファン３３を給気運転させた場合の空気の流れを示しており、この場合は、ファン３３から吸込まれた外気が給排気管３２および風管３４を経て沈埋函２１内に取込まれる（実線矢印）と共に、沈埋函２１内の空気が前記アクセス通路を経てアクセスシャフト２９の上端開口から外部へ排出され（点線矢印）、一方、ファン３３を排気運転させた場合は、前記と逆向きに空気が流れる。したがって、ファン３３を給気と排気とに交互運転することにより沈埋函２１内の風道が変化し、沈埋函２１内における空気の澱みが著しく解消されるようになる。
【００１２】
本実施の形態において、上記ファン３３には、図５および図６に示すように、ホーン状に拡大するノズル３５を旋回可能に上端に有する吸排気チャンバー３６が接続されている。前記ノズル３５は、図示を略す駆動手段により旋回駆動され、風向Ａに対向する方向（図５）あるいは風向Ａに順向する方向（図６）へ任意向けられるようになっている。このノズル３５はまた、前記アクセスシャフト２９の上端開口よりも所定距離Ｌ（一例として、５ｍ程度）だけ上方位置に設定されている。そして、ファン３３を給気運転する場合は、図５に示すように前記ノズル３５が風上に向けられ、これにより新鮮な外気がアクセスシャフト２９からの排気と混合することなく沈埋函２１内に取込まれる。また、ファン３３を排気運転する場合は、図６に示すように前記ノズル３５が風下に向けられ、これによりアクセスシャフト２９からの給気がノズル３５からの排気と混合することなく沈埋函２１内に取込まれるようになる。
【００１３】
コントロールタワー２２のタワー本体２５の頂部には、図３に示すように支持台３７が固定されており、この支持台３７上には、沈埋函２１を水平方向へ移動させるために必要なウインチ３８が集約して設置されている。ウインチ３８は、ここではタワー本体２５の両側に各３台、合計６台設置されており、そのうちの両側の各１台は縦操函に、残りの各２台は横操函にそれぞれ用いられるようになっている。
【００１４】
沈埋函２１上には、図７に示すように縦操函および横操函のためのワイヤリングに必要な後述の滑車等が配設されると共に、水底地盤１５上には、図１および図７に示すように縦操函および横操函に必要な前・後各一対のシンカー３９Ａ，３９Ｂが据付け固定されている。
図７は、沈埋函２１を縦操函するためのワイヤリングの一つの実施形態を示したもので、沈埋函２１上には、８個の固定滑車４０と２個の動滑車４１Ａ，４１Ｂとを備えた滑車類が配置されると共に、その４隅に位置して４個のフェアリーダ４２が配置されている。コントロールタワー２２上の左右の縦操函用ウインチ３８から繰出されたワイヤ４３Ａ，４３Ｂの先端は、１個または３個の固定滑車４０を迂回して相互に反対方向へ伸ばされて、対応する動滑車４１Ａ，４１Ｂにそれぞれ連結されており、したがって、２個の動滑車４１Ａ，４１Ｂは、対応するウインチ３８の巻取り操作に応じて、沈埋函２１の長手方向に関して相互に逆方向へ移動（相対移動）するようになっている。
【００１５】
また、前・後各一対のシンカー３９Ａ，３９Ｂに両端が固定されたワイヤ４４Ａ，４４Ｂが、その固定側のシンカーと反対側（前側または後側）のシンカー３９Ｂ，３９Ａ側に対応する側の左右一対のフェアリーダ４２を通して沈埋函２１上に引出されると共に、２個の固定滑車４０を迂回して前記動滑車４１Ｂ，４１Ａに掛けられている。このようなワイヤリングの形態において、コントロールタワー２２上の２台の縦操函用ウインチ３８を相互に同期して作動させると、沈埋函２１が縦方向へ移動するようになる。しかして、前・後シンカー３９Ａ，３９Ｂからフェアリーダ４２を経由して沈埋函２１上に引出されたワイヤ４４Ａ，４４Ｂは，沈埋函２１の中心線に対して、従来のＶ字形のワイヤリングの形態（図１１）よりもかなり鋭角のワイヤリングとなっており、これによりワイヤの張力が効き易くなり、従来よりも操函性が向上する。
【００１６】
一方、２基のポンツーン２３，２４上には、図１に示すように沈埋函２１を沈降させるための沈降用ウインチ４５がそれぞれ搭載され、各沈降用ウインチ４５から繰出されたワイヤ４６が沈埋函２１に連結されている。沈埋函２１は、その内部に設けたバラストタンク（図示略）に注水することにより重量を増し、この注水に応じて各ポンツーン２３，２４上のウインチ４５からワイヤ４６を繰出すことで、沈埋函２１は次第に沈降するようになる。
【００１７】
ここで、各ポンツーン２３，２４上のウインチ４５には、図８に示すように、コントロールタワー２２上の指令室２６からケーブル４７を介して電力および制御信号が供給されるが、本実施の形態では、コントロールタワー２２を沈埋函２１の長手方向の一端側に偏倚する箇所に一基だけ艤装しているため、コントロールタワー２２と一方のポンツーン２３との間はかなりの距離（一例として、５０〜７０ｍ）となる。この場合、この一方のポンツーン２３に対して、陸上施工と同様の方式で補強ワイヤ（メッセンジャーワイヤ）と一緒にケーブル４７を延ばしたのでは、沈降作業に応じてポンツーン２３が大きく揺動することもあって、補強ワイヤが断線してしまう危険がある。
【００１８】
そこで、本実施の形態においては、同じく図８に示すように、コントロールタワー２２と該一方のポンツーン２３との間に張力調整機構４８を介して補強ワイヤ４９を架設し、この補強ワイヤ４９に前記ケーブル４７を支持させるようにしている。張力調整機構４８は、コントロールタワー２２に吊下支持された固定滑車５０と、この固定滑車５０に一端が作動連結された、前記補強ワイヤ４９の途中に通し掛けされた動滑車５１とこの動滑車５１に吊下支持された重錘５２とからなっている。このような張力調整機構４８においては、補強ワイヤ４９に動滑車５１を介して重錘５２の一定荷重が作用しているので、ポンツーン２３が動揺しても、補強ワイヤ４９が前記ポンツーン２３の揺動に追従して伸縮し、その断線が未然に防止されるようになる。
【００１９】
さらに、沈埋函２１の沈設施工に際しては、沈埋函２１の位置を計測する測位システムが必要であるが、本実施の形態においては、図９に示すように、コントロールタワー２２の測量室２７の屋根に３台のターゲットプリズム５５と受信アンテナ５６とを設置し、一方、陸上には、前記３台のターゲットプリズム５５を照準する３台の自動追尾式トータルステーション５７と、データ処理機５８と送信機５９とを設置して、これらにより測位システムを構成している。このような測位システムにおいては、陸上に設置した３台のトータルステーション５７にコントロールタワー２２上のターゲットプリズム５５を照準させることで、沈埋函２１の位置を３次元的に測定することができ、この測定結果はデータ処理機５７で信号処理して送信機５９からコントロールタワー２２上の受信機５６に送られる。測量室２７内には、前記受信機５６から信号を取込む計量器（図示略）が、測量室２７下の指令室２６内には、前記計量器に蓄積された位置データを表示するモニタ（図示略）がそれぞれ装備されており、司令室２６内の作業者は、前記モニタに表示された位置データに基づいて前記した操函用の各ウインチ３８，４５あるいは前記バラストタンクへの注水手段を操作する。
【００２０】
以下、上記した各種艤装品を装備した沈埋函２１の沈設作業について説明する。
沈埋函２１の沈設に際しては、各種艤装品の艤装を終えた沈埋函２１を沈設位置に曳航し、その位置で、水底地盤１５に必要数のシンカー３９を据付け固定すると共に、このシンカー３９と沈埋函２１上の固定滑車４０、動滑車４１Ａ，４１Ｂ、フェアリーダ４２等との間に、例えば図７に示したようにワイヤリングする。この準備完了により、指令室棟２６内の作業者は、前記測位システム（図９）による位置データが表示されたモニタを見ながら各種操作手段を操作し、これにより沈埋函２１内のバラストタンクへの注水が開始されると共に、各ポンツーン２３，２４上のウインチ４５からワイヤ４６が繰出され、沈埋函２１は次第に沈降する。一方、この沈埋函２１の沈降開始と同時にコントロールタワー２２上のウインチ３８の操作で、沈埋函２１は水平方向へ位置決めされ、次第に既設沈埋函２０に接続可能位置に沈降する。
【００２１】
そして、沈埋函２１が水底１５の溝１６の底面に限りなく接近しかつ既設沈埋函２０に限りなく接近する段階になると、コントロールタワー２２内のアクセスシャフト２９を通じて沈埋函２１内に入っていた作業員が支承ジャッキ（図示略）を沈埋函２１の下面から伸ばして、沈埋函２１を一旦溝１６の底面に着底させると共に、沈埋函２１の前面から連結ジャッキ（図示略）を前方へ延ばしてその先端を既設沈埋函２０の係止具（図示略）に作動連結させる。その後、沈埋函２１は、前記連結ジャッキの短縮により既設沈埋函２０側へ引寄せられ、さらに水圧を利用して既設沈埋函２０に強固に接合され、これにて沈埋函２１の沈設は完了する。しかして、この間、コントロールタワー２２上のファン３３が給気運転と排気運転とを交互に繰返しており、これにより沈埋函２１内には、常に新鮮な外気が導入され、作業者の作業環境は良好に維持される。
【００２２】
上記した沈埋函２１の沈設完了後は、先ず、各ポンツーン２３，２４上のウインチ４５から繰出されたワイヤ４６を沈埋函２１から切離して、２基のポンツーン２３，２４を速やかに撤去するが、本実施の形態においては、コントロールタワー２２を沈埋函２１の長手方向の一端側に偏倚する箇所に１基だけ艤装しているので、ポンツーン２３，２４を撤去すると、沈埋函２１の上方海域は大きく開放され、この段階で船舶の自由な往行が可能になる。次に、コントロールタワー２２を沈埋函２１から撤去するが、撤去するコントロールタワー２２は１基だけとなっているので、その撤去にはそれほどの期間を要せず、したがって、新設沈埋函２１の沈設施工は速やかに終了する。
【００２３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る沈埋函沈設工法によれば、前記沈埋函上の長手方向の一端側に偏倚する箇所に巨大なコントロールタワーを１基のみ艤装し、該１基のコントロールタワーに、操函に必要なウインチ、指令室、測量室等を搭載するので、艤装品を含めた沈埋函の製作費の大幅な低減を達成できる。また、沈設終了後は、コントロールタワーを１基だけ撤去すればよいので、艤装品の速やかな撤去が可能になり、航路閉鎖期間の大幅な短縮を達成できる。しかも、沈埋函上面が大きく開放されるので、操函のためのワイヤリングの自由度が高まって、操函性の向上を達成でき、総じて、本発明の利用価値は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つ実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明で用いるコントロールタワーの構造を示す正面図である。
【図３】本コントロールタワーの構造を示す平面図である。
【図４】本発明における換気システムを示す模式図である。
【図５】本換気システムの運転状況を示す模式図である。
【図６】本換気システムの運転状況を示す模式図である。
【図７】本発明における縦操函のためのワイヤリングの実施形態を示す平面図である。
【図８】本発明におけるケーブルの支持構造を示す側面図である。
【図９】本発明における測位システムを模式的に示す斜視図である。
【図１０】従来の２コントロールタワー式沈埋函の構造を示す模式図である。
【図１１】従来の縦操函のためのワイヤリングの形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１５  水底地盤
１６  溝
２０  既設沈埋函
２１  新設沈埋函（沈埋函）
２２  コントロールタワー
２３，２４  ポンツーン
２５  タワー本体
２６  司令室
２７  測量室
２９  アクセスシャフト
３２  給排気管
３３  ファン
３６  吸排気チャンバー
３８  操函用ウインチ
３９Ａ，３９Ｂ  シンカー
４８  張力調整機構
５５  ターゲットプリズム
５７  トータルステーション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【図１１】
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