建設の施工企画 ’09. 479

CMI 報告沈埋トンネル継手部の性能評価試験''

國廣卓夫・三浦康治


写真─ 1

Busan-Geoje Fixed Linkては，函体接合施工時における止水性（Case1-1 〜1-3），および 100 年経過後の想定変形量，地震時の応力開放を考慮した止水性を確認するために，工事開始

1．はじめに時に 2 試験体（1-1，1-2），工事中間時に 3 試験体（2-1
韓国では，Busan と Geoje を結ぶ上下線あわせて4 車線，全長 8.2km の高速道路（Busan-Geoje FixedLink）が計画されており，その主な構造は斜張橋 2 基と山岳トンネル 2 基および沈埋トンネル 1 基となっている（写真─ 1 参照）。

〜 2-3），計 5 試験体を用いた止水性能評価試験を実施した。以下では，その結果について報告する。

2．試験体
沈埋函（E18/17）の寸法は，長さ 180m，断面形状

この沈埋トンネルは，図─ 1 に示すように人工島は図─ 2 に示したように六角形となっている。図─ 3である Jungjuk/Daejuk 島と Gaduk 島を結んだ全長には E18/E17 に設置されるゴムガスケットの全体図

3.24km，最深部 47m のコンクリート製沈埋函 18 基を示し，図─ 4 に既設沈埋函端面のストッパーおよ（E1 〜 E18）で構成された韓国史上，初めての巨大沈び新設沈埋函端面のゴムガスケット（m34）の取付図埋トンネルである。そのため，各沈埋函の継手部は高を示す。

水圧下において十分な止水性能を保持することが要求

試験体は試験装置の規模（載荷荷重 max1200t）をされており，日本国内外で実績のあるジーナ型ゴムガ考慮し，図─ 5 に示したようにノーズ先端におけるスケット（m34）が採用されることとなった。

周長約 5.7m（直線部長 1.6m）の実物大断面形状を有m34 ゴムガスケットを本工事に適用するにあたっ

図─１するトラック形状供試体とした（写真─ 2 参照）。

沈埋トンネル工事の概要と試験対象箇所

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建設の施工企画図─ 2図─ 3’09. 4沈埋函断面図（E18/E17）

ゴムガスケット設置全体図（E18/E17）

図─ 5

試験体形状寸法3．試験方法および試験条件（1）試験方法（a）試験装置図─ 6 に示したように，試験装置は載荷装置と注水加圧装置より構成され，載荷装置は主に試験体がセットされるフレームと試験体を圧縮変形させる油圧ジャッキ（120tf，200mmst × 10 台），PC 鋼棒（φ 52× 10 本）より構成される。
注水加圧装置は，主に窒素ガスボンベと注水タンク
図─ 4

ストッパー，ゴムガスケットの取付図および圧力調整弁より構成される。
（b）測定項目および測定方法
図─ 7 に示したように，載荷荷重，試験体の鉛直変形量および水圧を，圧力変換器，電気式変位計等により測定した。
（2）試験条件
ゴムガスケットの止水性試験は，函体接合時および応力解放時を想定した 2 種類の試験を実施した。以下に，試験条件を示す。
（a）函体接合時の止水性試験
この試験は，函体接合時の止水性に関する安全性を確認するため，沈設水深に相当するゴムガスケット

写真─ 2

トラック形状試験体

応力を保持した状態（圧縮変形量：一定）で，水圧

建設の施工企画 ’09. 481

図─６

試験装置および試験状況

0MPa から最大 0.98MPa（水深 100m 相当，最深部の約 2 倍）まで加圧する試験であり，表─ 1 に試験体ごとの試験条件を示す。
なお，ゴムガスケットの圧縮変形に伴う応力状態は，載荷板とゴムガスケットとの接触面積が圧縮変形量の進捗に伴って変化するため，試験時，接触面積を直接的に測定することが難しい。このため，切出し試
験片圧縮試験による荷重−変形量曲線（図─ 8 参照）を用いて沈設水深に相当する荷重から求めたゴムガスケットの圧縮変形量を負荷することとした。
（b）応力解放時止水性能試験
この試験は，工事完了から 100 年経過後のゴムガスケットの止水性，さらに地震時におけるセグメントの挙動に伴う応力解放が生じた場合の止水性に関する安全性を確認するため，水圧を保持した状態で，圧縮変形量を減少させ，漏水が起きる限界変形量を確認する試験であり，表─ 2 に試験体ごとの試験条件を示す。
図−７

測定項目および測定方法

82

建設の施工企画表─ 1

試験体ごとの試験条件

ケース
No.

圧縮荷重 変形量 *（kN/m） （mm）

Case1-1

239（150.9）**100（80）

表─ 3

水圧の調整

対象

圧縮荷重を一定に 保 ち， 漏 水 するまで水圧をあげ る（ 最 大 水 圧0.98MPa）

E1/C&C

E16/E17
E12/
Case1-31514
178E13* 試験荷重は，圧縮荷重−変形量関係（図─ 8）より求めた変形量により調整した。
** 圧縮条件は，2007 年の設計曲線変更に伴い 239kN/m とした。圧縮荷重 150.9 kN/m は 2006 年に実施した試験体ケー
ス 1-1 の試験条件を示す。
Case1-2849

164’09. 4

函体接合時の止水性能試験結果

試験体

Case1-1

1-180mm
0.98MPa

Case1-2

Case1-3

1-2
164mm
178mm
2-10.98MPa
0.98MPa
100mm
2-20.98MPa
2-3注）上段：初期圧縮変形量，下段：試験最大水圧許容値の下限寄りの試験体では，同一変形量において圧縮荷重（kN/m）が小さくなるため，漏水しやすい傾向となり，ゴム硬度の大きい試験体より圧縮変形量（漏水限界）δが大きくなったことによる。
（a）水圧 0.2MPa：圧縮変形量δ20 〜 25mm で漏水（b）水圧 0.4MPa：圧縮変形量δ25 〜 35mm で漏水（c）水圧 0.6MPa：圧縮変形量δ40 〜 45mm で漏水（d）水圧 0.8MPa：圧縮変形量δ60 〜 65mm で漏水（e）水圧 1.0MPa：圧縮変形量δ75 〜 85mm で漏水

図─ 8

表─ 2

荷重−変形量曲線（m34）

試験体ごとの試験条件

圧縮荷重（kN/m）
水圧（初期変形量 *圧縮変形（MPa）（mm））
Case2-11514（178）
0.2
水圧を一定
Case2-21514（178）0.4に 保 ち， 漏
Case2-31514（178）0.6
水するまで変形量を減Case2-41514（178）0.8少させる。
Case2-51514（178）1.0* 初期変形量は圧縮荷重−変形量関係（図─ 8）より求めた。
ケース No.

写真―３

漏水状況

（3）まとめと考察

4．試験結果①函体接合時の止水性能
函体接合時の止水性試験結果を 2006 年度の試験か（1）函体接合時の止水性試験

ら得られた m34 の性能曲線上にプロットし，図─ 9

試験結果を表─ 3 に示す。全試験体において試験に示す。

最大水圧 0.98MPa 時に漏水は認められなかった。

すべての試験体において，試験最大水圧 0.98MPaの止水性能を有していることが確認された。一方，（2）応力解放時の止水性能試験

本現場において想定されている最大水圧は 0.52MPa

応力開放時の漏水状況例を写真─ 3 に，各設定水（E12/E13）であることから，この場合，函体を沈設圧において漏水が生じた限界変形量を以下に示す。
各設定水圧における圧縮変形量（漏水限界）のばらし接合する際の施工上の漏水に対する安全率（以降，止水安全率と称す）は，試験の範囲内においては 2 倍つき（5 〜 10mm）は，ゴム硬度の大小によるものと程度有していることが確認された。

考えられた。これは，今回の試験に用いた試験体のゴ②応力解放時（供用後 100 年相当）の止水性能

ム硬度が許容値を満たしていたものの同一ではなく，応力解放時の止水性能試験結果を図─ 10 に示す。

建設の施工企画 ’09. 483表―4

図─９m34 の函体接合時性能曲線

m34 の止水安全率（供用後 100 年を想定）

部位

安全率

部位安全率

E18/E173.05

E9/E81.75

E17/E16
E16/E15
E15/E14
E14/E13
E13/E12E12/E11E11/E10
E10/E9

2.20
1.91
1.67
1.52
1.54
1.60
1.64
1.69

E8/E7
E7/E6
E6/E5
E5/E4
E4/E3
E3/E2
E2/E1E1/C ＆ C

1.74
1.75
1.79
1.81
1.86
2.262.472.84

考える。
③その他の函体接合部の安全率

ジーナガスケット m34 の止水性（供用後 100 年を図─ 10 の性能曲線から，本沈埋トンネルにジーナ想定）が確保される限界圧縮変形量は，下記のとおりガスケット m34 を使用する全継手部の供用後 100 年と推察される。の使用限界における止水安全率を試算した一例を表─

・水圧 0.2MPa：圧縮変形量 25mm4 に示す。これより，m34 は 100 年後においても止水・水圧 0.4MPa：圧縮変形量 35mm

安全率 1.5 以上を確保しているものと推察される。

・水圧 0.6MPa：圧縮変形量 45mm
・水圧 0.8MPa：圧縮変形量 65mm

謝辞：本報文の作成にあたり，現地写真や図面等の提・水圧 1.0MPa：圧縮変形量 85mm

供およびご意見，ご協力を頂きました GK Fixed Link

ゴムガスケットの止水設計に当たり，漏水限界を用Co., COWI A/S, 横浜ゴム㈱の方々に感謝の意を表し

いて性能設計を行う場合には，今回の止水性試験結果ます。

による漏水限界の最低値を用いて設定した性能曲線（図─ 10 中の点線）を適用することができるものと［筆者紹介］
國廣 卓夫（くにひろ㈳日本建設機械化協会
施工技術総合研究所
研究第二部
技術課長たくお）

三浦 康治（みうら こうじ）㈳日本建設機械化協会
施工技術総合研究所
研究第二部
主任研究員
図─ 10m34 の応力開放時性能曲線