JPH10131220A - 水中トンネル敷設工法と同敷設工法に使用するトンネル単体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のトンネル単体を水中で接続することによ
り、水中トンネルの敷設を可能にする。 【解決手段】トンネル本体を構成する筒体４の外側に外
周タンク板１を複数の仕切板５を介して取り付けて複数
の環状タンク室１ａを形成し、筒体４の両端部に仮設盲
板10を設けてトンネル単体01を水上浮上可能に構成し、
所定位置まで水上輸送した後、注水弁11を開いてタンク
室１ａに注水して沈下し、隣接するトンネル単体01相互
間を伸縮継手３を介して接続後、仮設盲板10を外すこと
により、水中トンネルを形成する。トンネル単体01は工
場で製作できるため、現地での省力化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中への通行空間
設置に適用される水中トンネルに関し、特にその敷設工
法と同敷設工法に使用されるトンネル単体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、海峡，湖，河川を越える通路は、
橋または地下トンネルであるが、トンネルの場合は、そ
の工事はすべて現地工事となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のトンネルは、上
述のとおり建設がすべて現地の工事となり、工事期間は
長期であり、環境に及ぼす影響は大である。また地下掘
削のため、環境破壊に至る場合もある。本発明は、この
ような問題点の解決をはかろうとするもので、トンネル
設置地盤の施工は現地工事になるが、従来に比べて極く
軽少でトンネル構造をすべて工場内で製造することで環
境に及ぼす影響を軽少化し、かつ工事の人的危険度の極
めて少ない水中トンネル敷設工法と同敷設工法に使用す
るトンネル単体を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、 (1) 複数のトンネル単体を水中で接続して水中トンネル
を敷設する水中トンネル敷設工法において、上記トンネ
ル単体を、トンネル本体を構成する筒体と同筒体の外周
に連続して設けられたバランスタンクとしての複数の環
状タンク室とをそなえて構成するとともに、上記筒体の
両端部を仮設盲板で閉塞して上記トンネル単体の複数を
一方から順に水上に浮かべて所定位置まで移動してから
各トンネル単体を当該トンネル単体の上記複数の環状タ
ンク室への注水調節によるバランス調整下で沈下させな
がら、上記各トンネル単体の接続部相互に設けた受け側
に嵌り側を順次嵌合させることで互いに隣接するトンネ
ル単体同士を芯合わせして海底に設置した後、互いに隣
接する上記トンネル単体を相互に連結し、次いで上記仮
設盲板を順次取り外して水中トンネルを形成して課題解
決の手段としている。

【０００５】(2) 上記(1)項の工法に使用するトンネル
単体を、トンネル本体を構成する筒体と、同筒体の外周
に環状のタンクを形成すべく中間支持材を介して取り付
けられた外周タンク板と、上記環状のタンクを複数の環
状タンク室に分割するために設けられた複数の仕切板
と、上記筒体を密封すべく同筒体の両端部に取り付けら
れた仮設盲板と、上記複数の環状タンク室のうちの両端
部の環状タンク室の端部開口部を密封すべく当該各環状
タンク室の端部開口端部にそれぞれ取り付けられたドー
ナツ状の端部板と、上記外周タンク板に突設された支持
台と、上記各環状タンク室にそれぞれ設けられた注水弁
および空気抜き弁と、上記両端部板のうちの一方の端部
板に取り付けられた伸縮継手と、隣接配管されるトンネ
ル単体の相互間を接続する接続機構とをそなえて構成し
て課題解決の手段としている。

【０００６】(3) 上記(2)項のトンネル単体において、
上記各環状タンク室に注水弁および空気弁をそれぞれ設
け、同各注水弁および空気弁をそれぞれ個別に水面上か
ら操作できるように構成して課題解決の手段としてい
る。

【０００７】(4) 上記(3)項のトンネル単体における接
続機構を、上記トンネル単体に取り付けられた伸縮継手
の外端部に取り付けられた受け側溝板と、上記トンネル
単体の上記伸縮継手を取り付けられていない側の端部板
に取り付けられ上記トンネル単体に隣接配設された上記
受け側溝板に嵌合可能な嵌り込み突起とをそなえ、上記
受け側溝板に上記嵌り込み突起が上方から嵌入されたと
きに互いに隣接する両方のトンネル単体の中心線を一致
させるように上記トンネル単体を誘導可能なテーパ形状
の傾斜面を、上記の受け側溝板および嵌り込み突起にそ
れぞれ設けて課題解決の手段としている。

【０００８】(5) 上記(2)項〜(4)項のいずれかのトンネ
ル単体において、上記両端部板のうち上記伸縮継手を取
り付けられていない側の端部板に、隣接配設された上記
トンネル単体の伸縮継手の端部を締結する締結機構を設
けて課題解決の手段としている。

【０００９】(6) 上記(5)項のトンネル単体において、
上記締結機構を、上記伸縮継手の端部に取り付けられた
傾斜座金と、上記伸縮継手を取り付けられていない側の
端部板に設けられ上記傾斜座金に回転可能に係合する掛
け金と、同掛け金の押し出し駆動機構および回転駆動機
構とをそなえて構成して課題解決の手段としている。

【００１０】(7) 上記(6)項のトンネル単体において、
上記掛け金の押し出し駆動機構および回転機構をいずれ
も水上から操作可能に構成して課題解決の手段としてい
る。

【００１１】本発明では、 (1) トンネル構造はトンネル単体に分割して工場で製作
し現地に輸送し、現地では水上に浮かべて移動し、所定
位置で沈降させ、相互に連結して一連のトンネルを水中
に形成することができる。

【００１２】(2) 各トンネル単体には、トンネル本体を
構成する筒体の外周に複数の環状タンク室を設け、筒体
の両端部に仮設盲板を設けるとともに、各環状タンク室
に注水装置を設けたことにより、水上浮上移動および沈
降が可能となる。

【００１３】(3) 各トンネル単体の隣接するトンネル単
体との接続部に受け側と嵌り込み側とを設けるとともに
接続部にガイド機構を設けたため、両トンネル単体の芯
合わせを容易に行なうことができる。

【００１４】(4) 遠隔操作の締結装置により各単体トン
ネル間を締結できる。なお、締結後、仮設盲板間に残存
する水は放出装置で放出される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての水中トンネル敷設工法と同敷設工法に使用
するトンネル単体について説明すると、図１はその水中
トンネルの全体を示す側面図、図２はそのトンネル単体
の側面図、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図、図４は図２
のＢ−Ｂ矢視断面図、図５はそのトンネル単体の接続部
の嵌り込み側構造を示す側面図、図６は図５のＣ−Ｃ矢
視図、図７はそのトンネル単体の接続部の受け側構造を
示す側面図、図８は図７のＤ−Ｄ矢視図、図９はその締
結機構を示す側断面図、図１０は図９のＥ矢視図であ
る。

【００１６】この実施形態では、トンネル構造を複数の
トンネル単体01に分割して、製作工場で製作し、各トン
ネル単体を個別に現地まで水上に浮かべた状態で水上輸
送して所定位置に沈降し、図１に示すように海底011上
の支持基台02上に載置した後、トンネル単体01相互間を
伸縮継手03で接続して一連のトンネルを形成する。符号
010は海面を示している。

【００１７】トンネル単体01は、図２〜４に示すよう
に、トンネル本体を構成する円筒状の筒体４と、この筒
体４の外側に環状のタンクを形成すべく筒体４の外方に
中間支持材８を介して取り付けられた外周タンク板１
と、この外周タンク板１の下部外面に突設されたトンネ
ル単体01の支持台２とをそなえている。

【００１８】環状のタンク内が複数の仕切板５により複
数の環状タンク室１ａに区画分割されていて、後に述べ
るトンネル単体01の注水沈降時のバランス調整を行なう
ことができるようになっている。符号６は外周タンク板
１の補強骨材，符号７は筒体４の補強骨材，符号９はト
ンネル内路面をそれぞれ示している。

【００１９】筒体４の左右両端部に、筒体４の内部に水
が浸入するのを防止するための仮設盲板10が、外周タン
ク１の端部すなわち両端部の環状タンク室の端部開口部
を閉塞する端部板５ａの内周部にパッキンを介してそれ
ぞれ取り付けられている。なおこの仮設盲板10は組立式
で分割可能な構成となっている。

【００２０】各環状タンク室１ａ毎に、注水弁11および
空気抜き弁15が、各環状タンク室１ａの下部および上部
にそれぞれ設けられている。符号12は注水弁11の開放装
置，符号13は注水弁11を開くための駆動部を示してい
る。また、符号14は駆動部13を駆動させるための動力伝
達路（油圧，水圧，電力などの経路）で、水面010上か
ら動力を伝達し、注水弁11の開閉操作を水面上から行な
うことができる構成になっている。なお、各駆動部13は
それぞれ個別に操作することができるようになってい
る。

【００２１】符号16は空気抜き弁15の開放装置，符号17
は空気抜き弁15を開放させるための駆動部を示してい
る。また符号18は駆動部17を駆動するための動力伝達路
（油圧，水圧，電力などの経路）で、水面上から動力を
伝達し、空気抜き弁15の開閉操作を水面上から行なうこ
とができる構成となっている。なお各駆動部17は、個別
に操作できるようになっていて、各空気抜き弁15の開放
により各環状タンク室１ａ内への注水を全量行なうこと
ができるようになっている。

【００２２】図５〜８はトンネル単体01の接続部におけ
る嵌り込み側構造および受け側構造を示している。すな
わち、図５，６に示すように、トンネル単体01の前側
（図５の左側）の端部板５ａの左右両側（Ｃ−Ｃ矢視方
向からみて左右両側）に、左右一対の嵌り込み突起19,
20および21, 22が突設されている。各一対の突起19, 20
および21, 22は、図５，６に示すように、トンネル構造
の通行方向Ｘ−Ｘに対して下すぼまりなテーパａおよび
左右方向Ｙ−Ｙに対して下狭まりなテーパｂ形状に形成
された端面をそなえている。

【００２３】一方、トンネル単体01の後側（図７の右
側）の端部板５ａに、図７，８に示すように可撓性材製
の伸縮継手３（図１の03に相当する）が取り付けられて
おり、この伸縮継手３の後端部（図７の右端部）に、各
嵌り込み突起19, 20および21,22をそれぞれ挿入可能な
左右（Ｄ−Ｄ矢視方向からみて左右）一対の受け側溝板
23, 24が取り付けられている。各溝板23, 24も、嵌り込
み突起19〜22のテーパ形状端面に当接するトンネル構造
の通行方向Ｘ−Ｘに対して下すぼまりなテーパａおよび
左右方向Ｙ−Ｙに対して下狭まりなテーパｂ形状に形成
された当接面を形成されていて、受け側トンネル単体01
の設置後、嵌り込み側トンネル単体01を下方に沈降さ
せ、嵌り込み突起19〜22を受け側溝板23, 24内に挿入さ
せて設置するとき、トンネル単体01を誘導して両トンネ
ル単体01の中心線を一致させて設置できる構成となって
いる。

【００２４】図９，１０はトンネル単体01とこのトンネ
ル単体に隣接するトンネル単体01の伸縮継手３との間を
締結する締結機構を示している。図９，１０において符
号25はトンネル単体01Ａの前端部に設けた掛け金を示し
ており、 この掛け金25は駆動シリンダ26のロッド先端
に設けられ（掛け金25は駆動シリンダ26の本体に対して
相対的に回転しない構造となっている）ている。

【００２５】符号27は支持ブラケットを示しており、こ
の支持ブラケット27は駆動シリンダ26を外周タンク板１
および筒体４から定角度分回転支持することが可能で、
かつ駆動シリンダ26をその軸方向に移動しないように支
持する。符号28は駆動シリンダ26と一体化され回転方向
の駆動力を発生するトルクシリンダを示している。な
お、このトルクシリンダ28は外周タンク板１および筒体
４に固定台29を介して固定されている。

【００２６】符号30は伸縮継手３の端部に取り付けられ
た傾斜座金，符号31は駆動シリンダ26を駆動するための
動力伝達路（油圧，水圧などの経路），符号32はトルク
シリンダ28に駆動力を発生させるための動力伝達路（油
圧，水圧などの経路）をそれぞれ示しており、各動力伝
達路31, 32はいずれも水上から動力伝達されて、駆動シ
リンダ26, トルクシリンダ28の操作を水面上から行なう
ことができるようになっている。符号33は各トンネル単
体と伸縮継手３との間の接続部の封止材（パッキン），
符号34は掛け金25を通過させる長方形開口部をそれぞれ
示している。

【００２７】締結は次の手順で行なわれる。すなわち、
図９に示すように、トンネル単体01の筒体４と、このト
ンネル単体01Ａに隣接するトンネル単体01Ｂの伸縮継手
３とが一致設置した状態で駆動シリンダ26に連係された
掛け金25を動力伝達路31を介して駆動シリンダ26に動力
を供給することにより、Ｆの位置まで押し出す。次にト
ルクシリンダ28に動力伝達路32を介して動力を供給する
ことにより、図１０に符号Ｇで示すように掛け金25を回
転させ、同掛け金25の駆動シリンダ26側の面を同部に設
けた傾斜座金30の傾斜面をすべりながら傾斜面を登る形
で相互に圧着させてゆき、結果として伸縮継手３を外周
タンクの端部板５ａ側に押し付け、両者を一体化締結す
る。これにより同時に当該接合部に設けた封止材33を圧
着して同部の水密性も確保できる。

【００２８】なお上記の締結操作によれば、図２に符号
Ｈで示す部分に水が封入された形となっているため排水
する必要がある。この排水操作は、各水中トンネルの入
口側のトンネル単体から順に次の要領で行なう。

【００２９】すなわち、圧縮空気供給管35に空気送気管
37から圧縮空気を供給した後、圧縮空気供給管35上の排
水管40上の弁39を開くことにより、圧縮空気が管37，管
35，弁36を経てＨ部に入り、この圧力により同部の水を
管38, 弁39, 管40を介して外部に押し出すことができ
る。

【００３０】以上のように構成した各トンネル単体01
を、建設地の一方から順に水上に浮かせて移動の後、注
水用弁11を開き、空気抜き弁15を開くことにより、環状
タンク室１ａ内に水を充満させ、各トンネル単体01を沈
降させることができる。沈降に際しては、環状タンク室
１ａを数個に分割するとともに、各環状タンク室１ａ毎
に個別に注水することができる構成であるため、沈降中
のトンネル単体01の傾斜などを調整することができる。

【００３１】互いに隣接するトンネル単体01同士の中心
位置合せは、上述のように嵌り込み突起19〜22と受け側
溝板23, 24との嵌合せにより行なう。次に締結機構を構
成する各部材（25〜32）の上述の操作により、水上から
の締結操作で上述のとおり締結を行なうことができる。

【００３２】以上の操作を全トンネル単体について実施
し、全体を結合の後、各トンネル単体間の仮設盲板10間
の水を、上述の圧縮空気を用いた手順（Ｈ部からの排水
手順）で水中トンネルの入口側から順次放出するととも
に当該トンネル単体の仮設盲板1を外し、次に移って同
様に水の放出，仮設盲板10の除去を繰り返すことによ
り、トンネルを全通させて水中トンネルが完成する。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の水中トン
ネル敷設工法と同敷設工法に使用するトンネル単体によ
れば、次のような効果ないし利点が得られる。 (1) トンネル構造はトンネル単体に分割して工場で製作
し現地に輸送し、現地では水上に浮かべて移動し、所定
位置で沈降させ、相互に連結して一連のトンネルを水中
に形成することができる。 (2) 各トンネル単体には、トンネル本体を構成する筒体
の外周に複数の環状タンク室を設け、筒体の両端部に仮
設盲板を設けるとともに、各環状タンク室に注水装置を
設けたことにより、水上浮上移動および沈降が可能とな
る。 (3) 各トンネル単体の隣接するトンネル単体との接続部
に受け側と嵌り込み側とを設けるとともに接続部にガイ
ド機構を設けたため、両トンネル単体の芯合わせを容易
に行なわせることができる。 (4) 遠隔操作の締結装置により各単体トンネル間を締結
できる。なお、締結後、仮設盲板間に残存する水は放出
装置で放出される。 (5) 上記(1)項〜(4)項により、トンネル設置地盤の施工
は現地工事になるが、この現地工事は従来工法に比べて
極く軽少で、トンネル構造の製造はすべて工場内で行な
うため、環境に及ぼす影響は軽少で工事の人的危険度も
極めて少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての水中トンネル敷設
工法で敷設された水中トンネルの全体を示す側面図。

【図２】同トンネル単体を示す側面図。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図。

【図４】図２のＢ−Ｂ矢視断面図。

【図５】同トンネル単体の接続部の嵌り込み側構造を示
す側面図。

【図６】図５のＣ−Ｃ矢視図。

【図７】同トンネル単体の接続部の受け側構造を示す側
面図。

【図８】図７のＤ−Ｄ矢視図。

【図９】同締結機構を示す側断面図。

【図１０】図９のＥ矢視図。

【符号の説明】

01 トンネル単体 02 支持基台 03 伸縮継手 １ 外周タンク板 １ａ 環状タンク室 ２ 支持台 ３ 伸縮継手 ４ トンネル本体を構成する筒体 ５ 仕切板 ５ａ 外周タンクの端部板 ６，７ 補強部材 ８ 中間支持材 ９ トンネル内路面 10 仮設盲板 11 注水弁 12 注水弁11の開放装置 13 駆動部 14 動力伝達路 15 空気抜き弁 16 空気抜き弁15の開放装置 17 駆動部 18 動力伝達路 19, 20, 21, 22 嵌り込み突起 23, 24 受け側溝板 25 掛け金 26 駆動シリンダ 27 支持ブラケット 28 トルクシリンダ 29 固定台 30 傾斜座金 31 駆動シリンダ動力伝達路 32 トルクシリンダ動力伝達路 33 封止材 34 長方形開口 35 圧縮空気供給管 36 弁 37 空気送気管 38 排水管 39 弁 40 排水管

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のトンネル単体を水中で接続して水
   中トンネルを敷設する水中トンネル敷設工法において、 上記トンネル単体を、トンネル本体を構成する筒体と同
   筒体の外周に連続して設けられたバランスタンクとして
   の複数の環状タンク室とをそなえて構成するとともに、 上記筒体の両端部を仮設盲板で閉塞して上記トンネル単
   体の複数を一方から順に水上に浮かべて所定位置まで移
   動してから、 上記各トンネル単体を、当該トンネル単体の上記複数の
   環状タンク室への注水調節によるバランス調整下で沈下
   させながら上記各トンネル単体の接続部相互に設けた受
   け側に嵌り側を順次嵌合させることで互いに隣接するト
   ンネル単体同士を芯合わせして海底に設置した後、 互いに隣接する上記トンネル単体を相互に連結し、 次いで上記仮設盲板を順次取り外して水中トンネルを形
   成することを特徴とする、水中トンネルの敷設工法。
2. 【請求項２】 上記トンネル単体が、 トンネル本体を構成する筒体と、 同筒体の外周に環状のタンクを形成すべく中間支持材を
   介して取り付けられた外周タンク板と、 上記環状のタンクを複数の環状タンク室に分割するため
   に設けられた複数の仕切板と、 上記筒体を密封すべく同筒体の両端部に取り付けられた
   仮設盲板と、 上記複数の環状タンク室のうちの両端部の環状タンク室
   の端部開口部を密封すべく当該各環状タンク室の端部開
   口端部にそれぞれ取り付けられたドーナツ状の端部板
   と、 上記外周タンク板に突設された支持台と、 上記各環状タンク室にそれぞれ設けられた注水弁および
   空気抜き弁と、 上記両端部板のうちの一方の端部板に取り付けられた伸
   縮継手と、 隣接配置されるトンネル単体の相互間を接続する接続機
   構とをそなえて構成されていることを特徴とする、請求
   項１に記載の水中トンネルの敷設工法に使用するトンネ
   ル単体。
3. 【請求項３】 上記各環状タンク室に注水弁および空気
   弁がそれぞれ設けられ、 同各注水弁および空気弁がそれぞれ個別に水面上から操
   作できるように構成されていることを特徴とする、請求
   項２に記載のトンネル単体。
4. 【請求項４】 上記接続機構が、 上記トンネル単体に取り付けられた伸縮継手の外端部に
   取り付けられた受け側溝板と、 上記トンネル単体の上記伸縮継手を取り付けられていな
   い側の端部板に取り付けられ上記トンネル単体に隣接配
   設された上記受け側溝板に嵌合可能な嵌り込み突起とを
   そなえ、 上記受け側溝板に上記嵌り込み突起が上方から嵌入され
   たときに互いに隣接する両方のトンネル単体の中心線を
   一致させるように上記トンネル単体を誘導可能なテーパ
   形状の傾斜面が上記の受け側溝板および嵌り込み突起に
   それぞれ設けられていることを特徴とする、請求項２ま
   たは３に記載のトンネル単体。
5. 【請求項５】 上記両端部板のうち上記伸縮継手を取り
   付けられていない側の端部板に、隣接配設された上記ト
   ンネル単体の伸縮継手の端部を締結する締結機構が設け
   られていることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれ
   かに記載のトンネル単体。
6. 【請求項６】 上記締結機構が、 上記伸縮継手の端部に取り付けられた傾斜座金と、 上記伸縮継手を取り付けられていない側の端部板に設け
   られ上記傾斜座金に回転可能に係合する掛け金と、 同掛け金の押し出し駆動機構および回転駆動機構とをそ
   なえて構成されていることを特徴とする、請求項５に記
   載のトンネル単体。
7. 【請求項７】 上記掛け金の押し出し駆動機構および回
   転機構がいずれも水上から操作可能に構成されいること
   を特徴とする、請求項６に記載のトンネル単体。