JP2846570B2 - 沈埋トンネルとその施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は沈埋トンネルとその施工
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】海底ある
いは河底等にトンネルを作る方法として、水中で水圧を
利用して沈埋函を多数接続して、トンネルを構築する方
法が採られる。沈埋函相互間は、沈埋函の端部に取り付
けられたシール用のゴムガスケット（ジーナガスケッ
ト）により接続される。

【０００３】具体的にはまず、水底の所定位置に１つの
沈埋函を設置し、つぎにこの既設の沈埋函の前方に、新
たな沈埋函を置く。つぎにこの新たな沈埋函を、ジャッ
キ等を用いて既設の沈埋函の方向に引き寄せ、いずれか
の沈埋函の端部に取り付けたゴムガスケットを挟んで両
沈埋函を接合すると、このゴムガスケットが一次圧縮さ
れて、両沈埋函間がシールされる。ゴムガスケットは、
既設あるいは新設の沈埋函のいずれに取り付けておいて
もよい。

【０００４】つぎに、両沈埋函に囲まれた部分の海水を
ポンプ等で排水すると、静水圧によって、新設の沈埋函
が既設の沈埋函の方向へさらに引き寄せられ、ゴムガス
ケットが二次圧縮されてシールが完了する（水圧接
合）。以上の工程を繰り返して順次沈埋函をつなげて行
けば、沈埋トンネルが完成する。

【０００５】上記沈埋トンネルにおいて、ゴムガスケッ
トは、上記のように二次圧縮により大きく変形して両沈
埋函間をシールするため、たとえば水圧変化や、温度変
化によるコンクリートの乾燥、収縮、あるいは地震によ
る不等沈下等によって沈埋函間の間隔が僅かに拡がって
もシールを維持することができる。ところが、とくに軟
弱地盤等において、地震によって沈埋函間の間隔が大き
く拡がった際にはシールを維持できず、沈埋トンネル内
に水が侵入する事故が発生する危険性がある。

【０００６】また上記ゴムガスケットは、通常、天然ゴ
ムを主体とするソリッドタイプのゴムで構成されるた
め、長期間圧縮され続けると永久変形を起こしてしま
い、その後は、沈埋函間の間隔が僅かでも拡がるとシー
ルが破られてしまう危険性がある。また、永久変形を起
こしたゴムガスケットは硬くかつ脆くなるため、たとえ
ば地震の際に沈埋函から衝撃を受けると破損して、沈埋
函間の間隔が拡がらなくてもシールが破られてしまう危
険性がある。

【０００７】さらにゴムガスケットは、上記シール機能
の他に、両沈埋函の弾性的連結状態を維持し、たとえば
地震の際に沈埋函間に衝撃が伝達されるのを防止する衝
撃吸収の機能をも担っているが、前記のように大きく変
形したゴムガスケットは、衝撃を十分に吸収できないお
それがあるだけでなく、場合によっては衝撃を受けて破
損してしまうおそれもある。とくに前述のように、長期
間圧縮され続けて永久変形を起こしたゴムガスケットは
弾性を失い、衝撃吸収の機能を発揮できなくなるため、
場合によっては沈埋函の破損等の重大な事故が発生する
危険性もある。

【０００８】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
のであって、より信頼性の高い沈埋函間の接続構造を備
えた沈埋トンネルと、その施工方法を提供することを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の沈埋トンネルは、隣接する沈埋函間を、こ
れら両沈埋函のそれぞれに固定される一対の鍔部と、当
該鍔部間を繋ぐ弾性の胴部とを備えた本止水ゴムでシー
ルした沈埋トンネルであって、上記両沈埋函間に、当該
両沈埋函の弾性的連結状態を維持するばね部材が介装さ
れているとともに、本止水ゴムの外側で、かつ両沈埋函
の相対向する端面の一方に、膨脹、収縮自在に形成さ
れ、膨脹時に、上記両端面間に挟まれて当該両端面間を
シールする仮止水ゴムが設けられていることを特徴とす
る。

【００１０】また本発明の沈埋トンネルの施工方法は、
隣接する沈埋函を接合して沈埋トンネルを施工するに際
し、両沈埋函の相対向する端面の一方に設けられた、膨
脹、収縮自在な仮止水ゴムを膨脹させた状態で、上記両
端面間に挟んで当該両端面間をシールしつつ、当該領域
内の水を排水し、ついで仮止水ゴムの内側に、両沈埋函
のそれぞれに固定される一対の鍔部と、当該鍔部を繋ぐ
弾性の胴部とを備えた本止水ゴムを取り付けた後、仮止
水ゴムを収縮させることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成からなる、本発明の沈埋トンネルにお
いては、隣接する沈埋函間を本止水ゴムでシールすると
とに、両沈埋函間に介装したばね部材によって、当該両
沈埋函の弾性的連結状態を維持している。本止水ゴム
は、ゴムガスケットのように、隣接する沈埋函に単に圧
接されて両沈埋函間をシールするものではなく、両沈埋
函のそれぞれに鍔部が固定された状態で、当該鍔部間を
繋ぐ弾性の胴部によって両沈埋函間をシールするもので
あるため、地震によって沈埋函間の間隔が大きく拡がっ
てもシールを維持することができる。

【００１２】また上記本止水ゴムは、ゴムガスケットの
ように圧縮、変形されていないので、長期間使用しても
柔軟性を保持しており、シール性を長期間に亘って維持
できる上、たとえば地震の際に沈埋函から衝撃を受けて
も破損するおそれがない。また両沈埋函の弾性的連結状
態を維持するばね部材は、シール機能を兼ねるゴムガス
ケットのように大きく変形させる必要がないので、衝撃
を十分に吸収できる状態で両沈埋函間に介装することが
できる。このため上記ばね部材は、圧縮状態で永久変形
したり、あるいは衝撃を受けて破損したりするおそれが
なく、長期に亘って高い衝撃吸収性を維持できる。

【００１３】また本発明によれば、上記本止水ゴムの外
側で、かつ両沈埋函の相対向する端面の一方に設けられ
た、膨脹、収縮自在な仮止水ゴムを膨脹させた状態で、
上記両端面間に挟んで当該両端面間をシールして、本止
水ゴムを、上記仮止水ゴムでシールされた域内に取り込
むことができるので、従来は交換不可能であった本止水
ゴムを交換できるようになり、さらに長期に亘る、接続
構造の維持が可能となる。

【００１４】しかも上記仮止水ゴムは、両沈埋函間が本
止水ゴムによってシールされている間は収縮させて、両
沈埋函からの荷重を受けないようにできるので、ゴムガ
スケットのように永久変形して硬くかつ脆くなったりす
るおそれがなく、長期間使用しても柔軟性を保持するこ
とができる。一方、本発明の沈埋トンネルの施工方法に
よれば、上記仮止水ゴムを膨脹させた状態で、丁度、従
来のゴムガスケットと同様に使用して、両沈埋函の相対
向する端面間に挟んで当該両端面間をシールしつつ、当
該領域内の水を排水して隣接する沈埋函を仮接合（水圧
接合）した後、仮止水ゴムの内側に本止水ゴムを取り付
けることができるので、上記のように特有の接続構造を
有する本発明の沈埋トンネルを、従来とほぼ同じ工程で
施工することができる。

【００１５】したがって本発明の沈埋トンネルおよびそ
の施工方法によれば、前記のような種々の問題を有する
ゴムガスケットを一切使用せずに、より確実で信頼性の
高い沈埋函間の接続構造を備えた沈埋トンネルを施工す
ることが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明を、その一実施例を示す図面を
参照しつつ説明する。まず本発明の沈埋トンネルの実施
例について、その要部としての沈埋函の接合部を示す図
１に基づき説明する。同図にみるように隣接する沈埋函
１，１は、それぞれの端面１０，１０を相対向させて配
置されている。

【００１７】各沈埋函１は、端面１０より内側（図では
下側）に、沈埋函１の長手方向内側へ凹ませた２段の段
部１２，１４を備えている。両沈埋函１，１の各段部１
２，１４は、それぞれ相対向している。上記両沈埋函
１，１間は、２つの本止水ゴム２，３によって、その外
側（図では上側）の水Ｗから二重にシールされている。

【００１８】第１の本止水ゴム２は、一対の鍔部２１，
２１と、当該鍔部２１，２１間を繋ぐ弾性の胴部２２と
を備えており、上記鍔部２１を、各沈埋函１の端面１０
と第１の段部１２との段差面１１に固定することで、両
沈埋函１，１間に固定されている。また第２の本止水ゴ
ム３は、上記第１の本止水ゴム２より大型で、一対の鍔
部３１，３１と、当該鍔部３１，３１間を繋ぐ弾性の胴
部３２とを備えており、上記鍔部３１を、各沈埋函１の
第１の段部１２と第２の段部１４との段差面１３に固定
することで、両沈埋函１，１間に固定されている。

【００１９】上記第１および第２の止水ゴム２，３は、
いずれも、上記一対の鍔部と胴部とを、合成ゴム等で一
体成形することで形成されているとともに、その内部に
は、図示していないが、ナイロン等の強化繊維が埋設さ
れている。本止水ゴム２の外側で、かつ相対向する両沈
埋函１，１の端面１０，１０のうち図では右側の端面１
０には、当該右側の沈埋函１内を通して接続された配管
４から、たとえば水や空気等の流体を注入することで、
図中実線で示す収縮状態から、図中二点鎖線で示す膨脹
状態に膨脹され、その際に、両端面１０，１０間に挟ま
れて、当該両沈埋函１，１間をシールする仮止水ゴム５
が設けられている。上記仮止水ゴム５は、膨脹、収縮が
可能なように、柔軟な薄肉の円筒袋状に形成されてい
る。

【００２０】また、本止水ゴム３の内側、相対向する段
部１４，１４間には、両沈埋函１，１の弾性的連結状態
を維持するばね部材６が介装されている。ばね部材６と
しては、たとえばスチールコイルばね等の通常のばね部
材がいずれも使用可能であるが、とくに複数枚の鉄板を
ゴム中に埋め込んだゴムばねが、好適に使用される。上
記ゴムばねは、スチールコイルばね等の従来のばね部材
に比べて、 鉄板がゴムで覆われているので錆びることがなく、
メンテナンス不要、 ゴムのヒステリシスロスにより、地震の際の沈埋函
の振動を小さくできる可能性がある、 剪断変位と垂直変位、回転等の複合変位に対して安
定した性能を示す、 函体に対して荷重を均等に加えることができる、 等の利点がある。

【００２１】上記本実施例の沈埋トンネルにおいては、
たとえば第１および第２の本止水ゴム２，３のいずれか
を交換する場合、まず、水や空気等の流体を、配管４を
通して仮止水ゴム５内に注入して、当該仮止水ゴム５
を、図中二点鎖線で示すように膨脹させて、沈埋函１，
１の端面１０，１０間を水Ｗからシールする。つぎに、
交換したい本止水ゴム２，３を沈埋函１，１から取り外
し、新たな本止水ゴム２，３を沈埋函１，１に固定す
る。

【００２２】そして、本止水ゴム２，３の固定を確認し
た後、仮止水ゴム５内の流体を配管４を通して排出さ
せ、図中実線で示すように仮止水ゴム５を収縮させる
と、交換作業が完了する。つぎに、上記図１の接続構造
を有する沈埋トンネルを、本発明の施工方法に基づいて
施工する場合を説明する。

【００２３】まず図２(a) に示すように、水Ｗ中に沈め
た隣接する沈埋函１，１のうち、右側の沈埋函１の端面
１０に設けた仮止水ゴム５に、図中白矢印で示すよう
に、配管４を通して水や空気等の流体を注入し、当該仮
止水ゴム５を、図中二点鎖線で示す収縮状態から、実線
で示すように膨脹させる。なお、図において符合７は、
各沈埋函１内に水が侵入するのを防ぐ水密構造の仕切り
である。

【００２４】つぎに、左右両沈埋函１，１のうち後から
沈めた沈埋函１を、ジャッキ等を用いて、既設の沈埋函
１の方向に引き寄せ、図２(b) に示すように、相対向す
る端面１０，１０間に仮止水ゴム５を挟んで接合する
と、この仮止水ゴム５によって両端面１０，１０間がシ
ールされる。仮止水ゴム５は、既設あるいは新設の沈埋
函のいずれに取り付けておいてもよい。

【００２５】つぎに、上記仮止水ゴム５、沈埋函１およ
び仕切り７によって囲まれた領域内の水ｗを、図中黒矢
印で示すように排水すると、隣接する沈埋函１，１が仮
接合（水圧接合）される。つぎに、上記領域内の水ｗを
概ね排出した段階で仕切り７を取り除き〔図３(a) 〕、
左右両沈埋函１，１の第１の段差面１１，１１間に第１
の本止水ゴム２を固定するととに、第２の段差面１３，
１３間に第２の本止水ゴム３を固定し、さらに第２の段
部１４，１４間にばね部材６を介装すると、図３(b) に
示すように沈埋函１，１の接合が完了する。

【００２６】このあと、仮止水ゴム５内の流体を配管４
を通して排出させて、仮止水ゴム５を収縮させると図１
に示す状態となり、以上の工程を繰り返して順次沈埋函
１をつなげて行けば、各沈埋函１が、上記図１の接続構
造で接続された、本発明の沈埋トンネルが施工される。
なお本発明の沈埋トンネルおよびその施工方法の構成
は、以上で説明した実施例には限定されない。

【００２７】たとえば以上で説明した実施例では、隣接
する沈埋函１，１間を、２つの本止水ゴム２，３によっ
て二重にシールしていたが、本止水ゴムによるシールは
一重であってもよく、三重以上であっても構わない。仮
止水ゴム５の形状は、以上の実施例で採用した円筒袋状
には限定されず、たとえば図４にみるような、ジーナガ
スケットと同様の断面形状で、かつその主体部５０が、
膨脹、収縮が可能な柔軟な薄肉状に形成されたものでも
よい。

【００２８】ばね部材６としては、ゴムばねでなく、前
述したスチールコイルばね等を採用することもできる。
本発明の施工方法においてばね部材６は、接合前の一方
の沈埋函１の所定の位置（実施例の場合は第２の段部１
４）に予め取り付けておいて、隣接する沈埋函１，１の
接合と同時に、両沈埋函１，１間に介装するようにして
もよい。

【００２９】その他、本発明の要旨を変更しない範囲
で、種々の設計変更を施すことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明の沈埋トン
ネルおよびその施工方法によれば、種々の問題を有する
ゴムガスケットを一切使用せずに、より確実で信頼性の
高い沈埋函間の接続構造を備えた沈埋トンネルを施工す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の沈埋トンネルの要部としての、沈埋函
間の接続部分を拡大した断面図である。

【図２】同図(a)(b)はいずれも、図１の接続構造を有す
る沈埋トンネルを、本発明の施工方法にしたがって施工
する工程を示す断面図である。

【図３】同図(a)(b)はいずれも、図１の接続構造を有す
る沈埋トンネルを、本発明の施工方法にしたがって施工
する工程を示す断面図である。

【図４】本発明に使用される仮止水ゴムの変形例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 沈埋函 １０ 端面 ２ 本止水ゴム ２１ 鍔部 ２２ 胴部 ３ 本止水ゴム ３１ 鍔部 ３２ 胴部 ５ 仮止水ゴム ６ ばね部材

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】隣接する沈埋函間を、これら両沈埋函のそ
   れぞれに固定される一対の鍔部と、当該鍔部間を繋ぐ弾
   性の胴部とを備えた本止水ゴムでシールした沈埋トンネ
   ルであって、上記両沈埋函間に、当該両沈埋函の弾性的
   連結状態を維持するばね部材が介装されているととも
   に、本止水ゴムの外側で、かつ両沈埋函の相対向する端
   面の一方に、膨脹、収縮自在に形成され、膨脹時に、上
   記両端面間に挟まれて当該両端面間をシールする仮止水
   ゴムが設けられていることを特徴とする沈埋トンネル。
2. 【請求項２】隣接する沈埋函を接合して沈埋トンネルを
   施工するに際し、両沈埋函の相対向する端面の一方に設
   けられた、膨脹、収縮自在な仮止水ゴムを膨脹させた状
   態で、上記両端面間に挟んで当該両端面間をシールしつ
   つ、当該領域内の水を排水した後、仮止水ゴムの内側
   に、両沈埋函のそれぞれに固定される一対の鍔部と、当
   該鍔部を繋ぐ弾性の胴部とを備えた本止水ゴムを取り付
   けることを特徴とする沈埋トンネルの施工方法。