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JP3487201B2 - 水底トンネルの構築工法および水底掘進機 - Google Patents

水底トンネルの構築工法および水底掘進機

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JP3487201B2
JP3487201B2 JP35015398A JP35015398A JP3487201B2 JP 3487201 B2 JP3487201 B2 JP 3487201B2 JP 35015398 A JP35015398 A JP 35015398A JP 35015398 A JP35015398 A JP 35015398A JP 3487201 B2 JP3487201 B2 JP 3487201B2
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JP
Japan
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box
tunnel
excavator
ground
excavation
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JP35015398A
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久夫 今藤
隆 三井
雄一 芳野
忍 高橋
清一郎 滝沢
茂希 本間
秀夫 田中
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Kajima Corp
Original Assignee
Kajima Corp
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Publication date
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  • Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、陸上の製作ヤー
ドでプレキャスト方式で予め製作されたトンネル函体エ
レメント(以下「函体」という)を複数、互いに接合し
ながら水底の地盤面下に設置して水底トンネルを構築す
る水底トンネルの構築工法及びこの工法で使用される水
底掘進機に関する。
【0002】
【従来の技術】これまで、海底トンネル等のように水面
下で連続するトンネルを構築する方法として、沈埋トン
ネル工法が一般に知られている。沈埋トンネル工法は、
函体を基礎工事の終了した計画地点まで曳航し、そして
そこで函体の沈設と接合をおこなって水底に連続するト
ンネルを構築しようとするものである。
【0003】しかし、このような構築工法では、計画地
点で浚渫などの基礎工事を行う必要があるほか、函体の
製作ヤードから計画地点まで函体を一個一個曳航する必
要があるため、その間度々航路を塞いでしまう等の課題
があった。
【0004】この発明は、以上の課題を解決するために
なされたもので、特に主航路上の船舶の往来を妨げず
に、水底トンネルの施工をきわめて効率的に行えるよう
にした水底トンネルの構築工法および水底掘進機を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の水底トン
ネルの構築工法は、水底の地盤を掘進しつつ、掘進後の
地盤上に複数の函体を互いに接合しながら設置して水底
トンネルを構築する水底トンネルの構築工法において、
複数の新設函体を水中に沈め、既設函体上を先頭の既設
函体までスライドさせた後、先頭の既設函体の前に順に
設置して連続するトンネルを構築することを特徴とする
ものである。
【0006】 請求項2記載の水底トンネルの構築工法
は、請求項1記載の水底トンネルの構築工法において、
前記複数の函体は、函体の上端部にガイドレール、函体
の下端部にガイド溝を設けてあり、互いに係合し掘進方
向にスライド可能であることを特徴とするものである。
【0007】 請求項3記載の水底掘進機は、水底の地
盤を掘進しつつ、掘進後の地盤上に複数の函体を互いに
接合しながら設置して水底トンネルを構築する際に使用
される水底掘進機において、新設函体を上から収納しテ
ール部から掘進後の地盤上に出せるように上端部とテー
ル部が開口する函状をなし、先端部に水底の地盤を掘進
する掘進手段を、テール部に前進するための推進ジャッ
キを、上端部に前記新設函体を引っ張って既設函体上を
先頭の既設函体までスライドさせるウィンチをそれぞれ
備えてなるを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は海底トンネルの一例を示
し、図において、複数の函体1を海底の地盤面下の比較
的浅い位置に互いに接合しながら設置することにより海
底トンネルAが構築されている。また、こうして構築さ
れた海底トンネルAの両端は別途に構築されたトンネル
Bに接続され、トンネルBを介して地上と結ばれてい
る。
【0009】函体1は地上の製作ヤードでRC構造、P
C構造、SRC構造、または鋼板型枠の中にコンクリー
トを打設する鋼・コンクリート合成構造などによって構
築されている。
【0010】また、各函体1と海底地盤6との間には主
に函体1を安定させるために裏込めモルタルまたは砂2
等が所定の厚さに充填されている。図2と図3はこの海
底トンネルAの構築で使用される水底掘進機で、掘進機
3は函体1を収納できるように函状をなし、また函体1
を上から収納しテール部から後方に出せるように上端部
とテール部がともに開口している。
【0011】また、先端側に海底の地盤を前に掘り進む
ための掘削手段として面板4と掘削土を後方に排出する
スクリューコンベアー(図省略)を、テール部に推進手
段として面板4で地盤を掘りながら前進するための推進
ジャッキ5をそれぞれ備えている。
【0012】なお、掘削手段としては、特に海底地盤6
が砂シルト層の場合、他に例えば図5(a)に図示する
ように掘削翼7と排泥ポンプ8を備え、掘削翼7で掘削
した掘削土と海水とを攪拌し、泥水化した後排泥ポンプ
8で後方に流体排出するようにしたもの、また図5
(b)に図示するようにアースドリル9とコンクリート
ポンプ10を備え、アースドリル9で掘削した掘削土を
コンクリートポンプ10によって原形に近い状態で後方
にパイプ排出するようにしたもの等でもよく、要する
に、海底地盤6を連続して掘進し、同時に掘削土を後方
に排出できる構成のものであればよい。
【0013】また、掘進機3の先端側の上端部にはウィ
ンチ11が、そして掘進機3内にはリフト12がそれぞ
れ設置されている。ウィンチ11は、海底の地盤面下に
互いに接合しながら連続して設置されている函体1(以
下「既設函体1」という)の上を、新たに設置される函
体1(以下「新設函体1」という)を主航路の水域より
外側の水域(岸寄りの水域)から反対側の岸の方にスラ
イドさせて移送する際に、新設函体1を反対側の岸の方
向に引っ張るために使用されるものである。
【0014】 なおこの場合、新設函体1のスライドを
スムーズに行えるように、例えば図4に図示するよう
に、新設函体1の上端部に新設函体1の軸方向に連続す
るガイドレール13を突設する一方、新設函体1の下端
部にガイドレール13にスライド自在に係合するガイド
溝14を新設函体1の軸方向に連続して形成するものと
する。
【0015】こうすることで、新設函体1を移送する際
の新設函体1の横ずれを阻止できて新設函体1をきわめ
てスムーズに掘進機3側に移送することができる。な
お、全ての函体1を設置し終えたらガイドレール13は
撤去し、ガイド溝14は裏込めモルタル2で完全に埋め
るものとする。
【0016】リフト12は、ウィンチ11によって掘進
機3の上まで移送されてきた新設函体1を掘進機3内に
降ろすために使用されるもので、新設函体1を載せる複
数の受け昇降装置16を備えて構成されている。
【0017】受け昇降装置16は、掘進機3内の両側部
に掘削機3上端部から底部まで昇降自在に複数突設され
ている。なお、掘進機3は函体1を収納できるように函
状に形成され、周囲からの土圧に対処できる構造になっ
ている。
【0018】また、掘進機3の内側部と底部には新設函
体1が摩擦抵抗を受けないで移動しやすいように複数の
コロ(またはタイヤ)17が取り付けられている。さら
に、掘進機3は掘進中、左右および上下に自由に蛇行で
きる中折れ機構18を備え、函体1の緩やかなカーブま
たは不陸に自由に対応できるよになっている。こうして
構成された掘進機3はさらに、バラスト水を利用して自
由に浮力調整を行えるようにもなっている。
【0019】このような構成において、次にこの発明に
係る水底トンネルの構築工法を順に説明する(図6〜図
8参照)。 (1) 最初に、海底トンネルAの発進基地側に発進用土
留め壁19を構築する(図6(a)参照)。発進用土留
め壁19は施工中、船舶の往来を妨げないように船舶が
頻繁に行き来する主航路の水域より外側の水域(岸寄り
の水域)に構築するものとする。
【0020】また、発進用土留め壁19は例えば、鋼管
矢板を多数打ち込む等して構築し、また発進用土留め壁
19の裏側地盤20を地盤改良する。 (2) 次に、主航路の水域より外側の水域(岸寄りの水
域)内で、発進用土留め壁19の主航路側の海底地盤を
浚渫船21によって所定範囲に渡って掘り下げる(図6
(b)参照)。
【0021】また、掘り下げた底部(根切り底)に必要
に応じて鋼管杭などからなる基礎杭22を打ち込み、そ
してその上に基礎コンクリート23を打設する(図6
(c)参照)。 (3) 次に、主航路の水域より外側の水域(岸寄りの水
域)内で、基礎コンクリート23の上に掘進機3を沈設
する(図7(a)参照)。また、掘進機3内に最初の函
体1aを沈設する。
【0022】その際、掘進機3はクレーン船15で吊
り、バラスト水で浮力を調整しながら沈め、基礎コンク
リート23の上に設置する。また、函体1aもクレーン
船15で吊り、バラスト水で浮力を調整しながら掘進機
3の上まで沈め、リフト12の受け昇降装置16の上に
載せる。そして、リフト12を操作して函体1aをさら
に掘進機3内の底部まで沈める。 (4) 次に、面板4で地盤を掘削しながら、最初の函体
1aを反力受けに推進ジャッキ5を作動させることによ
り、掘進機3を前進させて函体1aの一個分の距離を掘
り進む。
【0023】掘進機3で函体一個分の距離を掘進するこ
とにより、掘進機3内の函体1aは掘進機3が前進する
のと相反して推進ジャッキ5によって掘進機3のテール
部から後方の海底地盤6の上に押し出され、掘進機3内
は空になる。
【0024】なお、掘進機3は推進ジャッキ5を複数備
えていることから、この推進ジャッキ5を適当に操作す
ることにより掘進機3の向き(掘進方向)を変え、また
姿勢制御を行う。 (5) 次に、海底地盤6の上に押し出された函体1aと
地盤との間に裏込めモルタルまたは砂2などを充填して
函体1aを安定させる。 (6) 次に、主航路の水域より外側の水域(岸寄りの水
域)内で、二番目に設置される函体1bをクレーン船1
5で吊り、最初の函体1aと同様にバラスト水で浮力を
調整しながら沈め、函体1aの上に載せる(図7(b)
参照)。 (7) 次に、二番目の函体1bにウィンチ11のワイヤ
ー11aを繋ぐ。そして、ウィンチ11で函体1bを、
掘進機3側に引っ張って函体1aの上を掘進機3側に移
送し、リフト12の受け昇降装置16の上に載せる。次
に、リフト12を操作して函体1bを掘進機3内の底ま
で沈める。 (8) 次に再び、面板4で地盤を掘削しながら、函体1
bを反力受けに推進ジャッキ5を作動させることによ
り、掘進機3を前進させてさらに函体一個分の距離を掘
り進む。
【0025】掘進機3で函体一個分の距離を掘進するこ
とにより、掘進機3内の函体1bは掘進機3のテール部
から後方の海底地盤の上に押し出され、掘進機3内は空
になる。 (9) 次に、海底地盤6の上に押し出された函体1bと
地盤との間に裏込めモルタルまたは砂2などを充填して
函体1bを安定させる。また、最初の函体1aと函体1
bを接合する。 (10) 以下同様にして、掘進機3で海底地盤6を掘り進
みながら、必要数の函体1c、函体1d,……を掘進後
の海底地盤6の上に互いに接合しながら順に設置する。 (11) こうして、構築された海底トンネルAの到達側に
最後の函体1nを設置したら、掘進機3の掘進手段を切
り離して回収し、函状をなす本体部分はそのまま海底に
残す。そして、函状をなす本体部分は地上に通じるトン
ネルBとの継手部を施工するための外枠として利用する
(図8(b)参照)。なお、本体部分も回収して残りの
区間を在来の沈埋工法で施工してもよい。
【0026】こうして、海底トンネルAが構築される。
なお、トンネルAの終端部分は主航路の水域より外側の
水域(反対側の岸寄りの水域)内で終わるように施工す
るものとする。また、既設函体1の両側と上は完全に埋
め戻すものとする。
【0027】
【発明の効果】この発明は以上説明した構成からなり、
特に主航路の水域より外側の水域から掘り始め、主航路
の水域の下を反対側の岸に向かって掘り進み、これと並
行して主航路の水域より外側の水域で新設函体を沈め、
主航路水域下の既設函体の上を先頭の既設函体まで移送
した後、先頭の既設函体の前に設置することにより、掘
進開始側の岸から反対側の岸まで複数の新設函体を順に
設置して水底トンネルを構築するため、主航路水域内の
船舶の往来を全く妨げることなく、水底トンネルの施工
をきわめて効率的に行うことができる。
【0028】また、水底のごく浅い部分を、函体を埋め
られる程度のごく限られたスペースを掘り進むことで、
掘削土量を大幅に減らすことができてコストの大幅な削
減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】海底トンネルの一例を示す側面図である。
【図2】海底トンネルを構築する際に使用される掘進機
の側面図である。
【図3】図2におけるイ−イ線断面図である。
【図4】既設函体の上を新設函体を移送する状態を示す
断面図である。
【図5】(a),(b)は掘進手段の他の例を示す掘進
機の一部断面図である。
【図6】(a)〜(c)は海底トンネルの施工方法を示
す工程図である。
【図7】(a),(b)は海底トンネルの施工方法を示
す工程図である。
【図8】(a),(b)は海底トンネルの施工方法を示
す工程図である。
【符号の説明】
1 函体(トンネル函体エレメント) 2 裏込めモルタルまたは砂 3 掘進機 4 面板 5 推進ジャッキ 6 海底地盤 7 掘削翼 8 排泥ポンプ 9 アースドリル 10 コンクリートポンプ 11 ウィンチ 11a ワイヤー 12 リフト 13 ガイドレール 14 ガイド溝 15 クレーン船 16 受け昇降装置 17 コロ(またはタイヤ) 18 中折れ機構 19 発進用土留め壁 20 裏側地盤(地盤改良部) 21 浚渫船 22 基礎杭 23 基礎コンクリート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 忍 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 滝沢 清一郎 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 本間 茂希 東京都港区元赤坂1丁目3番8号 鹿島 建設株式会社東京支店内 (72)発明者 田中 秀夫 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (56)参考文献 実開 平5−96198(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 29/07

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水底の地盤を掘進しつつ、掘進後の地盤
    上に複数の函体を互いに接合しながら設置して水底トン
    ネルを構築する水底トンネルの構築工法において、複数
    の新設函体を水中に沈め、既設函体上を先頭の既設函体
    までスライドさせた後、先頭の既設函体の前に順に設置
    して連続するトンネルを構築することを特徴とする水底
    トンネルの構築工法。
  2. 【請求項2】 前記複数の函体は、函体の上端部にガイ
    ドレール、函体の下端部にガイド溝を設けてあり、互い
    に係合し掘進方向にスライド可能であることを特徴とす
    る請求項1記載の水底トンネルの構築工法。
  3. 【請求項3】 水底の地盤を掘進しつつ、掘進後の地盤
    上に複数の函体を互いに接合しながら設置して水底トン
    ネルを構築する際に使用される水底掘進機において、新
    設函体を上から収納しテール部から掘進後の地盤上に出
    せるように上端部とテール部が開口する函状をなし、
    端部に水底の地盤を掘削する掘進手段を、テール部に前
    進するための推進ジャッキを、上端部に前記新設函体を
    引っ張って既設函体上を先頭の既設函体までスライドさ
    せるウィンチをそれぞれ備えてなることを特徴とする水
    底掘進機。
JP35015398A 1998-12-09 1998-12-09 水底トンネルの構築工法および水底掘進機 Expired - Fee Related JP3487201B2 (ja)

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