JP7466751B2 - 水中の覆工構造及び覆工体の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中に設けられる覆工構造及び覆工体の構築方法に関する。

特許文献１には、水底トンネルの構築方法として、貫通型函体を、水底において隣接する貫通型函体に接合しながら複数個並べ、複数の貫通型函体を接合した函体群の両端部を外水から遮断し、函体群の内部に滞留する内水を排水して函体群内を気中状態とする方法が開示されている。

特開２００５－００９２３５号公報

特許文献１に開示されるような方法は、函体の接続が水中で行われるものであることから、その作業には様々な制約が生じる。

これに対し、水中トンネルの構築方法として、水中の水底に覆工体を構築し、覆工体の下方を掘削して空間を作り、当該空間内でトンネルを構築する方法が考えられる。このような方法では、覆工体の下方の空間に対して水中からの水の浸入をいかに遮断するかが課題となる。

本発明は、水中から遮断された空間を水底に形成するための覆工体を構築することを目的とする。

本発明は、水中の水底に設けられる覆工体の構築方法であって、水底を覆うようにして地盤に支持される複数の板部材を配置する工程と、水底に配置された隣接する板部材の間の継目隙間を覆うように、隣接する前記板部材にわたって封止部材を配置する工程と、板部材に覆われた水底を掘削する工程と、を含む。

また、本発明は、水中の水底に設けられる覆工体の構築方法であって、水底を覆うようにして地盤に支持される板部材を、その端部が支持部に支持されるように配置する工程と、水底に配置された板部材と支持部との間の継目隙間を覆うように、板部材と支持部とにわたって封止部材を配置する工程と、板部材に覆われた水底を掘削する工程と、を含む。

また、本発明は、水中の水底に設けられる覆工体の構築方法であって、水底を覆うようにして地盤に支持される複数の板部材を配置する工程と、水底に配置された隣接する板部材の間の継目隙間を覆うように、隣接する板部材にわたって封止部材を配置する工程と、板部材に覆われた水底に含まれる水を排水する工程と、を含む。

また、本発明は、水中の水底に設けられる覆工体の構築方法であって、水底を覆うようにして地盤に支持される板部材を、その端部が支持部に支持されるように配置する工程と、水底に配置された板部材と支持部の間の継目隙間を覆うように、板部材と支持部とにわたって封止部材を配置する工程と、板部材に覆われた水底に含まれる水を排水する工程と、を含む。

また、本発明は、水中の水底に設けられる覆工体の下方に空間が形成される覆工構造であって、空間は、覆工体によって水中からの水の侵入を遮断して形成され、覆工体は、水底に配置され地盤に支持される複数の板部材と、隣接する板部材の間の隙間である継目隙間を覆うように、隣接する板部材にわたって設けられる封止部材と、を有する。

また、本発明は、水中の水底に設けられる覆工体の下方に空間が形成される覆工構造であって、空間は、覆工体によって水中からの水の侵入を遮断して形成され、覆工体は、水底に配置され地盤に支持される板部材と、板部材の端部を支持する支持部と、板部材と支持部との間の隙間である継目隙間を覆うように、板部材と支持部とにわたって設けられる封止部材と、を有する。

本発明によれば、水中からの水の浸入が遮断された空間が水底に構築される。

本発明の実施形態に係る覆工体の断面図である。 本発明の実施形態に係る覆工体の平面図である。 （ａ）は、板部材の平面図であり、（ｂ）は、板部材の側面図である。 図２におけるＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 図２におけるＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図２におけるＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。 図２におけるＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。 図２におけるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２におけるＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図である。 （ａ）は、第一封止部材の平面側斜視図であり、（ｂ）は、第一封止部材の底面側斜視図である。 （ａ）は、第二封止部材の平面側斜視図であり、（ｂ）は、第二封止部材の底面側斜視図である。 （ａ）は、第三封止部材の平面側斜視図であり、（ｂ）は、第三封止部材の底面側斜視図である。 （ａ）は、第四封止部材の平面側斜視図であり、（ｂ）は、第四封止部材の底面側斜視図である。 （ａ）は、第五封止部材の平面側斜視図であり、（ｂ）は、第五封止部材の底面側斜視図である。 本発明に係る覆工体の構築方法を説明するための断面図であり、支持壁を設ける工程を示す。 本発明に係る覆工体の構築方法を説明するための断面図であり、水底を浚渫する工程を示す。 本発明に係る覆工体の構築方法を説明するための断面図であり、水底に杭を設置する工程を示す。 本発明に係る覆工体の構築方法を説明するための断面図であり、板部材及び封止部材を配置する工程を示す。 本発明の実施形態に係る覆工体の第一変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る覆工体の第二変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る覆工体の第三変形例を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る覆工体１００及びその構築方法について説明する。

本実施形態に係る覆工体１００は、河川、海、湖等の水中にトンネルを構築するために水底に設けられるものである。以下では、河川Ｒに設けられる覆工体１００を例に説明する。また、以下では、特に言及する場合を除き、鉛直方向の上下をそれぞれ「上」、「下」と称する。図１における上下方向が鉛直方向、左右方向が水平方向に相当する。また、各図において、共通、連続、重複する構成については、一部の符号を省略している。

図１に示すように、覆工体１００は、略水平方向に延びる平板状の構造体である。覆工体１００の下方には、河川Ｒの水中から遮断され、水が排出されて気体で満たされる下方空間Ｓが形成される。

河川Ｒの岸壁には、コンクリート製の既設護岸１０１がその岸壁に沿って設けられる。また、河川Ｒの水底には、覆工体１００を支持するためのコンクリート製の支持壁１０２が設けられる。覆工体１００の外縁の端部は、既設護岸１０１及び支持壁（地中壁）１０２といった構造物によって地盤Ｇに対して支持されている。言い換えると、鉛直方向に垂直な平面視（図２）において、既設護岸１０１及び支持壁１０２によって囲われる領域が、覆工体１００が構築される領域（以下、「構築領域」と称する。）である。

本実施形態では、覆工体１００と既設護岸１０１との高さが異なる。覆工体１００の端部は、図１に示すように、既設護岸１０１に取り付けられたブラケット１０３によって支持される。支持壁１０２と覆工体１００との高さが異なる場合には、支持壁１０２にブラケット１０３を設けて覆工体１００を支持してもよい。また、覆工体１００と既設護岸１０１との高さが略一致する場合には、既設護岸１０１によって覆工体１００を直接支持してもよい。なお、本実施形態では、支持壁（地中壁）１０２としたが、壁体に限らず、地下に設置された杭（不図示）であってもよい。

以下では、覆工体１００の外縁の端部を支持する既設護岸１０１、支持壁１０２、既設護岸１０１又は支持壁１０２に取り付けられるブラケット１０３をまとめて「支持部」と称する。なお、支持部は、板部材１０の端部が支持部を介して地盤Ｇに支持されるように、構成されていればよい。言い換えれば、板部材１０の端部は、地盤Ｇに直接支持されるものでなく、所定の強度を有するものを介して支持されていればよく、必ずしも支持壁（地中壁）１０２や杭を介して地盤Ｇに支持される必要はない。

以下、覆工体１００の構成について、具体的に説明する。

覆工体１００は、図１及び図２に示すように、略水平方向に隣接する複数の板部材１０と、隣接する板部材１０の間の継目隙間Ｃ（図４及び５参照）及び板部材１０と支持部との間の継目隙間Ｃ（図６から図９参照）を封止して河川Ｒの水の浸入を遮断する封止部材３０と、を備える。封止部材３０は、河川Ｒの水底に配置された隣接する板部材１０のそれぞれに対して水圧によって押し付けられて継目隙間Ｃを封止して河川Ｒの水の浸入を遮断する。また、封止部材３０は、河川Ｒの水底に配置された板部材１０と支持部のそれぞれに対して水圧によって押し付けられて継目隙間Ｃを封止して河川Ｒの水の浸入を遮断する。

板部材１０は、図２及び図３に示すように、平面視（図３（ａ）参照）で略四角形に形成される板状の部材であって、例えば、鋼製である。板部材１０は、水平方向に沿うように設けられており、その法線が鉛直方向に略平行となるように配置される（図１参照）。つまり、複数の板部材１０は、それぞれ水平方向に対して平行に設けられ、略同一平面上に設けられる。板部材１０は、河川Ｒの水底に設置される杭１０５に載置され、杭１０５によって下方から支持される。板部材１０は、支持部及び杭１０５に載置されるのみであって固定されるものではない。

本実施形態では、図２に示すように、板部材１０は、河川Ｒの幅方向（図中左右方向）に２列並んで設けられ、流れ方向（図２中上下方向）には構築領域に対応して所定の数（複数）だけ並んで設けられる。河川Ｒの幅方向に並ぶ板部材１０は、流れ方向に対する位置が略一致する。つまり、複数の板部材１０は、升目状に並んで配置される。複数の板部材１０は、互いに水平方向に隙間（継目隙間Ｃ、図４参照）を空けて配置される。より具体的には、図４に示すように、複数の板部材１０は、鉛直方向に重ならず（平面視で重ならず）、側面が互いに対向するように水平方向に並んで設けられており、隣接する板部材１０の側面間に継目隙間Ｃが形成される。なお、板部材１０は、河川Ｒの幅方向に１列、又は、３列以上配置されるものでもよい。また、板部材１０の配置は、升目状に限定されない。

覆工体１００の外縁となる板部材１０の端部は、支持部である支持壁１０２又はブラケット１０３に載置される。具体的には、左右方向の一方側（図２中右側）にある板部材１０の端部は、既設護岸１０１に取り付けられたブラケット１０３に載置される。左右方向の他方側（図２中左側）にある板部材１０の端部は、支持壁１０２に載置される。また、一部図示を省略するが、上流側及び下流側に配置される板部材１０の上流側端部及び下流側端部は、支持壁１０２に載置される。

板部材１０と板部材１０が載置される支持部とは、水中の水の浸入を遮断するように完全に密着はせず、板部材１０と支持部との間にも、水が浸入可能な継目隙間Ｃ（図６から図８参照）が形成される。よって、本実施形態では、板部材１０間の継目隙間Ｃ及び板部材１０と支持部との間の継目隙間Ｃが、平面視で格子状を形成するように設けられる。

板部材１０の上方側の外縁部には、図３に示すように、断面矩形の切り欠き１０ａが平面視における板部材１０の四角形の外形に沿って全周にわたり形成される。これにより、板部材１０の外縁部は、中央部よりも厚みが薄く形成され、外縁部に段付き構造が形成される。これにより、図４に示すように、隣接する板部材１０の間には、封止部材３０が配置される収容空間が板部材１０の切り欠き１０ａによって形成される。隣接する板部材１０の切り欠き１０ａによって形成される収容空間は、板部材１０間の継目隙間Ｃに連通するようにして継目隙間Ｃの上方に形成される。収容空間の水平方向の幅（図４中の左右方向の寸法）は、継目隙間Ｃの大きさよりも大きく形成される。

一又は複数の板部材１０には、図４に示すように、後述する覆工体１００の構築方法において、覆工体１００の下方の水底から水が排水されたか否かを判断するために、水中、すなわち水域に連通する領域の圧力を測定可能な第一圧力センサ６０（第一圧力測定部）及び、水中すなわち水域の水の浸入が遮断されたドライな状態である領域の圧力を測定可能な第二圧力センサ６１（第二圧力測定部）が設けられる。第一圧力センサ６０は、河川Ｒの水中の圧力を測定するように、板部材１０に取り付けられる。第二圧力センサ６１は、覆工体１００の封止部材３０によって河川Ｒの水中から遮断された板部材１０の下方空間Ｓ側（継目隙間Ｃ側の空間）の圧力を測定するように、板部材１０に取り付けられる。第一圧力センサ６０及び第二圧力センサ６１の測定結果は、図示しないコントローラに入力される。

封止部材３０は、板部材１０間及び板部材１０と支持部との間で格子状に形成された継目隙間Ｃを封止するために、形状が異なる複数のものが配置される。まず、図４及び図５を参照して、封止部材３０において共通する基本構成について説明する。

各封止部材３０は、図４及び図５に示すように、主に、板部材１０の切り欠き１０ａに収容され受圧部として機能する本体部３１と、板部材１０あるいは支持部との間の隙間又は本体部３１どうしの間の隙間を封止するシール部４０と、を有する。封止部材３０は、継目隙間Ｃへの河川Ｒの水の浸入を遮断する。

本体部３１は、上面に開口を有する箱状に形成される。具体的には、本体部３１は、板部材１０又は支持部に載置される底面部３２と、底面部３２の外縁部から鉛直方向の上方へ延びて設けられる複数の側面部３５と、を有する。本体部３１は、例えば、鋼製であり、シール部４０と比較して剛性が高い。隣接する封止部材３０の本体部３１どうしは、互いに連結される。なお、本体部３１は必ずしも上面に開口を有している必要はない。つまり、本体部３１は、箱状に限定されない。

本実施形態では、隣接する板部材１０にわたって設けられる封止部材３０の本体部３１は、隣接する板部材１０の切り欠き１０ａによって形成される収容空間に収容され、隣接する本体部３１に載置される。板部材１０と支持部とわたって設けられる封止部材３０の本体部３１は、一部が板部材１０の切り欠き１０ａが形成する収容空間に収容され、板部材１０及び支持部に載置される。このように、各封止部材３０の本体部３１は、それぞれ板部材及び／又は支持部に載置されるのみであって固定されるものではない。なお、各封止部材３０の本体部３１は、それぞれ板部材及び／又は支持部に対して固定される構成でもよい。

一又は複数の封止部材３０の本体部３１には、板部材１０に覆われた水底に含まれる地下水をくみ上げて排出するためのバルブ付き配管６２が設けられる。

シール部４０は、例えば、弾性部材であるゴムによって形成されるゴムガスケットであり、本体部３１に取り付けられる。シール部４０は、本体部３１と板部材１０又は支持部との間に設けられる第一弾性部４１（弾性部）と、自身が取り付けられる本体部３１と当該本体部３１に隣接する本体部３１との間に設けられる第二弾性部４２（弾性部）と、を有する。第一弾性部４１と第二弾性部４２とは、互いに接続され、シール部４０は無端状に形成される。シール部４０は本体部３１と比較して剛性が低く弾性係数（変形係数）が大きい。

このように、封止部材３０は、本体部３１及びシール部４０を有して、継目隙間Ｃへの水の浸入を遮断するという構成においては共通する一方、配置される位置に応じて本体部３１及びシール部４０の形状が異なる。封止部材３０は、相対的に剛性の高い（変形しづらい）材料と剛性の小さい（変形しやすい）材料との複合体により、継目隙間Ｃへの水の浸入を確実に遮断する。

以下では、各封止部材３０の具体的形状について説明する。覆工体１００は、封止部材３０として、図２に示すように、２つの板部材１０にわたって設けられる第一封止部材３０ａ、継目隙間Ｃが構成する格子形状の交差部分に設けられ４つの板部材１０にわたって設けられる第二封止部材３０ｂ、１つの板部材１０の辺部分と支持部とにわたって設けられる第三封止部材３０ｃ、格子形状の交差部分に設けられ２つの板部材１０と支持部とにわたって設けられる第四封止部材３０ｄ、及び１つの板部材１０の角部と支持部とにわたって設けられる第五封止部材３０ｅを有している。以下では、封止部材３０の各構成について、第一～第五封止部材３０ａ～３０ｅに対応する添え字ａからｅを付して、説明する。

［第一封止部材３０ａ］
図２に示すように、第一封止部材３０ａは、２つの板部材１０の四角形状の辺部の間に設けられるものである。第一封止部材３０ａは、２つの板部材１０の間で直線状に延びる継目隙間Ｃを封止する。

図１０に示すように、第一封止部材３０ａの本体部３１ａは、平面視で長方形状に形成される底面部３２ａと、底面部３２ａの外周縁部から底面部３２ａに対して垂直に設けられる側面部３５ａと、を有する。本体部３１ａは、２つの板部材１０の間の継目隙間Ｃを覆うように２つの板部材１０にわたって設けられ、切り欠き１０ａによって形成される収容空間に収容される。収容空間に収容された本体部３１と切り欠き１０ａとの間には、水平方向（図中左右方向）に隙間が設けられる（図４参照）。

第一弾性部４１ａは、隣接する板部材１０のそれぞれの切り欠き１０ａと本体部３１ａとの間において、切り欠き１０ａに沿って設けられる。第一弾性部４１ａは、本体部３１ａの長手方向の全体にわたって設けられる。これにより、本体部３１ａと２つの板部材１０の切り欠き１０ａとの間の隙間が、第一弾性部４１ａによって閉塞される（図４参照）。このため、板部材１０の切り欠き１０ａの内壁と本体部３１ａとの間の隙間を通じた、継目隙間Ｃへの河川Ｒの水の浸入が、第一弾性部４１ａによって遮断される。

本体部３１ａの長手方向の両端部に設けられる側面部３５ａ、言い換えると、他の封止部材３０に対向する側面部３５ａには、第二弾性部４２ａが設けられる。第二弾性部４２ａは、一端が対応する第一弾性部４１ａに接続される一対の平行部と、一対の平行部の他端同士を接続する接続部と、を有する略Ｕ字形状に形成される。このように、第二弾性部４２ａは、一方の板部材１０に接触する第一弾性部４１ａと他方の板部材１０に接触する第一弾性部４１ａとを接続するように側面部３５ａに設けられる。このように、シール部４０ａは、無端状に形成されて本体部３１に取り付けられる。

［第二封止部材３０ｂ］
図２に示すように、第二封止部材３０ｂは、４つの板部材１０の角部の間であって、継目隙間Ｃの格子形状の交差部分に設けられる。第二封止部材３０ｂは、４つの板部材１０の間で十字状に形成される継目隙間Ｃを閉塞する。

第二封止部材３０ｂの本体部３１ｂの底面部３２ｂは、平面視で十字状に形成される。本体部３１ｂは、４つの板部材１０の間の継目隙間Ｃを覆うように４つの板部材１０にわたって設けられ、切り欠き１０ａの間の収容部に収容される。

第一弾性部４１ｂは、図１１に示すように、各板部材１０の切り欠き１０ａの角部の形状に対応してＬ字状に形成され、４つの板部材１０の切り欠き１０ａのそれぞれと本体部３１ｂとの間に設けられる。

十字状に形成される第二封止部材３０ｂの本体部３１ｂでは、４つの側面部３５ｂが他の封止部材３０に対向する。よって、この４つの側面部３５ｂに第二弾性部４２ｂが設けられる。他の封止部材３０に対向する４つの側面部３５ｂのそれぞれには、一対の第一弾性部４１ｂが臨んでいる。第二弾性部４２ｂは、第一封止部材３０ａと同様、一端が対応する第一弾性部４１ｂに接続される一対の平行部と、一対の平行部の他端同士を接続する接続部と、を有する略Ｕ字形状に形成される。

［第三封止部材３０ｃ］
図２に示すように、第三封止部材３０ｃは、１つの板部材１０の辺部分と支持部とにわたって設けられるものである。第三封止部材３０ｃは、１つの板部材１０と支持部との間で直線状に延びる継目隙間Ｃを閉塞する。

第三封止部材３０ｃの本体部３１ｃの底面部３２ｃは、平面視で長方形状に形成される。図１２に示すように、第三封止部材３０ｃの本体部３１ｃの底面部３２ｃは、鉛直方向の高さが異なって形成される第一底壁面３３ｃ及び第二底壁面３４ｃを有する段差形状に構成される。図６に示すように、第三封止部材３０ｃの本体部３１の底面部３２における段差形状は、支持部（支持壁１０２）と当該支持部に載置される板部材１０とで構成される段差に対応するように形成される。

相対的に高い位置にある第一底壁面３３ｃは、板部材１０の切り欠き１０ａに載置され、相対的に低い位置にある第二底壁面３４ｃは、支持部に載置される。第一底壁面３３ｃと板部材１０の切り欠き１０ａとの間、及び、第二底壁面３４ｃと支持部との間に、それぞれ第一弾性部４１ｃが設けられる。第一弾性部４１ｃは、本体部３１ｃの切り欠き１０ａに対応して、直線状に設けられる。

本体部３１の長手方向の両端の側面部３５ｃには、第二弾性部４２が設けられる。第二弾性部４２ｃの構成は、第一封止部材３０ａの第二弾性部４２ａと類似の形状であるため、説明は省略する。

［第四封止部材３０ｄ］
図２に示すように、第四封止部材３０ｄは、２つの板部材１０の角部と支持部との間であって、継目隙間Ｃの格子形状の交差部分に設けられる。第四封止部材３０ｄは、２つの板部材１０と支持部との間でＴ字状に形成される継目隙間Ｃを閉塞する。

第四封止部材３０ｄの本体部３１ｄの底面部３２ｄは、平面視でＴ字状に形成される。また、図７、図８及び図１３に示すように、第三封止部材３０ｃと同様、第四封止部材３０ｄの本体部３１ｄの底面部３２ｄは、鉛直方向の高さが異なって形成される第一底壁面３３ｄ及び第二底壁面３４ｄを有する段差形状に構成される。

図７及び図８に示すように、相対的に高い位置にある第一底壁面３３ｄは、２つの板部材１０の切り欠き１０ａにそれぞれ載置され、相対的に低い位置にある第二底壁面３４ｄは、支持部（支持壁１０２，ブラケット１０３）に載置される。第一底壁面３３ｄと２つ板部材１０の切り欠き１０ａとのそれぞれの間、及び、第二底壁面３４ｄと支持部との間に、それぞれ第一弾性部４１ｄが設けられる。２つの板部材１０の切り欠き１０ａと本体部３１ｄとの間の第一弾性部４１ｄは、本体部３１ｄの切り欠き１０ａの角部に対応して、Ｌ字状に設けられる。支持部と本体部３１ｄとの間の第一弾性部４１ｄは、直線状に設けられる。

Ｔ字状に形成される第四封止部材３０ｄの本体部３１ｄでは、３つの側面部３５ｄが他の封止部材３０に対向する。３つの側面部３５ｄには、第二弾性部４２ｄが設けられる。第二弾性部４２の構成は、第一封止部材３０ａの第二弾性部４２と類似の形状であるため、説明は省略する。

［第五封止部材３０ｅ］
図２に示すように、第五封止部材３０ｅは、１つの板部材１０の角部と支持部とにわたって設けられるものである。第五封止部材３０ｅは、１つの板部材１０の角部と支持部との間でＬ字状に形成される継目隙間Ｃを封止する。

第五封止部材３０ｅの本体部３１ｅの底面部３２ｅは、平面視でＬ字状に形成される。また、第三封止部材３０ｃ及び第四封止部材３０ｄと同様に、第五封止部材３０ｅの本体部３１ｅの底面部３２ｅは、鉛直方向の高さが異なって形成される第一底壁面３３ｅ及び第二底壁面３４ｅを有する段差形状に構成される。

相対的に高い位置にある第一底壁面３３ｅは、板部材１０の切り欠き１０ａの角部に載置され、相対的に低い位置にある第二底壁面３４ｅは、支持部に載置される。第一底壁面３３ｅと板部材１０の切り欠き１０ａとの間、及び、第二底壁面３４ｅと支持部との間に、それぞれ第一弾性部４１ｅが設けられる。第五封止部材３０ｅの第一弾性部４１ｅは、本体部３１の角部に対応して、Ｌ字状に設けられる。

Ｌ字状に形成される第五封止部材３０ｅの本体部３１ｅでは、２つの側面部３５ｅが他の封止部材３０に対向する。この２つの側面部３５ｅには、第二弾性部４２ｅが設けられる。第二弾性部４２ｅの構成は、第一封止部材３０ａの第二弾性部４２と類似の形状であるため、説明は省略する。

［隣接する封止部材３０どうしの連結構造］
隣接する封止部材３０どうしの連結構造は、いずれの封止部材３０の組み合わせであっても同様の構成であるため、図９を参照して、第一封止部材３０ａと第二封止部材３０ｂとを連結する場合を例に説明する。

第一封止部材３０ａの本体部３１ａの一部の側面部３５ａと、第二封止部材３０ｂの本体部３１ｂの一部の側面部３５ｂとは、互いに対向している。対向する第一封止部材３０ａの側面部３５ａと第二封止部材３０ｂの側面部３５ｂとは、それぞれの第二弾性部４２ａ，４２ｂを避けるようにしてボルト（図示省略）が挿通されてナット（図示省略）によってねじ締結される。これにより、第一封止部材３０ａの側面部３５ａに設けられる第二弾性部４２ａと、第二封止部材３０ｂの側面部３５ｂに設けられる第二弾性部４２ｂと、がそれぞれ側面部３５ａ，３５ｂによって挟まれ、ボルト及びナットの締結力によって圧縮される。したがって、第一封止部材３０ａの側面部３５ａと第二封止部材３０ｂの側面部３５ｂとの間の隙間が、それぞれの第二弾性部４２ａ，４２ｂによって封止される。

以上のように、第一～第五封止部材３０ａ～３０ｅを組み合わせて板部材１０の切り欠き１０ａに配置することで、板部材１０間の継目隙間Ｃと、板部材１０と支持部との間の継目隙間Ｃと、が全体にわたって封止され、河川Ｒの水が継目隙間Ｃへ浸入することが防止される。これにより、覆工体１００の下方には、河川Ｒの水中から遮断された下方空間Ｓが形成される。

また、各封止部材３０のシール部４０の第一弾性部４１は、鉛直方向において本体部３１と板部材１０又は支持部との間に設けられる。また、下方空間Ｓは、水が排出され気体が満たされる空間として形成される。これにより、第一弾性部４１は、本体部３１の自重に加えて、本体部３１に作用する水圧によっても、板部材１０又は支持部に対して押し付けられて圧縮される。これにより、第一弾性部４１と板部材１０又は支持部との密着性が高められ、第一弾性部４１によるシール性（止水性）が向上する。

また、覆工体１００では、下方空間Ｓに臨む継目隙間Ｃの開口部分に二次封止部材としての二次止水ゴム５０が取り付けられる。二次止水ゴム５０は、可撓性を有する止水ジョイントであって、板部材１０どうしの間及び板部材１０と支持部との間の継目隙間Ｃにわたって設けられる。二次止水ゴム５０が取り付けられることにより、下方空間Ｓへの水の浸入がより確実に遮断される。二次止水ゴム５０は、オメガ型、Ｍ型、Ｌ型など、任意の形状とすることができる。

次に、覆工体１００の構築方法及び水中トンネルの構築方法について説明する。

まず、覆工体１００の構築方法について説明する。

覆工体１００の構築方法では、図１５に示すように、覆工体１００を構築する領域に対応して支持壁１０２を設置する。支持壁１０２は、例えば、水底に鋼管矢板を打設し、鋼管矢板の上端部にコーピングコンクリートを打設することで形成される。支持壁１０２は、覆工体１００によって形成される下方空間Ｓに対して水底中の地下水の流入を遮断する遮水壁としても機能する。このように設けられた支持壁１０２と既設護岸１０１とで平面視で囲われる閉じられた領域が、覆工体１００が構築される構築領域である。言い換えると、支持壁１０２は、所望の構築領域が形成されるように、水底に設置される。

また、覆工体１００に覆われて後述のように掘削される水底の領域（言い換えると、後に下方空間Ｓとされる領域。以下、「掘削領域」と称する。）の側方の地中には、遮水壁１０４が設置される。より具体的には、遮水壁１０４は、掘削領域（下方空間Ｓ）に対して既設護岸１０１側からの地下水の流入を遮断するように、板部材１０を支持する既設護岸１０１を挟んで支持壁１０２とは反対側の地中に設けられる。遮水壁１０４及び遮水壁としても機能する支持壁１０２によって、掘削領域及び掘削領域を掘削することで形成される下方空間Ｓに対する側方からの地下水の浸入が遮断される。これにより、掘削領域の掘削及び後述する下方空間Ｓ内でのトンネル構築の作業性が向上する。なお、遮水壁１０４を設置する工程は、必須のものではない。

次に、構築領域の水底を、覆工体１００の厚さに対応する深さによって浚渫する。浚渫された水底面は、図１６に示すように、支持壁１０２の上面と略一致する（言い換えると、同じ高さとなる）。なお、この工程は、水底面を浚渫することに限定されず、板部材１０の平板面に沿うように水底の不陸を平坦になるように整形するものでもよい。つまり、この工程は、板部材１０を設置する略平坦な設置面を形成することができれば、任意の方法を採用してよい。

次に、図１７に示すように、浚渫して形成された水底面に複数の杭１０５を設置する。杭１０５は、水底面から突出しないように水底面に埋め込まれて設置される。また、本実施形態では、浚渫された水底面の高さと覆工体１００を支持する既設護岸１０１の高さとが異なる。このため、水底を浚渫すると共に、構築領域内の既設護岸１０１にブラケット１０３が設置される。ブラケット１０３は、断面がクランク形状に形成され既設護岸１０１に沿って設けられる。ブラケット１０３には、浚渫された水底面と高さが略一致する支持面が形成される。なお、杭１０５の打設（設置）は水底の浚渫や整形といった設置面の形成に先行して行ってもよい。

次に、構築領域の水底を覆うようにして複数の板部材１０を配置する。複数の板部材１０は、水平方向に隙間（継目隙間Ｃ）を空けて、配置される。また、複数の板部材１０は、支持部である支持壁１０２又はブラケット１０３に端部が支持されるように、水底に配置される。

次に、図１８に示すように、板部材１０どうしの間及び板部材１０と支持部との間の継目隙間Ｃを封止するように板部材１０の切り欠き１０ａに封止部材３０を配置する。具体的には、陸上においてシール部４０を本体部３１に取り付けて、予め封止部材３０を形成しておく。そして、封止部材３０を水中に投入して板部材１０の切り欠き１０ａに収容し、隣接する封止部材３０の本体部３１どうしをボルト及びナットによって連結する。なお、封止部材３０は、個別に水中に投入して板部材１０及び支持部に配置してもよいし、いくつかの封止部材３０どうしを予め連結しておき、連結した複数の封止部材３０を水中に投入して板部材１０及び支持部に配置してもよい。

また、板部材１０が板部材１０－１、１０－２・・・のように順番に設置される場合において、先に配置された板部材１０－１に対して隣接する板部材１０－２に予め封止部材３０を仮固定しておき、当該板部材１０－２を先に配置された板部材１０－１に隣接する位置に配置するようにしてもよい。このような場合でも、板部材１０－２に仮固定された封止部材３０が、板部材１０－１と板部材１０－２と間（板部材１０どうしの間）に配置されることとなる。同様に、板部材１０と支持部の間においては、封止部材３０は、板部材１０に予め封止部材３０を仮固定して配置しておいて、板部材１０と支持部との間に配置されてもよい。

次に、板部材１０に覆われた構築領域の水底を掘削する。水底を掘削するにあたり、まず、板部材１０に覆われる水底に含まれる地下水を排水する。地下水の排水は、例えば、一又は複数の封止部材３０における本体部３１に設けられたバルブ付き配管６２を通じてポンプで水をくみ上げるようにして行うことができる。なお、地下水の排水方法は、この方法に限定されない。

板部材１０に覆われた水底の水が排水されたか否かは、河川Ｒの水中空間の圧力を測定する第一圧力センサ６０と、河川Ｒに対して第一弾性部４１によって隔てられる継目隙間Ｃ側の空間の圧力を測定する第二圧力センサ６１と、の測定結果を比較することで判断される。第一圧力センサ６０及び第二圧力センサ６１の測定結果の差が、所定の閾値以上であれば、言い換えると、第一弾性部４１を境界として水中側の空間と継目隙間Ｃ側の空間との間の圧力差が所定以上となれば、封止部材３０が板部材１０、すなわち、板部材１０の切り欠き１０ａに押し付けられる力が十分に作用したものと判断して、排水が完了する。このような排水の確認は、コントローラが実行するプログラムによって自動的に行われてもよいし、モニタ等に表示された第一圧力センサ６０及び第二圧力センサ６１の測定結果を作業者が確認することで行われてもよい。

水底に含まれる水が排水されると、水底を掘削して、トンネルを形成するために必要な空間が形成される。水底の掘削は、例えば、支持壁１０２を避けて、既設護岸１０１の下方から河川Ｒの幅方向（図中左方向）に向けて掘削を進めることで行われる。なお、水底の掘削前に行われる地下水の排水は、必須のものではない。

水底に含まれる水の排水又は水底の掘削が行われると、河川Ｒの水中である板部材１０の上方には水圧が生じる一方、板部材１０の下方には水圧が生じず大気圧となる。このため、板部材１０の切り欠き１０ａに配置された封止部材３０の本体部３１には、河川Ｒの水圧が下方に向けて作用する。本体部３１に水圧が作用することで、シール部４０の第一弾性部４１が板部材１０又は支持部に向けて押し付けられて圧縮される。これにより、封止部材３０の本体部３１と板部材１０又は支持部との間の隙間が封止され、ひいては、板部材１０間の継目隙間Ｃ及び板部材１０と支持部との間の継目隙間Ｃが封止される。よって、継目隙間Ｃは、封止部材３０のシール部４０によって、河川Ｒの水中からは遮断される。第一圧力センサ６０と第二圧力センサ６１の測定値の差が大きいほど、水圧によって封止部材３０が板部材１０の切り欠き１０ａに押し付けられる力が大きく作用する。封止部材３０が板部材１０の切り欠き１０ａに押し付けられる力が大きいほど、下方空間Ｓ側への水中の水の浸水を封止部材３０によってより効果的に低減することができる。

次に、下方空間Ｓ側から、二次止水ゴム５０を継目隙間Ｃの全体にわたって取り付ける。

以上のようにして、図１に示すように、河川Ｒの水底に覆工体１００が構築され、覆工体１００の下方には河川Ｒの水の浸入が遮断された下方空間Ｓが形成される。

覆工体１００では、板部材１０は杭１０５及び支持部に載置されることで支持されるのみであり、杭１０５や支持部に対して固定されるものではない。また、封止部材３０のシール部４０は、本体部３１に対して固定されるものではない。このため、覆工体１００は、可撓性を有する構造となり、地震等で振動が生じても、下方空間Ｓへの水の止水性を保ちやすい。

覆工体１００が構築されると、覆工体１００の下方空間Ｓにおいて、トンネルの構築が行われる。トンネルは、例えば、中空部を有して予め形成されるコンクリート製の函体（いわゆるボックスカルバート）を連結することで、構築される。トンネルが構築されると、覆工体１００の下方の空間は埋め戻され、覆工体１００が撤去される。これにより、河川Ｒの水底にトンネルが構築される。

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

本実施形態では、封止部材３０が水圧によって板部材１０又は支持部に押し付けられることで、継目隙間Ｃへの水の止水性を高めることができる。これにより、覆工体１００の下方の空間を水中から効果的に遮断することができる。

また、本実施形態では、第一圧力センサ６０及び第二圧力センサ６１を用いて継目隙間側の排水を確認したうえで、板部材１０に覆われた水底の掘削が行われる。これにより、掘削作業の安全性を高めることができる。

以上、本実施形態に係る覆工体１００及びその構築方法について説明したが、次のような変形例も本発明の範囲内である。また、変形例に示す構成と上記の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

上記実施形態では、第一圧力センサ６０及び第二圧力センサ６１は、板部材１０に取り付けられる。これに対し、第一圧力センサ６０及び第二圧力センサ６１は、板部材１０に取り付けられる構成に限定されない。例えば、図１９に示すように、第一圧力センサ６０及び／又は第二圧力センサ６１は、封止部材３０の本体部３１に取り付けられるものでもよい。また、図示は省略するが、第一圧力センサ６０及び／又は第二圧力センサ６１は、支持部に取り付けられてもよい。

また、上記実施形態では、第一圧力センサ６０及び第二圧力センサ６１は、隣接する板部材１０間の継目隙間Ｃを封止する封止部材３０（第一封止部材３０ａ、第二封止部材３０ｂ）によって隔てられた水中側の圧力と下方空間Ｓ側の圧力とを測定するように設けられる。これに代えて、又は、これに加えて、図２０に示すように、第一圧力センサ６０及び第二圧力センサ６１は、板部材１０と支持部との間の継目隙間Ｃを封止する封止部材３０（第三封止部材３０ｃ，第四封止部材３０ｄ，第五封止部材３０ｅ）によって隔てられた水中側の圧力と下方空間Ｓ側の圧力とを測定できるように設けられてもよい。この場合、第一圧力センサ６０及び第二圧力センサ６１は、図２０に示すように板部材１０と支持部との間の継目隙間Ｃを封止する封止部材３０の本体部３１に設けられてもよいし、支持部又は板部材１０に設けられてもよい。このように、第一圧力センサ６０及び第二圧力センサ６１が設けられる位置は、任意の構成とすることができる。

また、上記実施形態では、板部材１０の外周縁には、矩形断面の切り欠き１０ａが形成され、切り欠き１０ａに収容される封止部材３０の本体部３１も切り欠き１０ａに対応して矩形断面を有する（図４等参照）。これに対し、図２１に示すように、板部材１０の外周縁部は、切り欠き１０ａに代えて、鉛直方向上方に向かうにつれ板部材１０の中心に向かうように傾斜するテーパ面１０ｂが形成されてもよい。この場合、封止部材３０の本体部１３１は、隣接する板部材１０のテーパ面１０ｂによって形成される台形状の空間に対応するように、断面が台形に形成される。つまり、板部材１０のテーパ面１０ｂによって形成される台形断面状の空間に、台形断面を有する本体部１３１を挿入して楔構造としてもよい。このような変形例であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、板部材１０の形状は、上記実施形態や図２１に示す変形例に限定されない。例えば、板部材１０は、切り欠き１０ａやテーパ面１０ｂが形成されない、矩形断面を有する単なる平板形状であってもよい。また、切り欠き１０ａの断面形状も、上記実施形態のような矩形に限定されるものではない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本明細書には、以下の形態も含まれる。

水中の水底に設けられる覆工体の構築方法は、水底を覆うようにして複数の板部材を配置する工程と、水底に配置された隣接する板部材のそれぞれに対して水圧によって押し付けられて板部材の間の継目隙間を封止し水の浸入を遮断する封止部材を配置する工程と、板部材に覆われた水底を掘削する工程と、を含む。

覆工体の構築方法では、封止部材は、隣接する板部材にわたって設けられ水圧を受ける受圧部と、受圧部に作用する水圧によって受圧部と板部材との間で圧縮される弾性部と、を有する。

覆工体の構築方法では、封止部材を配置する工程では、継目隙間に沿って複数の封止部材が配置され、封止部材は、隣接する板部材にわたって設けられ水圧を受ける受圧部と、受圧部に作用する水圧によって受圧部と板部材との間で圧縮される第一弾性部と、受圧部と当該受圧部に隣接する封止部材の受圧部との間に設けられて、受圧部の間の隙間を通じた水中と継目隙間との連通を遮断する第二弾性部と、を有する。

覆工体の構築方法では、水底を掘削する工程は、封止部材によって隔てられる水中側の空間の圧力を測定する第一圧力測定部と封止部材によって隔てられる継目隙間側の空間の圧力を測定する第二圧力測定部との測定結果が所定の閾値以上である場合に実行される。

覆工体の構築方法では、水底下に複数の杭を設置する工程をさらに含み、板部材を配置する工程では、板部材が杭によって支持されるように板部材を水底に配置する。

水中の水底に設けられる覆工体の構築方法は、水底を覆うようにして板部材を配置する工程と、板部材と板部材の端部を支持する支持部とのそれぞれに対して水圧によって押し付けられて板部材と支持部との間の継目隙間を封止し水の浸入を遮断する封止部材を配置する工程と、板部材に覆われた水底を掘削する工程と、を含む。

覆工体の構築方法では、封止部材は、板部材と支持部とにわたって設けられ水圧を受ける受圧部と、受圧部に作用する水圧によって受圧部と板部材又は支持部との間で圧縮される弾性部と、を有する。

水中の水底に設けられる覆工体は、水底に配置される複数の板部材と、隣接する板部材のそれぞれに対して水圧によって押し付けられて、板部材の間の隙間である継目隙間を封止して水の浸入を遮断する封止部材と、を有し、封止部材は、隣接する板部材にわたって設けられ水圧を受ける受圧部と、受圧部に作用する水圧によって受圧部と板部材との間で圧縮されることで、受圧部と板部材との間の隙間を封止する弾性部と、を有する。

水中の水底に設けられる覆工体は、水底に配置される板部材と、板部材の端部を支持する支持部と、板部材と支持部とのそれぞれに対して水圧によって押し付けられて、板部材と支持部との間の隙間である継目隙間を封止し水の浸入を遮断する封止部材と、を有し、封止部材は、板部材と支持部とにわたって設けられ水圧を受ける受圧部と、受圧部に作用する水圧によって受圧部と板部材との間及び受圧部と支持部との間で圧縮されることで、受圧部と板部材との間の隙間及び受圧部と支持部との間の隙間を封止する弾性部と、を有する。

１００ 覆工体
１０ 板部材
３０ 封止部材
３１ 本体部（受圧部）
４０ シール部
４１ 第一弾性部（弾性部）
４２ 第二弾性部（弾性部）
６０ 第一圧力センサ（第一圧力測定部）
６１ 第二圧力センサ（第二圧力測定部）
１０１ 既設護岸（支持部）
１０２ 支持壁（支持部）
１０３ ブラケット（支持部）
１０５ 杭
１３１ 本体部
Ｃ 継目隙間

Claims (13)

1. 水中の水底に設けられる覆工体の構築方法であって、
   前記水底を覆うようにして地盤に支持される複数の板部材を配置する工程と、
   前記水底に配置された隣接する前記板部材の間の継目隙間を覆うように、隣接する前記板部材わたって封止部材を配置する工程と、
   前記板部材に覆われた前記水底を掘削する工程と、を含む、
   覆工体の構築方法。
2. 水中の水底に設けられる覆工体の構築方法であって、
   前記水底を覆うようにして地盤に支持される板部材を、その端部が支持部に支持されるように配置する工程と、
   前記水底に配置された前記板部材と前記支持部の間の継目隙間を覆うように、前記板部材と前記支持部とにわたって封止部材を配置する工程と、
   前記板部材に覆われた前記水底を掘削する工程と、を含む、
   覆工体の構築方法。
3. 請求項１または２に記載の覆工体の構築方法であって、
   前記水底の掘削が行われると、水圧が作用して前記封止部材は前記板部材のそれぞれに対して押し付けられる、
   覆工体の構築方法。
4. 水中の水底に設けられる覆工体の構築方法であって、
   前記水底を覆うようにして地盤に支持される複数の板部材を配置する工程と、
   前記水底に配置された隣接する前記板部材の間の継目隙間を覆うように、隣接する前記板部材にわたって封止部材を配置する工程と、
   前記板部材に覆われた前記水底に含まれる水を排水する工程と、を含む、
   覆工体の構築方法。
5. 水中の水底に設けられる覆工体の構築方法であって、
   前記水底を覆うようにして地盤に支持される板部材を、その端部が支持部に支持されるように配置する工程と、
   前記水底に配置された前記板部材と前記支持部の間の継目隙間を覆うように、前記板部材と前記支持部とにわたって封止部材を配置する工程と、
   前記板部材に覆われた前記水底に含まれる水を排水する工程と、を含む、
   覆工体の構築方法。
6. 請求項４または５に記載の覆工体の構築方法であって、
   前記水底に含まれる水が排水されると、水圧が作用して前記封止部材は前記板部材のそれぞれに対して押し付けられる、
   覆工体の構築方法。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の覆工体の構築方法であって、
   前記板部材は杭に載置されて地盤に支持される、
   覆工体の構築方法。
8. 水中の水底に設けられる覆工体の下方に空間が形成される覆工構造であって、
   前記空間は、前記覆工体によって前記水中からの水の侵入を遮断して形成され、
   前記覆工体は、
   前記水底に配置され地盤に支持される複数の板部材と、
   隣接する前記板部材の間の隙間である継目隙間を覆うように、隣接する前記板部材にわたって設けられる封止部材と、を有する、
   覆工構造。
9. 水中の水底に設けられる覆工体の下方に空間が形成される覆工構造であって、
   前記空間は、前記覆工体によって前記水中からの水の侵入を遮断して形成され、
   前記覆工体は、
   前記水底に配置され地盤に支持される板部材と、
   前記板部材の端部を支持する支持部と、
   前記板部材と前記支持部との間の隙間である継目隙間を覆うように、前記板部材と前記支持部とにわたって設けられる封止部材と、を有する、
   覆工構造。
10. 請求項８または９に記載の覆工構造であって、
    前記板部材は杭に載置され地盤に支持される、
    覆工構造。
11. 請求項８に記載の覆工構造であって、
    前記覆工体は、格子形状に配置される４つの前記板部材を備え、
    ４つの前記板部材の角部の間であって格子形状の交差部分には、平面視で十字状の前記継目隙間が形成され、
    前記封止部材は、平面視で十字状に形成され、十字状に形成される前記継目隙間を覆うように４つの前記板部材にわたって設けられる、
    覆工構造。
12. 請求項９に記載の覆工構造であって、
    前記覆工体は、それぞれ前記支持部によって支持され互いに隣接する２つの前記板部材を備え、
    ２つの前記板部材の角部と前記支持部との間には、平面視でＴ字状の前記継目隙間が形成され、
    前記封止部材は、平面視でＴ字状に形成され、Ｔ字状に形成される前記継目隙間を覆うように２つの前記板部材と前記支持部とにわたって設けられる、
    覆工構造。
13. 請求項９に記載の覆工構造であって、
    前記板部材は、前記支持部によって支持される角部を有し、
    前記板部材の前記角部と前記支持部との間には、平面視でＬ字状の前記継目隙間が形成され、
    前記封止部材は、平面視でＬ字状に形成され、Ｌ字状に形成される前記継目隙間を覆うように前記板部材の前記角部と前記支持部とにわたって設けられる、
    覆工構造。
    
    

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