特開 2025-5994 水底地盤孔の施工方法、及び水底配管構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025005994

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】水底地盤孔の施工方法、及び水底配管構造

(51)【国際特許分類】

   E02D 29/07 20060101AFI20250109BHJP

   E21D 9/06 20060101ALI20250109BHJP

   E21D 5/10 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

E02D29/07

E21D9/06 311Z

E21D5/10

E21D9/06 301E

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023106490

(22)【出願日】2023-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(71)【出願人】

【識別番号】000151449

【氏名又は名称】株式会社東京久栄

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 文彦

(72)【発明者】

【氏名】浜口 邦夫

(72)【発明者】

【氏名】田中 信弥

(72)【発明者】

【氏名】黒河 勝之

(72)【発明者】

【氏名】坂本 馨

(72)【発明者】

【氏名】高橋 雅史

(72)【発明者】

【氏名】白石 秀行

(72)【発明者】

【氏名】長尾 匠

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054AA07

2D054AC18

2D054EA07

(57)【要約】

【課題】水底地盤を山留めしつつ、工期を短縮することを目的とする。
【解決手段】水底地盤孔の施工方法は、海底地盤２０Ｇを掘削する水底掘削工程と、平面視にて枠状に形成されるとともに側壁部５０Ｓに開口５２を有する山留め枠体５０を海２０に沈め、海底地盤２０Ｇの掘削底２０Ｌに設置する山留め枠体設置工程と、開口５２を閉塞した状態で、山留め枠体５０の周囲を埋戻し土６０によって埋め戻す周囲埋戻し工程と、開口５２を開放し、山留め枠体５０に向かって埋戻し土６０を掘削する掘進機４０を、開口５２から山留め枠体５０の内側へ進入させる進入工程と、を備える。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水底地盤を掘削する水底掘削工程と、
平面視にて枠状に形成されるとともに側壁部に開口を有する山留め枠体を水中に沈め、前記水底地盤の掘削底に設置する山留め枠体設置工程と、
前記開口を閉塞した状態で、前記山留め枠体の周囲を埋戻し土によって埋め戻す周囲埋戻し工程と、
前記開口を開放し、前記山留め枠体に向かって前記埋戻し土を掘削する掘進機を、前記開口から前記山留め枠体の内側へ進入させる進入工程と、
を備える水底地盤孔の施工方法。

【請求項2】

前記進入工程において、前記開口を閉塞する閉塞板を引き上げることにより、前記開口を開放する、
請求項１に記載の水底地盤孔の施工方法。

【請求項3】

前記掘進機には、推進管が接続され、
前記進入工程の後の配管工程において、前記山留め枠体の内側において、前記推進管から前記掘進機を取り外すとともに、該推進管に取水管又は排水管を取り付ける、
請求項１又は請求項２に記載の水底地盤孔の施工方法。

【請求項4】

平面視にて枠状に形成されるとともに側壁部に開口を有し、水底地盤に埋設された山留め枠体と、
前記水底地盤に埋設されるとともに、先端部が前記開口を介して前記山留め枠体の内側に挿入された推進管と、
前記山留め枠体の内側に設置され、前記推進管の前記先端部と接続された取水管又は排水管と、
を備える水底配管構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水底地盤孔の施工方法、及び水底配管構造に関する。

【背景技術】

【0002】

海や河川等の水中にトンネルを到達させるトンネル貫通工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、発進立坑から地盤を横方向に掘削するとともに、掘削された掘削孔に複数の敷設管を順次継ぎ足しながら挿入し、到達立坑に到達させる推進工法が知られている（例えば、特許文献２参照）

【0004】

さらに、シールド掘削機によって地下鉄用のトンネルを掘削する掘削方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８－１９３４８９号公報

【特許文献2】特開平６－２１２８９１号公報

【特許文献3】特開２００２－２１４６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、海や河川等の水底地盤にシートパイルを打設して山留めし、シートパイルの内側を掘削することにより、掘進機を回収する到達立坑を形成することが考えられる。

【0007】

しかしながら、水底地盤に対するシートパイルの打設作業には手間がかかるため、工期が長期化する可能性がある。

【0008】

本発明は、上記の事実を考慮し、水底地盤を山留めしつつ、工期を短縮することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１に記載の水底地盤孔の施工方法は、水底地盤を掘削する水底掘削工程と、平面視にて枠状に形成されるとともに側壁部に開口を有する山留め枠体を水中に沈め、前記水底地盤の掘削底に設置する山留め枠体設置工程と、前記開口を閉塞した状態で、前記山留め枠体の周囲を埋戻し土によって埋め戻す周囲埋戻し工程と、前記開口を開放し、前記山留め枠体に向かって前記埋戻し土を掘削する掘進機を、前記開口から前記山留め枠体の内側へ進入させる進入工程と、を備える。

【0010】

請求項１に係る水底地盤孔の施工方法によれば、先ず、水底掘削工程において、水底地盤を掘削する。次に、山留め枠体設置工程において、平面視にて枠状に形成されるとともに側壁部に開口を有する山留め枠体を水中に沈め、水底地盤の掘削底に設置する。

【0011】

次に、周囲埋戻し工程において、開口を閉塞した状態で、山留め枠体の周囲を埋戻し土によって埋め戻す。次に、進入工程において、開口を開放し、山留め枠体に向かって埋戻し土を掘進する掘進機を、開口から山留め枠体の内側へ進入させる。

【0012】

このように本発明では、山留め枠体設置工程において、山留め枠体を水中に沈めて水底地盤の掘削底に設置することにより、例えば、水底地盤にシートパイルを打設して山留めする場合と比較して、工期を短縮することができる。

【0013】

また、本発明では、例えば、水底地盤にシートパイルを打設する場合と比較して、振動や騒音等を抑制することができる。

【0014】

さらに、シートパイルによって水底地盤を山留めする場合、例えば、水中においてシートパイルを溶断して掘進機を通す開口を形成する必要がある。

【0015】

これに対して本発明では、山留め枠体の側壁部に開口を予め形成しておくことにより、工期をさらに短縮することができる。

【0016】

請求項２に記載の水底地盤孔の施工方法は、請求項１に記載の水底地盤孔の施工方法において、前記進入工程において、前記開口を閉塞する閉塞板を引き上げることにより、前記開口を開放する。

【0017】

請求項２に係る水底地盤孔の施工方法によれば、進入工程において、山留め枠体の開口を閉塞する閉塞板を引き上げることにより、開口を容易に開放することができる。したがって、工期をさらに短縮することができる。

【0018】

請求項３に記載の水底地盤孔の施工方法は、請求項１又は請求項２に記載の水底地盤孔の施工方法において、前記掘進機には、推進管が接続され、前記進入工程の後の配管工程において、前記山留め枠体の内側において、前記推進管から前記掘進機を取り外すとともに、該推進管に取水管又は排水管を取り付ける。

【0019】

請求項３に係る水底地盤孔の施工方法によれば、進入工程の後の配管工程において、山留め枠体の内側において、推進管から掘進機を取り外すとともに、推進管に取水管又は排水管を取り付ける。

【0020】

このように山留め枠体によって水底地盤に施工スペースを確保することにより、掘進機を容易に回収することができるとともに、推進管に取水管又は排水管を容易に取り付けることができる。

【0021】

請求項４に記載の水底地盤孔の水底配管構造は、平面視にて枠状に形成されるとともに側壁部に開口を有し、水底地盤に埋設された山留め枠体と、前記水底地盤に埋設されるとともに、先端部が前記開口を介して前記山留め枠体の内側に挿入された推進管と、前記山留め枠体の内側に設置され、前記推進管の前記先端部と接続された取水管又は排水管と、を備える。

【0022】

請求項４に係る水底配管構造によれば、山留め枠体は、平面視にて枠状に形成されるとともに側壁部に開口を有する。この山留め枠体は、水底地盤に埋設される。また、水底地盤には、推進管が埋設される。推進管の先端部は、山留め枠体の側壁部の開口を介して、当該山留め枠体の内側に挿入される。この推進管の先端部は、山留め枠体の内側に設置された取水管又は排水管と接続される。

【0023】

このように本発明では、水底地盤に山留め枠体を埋設することにより、水底地盤にシートパイルを打設して山留めする場合と比較して、工期を短縮することができる。

【0024】

また、本発明では、例えば、水底地盤にシートパイルを打設する場合と比較して、振動や騒音等を抑制することができる。

【0025】

さらに、シートパイルによって水底地盤を山留めする場合、例えば、水中においてシートパイルを溶断して掘進機を通す開口を形成する必要がある。

【0026】

これに対して本発明では、山留め枠体の側壁部に開口を予め形成しておくことにより、工期をさらに短縮することができる。

【発明の効果】

【0027】

以上説明したように、本発明によれば、水底地盤を山留めしつつ、工期を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】一実施形態に係る水底地盤孔の施工方法によって施工された導水管、及び水底配管構造を示す立断面図である。

【図2】一実施形態に係る水底地盤孔の施工方法の施工過程を示す縦断面図である。

【図3】一実施形態に係る水底地盤孔の施工方法の施工過程を示す縦断面図である。

【図4】図３に示される山留め枠体を示す斜視図である。

【図5】一実施形態に係る水底地盤孔の施工方法の施工過程を示す縦断面図である。

【図6】一実施形態に係る水底地盤孔の施工方法の施工過程を示す縦断面図である。

【図7】一実施形態に係る水底地盤孔の施工方法の施工過程を示す縦断面図である。

【図8】一実施形態に係る水底地盤孔の施工方法の施工過程を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照しながら、一実施形態について説明する。

【0030】

図１には、本実施形態に係る水底地盤孔の施工方法によって施工された導水管３０、及び水底配管構造が示されている。導水管３０は、一例として、陸地１０側に設置された水槽等の貯水槽１２に海水を給水する供給管とされており、貯水槽１２と海２０とを接続している。

【0031】

導水管３０は、一例として、推進工法によって施工されており、複数の推進管３２により構成されている。具体的には、発進立坑としての貯水槽１２の施工位置から、陸地１０の地盤１０Ｇを海２０に向かって掘進機４０（図６参照）で横方向に掘削するとともに、掘削された掘削孔に推進管３２を順次継ぎ足しながら挿入する。そして、海底地盤２０Ｇに形成された到達立坑Ｈにおいて、掘進機４０（図７参照）を回収するとともに、推進管３２の先端部３２Ｔに取水管３４を取り付ける。

【0032】

なお、本実施形態では、取水管３４の連結口３４Ｕ（図８参照）に、取水口を構成する図示しないベロシティキャップが連結されている。このベロシティキャップには、底引き網引掛り防止板等のカバー体３６が取り付けられている。カバー体３６の外周部は、袋型根固め３８によって固定されている。また、海底地盤２０Ｇは、水底地盤の一例である。

【0033】

本実施形態に係る水底配管構造は、導水管３０の先端側（海２０側）に適用されている。この水底配管構造は、山留め枠体５０と、山留め枠体５０の開口５２を介して先端部が山留め枠体５０の内側に挿入された推進管３２と、推進管３２の先端部に接続された取水管３４とを備えている。

【0034】

ここで、本実施形態に係る水底地盤孔の施工方法は、到達立坑Ｈ、海底地盤２０Ｇに埋設される導水管３０、及び取水管３４の施工に適用されている。以下、本実施形態に係る水底地盤孔の施工方法について具体的に説明する。

【0035】

（水底掘削工程）
先ず、図２に示されるように、水底掘削工程において、図示しないクレーン台船の船上クレーン等によって、到達立坑Ｈの施工領域、及びその周辺の海底地盤２０Ｇを掘削する。この際、海底地盤２０Ｇの掘削領域の周囲に、例えば、シート状の汚濁防止枠２２を適宜設置する。なお、汚濁防止枠２２は、必要に応じて設ければよく、適宜省略可能である。

【0036】

（水底基礎施工工程）
次に、水底基礎施工工程において、海底地盤２０Ｇの掘削底２０Ｌに水底基礎２４を施工する。具体的には、船上クレーン等によって海２０に所定量の石を投入し、海底地盤２０Ｇの掘削底２０Ｌに敷き詰めて水底基礎（海底基礎）２４を形成する。なお、水底基礎２４は、必要に応じて設ければよく、適宜省略可能である。

【0037】

（山留め枠体設置工程）
次に、図３に示されるように、山留め枠体設置工程において、船上クレーン１４によって、山留め枠体５０を海２０に沈め、水底基礎２４上に設置する。この際、山留め枠体５０は、後述する開口５２が陸地１０側（推進管３２の接続側）に向くように設置する。この山留め枠体５０の内側が、到達立坑Ｈとなる。

【0038】

ここで、山留め枠体５０について補足すると、図４に示されるように、山留め枠体５０は、鋼板や鉄骨等によって、平面視にて矩形枠状に形成されている。つまり、山留め枠体５０は、上下が開口された断面矩形状の中空状に形成されている。この山留め枠体５０は、４つの側壁部５０Ｓを有している。また、山留め枠体５０における陸地１０（図１参照）側の側壁部５０Ｓには、開口５２が形成されている。

【0039】

開口５２は、山留め枠体５０の側壁部５０Ｓを厚み方向に貫通する円形状の貫通孔とされている。また、開口５２には、後述する掘進機４０、ロックドア４２、及び推進管３２が貫通可能とされている。この開口５２は、閉塞板５４によって開閉可能とされている。

【0040】

閉塞板５４は、山留め枠体５０における陸地１０（図１参照）側の側壁部５０Ｓに、上下方向にスライド可能に取り付けられている。また、閉塞板５４は、鋼板等によって矩形状に形成されており、その上端部に一対の吊り部５４Ａが設けられている。この閉塞板５４は、開口５２を閉塞した状態で、山留め枠体５０の側壁部５０Ｓの外面に沿って配置されている。また、山留め枠体５０の側壁部５０Ｓには、閉塞板５４を開閉可能に支持する複数のガイド部５６が設けられている。

【0041】

ガイド部５６は、Ｌ字形状に形成されている。また、複数のガイド部５６は、開口５２を閉塞した状態の閉塞板５４の両側の側端部及び下端部に沿って配置されており、これらの側端部及び下端部を支持している。この状態から、閉塞板５４を上方へ引き上げることにより、開口５２が開放可能とされている。

【0042】

なお、閉塞板５４及びガイド部５６は、山留め枠体５０の外側に限らず、山留め枠体５０の内側に設けられてもよい。また、ガイド部５６の形状や配置は、適宜変更可能である。さらに、ガイド部５６は、閉塞板５４を開閉可能に支持する支持部の一例である。

【0043】

（周囲埋戻し工程）
次に、図５に示されるように、周囲埋戻し工程において、閉塞板５４によって山留め枠体５０の開口５２を閉塞した状態で、船上クレーン等によって、山留め枠体５０の周囲の掘削領域を全周に亘って埋戻し土６０で埋め戻す。これにより、閉塞板５４によって、開口５２から山留め枠体５０の内側に埋戻し土６０が流入することが抑制される。なお、埋戻し領域の周囲には、例えば、図示しない汚濁防止枠を適宜設置する。

【0044】

また、山留め枠体５０に対する陸地１０（図１参照）側の埋戻し土６０、すなわち掘進機４０によって掘削される埋戻し土６０上に複数の土嚢６２を設置し、当該埋戻し土６０を締め固める。この状態で、掘進機４０によって埋戻し土６０を掘削する。

【0045】

なお、埋戻し土６０上には、土嚢６２に限らず、コンクリートブロック等の他の錘体を設置してもよい。また、土嚢６２は、錘体の一例である。さらに、土嚢６２は、必要に応じて設ければよく、適宜省略可能である。

【0046】

（進入工程）
次に、図６に示されるように、先ず、進入工程の事前準備として、図示しない船上クレーン等によって、掘進機４０を支持する架台４４を海２０に沈め、山留め枠体５０の内側の水底基礎２４上に仮設する。また、架台４４は、図示しないジャッキ等によって山留め枠体５０に固定する。

【0047】

進入工程は、例えば、掘進機４０から山留め枠体５０までの距離Ｄが所定値に達した場合に実施される。この進入工程では、先ず、船上クレーン１４によって閉塞板５４を引き上げ、山留め枠体５０の側壁部５０Ｓの開口５２を開放する。この状態で、掘進機４０を作動し、山留め枠体５０の開口５２に向かって埋戻し土６０を掘削させ、当該開口５２から山留め枠体５０の内側へ掘進機４０全体を進入させる。

【0048】

ここで、掘進機４０の後端部には、ロックドア４２を介して推進管３２の先端部３２Ｔが連結されている。これらのロックドア４２及び推進管３２の先端部３２Ｔも、掘進機４０と共に山留め枠体５０の内側に進入させる。そして、山留め枠体５０の内側に進入した掘進機４０及びロックドア４２等は、山留め枠体５０の内側に仮設された架台４４によって支持する。

【0049】

（配管工程）
次に、図７に示されるように、配管工程において、到達立坑Ｈ内から掘進機４０及びロックドア４２を回収し、図８に示されるように、推進管３２の先端部３２Ｔに取水管３４を連結する。

【0050】

具体的には、先ず、図７に示されるように、掘進機４０とロックドア４２との連結を解除し、船上クレーン等によって掘進機４０を引き上げて回収する。

【0051】

次に、ロックドア４２の図示しないバルブを開放し、推進管３２内に海水を注入する。次に、ロックドア４２と推進管３２との連結を解除し、船上クレーン等によってロックドア４２を引き上げて回収する。また、船上クレーン等によって架台４４を引き上げて回収する。

【0052】

次に、図８に示されるように、船上クレーン等によって取水管３４を海２０に沈め、水底基礎２４上に設置する。取水管３４は、一例として、Ｔ字状に形成されており、連結口３４Ｕを上にして水底基礎２４上に設置される。また、取水管３４の連結部を推進管３２の先端部３２Ｔにボルト等によって連結する。

【0053】

（内部埋戻し工程）
次に、図１に示されるように、内部埋戻し工程において、船上クレーン等によって、山留め枠体５０の内部を埋戻し土６４によって埋め戻す。この際、埋戻し領域の周囲には、汚濁防止枠２２を適宜設置する。その後、取水管３４の連結口３４Ｕに、取水口を構成する図示しないベロシティキャップを連結するとともに、当該ベロシティキャップに、例えば、底引き網引掛り防止板等のカバー体３６を設置する。

【0054】

なお、カバー体３６の構成は、適宜変更可能である。また、カバー体３６は、必要に応じて設ければよく、適宜省略可能である。

【0055】

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0056】

図３に示されるように、本実施形態によれば、前述したように、山留め枠体設置工程において、平面視にて枠状に形成されるとともに側壁部５０Ｓに開口５２を有する山留め枠体５０を海２０に沈め、海底地盤２０Ｇの掘削底２０Ｌに設置する。

【0057】

次に、図５に示されるように、周囲埋戻し工程において、閉塞板５４によって開口５２を閉塞した状態で、山留め枠体５０の周囲を埋戻し土６０によって埋め戻す。

【0058】

次に、図６に示されるように、進入工程において、閉塞板５４を引き上げて開口５２を開放し、山留め枠体５０に向かって埋戻し土６０を掘進する掘進機４０を、開口５２から山留め枠体５０の内側へ進入させる。

【0059】

このように本実施形態では、山留め枠体設置工程において、山留め枠体５０を海２０に沈めて海底地盤２０Ｇの掘削底２０Ｌに設置することにより、例えば、海底地盤２０Ｇにシートパイルを打設して山留めする場合と比較して、工期を短縮することができる。

【0060】

また、本実施形態では、例えば、海底地盤２０Ｇにシートパイルを打設する場合と比較して、振動や騒音等を抑制することができる。さらに、汚濁防止枠２２を使用することにより、海２０の汚濁を抑制することができる。

【0061】

また、シートパイルによって海底地盤２０Ｇを山留めする場合、例えば、水中においてシートパイルを溶断して掘進機４０を通す開口５２を形成する必要がある。

【0062】

これに対して本実施形態では、山留め枠体５０の側壁部５０Ｓに開口５２を予め形成しておくことにより、工期をさらに短縮することができる。

【0063】

また、進入工程において、山留め枠体５０の開口５２を閉塞する閉塞板５４を引き上げることにより、開口５２を容易に開放することができる。したがって、工期をさらに短縮することができる。

【0064】

さらに、図７及び図８に示されるように、配管工程において、山留め枠体５０の内側において、推進管３２から掘進機４０及びロックドア４２を取り外すとともに、推進管３２の先端部３２Ｔに取水管３４を取り付ける。

【0065】

このように山留め枠体５０によって海底地盤２０Ｇに施工スペースを確保することにより、掘進機４０を容易に回収することができるとともに、推進管３２に取水管３４を容易に取り付けることができる。

【0066】

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

【0067】

上記実施形態では、山留め枠体５０に閉塞板５４が上下方向に開閉可能（スライド可能）に取り付けられている。しかし、閉塞板５４は、例えば、山留め枠体５０に横方向に開閉可能（スライド可能）に取り付けられても良い。この場合、進入工程において、閉塞板５４を横方向にスライドさせることにより、山留め枠体５０の開口５２が開放される。

【0068】

また、閉塞板５４は、山留め枠体５０の側壁部５０Ｓにボルト等によって着脱可能に取り付けられてもよい。この場合、進入工程において、閉塞板５４及び山留め枠体５０の側壁部５０Ｓからボルト等を取り外し、閉塞板５４を撤去することにより、山留め枠体５０の開口５２が開放される。

【0069】

また、上記実施形態では、導水管３０が、海水を貯水槽１２に供給する供給管とされている。しかし、導水管３０は、供給管に限らず、例えば、貯水槽１２に貯水された水を海２０に排出する排出管とされてもよい。この場合、推進管３２の先端部３２Ｔには、取水管３４に換えて、例えば、排水管が接続される。

【0070】

また、上記実施形態では、導水管３０が海２０に接続されている。しかし、導水管３０は、海２０に限らず、例えば、河川や湖に接続されてもよい。この場合、山留め枠体５０は、河底や湖底等の水底地盤を掘削した掘削底に設置される。

【0071】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0072】

２０ 海（水中）
２０Ｇ 海底地盤（水底地盤）
２０Ｌ 掘削底
３２ 推進管
３２Ｔ 先端部
３４ 取水管
４０ 掘進機
５０ 山留め枠体
５０Ｓ 側壁部
５２ 開口
５４ 閉塞板
６０ 埋戻し土

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】