水中浮遊トンネル
A tunnel that floats underwater, deep enough to avoid water traffic and weather
水中浮体トンネルは海底に固定（左）するか、ポンツーンから吊り下げ（右）ることができる。

沈下浮体トンネル（SFT ）は、沈下浮体管橋（SFTB）、吊りトンネル、アルキメデス橋とも呼ばれ、浮力（具体的には静水力推力、アルキメデスの原理を利用する）によって支えられ、水中に浮かぶトンネルの提案設計である。[1]

チューブは水中に設置されます。水上交通や天候の影響を受けない程度の深さですが、高水圧に耐えられるほど深くはありません。通常は20～50メートル（66～164フィート）の深さで十分です。ケーブルは海底[1]または海面上のポンツーン[2]に固定され、チューブが水面に浮いたり沈んだりするのを防ぎます。

工事

浮力効果の図

沈埋浮体トンネルのコンセプトは、浮橋や海洋構造物に適用される既知の技術に基づいていますが、その建設方法は沈埋トンネルとほぼ同様です。乾ドックでセクションごとにプレファブリケーションされたチューブを現場に搬入した後、まずセクションを密閉し、密閉したまま沈埋し、セクション同士が固定されたら密閉を解除する方法があります。また、セクションを密閉せずに現場で溶接した後、ポンプで水を排出する方法もあります。

バラストは、構造物がほぼ静水圧平衡状態（つまり、トンネル全体の密度が水とほぼ同じ）になるように計算されます。一方、沈埋トンネルは、負の浮力が得られるようにバラストが充填されるため、海底に留まる傾向があります。これは当然のことながら、沈埋トンネルの浮力（それぞれわずかに正または負）に応じて、沈埋トンネルを所定の位置に維持するために、地面または水面にアンカーで固定する必要があることを意味します。

アプリケーション

水上構造物:
  1. 吊り橋
  2. 水中浮遊トンネル
  3. 浸漬管
  4. 海底トンネル

水中浮体管は、従来の橋やトンネルでは技術的に困難であったり、費用が法外に高かったりする超深海でのトンネル建設を可能にします。浮体管はある程度の可動性があり、構造性能は長さに依存しないため（つまり、安定性と耐久性を損なうことなく、非常に長いものでも可能）、地震や気象現象にも容易に対応できます。

その一方で、アンカーや潜水艦の交通に対して脆弱になる可能性もあるため、建造する際にはこの点を考慮する必要があります。

適用可能な場所としては、フィヨルド、深く狭い海峡、深い湖などが挙げられる。[3]

提案

2016年現在[update]、水中浮体トンネルは建設されたことはないが、さまざまな団体からいくつかの提案が提出されている。

日付 場所 国 提案者 リンク
1886 特許番号9558 [4] イギリス サー・エドワード・ジェームズ・リード [5] [6]
1890 特許番号447735 [7] アメリカ合衆国 H. モーザー [8]
1905 特許番号357983 [9] フランス MF ヘネビック [6] [8]
1907 特許番号862288 [10] アメリカ合衆国 ホスミス [8]
1923 特許「dykket pontonbro」 ノルウェー トリグヴェ・オルセン [6] [11]
1947 特許「«neddykket, flytende トンネル til kryssing av fjordløp」は出願中です。 91699 ノルウェー エリック・オデゴード [6] [11]
1960 特許番号1262386 [12] フランス MF クリスタルディ [8]
1969 メッシーナ海峡 イタリア アラン・グラント [6] [13] [14]
1980 バンクーバー島（バンクーバー島固定リンク） カナダ カナダ、ブリティッシュコロンビア州運輸省 [15]
1984 コモ湖 イタリア G.マグリーニ [16]
1998 ホーグスフィヨルド ノルウェー ノルウェー道路公社 [17] [18] [19] [20]
2003 大西洋横断トンネル — ディスカバリーチャンネルのエクストリームエンジニアリング（シーズン1、エピソード3） [21] [22]
2011 ソグネフィヨルド ノルウェー ノルウェー道路公社 [23]
2016 ビョルナフィヨルド ノルウェー ノルウェー道路公社 [24]
2017 複数の候補地 — ハイパーループワン [25]
? 北海道噴火湾​ 日本 沈埋浮体トンネル技術協会 [26] [27]
? ワシントン湖、シアトル アメリカ合衆国 ジェームズ・フェルチ / Subterra, Inc. [14] [27] [28]
? ルガーノ湖 スイス [14]
2018 クック海峡 ニュージーランド Stuff.co.nzのジャーナリスト [29]
? ガルダ湖 イタリア ジャコモ・シス・オンルス委員会 [30]
2021 アイリッシュ海 イギリス ボリス・ジョンソン [31]

ヨーロッパ

ノルウェーでは、この構造に関する最初の特許は1923年にトリグヴェ・オルセン（「沈没ポンツーン橋」）によって提出され、1947年には技術者のエリック・ウーデゴールによって新たな特許が申請されました。この構造への関心は、ノルウェーにおける数々の研究によって過去数世紀にわたって再燃しましたが、近年の海洋構造物の発展に伴い、ノルウェー道路公社（NPRA）による研究によって初めてこの構造の実現可能性が証明されました。ノルウェー道路公社（NPRA）は、クリスチャンサンとトロンハイム間の西回廊（ヨーロッパルートE39）におけるフィヨルド横断フェリーの廃止に関する技術的および経済的可能性を調査しました。[32] [33] このプロジェクトは、フォーエバー・オープン・ロード・プログラムを通じてFEHRLとも連携しています。[34]このプロジェクトが実現した場合、費用は250億ドルと見積もられ、2050年までに完成する予定です。[35]

イタリアの企業であるポンテ・ディ・アルキメデ・インターナショナルは、欧州連合からの財政的補助金と、30以上の国立道路センターの国際協会であるFEHRL（欧州国立道路研究所フォーラム）の調整を受けて、ノルウェー道路研究所[36] 、デンマーク道路研究所、イタリア海運登録局と共同でSFTを調査しました。[37]さらに、イタリアのコモ（コモ湖）とレッコの州政府は、ラリオ川を渡るためのアルキメデス橋に公式に大きな関心を示しており、メッシーナ海峡の水中浮体トンネルの研究はポンテ・ディ・アルキメデ社によって推進され、イタリア海軍登録局（RINA）による実現可能性分析によって検証されました。[38]

中国

SIJLAB（イタリア・中国アルキメデスの橋共同研究施設）は、1998年に中国中国科学院機械研究所とPonte di Archimede SpAの間で設立され、イタリア外務省、中国科学技術部、中国科学院機械研究所の資金援助を受けています。

このコンソーシアムは、中国東部浙江省の千島湖に長さ100メートルの実証トンネルを建設する計画を立てていた。トンネル内には、中央に二層の一方通行の高速道路が走り、その両側に鉄道線路が2本敷設される。[39]その後、このパイロットプロジェクトは、現在はスキューバダイビングでしか見ることができない水没した河城遺跡を邪魔されることなく見学できる観光展望トンネルとなることが報じられた。[40] [41]千島湖のプロトタイプは、同じく浙江省舟山群島の金塘海峡に全長3,300メートルの水中浮体トンネルを建設するプロジェクトの計画に役立つだろう。[42] [43] [44]

ポンテ・ディ・アルキメーデ・インターナショナルの社長であるエリオ・マタチェナ氏によると、深海にこのようなトンネルを建設する上で唯一の難しさは、構造コストの高さだという。つまり、非常に高価なケーブルが長くなるということだ。また、このトンネルは、重量制限が非常に厳しい従来の橋よりも多くの重量を支えることができるにもかかわらず、建設費は最大2分の1にまで抑えられるとマタチェナ氏は指摘する。さらに、環境調査では、このトンネルが水生生物に与える影響は非常に小さいことが示されていると指摘している。[45]

インドネシア

インドネシアもこの技術に興味を示しています。スマトラ島とジャワ島を結ぶインフラについては、従来の橋梁と海底トンネルの2つの選択肢が検討されました。

2004年、トンネル建設案はより広く議論されるようになりました。特に、当時の国家開発大臣クウィク・キアン・ジーが、欧州のコンソーシアムがジャワ島とスマトラ島を結ぶ海底トンネルへの投資に関心を示していると発表したことがきっかけでした。スンダ海峡の海底トンネル建設の予算は約150億米ドルとされ、長期的にはジャワ島とスマトラ島を途切れることなく繋ぐことになります。このプロジェクトは2005年に着工し、2018年には供用開始が予定されており、アジアハイウェイの一部でした。[46]

しかし、後に橋の選択肢が支持されるようになった。[47]

2007年、交通システム・産業技術評価・応用センター所長のイル・イスケンダール氏率いるインドネシアの専門家が、中伊アルキメデス橋プロジェクトのSIJLABエンジニアとの会議に参加した。[43] [48] 1万3千以上の島々からなる群島国家であるインドネシアは、このようなトンネルの恩恵を受けることができる。島々間の従来の交通手段は主にフェリーである。したがって、沈没浮体トンネルは、通常の橋に加えて、隣接する島々を結ぶ代替手段となり得る。

参照

参考文献

  1. ^ ab Zanchi, Flores (2002年7月). 「アルキメデスの橋」. Floornature. 2008年1月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年2月11日閲覧。
  2. ^ 「イタリアの文化の架け橋」北京公式ウェブポータル。2008年1月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年9月13日閲覧。
  3. ^ ITA : 新たな展開：水中浮遊トンネル Archived 2008-02-05 at the Wayback Machine
  4. ^ CA特許26192、エドワード・ジェームズ・リード、「海峡またはその他の水域によって隔てられた鉄道を接続するシステム、構造、およびそれを実現する装置」、1887年3月10日発行 
  5. ^ スティックス、ゲイリー（1997年7月）「トンネルビジョン」サイエンティフィック・アメリカン誌第277巻第1号32頁。JSTOR 24995825  。
  6. ^ abcde ミノレッティ、アリアナ (2019 年 7 月 17 日)。 「Il ponte di Archimede: l'evoluzione tecnica di un concetto storico」[アルキメデスの橋: 歴史的概念の技術的進化]。ストラーデとアウトストラーデ。2020 年9 月 15 日に取得。
  7. ^ 米国特許447735、ヘンリー・モーザー、「トンネル」、1891年3月3日公開 
  8. ^ abcd "D.コスタ、E.パジュスコ、L'UOMO、L'ACQUA E LA SUA ENERGIA、IL PONTE DI ARCHIMEDE COME SOLUZIONE PER L'ATTRAVERSAMENTO DELLO STRETTO DI MESSINA、IUAV 2003"
  9. ^ FR Patent 357983、Francois Hennebique、「Travées, palées et culées de ponts et de trails, en béton armé, plus ou moins émergés ou immergés dans l'eau ou dans des terrains aquifères ou vaseux」、1906 年 1 月 22 日発行 
  10. ^ 米国特許862288、ハンフォード・O・スミス、「海底トンネル」、1907年8月6日公開 
  11. ^ ab " Vesterås, Thea Merete (Spring 2014). Rørbru som innovativ fjordkryssingsløsning (PDF) (Masteroppgave). Universitetet i Oslo , Senter for teknologi, innovasjon og kultur . 2020 年9 月 15 日閲覧。
  12. ^ FR Patent 1262386、Filippo Cristaldi、「Moyens sous-marins de liaison et de communication entre des berges séparées par des eaux généralement profondes」、1961 年 5 月 26 日発行 
  13. ^ 米国特許3738112、アラン・バーネット・グラントとラルフ・シャーマン、「水域の橋渡しまたは橋渡し」、1973年6月12日公開、アラン・グラント＆パートナーズに譲渡 
  14. ^ abc 「SIJLAB：中伊合同アルキメデス橋研究室」（PDF） 。 2007年7月3日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2008年8月22日閲覧。
  15. ^ 「バンクーバー島への潜在的な固定リンク」 ブリティッシュコロンビア州運輸省、2001年。2010年8月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  16. ^ マグリーニ、ジャンフランコ (2006)。 「トゥーボ・デル・ラーゴ・ディ・コモ」。エディクソン.com 。2020 年9 月 15 日に取得。
  17. ^ “フィヨルドクライシングのコンクラランス”.ノルウェー公道管理局。 2012 年 5 月 7 日。2013 年10 月 13 日に取得。
  18. ^ 「フェリーフリーE39：Rørbruer（チューブ橋）」ノルウェー道路公社2012年12月 60ページ。2016年1月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年10月13日閲覧。
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  21. ^ 「エクストリーム・エンジニアリング：大西洋横断トンネル」ディスカバリーチャンネル。2011年9月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。– 大西洋横断トンネルの理論的構造のインタラクティブなプレゼンテーション
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  29. ^ 「クック海峡に橋かトンネルを建設する時期は来たか？」Stuff誌、2018年2月6日。 2018年2月20日閲覧。
  30. ^ “ガルダ湖、ecco il progetto della prima pista ciclabile subacquea del mondo”.トレントトゥデイ（イタリア語）。2019年10月14日に取得。
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  33. ^ Aarian Marshall (2016年7月14日). 「確かに、『沈下浮橋』はフィヨルドを横断する合理的な方法だ」. Wired . 2016年8月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年7月31日閲覧。
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  40. ^ 「千島湖：千島湖と古代の水没都市」www.amusingplanet.com . 2021年4月18日閲覧。
  41. ^ sina_mobile (2018-12-10)。 「千岛湖正在营建『水下悬浮隧道』、水下『古城』知覚重新现世」。k.sina.cn 。2021年4月18日閲覧。
  42. ^ 「アルキメデス橋」Ponte di Archimede International SpA 2008年1月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。
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  44. ^ 浙江大学大規模橋梁・トンネル構造物の健全性監視制御研究（2006年）。「吊り下げ式トンネルに関する研究」。2008年1月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  45. ^ マリア・ピア・メディナ・ルナ (2006年10月21日)。 「Le premier pont-tunnel submergé reliera en Chine lecontinent à une île sur 3 200 m」（フランス語）。 L'Internaute — 雑誌 Savoir。 2008 年 7 月 26 日にオリジナルからアーカイブされました。2008 年 8 月 18 日に取得。
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  48. ^ 中国科学院機械研究所：インドネシアの専門家がIMECHを訪問 Archived 2007-12-18 at the Wayback Machine

さらに読む

研究論文
  • Mariagrazia Di Pilato、Anna Feriani、Federico Perotti (2008年3月17日). 「地震荷重下における水中浮体トンネルの動的応答に関する数値モデル」『Earthquake Engineering & Structural Dynamics』第37巻第9号、1203～1222ページ。2013年1月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  • FEHRL（欧州道路研究所フォーラム）（2008年3月17日）「水中浮体トンネルコンセプトの分析」報告書番号1996/2a、ISSN 1362-6019。
  • ジョン・クロケボルグ著『Strait Crossings 2001』511～590ページ
  • オストリド、ハーバード;グランツ、ウォルター C.ジャン・サヴール。ヤコブセン、ベルント (2007)。 「次のステップ: 非常に長いトンネル (VLT)」。イリのバルタクにて。フルディナ、イワン。ロマンツォフ、ゲオルギジ。ズラマル、ヤロミール（編）。地下空間 — 大都市の 4 次元目。テイラー＆フランシスグループ。149 ～ 154ページ 。ISBN 978-0-415-40807-3. OCLC  7350147091。
  • Hakkaart, JA; Lancelotti, A.; Østlid, H.; Marazza, R.; Nyhus, KA (1993). Culverwell, DR (ed.). 「第6章：水中浮体トンネル」 .トンネル工事と地下空間技術. 8 (2). 国際トンネル協会: 265– 285. doi :10.1016/0886-7798(93)90096-E . 2020年9月14日閲覧.
ビデオ
  • ノルウェー道路公団によるソグネフィヨルド横断に関する複数の提案を説明するビデオ。4:24で水中浮体トンネルが紹介されています。
  • アルキメデス橋の概念のいくつかを説明するビデオ
  • 千島湖プロジェクトを報じるイタリアのテレビニュース（イタリア語）
  • 中国とイタリアのプロジェクトに関する別のニュース報道（イタリア語）
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