JP2002275909A - ケーソン構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーソンを沈設する際の周辺地盤との摩擦を
低減すること。 【解決手段】 ケーソン壁体２とその下部に形成された
ケーソン刃口７を有するケーソン本体１において、ケー
ソン本体１の側部外方３ａと側部内方３ｂとに、地盤４
ｃに突出する多数の突起６を、前記ケーソン本体１の壁
面に設けたことと、当該突起６の間に吐出孔９から滑材
を吐出することを設けることにより摩擦低減を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーソン工法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリートの中空の構造物を地
上で構築し、その中空内側の土砂を掘削・排土しながら
地中に沈設させてなる地下構造物を構築するケーソン工
法において、ケーソン本体を沈設する際のケーソン壁体
とそれに接する周辺地盤との摩擦抵抗を低減するため
に、図３に示すようにケーソン刃口７より上方のケーソ
ン壁体２の全周囲に３〜５ｃｍ幅でフリクションカット
５を設けている。更に、摩擦抵抗の低減効果を高めるた
めに、フリクションカット５の上部のケーソン壁体２に
適当な間隔で吐出孔９を配置し、滑材（ベントナイト泥
水などの流体）を吐出する噴射工法を併用している。

【０００３】しかし、従来の方法では、次のような問題
点がある。 （ア）ケーソン本体の摩擦抵抗は沈設時に抵抗となって
いた。特にケーソン壁体の下部の刃先からフリクション
カットまでのケーソン刃口の摩擦抵抗が大きく、沈設時
に大きな抵抗となっていた。沈設時の抵抗が増えればグ
ラウンドアンカーから地盤に反力をとってジャッキの力
でケーソン本体を沈設する圧入ケーソン工法では、グラ
ウンドアンカーの本数やジャッキの台数が増え設備費が
増大する。また、ケーソン本体の自重で沈設するオープ
ンケーソン工法やニューマチックケーソン工法では、ケ
ーソン本体の壁面の厚さを増やすなどして自重を増加さ
せて沈設するが費用がかかる。近年は、大深度立坑（概
１００ｍ）をケーソン工法で施工する事例が増えてきて
おり、沈設時の抵抗が極めて大きくなり沈設のための設
備費が増大するので、更なる摩擦抵抗の低減が要望され
ている。 （イ）軟弱地盤ではケーソン本体が自重で自沈してしま
うため、壁面の厚さを減らすなどして自重を減らしてい
たが、壁面の厚さは外荷重などによって決まってしまう
ので、自ずとそれには限界があり自沈の抑制が困難であ
った。 （ウ）噴射工法を併用する場合、滑材の吐出孔は一般に
ケーソン壁体の数平方メートル毎に１ヵ所配置されるの
で、吐出孔のない個所には滑材が行き渡りにくい。滑材
が均等に行き渡るようにするには、吐出孔の配置を密に
するか、或いは吐出力を高めて勢いのある噴流となして
滑材を吐出する方法がある。前者はケーソン壁体の構築
時に常に吐出孔部の取り付け作業が発生し作業が煩雑と
なり、後者は噴流が地盤を攪乱するのでケーソン壁体の
周辺地盤の乱れが多くなり地盤沈下などを引き起こして
いた。 （エ）ケーソン本体を沈設する際に、その傾きや捩れが
発生して施工精度の低下を来たしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたもので、ケーソン本体
を沈設する際の周辺地盤との摩擦を低減する点にあり、
又は、ケーソン本体を沈設する際のケーソン本体の傾き
や捩れを低減する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ケーソン壁体
とその下部に形成されたケーソン刃口を有するケーソン
本体において、ケーソン本体の側部外方および側部内方
の壁面に、多数の突起を設けたことを特徴とする、ケー
ソン構造物、又は、前記記載のケーソン本体において、
前記突起の間に吐出孔を設けたことを特徴とする、ケー
ソン構造物にある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態を詳細に説明する。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の実施の形態に係るケーソン本
体の側部外方に多数の突起を設けたケーソン本体の図２
のＡ−Ａ矢視正面図である。図２は図１のＢ−Ｂ矢視断
面図である。図３はケーソン本体の部分斜視図である。

【０００８】◎実施の形態１ 本発明に係る実施の形態１において、図１乃至図３に示
すように、ケーソン壁体２とその下部に形成されたケー
ソン刃口７を有するケーソン本体１において、ケーソン
壁体２の側部外方３ａと側部内方３ｂとに、地盤４ｃに
突出する多数の突起６を、側部外方３ａの壁面と側部内
方３ｂの壁面とに設けている。本実施の形態１では突起
６は、側部外方３ａの地盤４ａからフリクションカット
５までのケーソン壁体２の壁面と、側部外方３ａのフリ
クションカット５から刃先８までのケーソン刃口７の壁
面と、側部内方３ｂの地盤４ｂから刃先８までのケーソ
ン刃口７の壁面とに設けている。

【０００９】突起６はその断面が図４（ａ）に示すよう
に多角形（曲線形を含む）である半円形であり、その立
体形状が図５（ａ）に示すように半球形である。突起６
は互いに独立して設けてあり、ここでは千鳥配列として
いる。突起６は概直径５〜１０ｃｍで突起６の概中心間
隔は１０〜２０ｃｍである。突起６は断面が図４（ｂ）
に示すように多角形（曲線形を含む）である台形にて、
その立体形状が図５（ｂ）に示すように角錐体形でもよ
い。また、突起６の間隔は夫々の突起の間で変えてもよ
く、夫々の突起６は同一形状でなくてもよい。

【００１０】図６（ａ）に示したようにケーソン本体１
において、突起６はケーソン本体１の縦断方向である地
盤４ａのケーソン本体１の一方端から刃先８の他方端の
方向に密接して連設して壁面に設けている。その断面形
状は互いに独立して設けた前記突起６と同様に半円形で
あり、直径や中心間隔も前記突起６と同様である。図６
（ｂ）は突起６の断面形状を台形としている。前記突起
６の断面形状と同様に楕円や台形など多角形（曲線形を
含む）でよい。また、密接して連接している当該突起６
はケーソン壁体２とケーソン刃口７のフリクションカッ
ト５でその連設は途切れることとなるが、ケーソン本体
１のケーソン壁体２およびケーソン刃口７の縦断方向の
壁面で途切れてもよい。また、当該突起６の間隔は夫々
の突起の間で変えてもよく、夫々の形状は同一形状でな
くてもよい。

【００１１】ケーソン本体１をコンクリートで製作する
場合には、突起６の形状に合せた型枠を製作しコンクリ
ートを打設した後に脱型すれば突起６を作ることができ
る。この場合は脱型の可能な突起６の断面形状は半円形
や台形がよい。また、図８に示したように、ケーソン本
体１を沈設するときに、ケーソン刃口７は刃口鋼板１１
で補強されている。この刃口鋼板１１は鋼板を溶接して
作るので、予めこの鋼板に押型にて突起６を設けておけ
ば突起６のある刃口鋼板１１を作ることができる。

【００１２】図９および図１０に示すように、ケーソン
本体１を地盤４ｃに沈設していくとき、ケーソン本体１
の内部の土砂を掘削・排土しつつケーソン本体１を地盤
４ｃに沈設するので、ケーソン壁体２およびケーソン刃
口７の側部外方３ａの地盤４ｃと接する壁面には摩擦抵
抗は発生する。また、ケーソン本体１の内部の土砂が残
っていれば、ケーソン壁体２およびケーソン刃口７の側
部内方３ｂの地盤４ｃと接する壁面には摩擦抵抗は発生
する。一般にはケーソン本体１の内部の土砂を掘削する
のは、刃先８まで掘削すると地盤陥没や地盤沈下の原因
となるので、側部内方３ｂのケーソン刃口７とその近傍
のケーソン壁体２までであることが多いので、ケーソン
刃口７の側部内方３ｂおよびその近傍のケーソン壁体２
で摩擦抵抗が発生することになる。

【００１３】ケーソン本体１の内部の土砂がケーソン刃
口７の側部内方３ｂになければ、ケーソン本体１の側部
外方３ａに、地盤４ｃに突出する多数の突起６を側部外
方３ａの壁面に設けて、ケーソン本体１の側部内方３ｂ
の壁面には、突起６を設けなくてもよい。また、地盤４
ａの近傍では、ケーソン壁体２の側部外方３ａの壁面と
地盤４ｃとの摩擦抵抗の発生が少ないので、突起６を設
けなくてもよい。更に、突起６はケーソン本体１の側部
外方３ａの壁面の全周囲に設けることが望ましいが、例
えばケーソン本体１が矩形の場合、相対する２壁面に限
定して突起６を設けてもよい。

【００１４】図７に示すように、地盤４ｃに突出する多
数の突起６の存在により、地盤のもつ内部摩擦角（φ）
および粘着力（ｃ）などの特性により、突起６を支持点
として、夫々の突起の間に若干の空間があっても、地盤
が崩壊しない、所謂崩壊して空間を閉塞しない、地盤が
自立する領域ができるので、地盤４ｃには接触しない間
隙１０が形成される。このことは粘着力（ｃ）の卓越し
た比較的固い粘性土に顕著であり、ボーリングコアが採
取できることからも分かる。

【００１５】夫々の突起６の間隙１０には地盤４ｃが直
接接触しないので、ケーソン本体１の側部外方３ａおよ
び側部内方３ｂとの壁面と地盤４ｃとの接触面積が減少
し、当該摩擦抵抗は総体において減少する。因みに図５
（ｂ）のように突起６の大きさとその間隔を等しく配置
すれば、地盤４ｃとの接触面積が突起６を設けない場合
に比して概半分となるので、当該摩擦抵抗の総体も概半
分に減少することとなる。このため圧入ケーソン工法で
は、グラウンドアンカーの本数やジャッキの台数が減る
ので設備費が減少する。また、オープンケーソン工法や
ニューマチックケーソン工法では、ケーソン本体の壁面
の厚さを減らすなど自重を減少させて沈設できるのでケ
ーソン本体の製作費が減少する。

【００１６】フリクションカット５はケーソン壁体２の
摩擦抵抗の低減のために設けるが、ケーソン壁体２と地
盤４ｃとの間に隙間をつくることにもなる。このためこ
の隙間に地盤が崩壊して地盤沈下など引き起こしてい
た。本発明によれば摩擦抵抗を大幅に減少させることが
できるので、フリクションカット５を特に設ける必要は
なくなるために地盤沈下が抑制される。

【００１７】ケーソン本体１の沈設時にはケーソン本体
１の傾きや捩れが発生するが、地盤４ｃに突出する多数
の互いに独立した突起６の存在により、傾きや捩れに対
する地盤４ｃとの抵抗力が増すので、施工精度が向上し
て傾きや捩れのないケーソン本体１が構築できる。ま
た、ケーソン本体１の縦断方向に密接して連接している
突起６においては、夫々の突起６がケーソン本体１の縦
断方向に１列づつ平行に整列して多数配置されているの
で、ケーソン本体１の沈設時にはこの突起６が地盤４ｃ
にゲージとなる溝を形成しその溝を伝わって沈設するの
で、更に施工精度が向上する。

【００１８】ケーソン本体１は外荷重（土・水圧など）
により一般に０．５ｍ〜２．０ｍの壁厚が必要となる。
このため軟弱地盤に施工する場合、ケーソン本体１と地
盤４ｃとの壁面の摩擦抵抗よりケーソン本体１の自重の
方が大きくなると沈み過ぎることになる。軟弱地盤では
夫々の突起６の間の間隙１０は土で充満されるので、多
数の突起６による壁面の総体面積の増大により、地盤４
ｃと壁面の摩擦抵抗が増えるのでケーソン本体１の沈み
過ぎを防ぐことができる。特にニューマチックケーソン
工法では、ケーソン本体１の下部に作業員がいるので、
沈み過ぎた場合には人命にかかわることとなり、極めて
危険性があるが、本発明ではその沈み過ぎを防ぐことが
できる。

【００１９】◎実施の形態２ 本発明に係る実施の形態２において、図１乃至図３に示
すように、ケーソン壁体２とその下部に形成されたケー
ソン刃口７を有するケーソン本体１において、ケーソン
壁体２の側部外方３ａと側部内方３ｂとに、地盤４ｃに
突出する多数の突起６を、側部外方３ａの壁面と側部内
方３ｂの壁面とに設けている。本実施の形態２では突起
６は、側部外方３ａの地盤４ａからフリクションカット
５までのケーソン壁体２の壁面と、側部外方３ａのフリ
クションカット５から刃先８までのケーソン刃口７の壁
面と、側部内方３ｂの地盤４ｂから刃先８までのケーソ
ン刃口７の壁面とに設けている。

【００２０】前記突起６は、その断面が図４（ａ）に示
すように多角形（曲線形を含む）である半円形であり、
その立体形状が図５（ａ）に示すように半球形である。
前記突起６は互いに独立して設けてあり、前記突起６は
概直径５〜１０ｃｍにて前記突起６の概中心間隔は１０
〜２０ｃｍである。

【００２１】ケーソン壁体２とケーソン刃口７のフリク
ションカット５と刃先８との壁面に、突起６と突起６の
間に吐出孔９を設けている。 吐出孔９は塩ビパイプに
孔を穿ちケーソン本体１の壁内に予め配管して地表部ま
で連通させてあり、地表部に設けた滑材プラントからポ
ンプによって圧送され吐出孔９から滑材を地中に噴出す
る。滑材はケーソン本体１の沈設とともにフリクション
カット５および刃先８の吐出孔９から噴出される。これ
により突起６と地盤４ｃで形成された間隙１０が滑材で
充填されることにより、充填された滑材がケーソン本体
１の側部外方３ａの壁面に突起６と地盤４ｃで形成され
た間隙１０を経由して潤滑されるので、摩擦抵抗の低減
が促進される。このように多数の突起６と吐出孔９の相
乗効果にて、大深度立坑（概１００ｍ）をケーソン工法
で施工する場合、増大する摩擦抵抗を大幅に減少させる
ことができるので沈設が可能となり設備費も減少する。

【００２２】ケーソン壁体２はケーソン刃口７に比して
長いので吐出孔９は複数列以上設ける。図１は吐出孔９
を複数列配置している。図６に示すように縦断方向に密
接に連接している突起６では、夫々の突起６との間には
溝１１ができるので滑材は溝１１を伝わってケーソン壁
体２に満遍なく行き渡るので吐出孔９の設置数を減らす
ことができる。

【００２３】図１に示すように、ケーソン刃口７より上
方のケーソン壁体２の全周囲にフリクションカット５を
設けているが、このフリクションカット５はケーソン壁
体２の摩擦抵抗を低減させる目的で設けられる。だが、
フリクションカットは地盤を緩める要因となるので、で
きる限り小さいことが望ましく、フリクションカットを
設けなければ摩擦抵抗が増大してケーソン本体の沈設が
困難となるのでフリクションカットを設けることが一般
的となっている。

【００２４】図１はフリクションカット５を設けている
実施例を示しているが、本発明によればケーソン本体１
の側部外方３ａに多数の突起６を設けたことにより、更
には当該突起６と突起６との間に吐出孔９を設けて滑材
を噴出することにより摩擦抵抗の低減効果が著しく向上
するので、当該フリクションカット５は特に設けなくて
もよい。

【００２５】フリクションカットを設けないケーソン本
体は、フリクションカットによるオーバーカットがない
ので地盤を緩めることがなく地盤沈下などが発生しな
い。また、一般にはケーソン本体の沈設時に傾きや捩れ
が発生するが、特にケーソン本体の平面形状が円形の場
合に顕著であるが、多数の突起６の存在により傾きや捩
れに対する地盤との抵抗力が増すので、施工精度が向上
して傾きや捩れのないケーソン本体のが構築できる。

【００２６】また、図６に示すように縦断方向に密接に
連接している突起６では、夫々の突起６との間には溝１
１ができ、滑材は溝１１を伝わってケーソン壁体２に満
遍なく行き渡るので、吐出孔９の設置数を減らすことが
できるので設置作業が容易となる。

【００２７】ケーソン本体１の沈設が完了したとき、吐
出孔９を使用してケーソン本体１の側部外方３ａと地盤
４ｃとの間にモルタルを充填することにより、ケーソン
本体１と地盤４ｃとの一体化を図る。この場合突起６が
あるので吐出孔９から吐出されたモルタルは、地盤４ａ
から滑材を容易に排除しつつ、ケーソン本体１と側部外
方３ａと地盤４ｃとの間に満遍なく充填することができ
る。このためケーソン本体１は地盤４ｃと一体化できる
ので、例えば橋脚基礎にケーソンを用いた場合など耐震
性に優れた地盤と一体の構造物ができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、次のような効果を得ることが
できる。 （ア）ケーソン本体の壁面に多数の突起を設けたことに
より、ケーソン本体とそれに接する周辺地盤との摩擦抵
抗が低減し、ケーソン本体の沈設を容易にすることがで
きる。 （イ）夫々の突起の間の間隙が常に滑材により充填さ
れ、ケーソン本体とそれに接する地盤との間に滑材を満
遍なく潤滑できるので摩擦抵抗を低減することができ
る。 （ウ）ケーソン本体の沈設に伴う傾きや捩れにはそれに
抗する力が働くので設置精度が向上する。特に円形の場
合には捩れやすいので有効である。 （エ）ケーソン本体とそれに接する周辺地盤にモルタル
を確実に充填できるのでケーソン本体と地盤とが一体化
でき耐震性が向上する。 （オ）軟弱地盤でのケーソン本体の沈み過ぎを防げるの
で、ニューマチックケーソン時の沈み過ぎによる事故を
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】壁面に多数の突起を設けたケーソン本体の図２
のＡ−Ａ正面図である。

【図２】壁面に多数の突起を設けたケーソン本体の図１
のＢ−Ｂ断面図である。

【図３】ケーソン本体の部分斜視図である。

【図４】（ａ）壁面に設けた突起の図２のＣ−Ｃ断面図
である。 （ｂ）壁面に設けた突起の断面図である。

【図５】（ａ）壁面に設けた突起の部分斜視図である。 （ｂ）壁面に設けた突起の部分斜視図である。

【図６】（ａ）壁面に設けた突起の部分斜視図である。 （ｂ）壁面に設けた突起の部分斜視図である。

【図７】壁面に設けた突起の部分断面図である。

【図８】従来の刃口部の断面図である。

【図９】従来のケーソン本体の施工状況を示す側面図で
ある。

【図１０】従来のケーソン本体の施工状況を示す平面図
である。

【符号の説明】

１…ケーソン本体 ２…ケーソン壁体 ３ａ…側部外方 ３ｂ…側部内方 ４ａ…地盤 ４ｂ…地盤 ４ｃ…地盤 ５…フリクションカット ６…突起 ７…ケーソン刃口 ８…刃先 ９…吐出孔 １０…間隙 １１…刃口鋼板 １２…溝

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーソン壁体とその下部に形成されたケ
   ーソン刃口を有するケーソン本体において、前記ケーソ
   ン本体の側部外方と側部内方とに、地盤に突出する多数
   の突起を、前記側部外方の壁面と前記側部内方の壁面と
   に設けたことを特徴とする、ケーソン構造物。
2. 【請求項２】 前記ケーソン本体において、前記ケーソ
   ン本体の側部外方および側部内方の少なくとも１つに、
   地盤に突出する多数の突起を、前記壁面に設けたことを
   特徴とする、ケーソン構造物。
3. 【請求項３】 前記ケーソン本体において、前記突起の
   間に吐出孔を設けたことを特徴とする、請求項１又は請
   求項２に記載のケーソン構造物。
4. 【請求項４】 前記ケーソン本体において、前記突起を
   互いに独立して設けたことを特徴とする、請求項１又は
   請求項２に記載のケーソン構造物。
5. 【請求項５】 前記ケーソン本体において、前記突起を
   前記ケーソン本体の縦断方向に密接して連設しているこ
   とを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のケーソ
   ン構造物。
6. 【請求項６】 前記ケーソン本体において、前記突起の
   断面は多角形であることを特徴とする、請求項１乃至請
   求項５のいづれか１項に記載のケーソン構造物。