JP2006207151A - 地盤支持力試験方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オープンケーソン方式の立坑掘削において、水中の立坑掘削地盤の支持力を簡易迅速に実際に測定し、この測定値に基いて確実な基礎支持力をもつケーソンを構築する。
【解決手段】ケーソン着底地盤６５上面を平滑にする。一方、ケーソン１００の刃先部の内周下端部に下向に開口した複数の凹部１０１に係合する突起２１と、ケーソン１００の内面に当接する立上部２３から延出した反力桁３０とから成る反力装置２０をケーソン下端に装着する。鋼製載荷板６２及び砂を充填したフェーシングボックス６１からなる載荷部６０を備えた圧下ジャッキ４０を平滑になった着底地盤６５上に当接させ、ジャッキ４０に圧下力を加え、ロードセル４１で圧下力を測定し、ダイアルゲージ７０によって地盤の変位を測定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地盤支持力試験方法及びその装置に関し、更に詳しくは、水中にケーソンを沈下させるオープンケーソン工法において、底部地盤の支持力を地上から遠隔測定する技術に関する。

従来、一般に、河川あるいは地下水のある地盤等、水中に立坑（掘削坑）等を構築してケーソンを沈下させる工法として、ニューマチックケーソン方式の工法とオープンケーソン方式の工法とがあり、ニューマチックケーソン方式の工法では立坑底に人が入って掘削を行うので、着底地盤の状態を確認しながら作業を行うことができ、着底地盤等の支持力確認等もできる。しかし、ニューマチックケーソン方式では、水底に加圧空間を形成するので、多大な設備と作業工程とを要し、施工費が割高になる。

これに対して、オープンケーソン方式の工法では、掘削バケット等を用いて地盤を掘削しながら地上で押下げ装置によってケーソンを沈下させるので通常は掘削地盤が水中となる（例えば、特許文献１参照。）。

従って、着底地盤の支持力の確認は泥水中の環境下で行うこととなるので、極めて困難であり、実際には行なわれていなかった。

効率的な施工においては、着底地盤の支持力を実際に測定し、これに応じて施工を行うニーズはあったが、実際には不可能であったので、従来は、予め行われた地質調査やボーリング等の資料によって地層の状況を推定し、この推定に従って、地下構造物の支持地盤を形成せざるを得なかった。
特許第２７１７８７４号公報（第２−５頁、図１）

本発明はオープンケーソン方式の立坑掘削の掘削作業工程中において、水中の掘削地盤の支持力を簡易迅速に実測し、この実測値に基いて確実な基礎支持力をもつケーソンを構築することにある。すなわち、本発明は従来全く困難であった上記問題点を解決し、オープンケーソン沈下工程において、地盤の支持力試験を水中で施工する新規な技術及びこれに用いる装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、立坑躯体壁下部にあらかじめ地盤加圧力の反力を支持する支持部等を設けておき、地盤への載荷装置および変位測定装置を組み込んだ地盤支持力試験装置を地上から吊り降ろし、これをケーソン躯体壁の下部に設けた前記反力を支持する支持部に固定し、ケーソン躯体を反力荷重として、地盤の支持力を測定するシステムを提案する。

すなわち、本発明は、オープンケーソン沈下方式のケーソンの刃先部の内周下端部に下向に開口した複数の係止部を設けておき、一方、ケーソン着底地盤の上面を平滑にして載荷部を形成し、前記複数の係止部の開口に突起状の係合部を係合させて圧下力の反力をケーソン躯体に支持させ、前記載荷部を圧下して圧下力及び地盤の変位を測定すること特徴とする地盤支持力試験方法である。

ここで、下向に開口した複数の係止部は、下向に開口したケーソン躯体に設けた凹部、又は下向に開口し、ケーソン躯体内周面に取付けたＬ字形又はＵ字形断面の突出金物等でもよい。

この場合、前記載荷部は、鋼製載荷板及び、砂を充填したプラスチックボックスからなる載荷部を備えたものとすることによって、測定のばらつきを防ぎ測定精度を上げることができるので、好ましい。

上記本発明方法を好適に実施することができる本発明の装置は、複数の上向の突起を備えた水平部材と、該水平部材から立上り、ケーソン内壁に当接する鉛直部材と、該鉛直部材から水平に延設した反力桁と、該反力桁の下面に取付けた圧下ジャッキと、前記水平部材から反力桁とは別に水平に延設しデジタルダイアルゲージを備えた基準梁と、以上の装置全体を昇降させる吊具とを備えたことを特徴とする地盤支持力試験装置である。

本発明によれば、オープンケーソン方式の立坑掘削において、水中の立坑掘削地盤の支持力を簡易迅速に実測することができ、この実測値に基いて確実な基礎支持力をもつケーソンを構築することができるという優れた効果を奏する。

本発明方法では、まず、オープンケーソン沈下方式のケーソンの刃先部の内周下端部に下向に開口した複数の係止部を形成しておく。この係止部は、圧下ジャッキの圧下力の反力を既設ケーソンの重量によって支持させるために設けられたもので、圧下ジャッキの反力支持部の突起状の係合部をケーソン躯体に係合させるためのものである。

ここで、下向に開口した複数の係止部は、下向に開口したケーソン躯体に設けた凹部であってもよく、又は下向に開口し、ケーソン躯体内周面に突出したＬ字形又はＵ字形断面の突出金物等であってもよい。

次に、ケーソン底部地盤上面を平滑にして載荷部を形成し、圧下ジャッキの圧下力を加えると共に、地盤の変位を測定し、地盤の支持力と沈下量との関係を測定する。

本発明の装置は、上記方法を実施することができる装置であって、
ａ）複数の上向の突起を備えた水平部材と、該水平部材から立上り、ケーソン内壁に当接する鉛直部材と、該鉛直部材から水平に延設した反力桁とからなる反力装置と、
ｂ）反力桁の下面に下向きに取付けた圧下ジャッキと、
ｃ）前記水平部材から反力桁とは別に水平に延設し、デジタルダイアルゲージを備えた基準梁と、
ｄ）以上の装置全体を地上から昇降させる吊具と
を備えており、この装置全体を地上から立坑内の着底地盤上まで降下させてセットし、地盤支持力試験を行う。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の実施例の地盤支持力試験方法に用いる装置１０の側面図、図２はその平面図である。

地盤支持力試験装置１０は、主として、反力装置２０と反力桁３０と基準梁５０とから構成されている。

反力装置２０は、ケーソンの下底部に係止する上向きの突起状係合部２１を備えた水平部材２２と、ケーソンの内壁に当接し、反力を支持する鉛直部材２３とから構成されている。鉛直部材２３から水平に反力桁３０が延出しており、この反力桁３０の下面にスペーサ３４を介して圧下ジャッキ４０が装着されている。圧下ジャッキ４０のラムの先端は、ロードセル４１を介して鋼製載荷板６２とフェーシングボックス６１（砂を充填したプラスチックボックス）とから成る載荷部６０上に接するようになっている。

反力桁３０は桁の上面、及び上面に設けられた横桁３１に取付けた吊手３３に吊ロープ３２を取付けている。吊ロープ３２は地上から、この地盤支持力試験装置１０全体を昇降させる。

水平部材２２から、反力桁３０とは別に基準梁５０の上梁（固定梁）５１が水平に延出している。基準梁５０は、上梁（固定梁）５１と下梁（可動梁）５２とから成り、その間に昇降装置５３を介装している。下梁（可動梁）５２には多数のデジタルダイアルゲージ７０が支持腕５４を介して吊下されている。

地上から地盤支持力試験装置１０までケーブル９０が設けられている。このケーブル９０は圧下ジャッキ４０の操作、基準梁５０の下梁５２の高さ調整、並びにロードセル４１の荷重の読み及びデジタルダイアルゲージ７０の変位の読みデータの伝送等、地盤支持力試験装置１０のコントロール及び情報伝達を行うものである。

図３〜図４、図６は本発明の地盤支持力試験方法の作業工程を示す工程図、図５は図４のＡ矢視図である。

本発明の地盤支持力試験方法は、次の（１）〜（３）の工程によって行う。
（１）底部不陸整正
底部の着底地盤の支持力測定位置の不陸を整正し、圧下ジャッキ４０を載荷する載荷部６０を準備する。図３に示すように、ケーソン内に地上からケーソンの着底地盤６５まで、例えば鋼管８０を建て込み、この鋼管８０内に平滑用工具を吊下げて着底地盤６５の上面を平滑にする。鋼管８０としては、例えば直径１６００ｍｍφ程度の鋼管を地上から立坑底盤まで垂下する。この鋼管８０の内部の着底地盤６５を地盤平滑用工具、例えばチゼル８２等を用いて平滑にする。
（２）地盤支持力試験装置１０の設置
次に、図４に示すように、本発明の実施例の地盤支持力試験装置１０を地上から吊下して所定位置に設置する。

この地盤支持力試験装置１０は前述のように、反力装置２０、反力桁３０、圧下ジャッキ４０、基準梁５０を備えている。地盤支持力試験装置１０を地上で組み立て、地上よりケーソン内を降下させる。着底地盤６５に到達したら、反力装置２０の突起係合部２１をケーソン躯体１００の下端に設けた下向の係止部１０１（図５参照）に係止させる。

係止部１０１はこの実施例では、図４、図５に示すように、ケーソン躯体１００の刃口部を予め鋼材で補強してそこに下向に開口した複数の凹部を設けて形成してある。

この係止部１０１は、図７に別の実施例を示したように、ケーソン躯体１００の内周面に突出させて設けてもよい。すなわち、下向きに開口し、断面がＬ字形またはＵ字形の係止部１０１としてもよく、それに合わせて地盤支持力試験装置１０の反力装置２０を変形させればよい。

基準梁５０は反力支持鉛直部材２３から延出した固定梁（上梁）５１とこの固定梁５１に昇降装置５３を介して高さ位置調節可能な可動梁（下梁）５２とからなり、この可動梁５２の高さを昇降装置５３で調節してダイアルゲージ７０の初期設定を行う。

地盤支持力試験装置１０の圧下ジャッキ４０の下部に設けたフェーシングボックス６１は、圧下ジャッキ４０を地盤６５上にセットした時に、フェーシングボックス６１が破れ内部の砂が露出して載荷盤６２と地盤６５との間の隙間をなくし、載荷盤６２と地盤６５とがなじむようにするためのものである。
（３）地盤支持力測定
まず圧下ジャッキ４０を作動させて、地盤支持力試験装置１０の反力をケーソン躯体１００の下端で支持するように、隙間のない状態にセットする。

次いで基準梁５０の可動梁（下梁）５２の高さ位置を昇降装置５３を用いてダイアルゲージ７０を載荷部６０及び必要に応じその周囲の着底地盤上に設定し、その時の各デジタルダイアルゲージ７０の読みを零点とする。

地上から圧下ジャッキ４０を加圧して載荷部６０に圧下力を加え、着底地盤６５にかかる荷重（圧下力）をロードセル４１で測定し、地盤の変位をダイアルゲージ７０で計測し、地盤の圧下力（支持力）と変位との関係データを採取する。

この時、図４に示すようにケーソン躯体１００の天端にも地面６６から腕７１を介してダイアルゲージ７０を設置し、ケーソン躯体１００の浮上り変位も計測し、この計測値によりケーソン躯体１００に浮上りがあったときには着底地盤上のダイアルゲージの変位の測定値を修正する。

実施例の装置の側面図である。 図１の装置の平面図である。 本発明の施工工程を示す工程図である。 本発明の施工工程を示す工程図である。 図４のＡ矢視図である。 本発明の施工工程を示す工程図である。 別の実施例の係合部構造の説明図である。

符号の説明

１０ 地盤支持力試験装置
２０ 反力装置
２１ 突起状係合部
２２ 水平部材
２３ 鉛直部材
３０ 反力桁
３１ 横桁
３２ 吊ロープ
３３ 吊手
３４ スペーサ
４０ 圧下ジャッキ
４１ ロードセル
５０ 基準梁
５１ 上梁（固定梁）
５２ 下梁（可動梁）
５３ 昇降装置
５４ 支持腕
６０ 載荷部
６１ フェーシングボックス
６２ 鋼製載荷板
６５ 着底地盤
６６ 地面
７０ デジタルダイアルゲージ
７１ 腕
８０ 鋼管
８２ チゼル
９０ ケーブル
１００ ケーソン躯体
１０１ 係止部

Claims (3)

1. オープンケーソン沈下方式のケーソンの刃先部の内周下端部に下向に開口した複数の係止部を設けておき、一方、ケーソン着底地盤の上面を平滑にして載荷部を形成し、前記複数の係止部の開口に突起状の係合部を係合させて圧下力の反力をケーソン躯体に支持させ、前記載荷部を圧下して圧下力及び地盤の変位を測定すること特徴とする地盤支持力試験方法。
2. 前記載荷部は、鋼製載荷板及び、砂を充填したプラスチックボックスを備えたことを特徴とする請求項１記載の地盤支持力試験方法。
3. 複数の上向の突起状の係合部を備えた水平部材と、該水平部材から立上り、ケーソン内壁に当接する鉛直部材と、該鉛直部材から水平に延設した反力桁と、該反力桁の下面に取付けた圧下ジャッキと、前記水平部材から反力桁とは別に水平に延設しデジタルダイアルゲージを備えた基準梁と、以上の装置全体を昇降させる吊具とを備えたことを特徴とする地盤支持力試験装置。

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