JP2018145649A

JP2018145649A - ケーソンの沈設時の傾斜抑制方法

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Publication number: JP2018145649A
Application number: JP2017040377A
Authority: JP
Inventors: 正樹小堀; Masaki Kobori; 関　春彦; Haruhiko Seki; 春彦関; 開増田; Kai Masuda; 勝博仲野; Katsuhiro Nakano; 優塚本; Masaru Tsukamoto
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2037-03-03
Also published as: JP6826914B2

Abstract

【課題】既存の掘削装置を用いた補助工法によって、容易にケーソンの傾斜を抑制できるケーソンの沈設時の傾斜抑制方法を提供すること。【解決手段】沈設途中においてケーソン３に傾斜が生じた場合に、沈設を一旦停止し、ケーソン３の傾斜方向と逆側の地盤１の表面から所定の深度１８までの範囲に、ケーソン３から所定の距離２０をおいて土圧低減部１７を形成する。土圧低減部１７は、オーガースクリューを正回転させて地盤１を穿孔した後にオーガースクリューを逆回転させつつ地盤１から引き抜く作業を繰り返すことにより壁状に形成される。その後、土圧低減部１７を形成することによってケーソン３の傾斜方向に作用する土圧を軽減した状態で、ケーソン３の傾斜方向の刃口１５の下方に対してケーソン３の傾斜方向の逆側の刃口１５の下方を優先的に掘削しつつ、ケーソン３の沈設を再開する。【選択図】図２

Description

本発明は、ケーソンの沈設時の傾斜抑制方法に関するものである。

従来、地中構造物を構築する方法として、ケーソンの下部の土砂を掘削しつつケーソン本体を地盤中に沈設するケーソン工法が用いられている。ケーソン工法では、地盤の土砂の性質等により、沈設中にケーソンが傾斜する場合がある。

ケーソンの傾斜を制御する方法として、例えば、ケーソンの外周面部に拡縮自在の膨縮マット体を設置し、地盤の種別に応じて膨縮マット体の膨縮を制御する方法がある（特許文献１参照）。

また、ケーソンの刃口部の周辺に掘削した穴からケーソンの外周壁と土壁との間に形成した隙間に緩衝材を挿入し、緩衝材の圧縮や膨張によってケーソンの傾斜を修正する方法がある（特許文献２参照）。

また、ケーソンとケーソンの外面と対向する反力面との間にケーソンに向けて上り勾配を設けた姿勢となるように突っ張り材を設置し、ケーソンの沈降時に突っ張り材が水平姿勢に遷移する際の反力で傾斜を修正する方法がある（特許文献３参照）。また、周辺土とケーソンとの摩擦を低減する方法として、周辺土とケーソン躯体の外表面との間にフリクションカットを形成する方法がある。

特開２００４−４４２４２号公報特開２０１４−７７２８２号公報特開２０１６−３７７８４号公報

しかしながら、従来の傾斜修正方法は、使用する設備が大がかりであり、現場における作業の負担が大きいという問題点があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、既存の掘削装置を用いた補助工法によって、容易にケーソンの傾斜を抑制できるケーソンの沈設時の傾斜抑制方法を提供することである。

前述した目的を達成するために本発明は、ケーソンの沈設途中において、前記ケーソンの傾斜方向と逆側の地盤の表面から所定の深度までの範囲に、前記ケーソンから所定の距離をおいて土圧低減部を形成することによって、前記ケーソンの傾斜方向に作用する土圧を軽減することを特徴とするケーソンの沈設時の傾斜抑制方法である。

前記土圧低減部は、オーガースクリューを正回転させて前記地盤を穿孔した後に前記オーガースクリューを逆回転させつつ前記地盤から引き抜くことにより形成されることが望ましい。

前記土圧低減部は、前記地盤を泥状またはペースト状の別部材と置き換えることにより形成される場合もある。

前記土圧低減部を形成した後、前記ケーソンの傾斜方向の刃口の下方に対して、前記ケーソンの傾斜方向の逆側の刃口の下方を優先的に掘削しつつ、前記ケーソンを沈設してもよい。

本発明によれば、ケーソンから所定の距離をおいて土圧低減部を形成して、ケーソンの傾斜方向に作用する土圧を軽減することによって、大型の設備を用いることなく、容易にケーソンの傾斜を抑制できる。

また、土圧低減部は、オーガースクリュー等の既存の掘削装置を用いた補助工法によって形成可能であるため、設備の準備や現場作業における負担が小さい。また、オーガースクリューを正回転させて地盤を穿孔した後に、オーガースクリューを逆回転させつつ地盤から引き抜くため、排土の発生がなく、効率よく土圧低減部を構築可能である。

また、ケーソンの傾斜方向の逆側の刃口の下方を優先的に掘削しつつケーソンを沈設する方法を併用すれば、ケーソンの傾斜をさらに抑制しやすくなる。

本発明によれば、既存の掘削装置を用いた補助工法によって、容易にケーソンの傾斜を抑制できるケーソンの沈設時の傾斜抑制方法を提供できる。

ケーソン３に傾斜が生じた状態を示す図地盤１に土圧低減部１７を形成した状態を示す図ケーソン３の沈設が完了した状態を示す図ケーソン３の沈下長と刃口１５の四隅の沈下深さの差との関係を示すグラフ

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、ケーソン３に傾斜が生じた状態を示す図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）に示す矢印Ａ−Ａによる断面図である。図１（ｂ）は、地盤１の垂直方向の断面図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示す矢印Ｂの方向から見た平面図である。

図１に示すように、ケーソン３は、断面が矩形の中空の本体３ａと、本体３ａの下端に設けられた底版３ｂと、底版３ｂの下方に設けられた刃口１５とを有する。

ケーソン３を地盤１に沈設する際には、必要に応じて地盤１に矢板５を設置する。そして、底盤３ｂの下方の刃口１５に囲まれた部分に設けた作業室１１を用いてケーソン３の下方の地盤１を掘削しつつ、ケーソン３を矢板５の内側の地盤１に図１（ｂ）の矢印Ｃに示すように沈設する。

ケーソン３の沈設を進めると、地盤１の土砂の性質等によって、図１（ｂ）の矢印Ｄに示すようにケーソン３が傾斜し、沈設予定位置１３からのずれが生じる場合がある。ケーソン３の傾斜は、図１（ｃ）に示す刃口１５の４ヶ所の隅部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの位置を計測することによってモニタリングされる。図１（ｂ）に示すようにケーソン３に傾斜が生じ、４ヶ所の隅部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの高低差の最大値が所定の値となった場合、ケーソン３の沈設を一旦停止する。

図２は、地盤１に土圧低減部１７を形成した状態を示す図である。図２（ａ）は、図２（ｂ）に示す矢印Ｅ−Ｅによる断面図である。図２（ｂ）は、地盤１の垂直方向の断面図である。

ケーソン３に傾斜が生じて沈設を一旦停止した後、図２に示すように、ケーソン３の傾斜方向（図１（ｂ）に示す矢印Ｄの方向）と逆側の地盤１の表面から所定の深度１８までの範囲に土圧低減部１７を形成する。土圧低減部１７は、周囲の地盤１よりもせん断強度が低くなっている部位である。土圧低減部１７は、ケーソン３の外周面から所定の距離２０をおいて、壁状に形成される。

壁状の土圧低減部１７は、図示しないオーガースクリューを正回転させて地盤１を図２（ｂ）に示す所定の深度１８まで穿孔した後、オーガースクリューを逆回転させつつ地盤１から引き抜いて地盤１の土砂を解す作業を、図２（ａ）に示すように所定の間隔１９をおいて繰り返すことによって形成される。なお、オーガースクリューによる穿孔の半径は例えば４５０ｍｍ程度、穿孔の間隔１９は１ｍ程度とする。穿孔の深度１８は、土圧低減部１７を形成する時点でのケーソン３の沈下長の半分程度とする。

土圧低減部１７を形成した後、ケーソン３の沈設を再開する。このとき、必要に応じて、図２（ｂ）に示すように、ケーソン３の傾斜方向（図１（ｂ）に示す矢印Ｄの方向）の刃口１５の下方に対して、ケーソン３の傾斜方向の逆側の刃口１５の下方を優先的に掘削しつつ、ケーソン３を沈設する。

図３は、ケーソン３の沈設が完了した状態を示す図である。図４は、寸法７、寸法９（図１参照）が、１１．５ｍ×１３ｍのケーソン３の沈下長と刃口１５の四隅の沈下深さの差との関係を示すグラフである。図４の縦軸はケーソン３の沈下長（ｍ）を示す。図４の横軸は、刃口１５ａを基準とした刃口１５の四隅の沈下深さ（ｍｍ）を示す。

図４の線２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、それぞれ、土圧低減部１７を形成した場合における、各沈下長での刃口１５ａを基準とした刃口１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの沈下深さを表す。図４の線２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、それぞれ、土圧低減部１７を形成しない場合に予測された、各沈下長での刃口１５ａを基準とした刃口１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの沈下深さを表す。

本実施の形態では、図４の線２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに示すように、ケーソン３の沈設開始から沈下長が大きくなるにつれてケーソン３の一定方向への傾斜が徐々に増大し、沈下長が２５ｍ程度となった時に刃口１５ａと刃口１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの沈下深さの差が最大５０ｍｍ程度となった。そのため、この時点でケーソン３の沈設を一旦停止した。そして、土圧低減部１７を形成した後、ケーソン３の沈設を再開した。

図４の線２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに示すように、土圧低減部１７を形成しない場合、各沈下長における刃口１５ａと刃口１５ｂ、１５ｃ、１５ｄとの沈下深さの差は、沈下長が２５ｍを超えてからもさらに増大すると予測された。しかし、図４の線２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに示すように、土圧低減部１７を形成したことにより、各沈下長における刃口１５ａと刃口１５ｂ、１５ｃ、１５ｄとの沈下深さの差は、沈下長が２５ｍを超えてからは略一定となり、土圧低減部１７の形成によるケーソン３の傾斜の抑制が確認された。

図３に示すように、土圧低減部１７を形成することにより、範囲２２に示す部分の土圧が軽減され、ケーソン３の傾斜方向に作用する土圧が小さくなる。そのため、図４に示すように、土圧低減部１７の形成後、沈下に伴うケーソン３の傾斜が抑制される。また、ケーソン３から受ける力が分散するため、ケーソン３の傾斜が戻りやすくなる。

このように、本実施の形態では、ケーソン３の沈設途中において、ケーソン３の傾斜方向と逆側の地盤１の表面から所定の深度１８までの範囲に、ケーソン３から所定の距離２０をおいて土圧低減部１７を形成することにより、ケーソン３の傾斜を抑制できる。土圧低減部１７は、既存の掘削装置であるオーガースクリューを用いて地盤１の表面からの作業によって形成され、形成後の排土処理や現場復旧が不要であるため、設備の準備や現場作業における負担が小さい。

なお、本実施の形態では、土圧低減部１７を断面が矩形のケーソン３の一辺に沿って形成したが、二辺に沿って形成してもよい。また、ケーソンの断面は矩形に限らず円形等でもよい。さらに、矢板５は必須ではない。

本実施の形態では、オーガースクリューを用いて地盤１を解すことにより土圧低減部１７を形成したが、土圧低減部１７の形成方法はこれに限らない。地盤１を泥状またはペースト状の別部材と置き換えることにより土圧低減部を形成してもよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………地盤
３………ケーソン
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ………刃口
１７………土圧低減部
１８………深度
２０………距離

Claims

ケーソンの沈設途中において、前記ケーソンの傾斜方向と逆側の地盤の表面から所定の深度までの範囲に、前記ケーソンから所定の距離をおいて土圧低減部を形成することによって、前記ケーソンの傾斜方向に作用する土圧を軽減することを特徴とするケーソンの沈設時の傾斜抑制方法。
前記土圧低減部は、オーガースクリューを正回転させて前記地盤を穿孔した後に前記オーガースクリューを逆回転させつつ前記地盤から引き抜くことにより形成されることを特徴とする請求項１記載のケーソンの沈設時の傾斜抑制方法。
前記土圧低減部は、前記地盤を泥状またはペースト状の別部材と置き換えることにより形成されることを特徴とする請求項１記載のケーソンの沈設時の傾斜抑制方法。
前記土圧低減部を形成した後、前記ケーソンの傾斜方向の刃口の下方に対して、前記ケーソンの傾斜方向の逆側の刃口の下方を優先的に掘削しつつ、前記ケーソンを沈設することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のケーソンの沈設時の傾斜抑制方法。