JP2688560B2 - 地下躯体の構築工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地下躯体の構築工法、
即ちケーソン圧入工法に関するものであり、詳しくはオ
ープンケーソンを圧入沈下させる構築工法及びその制御
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ケーソン圧入工法は、あらかじめ地上で
構築されたケーソンの下端部（函内）の地盤を掘削して
行くと、この地盤がケーソンの重量を支え切れなくなっ
た時にケーソンは自然に沈下するという基本原理による
ものであり、工期が短かく、人員も少なくて済む等の利
点によって、近年、橋梁基礎等の構築において広く採用
されている。

【０００３】最近、ケーソン工法による工事をより安全
かつ効率的に施工するために、ケーソンの沈下力とそれ
に対する抵抗力とのバランスを外力によって調節する試
みがなされるようになった。その一つは、ニューマチッ
クケーソン工法において、函内の空気圧を調圧すること
によって、自然沈下力を制御するものである。

【０００４】一方、オープンケーソン工法においては、
油圧ジャッキとアースアンカーとの組み合わせによっ
て、ケーソンをその上部から圧入する方法が開発されて
いる。また、最近、ケーソンの姿勢や状態と土の抵抗力
とに関する各種パラメータの計測技術も発達してきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オープ
ンケーソン工法に対する圧入力の調整は、予め得られた
土質調査結果に基づいて地盤の抵抗力を予想し、この予
想に従って、経験と勘とによって油圧ジャッキを操作す
ることによって行われていた。このよう方法では、場所
による土質の変化や地層の厚さの差等に起因するケーソ
ンの急沈下や不同沈下の発生に対応することができない
という問題点があった。

【０００６】また、従来、各種のセンサーでケーソンの
状態に関するデータを採取しても、地盤を掘削する形状
や土質とケーソンの沈下との関係が定量的に明確でない
ため、それらのデータを掘削および圧入に適切かつ迅速
にフィードバックすることができないという問題点があ
った。

【０００７】上記問題点のため、オープンケーソン工法
は、高層ビル等の大型の構築物には中々適用しにくかっ
た。しかしながら、最近、都会地において周辺を建物や
地下鉄等に囲まれた不整形な敷地に高層ビル等の大型建
築物を構築する場合に、その地下部分をケーソン工法を
用いて少ないコストおよび人員で短い工期で構築したい
という要望が増加しつつある。

【０００８】本発明は、このような要望に対応するため
になされたものであって、高層ビルの地下部分のように
深度が深く大重量でしかも不整形なケーソンを、安全に
精度良くかつ短い工期で沈設するためのケーソンを圧入
沈下させる構築工法を実現することに課題を有する。

【０００９】上記課題を解決するために、本発明に係る
地下躯体の構築工法は、刃口周辺の土質の変化に応じて
法面角度を変化させて土砂を掘削するようにした刃口躯
体と、該刃口躯体を取り付けたロット躯体とからなるケ
ーソンであって、前記刃口躯体を取り付けたロット躯体
を地下方向に圧入して沈下させながら、前記刃口躯体を
取り付けたロット躯体の上部に別のロット躯体の構築を
併行して行うようにして、所望の階層からなる複数のロ
ット躯体を圧入沈下させるようにしたことである。

【００１０】又、刃口躯体の土質の変化に応じて法面角
度を変化させて土砂を掘削するようにした刃口躯体と、
該刃口躯体を取り付けたロット躯体と、該ロット躯体を
地下に沈下させるロット躯体内の適宜位置に所定間隔を
もって複数のアースアンカーを埋設し、該埋設したアー
スアンカーを支軸にして前記ロット躯体を沈下させるケ
ーソンであって、前記刃口躯体を取り付けたロット躯体
の下部側の土砂を掘削し、前記複数のアースアンカーを
支軸にして前記ロット躯体の姿勢及び沈下状態を維持管
理して圧入沈下させながら、前記刃口躯体を取り付けた
ロット躯体の上部に別のロット躯体の構築とを併行して
行うようにして、所望の階層からなる複数のロット躯体
を圧入沈下させるようにし、且つ前記ロット躯体の姿勢
及び沈下状態を維持管理しながら圧入沈下する状態を３
次元表示するようにした地下躯体の構築工法である。

【００１１】

【作用】上記構成によって、刃口躯体を取り付けたロッ
ト躯体を地下方向に微量に圧入して沈下させながら、こ
の刃口躯体を取り付けたケーソン躯体の上部に別のロッ
ト躯体の構築とを併行して行うことによって、ケーソン
を構成するロット躯体の階層に限定されないで所望の階
層を構築することができると共に工期を短縮することが
できる。

【００１２】又、上記構成によって、ケーソンは、複数
層のロット躯体を順次積み重ねることによって構築され
る。具体的には、刃口躯体を取り付けたロット躯体の下
部側の土砂を掘削して第ｉ（ｉは１以上の整数）層以下
のロット躯体を圧入及び沈下させながら、第ｉ＋１層の
ロット躯体の構築工事が併行して行われる。このような
方法によって、どんなに深度が深く大型のケーソン工事
でも実行可能となり、しかも、ケーソン沈設に要する工
期が著しく短縮される。

【００１３】更に、上記構成により、刃口躯体を構成す
る刃口金物周辺の土質の変化に応じて、掘削する土の法
面角度を変化させるように管理することによって、刃口
金物の周囲の土による刃口抵抗の計測結果を即時に掘削
工事に反映することができ、特に深いケーソン工事の安
全性および精度が向上する。

【００１４】更に、ロット躯体の姿勢及び状態を、掘削
する土地の総合抵抗力を刃口躯体の圧入及び沈下の制御
にフィードバックし、複数のアースアンカーを支軸とす
る圧入圧力を自動調整することができるため、いわゆる
ロット躯体を沈下させるための複数のアースアンカーに
連結されている油圧ジャッキの調整を自動的に行うこと
が可能となり、且つこの状態は３次元表示にして一目瞭
然に視認できるようになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係るケーソン圧入工法による
地下躯体の構築工法の実施例について図を参照にして説
明する。先ず、図１〜図６に示すように、本発明に係る
ケーソン圧入工法による地下躯体の構築工法は、ケーソ
ンを構成する刃口躯体を取り付けたロット躯体を地下方
向に圧入して沈下させながら、刃口躯体を取り付けたロ
ット躯体の上部の別のロット躯体の構築とを併行して行
うようにしたことにより、工期を短縮することができる
等の種々の利益を得ることができる。

【００１６】即ち、ケーソンは、図１に示すように、複
数層のロット躯体を順次積み重ねることによって構築さ
れる。先ず刃口躯体を取り付けたロット躯体である、第
１のロット躯体の構築が行なわれる（Ｓ１）。この第１
のロット躯体の構築が完了すると第１のロット躯体の圧
入及び沈下させながら、第１のロット躯体の上部に第２
ロット躯体の構築に併行して、第１のロット躯体の下部
側の土砂の掘削が施工される（Ｓ２）。この第１のロッ
ト躯体を地下方向に圧入して沈下させる沈下量は、第２
のロット躯体を構築する期間に比べて比較にならないほ
どの沈下量であり、第２のロット躯体の構築に影響は与
えない。

【００１７】このようにして、第ｉ（ｉは１以上の整
数）層以下のロット躯体を圧入して沈下させながら、第
ｉ＋１層のロット躯体の構築工事が行われる。例えば第
２のロット躯体を備えた第１のロット躯体を圧入して沈
下させながら、第３のロット躯体の構築が、第２のロッ
ト躯体を構築した略同位置において行なわれる（Ｓ
４）。もし第４のロット躯体構築までであれば、第４の
ロット躯体構築が完了と同時に第１〜第４のロット躯体
の圧入及び沈下させる沈設工事が行われることによっ
て、地下４階層の建設工事が完了することになる（Ｓ
５）。このようなケーソン工法によって、どんなに深度
が深く大型のケーソン工事でも実行可能となり、しか
も、ケーソンを地下方向に圧入して沈下させる沈設工事
に要する工期が著しく短縮される。

【００１８】また、図２〜図５に示すように、ケーソン
躯体１の姿勢および状態と、土の総合抵抗力と、環境へ
の影響とを表すパラメータが各種計測器によって自動計
測される。これら計測器からの計測データは、ケーソン
躯体１内に設けられた制御室内のデータ処理装置でデー
タ処理され、このデータ処理の結果は即時に掘削および
圧入及び沈下させる際のデータとして使用するためにフ
ィードバックされる。

【００１９】即ち、図２に示すように、ケーソン工法で
建設する場所の特定場所に躯体を圧入して沈下されるた
めのアースアンカー３を埋設する。このアースアンカー
３の先端３ａは、基礎杭と異なり地盤の支持層まで打ち
込まれる必要がなく、ケーソンを圧入して沈下する引っ
張り度を維持できればよい深さまで打ち込まれており、
建設完了後にはそのまま放置される。詳細は後述する。

【００２０】このアースアンカー３を適宜箇所に複数打
ち込み後に第１のロット躯体１ａの構築が行なわれる。
この第１のロット躯体１ａには土層に圧入及び沈下させ
るための刃口躯体を構成する刃口金物４を連続して形成
してある。

【００２１】このアースアンカー３及び第１のロット躯
体１ａの構築が完了すると、図３に示すように、第１の
ロット躯体１ａにアースアンカー３の後端側を通してそ
の上に圧入ジャッキを備えた圧入設備９を全ての複数の
アースアンカー３に設ける。そして圧入管理室２４から
の指示に基づいて夫々のアースアンカー３を支軸にして
圧入設備９により第１のロット躯体１ａ自体が地下方向
に押し下げられる。アースアンカーの先端側は深く支持
層まで打ち込まれているので、第１のロット躯体１ａの
刃口躯体を構成する刃口金物４（図２参照）が地下方向
に圧入され、第１のロット躯体１ａ自体を地下方向に圧
入して沈下させることができる。

【００２２】この第１のロット躯体１ａを圧入及び沈下
させる際には、その下側にある土砂等をミニバックホウ
１７等（図３参照）で採取しておく必要がある。この採
取された土砂等はロット各層の隙間を介してタワークレ
ーン１０等により適宜取り除かれる。従って、第１のロ
ット躯体１ａの下部側にある土砂等は、第１のロット躯
体１ａの構築に併行して建設作業を進行させる必要があ
る。

【００２３】又、第１のロット躯体１ａには、複数本の
アースアンカー３を支軸にして、ロット躯体全体を圧入
して沈下させる圧入設備９を設けると同時に適宜箇所に
計測用センサーを備えた構成になっている。この計測用
センサーは、図４に示すように、例えば刃口金物４には
刃口荷重計、第１のロット躯体の側面には周囲摩擦計、
第１のロット躯体の適宜位置に鉄筋計、圧入設備９の夫
々に圧力計等が配設され、これらの計測用センサーは全
て圧入管理室２４のデータ処理装置に接続されている。

【００２４】このようにして、各種の計測用センサーを
第１のロット躯体１ａに取り付け、アースアンカーに取
り付けた圧入設備９を操作して圧入して沈下させなが
ら、併行して第２、第３、…のロット躯体を作成する。
そうして、図５に示すように、例えば地下に構築する建
設が３階層からなるならば第１、第２、第３のロット躯
体１ａ、１ｂ、１ｃを順次作成して圧入して沈下させて
完成となる。従って、地下に構築する階層の周囲に配設
する所謂根切り工事等を省略することができる。

【００２５】このようにしてケーソン工法による建設
は、図６及び図７に示すように、敷地Ａの周囲に隣接し
てある多くの隣接建物と、道路と、地下鉄とに囲まれた
不整形な敷地Ａであっても、敷地Ａの境界と建物の側壁
との間隔（ｔ）を、例えば１０ｃｍ位の間隔でケーソン
１を圧入沈下させて沈設工事を行い、その上に、例えば
１０階建てのビル２を建設する。

【００２６】この実施例のケーソン１は、オープンケー
ソンであって、４層のロットを順次積み重ねて構築す
る、即ち、第１、第２、第３、第４のロット躯体から構
築されており、実施例における第１のロット躯体１ａの
高さは５．５ｍ、重量４０００トンであり、第２のロッ
ト躯体１ｂは地下３階に相当し、その高さは５．４ｍ、
重量は２５００トンであり、第３のロット躯体１ｃは地
下２階に相当し、その高さは５．４ｍ、重量２０００ト
ンであり、第４のロット躯体１ｄは地下１階に相当し、
その高さは５．３ｍ、重量１８００トンである。

【００２７】ここで、ケーソン工法により建設する場合
には敷地Ａに沈下させるためその沈下させる敷地Ａの地
質調査が重要である。この地質は、図８に示すように、
地質柱状図で表わすことができる。例えば敷地Ａの土質
は、上から埋土が２．３０ｍ、ローム層が５．７０ｍ、
疑灰質シルトが７．６０ｍ、粘土が９．８０ｍ、粘土質
シルトが１０．６０ｍ、シルト質細砂が１２．０５ｍ、
細砂が１３．１０ｍ、中砂が１４．５０ｍ、シルト混じ
り細砂が１５．５０ｍ、貝殻混じり細砂が１７．３０
ｍ、シルトが１８．６０ｍ、細砂が２０．３０ｍ、砂質
シルトが１９．３０ｍ、細砂が２０．３０ｍ、砂混じり
シルトが２３．４０ｍ、砂混じり中砂が２４．５０ｍ、
砂利が３０．５５ｍとなっており、これら土質のＮ値、
せん断抵抗角、粘着力共に、深度方向に大きな変化が見
られ、土砂の掘削とケーソンの沈設工事の管理を難しく
する要因の一つとなっている。

【００２８】次に、上記説明した地質状態に基づいてケ
ーソン１の沈設工事を行なうケーソン工法について説明
する。本実施例においては刃口躯体を取り付けたロット
躯体を地下方向に圧入して沈下させながら、第１のロッ
ト躯体の下部側の土砂の掘削と、新たなロット躯体の構
築との併行実施方式を採用し、以下述べるような、徹底
した安全管理と、情報化された半自動圧入管理によって
施工される。

【００２９】先ず、ケーソン工事準備から工事完了まで
の工事全体の概略的流れについて図９〜図１８を参照に
して説明する。

【００３０】１．準備工 先ず予めアースドリル法等によって、数十本の基礎杭が
支持層の深さに打設される。この基礎杭はケーソン工法
により地下建設が完了した時に第１のロット躯体１ａと
連結する位置まで打ち込まれている。

【００３１】次に、図９に示すように、加圧桁３ａの適
宜位置に複数のアースアンカー３を前記図８で説明した
地質柱状図に基づいて、ケーソンを沈下するのに最適な
深さまで打ち込む。この加圧桁３ａに関しては、後述す
る図１９に示すように第１のロット躯体１ａの複数の適
宜位置に配設されている。このアースアンカー３の打ち
込みは、図１０に示すように、先ずアースアンカー３が
挿通できる大きさからなる穴である側孔３ｂを前記図８
で示した地質状態に基づいて開設する。そしてその開け
た側孔３ｂの上端側からコンクリートと緊張部３ｅとが
付着しないようにシース３ｆを被せ、その上部にアンカ
ーカップラー３ｃを嵌合させてアースアンカー３を打ち
込む。アースアンカー３を打ち込んだ後に、アンカーの
先端にコンクリート等を流し込んで定着部であるアンカ
ー体３ｄを作成する。

【００３２】２．第１のロット躯体の構築（刃口躯体を
取り付けたロット躯体の構築） 第１のロット躯体１ａの構築は、図１１に示すように、
アースアンカー３を配設した加圧桁３ａを基準にして地
中の所定位置に頭板５を配設すると共に、刃口躯体を構
成する刃口金物４を作成するために足場６を設ける。こ
の刃口金物４を頭板５と共に地中に設置すると共に、ケ
ーソン１の第１ロット躯体１ａを構築する。第１のロッ
ト躯体１ａの構築作業は、鉄筋組み立て、型枠形成、躯
体コンクリート打設、養生、第１ロット躯体完成、型枠
および足場の解体の各工程からなる。

【００３３】３．圧入設備とクレーン等の設置 完成した第１ロット躯体１ａ上には、図１２に示すよう
に、加圧桁３ａの移動、タワークレーン１０の設置、グ
ラブホッパー１１等の設置が行なわれる。即ち、加圧桁
３ａを支圧板８を介して刃口金物４の上部に載せる。そ
して、加圧桁３ａの上に、圧入設備９をアースアンカー
３の上端と連結する。併行してタワークレーン１０と、
ケーソン１の外側の地面上にグラブホッパー１１を設置
する。

【００３４】この圧入設備９は、図１３に示すように、
油圧ジャッキ１２と、スイベル吊り具１３と、このスイ
ベル吊り具１３とアンカーカップラー３ｃとを接続する
グリッパーロット１４と、上部グリッパー１５と、下部
グリッパー１６とから構成されている。このような構造
によって、アースアンカー３を緊張状態に保持しながら
油圧ジャッキ１２の圧力を加圧桁３ａに印加して、刃口
金物４は地下方向に圧入させ、第１のロット躯体全体を
圧入して沈下させて沈設工事を行うことができるように
なっている。

【００３５】 ４．掘削、及び第１のロット躯体の圧入及び沈下 掘削、及び第１のロット躯体の圧入及び沈下は、図１４
に示すように、第１のロット躯体１ａの下側の土砂をミ
ニバックホウ１７を用いていわば人力で掘削し、第１ロ
ット躯体１ａを圧入設備９により油圧で圧入して加圧桁
３ａを介して刃口金物４に圧力を加えることによって、
アースアンカー３を支軸にして第１のロット躯体１ａを
圧入して沈下させる。

【００３６】５．第２のロット躯体の構築 第２のロット躯体１ｂの構築は、図１５に示すように、
上記圧入して沈下した第１のロット躯体１ａの下部側の
土砂を掘削し、第２のロット躯体１ｂを構築しながら、
第１ロット躯体１ａを圧入設備９によりアースアンカー
３を支軸にして圧入して沈下させる。前述したようにこ
の沈下する沈下量は微量であり、第２のロット躯体の構
築には影響を与えない。この第２のロット躯体１ｂの構
築工事は、内外の足場１８の組立、鉄筋の組立、型枠の
組立、コンクリート打設、養生、型枠および足場の解体
の各工程によって完了する。

【００３７】 ６．第１、第２のロット躯体の圧入及び沈下 第１、第２のロット躯体１ａ、１ｂの圧入及び沈下は、
図１６に示すように、第１のロット躯体１ａの下側をミ
ニバックホウ１７で掘削し、圧入設備９の操作によりア
ースアンカー３を支軸にして加圧桁３ａに加圧すること
によって、第１のロット躯体１ａ及び第２のロット躯体
１ｂ全体を圧入して沈下させる。そして、第１のロット
躯体１ａ及び第２のロット躯体１ｂを圧入して沈下させ
ながら、第３のロット躯体１ｃの構築を併行して行う。

【００３８】 ７．第１、第２、第３ロット躯体の圧入及び沈下 上記説明したように第１、第２のロット躯体１ａ、１ｂ
を圧入して沈下させることは第３のロット躯体１ｃにつ
いても同様であり、第１のロット躯体１ａの下部側の土
砂をミニバックホウ１７で掘削し、圧入設備９の操作に
よりアースアンカー３を支軸にして加圧桁３ａに加圧す
ることによって、第１、第２、及び第３のロット躯体１
ａ、１ｂ、１ｃを圧入して沈下させる。そして、圧入し
て沈下させながら、第４のロット躯体１ｄ（図１７参
照）の構築を併行して行う。

【００３９】８．圧入設備および掘削機器の撤去 図１７に示す第４のロット躯体１ｄまで圧入及び沈下さ
せて沈設工事が完了したら、図１６に示すタワークレー
ン１０およびグラブホッパー１１を解体し、アースアン
カー３等の緊張具、加圧桁３ａ、および圧入設備９を撤
去し、図１７に示すように、第１〜第４のロット躯体１
ａ〜１ｄからなるケーソン１が完成する。

【００４０】９．底部コンクリート打設、完了 最後に、図１８に示すように、ケーソン１の第１のロッ
ト躯体１ａと基礎杭１８とを連結するために、コンクリ
ート１８ａを打設してケーソン１の沈設工事は完了す
る。

【００４１】本ケーソン沈設工事の一時点における各機
材の配置状況は、図１９及び図２０に示すように、ケー
ソン１の第１のケーソン躯体１ａは、適宜複数箇所に柱
１ｅを設け、前記図８で説明した土質柱状図に基づいて
加圧桁３ａを適宜箇所に複数個設けた構造となってい
る。夫々の加圧桁３ａには圧入設備９が備えられてお
り、前記図１３を用いて説明したように、油圧ジャッキ
１２により加圧桁３ａに加圧することによって、アース
アンカー３を支軸にして第１のケーソン躯体１ａ全体を
圧入して沈下させることができる。

【００４２】このようにして、多数の油圧ジャッキ１２
が第１のケーソン躯体１ａの周囲にそって配列されるこ
とになる。そして多数の人員と機器とを同時に働かせて
実施する大規模なケーソン沈設工事を安全かつ最短期間
で行うためには、従来のようにオペレータが沈下計を用
いてその経験と勘によって行う方法では到底実施不可能
である。

【００４３】そのため、本実施例においては、以下述べ
るような、徹底した安全管理システムと、経験や勘に頼
らず科学的な理論と現実に採取されたデータとに基づく
情報化された半自動圧入管理システムとが適用されてい
る。

【００４４】まず安全管理システムは、図２１に示すよ
うに、予め作業工程毎に予想される危険項目を抽出し
て、その対策をたてることである。

【００４５】これらの安全管理事項は、特に詳しい説明
を要しないところであるが、この中で一つだけ本発明に
おいて特徴とする土の法面の角度管理について説明す
る。

【００４６】即ち、前記図８を参照にして説明したよう
に、敷地の地質柱状図に基づいて掘削後の圧入を計算す
るのである。例えば、掘り進むに従って、土質はロー
ム、粘土、砂と変化して行く。このことは、掘削した土
の自然の法面角度が変化することを意味し、一律な掘削
方法で掘削した場合には、土の抵抗力とケーソンの荷重
のアンバランスが生じ、ケーソンの急沈下や、沈下不
足、不同沈下の原因になる。

【００４７】従って、本ケーソン工法による沈下におい
ては、下記のように、土質に応じて法面角度を変化する
ように管理を行っている。この法面角度の管理は法尻位
置を必ず確認することによって確実に行っている。

【００４８】例えば、ローム層１９の場合には、図２２
に示すように、法尻位置Ｐから第１のケーソン躯体１ａ
に設けた刃口金物４の梁２０の下の土の法面角度を４５
度にする。

【００４９】次に、図２３に示すように、梁２０の真下
のローム層１９からなる土１９ａを、ケーソン１を支持
する部分１９ｂを残して直角に削り取る。

【００５０】そして、図２４に示すように、ケーソン１
を圧入して残した土１９ｂを外側に押し出した後に、図
２５に示すように、法面に押し出されて流れ落ちた土を
掘削し搬出する。

【００５１】又、粘土層２１の場合には、最初は、図２
６に示すように、粘土層２１は、刃先金物４と梁２０の
一部と接し、その法尻位置Ｐとの法面角度は４５度とす
る。そして、図２７に示すように、法面に沿って所定の
厚さだけ土２１ａを掘削した後に、図２８に示すよう
に、ケーソン１を圧入して沈下させる。この沈下する沈
下量は土２１ａの厚さに略等しい。その結果、図２９に
示すように、法面およびその下の面に流れ落ちた土２１
ｃを掘削し搬出する。

【００５２】砂質土２２の場合には、最初は、図３０に
示すように、砂質土２２は刃口金物４の先にのみ接し、
法尻位置Ｐからの法面角度は６０度となるようにする。

【００５３】そして、図３１に示すように、法面の沿っ
て所定の厚さ２２ａだけ掘削し、次に図３２に示すよう
に、ケーソン１をこの厚さ２２ａ分だけ圧入する。その
結果、図３３に示すように、傾斜面およびその下の面に
流れ落ちた土２２ｂを掘削し搬出する。

【００５４】上記のように、深度による土質の変化に応
じて掘削と圧入の作業手順を変化させることによって、
ケーソン沈設工事の安全性が高まると共に、工事の進行
速度が一定となる。又、場所によって刃口抵抗力に偏り
があるような場合には場所によって掘削手順を変えるこ
とによって、不同沈下を防止することができる。

【００５５】次に、情報化された半自動圧入管理システ
ムについて説明する。情報化圧入管理システムの特徴
は、図３４及び図３５に示すように、ケーソン１内に圧
入管理室２４を設置し、かつ、ケーソン１に各種の計測
器を取り付ける（Ｓ６、Ｓ７）。

【００５６】これらの計測器の測定データを圧入管理室
２４内に設置したデータ処理装置２５によってリアルタ
イムで処理し、この処理結果をケーソン１の圧入沈設工
事、及び土の掘削工事に即座にフィードバックすること
である（Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１２）。

【００５７】データ処理装置２５は、圧入設備９の夫々
の油圧ジャッキ１２の所要圧入力をリアルタイムで算出
すると共に、データ処理結果を管理データとしてＣＲＴ
モニタの画面に表示する。表示された管理データを常時
監視することによって、ケーソン１の状態をリアルタイ
ムで把握し、この情報を適時適切に掘削および圧入作業
へフィードバックすることができる。

【００５８】ケーソン１には、図３５に示すように、圧
入設備９に設けた圧力計２６と、刃口金物に設けた刃口
荷重計２７と、ケーソン１の外側壁に設けた周面摩擦計
２８と、絶対沈下計２９と、差圧計３０と、鉄筋計３１
とが設置されている。また、隣接建物には、設置型傾斜
計３２が取り付けられている。

【００５９】圧力計２６は、各油圧ジャッキ１２に取り
付けられ、圧入力を測定し、測定データをデータ処理装
置２５へ出力する。

【００６０】刃口荷重計２７は、刃口金物４の複数箇所
に取り付けられており、刃口金物４の周囲の土の抵抗力
（刃口抵抗）を測定し、測定データをデータ処理装置２
５へ出力する。

【００６１】周面摩擦計２８は、ケーソン１の外壁周面
の複数箇所に取り付けられており、ケーソン１の周面と
地盤との間の摩擦力を測定し、測定データをデータ処理
装置２５へ出力する。

【００６２】絶対沈下計２９は、ケーソン１の絶対沈下
量および沈下速度を測定し、測定データをデータ処理装
置２５へ出力する。

【００６３】差圧計３０は、ケーソン１の複数箇所に取
り付けられ、位置による沈下量の差を示す相対沈下量を
測定し、測定データをデータ処理装置２５へ出力する。

【００６４】鉄筋計３１は、ケーソン１の鉄筋の内部応
力を測定し、測定データをデータ処理装置２５へ出力す
る。

【００６５】設置型傾斜計３２は、隣接建物に取り付け
られており、ケーソン工事に起因する、隣接建物の傾斜
等を測定し、測定データをデータ処理装置２５へ送る。

【００６６】上記の他、山留壁の変形を測定するため、
埋設型またはスライド式の傾斜計が所要場所に設置され
ている。

【００６７】上記各計測項目は、各種工事条件の下で、
ケーソンの圧入工事を管理するために必須のものであ
る。これら計測項目と管理項目との間の関係を図３６に
示す。即ち、図３６に示すように、大型ケーソンにおい
ては、ケーソン躯体の傾斜を極力小さく押さえなければ
ならない。そのために、絶対沈下量、沈下速度、および
相対沈下量を測定し、それらの測定結果を刃先掘削およ
び油圧ジャッキ１２の圧入力にフィードバックする。

【００６８】例えば、絶対沈下量または沈下速度が大き
すぎる場合は、刃先掘削の形状や寸法を変えたり、油圧
ジャッキ１２の圧力を変える。また、相対沈下量が大き
い場合には、掘削位置や加圧位置を変える。

【００６９】また、ケーソン１の内部応力は極力小さく
しなければならないが、不整形ケーソンにおいては、場
所により、掘削と圧入のバランスが崩れ易く、そのため
ケーソン１の不同沈下により躯体内応力が増大し易い。
従って、相対沈下量と、鉄筋応力を測定して、それらの
値が大きくなった時には、刃先掘削および油圧ジャッキ
１２の圧入力の自動調整を行う。

【００７０】また、場所打ち杭とケーソンとの接合を行
うために、圧入後のケーソンの位置および深度は高い精
度で求められなければならないから、絶対沈下量が特に
重要である。

【００７１】刃口荷重が大きい時、又はそれが場所によ
って偏っている時には、不同沈下の原因となるので、刃
先掘削および加力方法を変えるようにする。

【００７２】また、全ての工事条件および環境において
共通して、予期しない時期におけるケーソンの沈下の発
生は絶対に防止しなければならない。そのためには、絶
対沈下量、圧入力、刃口荷重、周面摩擦力、および沈下
速度の測定が重要である。

【００７３】また、隣接建物や地下鉄への影響を極力少
なくする必要があるが、これには、沈下速度、建物傾
斜、および山留壁の変形の測定が大切である。なお、周
面摩擦力が大き過ぎる場合および隣接構造物の変位が大
きい場合には、滑材の使用の可否を検討する。これに
は、ケーソン１の周面と土との間にビニールシート等を
繰り出す方法がある。

【００７４】上記の各計測器の測定データに基づき、デ
ータ処理装置２５は、所定の計算を実行し、油圧ジャッ
キ１２の所要圧力を算出すると共に、各種管理データを
モニタに即座に表示する。

【００７５】所要圧入力の計算例を図３７に示す。即
ち、図３７に示すグラフにおいて、縦軸は深度を表し、
横軸は圧力を表す。点線の曲線は周面摩擦抵抗力を示
し、周面摩擦計２８からの測定データに基づくものであ
る。

【００７６】一点鎖線は、刃先抵抗力を示し、刃口荷重
計２７からの測定データに基づくものである。実線の曲
線は、周面摩擦抵抗力と刃先抵抗力との合計を表す。ま
た、実線の直線は、各ロット構築後のケーソンの自重を
示し、点線の直線はアンカー能力を示す。

【００７７】ケーソン１の沈下に対する抵抗は、主とし
て刃口金物４の周辺の土の抵抗力と、ケーソン１と周辺
の土との間の摩擦力によるものであるから、必要圧入力
は、上記抵抗力合計値からその時のケーソンの自重を引
くことによって計算される。

【００７８】このようにして計算された、必要圧入力に
よって油圧ジャッキ１２の油圧を制御することによっ
て、自動化された圧入システムが実現される。

【００７９】図３８は、リアルタイムで３次元表示され
る管理情報の一例を示す。画面の右上には、年月日およ
び時刻と、絶対沈下計２９からの測定データに基づく現
在の沈設長と、現在の沈設長に対応する計算された相対
沈下量、鉄筋応力度および圧入荷重の各管理値が表示さ
れている。

【００８０】また、画面中央には、各油圧ジャッキ１２
からの測定データに基づく圧入荷重と、刃口荷重計２７
からの測定データに基づく刃口荷重と、周面摩擦計２８
からの測定データに基づく周面摩擦とが、立体的な棒グ
ラフで表示されている。

【００８１】また、画面の下部には、差圧計３０からの
測定データに基づく相対沈下量が、立体的な棒グラフで
表示されている。そして、画面の右端には、圧入荷重
と、刃口荷重と、周面摩擦との棒グラフの単位が表示さ
れている。

【００８２】このように、リアルタイムで３次元表示さ
れる棒グラフを管理値と比較しながら、圧入工事の管理
を行う。棒グラフは、全体を一目で把握するのに極めて
便利な上に、全体の中のどこか一箇所でも異常があると
すぐに分かるという利点があるから、ケーソンの圧入管
理には最も適している。

【００８３】上記の安全管理システムと半自動圧入管理
システムによって、本ケーソン圧入沈設工事は、下記の
基準に従って実施される。

【００８４】（１）圧入開始前は、全員退去し、点呼を
行い、根切底が無人状態であることを確認する。また、
機械類は全て、開口部２３（図１９参照）の下に集め
る。 （２）ケーソン１の水平を確認する。

【００８５】（３）各油圧ジャッキ１２に平均に予備載
荷（５０トン）する。この際、０トンから５０トンに加
圧した後０トンに戻し、これを３回繰り返す。これによ
って、ケーソン外周の土によって発生する初期摩擦力を
除去する。

【００８６】（４）初期摩擦力が無くなったことを歪み
量によって確認した後、７５トンまで加圧する。 （５）沈下が進まない場合には、２５トンずつ最大２０
０トンまで増圧する。この場合、増圧後は充分な静止時
間（５分以上）を設け、沈下の傾向を把握する。

【００８７】（６）１７５トンを越えても予定沈下量に
達しない場合は、原因を究明し、対策を再考する。な
お、２００トン以上の荷重は加えない。 （７）予定沈下量に達したら、全油圧ジャッキ１２の油
圧を抜き、ケーソン１が水平であることを確認する。こ
の際、油圧が完全に抜け、ケーソン１の沈下が完全に止
ったことを確認するまでは、根切底には立ち入らないよ
うに注意する。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る地下
躯体の構築工法は、ケーソンを複数階層のロットに分割
し、刃口躯体を取り付けたロット躯体を圧入及び沈下さ
せながら、積層するロット躯体の構築とを併行して行う
ので、どんな深度の深い大型のケーソンでも工事可能と
なり、また、ケーソン沈設工事の工期を著しく短縮する
ことができる。

【００８９】また、土質による法面角度の管理を行うこ
とによって、掘削および圧入の安全性、精度、および効
率性が向上する。

【００９０】更に、ケーソンを構成するロット躯体の姿
勢及び沈下状態を土の総合抵抗力によって複数のアース
アンカーを支軸とする圧入及び沈下を自動的に調整する
ことができるため、ケーソン工法の安全、制度、及び効
率を向上させたケーソンの圧入及び沈下を可能にし、そ
の状態を３次元表示によりビジュアルに視認できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るケーソンの沈設制御方法の構成を
示すフローチャート図である。

【図２】本発明に係るケーソンの沈設制御方法の構成を
示す工事の断面図である。

【図３】本発明に係るケーソンの沈設制御方法によるビ
ル建設の実施例を示す断面図である。

【図４】同断面図である。

【図５】同断面図である。

【図６】同平面図である。

【図７】同ケーソン工法による地上の建物を含めた説明
図である。

【図８】同上敷地の地質柱状図である。

【図９】同アースアンカーを示す説明図である。

【図１０】同アースアンカーの詳細を示す断面図であ
る。

【図１１】同圧入設備の詳細を示す断面図である。

【図１２】同圧入設備と刃口金物との関係を示す説明図
である。

【図１３】同圧入設備と刃口金物との関係を示す要部説
明図である。

【図１４】同第１のロット躯体を沈下させる説明図であ
る。

【図１５】同第１のロット躯体に第２のローム躯体を構
築した様子を示す説明図である。

【図１６】同第１のロット躯体及び第２のローム躯体を
構築後沈下させる様子を示す説明図である。

【図１７】同第１〜第４のロット躯体を構築して沈下さ
せた様子を示す説明図である。

【図１８】同第１〜第４のロット躯体を沈下後、基礎杭
と連結する様子を示す説明図である。

【図１９】同第１のロット躯体に配設されている各機器
を示す平面図である。

【図２０】同第１のロット躯体に配設されている各機器
を示す断面図である。

【図２１】同圧入ケーソン作業の安全対策を示す表であ
る。

【図２２】同ローム層の場合における圧入ケーソンの様
子を示す説明図である。

【図２３】同ローム層の場合における圧入ケーソンの様
子を示す説明図である。

【図２４】同ローム層の場合における圧入ケーソンの様
子を示す説明図である。

【図２５】同ローム層の場合における圧入ケーソンの様
子を示す説明図である。

【図２６】同粘土層の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図２７】同粘土層の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図２８】同粘土層の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図２９】同粘土層の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図３０】同砂質土の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図３１】同砂質土の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図３２】同砂質土の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図３３】同砂質土の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図３４】本発明に係る情報化圧入管理システムの動作
を示すフローチャートである。

【図３５】同情報化圧入管理システムの計測器およびデ
ータ処理装置の配置を示す説明図である。

【図３６】同上情報化圧入管理システムにおける、計測
項目と管理項目との関係を示す説明図である。

【図３７】同上情報化圧入管理システムにおける、圧入
力の計算の実施例である。

【図３８】同上情報化圧入管理システムにおける、３次
元管理情報表示を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ケーソン ２ 建物 ３ アースアンカー ３ａ 加圧桁 ４ 刃口金物 ５ 頭板 ６ 足場 ８ 支持板 ９ 圧入設備 １０ タワークレーン １１ グラブホッパー １２ 油圧ジャッキ １３ スイベル吊り具 １４ グリッパーロット １５ 上部グリッパー １６ 下部グリッパー １７ ミニバックホウ １８ａ コンクリート １９ ローム層 ２０ 梁 ２１ 粘土層 ２２ 砂質土 ２３ 開口 ２４ 圧入管理室 ２５ データ処理表示装置 ２６ 圧力計 ２７ 刃口荷重計 ２８ 周面摩擦計 ２９ 絶対沈下計 ３０ 差圧計 ３１ 鉄筋計 ３２ 設置型傾斜計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 良雄 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社内 (72)発明者 大内 仁 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社東京支店内 (72)発明者 相良 幸蔵 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社東京支店内 (56)参考文献 特開 昭48−19014（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−118422（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−108728（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−81422（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】刃口周辺の土質の変化に応じて法面角度を
   変化させて土砂を掘削するようにした刃口躯体と、該刃
   口躯体を取り付けたロット躯体とからなるケーソンであ
   って、前記刃口躯体を取り付けたロット躯体を地下方向
   に圧入して沈下させながら、前記刃口躯体を取り付けた
   ロット躯体の上部に別のロット躯体の構築を併行して行
   うようにして、所望の階層からなる複数のロット躯体を
   圧入沈下させるようにしたことを特徴とする地下躯体の
   構築工法。
2. 【請求項２】刃口躯体の土質の変化に応じて法面角度を
   変化させて土砂を掘削するようにした刃口躯体と、該刃
   口躯体を取り付けたロット躯体と、該ロット躯体を地下
   に沈下させるロット躯体内の適宜位置に所定間隔をもっ
   て複数のアースアンカーを埋設し、該埋設したアースア
   ンカーを支軸にして前記ロット躯体を沈下させるケーソ
   ンであって、前記刃口躯体を取り付けたロット躯体の下
   部側の土砂を掘削し、前記複数のアースアンカーを支軸
   にして前記ロット躯体の姿勢及び沈下状態を維持管理し
   て圧入沈下させながら、前記刃口躯体を取り付けたロッ
   ト躯体の上部に別のロット躯体の構築とを併行して行う
   ようにして、所望の階層からなる複数のロット躯体を圧
   入沈下させるようにし、且つ前記ロット躯体の姿勢及び
   沈下状態を維持管理しながら圧入沈下する状態を３次元
   表示するようにしたことを特徴とする地下躯体の構築工
   法。