JP2821934B2 - 地中構造物の構築工法 - Google Patents

地中構造物の構築工法

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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、地下構造物あるいはその上に地上部建屋
を有する構造物などの地中構造物を構築する工法、特に
築造しようとする構造物を自重とその底部に充填した水
の圧力とをバランスさせながら下方を水中掘削すること
により、沈設する工法に関するものである。
「従来の技術、発明が解決せんとする問題点」 従来、地中に構造物を築造する工法として、山留支保
工による開削工法や、ニューマチックケーソンあるいは
オープンケーソンによる築造工法等が一般に知られてい
る。
しかしながら、山留支保工による開削工法において
は、山留壁外部の地下水圧および土圧によって山留壁へ
荷重が加わるために、山留壁を強固なものとしなければ
ならず、それによって山留壁にかかわる工費がかさむと
いう問題があった。
また、ニューマチックケーソンによる築造工法におい
ては、圧気作業による作業者に対する安全性の問題、沈
設に伴って構造物へ偏荷重が作用するという施工の不安
定性、周辺摩擦による沈設不能、高度な掘削精度の要
求、さらには構造物周辺の摩擦が土質によって不均一の
ため、施工管理が困難など、地中構造物の構築に当って
種々の問題があった。
特に、掘削地盤が砂あるいは砂礫のようにN値が高い
場合、または、大型構造物あるいは横断面形状が非対称
の構造物の築造に際しては、上記問題が顕著であった。
さらに、オープンケーソン工法においては、掘削時の
姿勢制御および位置制御が難しく、また掘削が完了して
からの耐水圧底板の施工は水中施工にならざるを得ず、
その強度に問題があった。
そこで、出願人らは地中構造物構築工法として、山留
壁の内部に水を溜めて築造しようとする構造物の下部を
その山留壁内部の水上に浮かべ、この構造物の下方の地
盤を掘削機によって水中掘削し、この掘削の進行と並行
して構造物の下部上に順次構造物の上部を一連に立ち上
げ、この構造物の重量あるいはこれに付加した荷重を均
衡させながら構造物を所定の位置に沈設する工法を提案
した(特願平1−132453号)。
しかしながら、上記工法においては、山留支保工によ
る開削工法に比べては簡易ではあるが、山留壁を必要と
するので、そのための工期および工費がかかる等の問題
があった。
「問題点を解決するための手段」 この発明は前記従来の課題を解決するために、築造し
ようとする構造物外周部に相応する地盤を掘削予定深度
まで軟弱化すると共に、この軟弱化された地盤上におい
て、下端に刃を有する外周壁に囲まれて下方が開放され
た掘削室を底部に設け、その掘削室上の床部に連通開口
を設けた構造物下部を構築し、その底部下方の軟弱化地
盤の内側の地盤を掘削しながら所定位置まで沈設し、構
造物下部の床部底面に水中自動掘削機を設置し、連通開
口に接続して上方に立ち上げた筒体から掘削室内に水を
充填した後、空室下方の地盤を水中自動掘削機によって
水中掘削し、構造物下部をその自重と掘削室の水の圧力
をバランスさせながら沈設し、この沈設の進行と併行し
て構造物下部上に順次構造物上部を一連に建ち上げ、順
次同様に水中自動掘削機によって水中掘削しながら構造
物を所定の位置に沈設し、沈設完了後掘削室および連通
開口にコンクリートを打設するようにした地中構造物の
構築工法を提案するものである。
「作用」 築造しようとする構造物の外壁を山留壁と兼用するこ
とによって山留壁の施工が省略されると共に、構造物下
部と下方の地盤に囲まれた空間内に水を注入充填し、自
動水中掘削機によって水中掘削するので、圧気作業がな
く安全かつ容易に掘削を行うことができ、また、この構
造物の重量および底部に充填した水の圧力、ならびにこ
の構造物と地盤との間に働く摩擦力とを均衡させること
により、構造物を掘削と併行させながら連続して確実に
所定の位置に沈設することが可能となる。
また、沈設時において、外壁下端の刃が軟弱化した地
盤に貫入するため、従来のように刃先下の高精度が要求
される掘削を省略でき、しかも周辺地盤との摩擦を均一
化でき、その結果沈設管理が容易となる。
「実施例」 以下この発明を図面に示す実施例について説明する
と、第1図に示すように、築造しようとする構造物外周
部に相応する地盤を掘削予定深度までアースオーガー等
により撹拌するか、あるいは低強度ソイルセメントで置
換することによって、人工的に軟弱化して軟弱化地盤1
とすると共に、地上部付近は支持力をもった良質土2に
置換する。
次に、第2図に示すように、軟弱化した構築計画地盤
上において、構築しようとする構造物の下部部分である
構造物下部3を築造する。
この構造物下部3は、周囲に下端が先鋭状の刃3a′を
なす外壁3aが、また底部に下方が開放された掘削室3b
が、さらに掘削室3b上の床部3cに連通開口3dを設けたコ
ンクリート構造体として構成されており、連通開口3dに
は筒体4を接続して上方に立ち上げておく。
次に、第3図に示すように、構造物下部3を設置した
下方の地盤を人力または掘削機等で地下水位付近まで掘
削しながら、構造物下部3を良質土2の下端付近まで沈
設する。
そして、第4図に示すように、構造物下部3の掘削室
3b内においてカッター付き無人サンドポンプ掘削機等の
自動水中掘削機5を組立てて、床部3c底面に設置し、こ
れに掘削泥水の排泥管6を地上まで配管し、筒体4から
掘削室3b内に水を調節充填して構造物下部3の底部に所
要の水頭圧を作用させる。
この状態で、自動水中掘削機3により掘削室3b下方の
軟弱化地盤1で囲まれた地盤部分を水中掘削し、外壁3a
の刃3a′を軟弱化地盤1中に貫入させながら、構造物下
部3の重量(自重および水等の付加荷重を含む)、およ
び底部に調節充填した水の圧力、ならびに構造物下部3
と地山との間に働く摩擦力とを適宜均衡させながら、構
造物下部3を円滑に沈設させる。
このとき、外壁3aの刃3a′が軟弱化地盤1に貫入する
ため、従来のように刃先下の高精度が要求される掘削を
省略でき、しかも周辺地盤との摩擦を均一化でき、その
結果沈設管理が容易となる。
その後は第5図に示すように、構造物下部3の掘削の
進行と併行してその上に、順次構造物上部7,7′・・を
一連に建ち上げながら、上記同様に掘削と沈設を繰り返
して所要の地下構造物を沈設設置する。
なお、このとき掘削した泥土は、排泥管6により外部
に排出処理する。
このようにして沈設完了後は、第6図に示すように掘
削室3b内の水を排水して自動水中掘削機3を解体撤去
し、掘削室3bおよび連通開口3d内に中埋コンクリート8
を充填し、必要ならば構造物の周囲に地盤固結材を注入
して施工を完了する。
なお、この発明で構築する構造物は、第6図の地下部
に連続して地上部建屋を建ち上げた構造物を構築するこ
とができることはいうまでもない。
「発明の効果」 以上の通りこの発明によれば、築造しようとする構造
物をその外壁自体を山留壁と兼用し、山留支保工による
開削を行うことなく直接所要位置まで沈設するので、山
留工費を不要として全体の工費を大巾に節減することが
できる。
また、外壁下端の刃が軟弱化した地盤に貫入するた
め、従来のように刃先下の高精度が要求される掘削を省
略でき、しかも周辺地盤との摩擦を均一化でき、その結
果沈設管理が容易となる。
さらに、構造物底部の掘削室内に水を充填し、その下
方の地盤で自動水中掘削機によって水中掘削するので、
構造物の重量および水の圧力、ならびに構造物と地盤と
の間に働く摩擦力とを適宜均衡させながら所定の位置に
安定してしかも安全に沈設することができると共に、掘
削の進行と併行して構造物下部上に順次構造物上部を一
連に建ち上げながら沈設するので、工期の短縮および工
費の削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1〜6図はこの発明の施工工程を順に示す縦断側面図
である。 1……軟弱化地盤、2……良質土、 3……構造物下部、3a……外壁、 3b……掘削室、3c……床部、 3d……連通開口、4……筒体、 5……自動水中掘削機、6……排泥管、 7,7′……構造物上部、 8……中埋コンクリート。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】築造しようとする構造物外周部に相応する
    地盤を掘削予定深度まで軟弱化すると共に、この軟弱化
    された地盤上において、下端に刃を有する外壁に囲まれ
    て下方が開放された掘削空室を底部に設け、その掘削室
    上の床部に連通開口を設けた構造物下部を予め地上で構
    築し、その底部下方の前記軟弱化地盤の内側の地盤を掘
    削しながら所定位置まで沈設し、前記構造物下部の床部
    底面に水中自動掘削機を設置し、前記連通開口に接続し
    て上方に立ち上げた筒体から前記掘削室内に水を充填し
    た後、空室下方の地盤を水中自動掘削機によって水中掘
    削し、前記構造物下部をその重量と掘削室の水の圧力を
    バランスさせながら沈設し、この沈設の進行と併行して
    前記構造物下部上に順次構造物上部を一連に建ち上げ、
    順次同様に水中自動掘削機によって水中掘削しながら前
    記構造物を所定の位置に沈設し、沈設完了後前記掘削室
    および連通開口にコンクリートを打設することを特徴と
    する地中構造物の構築工法。
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