JP3326465B2 - オープンケーソン工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主として液化天然ガ
ス（ＬＮＧ）の大規模な地下貯蔵タンクの建設を目的と
して実施されるオープンケーソン工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オープンケーソン工法は、建物や橋脚、
地下タンク等の地下構造物を構築する主要工法の一つと
して周知であり、実施例も多い。オープンケーソン工法
は、図５に施工概要を示したとおり、鉄筋コンクリート
造（以下ＲＣ造と略す。）のケーソン躯体を地表部で構
築し、下部地盤を掘削し、躯体重量を利用してバランス
よく沈設させる工法である。

【０００３】大規模な地下式ＬＮＧタンクの建設をオー
プンケーソン工法で施工する場合、ケーソン躯体の口径
は通常６０ｍ〜７０ｍぐらい、沈設深さは５０ｍぐらい
になる。図５にオープンケーソン工法による地下式ＬＮ
Ｇタンクの施工概要を示したとおり、ケーソン躯体１の
外周に半径にして約１０ｍ程度離れた位置に、地表面か
ら地下５０ｍ以深の難透水層又は不透水層に届く深さの
連続地下止水壁２（連続地中壁）を構築し、前記止水壁
３で囲まれた地盤の地下水は揚水井戸３を通じて揚水す
る。しかる後に、前記止水壁２で囲まれた地盤中にオー
プンケーソン工法によりケーソン躯体１を順次沈設して
ゆく。ちなみにケーソン躯体１の壁厚は、前述した規模
のＬＮＧタンクの場合であると、タンク底部で４ｍ程
度、タンク上部で２ｍ程度になるほど大きく変化する。
ケーソン躯体１の壁厚が前記のようにタンクの底部と上
部で大きく異なるのは、第一には土圧の大きさによって
壁厚が決まるためであり、第二には沈設時に問題となる
周辺地山とケーソン躯体との摩擦力を低減させる目的に
よる。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】前述したように、ケ
ーソン躯体の壁厚がタンクの底部から上部に向かって大
きく変化（減少）する結果、オープンケーソン工法の施
工段階で止水壁２とケーソン躯体１の間の地山が崩壊
し、その際の応力解放現象に伴なって止水壁２に外側か
ら内向きの土圧負荷が増大する。従って、止水壁２には
前記の負荷に耐える強度が要求され、その対策として止
水壁２の壁厚の増大あるいは鉄筋量の増加などが必要と
なって不経済である。また、ケーソン躯体の壁厚が深さ
方向に変化し、断面形状が変化するため、必然、内外の
型枠の形状、構造も変化させる必要があり、施工時の型
枠工事が複雑になる問題もある。

【０００５】従って、本発明の目的は、深さ方向の全部
に内外ともに同一の型枠を転用して容易に施工でき、ま
た、ケーソン躯体は充填材との複合構造とすることによ
って見かけ上は地山との摩擦力の低減に必要最小限度の
壁厚の変化（減少）に止どめ、もって地山の崩壊を防ぎ
連続地下止水壁への土圧の増大を抑制し、同止水壁の壁
厚の減少、或いは無筋化を図って経済的な施工が可能に
改良したオープンケーソン工法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の課題
を解決するための手段として、この発明に係るオープン
ケーソン工法は、地表部で鉄筋コンクリート造のケーソ
ン躯体を構築し、その躯体重量を利用してケーソンを地
下へ沈設するオープンケーソン工法において、地表部で
ケーソン躯体１の鉄筋４を組立て、ケーソン躯体の内周
面側と外周面側に型枠５，６を配置し、内外の型枠はセ
パレータ７で連結し固定する。

【０００７】前記外周面側の型枠６の内面に、地山との
摩擦力を低減する壁厚減少分に等しい厚さの調整材８を
密着状態に配置する。土圧に対する構造強度の均等性を
図るケーソン躯体の壁厚減少分に等しい厚さの充填材９
を、前記調整材８から鉄筋コンクリートの耐圧性に必要
な寸法だけ離した内方位置に設置する。

【０００８】前記内外の型枠５，６の中にコンクリート
打設を行ない、そのコンクリートが強度を発現した後に
型枠を解体し、ケーソンの沈設を進める工程を以下同様
にくり返すことを特徴とする。上記本発明のオープンケ
ーソン工法において、ケーソン躯体１の内周面側の型枠
５は同躯体へ一体的に打込まれるプレキャストコンクリ
ート製型枠（以下、ＰＣａ型枠と云う。）であり、同外
周面側の型枠６は鋼製型枠であり、調整材８及び充填材
９は硬質発泡スチロールフォーム又は木製箱に掘削土等
を詰めたものであることも特徴とする。

【０００９】

【作用】地山との摩擦力を低減するために行なうケーソ
ン躯体１の壁厚減少分は、調整材８の厚さの調整又はそ
の使用枚数を増やすことで実現される。同様に、土圧に
対する構造強度の均等性を図るケーソン躯体の壁厚減少
分は、充填材９の厚さの調整又はその使用枚数を増やす
ことによって実現される。調整材８は型枠の解体時に一
緒に回収され、場合によっては転用されるが、充填材９
はコンクリート中に埋殺される。従って、ケーソン躯体
１の見かけ上の壁厚変化は、前記摩擦力低減のための減
少分だけである。

【００１０】従って、調整材８を使用することによって
内外の型枠５，６の形状、構造は実質変化せず、調整材
及び型枠の単純な転用によって施工を進めることができ
る。勿論、ケーソン躯体１の見かけ上の壁厚は地山との
摩擦力低減のための壁厚減少を除いて断面形状の変化は
ないが、充填材９の埋殺しによって構造強度の減少分を
補償しているので、経済的な設計、施工になっている。

【００１１】

【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。
図１と図２は、図５に示したオープンケーソン工法の施
工における、特に地表部でのＲＣ造のケーソン躯体１の
構築方法を示している。図１では、地面（Ｇ．Ｌ）より
少し上方に突き出た既製躯体１の上で、今回施工区の鉄
筋４が一連に組立てられている。また、今回施工区のケ
ーソン躯体の内周面側には同躯体中へ一体的に打込まれ
るＰＣａ型枠５がアングル１０で補強しながら組立てら
れている。更に、外周面側には、転用がきく鋼製型枠６
が、やはりアングルで補強しながら組立てられ、これら
内外の型枠５，６はセパレータ７（直径２５mm程度の異
形鉄筋など）で連結し強固に固定されている。図中１１
はセパレータ７へ締結したナットである。内周面側の型
枠５に打込み用のＰＣａ型枠を使用した理由は、型枠解
体作業の手数をできるだけ省くためである。このＰＣａ
型枠５は打込み型枠であるため、その内面がケーソン躯
体１の内面に一致されている。外周面側の鋼製型枠６
は、その内面がケーソン躯体１の外面と一致されてい
る。前記鋼製型枠６の内面に、地山との摩擦力を低減す
るための壁厚減少分（通常一施工区当り５cmぐらい、ち
なみに、一施工区当りの高さは５ｍぐらいである。）に
等しい厚さの調整材８が密着状態に配置されている。調
整材８の材質、構造は、前記の厚さを確保できるかぎ
り、鉄板、木板、紙板、プラスチック板その他特に限定
されないが、前記厚さの硬質発泡スチロールフォームが
軽量、安価で取扱いに便利なため好適に使用される。

【００１２】また、前記調整材８の位置から内方へ２０
cm〜３０cmぐらい寄った位置に、土圧に対する構造強度
の均一性を図るケーソン躯体の壁厚減少分に相当する厚
さの充填材９が設置されている。前記の間隔は、前記調
整材８と充填材９とで挟んだ形の鉄筋４のコンクリート
被りに必要な寸法を意味し、また、地山の土圧に対する
ＲＣ造躯体の耐圧性に必要十分な寸法（厚さ）を意味す
る。前記充填材９の材質、構造は、前記厚さを確保でき
るかぎり、金属製、木製、プラスチック製等の別を問わ
ないが、壁厚の減少が少なく、タンク内部の保温効果を
期待するときは、前記厚さの硬質発泡スチロールフォー
ムが好適である。一方、ケーソン躯体の沈設時に必要十
分な重量と経済性を重視するときは、掘削土などを詰め
た木箱が好適に使用される。しかる後に、内外の型枠
５，６の間にコンクリート打設を行ない、そのコンクリ
ートが強度を発現した後に型枠の解体を行なう。外周面
側の鋼製型枠６と調整材８及びアングル１０は次段の施
工区に転用できる。

【００１３】図２は、前回施工区のＲＣ造ケーソン躯体
が完成し、地盤の中掘りをして、前記ＲＣ造ケーソン躯
体１をその重量を利用しておよそ一施工区当りの高さ分
相当だけ沈設を行なった後、再び次回施工区の鉄筋４及
び内外の型枠５，６の組立て作業を進めた段階を示して
いる。図１と図２を対比すると明らかなように、調整材
８及び充填材９はそれぞれ２枚に増加されている。特に
調整材８はその内側の１枚分が既製のケーソン躯体（前
回施工区の躯体）の外周面より内方へ配置されている。
また、前記内側の調整材８の内面から前記充填材９の外
側面までの間隔は、やはり２０cm〜３０cmの寸法が確保
されている。内周面側の型枠５には、勿論打込み用のＰ
Ｃａ型枠が使用されている。

【００１４】以後は同様に、ケーソン躯体が完成するま
で上述の工程、作業をくり返して、図３に示したような
断面形状のＲＣ造ケーソン躯体１が構築され沈設され
る。図３で明らかなように、埋殺しとした充填材９で壁
厚減少分を補償した結果、見かけ上の壁厚は各施工区毎
に地山との摩擦力低減を目的とした、調整材８の１枚分
ずつの変化（減少）にすぎない。従って、調整材８を必
要数使用する結果、内外の型枠５，６の据付け位置は全
施工区で同一位置となる。よって、同一の型枠を全施工
区で使用できる。更に、壁厚の減少を最小限度に抑制し
た結果、周辺の地盤の崩壊は最小限度に抑えられ、ケー
ソンを取り囲む連続地下止水壁２をタンク側へ可及的に
近づけて施工長を減少させること、及び止水壁２の構造
強度を下げることができ、ひいては止水壁２の壁厚の縮
小化又は鉄筋量の減少などを達成できる。

【００１５】なお、図４のように、連続地下止水壁２
は、複数個のケーソンを等しく取り囲む配置で構築し、
もって止水壁２の施工延長を削減する方法も併せて実施
可能である。図４の場合、ケーソン躯体１の口径Ｄを基
準に、隣接のケーソン同士は少なくとも１／２Ｄの距離
を確保して構築され、ケーソンと止水壁とは少なくとも
１／４Ｄの距離を確保して構築される。

【００１６】

【本発明が奏する効果】本発明に係るオープンケーソン
工法は、大要、下記の効果を奏する。 深さ方向に壁厚が変化するケーソン躯体を同一の型
枠を転用して施工し、また、型枠の据付け位置をほぼ一
定に施工できるので、型枠工事が簡略化され、施工の短
工期化、及び低コスト化を実現できる。 内外の型枠５，６を据付けた断面のうち、構造上ケ
ーソン躯体として必要な部分以外は充填材９を埋殺す複
合構造とし、また、地山との摩擦力の低減に必要なだけ
壁厚が減少した構造物を施工し、要するに壁厚の見かけ
上の減少量（変化量）が少ない構造としたので、周辺の
連続地下止水壁２に加わる土圧・水圧が減少する。よっ
て連続地下止水壁２の強度を下げることができ、止水壁
の壁厚の減少、無筋化が可能となり、その分の短工期
化、低コスト化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による施工の一段階を示した断面図であ
る。

【図２】本発明による施工の更に一施工区だけ進んだ段
階の断面図である。

【図３】完成したケーソン躯体の断面図である。

【図４】止水壁の一施工例を示した平面図である。

【図５】オープンケーソン工法の施工概要図である。

【符号の説明】

１ ケーソン躯体 ４ 鉄筋 ５，６ 型枠 ７ セパレータ ８ 調整材 ９ 充填材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 貴夫 千葉県印旛郡印西町大塚一丁目５番 株 式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 岩本 宏 千葉県印旛郡印西町大塚一丁目５番 株 式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 甲村 雄一 千葉県印旛郡印西町大塚一丁目５番 株 式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 波多野 敬 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中土木内 (72)発明者 武智 修 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中土木内 (56)参考文献 特開 昭55−138520（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−68127（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 23/08 E02D 23/00 E02D 23/14 E02D 29/045

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地表部で鉄筋コンクリート造のケーソン躯
   体を構築し、その躯体重量を利用してケーソンを地下へ
   沈設するオープンケーソン工法において、 地表部でケーソン躯体の鉄筋を組立て、ケーソン躯体の
   内周面側と外周面側に型枠を配置し、内外の型枠はセパ
   レータで連結し固定すること、 前記外周面側の型枠の内面に、地山との摩擦力を低減す
   る壁厚減少分に等しい厚さの調整材を密着状態に配置す
   ること、 土圧に対する構造強度の均等性を図るケーソン躯体の壁
   厚減少分に等しい厚さの充填材を、前記調整材から鉄筋
   コンクリートの耐圧性に必要な寸法だけ離した内方位置
   に設置すること、 前記内外の型枠の中にコンクリート打設を行ない、その
   コンクリートが強度を発現した後に型枠を解体し、ケー
   ソンの沈設を進める工程を以下同様にくり返すことを特
   徴とする、オープンケーソン工法。
2. 【請求項２】請求項１に記載したケーソン躯体の内周面
   側の型枠は同躯体へ一体的に打込まれるプレキャストコ
   ンクリート製型枠であり、同外周面側の型枠は鋼製型枠
   であり、調整材及び充填材は硬質発泡スチロールフォー
   ム又は木製箱に掘削土等を詰めたものであることを特徴
   とする、オープンケーソン工法。