JP3376293B2 - 地下構造物の沈設工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ケーソン、その他
土木建築用の地下構造物(以下ケーソンで代表する)を所
定の深度まで沈設する際に用いる地下構造物の沈設工法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】土木建築用地下構造物の沈設は、例えば
ケーソンに見られるように、施工域に設けた掘削孔にケ
ーソンを嵌め込むように降ろし、ケーソン内部から掘削
を続けることで、ケーソンを自重により沈下させるよう
にしていた。この沈下に際し、ケーソンの外周面におけ
る周面摩擦抵抗やケーソン下縁に備えた刃先の先端抵抗
力等によって、自重だけではケーソンを十分沈下させる
ことができない場合が生じる。この場合、(1)ケーソン
に鋼材等の重量物を載せたり、地中に設置したグラウン
ドアンカーからの反力を利用してセンターホールジャッ
キで圧入する載荷工法、(2)予めケーソンの外周面に沿
って配置した複数段の噴射孔から圧縮空気又は高圧水を
噴射するジェット工法、(3)ケーソンの外周面に滑りや
すい活性材を塗布する滑材塗布工法、(4)比重の大きい
泥水を外周面と地盤との間の空間に送り込む注入工法、
(5)ケーソンの外周面に摩擦力の低いシートを密着して
周面摩擦力を低減する滑材被覆工法、等を用いてケーソ
ンの沈下を助けていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、ケーソンの沈
下を助ける上記各従来工法にはそれぞれ問題があった。 (1)載荷工法には、載荷重量の限度があったり、必要な
荷重が増加するにつれて高価かつ長大なアンカーが求め
られ、現実性を失う問題があった。また、鋼材等をケー
ソンに載せたときには掘削作業ができない点は重大事で
あった。(2)ジェット工法は、例えば細粒土の分量が乏
しい砂礫玉石地盤では噴射する空気や水が地盤中に散逸
して、逆効果となる場合があった。(3)滑材塗布工法
は、滑剤塗布直後のみ効果が発揮され、経時的に効果が
薄れると共に、ケーソンの沈下深度が増えると効果が期
待できなくなっていた。(4)注入工法は、注入する泥水
の管理がうまくいかない場合、泥水が地中に離散した
り、刃口部よりケーソン内部に浸透して、ケーソンの沈
下を助けるといった効果が得られない場合があった。そ
して、(5)滑材被覆工法は、ケーソン壁の外周面を円滑
に仕上げておく必要性があった上、外周面とシートとの
間に土砂が流入すると工事自体に問題が生ずる。そこ
で、掘削作業を中断することなくケーソンの沈下を助け
ることができる新たな工法について検討することにし
た。 【０００４】 【課題を解決するための手段】検討の結果、開発したも
のが、上記(4)注入工法及び(5)滑材被覆工法とを併用し
た形態の工法であり、沈設する地下構造物の外周面から
略一定に離隔してこの外周面にシートを覆設し、外周面
と前記シートとの間の空間に外周面に対する周面摩擦力
の低い滑材を充填した状態で地下構造物を沈下する地下
構造物の沈設工法である。この沈設工法によれば、掘削
孔壁面と地下構造物との間にシートが介在し、このシー
トと地下構造物の外周面との間の空間に滑材を充填でき
る。この滑材が、地下構造物の沈下に際し、地盤に比し
て極めて小さな周面摩擦力を実現するので、地下構造物
は自重によって十分に沈下することができる。本発明の
沈設工法は、従来の滑材被覆工法でシートをケーソンの
外周面に密着して繰り出しているのに対し、シートと外
周面との間に空間を形成し、この空間へ滑材を流し込む
点が異なっている。すなわち、(4)注入工法及び(5)滑材
被覆工法とを併用した形態の工法なのである。 【０００５】シートには、一定の可撓性を備えた薄鋼
板、高分子強化樹脂シ−ト等を用いることができる。こ
の場合、１枚のシートを外周面全周にわたって覆設する
のではなく、等分割した角度毎に一定幅のシートを割り
当て、複数枚のシートを多角形周縁上に配するとよい。
滑材には、泥水、砂利、高吸水性樹脂等を添加した砂等
を用いることができる。滑材は、地下構造物を沈設後、
一体となって構造物を形成できることが望ましい。この
観点から、前記各滑材には、工事終了後にセメントモル
タルを加えて硬化させ、地下構造物と一体にできる利点
がある。 【０００６】地下構造物にはシートの繰出機構を備えつ
け、地下構造物の沈下に従って自動的にシートを繰り出
せるようにするとよい。すなわち、沈設する地下構造物
に対し、外周面から略一定に離隔してこの外周面に覆設
するシートの前記離隔範囲内でこの外周面から半径方向
に張り出した突出部(フリクションカット)を設け、この
突出部へシートを捲回したロールを軸着したマガジンを
固着するのである。このマガジンには、内部への滑材の
侵入を防止するため、シートの繰出部位(通常突出部外
周縁直上付近)を除いてマガジン上面を閉鎖する遮蔽板
を取り付けるとよい。遮蔽板は、マガジン内部への滑材
の侵入を防止するもので、この遮蔽板を直上方向に延設
すれば、シートを繰り出すガイドの機能を兼ねることが
できる。 【０００７】上記地下構造物を用いた場合、本発明の沈
設工法は具体的に次のような手順を踏む。まず、施工域
に設けた掘削孔に地下構造物を嵌め込むように降ろし、
マガジンと地上のシート基端部とを連結する。このシー
ト基端部は、地上でシートの上縁を保持する働きを持
ち、相対的にケーソンと共に沈下していくマガジンから
シートが繰り出せるようにする。シート基端部は、シー
トを繰り出す基準であるから、ケーソンの沈下により位
置ズレしないように、地上に別途配設した複数の架台か
らそれぞれケーソンに向けてガイドローラを宛がい、各
ガイドローラに対してケーソンの外周面に沿った円環状
のシート基端部を架設するとよい。こうして、ケーソン
内部から掘削してケーソンが沈下していくにつれ、シー
トは自動的にマガジンから繰り出され、外周面にシート
を覆設できるのである。滑材は、外周面とシートとの間
の空間に適宜流し込み、充填すればよい。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図を参
照しながら説明する。図１はケーソン14の沈下開始前の
状態を表した施工域の縦断面図、図２は同状態における
施工域の横断面図、図３は同状態におけるマガジン２の
拡大縦断面図、図４は同状態におけるマガジン２の拡大
平面図、図５はケーソン14の沈下開始直後の状態を表し
た施工域の縦断面図、図６は同状態におけるシート基端
部５近傍の拡大縦断面図、図７は同状態におけるシート
基端部５近傍の拡大平面図であり、図８はケーソン14の
沈下終了の状態を表した施工域の縦断面図である。 【０００９】まず、図１に見られるように、地上とマガ
ジン２とが略同一面に並ぶように、施工域に設けた掘削
孔15にケーソン(地下構造物)14を嵌め込むように降ろ
す。本例では、薄鋼板からなるシート６を捲回したロー
ルを収納した鋼製のマガジン２を、図２に見られるよう
に、ケーソン14の外周面９から半径方向に張り出した突
出部１上に16基並べている。各マガジン２上面は、図４
に見られるように、シートの繰出部位を除いて遮蔽板３
で閉塞している。本例の遮蔽板３は、シートを直上に案
内するガイドを延設している。図１及び図３から明らか
なように、本発明の工法では、マガジン２から繰り出す
シート６は、ケーソン14の外周面９から離隔している。
このシート６と外周面９との間の空間に、滑材を充填す
る。 【００１０】シート６は、上縁をケーソン14の地上で外
周面９を囲むように配されるシート基端部５に連結す
る。このシート基端部５は、図２に見られるように、ケ
ーソン14を囲む円環状で、四方の地上に固定した架台８
に支持されている。また、シート基端部５は、架台８か
らケーソン14の外周面９に向けて当接させたガイドロー
ラ４に支持されており、ケーソン14の沈下に関係なく、
ケーソン14の沈下による位置ズレを生じないようにして
いる。マガジン２及び繰り出したシート６は、ケーソン
14と共に埋設してしまうが、シート基端部５、ガイドロ
ーラ４及び架台８は、施工後撤去する。 【００１１】ケーソン14は、ケーソン14内部から掘削を
繰り返すことで、自重により沈下する。ケーソン14の沈
下に伴い、シート６は順次繰り出されるから、ケーソン
14の外周面９とシート６との間には空間10が形成され
る。この空間10に対し、図５〜図７に見られるように、
滑材混合プラント７から注入パイプ11を経て滑材12を流
し込む。従来工法でも、同様にシートを使ったもの(滑
材被覆工法)があるが、この滑材被覆工法ではシートを
ケーソンの外周面に密着させるため、周面摩擦力低減の
効果が低かった。本発明の工法では、滑材12を介して直
接的なケーソン14の土壌に対する接触を断つことにより
周面摩擦力を低下させるのであり、ケーソン14は自重に
よる沈下を続けることができる。このため、ケーソン14
には鋼材等を載せる必要がないため、掘削と沈下とを同
時に進行でき、施工期間を従来より短縮できる利点があ
る。 【００１２】本発明の工法におけるシート６には、地盤
と滑材12との間に介在することにより、滑材12の土壌へ
の浸透による散逸を防止できる働きも有している。従来
工法でも、同様に滑材を流し込むもの(注入工法)があっ
たが、この注入工法では滑材が土壌に浸透して散逸する
という問題があった。本発明におけるシート６は、この
滑材12の土壌への浸透による散逸を防止する効果がある
のである。 【００１３】沈設作業は、沈下させたケーソン14を小規
模なジャッキ(図示略)で傾斜を修正し、順次ロットをつ
ぎ足しながらケーソン14を沈下させていく手順を繰り返
すものである。ロットの継ぎ足しに代えて、現場でケー
ソンを打設する場合もある。こうして、全ロットのケー
ソンが所定深さまでの沈下を終えたら、図８に見られる
ように、滑材12に対して固化材13(例えばセメントモル
タル)を流し込み、硬化させる。これにより、シート６
と共に滑材12がケーソン14と一体となる。このような滑
材12の後処理を考慮すれば、滑材12には泥水、砂利、高
吸水性樹脂等を添加した砂等が好ましい。以上の沈設工
法は、ケーソンをはじめとする各種地下構造物へ同様に
適用できる。 【００１４】 【発明の効果】本発明の地下構造物沈設工法によれば、
大規模な載荷に頼らなくてもよく、傾斜修正用の小規模
なジャッキの使用だけで、より正確に水平レベルを出し
ながら地下構造物を沈設することができる。例えば、ケ
ーソンの沈設にあたっては、従来工法で余堀りとなって
いた突出部(フリクションカット)もシートと連続する面
を構成するために、重要なケーソンの一部として、周辺
に影響を与えることもない。また、別途圧入するための
機械が不要で、無振動、無騒音でケーソンを沈設できる
工法であるから、住宅近接地域での施工も可能となる。
加えて、地下構造物沈下後にセメントモルタル等の固化
剤を注入してシートと地下構造物の外周面の間、更には
シートと地盤との間の空間にも固化剤を充填することに
より、周辺地盤との密着性をより高めることができ、経
時的な安定性を有する地下構造物の沈設ができるように
なる。そして、本発明の工法は地下構造物の沈下と掘削
とが同時に作業可能なので、施工期間の短縮と経費の節
減を実現できるのである。

【図面の簡単な説明】 【図１】ケーソンの沈下開始前の状態を表した施工域の
縦断面図である。 【図２】同状態における施工域の横断面図である。 【図３】同状態におけるマガジンの拡大縦断面図であ
る。 【図４】同状態におけるマガジンの拡大平面図である。 【図５】ケーソンの沈下開始直後の状態を表した施工域
の縦断面図である。 【図６】同状態におけるシート基端部近傍の拡大縦断面
図である。 【図７】同状態におけるシート基端部近傍の拡大平面図
である。 【図８】ケーソンの沈下終了の状態を表した施工域の縦
断面図である。 【符号の説明】 １ 突出部(フリクションカット) ２ マガジン ３ 遮蔽板 ４ ガイドローラ ５ シート基端部 ６ シート ７ 骨材混合プラント ８ 架台 ９ 外周面 10 シートと外周面との間の空間 11 注入パイプ 12 滑材 13 固化材 14 ケーソン 15 掘削孔

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 沈設する地下構造物の外周面から略一定
   に離隔して該外周面にシートを覆設し、外周面と前記シ
   ートとの間の空間に外周面に対する周面摩擦力の低い滑
   材を充填した状態で地下構造物を沈下する地下構造物の
   沈設工法において、地上に配設した複数の架台からそれ
   ぞれ地下構造物に向けてガイドローラを宛がい、各ガイ
   ドローラに対して地下構造物の外周面に沿って架設する
   地上のシート基端部に、地下構造物に備えつけた繰出機
   構から地下構造物の沈下に従って自動的に繰り出せるシ
   ート上縁を連結することを特徴とする地下構造物の沈設
   工法。