JP3748027B2

JP3748027B2 - ニューマチックケーソン函内の排水装置

Info

Publication number: JP3748027B2
Application number: JP2000079845A
Authority: JP
Inventors: 石康信白
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2001262584A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水位が高い地盤に地下構造物を建設するニューマチックケーソン工法において、ケーソン函内の滞水部の水を排水するための、ニューマチックケーソン函内の排水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下水位が高い地盤に地下構造物を建設する工法では、ニューマチックケーソン工法が知られている。この工法でケーソン函内の滞水部の水を排出するには、各種の方法が提案されている。例えば、図４に示す技術では、ケーソン函３０内に可搬式の水中ポンプ３１を持込み、水中ポンプ３１の排水ホース３２をケーソン３３外へ導出している。そして、作業員３４が滞水部３５へ水中ポンプ３１を運び、水中ポンプ３１を駆動して手動弁３６を開き、滞水部３５の水を排水ホース３２を介してケーソン３３外へ排出する。この方法では、作業員３４が水の溜まった滞水部３５へ水中ポンプ３１及び排水ホース３２を運ぶ必要があり、高圧のケーソン函３０内の圧気作業に加えて重労働の苦渋作業となる。
【０００３】
また、図５に示す技術では、ケーソン函３０内へ導入した排水ホース３７をケーソン３３外へ導出している。そして、作業員３４が手動弁３８を開いてケーソン函３０内の圧気を大気中へ放出し、空気流速が速まったところで滞水部３５の表面から水を空気流に混入して空気輸送している。この方法では、大量の函内圧気を消費すると共に、排水ホース３７の排出口３７ａで排水混入空気が噴発し騒音を発生し、噴発した排水で付近を汚染することになる。
さらに、図６に示す技術では、ケーソン函３０内へ導入した排水ホース３９をケーソン床４０上へ導出し、ケーソン床４０上に設けた水中ポンプ４１の排水パイプ４２をケーソン３３外へ導出している。そして、作業員３４が排水ホース３９を滞水部３５へ挿入し、手動弁４３を開いて函内圧気で水をケーソン床４０上まで揚水し、水中ポンプ４１でケーソン３３外へ排水している。しかし、ニューマチックケーソン工法では、ケーソン沈下のための沈下荷重をケーソン床４０上の水荷重で調整しているため、ケーソン床４０上の水荷重水位４４を地下水位４５より高くする場合は、ケーソン床４０上の水圧がケーソン函３０内の気圧より高くなり、ケーソン函３０内からケーソン床４０上への揚水ができなくなる不都合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、流入側排水パイプを滞水部に挿入しておくだけで水をケーソン外へ排出することができ、ケーソン函内の作業者の負担を軽減できるようにしたニューマチックケーソン函内の排水装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のニューマチックケーソン函内の排水装置は、ケーソン内にポンプ室容器を設け、ポンプ室容器に接続された流入側排水パイプをケーソン函内へ導入し、ポンプ室容器内に設けた水中ポンプの流出側排水パイプをケーソン外へ導出し、ポンプ室容器に接続された大気開放パイプをケーソン外部に開口している。
【０００６】
そして、前記流入側排水パイプには噴発防止電磁弁が設けられ、噴発防止電磁弁の手前の流入側排水パイプに接続された小径の空気抜きパイプをポンプ室容器内に開口し、流入側排水パイプ内の水を検知するセンサの出力で噴発防止電磁弁の開閉を制御し、ポンプ室容器内の水位を検知するセンサの出力で水中ポンプの駆動を制御しているので、ケーソン函内の滞水部の水は自動的にケーソン外へ排出され、水が排出された後は噴発防止電磁弁が閉じて圧気の流出を最小限に押さえることができる。
【０００７】
また、前記流出側排水パイプには逆止弁が設けられているので、水中ポンプを停止した時に流出側排水パイプ内の水が逆流することが無い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１および図２に示すように、ニューマチックケーソン工法では、ケーソン１の下部のケーソン函２内で作業員３が地盤４を堀り進み、ケーソン１を自重で沈下させるようになっている。そして、ケーソン１が地下水位５以下に沈下するとケーソン函２内の気圧を高め、地下水がケーソン函２内へ流入することを防止している。また、ケーソン床６上に水を入れ、地下水圧とケーソン函２の内圧によりケーソン１が浮き上がることを防止している。しかし、ケーソン函２内の気圧を高め、ケーソン刃口７で止水をしても、ケーソン函２内には滞水部８ができる。
【０００９】
この滞水部８の水を排出するために、ケーソン床６上にポンプ室容器９を設け、ポンプ室容器９に接続された流入側排水パイプ１０をケーソン函２内へ導入し、流入側排水パイプ１０に排水ホース１１を接続している。そして、ポンプ室容器９内に設けた水中ポンプ１２の流出側排水パイプ１３をケーソン１外へ導出し、ポンプ室容器９に接続された大気開放パイプ１４をケーソン１の上部に開口している。
【００１０】
流入側排水パイプ１０には噴発防止電磁弁１５が介装され、噴発防止電磁弁１５の手前の流入側排水パイプ１０に接続された細径の空気抜きパイプ１６がポンプ室容器９内の上部に開口している。そして、空気抜きパイプ１６には水を検知するセンサ１７が設けられ、センサ１７から水有信号を受けて制御装置１８は噴発防止電磁弁１５を開き、センサ１７から水無信号を受けて制御装置１８は噴発防止電磁弁１５を閉じるようになっている。なお、図１中の符号１９は、工事中断時に閉じてケーソン函２内の圧気の流出を防止するための開閉弁である。
【００１１】
ポンプ室容器９内には高水位を検知するセンサ２０及び低水位を検知するセンサ２１が設けられ、センサ２０から高水位信号を受けて制御装置１８は水中ポンプ１２を駆動し、センサ２１から低水位信号を受けて水中ポンプ１２を停止するようになっている。
【００１２】
なお、図２中の符号２２は、駆動及び制御用の電力を排水装置に供給する商用電源であり、符号２３は、水中ポンプ１２の駆動を停止した時に流出側排水パイプ１３内の水が逆流することを防止する逆止弁である。
【００１３】
また、ポンプ室容器９を大気圧に保つ大気開放パイプ１４は、ケーソン１の壁の任意場所に取り付け可能で、ケーソン床６に溜められる水荷重による水圧でつぶされない小径のパイプである。さらに、ポンプ室容器９は、ケーソン床６に溜められる水荷重による水圧でつぶされない耐圧容器である。
【００１４】
次に、ニューマチックケーソン函内の排水装置の動作を、図３に基づいて説明する。ケーソン函２内の気圧はケーソン刃口７下の地下水圧にほぼ等しい気圧に保たれ、地下水圧でケーソン函２内へ湧水が浸水しないようになっている。一方、ポンプ室容器９内の気圧は、大気開放パイプ１４により大気圧に保たれている。このようにして、ケーソン函２内とポンプ室容器９内との気圧差により、排水ホース１１を滞水部８に挿入しておくと、流入側排水パイプ１０から分岐した空気抜きパイプ１６には水または空気が常に流れるようになる（ＳＴ１）。なお、空気抜きパイプ１６は小径なので、大量の空気または水がポンプ室容器９に流入することはなく、ケーソン函内の圧気の消費は最小限に押さえることができる。
【００１５】
（１）滞水部８に水が溜まった場合
滞水部８内の水はケーソン函２内の圧気により、排水ホース１１、流入側排水パイプ１０、及び空気抜きパイプ１６を介してポンプ容器室９内へ少流量で流入する。センサ１７が空気抜きパイプ１６内の水を検知し、水有信号が制御装置１８に入力すると（ＳＴ２）、制御装置１８は噴発防止電磁弁１５を開く（ＳＴ３）。そして、滞水部８内の水は、排水ホース１１及び流入側排水パイプ１０を介してポンプ容器室９内へ大流量で流入するようになる（ＳＴ４）。
【００１６】
（２）滞水部８の水が無くなった場合
滞水部８内の水がポンプ容器室９内へ流入して流入側排水パイプ１０内に水がなくなり、センサ１７から水無信号が制御装置１８に入力すると（ＳＴ２）、制御装置１８は噴発防止電磁弁１５を閉じ（ＳＴ５）、ケーソン函２内の空気は、排水ホース１１、流入側排水パイプ１０、及び空気抜きパイプ１６を介してポンプ容器室９内へ小流量で流入、この空気は大気開放パイプ１４を介して大気中へ放出される（ＳＴ６）。
【００１７】
（３）ポンプ室容器９内に水が溜まった場合
滞水部８内の水が流入してポンプ室容器９内が水で満たされ、センサ２０から高水位信号が制御装置１８に入力すると（ＳＴ７）、制御装置１８は水中ポンプ１２を駆動する（ＳＴ８）。そして、ポンプ室容器９内の水は水中ポンプ１２により、流出側排水パイプ１３を介してケーソン１外へ排出される（ＳＴ９）。
【００１８】
（４）ポンプ室容器９内の水が排出された場合
水中ポンプ１２により水が排出され、センサ２１から低水位信号が制御装置１８に入力すると（ＳＴ７）、制御装置１８は水中ポンプ１２の駆動を停止する（ＳＴ１０）。そして、水中ポンプ１２が停止した後の流出側排水パイプ１２内の水の逆流は、逆止弁２３により防止される（ＳＴ７）。
なお、図示の実施の形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない旨を付記する。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように構成されているので、本発明のニューマチックケーソン函内の排水装置は、以下の効果を有する。
１）ケーソン函内の作業員の作業は、排水ホースの移動だけで良いので、高圧下で作業する作業者の負担が少なくなる。
２）滞水部の水がなくなると噴発防止電磁弁が閉じるので、ケーソン函内の圧気の無駄な流出は最小限となる。
３）ポンプ室容器に大気開放パイプが設けられているので、ケーソン床上の沈下荷重調整のための水荷重を任意に変更する事ができるようになる。
４）ケーソン函内の排水が容易であるため、ある程度の湧水を許すことができ、ケーソン函内の気圧を通常より低くして作業者の負担を軽減できる。
５）噴発排水による騒音が無く、排水口付近が汚染されることが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のニューマチックケーソン函内の排水装置を使用して地下構造物を建設している状態の正面図。
【図２】本発明のニューマチックケーソン函内の排水装置の構成図。
【図３】本発明のニューマチックケーソン函内の排水装置の制御フロー図。
【図４】従来の排水装置を使用して地下構造物を建設している状態の正面図。
【図５】従来の他の排水装置を使用して地下構造物を建設している状態の正面図。
【図６】従来のさらに他の排水装置を使用して地下構造物を建設している状態の正面図。
【符号の説明】
１・・・ケーソン
２・・・ケーソン函内作業室
３・・・作業員
４・・・地盤
５・・・地下水位
６・・・ケーソン床
７・・・ケーソン刃口
８・・・滞水部
９・・・ポンプ室容器
１０・・・流入側排水パイプ
１１・・・排水ホース
１２・・・水中ポンプ
１３・・・流出側排水パイプ
１４・・・大気開放パイプ
１５・・・噴発防止電磁弁
１６・・・空気抜きパイプ
１７、２０、２１・・・センサ
１８・・・制御装置
１９・・・開閉弁
２２・・・商用電源
２３・・・逆止弁

Claims

ケーソン内にポンプ室容器を設け、ポンプ室容器に接続された流入側排水パイプをケーソン函内へ導入し、ポンプ室容器内に設けた水中ポンプの流出側排水パイプをケーソン外へ導出し、ポンプ室容器に接続された大気開放パイプをケーソン外部に開口したことを特徴とするニューマチックケーソン函内の排水装置。
前記流入側排水パイプには噴発防止電磁弁が設けられ、噴発防止電磁弁の手前の流入側排水パイプに接続された小径の空気抜きパイプをポンプ室容器内に開口し、流入側排水パイプ内の水を検知するセンサの出力で噴発防止電磁弁の開閉を制御し、ポンプ室容器内の水位を検知するセンサの出力で水中ポンプの駆動を制御した請求項１に記載のニューマチックケーソン函内の排水装置。
前記流出側排水パイプには逆止弁が設けられている請求項１又は２に記載のニューマチックケーソン函内の排水装置。