JP3999868B2 - オープンケーソンの施工システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発進立坑，到達立坑等に使用されるオープンケーソンを掘削するためのオープンケーソンの施工システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のオープンケーソンを掘削するための工法として、ケーソン内部の土砂を水中掘削機により掘削しつつそのケーソンを沈設施工していく、所謂オープンケーソン工法が知られている。
【０００３】
この従来のオープンケーソン工法の代表的な施工システムとして、例えば特開平６−３３４６６号公報に開示されたものがある。この公報に開示されているシステムにおいては、ケーソンの上部空間にそのケーソンを跨ぐように旋回可能な門型クレーンを設置し、この門型クレーンに水平方向に移動可能なトロリーを設けてそのトロリーに揚土用のグラブを吊り下げるようにし、ケーソン下部の内側には円周方向に水平に走行レールを設け、この走行レールに沿って掘削機を移動させるように構成されている。また、前記門型クレーンには、掘削機に油圧・電力供給等を行う支援機構と、この掘削機を必要に応じて引き上げたり、投入したりするための吊り上げ機構が付設されている。
【０００４】
また、他の施工システムとして、例えば特開平８−４１８９６号公報に開示されているように、地上に配置したクレーンに支持されるバケットによってケーソン内の土砂の掘削と排土とを行うとともに、ケーソン内部に浮かべたフロートに支持される掘削機によってケーソン刃口周囲の土砂の掘削を行うように構成したものも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記前者の門型クレーンを用いるシステムにおいては、ケーソンを跨ぐ大規模な門型クレーンを用意する必要があるだけでなく、この門型クレーンを設置するため基礎工事が必要で、かつその門型クレーンの旋回用に敷設されるレールの維持管理が必要となってコスト高が避けられないという問題点がある。また、このシステムの場合、施工するケーソンの径の変更に伴ってその径に適合する門型クレーンを製作し直す必要があって汎用性に欠けるという問題点もある。
【０００６】
一方、前記後者のフロートを用いるシステムにおいては、掘削機等を吊り上げ支持する吊り上げ装置の架台（フロート）が水面に浮かんでいるために、この架台を安定させるための複雑な装置が別途必要となり、コスト高を招いてしまうという問題点がある。また、フロート上に必要機器を設置する方式であるために、揚土のためのスペースが制限されて作業性が良くないという問題点があり、さらにケーソン内の泥水深度が浅い初期掘削時にはフロートが設置不能であるという問題点もある。また、ケーソン径の変更に伴いフロートを設計し直す必要があって、やはり汎用性に欠けるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、ケーソン径が変わっても製作し直す必要がなくて汎用性があり、しかも施工費の低減が可能なオープンケーソンの施工システムを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明によるオープンケーソンの施工システムは、第１に、
（ａ）ケーソン躯体内部の土砂を掘削するためにそのケーソン躯体の下部内壁に敷設される走行レールに沿って移動自在な掘削機、
（ｂ）前記ケーソン躯体の外側に設けられて前記掘削機の駆動支援を行う自走可能な無軌道型の支援機、
（ｃ）前記掘削機を前記ケーソン躯体の内壁に沿って昇降動させる昇降装置および
（ｄ）前記支援機とは独立して別体として設けられ、前記ケーソン躯体内部における所要部の土砂の掘削・揚土と、前記掘削機により掘削された土砂の揚土とを行う自走可能な掘削・揚土装置
を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
この第１の特徴を有する発明において、ケーソン躯体内部におけるケーソン刃先部の土砂は、ケーソン躯体の下部内壁に敷設される走行レールに沿って移動可能な掘削機により掘削され、掘削後の土砂は自走可能な掘削・揚土装置によって機外に搬出される。なお、この掘削・揚土装置は、掘削機による掘削の不能なケーソン躯体の中央部等の掘削・揚土も行う。また、前記掘削機は、必要に応じて昇降装置によってケーソン躯体の内壁に沿って昇降動されて引き上げもしくは投入が可能とされている。さらに、この掘削機の駆動を支援するための油圧または電力供給さらにはその掘削機の制御は、ケーソン躯体の外側に設けられる自走可能な無軌道式の支援機によって行われる。本発明によれば、掘削機の駆動支援を行う支援機が自走可能な無軌道式とされ、また、掘削・揚土装置も自走可能とされているので、従来の門型クレーンシステムのようなレール等の敷設や付帯設備が不要であり、ケーソン径の変更に対しても製作し直す必要がなく、汎用性の極めて高いシステムとすることができる。また、施工費の低減が図れるとともに、設置期間が不要となって工期の短縮が図れ、さらには占有場積の制限を受けることがない。
【００１０】
本発明において、前記昇降装置は、前記ケーソン躯体の上端面に設置されて前記掘削機を吊り下げるウインチを備える構成とされ、前記掘削・揚土装置は、前記ケーソン躯体の外周面に沿って自走可能なクラムシェル掘削機とされるのが好適である。このように昇降装置として、ケーソン躯体の上端面に設置される躯体上ウインチの方式を採用することで、システム全体のコンパクト化を図ることができるとともに、ケーソンの沈下，構築に伴う盛替え作業に対応することが可能となる。さらに、掘削・揚土装置として、ケーソン躯体の外周面に沿って自走可能なクラムシェル掘削機を用いることで、従来汎用のクラムシェル掘削機を使用することができてより経済的である。
【００１１】
次に、本発明によるオープンケーソンの施工システムは、第２に、
（ａ）ケーソン躯体内部の土砂を掘削するためにそのケーソン躯体の下部内壁に敷設される走行レールに沿って移動自在な掘削機、
（ｂ）前記ケーソン躯体の外側に設けられて前記掘削機の駆動の支援を行うとともに、前記掘削機を前記ケーソン躯体の内壁に沿って昇降動させる自走可能な無軌道型の支援機兼昇降装置および
（ｃ）前記支援機兼昇降装置とは独立して別体として設けられ、前記ケーソン躯体内部における所要部の土砂の掘削・揚土と、前記掘削機により掘削された土砂の揚土とを行う自走可能な掘削・揚土装置
を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
この第２の特徴を有する発明は、前記第１の特徴を有する発明における支援機と昇降装置とを一体化させた支援機兼昇降装置を有する点に特徴があり、これによりシステムの更なるコンパクト化を図ることができるとともに、支援機と昇降装置とを同調させるのが容易になるという利点がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるオープンケーソンの施工システムの具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例に係る施工システムの全体構成を示す平面図であり、図２，図３はそれぞれ、図１のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図である。
【００１５】
これらの図に示されているように、本実施例の施工システムにおいて、地中に埋設されるケーソンＫは下端に刃口ｋを有し、下部ケーソンの上方に順次上部ケーソンを継ぎ足して埋設することによって、全体として円筒形状のケーソン躯体１が形成される。このケーソン躯体１の上端部にはそのケーソン躯体１を地中へ向けて押し下げる多数個の圧入機２が配され、この圧入機２がアースアンカー３を反力受けにして押し下げ力を発生することによりケーソンＫが埋設されるようになっている。
【００１６】
前記ケーソン躯体１の下部内壁には、円周方向に向けて走行レール４が敷設され、この走行レール４に沿って掘削機（水中掘削機）５がケーソン躯体１の内壁に沿って水平方向に移動できるようにされている。
【００１７】
また、前記ケーソン躯体１の上端部の所定位置には、水中掘削機５を昇降させるための昇降装置としての躯体上ウインチ６（図４参照）が固定的に設けられている。この躯体上ウインチ６は旋回可能な構造を有していて、水中掘削機５を吊り下げてケーソン躯体１の内側に搬入したり外側へ搬出したりすることができるようにされている。前記水中掘削機５は、この躯体上ウインチ６の設置位置にてその躯体上ウインチ６により吊り下げられてケーソン躯体１の内壁に縦方向に敷設される縦レール７に沿って昇降され、引き上げ，投入が行われる。なお、この水中掘削機５にはその走行用車輪と一体に昇降レール（図示せず）が装着されており、この昇降レールが水中掘削機５の最下降位置で、ケーソン躯体１の内壁に敷設されている走行レール４の切欠き部に嵌まり込むことにより、この水中掘削機５が走行レール４に沿って走行ができるようになっている。また、本実施例の躯体上ウインチ６は、ケーソン躯体１に埋設された支柱６ａに反力を取りつつその支柱６ａをガイドとして自身を上部に引き上げ可能な構造とされ、これによってケーソン躯体１を構築する際に盛り替えが容易に行えるようにされている。
【００１８】
さらに、前記水中掘削機５を駆動支援するために、地上にはクローラタイプの水中掘削機用支援機（以下、支援機という。）８（図５参照）が配されている。この支援機８は、水中掘削機５の走行レール４に沿う移動に追従して地上を自走し、この水中掘削機５を駆動するための油圧並びに電力の供給、および制御信号の授受を行う。また、これら水中掘削機５と支援機８とは検知ワイヤにて連結されており、それによって水中掘削機５が水没状態で作業を行っていても、その作業位置が確認できるようにされている。なお、この支援機８は、走行部に対して旋回可能で、伸縮かつ屈曲可能なブーム８ａ，８ｂを備えており、このブーム８ａ，８ｂの長さ、高さおよび方向を調整することにより施工条件に適合した位置にケーブル，油圧ホース等を垂らすことができるようにされている。
【００１９】
前記ケーソン躯体１の外側には汎用タイプのクローラクレーン（クラムシェル掘削機）９が配されている。このクローラクレーン９は、ケーソン躯体１の外周面に沿って任意の位置に移動可能で、かつそのブーム９ａが走行部に対して旋回されるとともに、俯仰自在に構成されており、これによってそのブーム９ａ先端から吊り下ろされるクラムシェル（グラブ）１０をケーソン躯体１内側の任意の位置に位置せしめられるようになっている。こうして、前記クラムシェル１０は、水中掘削機５によって掘削された土砂をケーソン躯体１の外側空間（ダンプトラック１１等）に排出するとともに、水中掘削機５による掘削が不能なケーソン躯体１の中央部の土砂を自身で掘削してやはりケーソン躯体１の外側空間へ排出する役目をする。なお、本実施例では、前記クローラクレーン９が２基用いられて、それぞれの作業範囲を分担して掘削・揚土作業を行うようにされている。
【００２０】
以上のように構成されている本実施例の施工システムにおいては、外周部に設けた圧入機２によりケーソンＫを所定位置まで押し下げた後、ケーソン躯体１の下部内壁に設けた水中掘削機５を支援機８により地上から操作して、この水中掘削機５を走行レール４に沿わせて移動させながらケーソン刃先部の土砂の掘削を行う。この掘削土砂はクローラクレーン９を操作してそのクラムシェル１０によって順次排出してダンプトラック１１等に積載する。また、この掘削・揚土作業と並行して、水中掘削機５による掘削の不能なケーソン躯体１の中央部等の土砂はクラムシェル１０によって掘削されつつ排出される。また、前記水中掘削機５は、例えばケーソン躯体１の構築時等に際して、躯体上ウインチ６によって所要位置まで引き上げられる。
【００２１】
本実施例の施工システムによれば、水中掘削機５の駆動支援を行う支援機８がクローラタイプであるとともに、土砂の掘削・揚土を行う装置としてクローラクレーン９が用いられているので、従来の門型クレーンシステムのような大掛かりな装置が不要であり、またその門型クレーンを走行させるためのレール等の敷設が不要である。この結果、ケーソン径の変更に対しても各種設備を製作し直す必要がなく、汎用性の極めて高いシステムとすることができる。また、支援機８が自走式であるので、この支援機用の付帯設備・基礎が不要となって施工費の低減が図れるとともに、設置期間が不要となって工期の短縮が図れる。また、占有場積の制限を受けることもない。さらに、掘削・揚土装置として、従来汎用のクローラクレーンを用いることができるので、極めて経済的である。
【００２２】
本実施例の施工システムは前述のとおりであるが、本発明の趣旨に則すれば、前記システムについて、種々の改変を行うことが可能である。以下、本実施例の施工システムの変形例について、図６〜図１０を参照しつつ説明する。なお、これら変形例において、本実施例と共通する部分には同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする。
【００２３】
図６にて示されているシステムにおいては、水中掘削機５の吊り下げ装置として、躯体上ウインチ６に代えてクローラタイプのジブクレーン１２を用い、このジブクレーン１２に、支援機８の役目をするケーブル・検知ワイヤ巻取リール車１３を付設したものである。すなわち、これらジブクレーン１２とケーブル・検知ワイヤ巻取リール車１３とが支援機兼昇降装置を構成するものである。このような構成によれば、支援機と昇降装置との同調を図るのが容易になるとともに、システムのよりコンパクト化が図れることになる。
【００２４】
次に、図７に示されているのは、図６のシステムにおいて、ジブクレーン１２に代えてブーム式のクローラクレーン１４を採用した例である。このようなシステムによっても、図６のものと同様の作用・効果を奏するものである。
【００２５】
また、図８にて示されている例は、ウエイト式ケーブル・検知ワイヤ巻取装置を内臓した移動型専用クレーン１５によって支援機の機能と昇降装置の機能とを併せ持たせるようにしたものである。
【００２６】
さらに、図９に示されているのは、図８の移動型専用クレーンに代えて、やはりウエイト式ケーブル・検知ワイヤ巻取装置を内臓した固定型専用クレーン１６を用いた例である。なお、この例の場合には、固定位置で水中掘削機５の支援を行う必要があるので、ケーソン躯体１の径等の制約を受けることになる。
【００２７】
次に、図１０に示されているのは、固定型ジブクレーン１７に、支援機８の役目をするケーブル・検知ワイヤ巻取リール車１３を付設した例である。この例の場合も図９のものと同様の制約を受けるものである。
【００２８】
以上は本実施例の変形例の一例を示したものであって、他にも各種の変形例が可能であることは言うまでもない。なお、これら図６〜図１０に示されている例の場合、従来汎用的に使用されているクレーン等に改変を加えるか、もしくは専用機を製作することが必要になる。
【００２９】
本実施例においては、支援機８をクローラタイプのものとして説明したが、この支援機はタイヤ式であっても良い。
【００３０】
本実施例においては、水中掘削機５を昇降させるのに、躯体上ウインチ６による巻き上げ式のものを用いることとしたが、ケーソン躯体の内壁に専用レールを敷設して、例えばチェーンドライブもしくはセルフクライミング機構等によって水中掘削機を自走可能な構造とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るオープンケーソン施工システムの全体構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は、躯体上ウインチの拡大図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視図である。
【図５】図５は、水中掘削機用支援機の拡大図である。
【図６】図６は、本実施例の第１変形例による施工システムを示す図である。
【図７】図７は、本実施例の第２変形例による施工システムを示す図である。
【図８】図８は、本実施例の第３変形例による施工システムを示す図である。
【図９】図９は、本実施例の第４変形例による施工システムを示す図である。
【図１０】図１０は、本実施例の第５変形例による施工システムを示す図である。
【符号の説明】
１ ケーソン躯体
２ 圧入機
３ アースアンカー
４ 走行レール
５ 水中掘削機
６ 躯体上ウインチ
７ 縦レール
８ 水中掘削機用支援機
８ａ，８ｂ ブーム
９ クローラクレーン（クラムシェル掘削機）
９ａ ブーム
１０ クラムシェル
１１ ダンプトラック
１２ ジブクレーン
１３ ケーブル・検知ワイヤ巻取リール車
１４ クローラクレーン
１５ 移動型専用クレーン
１６ 固定型専用クレーン
１７ 固定型ジブクレーン
Ｋ ケーソン

Claims (3)

1. （ａ）ケーソン躯体内部の土砂を掘削するためにそのケーソン躯体の下部内壁に敷設される走行レールに沿って移動自在な掘削機、
   （ｂ）前記ケーソン躯体の外側に設けられて前記掘削機の駆動支援を行う自走可能な無軌道型の支援機、
   （ｃ）前記掘削機を前記ケーソン躯体の内壁に沿って昇降動させる昇降装置および
   （ｄ）前記支援機とは独立して別体として設けられ、前記ケーソン躯体内部における所要部の土砂の掘削・揚土と、前記掘削機により掘削された土砂の揚土とを行う自走可能な掘削・揚土装置
   を備えることを特徴とするオープンケーソンの施工システム。
2. 前記昇降装置は、前記ケーソン躯体の上端面に設置されて前記掘削機を吊り下げるウインチを備える構成とされ、前記掘削・揚土装置は、前記ケーソン躯体の外周面に沿って自走可能なクラムシェル掘削機とされる請求項１に記載のオープンケーソンの施工システム。
3. （ａ）ケーソン躯体内部の土砂を掘削するためにそのケーソン躯体の下部内壁に敷設される走行レールに沿って移動自在な掘削機、
   （ｂ）前記ケーソン躯体の外側に設けられて前記掘削機の駆動の支援を行うとともに、前記掘削機を前記ケーソン躯体の内壁に沿って昇降動させる自走可能な無軌道型の支援機兼昇降装置および
   （ｃ）前記支援機兼昇降装置とは独立して別体として設けられ、前記ケーソン躯体内部における所要部の土砂の掘削・揚土と、前記掘削機により掘削された土砂の揚土とを行う自走可能な掘削・揚土装置
   を備えることを特徴とするオープンケーソンの施工システム。

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