JP4034790B2 - ニューマチックケーソンおよびケーソン躯体の沈下施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ケーソン躯体を所定の深さに沈下させ、貯水池、地下道等に使用するために好適な比較的浅いニューマチックケーソンと、ケーソン躯体を沈下掘削するために良好な沈下施工方法に関する。

従来、この種の技術としては、例えば図６および図７に示す技術がある。

これら図６および図７に示す従来のニューマチックケーソン３３は、第１の躯体３４と、第２の躯体４０と、第３の躯体４１と、頂版４３等を備えている。

前記第１の躯体３４は、刃口３６と、作業室スラブ３５と、これら刃口３６と作業室スラブ３５に囲まれて形成された作業室３７とを有している。

前記作業室スラブ３５には、マテリアルロック用開口部３８と、マンロック用開口部３９とが設けられている。

前記第２の躯体４０は、作業室スラブ３５の上部に構築されている。

前記第３の躯体４１は、第２の躯体４０の上部に重ね合わせて構築されている。

前記第２，第３の躯体４０，４１の内部は、作業室スラブ３５の上面から第３の躯体４１の上面に至る長さに形成された仕切り壁４２により仕切られている。

前記頂版４３は、図７に示すように、第３の躯体４１と仕切り壁４２の上部にわたって構築されている。この頂版４３には、マテリアルロック用開口部４４と、マンロック用開口部４５とが設けられている。

前記作業室スラブ３５に設けられたマテリアルロック用開口部３８には、マテリアルシャフト４６が取り付けられている。このマテリアルシャフト４６は、頂版４３を構築した段階では図７に示すように、この頂版４３に設けられたマテリアルロック用開口部４４を通過して頂版４３の上部に延びる長さに接続される。また、このマテリアルシャフト４６の上部には、下ハッチ４８と上ハッチ４９と手摺５０とを有するマテリアルロック４７が連設されている。

一方、作業室スラブ３５に設けられたマンロック用開口部３９には、マンシャフト５１が取り付けられている。このマンシャフト５１も頂版４３を構築した段階では同図７に示すように、頂版４３に設けられたマンロック用開口部４５を通って頂版４３の上部に延びる長さに接続される。また、このマンシャフト５１の上部には、マンロック５２が連設されている。

前記作業室３７には、掘削機５３が配置されており、またワイヤロープ５５を介して土砂バケット５４が投入されている。

この従来のニューマチックケーソン３３のケーソン躯体を貯水池等として使用する場合、次のように施工する。

まず、ケーソン躯体を沈下させるべき地盤Ｇ上に、支保工、型枠、鉄筋等を組み立て躯体３４と作業室スラブ３５を構築する。構築後、支保工、型枠等を解体し作業室３７から撤去する。

構築時、作業室スラブ３５にマテリアルロック用開口部３８とマンロック用開口部３９とを設ける。

ついで、マテリアルロック用開口部３８にはマテリアルシャフト４６を取り付け、このマテリアルシャフト４６の上部には下ハッチ４８と上ハッチ４９と手摺５０とを有するマテリアルロック４７を連設する。また、マンロック用開口部３９にマンシャフト５１を取り付け、このマンシャフト５１の上部にはマンロック５２を連設する。

前記作業室３７には、掘削機５３を配置し、適時に土砂バケット５４を投入する。

ついで、掘削機５３により作業室３７の底部の地盤Ｇを掘削し、掘削土砂を土砂バケット５４に積み込み、その土砂バケット５４をワイヤロープ５５を介して作業室３７からマテリアルシャフト４６、マテリアルロック４７を通じてケーソン躯体の外部に搬出し、排土する。

このようにして作業室３７の底部の地盤Ｇを掘削し、第１の躯体３４をその深さ（Ｈ１＋Ｈ２）にほぼ等しい深さ、沈下させる。

ついで、作業室スラブ３５の上部に第２の躯体４０と仕切り壁４２とを構築する。続いて、再び地盤Ｇを掘削し、第２の躯体４０の深さＨ３にほぼ等しい深さ、沈下させる。

さらに、第２の躯体４０の上部に第３の躯体４１を構築する。そして、再び地盤Ｇを掘削し、第３の躯体４１をその深さＨ４にほぼ等しい深さ、沈下させる。

さらにまた、第３の躯体４１と仕切り壁４２の上部にわたって頂版４３を構築し、この頂版４３にマテリアルロック用開口部４４とマンロック用開口部４５とを設ける。

マテリアルロック４７、マンロック５２は頂版４３構築前に、シャフト４６とシャフト５１を継ぎ足して、頂版４３より上部に設置しておく。

ついで、再び地盤Ｇを掘削し、頂版４３をその厚さＨ５にほぼ等しい深さ、沈下させる。

以上の沈下掘削作業によりケーソン躯体を、図７に示すように、所定の深さＨ、沈下させる。

ケーソン躯体の沈下完了後、図７に示すように、作業室３７に中詰めコンクリート５６を打設する。

また、マテリアルロック４７、マテリアルシャフト４６、マンロック５２およびマンシャフト５１等を撤去する。

しかして、沈下されたケーソン躯体を貯水池として使用する場合は、第２，第３の躯体４０、４１内に形成された空間に貯水する。

ところで、前記従来のニューマチックケーソン３３では、第１の躯体３４に作業室３７を形成している。そして、ケーソン躯体の沈下掘削作業の完了後は、前記作業室３７に中詰めコンクリート５６を打設し、埋め込んでいる。

したがって、ケーソン躯体の沈下掘削完了後は、作業室３７は無駄であり、その分ケーソン躯体の構築費高を招いていた。

しかも、ケーソン躯体の深さＨが１０〜１５ｍ程度と浅いニューマチックケーソン３３の場合、通常作業室３７の深さＨ１が２．０〜２．３ｍである。従来技術では、前記作業室３７の深さＨ１にほぼ相当する深さを余掘りするようにしているので、その分工事費が高くなる。

さらに、従来技術ではケーソン躯体を１ロットずつ構築・沈下掘削する作業を交互に行うようにしている。その結果、工期が長く、かつ艤装設備や加減圧装置等の存置期間が長くなり、コストアップの要因となっていた。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、ケーソン躯体の構築後の無駄な部分を省き、ケーソン躯体の構築費を節減し得るニューマチックケーソンを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ケーソン躯体の沈下掘削作業の能率を高め、コストダウンを図り得るケーソン躯体の沈下施工方法を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、軟らかい地盤であっても、ケーソン躯体の沈下掘削作業を安全に行い得るケーソン躯体の沈下施工方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の請求項１記載の発明では、刃口４とケーソン躯体内作業室５とを有する躯体３と、マテリアルロック用開口部１１とマンシャフト用開口部１２とを有しかつ前記躯体３の上方に一体に形成された頂版１０とによりケーソン躯体２を構築し、前記マテリアルロック用開口部１１に、上部にマテリアルロック１４を有するマテリアルシャフト１３を取り付け、前記マンシャフト用開口部１２には内部に昇降設備１９を有しかつ上部に作業員出入り用のハッチ２０を有するマンシャフト１８を取り付け、前記躯体３には所要の間隔を介し仕切り壁６が形成され、各仕切り壁６と地盤Ｇ間に掘削機用の通過口７が形成され、沈下後に、地盤の直上に刃口４および仕切り壁６と一体となるように構築される底版３１を有し、前記頂版１０直上にマンロックを構築し、このマンロックに圧気扉２４を有する出入り口２３を設けている。

本発明の請求項２記載の発明は、ケーソン躯体を沈下させるべき地盤Ｇ上に、請求項１記載のニューマチックケーソン１を構築し、この構築にあたりニューマチックケーソン１の各仕切り壁６の下部に不連続にサンドル３０または支保工を設置し、ついで、ニューマチックケーソン１におけるケーソン躯体２の沈下掘削作業を、所定の深さＨ’に至るまで連続して行い、ケーソン躯体２を所定の深さＨ’に沈下させた後、ケーソン躯体２における躯体３の沈下後に、地盤の直上に刃口４および仕切り壁６と一体になるように底版３１を構築するようにしている。

請求項１記載の発明では、刃口４とケーソン躯体内作業室５とを有する躯体３と、マテリアルロック用開口部１１とマンシャフト用開口部１２とを有しかつ前記躯体３の上方に一体に形成された頂版１０とによりケーソン躯体２を構築している。また、前記マテリアルロック用開口部１１に、上部にマテリアルロック１４を有するマテリアルシャフト１３を取り付け、前記マンシャフト用開口部１２には内部に昇降設備１９を有しかつ上部に作業員出入り用のハッチ２０を有するマンシャフト１８を取り付けている。しかして、刃口と作業室スラブとに囲まれた作業室を除去している。また、頂版１０の直上にマンロックを設けている。したがって、本発明の請求項１記載の発明によれば、ケーソン躯体２に無駄な部分がないため、ケーソン躯体２の構築費を節減し得る効果がある。また、掘削機は通過口７を介し地盤Ｇ上を自由に走行し、掘削作業を行うことができる。

また、請求項２記載の発明では、ケーソン躯体を沈下させるべき地盤Ｇ上に、請求項１または２記載のニューマチックケーソン１を構築し、ついでニューマチックケーソン１におけるケーソン躯体２の沈下掘削作業を、所定の深さＨ’に至るまで連続して行うようにしている。その結果、従来の刃口と作業室スラブに囲まれた作業室の深さの掘削が不要になったことと、ケーソン躯体２の深さＨ’にほぼ等しい深さを連続的に沈下掘削するため、作業能率を高めることができることとが相俟ち、工期を短縮でき、艤装設備や加減圧装置等の存置期間をも短縮できるので、工事費を大幅に削減し得る効果がある。また、掘削機は通過口７を介し地盤Ｇ上を自由に走行し、掘削作業を行うことができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１の実施例を示すもので、図１は縦断側面図、図２は図１のＡ−Ａ線横断平面図、図３はこの第１の実施例のニューマチックケーソンにおいて、ケーソン躯体を沈下掘削する過程を示す縦断側面図、図４はケーソン躯体を貯水池等に使用可能に完成された状態の縦断側面図である。

これら図１〜図４に示す第１の実施例におけるニューマチックケーソン１は、下方に構築された躯体３と、その上方に一体的に構築された躯体３’と、頂版１０と、管理室２１等を有して構成されている。前記躯体３、３’と、頂版１０とで、平面から見て矩形のケーソン躯体２が構成されている。なお、最初に構築する躯体３を最初から躯体３’分まで一挙に長く構築することも可能である。

前記躯体３には、図１に示すように、刃口４と、ケーソン躯体内作業室５と、所要の間隔をおいて設けられた仕切り壁６と、各仕切り壁６と地盤Ｇ間に設けられた掘削機用の通過口７とが形成されている。

その上方に構築された躯体３’には、図１に示すように、下方の躯体３に設けられた仕切り壁６に接合される仕切り壁９が形成されている。

前記頂版１０には、図１および図２に示すように、２個のマテリアルロック用開口部１１と、１個のマンシャフト用開口部１２とが設けられている。これらの開口部は、図２に示すように、平面から見て千鳥状に設けられている。

各マテリアルロック用開口部１１には、図１に示すように、マテリアルシャフト１３が取り付けられている。各マテリアルシャフト１３の上部には、下ハッチ１５と、上ハッチ１６と、手摺１７とを備えたマテリアルロック１４が連設されている。

前記マンシャフト用開口部１２には、図１に示すように、内部に昇降設備１９として階段を備えたマンシャフト１８が取り付けられている。このマンシャフト１８の上部には、ワン型ハッチ２０が連設されている。なお、マンシャフト１８はスラブ１０より下方が、人間の昇降のためのガイドであり手摺構造のものでも良い。マテリアルシャフト１３はスラブ１０より下向がバケット２６のガイドであり鉄筋やアングル等で格子状等に製作しても良い。又、マンシャフト１８の下端から地面まで脱着可能な梯子等を使用する。

前記管理室２１の下方には、図１に示すように、頂版１０上において、前記ワン型ハッチ２０が設置されており、管理室内部２２を通じてワン型ハッチ２０に出入りし得るようになっている。この管理室２１には、出入り口２３が設けられている。この出入り口２３には、圧気扉２４が取り付けられている。

ケーソン躯体２の内部と管理室内部２２にわたって、加減圧装置（図示せず）が装備されている。この加減圧装置は、ケーソン躯体２の外部から制御し得るようになっている。

前記ケーソン躯体内作業室５には、図１および図３に示すように、掘削機２５が配置されている。この掘削機２５は、地盤Ｇ上を自由に走行し、地盤Ｇを掘削するようになっている。

また、ケーソン躯体内作業室５には図１および図３に示すように、ワイヤロープ２７を介して土砂バケット２６が投入されている。この土砂バケット２６は、掘削土砂を積み込み、マテリアルシャフト１３およびマテリアルロック１４を通じてケーソン躯体２の外部に搬出するようになっている。

ところで、この第１の実施例のニューマチックケーソン１において、ケーソン躯体２の深さをＨ’とするとき、このケーソン躯体２の深さＨ’を、図７に示す従来のニューマチックケーソン３３のケーソン躯体の深さＨに対して、次の数１に示す関係に形成している。
［数１］
Ｈ’≒Ｈ−Ｈ１
ただし、Ｈ１は作業室３７の深さを示す。

すなわち、この第１の実施例では、従来のニューマチックケーソン３３における作業室スラブと刃口とによって囲まれた作業室を、ケーソン躯体を貯水池等として使用可能に完成させた状態では、不要な部分とみなして除去している。その結果、ケーソン躯体２の構築費を節減することができる。

次に、前記ニューマチックケーソン１の作用に関連して、本発明ケーソン躯体の沈下施工方法の一例を説明する。

まず、ケーソン躯体２を構築すべき地盤Ｇが軟らかい場合は、予め刃口４の下部や仕切り壁６の下部に当たる位置の地盤Ｇを、適当な幅と深さで地盤改良を行う。その改良された地盤を図３に符号２８で示す。

また、刃口４の部分は地盤Ｇとの接地面積が狭いため、図３に示すように、刃口４の下部に当たる位置に沈下調整手段として、沈下調整材２９を設けておく。

さらに、仕切り壁６の下部に当たる位置には、不連続にサンドル３０を組み、掘削機２５が通過・走行できるようにするとともに、接地面積を広くしておく。なお、このサンドル３０に代えて支保工を設置しても良い。

次に、躯体３を構築する。この躯体３を構築すると同時に、刃口４、ケーソン躯体内作業室５および仕切り壁６を形成する。各仕切り壁６を形成するに当たっては、下部に掘削機用の通過口７を確保し得る長さに形成する。

ついで、躯体３の上部に躯体３’を構築する。この躯体３’を構築するに当たっては、下方の躯体３内の各仕切り壁６に接合させて仕切り壁９を形成する。

さらに、躯体３’の上部に、頂版１０を構築すると同時に、この頂版１０にこの実施例では２個のマテリアルロック用開口部１１と、１個のマンシャフト用開口部１２を形成する。

前記下方の躯体３と、その上方に構築された躯体３’と、頂版１０とを順次構築して行くことによって、ケーソン躯体２を完成させる。

次に、頂版１０上にマンロックとしての管理室２１を構築し、管理室２１内にマンシャフト用開口部１２を構築する。この管理室２１には、管理室内部２２と、出入り口２３とを形成する。

ついで、各マテリアルロック用開口部１１にマテリアルシャフト１３を取り付ける。さらに、各マテリアルシャフト１３の上部には、下ハッチ１５と上ハッチ１６と手摺１７とを有するマテリアルロック１４を連設する。

また、マンシャフト用開口部１２には、内部に昇降設備１９を備えたマンシャフト１８を取り付ける。このマンシャフト１８の上部には、ワン型ハッチ２０を連設する。

さらに、管理室２１の出入り口２３には、圧気扉２４を取り付ける。

さらにまた、ケーソン躯体２の内部と管理室内部２２とにわたって、加減圧装置（図示せず）を取り付け、ニューマチックケーソン１を完成させる。

次に、ケーソン躯体内作業室５に分割された掘削機２５を投入する。そして掘削機を組立てる。この掘削機２５による地盤Ｇの掘削に先駆けてケーソン躯体２の内部に圧縮空気を送り、加圧する。この時点から掘削機２５によるケーソン躯体内作業室５の底部の地盤Ｇの掘削を開始する。

掘削土砂を掘削機２５により土砂バケット２６に積み込み、その土砂バケット２６をワイヤロープ２７を介してクレーン（図示せず）で吊り上げ、マテリアルシャフト１３およびマテリアルロック１４を経由してケーソン躯体２の外部に搬出し、排土する。

このようにして、ケーソン躯体内作業室５の底部の地盤Ｇを掘削し、ケーソン躯体２を沈下させて行く。

沈下抵抗が大きくなった場合は、サンドル３０を撤去したり、沈下調整材２９を撤去し、沈下抵抗を減少させる。

作業員がケーソン躯体内作業室５で掘削機２５の運転や点検・修理したり、サンドル３０や沈下調整材２９を撤去するなどのため、ケーソン躯体内作業室５に降りるときは、次のようにして行う。

まず、管理室２１の出入り口２３の圧気扉２４を開け、作業員が管理室内部２２に入り、圧気扉２４を閉める。作業員が入室後、管理室内部２２の気圧をケーソン躯体内作業室５の気圧まで増圧する。

ついで、作業員はワン型ハッチ２０を開け、マンシャフト１８内の昇降設備１９を通過し、マンシャフト１８の下部と地盤Ｇ間に掛け渡した梯子（図示せず）を使ってケーソン躯体内作業室５に降り、必要な作業を行う。作業員が作業室５から地上に出る場合はシャフト１８の昇降設備１９を使用しワン型ハッチ２０を通過し、ワン型ハッチ２０を閉め管理室内部２２を減圧し圧気扉２４を開けて外に出る。前述の沈下掘削作業を、ケーソン躯体２が所定の深さＨ’に沈下するまで連続して行う。

前述の沈下掘削作業を、ケーソン躯体２が所定の深さＨ’に沈下するまで連続して行う。

ケーソン躯体２を所定の深さＨ’まで沈下させた後、ケーソン躯体内作業室５から掘削機２５や土砂バケット２６等をケーソン躯体２の外部に撤去する。

ついで、図４に示すように、ケーソン躯体２における躯体３の刃口４の部分に底版３１を構築する。底版３１は、図４から明らかなように、刃口４、仕切り壁６と接合し、一体化される。

底版３１を構築後、断気を行う。ついで、マテリアルロック１４、マテリアルシャフト１３、ワン型ハッチ２０およびマンシャフト１８等を撤去する。

以上により、ニューマチックケーソン１のケーソン躯体２を所定の深さＨ’に沈下させ、貯水池等として利用するための作業が完了する。

以上説明したところからも分かるように、この第１の実施例では、従来のニューマチックケーソンにおける作業室スラブと刃口とに囲まれた作業室を除去している。その結果、作業室の深さにほぼ相当する深さの余掘りを省略することができる。したがって、工期を短縮することができる外、コストダウンを図ることができる。

また、この第１の実施例では、ケーソン躯体を沈下させるべき地盤Ｇ上に、躯体３とその上方の躯体３’と頂版１０とを有するケーソン躯体２を構築しておき、このケーソン躯体２を沈下させるための沈下掘削作業を、所定の深さＨ’に至るまで連続的に行う。これにより、ケーソン躯体２の沈下掘削作業を能率的に行うことができる。その結果、諸設備の使用期間を短縮することができるため、設備の使用損料を安く抑えることができ、コストを削減できるし、工期を短縮することができる。

次に、図５は本発明の第２の実施例を示す縦断側面図である。

この図５に示す第２の実施例のニューマチックケーソン１では、前記第１の実施例における管理室に代えて、マンシャフト１８の上部にマンロック２０’が連設されている。

このマンロック２０’には、加減圧装置（図示せず）が接続されている。

この第２の実施例では作業員が高気圧状態のケーソン躯体内作業室５に入るときは、まず大気圧のマンロック２０’に入る。ついで、マンロック２０’のハッチを閉め、マンロック２０’内の気圧をケーソン躯体内作業室５の気圧まで加圧する。その後、マンシャフト１８側のハッチを開け、マンシャフト１８に入り、昇降設備１９を使っており、マンシャフト１８と地盤Ｇ間に掛け渡した梯子（図示せず）を渡ってケーソン躯体内作業室５に入り、仕事をする。

反対に、作業員が高気圧状態のケーソン躯体内作業室５からケーソン躯体２の外部に出るときは、マンロック２０’内の気圧をケーソン躯体内作業室５の気圧まで加圧しておき、ケーソン躯体内作業室５から前記梯子や昇降設備１９を登り、マンシャフト１８を通ってマンロック２０’内に入り、マンシャフト１８側のハッチを閉め、マンロック２０’内を大気圧まで減圧する。ついで、マンロック２０’の外部側のハッチを開け、ケーソン躯体２の外部に出る。

この第２の実施例によれば、管理室がない場合に、マンシャフト１８の上部にマンロック２０’を設けているので、管理室等の構造物を必要としないケーソン躯体の構築で工程の短縮やコストの節減を図ることができる。

なお、この第２の実施例の他の構成，作用については、前記第１の実施例と同様である。

本発明の第１の実施例を示す縦断側面図である。 図１のＡ−Ａ線横断平面図である。 第１の実施例のニューマチックケーソンにおいて、ケーソン躯体を沈下掘削する過程を示す縦断側面図である。 第１の実施例のニューマチックケーソンにおいて、ケーソン躯体を貯水池等に使用可能に完成させた状態の縦断側面図である。 本発明の第２の実施例を示す縦断側面図である。 従来のニューマチックケーソンにおいて、ケーソン躯体の沈下掘削の過程を示す縦断側面図である。 図６に続くケーソン躯体の沈下掘削の過程を示す縦断側面図である。

符号の説明

１ ニューマチックケーソン
２ ケーソン躯体
３、３’ 躯体
４ 刃口
５ ケーソン躯体内作業室
１０ 頂版
１１ マテリアルロック用開口部
１２ マンシャフト用開口部
１３ マテリアルシャフト
１４ マテリアルロック
１８ マンシャフト
２０ ワン型ハッチ
２１ 管理室
２３ 出入り口
２４ 圧気扉
２５ 掘削機
２８ 改良された地盤
２９ 沈下調整手段としての沈下調整材
３０ サンドル
３１ 底版
２０’ マンロック
Ｇ 地盤
Ｈ’ ケーソン躯体の深さ

Claims (2)

1. 刃口（４）とケーソン躯体内作業室（５）とを有する躯体（３）と、マテリアルロック用開口部（１１）とマンシャフト用開口部（１２）とを有しかつ前記躯体（３）の上方に一体に形成された頂版（１０）とによりケーソン躯体（２）を構築し、
   前記マテリアルロック用開口部（１１）に、上部にマテリアルロック（１４）を有するマテリアルシャフト（１３）を取り付け、前記マンシャフト用開口部（１２）には内部に昇降設備（１９）を有しかつ上部に作業員出入り用のハッチ（２０）を有するマンシャフト（１８）を取り付け、
   前記躯体（３）には所要の間隔を介し仕切り壁（６）が形成され、各仕切り壁（６）と地盤Ｇ間に掘削機用の通過口（７）が形成され、
   沈下後に、地盤の直上に刃口（４）および仕切り壁（６）と一体となるように構築される底版（３１）を有し、
   前記頂版（１０）直上にマンロックを構築し、このマンロックに圧気扉（２４）を有する出入り口（２３）を設けた、
   ことを特徴とするニューマチックケーソン。
2. ケーソン躯体を沈下させるべき地盤（Ｇ）上に、請求項１記載のニューマチックケーソン（１）を構築し、
   この構築にあたりニューマチックケーソン（１）の各仕切り壁（６）の下部に不連続にサンドル（３０）または支保工を設置し、
   ついで、ニューマチックケーソン（１）におけるケーソン躯体（２）の沈下掘削作業を、所定の深さ（Ｈ’）に至るまで連続して行い、
   ケーソン躯体（２）を所定の深さ（Ｈ’）に沈下させた後、ケーソン躯体（２）における躯体（３）の沈下後に、地盤の直上に刃口（４）および仕切り壁（６）と一体になるように底版（３１）を構築する、
   ことを特徴とするケーソン躯体の構築方法。

Images