JP4146250B2 - オープンケーソンの底盤築造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オープンケーソンの底盤築造方法に関する。この築造方法は、例えば底盤を水面（地下水面、海水面等）下で築造する際にも使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
オープンケーソン工法は、上下端を開口させた筒状のケーソン函体を地盤上に設置し、その内部の土を取り除いてケーソン函体を自重により、あるいは自重とジャッキ等の強制圧入力との併用により地盤中に沈設するものである（例えば特開平１１−１８１７８３号公報参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８１７８３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、沈設したケーソンの内部を地下空間として利用する場合、例えば地下室や立杭として使用する場合には、底部開口部からの地下水や土砂の流入を防ぐため、その開口部を底盤で封口する必要がある。この底盤の構築方法としては、ケーソン函体の沈設完了後、底部にコンクリート（水中コンクリート）を打設して無筋の底盤を構築する方法が一般的である。
【０００５】
沈設したケーソンの底部が、地下水面よりも下方に位置する場合、底盤には大きな揚圧力が作用する。この揚圧力に対抗するためには、コンクリートの打設量を増やして底盤厚さを厚くする必要があるが、これでは地下空間の有効利用率の低下につながる。一方、地下空間を確保するためには、さらにケーソンを大深度化する必要があり、それに伴って底盤のさらなる厚肉化、コンクリートの使用量や掘削土量の増大等を招き、工期や施工コストの著しい長期化・高騰を招く。
【０００６】
これらの問題点は、底盤の薄肉化を図ることで解消することができる。そこで、本発明は、オープンケーソンの底盤を薄肉化することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、本発明では、ケーソン函体の刃口部内側に、函体と連結した一または複数の支持部を設けると共に、ケーソン函体の本壁の内面に、リブ状に突出する補強壁を設け、ケーソン函体の沈設後、対向する支持部間に底盤補強材を架設し、この底盤補強材の端部を補強壁で上から係止した後、支持部を内在させた形で底盤を築造する。
【０００８】
このように支持部を内在させた底盤では、揚圧力に対する支持スパンが対向する支持部間の距離となる。従って、刃口部間を支持スパンとしていた従来に比べて底盤の支持スパンを短くすることができ、これにより地下空間の有効利用率を低下させることなく底盤強度を高め、その薄肉化が可能となる。この場合、支持部は、連続壁として形成する他、間欠配置することもできる。また、刃口部の内側に単列に配置する他、複数列に配置することもできる。ケーソン函体の本壁の内面に、リブ状に突出する補強壁を設けることにより、補強壁でケーソン函体の本壁が補強されるため、本壁の厚さを薄くすることができ、函体の築造コストを抑えることが可能となる。ケーソン函体の沈設後、対向する支持部間に底盤補強材を架設し、この底盤補強材の端部を補強壁で上から係止した上で底盤を築造することにより、底盤が補強材によって有筋化されて強度が高まるので、底盤のさらなる薄肉化が可能となる。この場合、補強材は補強壁によって上方より係止されるため、底盤に作用する揚圧力に対して対抗力を付与することができ、大深度下の水圧にも耐え得る強固な底盤を構築することができる。
【０００９】
この底盤は、ケーソン函体の本壁の内側に仮壁を設置し、本壁と仮壁の間の地盤を掘削してケーソン函体を沈下させた後、仮壁の内側の掘削と仮壁の撤去とを行い、その後、ケーソン函体の底部にコンクリートを供給することにより築造することができる。
【００１０】
このように本壁と仮壁の間の地盤を掘削してケーソン函体を沈下させることにより、沈設までの掘削土量を減じることができる他、ボイリングやヒービングの防止に寄与することができる。
【００１２】
ケーソン函体の沈下中に、仮壁に作用する土圧を補強壁で支持することにより、補強壁を支保工として機能させることができるので、支保工の削減あるいは省略が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるオープンケーソンの沈設方法の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
【００１５】
図１および図２に示すように、先ずオープンケーソンの沈設予定域にケーソン函体１を設置する。図示例のケーソン函体１は、全体が円筒状のもので、下端に刃口部４を有する本壁３、ループ状に連続した支持部５、本壁３の内周に配置された仮壁７を備える。
【００１６】
刃口部４は本壁３の直下に形成され、支持部５は刃口部４の内側に離隔配置される。図示例の支持部５は、刃口部の内径よりも小径の円筒状をなし、円周方向の適所（例えば円周方向等配位置）に配置した架橋部６を介して本壁３に結合されている。支持部５の形状は、沈下抵抗を軽減させるべく刃口部4の形状に対応した形状（テーパ状）となっており、この支持部５と刃口部４とで、ケーソン函体1の底部は、水平方向に複数列（図示例では二列）の刃口を並べた多重刃口構造となる。
【００１７】
本壁３の内面には、その円周方向に等配した複数箇所、例えば架橋部6の直上の位置に、高さ方向に延びるリブ状の補強壁９が突出形成されている。補強壁９の下面は、支持部５および架橋部６の上面よりも上方にあり、補強壁９の下面と支持部５の上面との間に空間（補強材挿入空間８）が形成されている。
【００１８】
以上に述べた本壁３、刃口部４、支持部５、架橋部６および補強壁９の各構成要素は、鋼板、鋼ブロック、あるいはコンクリート（鉄筋・鉄骨コンクリートも含む）等の剛性に富む材料で一体に形成される。なお、ケーソン函体１の形状は任意で、図示した円筒形状の他、角筒形状とすることもできる。
【００１９】
仮壁７は、支持部５の上面に着脱可能に配置され、その外面と本壁３の内面との間には、環状空間が形成されている。この仮壁７は、撤去・再利用が容易な材料、例えば鋼パネルなどで形成するのが望ましい。仮壁７は、図示しない腹起し等の部材を介して補強壁９の先端面９ａで支持されており、従って、後述するように、仮壁７に土圧等による外向きの力が作用した場合でも補強壁９でこの力を支持することができる。
【００２０】
このケーソン函体１は、施工現場において構築するか、あるいは別場所で構築してから水上曳航する等して施工現場に移送される。
【００２１】
施工現場にケーソン函体１を設置した後、本壁３と仮壁７の間の空間（刃口間空間Ｐ）の地盤を掘削・排土してケーソン函体１を地中に沈下させる。ケーソン函体１の沈下中は、仮壁７が土留め板としての役割も果たし、仮壁７に作用する土圧は、支保工としての補強壁９により支持される。このように補強壁９が支保工として機能するため、これとは別の支保工は不要もしくは削減可能となる。
【００２２】
ケーソン函体１の沈設は、その自重で行う他、強制圧入力を併用することによって行うことができる。強制圧入は、ケーソン函体１の上端に加圧桁およびジャッキ（何れも図示省略）を配置し、地盤でアンカーを取りながらジャッキを間欠的に駆動することにより、その反力で加圧桁を介してケーソン函体１を段階的に押し下げ、徐々に地中に圧入するものである。
【００２３】
強制圧入に際しては、ジャッキの加圧力をケーソン函体１（本壁３）に直接作用させる他、支圧柱に作用させて行うこともできる。これは、例えば、刃口部４上の複数箇所にＨ型鋼等からなる支圧柱を立設し、この支圧柱に別途製作した本壁３の刃口部４以外の部分（本体部分）を取り付け、ジャッキの加圧力を支圧柱に作用させることにより、ケーソン函体３全体を地盤に圧入するものである。この場合、本壁３には、ジャッキの加圧力が作用せず、当該加圧力に耐え得る強度も必要とされないため、施工コストをさらに削減することが可能となる。
【００２４】
ケーソン函体１が所定の深度まで沈下したところで、加圧桁やジャッキを撤去する。この時、図４に示すように、ケーソン函体１の底部は地下水面下にあり、本壁３と仮壁７の間の空間は地下水で満たされる。
【００２５】
次いで、クラムシェル等を用いて仮壁７の内側空間Ｑの地盤を掘削・排土し、さらに仮壁７を撤去する（図５参照）。これにより、本壁３の内側に地下水で満たされた空間Ｒが形成される。
【００２６】
次いで、図１の二点鎖線および図６の実線で示すように、本壁３の内側空間Ｒに鉄骨、鉄筋かご等からなる補強材１１を投入し、水中に沈下させる。この時、補強材１１を沈下させる位置は、図１中の▲１▼で示すように、補強材１１の両端が、隣接する補強壁９間の支持部５で支持される位置とする。その後、補強材１１を▲２▼の位置に移し、その両端を補強壁９下方の補強材挿入空間８に収容する。これにより補強材１１の両端が補強壁９によって上から係止されるため、補強材１１の上方への抜け止めが可能となる。補強材１１の形状や設置数は任意であり、施工条件に応じて定められる。
【００２７】
この他、図８に示すように、上記補強材１１の上に別の補強材１２を配置し、当該補強材１２の両端を隣接する補強材挿入空間８にそれぞれ収容して各補強壁９で上から係止すれば、下段の補強材１１が図１の▲１▼の位置にある場合でもその上方への抜け止めを図ることができる。
【００２８】
その後、本壁３の内側空間Ｒ底部に水中コンクリートを打設すれば、図７に示すように、補強材１１および支持部５を内在させた底盤１３が構築される。さらに内側空間Ｒを排水することにより、本壁３の内側に地下空間を有する地中構造物が得られる。
【００２９】
上述のように支持部５は、架橋部６を介して本壁３に剛体結合されているため、底盤１３に作用する揚圧力に対しても十分な対抗力を発揮することができる。従って、この支持部５を刃口部4の内側に配置することにより、揚圧力に対する底盤１３の支持スパンが対向する支持部５間の距離となり、対向する刃口部４間を支持スパンとする従来品に比べて支持スパンを短縮することができる。これにより、地下空間の有効利用率を低下させることなく底盤１３の強度向上を図ることが可能となり、その結果、従来よりも底盤１３の厚さＨを薄くしてコンクリート使用量や掘削土量の減少を達成し、施工コストや工期を大幅に削減することが可能となる。この場合、図９に示すように、支持部５の位置が内側であるほど（符号５’）、底盤１３の支持スパンがさらに短くなるので、底盤１３の厚さをより薄くすることができる（符号１３’）。また、図１０に示すように、支持部５を複数列に配置しても良く（図面は二列）、これによりさらなる底盤１３の薄肉化が可能となる。なお、図９および図１０では、補強壁９や補強材１１の図示を省略している。
【００３０】
また、本壁３の内周に突出した補強壁９がリブとしての役割を果たすため、本壁３の強度向上および薄肉化を図ることもでき、この点でも施工コストの低減化が達成される。
【００３１】
このケーソン函体１では、底盤１３に内在させた補強材１１が補強壁９によって上から係止されているため、底盤１３に作用する揚圧に対しても高い対抗力を得ることができる。従来では、水中での鉄筋の溶接が困難であることから、底盤は鉄筋等の補強材のない無筋コンクリートとする場合が多かったが、本発明によれば複雑な工程や設備を要することなく、容易に底盤１３に補強材１１を内在させることができるので、底盤強度のさらなる向上および薄肉化を図ることができる。
【００３２】
以上の説明では、ケーソン函体１の全部分を予め製作した上で地盤に沈設する場合を例示しているが、その沈設工程はこれに限定されず、例えばケーソン函体を複数段のセグメントに分割し、セグメントの構築とその沈設を交互に行って下段のセグメントから順次積み上げて地下構造物を築造するような場合にも同様に本発明を適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、刃口部の内側に支持部を配置し、この支持部を内在させて底盤を構築しているので、底盤の支持スパンを短くすることができ、これにより底盤厚さの薄肉化が可能となる。従って、コンクリート使用量や掘削土量の削減を通じて施工コストを大幅に下げることができ、工期の短縮も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２中のＩ−Ｉ線断面図で、本発明方法におけるケーソン函体の沈設前の施工状況を表す。
【図２】図1中のＩＩ−ＩＩ線断面図で、本発明方法におけるケーソン函体の沈設前の施工状況を表す。
【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面を表す図である。
【図４】図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図で、本発明方法におけるケーソン函体の沈設直後の施工状況を表す。
【図５】図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図で、本発明方法における仮壁撤去後の施工状況を表す。
【図６】図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図で、本発明方法における補強材の投入直後の施工状況を表す。
【図７】図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図で、本発明方法における底盤構築後の施工状況を表す。
【図８】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図で、本発明の他の実施形態を表す。
【図９】本発明の他の実施形態を表す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を表す断面図である。
【符号の説明】
１ ケーソン函体
３ 本壁
４ 刃口部
５ 支持部
６ 架橋部
７ 仮壁
８ 補強壁下方の空間（補強材挿入空間）
９ 補強壁
９ａ 補強壁の先端面
１１ 補強材
１２ 補強材
１３ 底盤

Claims (3)

1. ケーソン函体の刃口部内側に、函体と連結した一または複数の支持部を設けると共に、ケーソン函体の本壁の内面に、リブ状に突出する補強壁を設け、ケーソン函体の沈設後、対向する支持部間に底盤補強材を架設し、この底盤補強材の端部を補強壁で上から係止した後、支持部を内在させた形で底盤を築造することを特徴とするオープンケーソンの底盤築造方法。
2. ケーソン函体の本壁の内側に仮壁を設置し、本壁と仮壁の間の地盤を掘削してケーソン函体を沈下させた後、仮壁の内側の掘削と仮壁の撤去とを行い、その後、ケーソン函体の底部にコンクリートを供給して上記底盤を築造する請求項１記載のオープンケーソンの底盤築造方法。
3. ケーソン函体の沈下中に、仮壁に作用する土圧を補強壁で支持する請求項２記載のオープンケーソンの底盤築造方法。

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