JP4223516B2 - ニューマチックケーソン - Google Patents

Description

この発明は、刃口と作業室スラブとにより形成される圧気作業室がケーソン躯体の下部に設けられ、圧気作業室内の土砂等を排出する排土バケットを通過させるマテリアルシャフトと、マテリアルシャフトの上部に連結されて排土バケットを収容するマテリアルロックとが設けられたニューマチックケーソンに関するものである。

従来、刃口と作業室スラブとにより形成される圧気作業室がケーソン躯体の下部に設けられ、圧気作業室内の土砂等を排出する排土バケットを通過させるマテリアルシャフトと、このマテリアルシャフトの上部に排土バケットを収容するマテリアルロックとが設けられたニューマチックケーソンがある。このようなニューマチックケーソンに消音装置が設置されていない場合には、マテリアルロックから排土バケットを取出すときに、マテリアルロックからの排気によって排気口からジェット噴射音のような激しい騒音が発生する。そのため、マテリアルロックに排土バケットと共に収容された高圧空気が、外部に放出される場合に、マテリアルロックの排気管に消音器を取付けて排気音を抑制する手法が取られ、これにより、工事現場の周辺に漏出する騒音の発生を抑制することが行われている。

このような要求に応えた発明として、特許文献１及び特許文献２に記載されたようなものがある。特許文献１には、「上部ハッチ（１５）と下部ハッチ（１６）間にエアロック（１７）を設け、このエアロック（１７）に送気管（１８）と排気管（２３）とを取り付けたマテリアルロック（９）において、前記エアロック（１７）の内部に、送気管（１８）から供給される高圧空気によって発生する騒音を消去する消音装置を、前記エアロック（１７）の内側周囲に略環状に設けた、ことを特徴とする圧気ケーソンにおける消音機能付きマテリアルロック。」が記載されている。

これによれば、「マテリアルロック９の上部ハッチ１５と下部ハッチ１６間に設けられたエアロック１７の内部に、送気管１８から供給される高圧空気によって発生する騒音を消去する消音装置を設けているので、エアロック１７の内部に、短時間に大量の高圧空気を供給しても、高圧空気がエアロックの内壁に当たることによって発生する衝撃音や、エアロックの振動による騒音、送気管がエアロックと接続されている位置で急激に断面変化することによって発生する騒音を吸収し、大幅に低減し得る効果があり、ひいては圧気ケーソンの沈下掘削作業を市街地でも昼夜兼行が可能となり、工期を短縮できる効果があり、周辺住民の生活環境を阻害しないで施工できる効果もある。」と記載されている。

また、特許文献２には、「エアロック（９）の外部に、消音装置（２１）を内蔵したバッファタンク（２０）を設置し、エアコンプレッサ（１７）から送気管（１８）、前記バッファタンク（２０）内の消音装置（２１）を通じてエアロック（９）内に圧縮空気を送り込むように構成した消音機能を備えたマテリアルロックを有することを特徴とするニューマチックケーソン。」が記載されている。

これによれば、「本発明では、エアロック９の外部に、消音装置２１を内蔵したバッファタンク２０を設置し、エアコンプレッサ１７から送気管１８、前記バッファタンク２０内の消音装置２１を通じてエアロック９内に圧縮空気を送り込むようにしており、エアロック９の内容積を変えることなく、バッファタンク２０に、必要十分な消音機能を持った消音装置を組み込むことができるし、このバッファタンク２０に取り付けられた消音装置２１により送気音を消音してからエアロック９内に圧縮空気を送り込むようにしているので、エアロック９に入る圧縮空気の送気音である騒音を大幅に減少させることができるし、バッファタンク２０により騒音の漏洩を防止することができるので、これらの相乗作用により消音効果を大きくなし得る効果があり、さらには装置全体を小型にまとめ得る効果もある。」と記載されている。
特開２００４−１４３７３４号公報 特開２００５−６０９５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、マテリアルロックと連なる高圧空気の排気管に消音装置（マフラー）を設置して、高圧空気による騒音が漏出しないように防音対策を行っているが、周辺環境を配慮すれば、更なる防音対策が必要な状況になっている。

また、特許文献２に記載された発明では、防音対策となる音源の隔離空間や防音空間をケーソン躯体の外部に別途設けて防音対策を行っているが、新たな工事が必要であり、質量の大きな頑強な構造物となっている。

そこで、この発明は、マテリアルロックに収容される高圧空気の排出にあたり、その高圧空気の急激な膨張による騒音を漏出し難くして、工事現場の周辺に漏出する騒音による被害を抑制することができると共に、構造が簡単なニューマチックケーソンを提供することを課題とする。

かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、刃口と作業室スラブとにより形成される圧気作業室がケーソン躯体の下部に設けられ、前記圧気作業室内の土砂等を排出する排土バケットを通過させるマテリアルシャフトと、該マテリアルシャフトの上部に連結されて前記排土バケットを収容するマテリアルロックとが設けられ、前記マテリアルロックには、前記マテリアルシャフトの上部と連通されて前記排土バケットを通過可能な連通ハッチが設けられると共に、外部と連通されて前記排土バケットを取出し可能な取出ハッチが設けられたニューマチックケーソンであって、前記ケーソン躯体内には高圧空気が膨張可能な緩衝空間が前記作業室スラブの上方に設けられ、前記マテリアルロックと前記緩衝空間との間を連通する第１排気管が設けられ、前記緩衝空間と連通して地上に向けて延びる第２排気管が設けられ、前記取出ハッチ及び前記連通ハッチとを閉じた状態で、前記マテリアルロック内に収容された高圧空気が、前記第１排気管、前記緩衝空間、前記第２排気管を経由して、地上に排出されるようにしたニューマッチックケーソンとしたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記ケーソン躯体には、前記作業室スラブの上方に上スラブが設けられ、前記緩衝空間は、前記ケーソン躯体内に形成された緩衝部屋であり、該緩衝部屋は、前記作業室スラブを床板とし、前記上スラブを天井板とし、前記第１排気管が連結される第１取付口及び前記第２排気管が連結される第２取付口以外の部位が閉塞されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記ケーソン躯体には、前記作業室スラブの上方に上スラブが設けられ、前記作業室スラブを床板として前記上スラブを天井板としたスラブ間空間が形成され、前記緩衝空間は、前記スラブ間空間内に着脱可能に設けられた緩衝容器であり、該緩衝容器は、前記第１排気管が連結される第１取付口及び前記第２排気管が連結される第２取付口以外の部位が閉塞されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記緩衝空間は、前記ケーソン躯体内で隔壁部によって複数の緩衝区画小部屋に区画され、前記隔壁部には、隣接する前記緩衝区画小部屋同士を連通させる連通口が形成され、高圧空気が、前記連通口を通過して前記緩衝区画小部屋間を移動する過程で膨張するように構成されたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の構成に加え、前記第２排気管には、消音手段が取付けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の構成に加え、前記ケーソン躯体の上下方向に沿って形成される側壁内には、前記第１排気管及び／又は前記第２排気管が通されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一つに記載の構成に加え、前記緩衝空間の内壁には、騒音を吸収する吸音材が取付けられたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れか一つに記載の構成に加え、前記ケーソン躯体内の前記上スラブ上に荷重水が貯水され、前記第２排気管の先端は、前記ケーソン躯体内に蓄積される前記荷重水内に向けて配設されると共に、折り返されて下方に向けられて形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ケーソン躯体内には高圧空気が膨張可能な緩衝空間が作業室スラブの上方に設けられ、マテリアルロックと緩衝空間との間を連通する第１排気管が設けられ、緩衝空間と連通して地上に向けて延びる第２排気管が設けられる。そのため、圧気作業室からマテリアルロックに収容された高圧空気は、マテリアルロック内の容積の状態から、第１排気管を通ってマテリアルロックと緩衝空間とを合わせた容積の状態へと膨張する。この膨張のときに生じる騒音は、緩衝空間内で閉じ込められる。従って、従来、排土バケットと高圧空気の両方が、マテリアルロック内から直接に排出されていたのと比較すると、マテリアルロックに収容される高圧空気の排出にあたり、その高圧空気の急激な膨張によって騒音が漏出し難くなり、工事現場の周辺に対する騒音による被害を抑制することができる。また、ケーソン躯体内に緩衝空間が設けられることにより、マテリアルロックに消音装置等を設けないで済ませることができ、構造を簡単にすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、ケーソン躯体には、作業室スラブの上方に上スラブが設けられ、緩衝空間は、ケーソン躯体内に形成された緩衝部屋であり、この緩衝部屋は、作業室スラブを床板とし、上スラブを天井板とし、第１排気管が連結される第１取付口及び第２排気管が連結される第２取付口以外の部位が閉塞されている。そのため、上スラブの上に荷重水を載荷することができると共に、上スラブの下に緩衝部屋を設けることができ、高圧空気の膨張による騒音が生じる緩衝部屋が、荷重水及び上スラブを隔てて大気から遠いところに配置される。従って、高圧空気が大気中に排出されるときに、緩衝空間内で生じる騒音が、更に、工事現場の周辺に漏出し難くすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、ケーソン躯体には、作業室スラブの上方に上スラブが設けられ、作業室スラブを床板として上スラブを天井板としたスラブ間空間が形成され、緩衝空間は、スラブ間空間内に着脱可能に設けられた緩衝容器であり、この緩衝容器は、第１排気管が連結される第１取付口及び前記第２排気管が連結される第２取付口以外の部位が閉塞されている。従って、工事現場の作業員の出入りする待機室等のスラブ間空間を区画して緩衝部屋を設けなくとも、スラブ間空間における所望の位置に、即座に緩衝容器を取付けて、騒音発生を抑制することができる。また、緩衝部屋を設けないで騒音発生の抑制をすることができるという点で、利便性及び経済性が高くなる。

請求項４に記載の発明によれば、緩衝空間は、ケーソン躯体内で隔壁部によって複数の緩衝区画小部屋に区画され、隔壁部には、隣接する緩衝区画小部屋同士を連通させる壁貫通口が形成され、高圧空気が、壁貫通口を通過して区画された緩衝区画小部屋間を移動する過程で膨張するように構成された。そのため、マテリアルロック内の高圧空気が、緩衝区画小部屋を通過するにつれて、序々に膨張して大気中に排出されるようにすることができる。従って、高圧空気が一気に膨張することなく段階的に膨張するために、高圧空気が膨張するときに生じる騒音を小さくすることができる。

請求項５に記載の発明によれば、第２排気管には、消音手段が取付けられている。従って、最終的に外部に高圧空気が排出されるときに、騒音が漏出し難くすることができる。

請求項６に記載の発明によれば、ケーソン躯体の上下方向に沿って形成される側壁内には、第１排気管及び／又は第２排気管が通されている。従って、ケーソン躯体の側壁内の空間を利用して、第１排気管や第２排気管を確実に緩衝空間と接続することができる。また、第１排気管や第２排気管の位置が移動し難いようにすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、緩衝空間の内壁には、騒音を吸収する吸音材が取付けられた。従って、緩衝空間内の吸音材に騒音が吸収されて、騒音が緩衝空間外へと漏出し難いようにすることができる。

請求項８に記載の発明によれば、ケーソン躯体内の上スラブ上に荷重水が貯水され、第２排気管の先端は、ケーソン躯体内に蓄積される荷重水内に向けて配設されると共に、折り返されて下方に向けられて形成されている。従って、緩衝空間を通過して騒音が抑制された空気が、荷重水内を通過することで、緩衝空間内で生じた騒音が、更に大気中に伝達し難いようにすることができる。また、第２排気管の先端が、折り返されて下方に向けられているので、排気管の先端から水が入り難くすることができる。

［発明の実施の形態１］
以下、この発明の実施の形態１について説明する。

図１は、この発明の実施の形態１を示す。

まず、構成を簡単に説明すると、ニューマチックケーソン１０は、図１で示すように、ケーソン躯体１１と、このケーソン躯体１１内に設けられたマテリアルシャフト１２と、マテリアルシャフト１２の上部に連結されたマテリアルロック１３と、ケーソン躯体１１内に設けられた「緩衝空間」である緩衝部屋１４と、マテリアルロック１３と緩衝部屋１４とを連結する第１排気管１５と、緩衝部屋１４から上方へと延びる第２排気管１６とを備えている。

ケーソン躯体１１には、上下方向に沿って側壁２１が形成され、この側壁２１の下部側に刃口２２が形成されている。このケーソン躯体１１は、側壁２１で囲まれる内周側には、刃口２２側から順に、作業室スラブ２３、上スラブ２４が水平方向に所定間隔を置いて設けられている。そして、ケーソン躯体１１は、刃口２２と作業室スラブ２３とにより圧気作業室２５が形成され、作業室スラブ２３と上スラブ２４とによりスラブ間空間２６が形成されている。なお、このように、ケーソン躯体１１に上スラブ２４を設ける構成とすると、ケーソン躯体１１は、スラブ間空間２６を確保して、かつ、上スラブ２４上にケーソン躯体１１の沈下促進のための荷重水Ｗを載荷することができる。

スラブ間空間２６は、作業室スラブ２３を床板とし、上スラブ２４を天井板とした空間である。また、スラブ間空間２６は、第１排気管１５と第２排気管１６が連結されている緩衝部屋１４と、ケーソン躯体１１の上下方向に配設されて、人がエレベータによって昇降するためのエレベータシャフト１７の下端部が挿嵌された待機室２７と、マテリアルシャフト１２が設けられて施工時に必要なメンテナンスロック２８とが形成されている。

緩衝部屋１４と待機室２７との間には、隔壁３１によって区画され、隔壁３１には、緩衝部屋１４と待機室２７とを連通させるハッチ３１ａが設けられている。また、待機室２７とメンテナンスロック２８との間には、隔壁３２によって区画され、隔壁３２には、待機室２７とメンテナンスロック２８とを連通させるハッチ３２ａが設けられている。各々のハッチ３１ａ，３２ａは、開閉自在な扉を設けられていて、作業員の移動が可能になっている。

緩衝部屋１４は、スラブ間空間２６に設けられているので、天井板となる上スラブ２４と、床板となる作業室スラブ２３と、隔壁３１と、側壁２１とによって囲まれる空間であり、高圧空気が膨張可能な空間となっている。

緩衝部屋１４は、側壁２１の部位に第１排気管１５の一端部を取付けるための第１取付口３３が形成されており、上スラブ２４の部位に第２排気管１６の一端部を取付けるための第２取付口３４が形成されている。緩衝空間１４は、第１排気管１５から入る高圧空気が膨張するときに騒音を発生するが、外界から隔絶した空間となっているために、大気中に騒音が漏出し難い。また、緩衝空間１４は、第２排気管１６と連通され、第２排気管１６の上部近傍が大気圧となっていることから、緩衝空間１４内に入った空気が大気圧近くまで減圧されることになる。緩衝部屋１４は、高圧空気を減圧して一時的な排気音について、外界から隔絶できるケーソン躯体１１の部位、ここでは、ケーソン躯体１１の下部側に形成され、騒音を閉じ込めるがごとき機能を発揮する。緩衝部屋１４は、第１取付口３３及び第２取付口３４以外の部位は、閉塞されている。

この緩衝部屋１４の大きさは、マテリアルロック１３の大きさよりも大きく形成されている。緩衝部屋１４の大きさは、マテリアルロック１３の大きさよりも大きければ大きい程、高圧空気の膨張を速やかに促進することができるので、有効である。上スラブ２４と作業室スラブ２３とを有する２重スラブタイプのニューマチックケーソン１０では、例えば、マテリアルロック１３の容積を、約７ｍ^３とすると、緩衝部屋１４の容積を、マテリアルロック１３の容積に比較して２〜１０倍程度に確保することができるので、緩衝部屋１４による膨張型の消音方式をケーソン躯体１１内に効果的に構成することができる。

また、前述のように、緩衝部屋１４は、上スラブ２４と作業室スラブ２３と隔壁３１とで囲まれて閉塞されている。そのように、隔壁３１が設けられているために、隔壁３１による防音効果が期待できるので、緩衝部屋１４に隣接して待機室２７が形成されても、待機室２７において、騒音による作業環境への影響も軽微である。

なお、上スラブ２４と作業室スラブ２３は、厚さ１ｍ以上の鉄筋コンクリート壁であり、十分な遮音効果がある。これに加えて、緩衝部屋１４の隔壁３１を含めた内壁には、吸音材４５が貼付されており、消音効果の向上が図られている。さらに加えて、上スラブ２４の上方には、荷重水Ｗが載荷されており、これによる遮音効果も期待できる。

待機室２７は、エレベータシャフト１７の下端が取付けられており、エレベータシャフト１７内のエレベータで昇降する作業員が待機できるようになっている。

メンテナンスロック２８は、天井側では、上スラブ２４の上スラブ貫通孔２４ａにマテリアルシャフト１２の下端部が挿嵌されてマテリアルシャフト１２と連通され、床側では、作業室スラブ２３の作業室スラブ貫通孔２３ａが形成されて圧気作業室２５と連通されている。

第１排気管１５は、一端が緩衝部屋１４の第１取付口３３に取付けられており、他端がマテリアルロック１３に取付けられている。また、第１排気管１５におけるマテリアルロック１３近傍には、切替バルブ４１が取付けられている。第２排気管１６は、一端が緩衝部屋１４の第２取付口３４に取付けられており、他端が「消音手段」である消音器４２に取付けられている。このように第２排気管１６の上部に消音器４２が取付けられることによって、最終的な騒音も大気中に漏出し難くなっている。また、第２排気管１６の口径は、第１排気管１５の口径よりも大きく形成される。さらに、配管の長さは長い程、消音効果には好適である。例えば、第２排気管１６の長さは、ケーソン躯体１１の規模によっても異なるが、２０〜３０ｍ以上にする。高圧空気は、第２排気管１６内を、大気圧に近づきながら減圧されて移動するので、大気に放出する排気口部での排気騒音が低く抑制されるようにすることができる。第１排気管１５や第２排気管１６は、鋼管、樹脂管、又は、ゴムホース等を用いることが可能であり、その他の部材を用いることも可能である。

これらの他に、マテリアルロック１３に給気管４３が取付けられ、この給気管４３に切替バルブ４４が取付けられている。

また、ケーソン躯体１１の沈下掘削のための掘削機２が、作業室スラブ２３の下面に遠隔操作可能に懸架されている。懸架された掘削機２は、掘削とメンテナンスのために、遠隔操作で制御可能に移動できる。

作業室スラブ２３には、懸架された掘削機２が通過可能なスライド式等のハッチ２３ｂが形成されており、懸架された掘削機２が、遠隔操作が可能なハッチ２３ｂを開閉することにより、メンテナンスロック２８への移動、及び、圧気作業室２５への帰還が可能となっている。なお、メンテナンスロック２８は、作業室スラブ２３に設けられたハッチ２３ｂを閉じて減圧すれば、大気圧下の環境で、掘削機２の点検整備が行えるようになっている。

マテリアルロック１３は、下部がマテリアルシャフト１２と連通されて「連通ハッチ」である下ハッチ１３ａが設けられ、上部が外部と連通されて排土バケット１の「取出ハッチ」である上ハッチ１３ｂが設けられている。マテリアルロックは、ハッチ１３ｂが閉じられた状態では吊りワイヤ３とにより完全に外部と遮断される。

排土バケット１は、吊ワイヤ３によってマテリアルシャフト１２内で吊下げられる。そして、排土バケット１は、圧気作業室２５とマテリアルロック１３との間を昇降することが可能となっている。

次に、この発明の実施の形態１に係るニューマチックケーソン１０における高圧空気の排出方法及び作業工程を述べる。

まず、点検作業を行う作業員は、エレベータシャフト１７に設置されている図示しないエレベータに乗って待機室２７に降りる。そして、作業員は、隔壁３２に形成されているハッチ３２ａを開けて大気圧に減圧されたメンテナンスロック２８に入室する。作業員は、点検整備を終えると、メンテナンスロック２８から退出して、隔壁３２のハッチ３２ａを閉じる。その後、作業員は、エレベータで地上に退出する。なお、作業者は、メンテナンスロック２８までの入退室を容易に行えるので、高気圧障害に罹ることもなく、良好な作業環境が確保されている。

メンテナンスロック２８内の気圧を、切替バルブ４４と下ハッチ１３ａを開き、切替バルブ４１と上ハッチ１３ｂを閉じ、給気管４３から空気をメンテナンスロック２８内に給気して、マテリアルロック１３やマテリアルシャフト１２内の気圧を上昇させる。このようにメンテナンスロック２８内の気圧を圧気作業室２５と同圧に上昇させた後に切替バルブ４４を閉じ、ハッチ２３ｂを開け、掘削機２を圧気作業室２５へと移動し、作業室スラブ２３の下面に懸架する。なお、作業室スラブ２３のハッチ２３ｂの開閉、掘削機２の移動等、一連の作業は、全て遠隔操作が可能に構成されている。

この状態で、掘削機２で地盤Ｇを掘削してニューマチックケーソン１０を沈下させていく。掘削土砂は、排土バケット１に積み込む。そして、排土バケット１は、吊ワイヤ３によって吊り下げられており、吊ワイヤ３を引き揚げることにより、掘削土砂等を積み込んだ排土バケット１が、圧気作業室２５から、作業室スラブ貫通孔２３ａ、メンテナンスロック２８、上スラブ貫通孔２４ａを経由して、マテリアルシャフト１２内を上昇して、マテリアルロック１３内に収容される。このとき、排土バケット１と共に、高圧空気が、マテリアルロック１３内に収容される。マテリアルロック１３内に、排土バケット１が収容されると、下ハッチ１３ａが閉じられる。このとき、マテリアルロック１３内と圧気作業室２５内とは、同圧に加圧された状態となっている。

マテリアルロック１３の排気口に取付けられた切替バルブ４１が開かれ、高圧空気が、第１排気管１５を通過して、緩衝部屋１４内に入る。高圧空気は、第１取入口３３から緩衝部屋１４に入るときに、減圧されて膨張することによって騒音が発生する。なお、緩衝部屋１４内で騒音が生じても、騒音が、吸音材４５に吸収され、又、上スラブ２４及び荷重水Ｗに妨げられ、大気中まで伝わり難い。そして、緩衝部屋１４内の高圧空気が、第２排気管１６を通過して大気圧へと状態変化しながら消音器４２へと向かい、消音器４２を通過する過程で更に消音されて外部へと排出されることになる。

マテリアルロック１３の高圧空気が第１排気管１５の方へと移動することにより、マテリアルロック１３内の気圧が下がれば（大気圧まで下がれば、尚良い。）、マテリアルロック１３の上ハッチ１３ｂを開けて排土バケット１をマテリアルロック１３から外部へと搬出される。掘削土砂を積載した排土バケット１を地上の土砂搬出設備へと移動して、排土バケット１を転倒する等して、積載してある掘削土砂を排出する。

その後、空になった排土バケット１を、再度、マテリアルロック１３内に投入して、マテリアルロック１３の上ハッチ１３ｂを閉じる。上ハッチ１３ｂには、図示しないワイヤ通し孔が設けられている。また、第１排気管１５側の切替バルブ４１は閉じられている。給気管４３側の切替バルブ４４を開き、マテリアルロック１３内の気圧を圧気作業室２５内の気圧と同圧力になるまで上昇させる。その後、閉じているマテリアルロック１３の下ハッチ１３ａを開放し、マテリアルシャフト１２とハッチ２３ｂを通して、排土バケット１を圧気作業室２５の地盤Ｇへと吊下ろす。

このようにして、掘削及び土砂搬出の作業を繰り返して、ニューマチックケーソン１０を沈下させていく。

次に、この発明の実施の形態１に係るニューマチックケーソン１０における高圧空気の排出過程において、高圧空気の圧力の変化に関して述べる。

例えば、マテリアルロック１３では、容積Ｖ１＝７ｍ^３、気圧Ｐ１＝０．５ＭＰａであり、緩衝部屋１４では、容積Ｖ２＝２８ｍ^３、気圧Ｐ２＝０．１ＭＰａ（大気圧）であるとする。このとき、第１排気管１５及び第２排気管１６の容積は無視して、又、第１排気管１５の切替バルブ４１が開き、第２排気管１６から空気が漏出しないものと仮定する。

この場合に、マテリアルロック１３の容積と緩衝部屋１４の容積とを合計した容積は、Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２＝３５ｍ^３となる。差圧ΔＰ＝０．４ＭＰａが均等になることで、５容積の気圧は、０．１８ＭＰａとなる。なお、ここでは、Ｖ１：Ｖ２：Ｖ＝１：４：５の比率の関係にあるが、あくまでも例示にすぎず、Ｖ１とＶ２との比率は、適宜変更可能である。

実際には、第２排気管１６から即時に排気されており、０．１８ＭＰａ以下の気圧で地上部の外気に排気される。この外気に排気される排気音は、０．１８ＭＰａ以下に気圧が低下したことにより、気圧Ｐ１＝０．５ＭＰａで排気される騒音と比較して消音効果が期待できる。

第２排気管１６の排気口に消音器４２を設置することは、周辺環境の状況に応じて対応する。一定の圧力を持った空気が膨張できる緩衝部屋１４を経由することで、圧力を低下させて外気に排気することができ、減圧による排気音を低減することができる。緩衝部屋１４は、膨張側のサイレンサーの役割を果たしている。

このようなニューマチックケーソン１０によれば、ケーソン躯体１１内には高圧空気が膨張可能な緩衝部屋１４が作業室スラブ２３の上方に設けられ、マテリアルロック１３と緩衝部屋１４との間を連通する第１排気管１５が設けられ、緩衝部屋１４と連通して地上に向けて延びる第２排気管１６が設けられる。そのため、圧気作業室２５からマテリアルロック１３に収容された高圧空気は、マテリアルロック１３内の容積の状態から、第１排気管１５を通ってマテリアルロック１３と緩衝部屋１４とを合わせた容積の状態へと膨張する。この膨張のときに生じる騒音は、緩衝部屋１４内で閉じ込められる。従って、従来、排土バケット１と高圧空気の両方が、マテリアルロック１３内から直接に排出されていたのと比較すると、空気の急激な膨張によって騒音が漏出し難くなり、工事現場の周辺に対する騒音による被害を抑制することができる。また、ケーソン躯体１１内に緩衝空間１４が設けられることにより、マテリアルロック１３に消音装置４２等を設けないで済ませることができ、構造を簡単にすることができる。

また、ケーソン躯体１１には、作業室スラブ２３の上方に上スラブ２４が設けられ、緩衝部屋１４は、作業室スラブ２３を床板とし、上スラブ２４を天井板とし、第１排気管１５が連結される第１取付口３３及び第２排気管１６が連結される第２取付口３４以外の部位が閉塞され、ケーソン躯体１１内に形成された緩衝部屋１４である。そのため、上スラブ２４の上に荷重水Ｗを載荷することができると共に、上スラブ２４の下に緩衝部屋１４を設けることができ、高圧空気の膨張による騒音が生じる緩衝部屋１４が、荷重水Ｗ及び上スラブ２４を隔てて大気から遠いところに配置される。従って、高圧空気が大気中に排出されるときに、緩衝部屋１４内で生じる騒音が、更に、工事現場の周辺に漏出し難くすることができる。

さらに、第２排気管１６の上部には、消音器４２が取付けられている。従って、最終的に外部に高圧空気が排出されるときに、騒音が漏出し難くすることができる。

また、ケーソン躯体１１の上下方向に沿って形成される側壁２１内には、第１排気管１５が通されている。従って、ケーソン躯体１１の側壁２１内の空間を利用して、第１排気管１５を確実に緩衝部屋１４と接続することができる。また、第１排気管１５の位置が移動し難いようにすることができる。

さらに、緩衝部屋１４の内壁には、騒音を吸収する吸音材４５が取付けられた。従って、緩衝部屋１４内の吸音材４５に騒音が吸収されて、騒音が緩衝部屋１４外へと漏出し難いようにすることができる。

また、ケーソン躯体１１の上スラブ２４上に荷重水Ｗが貯水され、第２排気管１６の先端は、ケーソン躯体１１内に蓄積される荷重水Ｗ内に向けて配設されると共に、折り返されて下方に向けられて形成されている。従って、緩衝部屋１４を通過して騒音が抑制された空気が、荷重水Ｗ内を通過することで、緩衝部屋１４内で生じた騒音が、更に大気中に伝達し難いようにすることができる。

さらに、緩衝部屋１４は、上スラブ２４、側壁２１、隔壁３１で隔絶されており、緩衝部屋１４で発生する排気音の影響は、地上部では、ほとんどない。また、緩衝部屋１４の上方には、通常では、荷重水Ｗが載荷されており、音源の遮断効果は高い。

また、発明の主たる目的ではないが、緩衝部屋１４における排気音についても、直接大気に排出する場合に比較して、ほぼ閉鎖状態の緩衝部屋１４の圧力は高くなるので、空気の流速が遅くなることで、騒音量は、小さくなる。

前述したように、緩衝部屋１４では、マテリアルロック１３の圧力に応じた排気音が発生するが、近隣周辺とはケーソン躯体１１で隔絶されていて騒音の問題が全くなく、待機室２７等の作業区域とは隔壁３１で遮断できるので、良好な作業環境を確保することができる。
［発明の実施の形態２］

以下、この発明の実施の形態２について説明する。

図２は、この発明の実施の形態２を示す。この発明の実施の形態２において、この発明の実施の形態１と同一構造については、同一符号を付して、以下の説明を省略する。

この発明の実施の形態２におけるニューマチックケーソン５０がこの発明の実施の形態１におけるニューマチックケーソン１０と異なるのは、この発明の実施の形態１では、隔壁３１を用いて「緩衝空間」としての緩衝部屋１４を用いていたが、この発明の実施の形態２では、「緩衝空間」としての緩衝容器５１を用いている点である。

すなわち、この発明の実施の形態２では、スラブ間空間２６内に設けられている待機室５７内に、緩衝容器５１が配設されている。緩衝容器５１は、内部が中空で形成され、高圧空気が膨張可能な容器である。この緩衝容器５１には、第１排気管１５が取付けられる第１取付口５３が形成され、第２排気管１６が取付けられる第２取付口５４が形成されている。また、緩衝容器５１は、第１取付口５３及び第２取付口５４以外の部位が閉塞されており、待機室５７内に着脱可能に配設されている。なお、待機室５７内ではなく、作業員が利用できる出入りするその他利用できる空間内に着脱することも可能である。

緩衝容器５１は、マテリアルシャフト１２から搬入できるセグメントタイプが好適であり、地上よりセグメントをマテリアルシャフト１２より搬入して待機室５７内で組み立てる組立式であり、材料が吸音効果が大きくなる質量の大きな材質が好適である。この緩衝容器５１の第１取付口５３に第１排気管１５を取付け、緩衝容器５１の第２取付口５４に第２排気管１６を取付ける。この場合の材料としては、コンクリート製や、鋼製でも構わない。また、この発明の実施の形態１の場合と同様に、緩衝容器５１内の内壁における第１取付口５３及び第２取付口５４以外の部位に、図２（ｂ）で示す吸音材５５が貼付されている。

この緩衝容器５１の作用及び効果が、この発明の実施の形態１における緩衝部屋１４と異なるのは、緩衝容器５１が待機室５７内で着脱可能であるという点であり、その他の作用及び効果は、この発明の実施の形態１における緩衝部屋１４の場合とほぼ同じである。

また、ケーソン躯体１１には、作業室スラブ２３の上方に上スラブ２４が設けられ、作業室スラブ２３を床板として上スラブ２４を天井板としたスラブ間空間２６が形成され、緩衝容器５１は、第１排気管１５が連結される第１取付口５３及び第２排気管１６が連結される第２取付口５４以外の部位が閉塞され、スラブ間空間２６内に着脱可能に設けられた。従って、工事現場の作業員の出入りする待機室５７等のスラブ間空間２６を区画して緩衝部屋１４を設けなくても、スラブ間空間２６内における所望の位置に、即座に緩衝容器５１を取付けて、騒音発生を抑制することができる。また、第１実施の形態のような緩衝部屋１４を設けないで騒音発生の抑制をすることができるという点で、利便性及び経済性が高いと考えられる。
［発明の実施の形態３］

以下、この発明の実施の形態３について説明する。

図３は、この発明の実施の形態３を示す。この発明の実施の形態３において、この発明の実施の形態１と同一構造については、同一符号を付して、以下の説明を省略する。

この発明の実施の形態３におけるニューマチックケーソン６０がこの発明の実施の形態１におけるニューマチックケーソン１０と異なるのは、この発明の実施の形態１では、「緩衝空間」として緩衝部屋１４を用いていたが、この発明の実施の形態３では、この発明の実施の形態１で説明した緩衝部屋１４が更に細かく区画されて、２つの隔壁部８１，８２によって３つに区画した「緩衝空間」である緩衝区画小部屋７１〜７３が設けられている点である。

すなわち、この発明の実施の形態３では、「緩衝空間」として、第１緩衝区画小部屋７１、第２緩衝区画小部屋７２、第３緩衝区画小部屋７３が設けられ、第１緩衝区画小部屋７１と第２緩衝区画小部屋７２とが隔壁部８１によって区画され、第２緩衝区画小部屋７２と第３緩衝区画小部屋７３とが隔壁部８２によって区画されている。また、隔壁部８１には、第１緩衝区画小部屋７１と第２緩衝区画小部屋７２とを連通させる壁貫通口８１ａが形成されており、隔壁部８２には、第２緩衝区画小部屋７２と第３緩衝区画小部屋７３とを連通させる壁貫通口８２ａが形成されている。第１緩衝区画小部屋７１に形成された第１取付口６３には、第１排気管１５の一端部が取付けられており、第３緩衝区画小部屋７３に形成された第２取付口６４には、第２排気管１６の一端部が取付けられている。 また、各緩衝区画小部屋７１〜７３の内壁には、吸音材８５が貼付されている。

次に、ニューマチックケーソン６０における高圧空気の排出方法を述べる。

第１排気管１５までの高圧空気の流れは、この発明の実施の形態１におけるニューマチックケーソン１０の場合と同様であるから省略し、その後の高圧空気の流れを説明する。

第１排気管１５を通過する高圧空気は、第１取付口６３から第１緩衝区画小部屋７１に流入し、壁貫通口８１ａを通過して、第２緩衝区画小部屋７２に流入し、更に、壁貫通口８２ａを通過して、第３緩衝区画小部屋７３に流入し、第２取付口６４に取付けられた第２排気管１６を経由して大気中へと排出される。

このようなニューマッチックケーソン６０によれば、ケーソン躯体１１内で２つの隔壁部８１，８２によって３つの緩衝区画小部屋７１〜７３に区画され、隔壁部８１，８２には、隣接する緩衝区画小部屋７１〜７３同士を連通する壁貫通口８１ａ，８２ａが形成され、高圧空気が、壁貫通口８１ａ，８２ａを通過して区画された緩衝区画小部屋７１〜７３を順に移動しながら膨張するように構成された。そのため、マテリアルロック１３内の高圧空気が、各緩衝区画小部屋７１〜７３内を通過するにつれて、序々に膨張して順次流速を低下させながら、大気中に排出されるようにすることができる。従って、高圧空気が急激に膨張しないために、高圧空気が膨張するときに生じる騒音を小さくすることができる。

なお、この発明の実施の形態３では、緩衝区画小部屋７１〜７３は、３つの部屋で構成されていたが、上記実施の形態に限定されない。すなわち、隔壁部８１，８２の数を増加させ、又、緩衝区画小部屋７１〜７３の数も増加させる構成とすることも可能である。そうすれば、マテリアルロック１３内の高圧空気を、更に段階的に膨張させることができ、騒音の抑制力が増すことになる。

なお、この発明の実施の形態１乃至３によれば、スラブ間空間２６は、作業室スラブ２３の上面の全面に対応する上方に、上スラブ２４が形成される構成であったが、上記実施の形態に限定されない。例えば、図４（ａ）で示すように、緩衝部屋１４、緩衝容器５１、又は、緩衝区画小部屋７１〜７３の上壁部位にのみ上スラブ１０１を形成すると共に、緩衝部屋１１４の側壁部位にのみ隔壁１０２を形成し、このような上スラブ１０１、作業室スラブ２３、隔壁部１０２、及び、側壁２１で囲う構成とすることも可能である。このように、作業室スラブ２３の上方にコンクリート構造で緩衝部屋１１４だけを設置した場合には、この発明の実施の形態１乃至３に記載された発明に比較して、小規模となり、経済性が高いと考えられる。

また、この発明の実施の形態１乃至３によれば、緩衝部屋１４は、メンテナンスロック２８や待機室２７と同一の階であるスラブ間空間２６内に設けられていたが、上記実施の形態に限定されない。すなわち、緩衝部屋１４を設けるに当たって、緩衝部屋１４をメンテナンスロック２８や待機室２７と無関係に設けることも可能である。例えば、図４（ａ）で示すように、ケーソン躯体１１の用途によって上スラブ２４の形状が決定されるので、緩衝部屋１１４だけを独立して設けることもできるようにしておくことも可能である。

さらに、この発明の実施の形態１乃至３によれば、マテリアルロック１３内の容積よりも、緩衝部屋１４、緩衝容器５１、又は、緩衝区画小部屋７１〜７３内の容積を大きく形成していたが、上記実施の形態に限定されない。従って、マテリアルロック１３の大きさよりも小さく形成することも可能である。高圧空気の膨張を生じさせるためには、マテリアルロック１３以外に膨張できる空間があれば十分に同様の効果が得られ易いからである。

また、この発明の実施の形態１乃至３によれば、第１排気管１５が側壁２１内に配設され、第２排気管１６がケーソン躯体１１の内部に独自に立ち上げられていたが、上記実施の形態に限定されない。すなわち、第１排気管１５だけでなく、第２排気管１６も、側壁２１内に配設する構成も可能である。また、第２排気管１６の方を側壁２１内に配設し、第１排気管１５をケーソン躯体１１の内部に独自に立ち上げて配設する構成も可能である。また、その他ケーソン躯体１１内の部位を利用して配設する等適宜変更可能である。

さらに、この発明の実施の形態１乃至３によれば、ニューマチックケーソン１０，５０，６０は、第２排気管１６の上部に消音器４２が取付けられていたが、上記実施の形態に限定されない。すなわち、高圧空気が緩衝部屋１４、緩衝容器５１、又は、緩衝区画小部屋７１〜７３を通過することにより、十分に消音効果が得られるのであれば、必ずしも消音器４２を第２排気管１６に設置する必要がない。

また、この発明の実施の形態１乃至３によれば、第２排気管１６の口径は、第１排気管１５の口径よりも大きく形成されていたが、上記実施の形態に限定されない。すなわち、第２排気管１６の口径を第１排気管１５の口径と同じ大きさにしたり、第２排気管１６の口径を第１排気管１５の口径よりも小さくしたりすることも可能である。

さらに、この発明の実施の形態１乃至３によれば、緩衝部屋１４、緩衝容器５１、又は、緩衝区画小部屋７１〜７３内に、吸音材４５，５５，８５等が設けられて騒音が吸収される構成であったが、上記実施の形態に限定されない。すなわち、吸音材４５，５５，８５等を設けない構成とすることも可能である。

また、この発明の実施の形態１乃至３によれば、第２排気管１６の先端に消音器４２が設置されていたが、上記実施の形態に限定されない。すなわち、図４（ｂ）で示すように、第２排気管１１６の上端を荷重水Ｗ内に向けて配設し、折り返して下方に向けられるように形成することも可能である。この場合には、第２排気管１１６から排出する空気が、荷重水Ｗを通過する過程で、騒音が抑制されることになる。この他に、図４（ｃ）で示すように、第２排気管１１６の先端に弁１１６ａを設け、第２排気管１１６を通る空気が排出されるときにのみ開き、空気が排出されないときには閉じるようにすることも可能である。

なお、この発明の実施の形態１乃至３によれば、エレベータシャフト１７の上部にマンロック１８を設け、このマンロック１８内に高圧空気が収容された場合に、その高圧空気を消音する機構に関しては述べられていないが、上記実施の形態に限定されない。すなわち、第１排気管１５及び切替バルブ４１、並びに、給気管４３及び切替バルブ４４を、マテリアルシャフト１２の上部に設けられたマテリアルロック１３に取付けたのと同様に、図４（ａ）で示すエレベータシャフト１７の上部に設けられたマンロック１８に対しても別途取付けて同様に高圧空気の流路を確保することにより、マンロック１８内の高圧空気を消音する構成とすることも可能である。このような構成の場合にも、マンロック１８内に収容された高圧空気が、第１排気管１５を通り、緩衝部屋１４、緩衝容器５１、又は、第１乃至第３緩衝区画小部屋７１〜７３を通過し、第２排気管１６を通って、消音器４２を通過して消音されて行くことになる。また、第２排気管１１６の上部は、荷重水Ｗから水没した状態で配設することも可能である。

この発明の実施の形態１に係るニューマッチックケーソンの断面図であり、（ａ）は、横方向から見た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 この発明の実施の形態２に係るニューマッチックケーソンの断面図であり、（ａ）は、横方向から見た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 この発明の実施の形態３に係るニューマッチックケーソンの断面図であり、（ａ）は、横方向から見た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 この発明の実施の形態における他の形態に係る図であり、（ａ）は、緩衝部屋だけを上スラブ上に設けたニューマチックケーソンの断面図であり、（ｂ）は、第２排気管の先端部の他の形態に係る図であり、（ｃ）は、第２排気管の先端部に弁を設けた他の形態に係る図である。

符号の説明

1 排土バケット
2 掘削機
3 吊ワイヤ
10,50,60 ニューマッチックケーソン
11 ケーソン躯体
12 マテリアルシャフト
13 マテリアルロック
13a 連通ハッチ
13b 取出ハッチ
14 緩衝部屋（緩衝空間）
15 第１排気管
16 第２排気管
21 側壁
22 刃口
23 作業室スラブ
24 上スラブ
25 圧気作業室
26 スラブ間空間
33,53,63 第１取付口
34,54,64 第２取付口
42 消音器（消音手段）
45,55,85 吸音材
51 緩衝容器（緩衝空間）
71 第１緩衝区画小部屋（緩衝空間）
72 第２緩衝区画小部屋（緩衝空間）
73 第３緩衝区画小部屋（緩衝空間）
81,82 隔壁
81a,82a 壁貫通孔

Claims (8)

1. 刃口と作業室スラブとにより形成される圧気作業室がケーソン躯体の下部に設けられ、前記圧気作業室内の土砂等を排出する排土バケットを通過させるマテリアルシャフトと、該マテリアルシャフトの上部に連結されて前記排土バケットを収容するマテリアルロックとが設けられ、前記マテリアルロックには、前記マテリアルシャフトの上部と連通されて前記排土バケットを通過可能な連通ハッチが設けられると共に、外部と連通されて前記排土バケットを取出し可能な取出ハッチが設けられたニューマチックケーソンであって、
   前記ケーソン躯体内には高圧空気が膨張可能な緩衝空間が前記作業室スラブの上方に設けられ、前記マテリアルロックと前記緩衝空間との間を連通する第１排気管が設けられ、前記緩衝空間と連通して地上に向けて延びる第２排気管が設けられ、
   前記取出ハッチ及び前記連通ハッチとを閉じた状態で、前記マテリアルロック内に収容された高圧空気が、前記第１排気管、前記緩衝空間、前記第２排気管を経由して、地上に排出されるようにしたことを特徴とするニューマッチックケーソン。
2. 前記ケーソン躯体には、前記作業室スラブの上方に上スラブが設けられ、前記緩衝空間は、前記ケーソン躯体内に形成された緩衝部屋であり、該緩衝部屋は、前記作業室スラブを床板とし、前記上スラブを天井板とし、前記第１排気管が連結される第１取付口及び前記第２排気管が連結される第２取付口以外の部位が閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載のニューマッチックケーソン。
3. 前記ケーソン躯体には、前記作業室スラブの上方に上スラブが設けられ、前記作業室スラブを床板として前記上スラブを天井板としたスラブ間空間が形成され、前記緩衝空間は、前記スラブ間空間内に着脱可能に設けられた緩衝容器であり、該緩衝容器は、前記第１排気管が連結される第１取付口及び前記第２排気管が連結される第２取付口以外の部位が閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載のニューマッチックケーソン。
4. 前記緩衝空間は、前記ケーソン躯体内で隔壁部によって複数の緩衝区画小部屋に区画され、前記隔壁部には、隣接する前記緩衝区画小部屋同士を連通させる壁貫通口が形成され、高圧空気が、前記壁貫通孔を通過して前記緩衝区画小部屋間を移動する過程で膨張するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載のニューマチックケーソン。
5. 前記第２排気管には、消音手段が取付けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のニューマチックケーソン。
6. 前記ケーソン躯体の上下方向に沿って形成される側壁内には、前記第１排気管及び／又は前記第２排気管が通されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載のニューマッチックケーソン。
7. 前記緩衝空間の内壁には、騒音を吸収する吸音材が取付けられたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載のニューマッチックケーソン。
8. 前記ケーソン躯体内の前記上スラブ上に荷重水が貯水され、前記第２排気管の先端は、前記ケーソン躯体内に蓄積される前記荷重水内に向けて配設されると共に、折り返されて下方に向けられて形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載のニューマチックケーソン。

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