JP4505841B2 - 井筒基礎を使用した橋脚躯体の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、井筒基礎を使用した橋脚躯体の構築方法に関する。

従来、地中に埋設させた井筒を基礎とする橋脚を構築する方法として、オープンケーソン工法が知られている。

この工法は、一般に図６に示す手順で施工される。

まず、図６（イ）に示すように、上下が開口した井筒１を設置箇所に設置し、井筒下端部内の土砂をグラブバケット２等により掘削排除しつつ、井筒１の上端部が水面又は地表面付近に到達する位置まで沈降させる。

次に、図６（ロ）に示すように、井筒１の上端に鋼板矢板等からなる仮壁３を設置し、更に井筒下端部内の土砂を掘削排除しつつ井筒１を所定の位置まで沈降させる。

所定の深さまで沈降させた後、図６（ハ）に示すように、井筒１の下端開口部に場所打ちコンクリートにより底版４を形成して井筒１の下端開口部を閉鎖し、更に井筒１内に土砂５を埋め戻して井筒基礎を構築する。

次に、仮壁３内の水を汲み上げ、仮壁の内側にドライ空間を形成し、仮壁３内のドライ空間において、井筒１の上端部に場所打ちコンクリートによる頂版６を形成し、それにより井筒上端部を閉鎖する。

更に、仮壁３内のドライ空間において橋脚躯体７を構築するための鉄筋や型枠を設置し、現場打ちコンクリートにより頂板６上に橋脚躯体７を構築する。

そして、橋脚躯体７の構築が完了した後、図６（ニ）に示すように、仮壁３を撤去し、その部分に土砂を埋め戻し施工が終了する。

しかし、上述の如き従来の技術では、橋脚躯体を構築するためのドライ空間を得るために仮壁を設け、さらに橋脚躯体構築後はそれを撤去しなければならないので、その分工程が多くなり工期が長期化し、工費が嵩むという問題があった。

そこで本発明は、上述の従来技術の問題を鑑み、工期を短縮し、工費の低減が可能な井筒基礎を使用した橋脚躯体の構築方法の提供を目的とする。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、上下が開放された筒状のコンクリート製井筒を橋脚躯体構築位置に設置し、前記井筒下端部内の土砂を掘削排除しつつ該井筒を地中に沈降させ、所定の深さまで沈降させた後、該井筒の下端開口部を場所打ちコンクリートによる底版にて閉鎖することによって井筒基礎を構築し、該井筒基礎の上端を場所打ちコンクリートによる頂版により閉鎖し、該頂版上に該頂版と一体に橋脚躯体を構築する井筒基礎を使用した橋脚躯体の構築方法において、前記井筒の上端が、橋脚躯体構築位置が陸上の場合は地表面より、又は該橋脚躯体設置位置が水底である場合には水面よりそれぞれ高い位置にある時に、前記井筒の上端に頂版を形成するとともに該頂版上に上下に貫通開口させた作業機出入穴を有する橋脚躯体構成部材を立設し、該橋脚躯体構成部材の上端を前記地表面又は水面より上に位置させた状態で前記作業機出入穴を通して掘削機及び土砂搬出機による井筒下端部内の土砂の掘削及び土砂搬出作業を行って所定の深さまで井筒を沈降させ、然る後、前記橋脚躯体構成部材を一部又は全部とした所望の橋脚躯体を形成する井筒基礎を使用した橋脚躯体の構築方法であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加え、前記掘削機及び土砂搬出機として、中空のガイド筒と、該ガイド筒とともに旋回して土砂を中心部分に掻き寄せる土砂掘削掻き寄せ手段と、該ガイド筒を旋回及び昇降させるガイド筒駆動手段と、前記ガイド筒内をクレーンによって上下に移動して該ガイド筒下の土砂を掘削し搬出するハンマーグラブとを有し、前記土砂掻き寄せ手段には、半径方向に拡縮自在な掻き寄せ部材が備えられた構造の装置を使用し、前記ガイド筒とともに土砂掻き寄せ手段を旋回させて土砂をガイド筒下に掻き寄せ、その掻き寄せられた土砂を前記ハンマーグラブにより搬出させることを特徴とする。

本発明においては、上下が開放された筒状のコンクリート製井筒を橋脚躯体構築位置に設置し、前記井筒下端部内の土砂を掘削排除しつつ該井筒を地中に沈降させ、所定の深さまで沈降させた後、該井筒の下端開口部を場所打ちコンクリートによる底版にて閉鎖することによって井筒基礎を構築し、該井筒基礎の上端を場所打ちコンクリートによる頂版により閉鎖し、該頂版上に該頂版と一体に橋脚躯体を構築する井筒基礎を使用した橋脚躯体の構築方法において、前記井筒の上端が、橋脚躯体構築位置が陸上の場合は地表面より、又は該橋脚躯体設置位置が水底である場合には水面よりそれぞれ高い位置にある時に、前記井筒の上端に頂版を形成するとともに該頂版上に上下に貫通開口させた作業機出入穴を有する橋脚躯体構成部材を立設し、該橋脚躯体構成部材の上端を前記地表面又は水面より上に位置させた状態で前記作業機出入穴を通して掘削機及び土砂搬出機による井筒下端部内の土砂の掘削及び土砂搬出作業を行って所定の深さまで井筒を沈降させ、然る後、前記橋脚躯体構成部材を一部又は全部とした所望の橋脚躯体を形成することにより、ドライ空間を設けるための仮壁を設置する必要がなく、その分の工程を削減でき、それにより工期の短縮及び工費の低減を図ることができる。

また、前記掘削機及び土砂搬出機として、中空のガイド筒と、該ガイド筒とともに旋回して土砂を中心部分に掻き寄せる土砂掘削掻き寄せ手段と、該ガイド筒を旋回及び昇降させるガイド筒駆動手段と、前記ガイド筒内をクレーンによって上下に移動して該ガイド筒下の土砂を掘削し搬出するハンマーグラブとを有し、前記土砂掻き寄せ手段には、半径方向に拡縮自在な掻き寄せ部材が備えられた構造の装置を使用し、前記ガイド筒とともに土砂掻き寄せ手段を旋回させて土砂をガイド筒下に掻き寄せ、その掻き寄せられた土砂を前記ハンマーグラブにより搬出させることにより、作業機出入穴径より広い範囲の地盤を掘削し、その掘削土砂を排出することができ、井筒の沈降作業を好適に行うことができる。

次に本発明の実施の形態を図面に示した実施例に基づいて説明する。

図１は、本発明方法に使用する装置の概略を示し、図中符号１０は井筒、符号１１は頂版、符号１２は橋脚躯体構成部材、符号１３はクレーン、符号１４は井筒圧入手段である。

この装置は、掘削・土砂搬出機により井筒１０下端部内を掘削排土しつつ、井筒圧入手段１４により井筒１０を地盤１５に圧入することにより井筒１０を地盤１５内に沈降させるようになっている。

井筒圧入手段１４は、地盤１５上に立設された複数の支柱１６，１６…と、支柱１６，１６…に支持された反力受け台１７と、反力受け台１７の上方に配置された加圧作業台１８とを備え、加圧作業台１８上に設置されたジャッキ１９，１９により反力受け台１７に反力をとって加圧作業台１８を下方に押し下げ、加圧作業台１８の下面で井筒１０又は橋脚躯体構成部材１２の頂部を押圧し、井筒１０を地盤１５に圧入させるようになっている。

掘削機及び土砂搬出機には、例えば、井筒１０の上端が水面付近に至るまでは、クレーン１３に吊り下げ支持された土砂排出バケット２０を使用し、それ以降、即ち井筒１０上に橋脚躯体構成部材１２を構築した後は、中空のガイド筒２１と、該ガイド筒２１とともに旋回する土砂掘削掻き寄せ手段２２と、ガイド筒２１を旋回及び昇降させるガイド筒駆動手段２３と、ハンマーグラブ２４とを有する装置を使用する。尚、地盤の状況によっては、最初から上述のガイド筒２１を使用した装置により掘削をおこなってもよい。

ガイド筒２１は、鋼管をもって構成され、支柱１６，１６…に支持された支持枠体２５の上に設置されたガイド筒駆動手段２３に旋回可能且つ上下動可能に支持され、このガイド筒駆動手段２３により旋回されるようになっている。

また、ガイド筒２１の下端には、土砂掘削掻き寄せ手段２２が着脱可能に固定され、この土砂掘削掻き寄せ手段２２がガイド筒２１とともに旋回するようになっている。

土砂掘削掻き寄せ手段２２には、図２、図３に示すように、ガイド筒２１の下端に取り付けられる筒部２６と、該筒部２６の外周部に固定された掻き寄せ部材２７〜２９とを備えた装置を使用する。

筒部２６は、上下が開口した円筒の上端にガイド筒２１の下端に挿入されるオスカラー３０を備え、該オスカラー３０をガイド筒２１の下端に挿入することにより、ガイド筒２１の下端に固定されるようになっている。

また、筒部２６の下端には、掘削刃３１が取り付けられている。

更に、筒部２６の外周には、導入孔３２が形成され、掻き寄せ部材２７〜２９により掻き寄せられた土砂がこの導入孔３２より筒部２６内に導かれるようになっている。

掻き寄せ部材２７〜２９は、掘削径に合わせて３種類使用され、各掻き寄せ部材２７〜２９は、それぞれ１２０度間隔に３ヶ所設置されている。このように３種類の掻き寄せ部材を用意したことにより、ガイド筒２１に近い箇所からガイド筒２１より遠い箇所まで土砂を広い範囲に渡ってガイド筒２１下に掻き寄せることができるようになっている。

掻き寄せ部材２７，２８は、筒部２６の外周に周方向に間隔をおいて固定されたブラケット３３，３３…に縦向きに回動可能に軸支されたアーム３４と、アーム３４の先端部に軸支された可動掘削部３５とを備え、掘削径を半径方向に拡縮できるようになっている。

この掘削径の拡縮は、図４に示すように、ブラッケット３３上部に一端が軸支され、他端が支持軸３６よりもアーム３４の上端側に軸支されたシリンダー３７によりなされ、シリンダー３７を伸長させることによりアーム３４の上端部が支持軸３６に対して相対的に下向きに移動され、それによりアーム３４が持ち上がり拡径し、逆にシリンダー３７を収縮させることによりアーム３４の上端部が支持軸３６に対して相対的に上向きに移動し、アーム３４を降ろさせ縮径するようになっている。

尚、アーム３４の長さは、掻き寄せ部材２７と掻き寄せ部材２８とで異なり、それにより掘削可能範囲が異なる。

また、可動掘削部３５は、掘削ビット３８，３８…を所定の角度で支持し、リンク３９を介してブラケット３３に支持され、アーム３４の拡縮に対応してその掘削角度を変えるようになっている。

即ち、アーム３４が拡径方向に広がると可動掘削部３５の掘削ビット側面が下を向き、好適な掘削勾配を形成するようになっている。

一方、掻き寄せ部材２９は、所定の掘削勾配に掘削ビット３８，３８…を支持した状態に筒部２６の外周に固定されている。

ハンマーグラブ２４は、クレーン１３に吊り下げ支持され、ガイド筒２１内に挿入されてガイド筒２１下の土砂を掘削排土するようになっている。

次に、上述の装置を使用した本発明方法の実施例について説明する。

図５は本発明方法により水底に橋脚躯体を構築する場合における各工程の概略を示している。

まず、井筒１０を設置箇所に据え、図５（イ）に示すように、井筒１０の上端が水面より高い所定の位置まで沈降させる。

この井筒１０の構築・沈降作業は、円形、楕円形又は四角形等のリング状の短筒体４０を設置箇所の水底地盤１５上に設置し、その上方に短筒体４０，４０…を順次接合させ、短筒体４０，４０…を１又は複数段組立てる毎にその下端部内の土砂を土砂排出バケット２０により掘削排土するとともに、井筒圧入手段１４により短筒体４０を順次下方に押圧し地盤１５内に圧入することにより、井筒１０を構築しつつ沈降させる。

また、この井筒１０の肉厚部には、上下方向に図示しない複数のＰＣ緊張材が周方向に間隔をおいて挿通させ、このＰＣ緊張材により上下方向にプレストレスを付加する。

尚、短筒体４０は、短筒体４０を複数に分割した形状に形成したプレキャストブロックを設置箇所においてリング状に組立てるようにしてもよく、設置箇所において、現場打ちコンクリートにより成形してもよい。

次に、井筒１０の上端が水面より高い所にある位置において、井筒１０の上端部に現場打ちコンクリートにより中央部分に作業機出入穴４１を有する頂版１１を成形する。

更に、頂版１１上に橋脚躯体構成部材１２成形用の型枠を設置し、その型枠内に必要な鉄筋等を配置し、型枠内にコンクリートを打設し、中央部に頂版１１の作業機出入穴４１と連続する作業機出入穴４２を有する橋脚躯体構成部材１２を成形する。

この橋脚躯体構成部材１２は、その高さを、井筒１０を予定沈降位置まで沈降させた際に構成部材の上端が水面より上に位置する長さに形成される。

そして、橋脚躯体構成部材１２を充分に養生させて固化させた後、図５（ロ）に示すように、下端に刃口４３を取り付けたガイド筒２１を作業機出入穴４１，４２より挿入し、ガイド筒駆動手段によりガイド筒２１を旋回させて井筒１０下端部内の地盤１５を掘削するとともに、ガイド筒２１内にクレーン１３により吊り下げ支持させたハンマーグラブ２４によりガイド筒２１内の掘削土砂を排土し、所定深さの中心孔４４を形成する。

次に、ガイド筒２１を引き上げ、ガイド筒２１の下端に土砂掘削掻き寄せ手段２２を取り付けた後、作業機出入穴４１，４２よりガイド筒２１を挿入する。

そして、土砂掘削掻き寄せ手段２２が作業機出入穴４１を通過した後、図５（ハ）に示すように、アーム３４を広げて掻き寄せ部材２７，２８の掘削径を広げ、所定位置に到達したらガイド筒２１を旋回させて掻き寄せ手段２２も旋回させる。

それにより、各掻き寄せ部材２７〜２９の先端に取り付けられた掘削ビット３８，３８…が井筒１０下端部内の地盤１５表面をすり鉢状に掘削するとともに、中心に向けて掘削土砂を掻き寄せる。

その掻き寄せられた掘削土砂は、導入孔３２を通して中心孔４４に落ち込み、それをハンマーグラブ２４により排土する。

このようにすることにより、井筒１０下の地盤１５が掘削され、それに合わせて井筒圧入手段１４により、橋脚躯体構成部材１２の上端を下向きに押圧し、橋脚躯体構成部材１２及び頂版１１を介して井筒１０を水底地盤１５内に圧入させ、所定の設置位置まで沈降させる。

そして、井筒１０を所定の位置まで沈降させた後、ガイド筒駆動手段２３を撤去するとともに、各掻き寄せ部材２７〜２９を畳み、掘削径を縮径した後、作業機出入穴４１，４２を通してガイド筒２１を引抜いて撤去する。

次に、作業機出入穴４１，４２を通して井筒１０内にトレミー管等のコンクリート打設装置を投入し、井筒１０の下端部に現場打ちコンクリートにより底版４５を成形し、井筒１０の下端を閉鎖する。

その後、井筒１０内に土砂４６を埋め戻し、井筒基礎が構築される。

次に、作業機出入穴４１，４２内に必要な鉄筋等を配置し、現場打ちコンクリート４７により穴内を充填し、頂版１１及び橋脚躯体構成部材１２の空隙部を埋める。

最後に、橋脚躯体構成部材１２の上部に、橋脚躯体の未完成部分４８を構築し、井筒基礎を基礎とする橋脚が構築される。

尚、上述の実施例では、橋脚躯体を水底に構築する場合について説明したが、橋脚躯体構築位置が陸上の場合には地表面より上の位置で頂版１１及び橋脚躯体構成部材１２の構築を行う。

また、上述の実施例では、井筒１０の地盤１５への圧入に際し、井筒圧入手段１４を使用した例について説明したが、井筒圧入手段１４を用いずに、井筒１０下端内の土砂を掘削排土するとともに、井筒１０（及び橋脚躯体構成部材１２）の自重を利用して沈降させるようにしてもよい。

更に、橋脚躯体構成部材１２の形状は、特に限定されず、その横断面が円形、楕円形、長方形又は多角形等のどのような形状であってもよい。

また、上述の実施例では、橋脚躯体構成部材１２の高さを、井筒１０を頂版１１成形位置より更に沈降させる前に、井筒１０を予定沈降位置まで沈降させた際に構成部材の上端が水面より上に位置する長さに予め形成しておく場合について説明したが、橋脚躯体構成部材１２は、井筒１０の沈降に合わせて順次上方に延長させてもよい。

尚、上述の実施例では、橋脚躯体構成部材１２を場所打ちコンクリートによる一体成形とした物について説明したが、橋脚躯体構成部材１２を輪切り状にした形状の複数のリング状部材をプレキャストコンクリートにより予め形成しておき、それを上方に順次接合させることにより構築してもよい。

また、上述の実施例では、作業機出入穴を中心部分に1つ形成した例について説明したが、橋脚の大きさと掻き寄せ手段の大きさ等に応じ、位置をずらせて複数箇所に設けてもよく、更には井筒の形状に応じて井筒１０内周に沿って多数設けてもよい。

尚、上述の実施例では、井筒１０を設置箇所に据え、図５（イ）に示すように、井筒１０の上端が水面より高い所定の位置まで沈降させた後、井筒１０上に頂版１１及び橋脚躯体構成部材１２を構築する例について説明したが、予め井筒１０、頂版１１及び橋脚躯体構成部材１２を構築した後、ガイド筒２１を使用した装置により井筒１０下端部内の土砂を掘削して井筒を沈設するようにしてもよい。即ち、図５（ロ）〜図５（ニ）の工程により橋脚を構築するようにしてもよい。

本発明方法に使用する装置の使用状態を示す断面図である。 図１中の土砂掘削掻き寄せ手段を示す正面図である。 同上の土砂掘削掻き寄せ手段を示す底面図である。 同上の掻き寄せ部材の拡縮動作機構を説明する為の図である。 本発明方法の各工程の状況を簡易的に示した断面図である。 従来の井筒基礎を使用した橋脚の構築方法における各工程の状態を簡易的に示す断面図である。

符号の説明

１０ 井筒
１１ 頂版
１２ 橋脚躯体構成部材
１３ クレーン
１４ 井筒圧入手段
１５ 地盤
１６ 支柱
１７ 反力受け台
１８ 加圧作業台
１９ ジャッキ
２０ 土砂排出バケット
２１ ガイド筒
２２ 土砂掘削掻き寄せ手段
２３ ガイド筒駆動手段
２４ ハンマーグラブ
２５ 支持枠体
２６ 筒部
２７〜２９ 掻き寄せ部材
３０ オスカラー
３１ 掘削刃
３２ 導入孔
３３ ブラケット
３４ アーム
３５ 可動掘削部
３６ 支持軸
３７ シリンダー
３８ 掘削ビット
３９ リンク
４０ 短筒体
４１，４２ 作業機出入穴
４３ 刃口
４４ 中心孔
４５ 底版
４６ 土砂
４７ 現場打ちコンクリート
４８ 未完成部分

Claims (2)

1. 上下が開放された筒状のコンクリート製井筒を橋脚躯体構築位置に設置し、前記井筒下端部内の土砂を掘削排除しつつ該井筒を地中に沈降させ、所定の深さまで沈降させた後、該井筒の下端開口部を場所打ちコンクリートによる底版にて閉鎖することによって井筒基礎を構築し、該井筒基礎の上端を場所打ちコンクリートによる頂版により閉鎖し、該頂版上に該頂版と一体に橋脚躯体を構築する井筒基礎を使用した橋脚躯体の構築方法において、
   前記井筒の上端が、橋脚躯体構築位置が陸上の場合は地表面より、又は該橋脚躯体設置位置が水底である場合には水面よりそれぞれ高い位置にある時に、前記井筒の上端に頂版を形成するとともに該頂版上に上下に貫通開口させた作業機出入穴を有する橋脚躯体構成部材を立設し、該橋脚躯体構成部材の上端を前記地表面又は水面より上に位置させた状態で前記作業機出入穴を通して掘削機及び土砂搬出機による井筒下端部内の土砂の掘削及び土砂搬出作業を行って所定の深さまで井筒を沈降させ、然る後、前記橋脚躯体構成部材を一部又は全部とした所望の橋脚躯体を形成することを特徴としてなる井筒基礎を使用した橋脚躯体の構築方法。
2. 前記掘削機及び土砂搬出機として、中空のガイド筒と、該ガイド筒とともに旋回して土砂を中心部分に掻き寄せる土砂掘削掻き寄せ手段と、該ガイド筒を旋回及び昇降させるガイド筒駆動手段と、前記ガイド筒内をクレーンによって上下に移動して該ガイド筒下の土砂を掘削し搬出するハンマーグラブとを有し、前記土砂掻き寄せ手段には、半径方向に拡縮自在な掻き寄せ部材が備えられた構造の装置を使用し、前記ガイド筒とともに土砂掻き寄せ手段を旋回させて土砂をガイド筒下に掻き寄せ、その掻き寄せられた土砂を前記ハンマーグラブにより搬出させる請求項１に記載の井筒基礎を使用した橋脚躯体の構築方法。

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