JP4519802B2

JP4519802B2 - オープンケーソン工法

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Publication number: JP4519802B2
Application number: JP2006132822A
Authority: JP
Inventors: 靖子長谷川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2026-05-11
Also published as: JP2007303166A

Description

本発明は、オープンケーソン工法に関するものである。

オープンケーソン工法による施工時には、ケーソン函体の下端部に、刃型形状の刃口部が設けられる。この刃口部は、主にケーソン函体を沈下させる際、その周辺の土を切り崩してケーソン函体の沈下が円滑に行えるようにする役割と、ケーソン函体が不意に落下しないようにケーソン函体の荷重を支持する役割とを有する。

ケーソン工法としては、函体を周方向に分割した鋼製の分割リングを工場等で製造し、現場において分割リングを連結して筒状の側壁を構成する所謂セグメント工法が公知である。このセグメント工法における刃口部としては、図４に示すように、分割リングのスキンプレート３１の外側に溶接される外板３２および下側の主桁３３に溶接される内板３４からなるものが公知である（例えば特許文献１）。これら外板３２と内板３４は、その先端が突き合わされ、溶接によって結合されている。
特開平９−５９９９４号公報

ケーソン函体の内部地盤を掘削する際には、掘削地盤が刃口部付近に存在するため、クラムシェル等の掘削機が刃口部の直上の側壁内面３５に衝突し、函体を傷付けるおそれがある。特に上記セグメント工法では、分割リングの強度・剛性が低くなるため、掘削機が分割リングに衝突した場合、分割リングの損傷程度も甚大なものとなる。

かかる不具合を防止するため、通常は、刃口部直上の函体内面３５にその全周にわたって鋼板を貼り付け、この鋼板で掘削機との衝突による側壁内面の損傷を防止している。

ところで、ケーソン沈設後、函体底部にコンクリートを打設して底盤を構築する場合、コンクリートの打設高さは、通常、刃口部を越えて壁体内面の防護用鋼板で防護された領域にまで達する。この場合、防護用鋼板の表面が平滑であるため、底盤コンクリートとの付着力が低下し、揚圧力に対する耐久性が不十分となる可能性がある。付着力確保のためには、底盤コンクリート厚を厚くしなければならず、不経済である。また、保護用鋼板の使用分だけコストアップを招くことにもなる。

そこで、本発明は、より経済的に施工可能なオープンケーソン工法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のオープンケーソン工法は、刃口部に、上方ほど内径寸法を縮小させた縮径部と、縮径部の上方にあって、上方ほど内径寸法を拡大させた拡径部とをコンクリートで一体に設け、縮径部内面を鋼板で被覆した平滑面とし、拡径部内面を、コンクリートむき出しでかつ表面に凹部もしくは凸部を有する凹凸面とし、複数の鋼製分割リングを周方向および軸方向に結合することで刃口部上に側壁を構成し、刃口部および側壁からなるケーソン函体を、その内部を水中掘削しつつ沈設し、その後、拡径部の少なくとも一部が埋まるまで、水中コンクリートを打設して底盤を構築することを特徴とする。

このように刃口部に縮径部と拡径部を設け、かつ拡径部の少なくとも一部が埋まるまで、底盤コンクリートを打設すれば、底盤コンクリートの打設後には上下両方向で刃口部と底盤とが係合する。そのため、函体に対する底盤の結合力を高めることができる。これにより、コンクリートの打設量を減じて底盤厚を薄くすることができ、より経済的な施工が可能となる。

また、本発明では、縮径部の上に拡径部を形成しているから、刃口部の全長を従来よりも増すことができる。この場合、掘削機との衝突は刃口部で生じることになるが、一般に刃口部は、その機能上、側壁に比べて高強度に構成されるから、防護鋼板で保護する必要はなく、従って、従来工法で必須の防護鋼板が不要となる。また、刃口部の延長分だけ、側壁の全長を短くすることができる。

このように本発明によれば、函体の底盤と刃口部との間で高い結合力を得ることができるので、底盤の薄肉化が可能となる。また、刃口部直上の側壁内面に貼り付ける防護鋼板も不要となる。以上から、施工コストの削減を図ることができる。

以下、本発明にかかるオープンケーソン工法を説明する。

図１は、本発明にかかるケーソン函体Ａの下部を表す拡大縦断面図である。函体Ａは、刃口部１と、刃口部１の上方に例えば円筒状に形成された側壁２とで構成される。図示例において、側壁２はセグメント工法で形成される。すなわち、平面視で、部分円弧状の鋼製分割リング２ａを円周方向に結合して円筒状とし、さらにこれを軸方向に複数段積み上げて互いに結合することにより、円筒状の側壁２が構築される。刃口部１や側壁２は、角筒状や楕円筒状に形成することもできる。

刃口部１には、上方ほど内径寸法を漸次縮小させた縮径部１１と、縮径部１１の上方に配置され、上方ほど内径寸法を漸次拡大させた拡径部１２とが設けられる。縮径部１１の内面１１ａおよび拡径部１２の内面１２ａは、何れもテーパ面状に形成されている。縮径部１１および拡径部１２はコンクリートで一体に形成され、その外面は面一になっている。また、これらの外面と側壁２の外面もほぼ面一である。この刃口部１においては縮径部１１と拡径部１２の境界部分が刃口部の最大肉厚となり、この肉厚は側壁２の肉厚よりも大きい。縮径部１１の内面１１ａおよび拡径部１２の内面１２ａの境界部分は、側壁２の内面よりも内径側にある。刃口部１のコンクリート中には、鉄筋を適宜配置しておくのが望ましい。

図示例では、縮径部１１の内面１１ａが傾斜角度の異なる二つのテーパ面で構成され、拡径部１２の内面１２ａが一つのテーパ面で構成されているが、何れの面１１ａ、１２ａでもテーパ面の数は施工条件等に応じて任意に定めることができ、例えば縮径部１１の内面１１ａを一つのテーパ面で構成することもできる。また、図１では、縮径部１１と拡径部１２の内面１１ａ、１２ａを連続させているが、両面１１ａ、１２ａ間に他の形態の面、例えば高さ方向にストレートな円筒面を介在させてもよい。

本実施形態の刃口部１においては、縮径部１１と拡径部１２の境界部分から、縮径部１１の内面１１ａ、さらには刃口部１の下端を経て刃口部１の上端に至るまでの領域が鋼板１４で被覆されている。拡径部１２の内面１２ａは、鋼板１４で被覆されておらず、コンクリートが剥き出しになっている。鋼板１４で被覆された刃口部１の外面下端には鋼板製のフリクションカッター１３が装着されている。沈設地盤の地質等によっては、このフリクションカッター１３を省略することもできる。

刃口部１の形状・構造は、上記の縮径部１１および拡径部１２を有する限り任意であり、例えばフリクションカッター１３も含めてコンクリート等で一体に形成することもできる。フリクションカッター１３として、図１に示すようなストレートカッターを採用する他、テーパーカッターを採用することもできる

本発明でのケーソン函体Ａの沈設は、通常のケーソン工法で採用される以下の手順で行うことができる。

先ず、地上に上記刃口部１を築造すると共に、複数の分割リング２ａを円周方向に連結して、刃口部１の上端に円筒状の第１段の側壁２を固定する。図１に示すように側壁２の下端を刃口部１の上端に僅かに埋め込むことで、側壁２と刃口部１を強固に連結することができる。次いで、側壁２上に加圧桁を載置し、加圧桁上の複数箇所にアースアンカーをとった例えばセンターホール式の圧入ジャッキを取り付ける。この状態で、函体底部の土砂を適当な掘削機で掘削しながら、圧入ジャッキを作動させ、圧入力を側壁２を介して刃口部１に伝達し、函体Ａを地中に圧入する。

次いで、加圧桁４および圧入ジャッキ５を撤去して、第１段の側壁２の上に第２段の側壁２を積み上げ、その後、加圧桁および圧入ジャッキを再セットして圧入沈設を行う。以後、この作業を繰り返し、図２に示すように、函体Ａを所定深度まで沈設する。この他、刃口部１上に側壁２の全体を予め構築した上で、函体Ａを圧入するようにしてもよい。

その後、函体底部にコンクリート（水中コンクリート）を打設して、底盤７を構築する。

底盤コンクリートの打設時に、刃口部１の全体を底盤７のコンクリート中に埋め込めば、傾斜方向が異なる縮径部１１と拡径部１２の存在により、底盤７が刃口部１に対して上下方向で係合する。そのため、底盤７の強度を高めることができ、コンクリート厚を薄くすることが可能となる。図２では、コンクリートの打設高さＴ（計画打設高さ：図１参照）を刃口部１の上端と一致させた場合を例示しているが、同様の効果は少なくとも拡径部１２の一部が底盤７のコンクリート中に埋設されていれば得ることができる。従って、この条件が満たされる限り、底盤におけるコンクリートの打設高さＴを図２に示す例より上下にずらすことも可能である。

また、刃口部１に縮径部１１だけでなく、拡径部１２を設けることで、従来工法に比べて刃口部１の長さを長くすることができる。これにより、掘削地盤から刃口部１の上端までの距離が増すため、刃口部１直上の分割リング２ａの内面を防護する防護鋼板が不要となる。その一方、刃口部１はＲＣ（あるいはＳＲＣ）構造となり、高強度であるから、防護鋼板で保護する必要ない。したがって、ケーソン函体Ａの全体で防護鋼板の使用量を削減し、あるいは全く不要とすることができ、施工コストの低廉化を図ることができる。さらに、刃口部１の長さを延長することで、その延長分だけ分割リング２ａが不要となるので、施工コストの高騰を抑えることができる。掘削機を吊り降ろす際、刃口部１の拡径部１２に掘削機が衝突する可能性があるが、衝突した掘削機はテーパ面１２ａで内側に押し出されるため、確実に掘削機を掘削地盤に到達させることができる。

なお、刃口部１と底盤７との付着力を増すため、図３に示すように、刃口部１のうち、特に拡径部１２の内面１２ａ（コンクリート打設高さＴの範囲内）に、凸部１６あるいは凹部１７（またはその双方）を設けておくこともできる。

本発明にかかるケーソン函体の刃口部を示す縦断面図である。沈設したケーソン函体を示す縦断面図である。刃口部を拡大して示す縦断面図である。従来のケーシン函体を図す斜視図である。

符号の説明

１刃口部
２側壁
２ａ分割リング
１１縮径部
１１ａ内面
１２拡径部
１２ａ内面
１３フリクションカッター
１６凸部
１７凹部

Claims

刃口部に、上方ほど内径寸法を縮小させた縮径部と、縮径部の上方にあって、上方ほど内径寸法を拡大させた拡径部とをコンクリートで一体に設け、縮径部内面を鋼板で被覆した平滑面とし、拡径部内面を、コンクリートむき出しでかつ表面に凹部もしくは凸部を有する凹凸面とし、複数の鋼製分割リングを周方向および軸方向に結合することで刃口部上に側壁を構成し、刃口部および側壁からなるケーソン函体を、その内部を水中掘削しつつ沈設し、その後、拡径部の少なくとも一部が埋まるまで、水中コンクリートを打設して底盤を構築することを特徴とするオープンケーソン工法。