JP4755361B2 - 立坑構築工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーソン等の立坑構築工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、立坑の構築には地上において予め中空筒状の鉄筋コンクリート構造体（以下筒状ブロック体という）を製造し、当該筒状ブロック体を所定位置に設置し、その内部の土砂を掘削しながら自重及び載荷重等によって所定の位置まで沈設し構造物として完成させている。
【０００３】
上記筒状ブロック体を積み重ねて完成したケーソン構造物は、地盤からの反力により浮き上がり現象が生じるため、当該ケーソン構造物の所定位置への沈設後、当該筒状ブロック体の中空筒部より下方部へ大量のコンクリートを打設し、底版コンクリート層を形成し、上記ケーソン構造物の浮き上がり現象を防止している。
【０００４】
図６（ａ）は、ケーソンを構築する従来の施工方法を示し、当該ケーソンを構築する地上位置に、筒状ブロック体Ａを支持し、圧入するための支持・圧入装置Ｂを組み立てる。支持・圧入装置Ｂの組み立てに際しては、据え付け地盤を造成し、当該ケーソン構造物の周囲に支持杭Ｃを打ち込み、地盤からの反力に耐えるようにしている。
【０００５】
筒状ブロック体Ａは、クレーン等の吊り上げ装置Ｄに吊られて所定位置に配設され、当該筒状ブロック体Ａの中空部内の土砂をバケット等の運搬装置Ｅにより取り除きながら、上記支持・圧入装置Ｂにより上方部より当該筒状ブロック体Ａに圧力を与え、当該筒状ブロック体Ａを沈降させていく。
【０００６】
先端側の筒状ブロック体Ａが所定ストローク沈降したら、次の筒状ブロック体Ａを積み重ね固定する。上記工程を繰り返して地盤Ｆ中にケーソン構造物を構築する。
【０００７】
更に、図６（ｂ）に示すように、上記工法により地盤Ｆ中に沈設されたケーソンの中空筒部内に、大量のコンクリートを打設して底版コンクリート層Ｇを構築し、ケーソンの浮き上がりを防止している。
【０００８】
更に、その底版コンクリート層Ｇ上の中空筒部内は空洞のまま、或いは砂、礫、コンクリート、水等の適宜部材により中詰めをし、地上部側には頭部中詰めコンクリート部Ｈを打設し、頂版Ｉを取り付けている。
【０００９】
また、図７、８に示す他の実施例では、ケーソンを構築する位置に予めグラウンドアンカーＪを打設し、その後、上記同様、筒状ブロック体Ａを所定位置まで順次沈降させ、ケーソンの中空筒部内にコンクリートを打設して底版コンクリート層Ｇを構築する。上記アンカーとコンクリート層とを併用することによりケーソンの浮き上がりを防止していた。
上記工法において、中空筒部内の水は適宜水中ポンプ等により排出し、コンクリートの打設は地上より生コンの投入等により行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の立坑構造物は、筒状ブロック体Ａの所定位置への積み重ね沈設後、大量のコンクリートを下方部に打設する必要があり、構造物全体の重量が重くなる欠点があった。
また、上記グラウンドアンカーを使用する併用工法にあっては、予めアンカーを所定位置に打設する必要があり、そのための前工程が別途必要であり、工期の長期化の一因となっていた。
【００１１】
本発明は、上記欠点を解決したもので、立坑となる最底部側の先端部の地盤を、完成する立坑より大きく掘削し、当該拡削部へコンクリートを打設し、当該コンクリートが硬化する前に下方部の筒状ブロック体を当該コンクリート中へその一部或いは全体を降下埋設させ、一体固定している。従って、立坑に対する地盤の反力に対向できる効率的なコンクリート体が形成され、且つ工期が大幅に短縮され、更に、コンクリートの使用量を大幅に減らすことを可能とした立坑構築工法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための立坑構築工法で、拡径掘削が可能な拡径掘削機の掘削刃により地盤を掘削し、筒状ブロック体を順次降下させて立坑構造物を構築していく立坑構築工法において、該掘削刃により地盤を掘削すると同時に、地表における立坑構築位置の外周部の基台上に昇降ジャッキを設置し、該昇降ジャッキに設けた係止手段を該筒状ブロック体の被係止手段と係合させることにより該筒状ブロック体を支持しながら拡径掘削機による掘削に応じて所定ストローク降下させ、ストロークエンドとなった時点で該基台に形成した係止手段を筒状ブロック体の他の被係止手段と係合させて該筒状ブロック体を支持し、該昇降ジャッキ側の係止手段の係合を解除して上昇させ、筒状ブロック体の上方側の他の被係止手段へ係合し、その係合後、該基台側の係止手段の係合を解除して掘削により降下を進行させ、上方部に位置する他の筒状ブロック体を先行する筒状ブロック体上に継ぎ足し、上記同様、係合とその解除及び掘削工程を繰り返すことにより順次継ぎ足された筒状ブロック体を略所定位置へと降下させ、当該位置において該拡径掘削機に設けた伸縮掘削刃を該拡径掘削機の筒側壁の外側方へ伸張突出させ、最先端側に位置する筒状ブロック体の径より大きな円弧範囲の地盤を掘削し、その後、該掘削拡削部にコンクリートを打設し、該コンクリート中に該最先端側の筒状ブロック体を落し込むことにより筒状ブロック体とコンクリートとを一体化した立坑を構築する立坑構築工法を特徴とするものである。
【００１３】
また、上記筒状ブロック体は、鉄筋コンクリート又は鋼製からなることを特徴とし、上記昇降ジャッキは、基台上に左右一対の昇降自在のロッドが立設され、該ロッドの昇降により係合手段も連動して昇降する立坑構築工法を特徴とするものである。
【００１４】
更に、上記拡径掘削機は、全体が略円筒体形状とし、該円筒体の先端部は有底部とされ、掘削刃が半径方向に沿って下方へ突出形成され、該掘削刃の回転方向の前面側に開閉蓋が形成され、掘削土砂は掘削刃と開閉蓋との間に抱持され、該円筒体の内側へ押し込まれることを特徴とし、上記伸縮掘削刃は、拡径掘削機の円筒体の上方部に形成され、伸張時には該拡径掘削機の円筒体の筒側壁より外方へ突出可能としてなる立坑構築工法を特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の立坑の構築工法に使用する装置全体図を示している。
地上にアースドリル掘削機等の掘削装置１を設置し、当該掘削装置１の先端部には拡径掘削機２を設置する。
当該拡径掘削機２により地盤３の掘削を推進し、地上側より筒状ブロック体４を順次沈下させて立坑構造物を構築していく。
【００１６】
上記掘削装置１は、回転装置の回転駆動力をケリーバー５により先端の拡径掘削機２に伝え、その回転力により地盤を掘削していく。掘削された土砂は、バケットやケーシングパイプ等の搬送手段６を通じて地上へ排出される。
【００１７】
地上の筒状ブロック体４の設置位置の外周部には、当該筒状ブロック体４を沈設するための昇降ジャッキ７を設置している。
図２に示すように、当該昇降ジャッキ７は、基台８に左右一対のロッド９、９が立設され、当該ロッド９、９は油圧等により昇降する。当該ロッド９、９間には連結部材１０が固定され、当該ロッド９、９の昇降に伴って、当該連結部材１０も連動するように構成されている。
【００１８】
上記基台８の内側略中央部には、略水平方向に進退自在のピン１１が設けられ、当該連結部材１０の内側略中央部にも上記同様、略水平方向に進退自在のピン１２が設けられている。
上記ピン１１、１２は断面略四角形状とされ、筒状ブロック体４の外周面に形成された孔も同様な断面形状とされ、当該ピン１１、１２が当該筒状ブロック体４の上下方向に形成された適数個の孔１３、１４・・に嵌脱自在とされている。
【００１９】
上記昇降ジャッキ７の連結部材１０側のピン１２を突出させ、当該ピン１２を筒状ブロック体４の孔１３へ嵌合し、当該筒状ブロック体４を昇降ジャッキ７で支持する。
この状態で、昇降ジャッキ７を所定ストローク降下させ、筒状ブロック体４を沈下させる。例えば昇降ジャッキ７の１ストロークで、筒状ブロック体４を１ｍ降下させる。
【００２０】
上記筒状ブロック体４の降下は、当該筒状ブロック体４の自重と掘削装置１の掘削とで行われる。沈下の推進は、当該掘削装置１の先端部の拡径掘削機２により地盤中を垂直に掘削し、当該筒状ブロック体４の下端側の沈下を抑制している支持地盤を除去し、これにより沈下抵抗を大幅に軽減することにより行われる。
その際、沈下の制御は、上記昇降ジャッキ７で行うことになる。当該昇降ジャッキ７は、沈下の抑制が筒状ブロック４の周面摩擦力のみで確保できない場合においても有効的に筒状ブロック体４の沈下速度をコントロールすることが可能となる。
【００２１】
上記昇降ジャッキ７の連結部材１０側のピン１２を突出させ、筒状ブロック体４の孔１３へ嵌合させ、昇降ジャッキ７で支持する。この状態で昇降ジャッキ７を所定ストローク降下させる。上記降下は、上記の通り、筒状ブロック体４の自重と掘削装置１の掘削により行われる。
【００２２】
昇降ジャッキ７がストロークエンドになったら基台８に形成されているピン１１を突出させ、筒状ブロック体４に形成した他の孔１４へ嵌合させ、筒状ブロック体４をピン１１で支持する。次いで、連結部材１０側のピン１２を後退させて孔１３より抜き出し、当該連結部材１０を上昇させ、初期の位置へ復帰させる。
【００２３】
当該位置で同様に、連結部材１０側のピン１２を突出させ、筒状ブロック体４の上方側の孔へ嵌合し支持する。そして基台８側のピン１１を後退させる。上記のように昇降ジャッキ７により所定距離ストロークさせ、筒状ブロック体４を降下させる。所定距離降下したら、クレーンで上方部に位置する他の筒状ブロック体４を重ねて継ぎ足しを行う。上記工程を繰り返すことにより、筒状ブロック体４を順次沈下させ、立坑を構築する。
【００２４】
上記のように、筒状ブロック体４を沈下させる際、掘削装置１により地盤を掘削することになるが、図３、４に示すように掘削装置１の先端部には拡径掘削機２が形成されている。当該拡径掘削機２は、全体が略円筒体形状とされ、その内側は、縦・横方向の格子部材１５及び円周方向に沿った適数本の湾曲桟部材１６等により補強及び筒側壁１７を支持している。
【００２５】
当該円筒体の先端部は有底部１８とされ、掘削刃１９が半径方向に沿って下方へ突出形成されている。更に、当該掘削刃１９の回転方向の前面側に沿って開閉蓋２０が形成され、当該開閉蓋２０は当該掘削刃１９の対向側に形成した軸２１を中心として円筒体の内側に向かって開閉自在に形成されている。
【００２６】
上記筒状ブロック体４を降下させる際、拡径掘削機２の有底部１８側の掘削刃１９により地盤が削り取られることになる。上記削り取られた掘削土砂は、突出した掘削刃１９の前面部に抱持されることになる。
【００２７】
図４（ａ）は、拡径掘削機２を上方部から見た平面図で、当該開閉蓋２０は軸２１を中心として円筒体の内側に向かって開閉自在に形成され、且つ常時閉まる方向に附勢されている。
【００２８】
当該掘削刃１９によって掘削された掘削土砂は、突出した当該掘削刃１９と開閉蓋２０との間に抱持され、当該拡径掘削機２の回転により掘削土砂が押され、当該開閉蓋２０を該軸２１を中心として内側へ強く押し込み、当該土砂を円筒体の内側へ押し込むことになる。
内側へ押し込まれた掘削土砂は、バケットやケーシングパイプ等の適宜搬送手段６によって地上へ排出される。
【００２９】
上記のように、拡径掘削機２の掘削刃１９により地盤を掘削し、筒状ブロック体４を昇降ジャッキ７で支持しながら所定位置へと沈下させていく。その最終工程において、図３、４に示すように、拡径掘削機２の円筒体上方部の縦或いは横方向の格子部材１５に形成された伸縮掘削刃２２を作動させる。
【００３０】
当該伸縮掘削刃２２を図３に示す縮んだ状態から、図４に示す外側方へ突出した伸張状態へと変化させる。それにより当該伸縮掘削刃２２は、当該円筒体の筒側壁１７より外方へ突出することになる。
当該伸縮掘削刃２２は、地上からの指令に基づき、ロッド２３を可動させることにより伸縮自在とされている。
【００３１】
図４に示しているように、伸縮掘削刃２２の伸張状態では、図４（ａ）の一点鎖線で示したように、拡径掘削機２の円筒体より大きな径の円弧が描かれた領域の地盤を掘削することが可能となる。
【００３２】
上記のように、最先端側に位置する筒状ブロック体４が、略所定位置まで沈設された段階で、地上からの操作により当該伸縮掘削刃２２を伸張させ、拡径掘削機２を回転させることにより、その周囲の地盤を大きく掘削することが可能となる。掘削された掘削土砂はバケット等の適宜搬送手段６により地表へ排出されることになる。
【００３３】
上記拡径掘削機２及び伸縮掘削刃２２によって最先端側に位置する筒状ブロック体４の地盤は、当該筒状ブロック体４の径より大きく掘削され、大きな略円筒形状の拡削部が構築される。
【００３４】
図５に示すように、形成された拡削部には、先端部の筒状ブロック体４或いはそれに載置固定される上方の筒状ブロック体４が位置することになり、それに先立ち、当該掘削拡削部にコンクリートを打設し、そのコンクリート中に上記先端側の筒状ブロック体４を落とし込むことにより、拡幅されたコンクリート構造物中に筒状ブロック体４が固定された強固な底版コンクリート層２４を構築することが可能となる。
【００３５】
ケーソン構造物の中空部は、そのままの状態或いは砂、礫等の適宜中詰め材２５を中詰めする。
【００３６】
上記実施例において、立坑の構成材として筒状ブロック体４として説明したが、その断面形状は円形のものに限らず、断面四角形状やその他の適宜形状のものでも良い。また、上記筒状ブロック体４の材料としては、ＲＣセグメント、ＰＣセグメント、鋼製セグメント等の適宜のものが使用される。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の立坑構築工法は、回転掘削装置により地盤の全面掘削をしながら筒状ブロック体を当該筒状ブロック体の自重により降下させることが可能となった。
【００３８】
且つ昇降ジャッキにより当該筒状ブロック体の沈下を制御しながら降下させていくので、当該筒状ブロック体が急速に沈下することを防止することができ、安定した立坑構築工法を提供することが可能となった。
【００３９】
また、掘削反力は、筒状ブロック体及び回転掘削装置等の自重と筒状ブロック体の周面摩擦力で確保され、掘削反力を確保するための大型クレーンや反力杭等が必要なく、且つそれに伴う広大な作業スペースも不要である。
【００４０】
更に、ケーソンの下部を拡底構造とし、且つ当該掘削拡削部に打設したコンクリートと当該筒状ブロック体の下方部側とを一体化し、且つ上記拡底構造は、完成するケーソンに対してその幅が広く構築されることになるので、当該拡幅部が鍔状に突出され、当該鍔部にその上方の土加重が加わることになり、ケーソンの浮き上がりに対しての抵抗力を一層強固とし、当該ケーソンの浮き上がりを防止することが可能となった。
更に、拡削底に広い幅領域でコンクリート層が打設形成されるので、当該箇所からの防水に効果があり、止水性を高めることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の立坑構築工法に使用する装置全体側面図。
【図２】筒状ブロック体を地盤中に沈降させる状態を示す断面図。
【図３】掘削装置先端部の拡径掘削機の側面図。
【図４】（ａ）掘削装置先端部の拡径掘削機の伸縮掘削刃の伸張時の平面図。
（ｂ）掘削装置先端部の拡径掘削機の伸縮掘削刃の伸張時の側面図。
【図５】円筒体とコンクリート体を一体としてなる立坑を示す断面図。
【図６】（ａ）従来の立坑構築工法を示す側断面図。
（ｂ）従来の立坑構築工法によって完成した立て坑の側断面図。
【図７】従来の立坑構築工法におけるアンカー打設工程を示す側断面図。
【図８】従来の立坑構築工法を示す側断面図。
【符号の説明】
Ａ・・筒状ブロック体
Ｂ・・支持・圧入装置
Ｃ・・支持杭
Ｄ・・吊り上げ装置
Ｅ・・運搬装置
Ｆ・・地盤
Ｇ・・底版コンクリート層
Ｈ・・頭部中詰めコンクリート部
Ｉ・・頂版
Ｊ・・グラウンドアンカー
１・・掘削装置
２・・拡径掘削機
３・・地盤
４・・筒状ブロック体
５・・ケリーバー
６・・搬送手段
７・・昇降ジャッキ
８・・基台
９・・ロッド
１０・・連結部材
１１、１２・・ピン
１３、１４・・孔
１５・・格子部材
１６・・湾曲桟部材
１７・・筒側壁
１８・・有底部
１９・・掘削刃
２０・・開閉蓋
２１・・軸
２２・・伸縮掘削刃
２３・・ロッド
２４・・底版コンクリート層
２５・・中詰め材

Claims (5)

1. 拡径掘削が可能な拡径掘削機の掘削刃により地盤を掘削し、筒状ブロック体を順次降下させて立坑構造物を構築していく立坑構築工法において、該掘削刃により地盤を掘削すると同時に、地表における立坑構築位置の外周部の基台上に昇降ジャッキを設置し、該昇降ジャッキに設けた係止手段を該筒状ブロック体の被係止手段と係合させることにより該筒状ブロック体を支持しながら拡径掘削機による掘削に応じて所定ストローク降下させ、ストロークエンドとなった時点で該基台に形成した係止手段を筒状ブロック体の他の被係止手段と係合させて該筒状ブロック体を支持し、該昇降ジャッキ側の係止手段の係合を解除して上昇させ、筒状ブロック体の上方側の他の被係止手段へ係合し、その係合後、該基台側の係止手段の係合を解除して掘削により降下を進行させ、上方部に位置する他の筒状ブロック体を先行する筒状ブロック体上に継ぎ足し、上記同様、係合とその解除及び掘削工程を繰り返すことにより順次継ぎ足された筒状ブロック体を略所定位置へと降下させ、当該位置において該拡径掘削機に設けた伸縮掘削刃を該拡径掘削機の筒側壁の外側方へ伸張突出させ、最先端側に位置する筒状ブロック体の径より大きな円弧範囲の地盤を掘削し、その後、該掘削拡削部にコンクリートを打設し、該コンクリート中に該最先端側の筒状ブロック体を落し込むことにより筒状ブロック体とコンクリートとを一体化した立坑を構築することを特徴とする立坑構築工法。
2. 筒状ブロック体は、鉄筋コンクリート又は鋼製からなることを特徴とする請求項１記載の立坑構築工法。
3. 昇降ジャッキは、基台上に左右一対の昇降自在のロッドが立設され、該ロッドの昇降により係合手段も連動して昇降することを特徴とする請求項１又は２記載の立坑構築工法。
4. 拡径掘削機は、全体が略円筒体形状とし、該円筒体の先端部は有底部とされ、掘削刃が半径方向に沿って下方へ突出形成され、該掘削刃の回転方向の前面側に開閉蓋が形成され、掘削土砂は掘削刃と開閉蓋との間に抱持され、該円筒体の内側へ押し込まれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の立坑構築工法。
5. 伸縮掘削刃は、拡径掘削機の円筒体の上方部に形成され、伸張時には該拡径掘削機の円筒体の筒側壁より外方へ突出可能としてなることを特徴とする請求項４記載の立坑構築工法。

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