JP5965788B2 - 地下構造体の沈設方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばニューマチックケーソンなどの地下構造体の沈設方法に関するものである。

従来、例えばニューマチックケーソンのように、地上から地下構造物を構築する方法がある。ニューマチックケーソンは、躯体下部の地盤を掘削することで、徐々に地下に沈設される。この際、例えば掘削地盤が固い場合などにおいて、ケーソン躯体が一気に沈降し、大きな振動を生じる場合がある。このような振動は、近隣の住民等に対して不快な振動・騒音等となる。

これに対し、例えば、ニューマチックケーソンの下部に、ジャッキを配置する方法がある（たとえば特許文献１）。

特開２０１２−４６９０２号公報

特許文献１のようにジャッキを用いることで、ケーソン躯体の沈下量を制御することができる。しかし、特許文献１のようにジャッキをケーソン躯体に埋設したのでは、ケーソン躯体を設置後、このジャッキをケーソン躯体とともに地下に埋設する必要がある。したがって、ジャッキを再利用することができず、ジャッキの残置によりケーソン躯体自体の強度も劣化する恐れがある。

一方、このようなジャッキには、ケーソン躯体を支持できるだけの力が必要である。通常、大きな力と大きなストロークとを両立させるためには、大型のジャッキが必要となる。しかし、ジャッキをケーソン躯体に埋設せずに、ケーソン躯体の下面に撤去可能に設置しようとすると、作業空間の大きさから、ジャッキ本体のサイズには限界がある。したがって、大型のジャッキを設置することは困難である。

このような狭い作業空間でも使用可能な比較的コンパクトなジャッキを用いて大きな力を発揮させるためには、ジャッキのストロークを短くする必要がある。ここで、ジャッキのストローク長として、ケーソン躯体の一度の沈下量のみを考慮した場合には、数１０ｃｍ程度のストローク長でも十分である。この程度のストローク長であれば、ケーソン躯体の下面に設置可能であるとともに、ケーソン躯体を支持することができる。

しかし、ストローク長が短いジャッキを用いるため、ケーソン躯体を沈設後、ジャッキを縮退させても、ジャッキ下部にはわずかな隙間しか得ることができない。したがって、ジャッキの下部の地盤を掘削するための重機等を用いることが困難である。このため、地盤掘削の作業性が悪い。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、ケーソン躯体等の地下構造体にジャッキを埋設することなく地下構造体の下面に設置することが可能であり、ジャッキ下部の地盤の掘削の妨げとなることがない地下構造体の沈設方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために本発明は、地下構造体の沈設方法であって、地下構造体の下面に形成される第１のレールと、前記第１のレールに沿って移動可能なジャッキと、を具備し、前記地下構造体の下方を掘削しつつ、掘削位置に位置する前記ジャッキを縮退させて、前記第１のレールに沿って移動して退避させ、前記位置を掘削後、前記ジャッキを掘削済みの位置に移動し、伸長させて地盤に当接させることを繰り返して、地盤に対して前記地下構造体を支持し、前記ジャッキを縮退させることで前記地下構造体を沈下させる工程を繰り返すことを特徴とする地下構造体の沈設方法である。

前記地下構造体の下面縁部近傍の刃口へ続くテーパ部には、各辺に沿って第２のレールが形成され、前記第２のレールに沿って移動可能な掘削機がそれぞれ設けられ、前記掘削機によって、前記地下構造体の縁部近傍の下方の掘削を行うこともできる。

前記ジャッキの下部には、受圧板が設けられることが望ましい。

地盤に対して前記地下構造体を保持した状態における、複数の前記ジャッキから得られる計測値を監視することで、前記地下構造体の姿勢を把握して、前記地下構造体の姿勢に応じて前記ジャッキの条件を調整してもよい。

前記地下構造体は、ニューマチックケーソンであってもよい。

本発明によれば、ジャッキが地下構造体の下面に形成されたレールに沿って移動可能である。したがって、地面の掘削位置に応じて、ジャッキを退避させることができる。また、地下構造体の姿勢等に応じて、適切な位置にジャッキを移動させて地下構造体を支持することができる。したがって、地下構造体が斜めに傾くことを防止することができる。

また、ジャッキは地下構造体の下面に設置されるため、地下構造体を沈設した後には、地下構造体の下部における作業空間において、ジャッキを撤去することも容易である。この際、地下構造体にジャッキを埋設するための孔を設ける必要もない。

また、第２のレールに沿ってチェーンカッタ（ジブカッタ）等の掘削機を設けることで、地下構造体の外縁部の下部を少しずつ、等厚で確実な掘削とすることができる。したがって、地下構造体の沈下高さ等をより正確に制御することができる。

また、ジャッキの下部に受圧板を設けることで、ジャッキによる支持力を地面に確実に伝達することができる。

また、複数の計測値（例えば、ジャッキの圧力、ストローク、地下構造体の沈下量、傾斜、刃口反力等）を監視することで、地下構造体の姿勢を把握することができるため、適切な位置にジャッキを移動させて、地下構造体を確実に支持することができる。

なお、本発明による地下構造体の沈設方法は、ニューマチックケーソンに対して、特に好適に適用することができる。

本発明によれば、ケーソン躯体等の地下構造体にジャッキを埋設することなく地下構造体の下面に設置することが可能であり、ジャッキ下部の地盤の掘削の妨げとなることがない地下構造体の沈設方法を提供することができる。

地下構造体１をジャッキ３で支持した状態を示す立面図。 地下構造体１の底面図。 伸長した状態のジャッキ３近傍の拡大図。 縮退した状態のジャッキ３近傍の拡大図。 ジャッキ３を退避させて地盤を掘削する工程を示す図。 地盤掘削後、ジャッキ３によって地下構造体１を支持した状態を示す図。 掘削機５近傍の拡大図。 ジャッキ３を縮退させて地下構造体１を沈下させた状態を示す図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、地下構造体１をジャッキ３で支持した状態を示す立面図、図２は、地下構造体１の底面図である。なお、以下の説明においては、地下構造体１がニューマチックケーソンである例について説明するが、オープンケーソンなど他の地下構造体に対しても当然に適用可能である。

地下構造体１は、略矩形の形状であり、下部の縁部には、下方に突出する刃口７が形成される。地下構造体１は、地下構造体１下部の地盤１３の掘削と、掘削した分だけの地下構造体１の沈下を繰り返しながら、地下に沈設される。

地下構造体１の底面１５（刃口７を除く）には、第１のレールであるレール９ａが複数併設される。図に示す例では、４本のレール９ａが配置される。それぞれのレール９ａには、ジャッキ３が取り付けられる。ジャッキ３は、レール９ａに沿って移動可能である。したがって、地下構造体１の下部において、レール９ａ上の任意の位置にジャッキ３を配置することができる。なお、レール９ａの配置および配置数は図示した例には限られないが、ジャッキ３によって地下構造体１を支持するためには、最低でもジャッキ３は３台必要である。

地下構造体１の下面において、地下構造体１の各辺の縁部近傍の刃口７へ続くテーパ部には、各辺に沿って第２のレールであるレール９ｂが設けられる。それぞれのレール９ｂには、掘削機５が取り付けられる。掘削機５は、レール９ｂに沿って移動可能である。掘削機５は、前述したチューンカッターなどであり、刃口７近傍（刃口７下部）の地盤１３を掘削することができる。したがって、地下構造体１の各辺に沿って掘削機５を移動させながら、刃口７下部の地盤１３を掘削することができる。なお、レール９ｂの配置および配置数は図示した例には限られない。

次に、ジャッキ３の動作について説明する。図３は、地下構造体１をジャッキ３によって支持した状態を示す図である。前述の通り、ジャッキ３は、地下構造体１の底面１５に設けられたレール９ａに設けられる。ジャッキ３は図示を省略した油圧配管等に接続され、例えば地上からジャッキ３の伸縮動作を制御することができる。

ジャッキ３の先端には、必要に応じて受圧板１１が連結される。なお、一つの受圧板１１に対して複数のジャッキ３を連結してもよい。受圧板１１を設けることで、軟らかい地盤１３に対しても、ジャッキ３先端が地盤１３に埋没することなく、確実に地下構造体１の荷重を地盤１３に伝達することができる。

この状態から、図４に示すように、ジャッキ３を縮退させることで地下構造体１を沈降させることができる（図中矢印Ａ方向）。なお、この際、所定位置に配置された複数のジャッキ３は、全て同一速度に制御して縮退させることで、地下構造体１を傾けずに沈降させることができる。なお、地下構造体１の姿勢を修正する場合には、ジャッキ３を全て同一速度とせず、それぞれのジャッキ３の速度および縮退量をそれぞれ個別に制御することもできる。

図５（ａ）は、地下構造体１を沈下させた状態を示す図である。なお、この状態において、地下構造体１は刃口７によって地盤１３上に支持されていても良く、ジャッキ３によって、地盤１３上に支持されていても良い。

この状態から、図５（ｂ）に示すように、掘削位置に位置するジャッキ３をさらに縮退させて、レール９ａに沿って移動させる（図中矢印Ｂ）。なお、ジャッキ３は、図示を省略した駆動部を地上から制御することで移動させることができる。このように、ジャッキ３を退避させることで、退避前のジャッキ３位置の下部に十分な作業スペースを確保することができる。したがって、当該部位の地盤１３を容易に掘削することができる（図中矢印Ｃ）。なお、地盤１３の掘削には、図示を省略した重機等が用いられる。

当該位置の掘削後、ジャッキ３を掘削済みの位置に移動させ（図中矢印Ｄ方向）、ジャッキ３を伸長させて地盤１３に当接させる（図中矢印Ｅ方向）。このようにすることで、ジャッキ３によって地下構造体１を支持することができる。なお、ジャッキ３を移動させることで、移動前の位置の地盤１３を容易に掘削することができる（図中矢印Ｆ）。このように、ジャッキ３の退避および掘削を繰り返すことで、ジャッキ３が掘削の妨げになることがない。また、任意の位置でジャッキ３を伸長させて地下構造体１を支持することができる。

以上のようにして、地下構造体１の下方の略全体の掘削が終了し、地下構造体１をそれぞれのジャッキ３によって支持した状態で、刃口７下部の地盤１３を掘削機５によって掘削する。前述したように、掘削機５は、レール９ｂに沿って移動しながら刃口７下部を掘削することができる。このように刃口７下部の地盤１３を掘削機５によって少しずつ掘削することで、刃口７下部で支持していた荷重をジャッキ３へ徐々に移管していく。なお、掘削機５は、図示を省略した駆動源によって移動させることができる。また、掘削機５の駆動および移動は、地上において制御することができる。

図８（ａ）は、ジャッキ３によって地下構造体１を支持し、刃口７下部を掘削機５で掘削した状態を示す図である。この状態では、地下構造体１は、略ジャッキ３のみによって支持され、地盤１３に対しては浮いた状態となる。

次に、図８（ｂ）に示すように、ジャッキ３を同時に縮退させることで（図中矢印Ｇ）、地下構造体１を地下に沈設することができる（図中矢印Ｈ方向）。以下、ジャッキ３の移動および地盤１３の掘削を繰り返して、地下構造体１を地下に沈設することができる。

なお、図８（ａ）の状態において、各ジャッキ３に接続された圧力計などの計測器により、油圧等を監視することもできる。また、この他にも、各ジャッキ３の配置やストローク、並びに地下構造体１の沈下量や傾斜、刃口７の反力などの計測値を各種計測器により監視することができる。このような各種計測値を監視することで、地下構造体１の姿勢を把握することができる。したがって、各ジャッキ３の位置や速度、ストローク長などを細かく調整することができる。このようにすることで、地下構造体１をまっすぐに沈設することができる。

以上、本発明によれば、地下構造体１の下面にジャッキ３を設けることで、ジャッキ３を地下構造体１に埋設する必要がない。したがって、地下構造体１にジャッキ３埋設用の孔などを設ける必要もない。また、使用後は、ジャッキ３を撤去することができる。

また、地下構造体１の底面１５に設置されたレール９ａに沿ってジャッキ３を移動可能とすることで、ジャッキ３の配置を、地下構造体１の姿勢や地盤状態および掘削状態によって、適切な配置とすることができる。また、ジャッキ３の下方の地盤１３を掘削する際に、ジャッキ３を退避させることができるため、ストローク長が小さくても、掘削の妨げとなることがない。このため、より小型のジャッキ３を使用することができる。

また、刃口７下部の地盤１３の掘削には、チェーンカッター（ジブカッター）などの掘削機５を用いることができる。このような掘削機５を用いることで、刃口７下部の地盤１３を等厚で確実に掘削することができる。したがって、掘削量（沈下量）をより正確に制御することができる。また、掘削機５は、地下構造体１の下面縁部に配置されたレール９ｂに沿って移動可能であるため、地下構造体１の所望の位置の刃口７下部を確実に掘削することができる。

なお、ジャッキ３の伸縮および移動は、全て地上からの遠隔操作で行うことができるため、作業者がジャッキ３の操作を地下作業空間で行う必要もない。同様に、掘削機５の操作や移動も、全て地上からの遠隔操作で行うこともできる。

また、ジャッキ３の先端には受圧板１１が設けられるため、軟弱な地盤１３に対しても、ジャッキ３の先端が地盤１３に埋没することを防止し、確実に地下構造体１を支持することができる。

また、それぞれ位置に配置されたジャッキ３の圧力等の状態を監視することで、地下構造体１の姿勢を把握することができる。このため、地下構造体１をまっすぐに沈設可能なように、ジャッキ３の配置を微調整することができ、さらにはジャッキ３の速度や縮退量なども制御することができる。また、地下構造体１の下部の地盤１３の凹凸形状なども把握できるため、適正な姿勢を確保するために、適切な掘削量となるよう、掘削作業を行うこともできる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、地下構造体１は、ケーソン躯体や基礎など、地下に沈設される構造体であれば、いずれの構造体に対しても適用可能である。また、地下構造体１の形状は、前述したような矩形に限られず、例えば円形や多角形等他の形状であってもよい。円形の場合には、レール９ｂは、地下構造体１の縁部に１周設けることもできる。

また、オープンケーソンの場合には、刃口近傍から中心方向に張り出し部を形成し、当該張り出し部の下面にレール９ａ等を設けても良い。

１………地下構造体
３………ジャッキ
５………掘削機
７………刃口
９ａ、９ｂ………レール
１１………受圧板
１３………地盤
１５………底面

Claims (5)

1. 地下構造体の沈設方法であって、
   地下構造体の下面に形成される第１のレールと、
   前記第１のレールに沿って移動可能なジャッキと、
   を具備し、
   前記地下構造体の下方を掘削しつつ、掘削位置に位置する前記ジャッキを縮退させて、前記第１のレールに沿って移動して退避させ、前記位置を掘削後、前記ジャッキを掘削済みの位置に移動し、伸長させて地盤に当接させることを繰り返して、地盤に対して前記地下構造体を支持し、
   前記ジャッキを縮退させることで前記地下構造体を沈下させる工程を繰り返すことを特徴とする地下構造体の沈設方法。
2. 前記地下構造体の下面縁部近傍の刃口へ続くテーパ部には、各辺に沿って第２のレールが形成され、前記第２のレールに沿って移動可能な掘削機がそれぞれ設けられ、前記掘削機によって、前記地下構造体の縁部近傍の下方の掘削を行うことを特徴とする請求項１記載の地下構造体の沈設方法。
3. 前記ジャッキの下部には、受圧板が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地下構造体の沈設方法。
4. 地盤に対して前記地下構造体を保持した状態における、複数の前記ジャッキから得られる計測値を監視することで、前記地下構造体の姿勢を把握して、前記地下構造体の姿勢に応じて前記ジャッキの条件を調整することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の地下構造体の沈設方法。
5. 前記地下構造体は、ニューマチックケーソンであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の地下構造体の沈設方法。

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