JP6208496B2 - ケーソン沈設方法 - Google Patents

Description

本発明は、ケーソンを地盤中に沈設するケーソン沈設方法に関する。

建築構造物の基礎工事や、地下構造物の築造の工法の一つとして、ケーソン沈設工法がある。この工法は、有底筒状に形成され筒底の下部に地盤掘削用の作業室を備えたニューマチックケーソン（函）や底無しの筒からなるオープンケーソン等のケーソンを地盤上に配置し、これらケーソンの周壁内側の地盤及び周壁下端の刃口部下の地盤を掘削しつつ、その自重により又は荷重を加える等して、ケーソンを所定の深さまで徐々に沈下させて設置し、地盤中に基礎及び地下構造物を構築する工法である。

この種の工法におけるケーソンの沈設方法としては、例えば、特許文献１に開示されたケーソン沈設方法が知られている。特許文献１に記載されたケーソン沈設方法では、ケーソンの沈下領域の地盤の支持力を均一化することを目的として、ケーソン沈下前に、沈下領域における刃口部下の地盤を、砂又は砂利柱が互いに連接してなる連続壁体に置き換えている。これにより、ケーソン沈下時におけるケーソンの傾きを抑制して、ケーソンを沈設可能にしている。

特公昭５８−０４３５３２

ところで、地盤中にケーソンを沈設するこの種のケーソン沈設方法では、ケーソンを沈下させる力である沈下力（ケーソンの自重等）を、この沈下力に抵抗する力である沈下抵抗力より高くなるようにすることにより、ケーソンを沈下させている。つまり、ケーソン沈設方法においては、主にケーソンの周壁と周壁周りの地盤との間の摩擦力に抗してケーソンを沈下させている。

しかしながら、例えば、ケーソンの沈下領域の地盤が粘土層等の粘着力の高い土質の場合、ケーソンの周壁内側及び刃口部下の地盤を掘削しても、ケーソンの沈下速度が非常に遅く、見かけ上、沈下がなかなか進まないことがある。そして、この状態でそのまま掘削を続けて刃口部と地盤との間に隙間ができた状態で、ケーソンが急激に沈下（急沈）することがある。これは、粘着力の高い地盤の場合、ケーソンの静止状態からケーソンの沈下開始後のごく初期までの間においては、ケーソンの周壁に粘土層等の地盤が粘着した状態で非常にゆっくりと沈下していくところ、ある程度沈下すると粘性に起因する摩擦力による沈下抵抗力が急激に低下するためであると考えられる。
このように、ケーソンが急沈すると、刃口部と掘削地盤の底部との衝突により振動及び騒音が発生し、ケーソンの沈設施工の周辺に悪影響を及ぼすことがあると共に、沈設施工の安全上問題がある。また、急沈によりケーソンの地盤中への建込精度不良を引き起こす。そして、作業室を備えたニューマチックケーソンを利用する場合には、ケーソンの急沈により作業室内の気圧が急激に上昇する可能性があり作業環境上問題があると共に、作業室内の圧気がケーソン外に漏れて、沈設施工の周辺の地表から噴出する可能性もある。

そして、ケーソンを支持可能な地耐力を有する支持層が地盤の比較的深い位置にあり、ケーソンをより深い位置まで沈下させなければならない沈設施工現場が多くなっており、急沈を抑制することが重要な課題となっている。このため、ケーソンの沈下領域の地盤が粘着力の高い土質であっても、ケーソンの急沈を抑制可能な工夫が求められている。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、地盤が粘着力の高い土質であっても、ケーソンを急沈させることなく沈設することが可能なケーソン沈設方法を提供することを目的とする。

上記課題に対して、本発明に係るケーソン沈設方法は、その一態様として、刃口部を備えるケーソンを、地盤の地表面側から所定深さまで沈下させて設置するケーソン沈設方法であって、前記ケーソンの沈下領域における前記刃口部下に位置する刃口部下地盤に、該刃口部下地盤の周囲の地盤より粘着力の低い、単粒度の砕石又は単粒度の砂利からなる土質材料で構成した置換柱体を予め構築し、前記刃口部を前記置換柱体の上端面上に据え付けた後、前記ケーソンを刃口部下方向に前記所定深さまで沈下させて設置する構成とした。
また、本発明に係るケーソン沈設方法は、その別の態様として、刃口部を備えるケーソンを、地盤の地表面側から所定深さまで沈下させて設置するケーソン沈設方法であって、前記ケーソンの沈下領域における前記刃口部下に位置する刃口部下地盤に、該刃口部下地盤の周囲の地盤より粘着力の低い土質材料で構成した置換柱体を予め構築し、前記刃口部を前記置換柱体の上端面上に据え付けた後、前記ケーソンを刃口部下方向に前記所定深さまで沈下させて設置し、前記刃口部下地盤に互いに連通しないように間隔を空けて、該刃口部下地盤の地表から下方に向かって複数の孔を削孔し、固化型注入材を注入するための挿通管を前記孔内のうちの前記ケーソンの沈下予定領域外の領域に配置した後に、前記複数の孔内に、前記土質材料をそれぞれ充填して、前記置換柱体を構築する構成とした。

本発明に係るケーソン沈設方法の上記一態様によると、ケーソンの刃口部下に位置する刃口部下地盤にこの刃口部下地盤の周囲の地盤より粘着力の低い土質材料で構成した置換柱体を予め構築し、刃口部を置換柱体の上端面上に据え付け、その後、ケーソンを刃口部下方向に沈下させている。これにより、例えば、ケーソンの沈下領域の地盤が、粘土層等の粘着力の高い土質の場合であっても、その土質の一部を粘着力の低い土質に適度に置換した後に、ケーソンの沈下作業を行うことができるため、粘性の高い土質に起因するケーソンの急沈を抑制して、ケーソンを徐々に沈下させることができる。
このようにして、地盤が粘着力の高い土質であっても、ケーソンを急沈させることなく沈設することが可能なケーソン沈設方法を提供することができる。これにより、刃口部と掘削地盤の底部との衝突による振動及び騒音の発生を抑制することができ、ケーソンの沈設施工の周辺に悪影響を及ぼすことなく沈設施工が可能である。そのため、鉄道の線路、振動を嫌う重要構造物、民家等が近接している場所においても、ケーソン沈設工法を採用して建築構造物の基礎工事等を行うことができる。また、ケーソンの急沈を抑制することができるため、沈設施工の安全性を向上することもできる。そして、ケーソンを徐々に沈下させることができるため、ケーソンの地盤中への建込精度を向上させることができる。また、ニューマチックケーソンを利用する場合であっても、作業室内の急激な気圧上昇の発生を防止することができると共に、作業室内の圧気がケーソン外に漏れて、沈設施工の周辺の地表等から噴出するエアブローを抑制することができる。
また、土質材料は、砕石又は砂利である。これにより、置換柱体は、刃口部下地盤の周囲の地盤より通気性が高くなる。したがって、ケーソン沈設施工中に、作業室内の圧気が地盤側に漏れることがあったとしても、通気性の高い置換柱体を通じて地表側へ圧気を排気することができる。したがって、ケーソンの沈設施工領域から離れた場所の地上に、圧気が排気されることをより効果的に防止することができる。
また、ニューマチックケーソンの沈設施工は、同時期に、隣接して複数個所で行われることがあると共に、地盤に砂層が含まれている場合があり、この場合、作業室内の圧気が砂層を貫流して砂層内のガス等を隣接するニューマチックケーソン側の作業室に流入させてしまうことがある。したがって、置換柱体を、地盤に含まれる砂層よりも通気性が高くなるように構成することにより、沈設施工が隣接して複数個所で行われている場合であっても、上記のような貫流を防止することができる。
さらに、土質材料として単粒度の砕石や単粒度の砂利を用いることにより、ケーソンの周壁に作用する沈下抵抗力を効果的に低減することができる。
本発明に係るケーソン沈設方法の上記別の態様によると、刃口部下地盤に互いに連通しないように間隔を空けて、刃口部下地盤の地表から下方に向かって複数の孔を削孔し、固化型注入材を注入するための挿通管を孔内のうちのケーソンの沈下予定領域外の領域に配置した後に、複数の孔内に、土質材料をそれぞれ充填して、置換柱体を構築する。これにより、挿通管と干渉することなくケーソンを地盤上に配置することができる。

本発明の第１実施形態におけるケーソンの概略構成を示す図であり、ケーソン沈設後の状態を示している。 図１に示すＡ−Ａ線矢視断面図である。 第１実施形態におけるケーソン沈設工法の施工手順を説明するための概念図であり、ボーリング工程を示す図である。 図３に示すＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図３に続く置換柱体構築工程を示す図である。 図５に続く第１ロットケーソンの設置工程を示す図である。 図６の第１ロットケーソンの刃口部と置換柱体との位置関係を示す部分拡大断面図である。 図６に続く第１ロットの掘削沈下工程を示す図である。 図８に示すＣ−Ｃ線矢視断面図である。 第２ロットケーソンの設置工程を示す図である。 第１〜第５ロットケーソンを設置した状態を示す図である。 ケーソン内部への中埋めコンクリートの打設工程を示す図である。 図１２に続く頂版設置工程を示す図である。 沈設が完了したケーソン上に橋脚を配置した状態を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるケーソン沈設工法の施工手順を説明するための概念図であり、挿通管配置工程を示す図である。 孔内の挿通管の配置状態を説明するためのイメージ図である。 第２実施形態における第１ロットケーソンの設置工程を示す図である。 図１７の第１ロットケーソンの刃口部と置換柱体との位置関係を示す部分拡大断面図である。 第２実施形態におけるケーソン沈設工法における固化体構築工程を示す図である。

以下、添付図面参照して本発明に係るケーソン沈設方法の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態におけるケーソンの概略構成を説明するためのイメージ図である。本実施形態においては、ケーソンとしてニューマチックケーソン１を利用し、このニューマチックケーソン１を沈設させて橋脚１００の基礎を構築するケーソン沈設工法に、本発明に係るケーソン沈設方法を適用した場合について、以下に説明する。

本実施形態における地盤は、地表側の上層Ｇ１と、この上層Ｇ１の下方に隣接し上層Ｇ１より地耐力の高い支持層Ｇ２とを含む地盤で構成されているものとする。この上層Ｇ１の地盤は、例えば、主に砂混じりシルト等の、比較的粘着力の高い土質である粘土層からなる。また、支持層Ｇ２は、例えば、泥岩層からなり、ニューマチックケーソン１及び橋脚１００を支持可能な地耐力を有しているものとし、図１に示すように、ニューマチックケーソン１の後述する刃口部６の先端を、支持層Ｇ２に貫入させた状態で地盤中に沈設させるものとする。

前記ニューマチックケーソン１は、全体的には、上下方向に延びる円筒形状又は角筒形形状をなし、周壁２を有している。なお、本実施形態では、ニューマチックケーソン１は、図２に示すように、円筒形状であるものとする。
ニューマチックケーソン１は、また、沈設された状態で、下から順に、ケーソン基部３と、ケーソン中間部４と、ケーソン頂部５とにより構成されている。

前記周壁２は、ケーソン基部３、ケーソン中間部４及びケーソン頂部５の外周壁からなる。例えば、ケーソン中間部４及びケーソン頂部５の外周壁は、それぞれケーソン基部３の外周壁から外方にはみ出さないような形状で形成されている。周壁２の下端側、すなわち、ケーソン基部３における周壁２の下端側には、刃口部６が形成されている。

また、図２に示すように、周壁２は、地盤中に沈設される際に、その周囲の一部が主に粘土層等の粘着力の高い上層Ｇ１で覆われていると共に、周囲の残りの部分が上層Ｇ１（主に粘土層）より粘着力の低い土質材料２１からなる置換柱体２２で覆われている。

前記ケーソン基部３は、周壁２の下端側に刃口部６を備えてなるものであり、この刃口部６の内側に地盤掘削用の作業室７が形成されている。
具体的には、ケーソン基部３は、円筒状の刃口部６と、この円筒の上端を覆い作業室７の天井となる作業天井壁８とからなる。以下において、このケーソン基部３を、第１ロットケーソン１１と呼ぶ。

前記刃口部６は、ケーソン沈下時に地盤に貫入するものであり、この刃口部６における周壁２は、ケーソン中間部４及びケーソン頂部５の外周壁より外方に、例えば数センチ程度はみ出すように形成されている。これにより、ケーソン沈下時におけるケーソン中間部４及びケーソン頂部５の周壁と上層Ｇ１の地盤との間の摩擦抵抗を、軽減するようにしている。

前記作業室７は、作業員や掘削機等により地盤を掘削するための地盤掘削用の空間である。作業室７内には外部から空気等が供給されており、作業室７内は圧気状態になっている。これにより、地盤から作業室７内への地下水、泥及びガス等の流入を防止して、掘削作業の安全及び効率化を図っている。

前記作業天井壁８には、図１に示すように、貫通孔８ａが形成されている。この貫通孔８ａは、ケーソン沈設施工時に作業天井壁８の上面に設置される筒状のマンロック及びマテリアルロック（図示省略）の内部空間と連通する。図１では、貫通孔８ａは、図の簡略化のため１つのみ示したが、実際には、マンロック内部との連通用、マテリアルロック内部との連通用、作業室７の圧気用の配管及び作業室７内のガスモニタリング用等の孔がそれぞれ、適宜の位置に形成されている。なお、マンロックには、上方開口部から下方開口部を経て作業室７まで到達する階段が形成されており、この階段を通って、作業員が作業室７内に入室可能とされている。また、マンロックには、途中に減圧室が設けられており、作業員は圧気された作業室７での作業終了後、この減圧室を経由して地表側に出るようになっている。そして、図示省略のマテリアルロックは、作業室７において掘削した土砂をクレーン等によって排出する際等に利用される。

前記ケーソン中間部４は、第１ロットケーソン１１の上部に構築され、例えば、円筒状に形成されケーソン沈設深さに応じて適宜個数に分割されている。
本実施形態において、ケーソン中間部４は、例えば、３分割されているものとして、下側から第２ロットケーソン１２、第３ロットケーソン１３、第４ロットケーソン１４と呼ぶものとする。各ケーソン１２，１３，１４は、後述するように第１ロットケーソン１１が上層Ｇ１内を沈下するに従って鉛直方向に順次設置される。

前記ケーソン頂部５は、ケーソン中間部４の上部に構築されものであり、例えば、円筒状ケーソン５１と、この円筒状ケーソン５１の開口を閉塞する頂版となる円柱状の頂版５２とを含んで構成される。円筒状ケーソン５１は、例えば、その周壁２（外周壁）の外径をケーソン中間部４と合せて形成され、内径をケーソン中間部４の内径より大きくして形成される。以下において、この円筒状ケーソン５１を、第５ロットケーソン１５と呼ぶ。

次に、本発明に係るケーソン沈設方法の第１実施形態を、ケーソンとして上記ニューマチックケーソン１を用いた場合について、図２〜図１３を参照して説明する。図３及び図４は、ボーリング工程、図５は、置換柱体構築工程、図６及び図７は、第１ロットケーソン１１の設置工程、図８及び図９は、第１ロットの掘削沈下工程、図１０は、第２ロットケーソン１２の設置工程、図１１は、第１〜第５ロットケーソン１１〜１５の設置状態、図１２は、中埋めコンクリートの打設工程、図１３は、頂版設置工程をそれぞれ示す。
なお、各図において、前述したマンロック及びマテリアルロックや、圧気用等の配管等については、図の簡略化のため図示省略している。

本実施形態におけるケーソン沈設方法は、ニューマチックケーソン１を地盤の地表面側から所定深さまで沈下させて設置する方法であって、ニューマチックケーソン１の沈下領域における刃口部６下に位置する刃口部下地盤に、この刃口部下地盤の周囲の地盤より粘着力の低い土質材料２１で構成した置換柱体２２を予め構築し、刃口部６をこの置換柱体２２の上端面上に据え付けた後、ニューマチックケーソン１を刃口部下方向に上記所定深さまで沈下させて設置する構成であり、具体的には、以下に詳述する、「ボーリング工程」、「置換柱体構築工程」、「ケーソン設置工程」及び「ケーソン掘削沈下工程」を含んで構成される。

まず、図３及び図３に示すＢ−Ｂ線矢視断面図である図４に示すように、ニューマチックケーソン１の沈下領域における刃口部６下に位置する刃口部下地盤（粘土層からなる上層Ｇ１）に、複数の孔２０を、互いに連通しないように間隔を空けて、該地盤の地表から下方に向かって、例えば、泥岩層からなる支持層Ｇ２の手前まで削孔する。各孔２０は、それぞれの孔中心が、例えば、図４に示すように、刃口部６周りの周壁２の輪郭線Ｌの線上に沿うようにして、削孔されている。孔２０は、例えば、周方向に等角度のピッチ（例えば、２０°）で削孔されている。
なお、孔２０の角度ピッチは、上層Ｇ１の粘着力、ニューマチックケーソン１の自重及び沈設箇所の深さ等に基づいて適宜定めればよい。この工程が、「ボーリング工程」である。また、このボーリング工程の前に、ニューマチックケーソン１の沈下領域及び孔２０を囲むように、所定深さまでシートパイル（鋼矢板）ＳＰを予め地盤中に建て込み、ニューマチックケーソン１の沈設施工時における地表側での土留めを行っている。

次に、図５に示すように、上記ボーリング工程で削孔された各孔２０内に、孔２０の周囲の地盤より粘着力の低い土質材料２１をそれぞれ充填して、土質材料２１の置換柱体２２を構築する。これにより、ニューマチックケーソン１を粘着力の高い粘土層である上層Ｇ１内を沈下させる際の沈下抵抗力を効果的に低下させることができる。この工程が、「置換柱体構築工程」である。
また、本実施形態において、土質材料２１は、砕石であり、置換柱体２２は、孔２０の周囲の地盤（主に粘土層からなる上層Ｇ１）より通気性が高くなるように構成されている。砕石は、具体的には、単粒度砕石を用いるとよい。

そして、図６及び刃口部６周辺の拡大図である図７に示すように、置換柱体２２の上端面上に刃口部６を据え付けて、ニューマチックケーソン１の第１ロットケーソン１１を設置する。具体的には、第１ロットケーソン１１の周壁２の輪郭線Ｌが、各孔２０の孔中心に合うように配置する。
なお、以下において、この第１ロットケーソン１１の上述した設置工程と、図１０及び図１１で示した各ロットのケーソン１２，１３，１４，１５の設置工程とが、「ケーソン設置工程」である。

図６及び図７のように、第１ロットケーソン１１を地盤上に設置した後、周壁２の内側の地盤（上層Ｇ1）と、刃口部６下の置換柱体２２と、刃口部６下の各置換柱体２２間の地盤（上層Ｇ1）とを順次掘削して、図８に示すように、第１ロットケーソン１１を刃口部下方向に沈下させる。

具体的には、第１ロットケーソン１１の設置後、作業室７内を圧気し、その後、マンロックから作業者が作業室７内に入り、第１ロットケーソン１１の設置前に沈下領域の地盤上に配置した掘削機械等により、地盤及び各置換柱体２２を掘削する。なお、掘削は、これに限らず、例えば、作業天井壁８に天井走行式ケーソン及び監視カメラ（図示省略）を設置して、作業室７外から遠隔操作にて掘削可能に構成してもよい。

上層Ｇ１の掘削は、例えば、図６及び図７の状態で、まず、周壁２の内側のうち刃口部６下以外の領域の地盤を掘削し、次に、刃口部６下の置換柱体２２と、刃口部６下の各置換柱体２２間の地盤（上層Ｇ1）の掘削を行う。刃口部６下における掘削は、より具体的には、図８に示すＣ−Ｃ矢視断面図である図９に示すように、例えば、刃口部６下の所定の各角度位置における置換柱体２２間の地盤（１）の掘削及びその地盤（１）に隣接する両隣の置換柱体２２の地盤（１）側部分の掘削を１つの掘削単位とし、この掘削単位の掘削を周方向に一つ飛ばしで順次行っていき（（２）〜（９））、一周したところで残りの掘削を上記同様に１つ飛ばしで順次行っていく（（１０）〜（１８））。これを所定深さまで繰り返すことによって、第１ロットケーソン１１を刃口部下方向に徐々に沈下させる。なお、掘削順はこれに限らず、例えば、対角をなす領域毎（例えば、（１）−（１５）、（８）−（１３）等）に順次行っていく等、適宜決めることができる。
このようにして、地盤（上層Ｇ１）及び置換柱体２２の上記順次掘削により、第１ロットケーソン１１を所定の深さまで沈下させ、第１ロットケーソン１１の掘削沈下工程が完了する。その後、図１０に示すように、第１ロットケーソン１１の上部に第２ロットケーソン１２を設置する。

次に、図１０において、第１ロットケーソン１１の第１ロット掘削沈下工程と同様にして、第２ロット掘削沈下工程を行い、その後、更に、第３〜第５ロットのケーソン（１３，１４，１５）の設置及びそれぞれに対応する第３〜第５ロット掘削沈下工程を行い、図１１に示すように、第１ロットケーソン１１の刃口部６を支持層Ｇ２に貫入させる。そして、作業室７内の設備、マンロック、マテリアルロック及び各種配管等を撤去する。
なお、前述の第１ロット掘削沈下工程と、図１０及び図１１で示した第２ロット〜第５ロットケーソン（１２，１３，１４，１５）にそれぞれ対応する第２ロット掘削沈下工程〜第５ロット掘削沈下工程とが、「ケーソン掘削沈下工程」である。

そして、図１２に示すように、作業室７内への中埋めコンクリート１６ａを打設すると共に、第２ロットケーソン１２〜第４ロットケーソン１４の内部へ同様に中埋めコンクリート１６ｂを打設する。なお、第２ロットケーソン１２〜第４ロットケーソン１４の内部へは、中埋めコンクリート１６ｂに替って水を投入するようにしてもよいし、埋戻土を投入するようにしてもよいし、何も投入せず空洞にしてもよい。

次に、図１３に示すように、頂版５２を第５ロットケーソン１５の内部に配置して、第５ロットケーソン１５の開口を閉塞し、ニューマチックケーソン１の躯体が完成する。このようにして、ニューマチックケーソン１をその刃口部６が支持層Ｇ２に貫入する深さまで沈下させて設置し、橋脚の基礎を構築する工事が完了する。その後、図１４に示すように、頂版５２の上に橋脚が設置され橋脚下端を土砂等で埋戻すと共にシートパイルＳＰを撤去し、橋脚の設置が完了する。

本実施形態によるケーソン沈設方法によれば、ニューマチックケーソン１の刃口部６下に位置する刃口部下地盤にこの刃口部下地盤の周囲の地盤より粘着力の低い土質材料２１で構成した置換柱体２２を予め構築し、刃口部６をこの置換柱体２２の上端面上に据え付け、その後、ニューマチックケーソン１を刃口部下方向に沈下させている。これにより、例えば、ニューマチックケーソン１の沈下領域の地盤が、粘土層等の粘着力の高い土質の場合であっても、その土質の一部を粘着力の低い土質に適度に置換した後に、ニューマチックケーソン１の沈下作業を行うことができるため、粘性の高い土質に起因するケーソンの急沈を抑制して、ケーソンを徐々に沈下させることができる。
このようにして、地盤が粘着力の高い土質であっても、ケーソンを急沈させることなく沈設することが可能なケーソン沈設方法を提供することができる。これにより、刃口部６と掘削地盤の底部との衝突による振動及び騒音の発生を抑制することができ、ケーソンの沈設施工の周辺に悪影響を及ぼすことなく沈設施工が可能である。そのため、鉄道の線路、振動を嫌う重要構造物、民家等が近接している場所においても、ケーソン沈設工法を採用して建築構造物の基礎工事等を行うことができる。また、ケーソンの急沈を抑制することができるため、沈設施工の安全性を向上することもできる。そして、ケーソンを徐々に沈下させることができるため、ケーソンの地盤中への建込精度を向上させることができる。また、ニューマチックケーソンを利用する場合であっても、作業室内の急激な気圧上昇の発生を防止することができると共に、作業室内の圧気がケーソン外に漏れて、沈設施工の周辺の地表等から噴出するエアブローを抑制することができる。

また、本実施形態においては、土質材料２１として単粒度砕石を用いたが、これに限らず、単粒度の砂利を用いてもよい、土質材料２１として単粒度砕石や単粒度の砂利を用いることにより、周壁２に作用する沈下抵抗力を効果的に低減することができる。

また、本実施形態においては、土質材料２１は、砕石であり、置換柱体２２は、刃口部下地盤の周囲の地盤より通気性が高くなるように構成されている。これにより、ケーソン沈設施工中に、作業室７内の圧気が地盤（上層Ｇ１）側に漏れることがあったとしても、沈下領域外に残存し、通気性の高い置換柱体２２を通じて地表側へ圧気を排気することができる。したがって、ケーソンの沈設施工領域から離れた場所の地上に、圧気が排気されることをより効果的に防止することができる。なお、土質材料２１は、前述した様に、砕石に限らず、砂利であってもよい。
また、このようなニューマチックケーソン１の沈設施工は、同時期に、隣接して複数個所で行われることがあると共に、上層Ｇ１に砂層が含まれている場合があり、この場合、作業室７内の圧気が砂層を貫流して砂層内のガス等を隣接するニューマチックケーソン１側の作業室７に流入させてしまうことがある。したがって、置換柱体２２を、上層Ｇ１に含まれる砂層よりも通気性が高くなるように構成することにより、沈設施工が隣接して複数個所で行われている場合であっても、上記のような貫流を防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態におけるケーソン沈設方法について、図１５〜図１９を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態におけるケーソン沈設方法は、ニューマチックケーソン１を所定深さまで沈下させた後に、置換柱体２２内に固化型注入材Ｇを注入して固化体を構築することを含んで構成されている。具体的には、「挿通管配置工程」と、「固化体構築工程」とを更に備えて構成されている。

前記挿通管配置工程は、置換柱体構築工程の前に、図１５及び図１６に示す挿通管１７を孔２０に配置する工程である。この挿通管１７は、例えば、図１６に示すように、貫通孔１８が適宜形成されたストレーナ部１７ｓを下端側に備えており、その最下端部は円錐状のキャッブ１９で閉止されている。この挿通管配置工程において、図１６に示すように、挿通管１７を、孔２０内のうち、ニューマチックケーソン１の沈下領域外の領域に配置する。挿通管１７の円錐状のキャップ１９を地盤に貫入させ、挿通管１７の上端を孔２０の開口から地表側に突設させた状態で配置する。

挿通管配置工程の後、図１７及び図１８に示すように、孔２０内に土質材料２１を充填して置換柱体２２を構築し、その後、第１ロットケーソン１１を各孔２０の孔中心に合わせて配置する。これにより、挿通管１７と干渉することなく第１ロットケーソン１１を地盤上に配置している。

前記固化体構築工程は、各ロットのケーソン１１〜１５の設置及び掘削沈下工程の後、詳しくは、図１９に示すように、ニューマチックケーソン１の躯体が完成した後、挿通管１７を介して置換柱体２２内に、セメントミルク等の固化型注入材（グラウト）Ｇを注入して固化体２２ｓを構築する工程である。固化型注入材Ｇは、挿通管１７の下端側から置換柱体２２内の上方に向かって、土質材料２１（砕石又は砂利）の隙間に徐々に注入され、土質材料２１と結合する。

本実施形態におけるケーソン沈設方法においては、ニューマチックケーソン１の躯体が完成した後、挿通管１７を介して、ニューマチックケーソン１の周囲の置換柱体２２内に、固化型注入材Ｇ（グラウト）を注入して固化体２２ｓを構築する構成であるため、ニューマチックケーソン１の周りにおいて、置換柱体２２（砕石や砂利）に置換され、そのままでは、沈設施工前の現地盤より強度が弱くなってしまう場合であっても、固化型注入材Ｇの注入によってその部分を固化させて強度を高めることができる。したがって、例えば、躯体完成後に、地盤を施工前の現地盤と同等以上の強度に復旧することが要求される場合であっても、固化型注入材Ｇを適宜選択することによって、置換柱体２２に置換した部分を現地盤と同等以上の強度に復旧させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上記第１及び第２実施形態において、ボーリング工程において削孔する各孔２０の中心は、刃口部６の輪郭線Ｌの線上に沿うものとしたが、これに限らず、例えば、輪郭線Ｌから一定距離だけ外方又は内方にオフセットした輪郭線上に沿うようにしてもよい。この場合、刃口部６が全周にわたって、少なくとも各孔２０の開口部と重複するように、オフセット量を調整する。オフセット量が大きすぎると、ニューマチックケーソン１の沈下時における周壁２と上層Ｇ１（置換柱体２２によって置換されていない部分）との接触面積が広くなる。

また、上記第１及び第２実施形態において、ニューマチックケーソン１の第１ロットケーソン１１を、各孔２０の孔中心に合わせて配置するものとしたが、第１ロットケーソンの設置は、これに限らず、前述したように孔中心を輪郭線Ｌから外方又は内方のオフセットさせた場合は、孔２０の開口と刃口部６の重複面積が刃口部６の周方向に沿って略均一になるように配置すればよい。

上記説明では、ニューマチックケーソン１を橋脚１００の基礎としたが、ニューマチックケーソン１は、橋脚に限らず他の建築構造物の基礎として用いることができる。また、ニューマチックケーソン１は、建築構造物の基礎に限らず、地下構造物として用いることもできる。また、ケーソンとして、ニューマチックケーソン１を利用した場合で説明したが、ケーソンの種類は、これに限らず、底無しの筒からなる一般的なオープンケーソンであってもよい。また、ケーソンの外形は、円形のみでなく、多角形状のあらゆる形状を適用することができる。

１・・・・ニューマチックケーソン（ケーソン）
６・・・・刃口部
７・・・・作業室
２０・・・孔
２１・・・土質材料（砕石、砂利）
２２・・・置換柱体
２２ｓ・・固化体
Ｇ・・・・固化型注入材

Claims (6)

1. 刃口部を備えるケーソンを、地盤の地表面側から所定深さまで沈下させて設置するケーソン沈設方法であって、
   前記ケーソンの沈下領域における前記刃口部下に位置する刃口部下地盤に、該刃口部下地盤の周囲の地盤より粘着力の低い、単粒度の砕石又は単粒度の砂利からなる土質材料で構成した置換柱体を予め構築し、
   前記刃口部を前記置換柱体の上端面上に据え付けた後、前記ケーソンを刃口部下方向に前記所定深さまで沈下させて設置するケーソン沈設方法。
2. 前記刃口部下地盤に互いに連通しないように間隔を空けて、該刃口部下地盤の地表から下方に向かって複数の孔を削孔し、固化型注入材を注入するための挿通管を前記孔内のうちの前記ケーソンの沈下予定領域外の領域に配置した後に、前記複数の孔内に、前記土質材料をそれぞれ充填して、前記置換柱体を構築する、請求項１に記載のケーソン沈設方法。
3. 刃口部を備えるケーソンを、地盤の地表面側から所定深さまで沈下させて設置するケーソン沈設方法であって、
   前記ケーソンの沈下領域における前記刃口部下に位置する刃口部下地盤に、該刃口部下地盤の周囲の地盤より粘着力の低い土質材料で構成した置換柱体を予め構築し、
   前記刃口部を前記置換柱体の上端面上に据え付けた後、前記ケーソンを刃口部下方向に前記所定深さまで沈下させて設置し、
   前記刃口部下地盤に互いに連通しないように間隔を空けて、該刃口部下地盤の地表から下方に向かって複数の孔を削孔し、固化型注入材を注入するための挿通管を前記孔内のうちの前記ケーソンの沈下予定領域外の領域に配置した後に、前記複数の孔内に、前記土質材料をそれぞれ充填して、前記置換柱体を構築するケーソン沈設方法。
4. 前記土質材料は、砕石又は砂利であり、
   前記置換柱体は、前記刃口部下地盤の周囲の地盤より通気性が高くなるように構成されている、請求項３に記載のケーソン沈設方法。
5. 前記砕石又は前記砂利は、単粒度の砕石又は単粒度の砂利である、請求項４に記載のケーソン沈設方法。
6. 前記ケーソンを前記所定深さまで沈下させた後に、前記挿通管を介して前記置換柱体内に固化型注入材を注入して固化体を構築することを含む、請求項３〜５のいずれか一つに記載のケーソン沈設方法。