JP6552204B2 - ケーソンの沈設方法およびフリクションカット構造 - Google Patents

Description

本発明は、ケーソンの沈設方法およびフリクションカット構造に関する。

ケーソン工事では、刃口部にフリクションカット部を形成し、刃口の外形状をケーソン本体の外形状よりも大きくしておくことで、ケーソン本体沈設時の周面摩擦力を低下させる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
このようなフリクションカット部は刃口部と一体に形成されていて、工事開始から終了までフリクションカットを行うのが一般的である。

一方、フリクションカットによりケーソンの周囲に隙間が形成されるため、地盤の性質によっては周辺地盤が乱され、地表面沈下等を生ずる場合がある。
また、孔壁が崩落すると、ケーソン周囲の隙間に土砂が部分的に引きずり込まれて周面摩擦力が不均一になるおそれがある。周面摩擦力が不均一になると、ケーソンの姿勢制御が困難になる。

そのため、特許文献２には、フリクションカットによって形成されたケーソン周囲の隙間に、フリクションカット部から潤滑剤を注入することによって、孔壁の崩落を防止するとともに周面摩擦力の均一化を図るケーソンの沈設方法が開示されている。
また、フリクションカットによって形成されたケーソン周囲の隙間に、砂利を投入することにより孔壁の崩落を防止するとともに周面摩擦力の均一化を図るＳＳケーソン工法も知られている。

特開平１０−１５２８４３号公報 特開２００４−９２２７６号公報

特許文献２のケーソンの沈設方法は、潤滑剤の充填率や注入圧力の計算に手間がかかる。また、潤滑剤を注入するための装置の維持管理にも手間がかかる。
また、ＳＳケーソン工法は、砂利の締固めや、循環水の管理等に手間がかかる。

本発明は、前記の問題点を解決するものであり、ケーソンの高品質施工を簡易に行うことができるケーソンの沈設方法およびフリクションカット構造を提案することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明のケーソンの沈設方法は、ケーソンの下端に設けられた刃口の外形状に沿って地盤を掘削するとともに前記ケーソンを沈設する第一工程と、前記刃口の外周囲をフリクションカットしつつ地盤を掘削するとともに前記ケーソンを沈設する第二工程とを備えるケーソンの沈設方法であって、前記第二工程では前記刃口の下端から外方向に向けて複数のフリクションカット用治具を突出させるとともに、複数の前記フリクションカット用治具の突出長を部分的に変化させることを特徴としている。

すなわち、本発明に係るケーソンの沈設方法は、フリクションカットを行わない第一工程と、フリクションカットを行う第二工程とを併用するものである。
かかるケーソンの沈設方法によれば、地盤状況に応じてフリクションカット（第二工程）を行うことで、ケーソン外面に作用する周面摩擦力を調整することができる。そのため、高品質施工を簡易に実施することができる。

また、前記フリクションカット用治具が前記刃口の内外方向へ進退可能であるため、フリクションカット用治具を進退させることで、地盤状況に応じてフリクションカット量を調整することができるとともに、ケーソンの姿勢制御を行うことも可能である。

また、本発明のフリクションカット構造は、ケーソンの刃口と、フリクションカット用治具と、前記刃口と前記フリクションカット用治具との間に介設されたジャッキとを備えており、前記フリクションカット用治具が前記ジャッキにより内外方向へ進退可能であることを特徴としている。

かかるフリクションカット構造によれば、ジャッキによってフリクションカット用治具を進退させることができるので、刃口からの突出長を調節することが可能となり、ひいては、フリクションカットの大きさ（長さ）を調節することができる。

本発明のケーソンの沈設方法およびフリクションカット構造によれば、ケーソンの高品質施工をより簡易に行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係るケーソンを示す断面図である。 ケーソンの沈設方法の各工程を示す断面図であって、（ａ）は第一工程、（ｂ）第二工程である。 （ａ）は第一の実施形態のフリクションカット構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。 （ａ）および（ｂ）は本実施形態のケーソン沈設方法における姿勢制御方法の一例を示す説明図である。 （ａ）は他の形態のフリクションカット構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 （ａ）は第二の実施形態のフリクションカット構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。

<第一の実施形態＞
第一の実施形態では、図２に示すように、地表側の第一層Ｇ１と第一層Ｇ１よりも硬質な第二層Ｇ２とが積層された地盤Ｇ中にケーソン工法により地中構造物を構築する場合について説明する。
ケーソン工法は、図１に示すように、地盤Ｇを掘削することにより形成された掘削孔Ｈに、複数のケーソン躯体２，２，…を順次沈設する方法である。

掘削孔Ｈは、ケーソン１の最下端（最下段に設けられたケーソン躯体２の下側）に設けられた刃口３の外形状に沿って地盤Ｇを掘削して形成する。
図２の（ａ）に示すように、第一層Ｇ１では刃口３の外形状に沿って掘削し（第一工程）、図２の（ｂ）に示すように、第二層Ｇ２ではフリクションカットＦをしつつ掘削する（第二工程）。なお、フリクションカット長は、第二層Ｇ２の地山強度に応じて適宜設定すればよい。

ケーソン躯体２は、平面視矩形状で所定の高さを有した、鉄筋コンクリート製の角筒状の躯体である。複数のケーソン躯体２を上下方向に連設することで筒状の地中構造物が形成される。
本実施形態では、図１に示すようにケーソン躯体２の内空部中央に中壁が形成されているが、中壁は必要に応じて形成すればよく、省略してもよい。
また、ケーソン躯体２の断面形状は矩形に限定されるものではなく、例えば円形であってもよい。

刃口３は、鉄筋コンクリート製部材であって、スラブ部４と刃部５とを備えている。刃口３の外形状は、ケーソン躯体２の外形状と同等に形成されている。なお、刃口３の外形状は、ケーソン躯体２の外形状よりも若干大きくてもよい。また、刃口３の材質は限定されるものではなく、例えば鋼製部材であってもよい。

スラブ部４は、最下段のケーソン躯体２の下面を遮蔽するように設けられた盤状部分である。
刃部５は、スラブ部４の下側に形成された角筒状部分であって、外側面は垂直で、内側面は下端に向かうに従って外側面に近づくように傾斜している。

本実施形態の刃部５には、図３に示すように、フリクションカットを行うためのフリクションカット用治具６が周方向に間隔をあけて複数設けられている。
すなわち、複数のフリクションカット用治具６によって刃口３にフリクションカット構造が形成されている。

フリクションカット用治具６は、刃部５の下面の幅（内外方向の長さ）よりも大きな長さを有した鋼板からなる。フリクションカット用治具６を刃部５の下面に固定すると、刃部５の内側および外側の少なくとも一方に端部が突出する。

本実施形態のフリクションカット用治具６には、７段２列（計１４カ所）の挿通孔７が等間隔で形成されている。なお、挿通孔７の数や配置は限定されない。
フリクションカット用治具６の数や配設ピッチは限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、フリクションカット用治具６を構成する鋼板の強度や厚さ等は、地盤の強度等に応じて適宜設定すればよい。

フリクションカット用治具６は、挿通孔７を挿通したボルト８を刃口３（刃部５）に螺着されている。すなわち、フリクションカット用治具６は、刃部５に対して着脱可能である。
フリクションカット用治具６の刃部５への固定は、刃部５の内外方向に跨って並ぶ７段の挿通孔７のうち連続する５段を利用して行う。そのため、図３の（ｂ）に示すように、ボルト８を固定する挿通孔７の位置を変更する（ずらす）ことにより、フリクションカット用治具６の外方向への突出長（フリクションカットの大きさ）を変化させることができる。

第一層Ｇ１を掘削する第一工程は、図２の（ａ）に示すように、フリクションカット用治具６を刃口３から突出させない状態で行う。すなわち、第一工程では、フリクションカットＦを行わずに掘削する。なお、第一工程は、フリクションカット用治具６を刃口３から取外した状態で行ってもよい。

第二層Ｇ２を掘削する第二工程では、図２の（ｂ）に示すように、複数のフリクションカット用治具６，６，…の先端を刃口３から外方向に突出させて、フリクションカットＦを行いながら掘削する。

フリクションカット用治具６の突出長は、第二層Ｇ２の地山強度に応じて適宜設定する。また、施工データにより作成した掘削沈下関係図から周面摩擦力を算出し、フリクションカットＦの量を調節してもよい。

以上、本実施形態のケーソンの沈設方法では、軟質地盤である第一層Ｇ１ではフリクションカットを行わず、硬質地盤である第二層Ｇ２にのみフリクションカットＦを行っている。このように地盤状況に応じてケーソン１の外面に作用する周面摩擦力を調整すると、高品質施工を簡易に実施することができる。

また、図４の（ａ）に示すように、ケーソン１が傾いた場合であっても、フリクションカット用治具６の突出長を部分的に変化させれば、余掘り量（フリクションカット量）を調整できるので、ケーソンの姿勢を制御することができる（図４の（ｂ）参照）。

また、フリクションカット用治具６は、ボルト８の盛り替えにより刃口３からの突出長を調節することができるため、フリクションカットＦの量の調節を簡易に行うことができる。

なお、フリクションカット用治具６の挿通孔７は、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、長孔であってもよい。
挿通孔７が長孔であれば、フリクションカット用治具６を刃口３から取り外すことなくずらすことができるため、刃口３からの突出長の調節が簡易である。すなわち、フリクションカット用治具６を刃口３の内外方向へ進退させることで、地山状況に応じたフリクションカット量の調整を簡易に行うことができる。

このように、軟質地盤である第一層Ｇ１ではフリクションカットを行わないので、地盤Ｇの緩みを防止することができ、周辺の構造物や環境等に影響を及ぼす心配がない。
また、軟質地盤である第二層Ｇ２ではフリクションカットＦを行うので、周面摩擦により施工不能になることを防止できる。

<第二の実施形態＞
第二の実施形態では、第一の実施形態と同様に、地表側の第一層Ｇ１と第一層Ｇ１よりも硬質な第二層Ｇ２とが積層された地盤Ｇにおいて、ケーソン工法により地中構造物を構築する場合について説明する。

第二の実施形態のケーソン躯体２および刃口３の詳細は、第一の実施形態で示したケーソン躯体２と同様なため、詳細な説明は省略する。

本実施形態のフリクションカット構造は、図６の（ａ）および（ｂ）示すように、刃口３と、フリクションカット用治具６と、刃口３とフリクションカット用治具６との間に介設されたジャッキ９とを備えている。

フリクションカット用治具６は、刃部５の下面の幅（内外方向の長さ）よりも大きな長さを有した鋼板であって、刃部５に下面において、刃部５の内側および外側の少なくとも一方に端部が突出するように構成されている。
フリクションカット用治具６は、刃口３の内外方向へ進退可能に設けられている。

ジャッキ９は、刃口３に形成されたジャッキ受け９ａに固定されていているとともに、フリクションカット用治具６の基端部（地盤と反対側の端部）に接続されている。
ジャッキ９の構成は限定されるものではなく、例えば、油圧ジャッキやエアジャッキ等からなる。

ジャッキ９を伸張させると、フリクションカット用治具６の先端部（地盤Ｇ側端部）が刃口３の外側に押し出され、ジャッキ９を縮長させると、フリクションカット用治具６が刃口３の内側方向に引き戻される。
すなわち、フリクション用治具６は、ジャッキ９により刃口３の内外方向へ進退可能に設けられている。

本実施形態では、第一層Ｇ１を掘削する第一工程では、ジャッキ９を収縮させて、フリクションカット用治具６を刃口３から突出させない状態で、フリクションカットを行わずに掘削する。

一方、第二層Ｇ２を掘削する第二工程では、ジャッキ９を所定長伸張させて、複数のフリクションカット用治具６，６，…の先端を刃口３から外方向に突出させて、フリクションカットＦを行いながら掘削する。

フリクションカット用治具６の突出長は、第二層Ｇ２の地山強度に応じて適宜設定する。また、施工データにより作成した掘削沈下関係図から周面摩擦力を算出し、フリクションカットＦの量を調節してもよい。

本実施形態のフリクションカット構造によれば、フリクション用治具６を進退させることで、地盤状況に応じてフリクションカット量を調整することができるとともに、ケーソンの姿勢制御を行うことも可能である。そのため、高品質施工をより簡易に行うことができる。

また、フリクション用治具６の着脱に要する手間を省略することができる。
この他の第二の実施形態のケーソンの沈設方法およびフリクションカット構造の作用効果は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、第一層と第二層とが積層された地盤に本発明のケーソンの沈設方法を採用する場合について説明したが、地盤の状況は限定されるものではない。例えば、第一層と第二層とが複数回交互に積層された地盤であってよい。また、異なる強度の硬質層（第二層）が積層されている地盤であってもよい。
本発明のケーソンの沈設方法により形成される地中構造物は限定されない。

１ ケーソン
２ ケーソン躯体
３ 刃口
４ スラブ部
５ 刃部
６ フリクションカット用治具
７ 挿通孔
８ ボルト
Ｆ フリクションカット
Ｇ 地盤
Ｇ１ 第一層
Ｇ２ 第二層
Ｈ 掘削孔

Claims (2)

1. ケーソンの下端に設けられた刃口の外形状に沿って地盤を掘削するとともに前記ケーソンを沈設する第一工程と、
   前記刃口の外周囲をフリクションカットしつつ地盤を掘削するとともに前記ケーソンを沈設する第二工程と、を備えるケーソンの沈設方法であって、
   前記第二工程では、前記刃口の下端から外方向に向けて複数のフリクションカット用治具を突出させるとともに、複数の前記フリクションカット用治具の突出長を部分的に変化させることを特徴とする、ケーソンの沈設方法。
2. ケーソンの刃口と、フリクションカット用治具と、前記刃口と前記フリクションカット用治具との間に介設されたジャッキと、を備えるフリクションカット構造であって、
   前記フリクションカット用治具は、前記ジャッキにより内外方向へ進退可能であることを特徴とする、フリクションカット構造。

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