JP6674868B2 - 地下構造物の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ケーソンを用いた地下構造物の施工方法に関する。

シールドトンネルの立坑、下水処理場建屋などの深い地下構造物の施工方法として、ニューマチックケーソン工法やオープンケーソン工法などケーソンを用いるものがある。これらの工法は、遮水壁を不要とすることから多くの施工実績がある。

図９はニューマチックケーソン工法の概要を示す図である。ニューマチックケーソン工法は、図９（ａ）に示すように地表面付近で底版１０５、側壁１０７、刃口１２５を有するニューマチックケーソン１０３（以下、単にケーソンということがある）を構築した後、図９（ｂ）に示すように側壁１０７を上部に継ぎ足しながら底版１０５下の地盤の掘削とケーソン１０３の沈設を繰り返すものである。

側壁１０７は底版１０５の外周部に沿って底版１０５の上面に筒状に設けられ、刃口１２５は底版１０５の外周部に沿って底版１０５の下面に設けられる。底版１０５にはマンロック１０９ａやマテリアルロック１０９ｂなどの開口部が設けられる。マンロック１０９ａは底版１０５下の掘削部１１１への作業員の出入りに用いられ、マテリアルロック１０９ｂは底版１０５下の掘削部１１１への機材投入や掘削土の搬出に用いられる。

地盤の掘削とケーソン１０３の沈設作業を行う際は、高圧の空気やヘリウムガス等を用いて底版１０５下の掘削部１１１の気圧を地下水圧より高圧とすることによって、地下水の浸入を防いで底版１０５下の掘削部１１１を水の無いドライな状態の作業空間とする。

ケーソン１０３を深く沈設する場合には掘削部１１１の気圧が5〜7kgf/cm²（水深50〜70m相当）にも達し、掘削部１１１に作業員が入っての作業が困難になることから自動掘削が多く行われる。これは、掘削機（不図示）を底版１０５の下面に配置した走行レールに取付け、当該掘削機を地上の操作盤で操作して地盤の掘削を行い、これに併せてマテリアルロック１０９ｂからの排土を行うものである。自動掘削を行うことで、工費は高くなるものの安全に作業を行うことができる。

図９（ｃ）に示すように地盤を掘削し所定位置までケーソン１０３の沈設が完了した後、床付地盤１１０上の高圧気状態の掘削部１１１に作業員が入り掘削機等の解体、撤去、床付地盤１１０の整形を行う。そして、図９（ｄ）に示すように掘削部１１１にコンクリートを打設して間詰めを行う。その後、マンロック１０９ａ、マテリアルロック１０９ｂなどの底版１０５の開口部をコンクリートで塞ぐ。

図１０はオープンケーソン工法の概要を示す図である。オープンケーソン工法は、図１０（ａ）に示すように地表面付近で側壁１１９と刃口１２７を有するオープンケーソン１１７（以下、単にケーソンということがある）を構築した後、図１０（ｂ）に示すように側壁１１９を上部に継ぎ足しながらケーソン１１７の内側の地盤の水中掘削とケーソン１１７の沈設を繰り返すものである（例えば、特許文献１、２参照）。

側壁１１９は筒状の構造物であり、刃口１２７は側壁１１９の周方向に沿って側壁１１９の下面に設けられる。また、この例では地盤にアンカ１１５を設置し、当該アンカ１１５を反力にとってジャッキ１１６によりケーソン１１７を圧入して沈設を行っている。ただし、アンカ１１５やジャッキ１１６を用いずにケーソン１１７の自重で沈設させる場合もある。

図１０（ｃ）に示すように所定位置までケーソン１１７の沈設が完了し、地盤を床付位置まで掘削した後、床付地盤１１０の上に水中コンクリート１２３を打設する。その後、図１０（ｄ）に示すようにケーソン１１７の内側の排水を行って、水中コンクリート１２３上にコンクリートを打設して底版１２１の構築を行う。水中コンクリート１２３は、ケーソン１１７の内側の排水時に地下水がケーソン１１７の内側に浸入しないように設けられる。

特許第3926804号 特許第5670595号

以上の例では地盤の透水層中にケーソンを根入れしており、地下水の浸入を防ぐためにニューマチックケーソン工法では底版１０５下の掘削部１１１を高圧気状態とし、オープンケーソン工法では水中コンクリート１２３を打設している。これは、図１１のように地盤の透水層２下にある軟岩層などの不透水層３にケーソンが根入れされる場合も同様である。すなわち、ケーソンの沈設時に刃口によってケーソンの外側の不透水層３が崩れて水みちができる可能性があり、地下水の浸入を防止するため同様の処置が必要になる。図１１はニューマチックケーソン工法の例であり、底版１０５、側壁１０７、刃口１２５を有するニューマチックケーソン１０３を示しているが、オープンケーソン工法の場合も同様である。

しかしながら、このように地下水の浸入を防ぐための処置を施すことは施工の難しさにもつながっている。例えばニューマチックケーソン工法において高圧気状態の掘削部１１１にコンクリートを打設するには、掘削部１１１の気圧に負けない超高圧のコンクリートポンプ車が必要なうえ、コンクリート内部の気泡が圧力でつぶされて空気量が減少することからコンクリートの流動性が低下し、安定した状態でのコンクリート打設が困難であった。

さらに、高圧気状態の掘削部１１１に作業員が入ってコンクリートホースの振り回し、目で見ながらの打設、振動締固めを行うのは難しく、底版１０５下の掘削部１１１を完全にコンクリートで充填することは困難である。そのためコンクリートの打設後に残った空間をモルタル注入で塞ぐことが必要であった。

また地盤の自動掘削を行うと床付地盤１１０を深掘し易い傾向にあり、深掘により掘削部１１１に打設するコンクリートの量が増えるという課題もある。また、自動掘削ではケーソン１０３が沈下しにくい場合があり、その場合は床付位置より下方まで掘削を行ってケーソン１０３を沈下させた後床付位置まで埋め戻すことになり、緩んだ土が残りやすく支持力の面で問題があった。

また掘削機等の解体、搬出なども、高圧気状態の掘削部１１１に作業員が入って行うため危険を伴う作業となり、また一回の作業可能時間が極端に短いことから作業終了に時間がかかっていた。

一方、オープンケーソン工法の場合も、地下水の浸入防止のために水中コンクリート１２３を打設することから、水中コンクリート１２３の厚さ分の地盤を余計に掘削しなければならない。設計にもよるが、ケーソン１１７の内側の排水時に作用する荷重（水中コンクリート１２３下からの水圧）に耐えるためには水中コンクリート１２３の厚さが2〜4m程度必要であり、ケーソン１１７もその分長いものが必要になる。

さらに、水中コンクリート１２３を打設するにはトレミー管や水中不分離コンクリートの使用が必要であり、工費が嵩む。また、ケーソン１１７内面と水中コンクリート１２３との境界部の水密性を保ち、上記の荷重を水中コンクリート１２３から側壁１１９に伝達するため、側壁１１９の内面の清掃やせん断キーの配置が事前に必要であった。

さらに、水中掘削であることから掘削深度の管理が難しく、計画よりも深い掘削となり易い。また床付地盤１１０に凸凹ができやすく、床付地盤１１０を傷めて支持力を得にくい場合もあった。

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、施工が容易な地下構造物の施工方法を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、ケーソンの下端部を、地盤の透水層の下方にある不透水層に根入れする工程（ａ）と、前記ケーソンと前記ケーソンの外側の前記不透水層との境界部を凍結させ、遮水を行う工程（ｂ）と、前記ケーソンの内側でコンクリートを打設する工程（ｃ）と、を具備し、前記ケーソンは底版を有するニューマチックケーソンであり、前記ケーソンに、凍結用の流体を循環させる凍結管が設けられ、前記凍結管は環状の水平配管を有し、前記水平配管は前記ケーソンの下端部のみに配置されることを特徴とする地下構造物の施工方法ことを特徴とする地下構造物の施工方法である。

本発明では、ケーソンの下端部を地盤の不透水層に根入れした後、ケーソンとその外側の不透水層との境界部を凍結させて遮水を行う。これにより、ケーソンの沈設時にケーソンの外側の不透水層にできた水みちを塞ぐことができ、上方の透水層から地下水がケーソンの内側に浸入し、地下構造物の施工時の支障となるのを防止できる。

例えば、前記工程（ａ）において、前記底版の下方の地盤の掘削を、掘削部の気圧を地下水圧より高圧としながら行って前記ケーソンを沈設し、前記工程（ｃ）において、前記掘削部を大気圧として前記掘削部に前記コンクリートを打設する。また前記工程（ｃ）において、前記掘削部を大気圧とした後、前記掘削部に作業員を入れ、前記底版の下方の地盤を床付位置まで掘削する。
ニューマチックケーソン工法の場合、上記のようにしてケーソンと不透水層の境界部を遮水することにより、底版下の掘削部を大気圧に戻した後、作業員による掘削部内での各種の作業やコンクリートによる掘削部の間詰が可能となる。従って、掘削機等の解体や搬出も効率的かつ安全な状態で行うことができる。また大気圧下でコンクリートを打設して間詰を行うことから空気量などコンクリートの性状が変わることが無く、作業員が中に入って打設作業を行うことができバイブレータの使用による締固めも可能なので、通常のコンクリートポンプ車を用いて高品質なコンクリートを容易に打設することができる。また、底版下で人力により床付位置まで掘削を行うことができ、深掘を防止しやすい。自動掘削時に生じた緩んだ土が残っていればこれを除去して床付地盤の支持力を確保することもできる。また掘削部内に作業員が入れることから、平板載荷試験等を行うことにより床付地盤の支持力を原位置で測定することも可能である。

第２の発明は、ケーソンの下端部を、地盤の透水層の下方にある不透水層に根入れする工程（ａ）と、前記ケーソンと前記ケーソンの外側の前記不透水層との境界部を凍結させ、遮水を行う工程（ｂ）と、前記ケーソンの内側でコンクリートを打設する工程（ｃ）と、を具備し、前記ケーソンはオープンケーソンであり、前記工程（ａ）において、前記ケーソンの内側の地盤を水中掘削しつつ前記ケーソンを沈設し、前記工程（ｃ）において、前記ケーソンの内側の排水を行い前記ケーソンの内側で前記コンクリートを打設して底版を構築することを特徴とする地下構造物の施工方法である。また前記工程（ｃ）において、前記ケーソンの内側の排水を行った後、前記ケーソンの内側に作業員を入れ、前記ケーソンの内側の地盤を床付位置まで掘削する。
オープンケーソン工法の場合、上記のようにしてケーソンと不透水層の境界部を遮水することにより、高コストとなる水中コンクリートの打設が不要となり直接底版を構築できる。そのため施工が容易となり、掘削深度を浅く、ケーソンを短くできるので工費を節減できる。また床付位置付近の掘削を大気中で人力や小型掘削機によって行うことが可能となり、深掘を防止しやすく床付地盤を痛めるのも防止できる。また、水中掘削に伴い発生した緩んだ土を除去して床付地盤の支持力を確保することができ、平板載荷試験等により床付地盤の支持力を原位置で測定することもできる。

前記ケーソンに、凍結用の流体を循環させる凍結管が設けられることが望ましい。
このように、予めケーソンに設けた凍結管を用いて凍結を行うことにより、容易に遮水を行うことができる。

前記ケーソンに、温度センサが設けられることが望ましい。
温度センサによる測定データを用いて、凍結部が所定の位置に形成されているかを確認することができる。

本発明によれば、施工が容易な地下構造物の施工方法を提供できる。

ニューマチックケーソン工法による地下構造物の施工方法について示す図。 凍結管２０を示す図。 ニューマチックケーソン工法による地下構造物の施工方法について示す図。 ニューマチックケーソン工法による地下構造物の施工方法について示す図。 オープンケーソン工法による地下構造物の施工方法について示す図。 凍結管６０を示す図。 オープンケーソン工法による地下構造物の施工方法について示す図。 オープンケーソン工法による地下構造物の施工方法について示す図。 ニューマチックケーソン工法の概要を示す図。 オープンケーソン工法の概要を示す図。 ケーソン１０３を不透水層３に根入れする例。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。

[第１の実施形態]
本発明の第１の実施形態の地下構造物の施工方法について、図１〜図４を参照して説明する。第１の実施形態は、ニューマチックケーソン工法において、ニューマチックケーソンの下端部を地盤の透水層の下方にある不透水層に根入れして地下構造物を施工する例である。

本実施形態では、図１に示すように底版７、側壁９、刃口１９を有するニューマチックケーソン５（以下、単にケーソンということがある）を用いる。底版７や側壁９は、場所打ちコンクリートやプレキャストコンクリートによって構築される。底版７、側壁９、刃口１９は図９で説明した底版１０５、側壁１０７、刃口１２５と略同様の構成を有し、前記と同様、底版７にはマンロック１３ａやマテリアルロック１３ｂ等の開口部が設けられる。

ただし、本実施形態では、ケーソン５の外周部に図２に示すように凍結管２０が設けられる。凍結管２０は後述する低温の不凍液を循環させるものであり、ケーソン５の周方向（図２の左右方向に対応する）に沿った略環状の水平配管２３と、入側の鉛直配管２５および出側の鉛直配管２７を有する。凍結管２０はケーソン５の側壁９等のコンクリート内に埋設される。

水平配管２３はケーソン５の下端部に配置され、例えば直径が75mm程度のパイプが用いられる。水平配管２３は、例えばケーソン５の外周面からのかぶりが25cm以下の位置に埋設される。本実施形態では凍結管２０が３段に用いられ、水平配管２３が所定の間隔で上下３段に配置される。この間隔は例えば50cm程度とするが、これに限ることはない。

また上下の水平配管２３の間の中央部付近には温度センサ２９が配置される。温度センサ２９もケーソン５の側壁９等のコンクリート内に埋設される。図の例では温度センサ２９をケーソン５の周方向に１つ設けているが、ケーソン５の周方向に沿って間隔を空けて複数配置することも可能である。

鉛直配管２５、２７は、水平配管２３の端部から上方に延び、ケーソン５の側壁９の上面に達するように設けられる。

ケーソン５の沈設方法は図９等で説明したものと略同様であり、前記と同様、側壁９を上部に継ぎ足しながら、底版７下の地盤の掘削とケーソン５の沈設を繰り返す。地盤の掘削時には、底版７下の掘削部１１の気圧を大気圧および地下水圧よりも高い高圧気状態としながら、底版７の下面に設けた掘削機等によって自動掘削を行う。上記した鉛直配管２５、２７は、ケーソン５の沈設時に側壁９を継ぎ足すのに合わせて継ぎ足し、上方に延伸させる。

ただし、本実施形態では、図１に示すようにケーソン５を所定位置まで沈設し、その下端部を軟岩層などの不透水層３に根入れした後、図３に示すようにケーソン５とその外側の不透水層３との境界部に凍結部３３を形成してケーソン５と不透水層３の間を遮水する。

ここで、不透水層３とは難透水層と呼ばれるものも含む広義の不透水層を指すものとする。本実施形態では、不透水層３が土丹などの軟岩層であり、透水係数が1×10^-5cm／sec以下、例えば1×10^-6〜1×10^-8cm／sec程度である。また、軟岩層は地下構造物の支持層としての役割も有しており、その一軸圧縮強度は例えば5〜20kgf/cm²以上である。なお、ケーソン５の不透水層３への根入れ長は例えば4〜5m以上とするが、これに限ることはない。

このような不透水層３は水圧によって崩壊することは無いが、ケーソン５の沈設時に刃口１９によって不透水層３が削られて崩れると、ケーソン５とその外側の不透水層３との境界部に隙間ができ、当該隙間が水みちとなって透水層２の地下水がケーソン５の内側の掘削部１１に浸入する可能性がある。

そのため、本実施形態では、凍結用の流体である-20〜-30℃の不凍液をポンプ（不図示）等によって前記した凍結管２０（水平配管２３、鉛直配管２５、２７）に循環させる。これにより、ケーソン５とその外側の不透水層３との境界部を凍結させて凍結部３３を形成し、ケーソン５と不透水層３との間を遮水する。不凍液にはナイブライン（登録商標）などを用いることができる。

凍結管２０による凍結中は、前記した温度センサ２９で測定した測定データをコンピュータ（不図示）に送信し、当該コンピュータにて熱伝導解析を行い、凍結部３３が所望の位置に形成されていることを確認する。例えば前記したように水平配管２３の上下の間隔が約50cmである場合、ケーソン５の外周面から凍結部３３の外縁までの最大距離rが1mに達していれば、ケーソン５と不透水層３の間の遮水性が確保されたと判断する。

こうして凍結部３３を形成し遮水を行った後、底版７下の掘削部１１の気圧を徐々に下げ、漏水量の少ないこと（凍結による遮水の効果）を確認しつつ掘削部１１を大気圧に戻す。

掘削部１１を大気圧に戻した後、掘削部１１に作業員や重機を入れ、掘削機等の撤去、床付位置までの地盤の掘削、および自動掘削時に生じた緩んだ土が残っている場合はその撤去も行い、図４に示すようにケーソン５の内側で床付地盤３０上の掘削部１１にコンクリートを打設して間詰めを行う。また底版７のマンロック１３ａ、マテリアルロック１３ｂなどの開口部をコンクリートによって閉塞する。

凍結管２０中の不凍液の循環運転は、少なくとも掘削部１１へのコンクリートの打設完了まで行い、この間温度センサ２９による温度測定と測定データに基づく遮水性の確認も行う。コンクリートの打設完了後、適当な時点で不凍液の循環運転を停止し、凍結部３３の凍結を自然に解除する。循環運転の停止後は、凍結管２０から不凍液を抜き、グラウト材を充填するか、窒素ガス等の不活性ガスを封入する。

このように、第１の実施形態では、ケーソン５の下端部を地盤の不透水層３に根入れした後、ケーソン５とその外側の不透水層３との境界部を凍結させて遮水を行う。これにより、ケーソン５の沈設時にケーソン５の外側の不透水層３が削られて水みちとなり、上方の透水層２から地下水がケーソン５の内側に浸入し、地下構造物の施工時の支障となるのを防止できる。

本実施形態のようなニューマチックケーソン工法の場合、上記のようにしてケーソン５と不透水層３の境界部を遮水することにより、底版７下の掘削部１１を大気圧に戻した後、作業員による掘削部１１内での各種の作業やコンクリートによる掘削部１１の間詰が可能となる。従って、掘削機等の解体や搬出も効率的かつ安全な状態で行うことができる。

また大気圧下でコンクリートを打設して間詰を行うことから空気量などコンクリートの性状が変わることが無く、作業員が中に入って打設作業を行うことができバイブレータの使用による締固めも可能なので、通常のコンクリートポンプ車を用いて高品質なコンクリートを容易に打設することができる。

また、底版７下で人力により床付位置まで掘削を行うことができ、目視での確認ができるため深掘を防止しやすい。また自動掘削時に生じた緩んだ土が残っていればこれを除去して床付地盤３０の支持力を確保することもできる。また掘削部１１内に作業員が入れることから、平板載荷試験等を行うことにより床付地盤３０の支持力を原位置で測定することも可能である。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば本実施形態では、掘削部１１をコンクリートにより間詰めしたが、掘削部１１の間詰めに用いる材料はコンクリートに限らない。最終的に底版７のマンロック１３ａ、マテリアルロック１３ｂはコンクリートで閉塞されることから、掘削部１１を砕石やソイルモルタルなど安価な材料で間詰することも可能である。

また、不透水層３は軟岩層に限らず、粘土層、シルト層、硬岩等でもよい。さらに、不透水層３の一軸圧縮強度、透水係数も上述したものに限らない。設計計算により、不透水層３の水圧に対する安定性、湧水量が工事に支障無い程度であることが確認されれば、さらに小さい一軸圧縮強度、大きい透水係数の不透水層３においても、本実施形態の地下構造物の施工方法を適用することができる。

また本実施形態では、凍結管２０を３つ設け水平配管２３を３段としたが、凍結管２０は少なくとも１つ設けられていればよい。また凍結管２０の構成についても、１本の鉛直配管２５から３段の水平配管２３が分岐し、これらの水平配管２３が１本の鉛直配管２７に接続されるものなど本実施形態以外の他の配管方式も可能である。また、本実施形態ではケーソン５の側壁９等のコンクリートに凍結管２０を埋設しているが、凍結管２０をケーソン５の内周面あるいは外周面に配置する場合もある。また、ケーソン５を沈設した後、別途凍結管２０を地盤に設置することも可能である。また、ケーソン５の側壁９はコンクリート製のものに限らず、例えば鋼殻などの鋼材を用いてもよい。

またケーソン５の形状も特に限定されない。例えば側壁９は筒状のものであればよく、その平面形状は略円形、略矩形状あるいはその他の略多角形状とできる。

次に、本発明の別の例を第２の実施形態として説明する。第２の実施形態は第１の実施形態と異なる点について主に説明し、同様の点については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。

[第２の実施形態]
図５〜図８は本発明の第２の実施形態の地下構造物の施工方法について示す図である。第２の実施形態は、オープンケーソン工法において、オープンケーソンの下端部を地盤の透水層の下方にある不透水層に根入れして地下構造物を施工する例である。

すなわち、本実施形態では、図５に示すように側壁４７、刃口５５を有するオープンケーソン４５（以下、単にケーソンということがある）を用いる。側壁４７は場所打ちコンクリートやプレキャストコンクリートによって構築される。側壁４７、刃口５５は図１０等で説明した側壁１１９、刃口１２７と略同様の構成を有する。

ただし、本実施形態でも、図６に示すように不凍液を循環させるための凍結管６０がケーソン４５の側壁４７のコンクリート内に埋設される。凍結管６０は、ケーソン４５の周方向（図６の左右方向に対応する）に沿った略環状の水平配管６３と、入側の鉛直配管６５および出側の鉛直配管６７を有する。これらの構成および配置等はそれぞれ前記した凍結管２０の水平配管２３、鉛直配管２５、２７と同様である。また本実施形態でも上下の水平配管６３の間の中央部付近に温度センサ６９が配置される。温度センサ６９は前記の温度センサ２９と同様、ケーソン４５の側壁４７のコンクリート内に埋設される。

ケーソン４５の沈設方法は図１０等で説明したものと略同様であり、ケーソン４５の内側の地盤を水中掘削しつつ、アンカ５３を反力にとってジャッキ５４によりケーソン４５を圧入して沈設させる。アンカ５３、ジャッキ５４は図１０等で説明したアンカ１１５、ジャッキ１１６と同様である。場合によってはアンカ５３やジャッキ５４を用いずケーソン４５の自重で沈設させることも可能である。上記した鉛直配管６５、６７は、第１の実施形態と同様、ケーソン４５の沈設時に側壁４７を継ぎ足すのに合わせて継ぎ足し、上方に延伸させる。

ただし、本実施形態でも、図５に示すようにケーソン４５を所定位置まで沈設し、その下端部を軟岩層などの不透水層３に根入れした後、図７に示すようにケーソン４５とその外側の不透水層３との境界部に凍結部７３を形成してケーソン４５と不透水層３の間を遮水する。これにより、ケーソン４５の沈設時に刃口５５によって不透水層３が削られ、ケーソン４５と不透水層３の境界部に形成された隙間から透水層２の地下水がケーソン４５の内側に浸入するのを防ぐ。

本実施形態でもポンプ（不図示）等によって不凍液を凍結管６０に循環させ、ケーソン４５とその外側の不透水層３との境界部を凍結させて凍結部７３を形成し、ケーソン４５と不透水層３との間を遮水する。温度センサ６９で測定した温度データを用いて熱伝導解析を行い、凍結部７３が所望の位置に形成され遮水性が確保されていることを確認するのも前記と同様である。

こうして凍結部７３を形成し遮水を行った後、ケーソン４５の内側の排水を行って水位を徐々に下げ、漏水量の少ないこと（凍結遮水が出来ていること）を確認して、ケーソン４５の内側の排水を完了する。排水の完了後、ケーソン４５の内側に作業員や重機を入れ、床付位置までの地盤の掘削、水中掘削時に崩れ落ちた土などの軟弱な土砂の除去を行う。図８に示すように、床付地盤３０の仕上げを行った後その上に砕石８１を敷き詰め、砕石８１上に底版８３を構築する。底版８３はコンクリートを打設して構築する。

凍結管６０中の不凍液の循環運転は、少なくとも底版８３の構築完了まで行い、この間温度センサ６９による温度測定と測定データに基づく遮水性の確認も行う。底版８３の構築完了後、適当な時点で不凍液の循環運転を停止し、凍結部７３の凍結を自然に解除する。循環運転の停止後は、前記と同様、凍結管６０から不凍液を抜き、グラウト材または窒素ガス等の不活性ガスを封入する。

このように、第２の実施形態でも、ケーソン４５とその外側の不透水層３との境界部を凍結させて遮水を行うことで、上方の透水層２から地下水がケーソン４５の内側に浸入し、地下構造物の施工時の支障となるのを防止できる。

本実施形態のようなオープンケーソン工法の場合、上記のようにしてケーソン４５と不透水層３の境界部を遮水することにより、高コストとなる水中コンクリートの打設が不要となり直接底版８３を構築できる。そのため施工が容易となり、掘削深度を浅く、ケーソン４５を短くできるので工費を節減できる。また床付位置付近の掘削を大気中で人力や小型掘削機によって行うことが可能となり、深掘を防止しやすく床付地盤３０を痛めるのも防止できる。また、水中掘削に伴い発生した緩んだ土を除去して床付地盤３０の支持力を確保することができ、平板載荷試験等により床付地盤３０の支持力を原位置で測定することもできる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施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。

３：不透水層
５、１０３：ニューマチックケーソン
７、８３、１０５、１２１：底版
９、４７、１０７、１１９：側壁
１１、１１１：掘削部
１３ａ、１０９ａ：マンロック
１３ｂ、１０９ｂ：マテリアルロック
１９、５５、１２５、１２７：刃口
２０、６０：凍結管
２３、６３：水平配管
２５、２７、６５、６７：鉛直配管
２９、６９：温度センサ
３０、１１０：床付地盤
３３、７３：凍結部
４５、１１７：オープンケーソン
５３、１１５：アンカ
５４、１１６：ジャッキ
８１：砕石
１２３：水中コンクリート

Claims (7)

1. ケーソンの下端部を、地盤の透水層の下方にある不透水層に根入れする工程（ａ）と、
   前記ケーソンと前記ケーソンの外側の前記不透水層との境界部を凍結させ、遮水を行う工程（ｂ）と、
   前記ケーソンの内側でコンクリートを打設する工程（ｃ）と、
   を具備し、
   前記ケーソンは底版を有するニューマチックケーソンであり、
   前記ケーソンに、凍結用の流体を循環させる凍結管が設けられ、
   前記凍結管は環状の水平配管を有し、前記水平配管は前記ケーソンの下端部のみに配置されることを特徴とする地下構造物の施工方法。
2. 前記工程（ａ）において、前記底版の下方の地盤の掘削を、掘削部の気圧を地下水圧より高圧としながら行って前記ケーソンを沈設し、
   前記工程（ｃ）において、前記掘削部を大気圧として前記掘削部に前記コンクリートを打設することを特徴とする請求項１記載の地下構造物の施工方法。
3. 前記工程（ｃ）において、前記掘削部を大気圧とした後、前記掘削部に作業員を入れ、前記底版の下方の地盤を床付位置まで掘削することを特徴とする請求項２記載の地下構造物の施工方法。
4. ケーソンの下端部を、地盤の透水層の下方にある不透水層に根入れする工程（ａ）と、
   前記ケーソンと前記ケーソンの外側の前記不透水層との境界部を凍結させ、遮水を行う工程（ｂ）と、
   前記ケーソンの内側でコンクリートを打設する工程（ｃ）と、
   を具備し、
   前記ケーソンはオープンケーソンであり、
   前記工程（ａ）において、前記ケーソンの内側の地盤を水中掘削しつつ前記ケーソンを沈設し、
   前記工程（ｃ）において、前記ケーソンの内側の排水を行い前記ケーソンの内側で前記コンクリートを打設して底版を構築することを特徴とする地下構造物の施工方法。
5. 前記工程（ｃ）において、前記ケーソンの内側の排水を行った後、前記ケーソンの内側に作業員を入れ、前記ケーソンの内側の地盤を床付位置まで掘削することを特徴とする請求項４記載の地下構造物の施工方法。
6. 前記ケーソンに、凍結用の流体を循環させる凍結管が設けられることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の地下構造物の施工方法。
7. 前記ケーソンに、温度センサが設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の地下構造物の施工方法。

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