JP6810411B2 - ケーソンの施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ケーソンの施工方法、特に圧入式オープンケーソンの施工に際して、圧入・沈設されるケーソン躯体の反力の取り方を工夫した施工方法に関するものである。

ケーソン立て坑を構成することになるケーソン躯体を油圧ジャッキ等の圧入装置にて圧入・沈設する圧入式オープンケーソン工法においては、例えば特許文献１に記載されているように、ケーソン施工領域の周囲の複数箇所において予めグラウンドアンカー（単にアンカーまたはアースアンカーとも称される。）を地中深く埋設するようにして定着させておき、地面に設置したケーソン躯体の内部を掘削しながら、グラウンドアンカーから伸びる鋼棒等の緊張部材を圧入装置として機能することになる油圧ジャッキに接続して、上記グラウンドアンカーを牽引し、そのアンカー牽引に基づく地盤反力をケーソン躯体に加えることで、ケーソン躯体を地中に圧入・沈設するようにしている。

特許第５４２６７９５号公報

しかしながら、特許文献１に代表されるような従来の技術では、地中への定着部となるグラウンドアンカーの位置としては、ケーソン躯体の圧入・沈設に伴う掘削が及ばない深度位置として、一般的には構築しようとするケーソン躯体の最大深度よりも深い位置（刃口部よりも深い位置）とする必要があることから、大深度ケーソンの場合にはグラウンドアンカーそのものの施工深度に限界があり、アンカーの施工性の面でなおも改善の余地を残している。

ここで、地中に定着させるグラウンドアンカーの位置として、一般的にケーソン躯体の最大深度よりも深い位置（刃口部よりも深い位置）としているのは、ケーソン躯体が沈下する際にそのケーソン躯体周辺の地盤を乱すため、所定の耐力を確保できないためである。

そこで、本発明者等がケーソン沈設時の周辺地盤の変位測定を実施した結果、ケーソン躯体の刃口部が通過した際には周辺地盤は側方に変位するが、その後は大きな変位がみられないことが確認できた。また、ケーソン躯体の姿勢が安定しない初期の圧入・沈設段階を過ぎてしまうと、周辺地盤の変位も非常に小さいものであることが確認できた。

本発明は上記のような課題および知見に着目してなされたものであり、とりわけグラウンドアンカーの施工深度に依存せずに、グラウンドアンカーの施工深度が浅くても必要な地盤反力を得ることができるように考慮されたケーソンの施工方法を提供するものである。

本発明は、ケーソン躯体が圧入・沈設される領域の外側でグリップジャッキに接続されるグラウンドアンカーを地中に定着させ、前記グラウンドアンカーに反力をとりながら、圧入装置により前記ケーソン躯体に押し込み力を加えてそのケーソン躯体を地中に圧入・沈設するケーソンの施工方法である。その上で、前記ケーソン躯体の最終的な圧入・沈設深度よりも浅い位置に定着深度が異なる複数のグラウンドアンカーを定着させ、前記ケーソン躯体の刃口部が少なくともいずれか一つのグラウンドアンカーの定着深度領域にあるときには、この定着深度領域にあるグラウンドアンカーと前記グリップジャッキとの接続を解除して、前記定着深度領域にない残された他のグラウンドアンカーを前記グリップジャッキに接続することにより、当該定着深度領域にない残された他のグラウンドアンカーに反力を取りながら前記ケーソン躯体を地中に圧入・沈設するようにしたものである。

より望ましい形態としては、前記ケーソン躯体の最終的な圧入・沈設深度よりも浅い位置に定着深度が異なる複数組のグラウンドアンカーを定着させ、前記ケーソン躯体の刃口部がいずれか一組のグラウンドアンカーの定着深度領域にあるときには、この定着深度領域にあるグラウンドアンカーと前記グリップジャッキとの接続を解除して、前記定着深度領域にない少なくとも他の一組のグラウンドアンカーを前記グリップジャッキに接続することにより、当該定着深度領域にない少なくとも他の一組のグラウンドアンカーに反力を取りながら前記ケーソン躯体を地中に圧入・沈設するものとする。

別の態様としては、前記定着深度が異なる三組以上のグラウンドアンカーを定着させ、前記ケーソン躯体の刃口部がいずれか一組のグラウンドアンカーの定着深度領域にあるときには、この定着深度領域にある一組のグラウンドアンカーと前記グリップジャッキとの接続を解除して、前記定着深度領域にない他の複数組のグラウンドアンカーを前記グリップジャッキに接続することにより、当該定着深度領域にない他の複数組のグラウンドアンカーに反力を取りながら前記ケーソン躯体を地中に圧入・沈設することが好ましい。

また、前記複数組のグラウンドアンカーは、定着深度が互いにオーバーラップしないように当該定着深度を段階的に異ならせてあることが好ましい。

さらに、前記ケーソン躯体の圧入・沈設と、前記ケーソン躯体の上部への躯体セグメントの継ぎ足し、および前記ケーソン躯体内部の掘削・排土と、をそれぞれ繰り返すことで必要深度のケーソンを構築することが好ましい。

本発明によれば、グラウンドアンカーの定着深度に左右されずに必要深度のケーソンの構築が可能となるほか、グラウンドアンカーのための削孔深さが浅くて済むことで、小型の削孔機械で対応することができ、工費の削減が図れると共に、施工ヤードも縮小化できる利点がある。

本発明に係るケーソンの施工方法の第１の実施の形態を示す図で、施工途中のケーソンの断面説明図。 図１の平面説明図。 本発明に係るケーソンの施工方法の第２の実施の形態を示す図で、施工途中のケーソンの断面説明図。

図１，２は本発明に係るケーソンの施工方法を実施するためのより具体的な第１の形態を示していて、特に図１は施工途中のケーソンの断面説明図を、図２は図１の平面説明図をそれぞれ示している。

ここでは、円形を円周方向でｎ等分してなる１／ｎ円形の鋼鉄（鋼板）製のセグメントピースＰｓを地上にて円形の環状セグメントＳに組み立て、その環状セグメントＳを一段ずつ深さ方向に継ぎ足しながら順次圧入・沈設することでケーソン躯体１を構築する場合の例を示している。

そして、特に図１の右半部と左半部とでは互いに異なる状態を示している。図１の右半部では、円形の環状セグメントＳを深さ方向に複数段にわたって継ぎ足したケーソン躯体１を地中に圧入・沈設した後に、そのケーソン躯体１の最上段に次の環状セグメントＳを継ぎ足すべく積み上げた状態を示している。これに対して、図１の左半部では、次のステップとして、右半部で継ぎ足した環状セグメントＳを含むケーソン躯体１全体を地中に圧入・沈設した直後の状態を示している。

図１，２において、１は地中への圧入・沈設による構築途中のケーソン躯体、２は地面Ｇ側に設置された圧入・沈設装置、３は図２に示したクローラクレーン３０のジブに吊り下げ支持されているバケット系掘削機としてのクラムシェルバケットである。また、１０ａ，１０ｂは後述するようにケーソン躯体１の圧入・沈設に先立って、ケーソン躯体１が構築されるべき領域の周りに埋設されて定着固定される二組のグラウンドアンカーである。

圧入・沈設装置２は、平面視にてケーソン躯体１が構築されるべき領域を取り囲むように四箇所に立設された例えば略角柱状のポスト部５と、これらの四つのポスト部５に掛け渡されて平面視にて略井桁状をなす足場を兼ねた圧入桁部材６と、圧入桁部材６上においてポスト部５に近接する四箇所に立設された圧入装置としてのグリップジャッキ（油圧式圧入ジャッキ）７と、圧入桁部材６の下面側に設けられてケーソン躯体１の直径に対応する中間桁部材８と、から構成されている。圧入桁部材６は四つのポスト部５に昇降可能に案内・支持されており、後述するように複数のグリップジャッキ７の圧下力または牽引上昇力を受けてその昇降動作が可能となっている。

なお、グリップジャッキ７は、センターシャフト７ａと、そのセンターシャフト７ａとともに油圧シリンダ機構を形成している複合筒構造のケーシングチューブ７ｂと、そのケーシングチューブ７ｂに内蔵された油圧式のグリップ機構等にて構成されている。そして、グリップジャッキ７は、油圧によりセンターシャフト７ａをグリップ（クラップ）した状態でケーシングチューブ７ｂを伸長動作させることで圧下力を発生するものである。また、グリップ機構にてセンターシャフト７ａをグリップし直すことで複数段にわたって圧下力を発生することが可能である。このグリップジャッキ７は公知の構造のものである。

ケーソン躯体１が構築される領域の周囲には、予め先に述べた二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂが地中深く埋設されて定着固定される。二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂは、例えばケーソン躯体１が構築される領域の平面視にてケーソン躯体１を取り囲む四箇所にそれぞれ定着固定される四つのものが一組とされている。すなわち、二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂは、平面視にて図２に示したグリップジャッキ７の位置に近接した位置に配置される。

これらの二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂは例えば周面摩擦型と称されるタイプのものであり、ケーソン躯体１の最終的な圧入・沈設深度（ケーソン躯体１の最終的な構築深度）よりも浅い位置に埋設されて定着固定される。そして、二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂ同士が深さ方向で互いにオーバーラップすることがないように、互いに定着深度を異ならせて配置してある。

二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂのそれぞれには例えばアンカー鋼棒等の緊張部材９が接続されている。各緊張部材９の上端部は、アンカーカプラー１１を介して対応するグリップジャッキ７のセンターシャフト７ａに脱着可能に連結される。なお、図１の左半部では、定着深度の深いグラウンドアンカー１０ｂが緊張部材９を介してグリップジャッキ７のセンターシャフト７ａに連結されている状態を示し、同図の右半部では、定着深度の浅いグラウンドアンカー１０ａが緊張部材９を介してグリップジャッキ７のセンターシャフト７ａに連結されている状態を示している。

本実施の形態では、各グリップジャッキ７ごとに、定着深度の異なる二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂに接続されている二本の緊張部材９が対応している。そして、それら二本の緊張部材９を選択的または同時にアンカーカプラー１１を介してグリップジャッキ７に接続することが可能となっている。その上で、後述するように、ケーソン躯体１の圧入・沈設深度に応じて、定着深度の異なる二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂを使い分けるようになっている。

なお、二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂは、削孔機械を用いた上でグラウト等を併用した公知のグラウンドアンカー工法によって施工される。また、グラウンドアンカーには、先に例示した摩擦型アンカー以外に、ＫＴＢアンカーに代表される支圧（圧縮）型アンカーや、複合型アンカー等があるので、摩擦型アンカーに限らずいずれの方式のものを用いても良い。

ケーソン躯体１は、先にも述べたように、例えば１／ｎ円形の鋼鉄（鋼板）製のセグメントピースＰｓを単位要素として複数のセグメントピースＰｓ，Ｐｓ同士を地上にて組み合わせて環状セグメント（躯体セグメント）Ｓとして組み立てる。この組み立て後の環状セグメントＳを既設ケーソン躯体１の最上段に継ぎ足すように載置した上で、グリップジャッキ７の圧下沈設力により地中に圧入・沈設し、こうして環状セグメントＳを必要数だけ積み上げることでケーソン躯体１が構築される。

グリップジャッキ７によるケーソン躯体１の圧入・沈設に際しては、各グリップジャッキ７のセンターシャフト７ａに対してケーシングチューブ７ｂを下方に伸長動作させると、緊張部材９を介してグリップジャッキ７のセンターシャフト７ａとグラウンドアンカー１０ａまたは１０ｂとの間に引っ張り力がはたらくことになる。その反力が圧入・沈設力として圧入桁部材６と中間桁部材８とを介してケーソン躯体１に伝達され、その結果としてケーソン躯体１が徐々に圧入・沈設されることになる。

すなわち、ケーソン躯体１の構築に先立って、グラウンドアンカー１０ａまたは１０ｂを緊張部材９とアンカーカプラー１１とを介して各グリップジャッキ７のセンターシャフト７ａに機械的に接続することで、先に述べたようにグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂはケーソン躯体１を圧入沈設する際の反力受けとして機能することになる。

このようなグリップジャッキ７によるケーソン躯体１の圧入・沈設と、ケーソン躯体１となるべき環状セグメントＳの組み立てと継ぎ足し、さらにはクラムシェルバケット３によるケーソン躯体１の内底部（底盤部）の掘削・排土（いわゆる床掘り）とを繰り返す。その結果として、図１に示すように最終的には立て坑として機能することになる所定深度のケーソン躯体１が構築されることになる。なお、図１の符号Ｑは地下水レベルを示している。

ここで、図１に示したようなケーソンの構築に際して、ケーソン躯体１の圧入・沈設深度に応じて、二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂを使い分けるものとする。ケーソン躯体１の圧入・沈設の初期段階において、ケーソン躯体１の最深部である先端の刃口部１ａが定着深度の浅い一組のグラウンドアンカー１０ａの深度領域を通過し終わるまでは、図１の左半部に示すように、定着深度の深い一組のグラウンドアンカー１０ｂを対応するグリップジャッキ７にそれぞれ接続して、この定着深度の深い一組のグラウンドアンカー１０ｂを使って地盤反力を取るものとする。

また、ケーソン躯体１の圧入・沈設の進行に伴い、ケーソン躯体１の刃口部１ａが定着深度の深い一組のグラウンドアンカー１０ｂの深度領域に到達したならば、その時点で反力受けとして使用するグラウンドアンカーを切り換えるものとする。具体的には、ケーソン躯体１の刃口部１ａが定着深度の深い一組のグラウンドアンカー１０ｂの深度領域に到達した以降は、その定着深度の深い一組のグラウンドアンカー１０ｂに代えて、図１の右半部に示すように、定着深度の浅い一組のグラウンドアンカー１０ａを各グリップジャッキ７に接続し直して、この定着深度の浅い一組のグラウンドアンカー１０ａを使って地盤反力を取るものとする。

さらなるケーソン躯体１の圧入・沈設の進行に伴い、ケーソン躯体１の刃口部１ａが定着深度の深い一組のグラウンドアンカー１０ｂの深度領域を超えたならば、以降は一組のグラウンドアンカー１０ａまたは１０ｂを使って、あるいは二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂを併用することで、地盤反力を取るものとする。なお、二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂに付帯する二本の緊張部材９を同時にアンカーカプラー１１を介してグリップジャッキ７に接続可能であることは先に述べた通りである。

このように、ケーソン躯体１の圧入・沈設深度に応じて、二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂを選択的に使い分けたり、あるいは二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂを同時使用することで、グラウンドアンカー１０ａ，１０ｂの定着深度に左右されずに必要深度のケーソンの構築が可能となる。また、それぞれのグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂの定着のための削孔深さが浅くて済むことで、小型の削孔機械で対応することができるようになり、工費の削減が図れると共に、施工ヤードも縮小化できることになる。

ここで、それぞれのグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂと周辺地盤との相対変位を抑制して必要な耐力を確保する上では、ベントナイト等の注入による周辺影響防止工（周辺摩擦抵抗低減工あるいは沈下促進工とも称される。）を併用することが望ましい。

なお、上記実施の形態では、四つを一組とした二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂを使用した場合の例を示しているが、グリップジャッキ７の数の増減と併せて、一組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂの数も適宜増減可能である。また、複数個で一組のグラウンドアンカー１０ａまたは１０ｂのなかに定着深度が異なるものが含まれていても良いし、個々にグラウンドアンカーの定着深度が異なっていても良い。さらに、例えば複数個で一組のグラウンドアンカー１０ａまたは１０ｂのみを使用するものとし、それぞれのグラウンドアンカー１０ａまたは１０ｂのなかに定着深度が異なるものが含まれていても良いし、個々にグラウンドアンカーの定着深度が異なっていても良い。

さらにまた、上記実施の形態では、先にも述べたように、１／ｎ円形の鋼鉄（鋼板）製のセグメントピースＰｓを単位要素として複数のセグメントピースＰｓ，Ｐｓ同士を組み合わせて組み立てた環状セグメントＳを用いる場合の例を示しているが、１／ｎ円形のセグメントピースＰｓが鉄筋コンクリート（ＲＣ）製のものでも良く、さらには環状セグメントＳそのものが一体化された鉄筋コンクリート製のものであっても良い。

図３は本発明に係るケーソンの施工方法を実施するための第２の形態を示していて、先に説明した図１と共通する部分には同一符号を付して重複する説明は省略するものとする。

図３に示す第２の実施の形態では、構築すべきケーソン躯体１の周りであって且つケーソン躯体１の最終的な構築深度よりも浅い位置に、定着深度の異なる三組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂ，１０ｃを配置したものである。なお、それぞれのグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂ，１０ｃが深さ方向で互いにオーバーラップしないように考慮されていることは、図１に示した第１の形態と同様である。

そして、ケーソン躯体１の圧入・沈設の初期段階において、ケーソン躯体１の最深部である先端の刃口部１ａが定着深度が最も浅い一組のグラウンドアンカー１０ａの深度領域を通過し終わるまでは、定着深度が中間深さの一組のグラウンドアンカー１０ｂと定着深度が最も深い一組のグラウンドアンカー１０ｃとをそれぞれ対応するグリップジャッキ７に接続して、これら二組のグラウンドアンカー１０ｂ，１０ｃを使って地盤反力を取るものとする。

また、ケーソン躯体１の圧入・沈設の進行に伴い、ケーソン躯体１の刃口部１ａが定着深度が中間深さの一組のグラウンドアンカー１０ｂの深度領域に到達したならば、その時点で反力受けとして使用するグラウンドアンカーを切り換えるものとする。具体的には、ケーソン躯体１の刃口部１ａが定着深度が中間深さのグラウンドアンカー１０ｂの深度領域に到達した以降は、それまでの二組のグラウンドアンカー１０ｂ，１０ｃに代えて、定着深度が最も浅い一組のグラウンドアンカー１０ａと定着深度が最も深い一組のグラウンドアンカー１０ｃとを対応するグリップジャッキ７に接続し直して、これらの二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｃを使って地盤反力を取るものとする。

さらなるケーソン躯体１の圧入・沈設の進行に伴い、ケーソン躯体１の刃口部１ａが定着深度が最も深い一組のグラウンドアンカー１０ｃの深度領域に到達したならば、その時点で反力受けとして使用するグラウンドアンカーを切り換えるものとする。具体的には、ケーソン躯体１の刃口部１ａが定着深度が最も深い一組のグラウンドアンカー１０ｃの深度領域に到達した以降は、それまでの二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｃに代えて、定着深度が最も浅い一組のグラウンドアンカー１０ａと定着深度が中間深さの一組のグラウンドアンカー１０ｂとを対応するグリップジャッキ７に接続し直して、これらの二組のグラウンドアンカー１０ａと１０ｂを使って地盤反力を取るものとする。

その後、一層のケーソン躯体１の圧入・沈設の進行に伴い、ケーソン躯体１の刃口部１ａが定着深度が最も深い一組のグラウンドアンカー１０ｃの深度領域を超えたならば、以降は従前のまま二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂを併用して、あるいは他の二組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｃまたは１０ｂ，１０ｃを併用することで、地盤反力を取るものとする。

このように、本実施の形態によれば、ケーソン躯体１の圧入・沈設深度に応じて定着深度の異なる三組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂ，１０ｃを使い分けることで、各組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの定着深度に左右されずに必要深度のケーソンの構築が可能となる。よって、この第２の実施の形態においても、先の第１の実施の形態と全く同様の効果が得られることになる。

なお、上記第２の実施の形態では、定着深度の異なる三組のグラウンドアンカー１０ａ，１０ｂ，１０ｃを使い分ける場合を例にとって説明したが、ケーソン躯体１の構築深度によっては、三組以上のグラウンドアンカーを使い分けることも可能であることは言うまでもない。

１…ケーソン躯体
１ａ…刃口部
３…クラムシェルバケット
７…グリップジャッキ（圧入装置）
１０ａ…グラウンドアンカー
１０ｂ…グラウンドアンカー
１０ｃ…グラウンドアンカー
Ｓ…環状セグメント（躯体セグメント）

Claims (5)

1. ケーソン躯体が圧入・沈設される領域の外側でグリップジャッキに接続されるグラウンドアンカーを地中に定着させ、前記グラウンドアンカーに反力をとりながら、圧入装置により前記ケーソン躯体に押し込み力を加えてそのケーソン躯体を地中に圧入・沈設するケーソンの施工方法であって、
   前記ケーソン躯体の最終的な圧入・沈設深度よりも浅い位置に定着深度が異なる複数のグラウンドアンカーを定着させ、
   前記ケーソン躯体の刃口部が少なくともいずれか一つのグラウンドアンカーの定着深度領域にあるときには、この定着深度領域にあるグラウンドアンカーと前記グリップジャッキとの接続を解除して、前記定着深度領域にない残された他のグラウンドアンカーを前記グリップジャッキに接続することにより、当該定着深度領域にない残された他のグラウンドアンカーに反力を取りながら前記ケーソン躯体を地中に圧入・沈設することを特徴とするケーソンの施工方法。
2. ケーソン躯体が圧入・沈設される領域の外側でグリップジャッキに接続されるグラウンドアンカーを地中に定着させ、前記グラウンドアンカーに反力をとりながら、圧入装置により前記ケーソン躯体に押し込み力を加えてそのケーソン躯体を地中に圧入・沈設するケーソンの施工方法であって、
   前記ケーソン躯体の最終的な圧入・沈設深度よりも浅い位置に定着深度が異なる複数組のグラウンドアンカーを定着させ、
   前記ケーソン躯体の刃口部がいずれか一組のグラウンドアンカーの定着深度領域にあるときには、この定着深度領域にあるグラウンドアンカーと前記グリップジャッキとの接続を解除して、前記定着深度領域にない少なくとも他の一組のグラウンドアンカーを前記グリップジャッキに接続することにより、当該定着深度領域にない少なくとも他の一組のグラウンドアンカーに反力を取りながら前記ケーソン躯体を地中に圧入・沈設することを特徴とするケーソンの施工方法。
3. 前記定着深度が異なる三組以上のグラウンドアンカーを定着させ、
   前記ケーソン躯体の刃口部がいずれか一組のグラウンドアンカーの定着深度領域にあるときには、この定着深度領域にある一組のグラウンドアンカーと前記グリップジャッキとの接続を解除して、前記定着深度領域にない他の複数組のグラウンドアンカーを前記グリップジャッキに接続することにより、当該定着深度領域にない他の複数組のグラウンドアンカーに反力を取りながら前記ケーソン躯体を地中に圧入・沈設することを特徴とする請求項２に記載のケーソンの施工方法。
4. 前記複数組のグラウンドアンカーは、定着深度が互いにオーバーラップしないように当該定着深度を段階的に異ならせてあることを特徴とする請求項２または３に記載のケーソンの施工方法。
5. 前記ケーソン躯体の圧入・沈設と、前記ケーソン躯体の上部への躯体セグメントの継ぎ足し、および前記ケーソン躯体内部の掘削・排土と、をそれぞれ繰り返すことで必要深度のケーソンを構築することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のケーソンの施工方法。

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