JP6855104B2 - How to set the air pressure condition of the pneumatic caisson and its work room and man's air pressure room - Google Patents
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Description
この発明は地下構造物の築造に用いられるニューマチックケーソンおよびその作業室とマン気閘室の気圧条件設定方法に関する。 The present invention relates to a pneumatic caisson used for construction of an underground structure and a method for setting atmospheric pressure conditions in a working room and a man's air chamber.
地中下において地下水の浸入を抑えながら掘削をする場合、掘削作業室を高気圧下にする。高気圧下での作業は作業者にとって精神的、かつ肉体的負担が伴う。 When excavating under the ground while suppressing the ingress of groundwater, the excavation work room should be under high pressure. Working under high pressure is both mentally and physically burdensome for the worker.
このため、地上での遠隔操作によって高気圧作業の無人化技術が開発され実用化に至っているが、結局のところ点検等の理由で作業者が高気圧下の作業室に出入りしなければならない。 For this reason, unmanned technology for high-pressure work has been developed and put into practical use by remote control on the ground, but in the end, workers must go in and out of the work room under high pressure for inspection and other reasons.
作業室内の高気圧作業については、安全性の観点から法的規制がある。 There are legal restrictions on high-pressure work in the work room from the viewpoint of safety.
この規制としては、従来、高気圧作業安全衛生規則、第15条・第18条の「別表1」において気圧は0.4MPaまでが提示されていた。しかしながら、平成27年4月1日施行の法改正によって「別表第1」の制限が撤廃され、事業者側で「タイムテーブル」を算出して高気圧作業の安全を図ることが義務付けられた。これによって、0.4MPa以上の高気圧作業も高気圧障害防止を配慮する前提で可能となり、大深度地下構造物等の施工案件にも法的に対応が可能となった。 As this regulation, conventionally, the atmospheric pressure up to 0.4 MPa has been presented in "Appendix 1" of Articles 15 and 18 of the High Pressure Occupational Safety and Health Regulations. However, due to the revision of the law that came into effect on April 1, 2015, the restriction of "Appendix 1" was abolished, and it became obligatory for the business operator to calculate the "timetable" to ensure the safety of high-pressure work. As a result, high-pressure work of 0.4 MPa or more is possible on the premise that prevention of high-pressure obstacles is taken into consideration, and it has become possible to legally respond to construction projects such as deep underground structures.
特許文献1のニューマチックケーソンではスラブが、天井スラブと上スラブの2つある2重スラブ構造のマンロック(マン気閘室)となっている。 In the pneumatic caisson of Patent Document 1, the slab is a man lock (man air chamber) having a double slab structure having two slabs, a ceiling slab and an upper slab.
最近では掘削深度が増大する大深度地下構造物の構築が多くなりつつあり、図6に示すように、ニューマチックケーソン工法における作業室5´の気圧は例えば0.7MPaと高くなっている。この気圧は上スラブ10´にも作用する。したがって、気圧の上昇と共に上スラブ10´も強固にしなければならず、上スラブ10´を構成する鉄筋コンクリート製部材の厚さが非常に厚くなってきた。 Recently, the construction of deep underground structures with an increasing excavation depth is increasing, and as shown in FIG. 6, the air pressure in the working room 5'in the pneumatic caisson method is as high as 0.7 MPa, for example. This pressure also acts on the upper slab 10'. Therefore, the upper slab 10'must be strengthened as the atmospheric pressure rises, and the thickness of the reinforced concrete member constituting the upper slab 10'has become very thick.
また、従来では作業者用加減圧部が天井スラブ4´と上スラブ10´と間に形成した空間部分の一つであったが、最近の気圧の高まりによって、高気圧障害を防止する健康管理に対する配慮がより重要になってきた。 Further, in the past, the pressurizing / depressurizing part for workers was one of the space parts formed between the ceiling slab 4'and the upper slab 10', but due to the recent increase in atmospheric pressure, it is necessary for health management to prevent high pressure damage. Consideration has become more important.
上述のように、気圧の高まりによって上スラブを厚くすると、その分、構築費が増大する。また、作業が終了すると、最終構造としてケーソン本体の上スラブは必要ないため、上スラブを解体しなければならない。この場合、厚い上スラブを解体するには、その分、撤去費がかかり、工期も長びき、全体としての費用が増大するという課題があった。 As described above, if the upper slab is made thicker by increasing the atmospheric pressure, the construction cost will increase accordingly. Also, when the work is completed, the upper slab of the caisson body is not required as the final structure, so the upper slab must be disassembled. In this case, dismantling the thick upper slab has the problem that the removal cost is required, the construction period is lengthened, and the cost as a whole increases.
この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、作業室に出入りする作業員の健康障害を防ぐとともに、上スラブの厚み増しを抑え、構造部材の部材厚さの削減を図ったニューマチックケーソンおよびその作業室とマン気閘室の気圧条件設定方法を提供することにある。 The present invention has been proposed in view of the above, and an object thereof is to prevent health problems of workers entering and exiting the work room, suppress an increase in the thickness of the upper slab, and reduce the thickness of the structural member. The purpose of the present invention is to provide a method for setting atmospheric pressure conditions in a pneumatic caisson and its working room and man-slab room with reduced pressure.
請求項1記載の本発明では、地上の大気圧から作業室の気圧まで変化する高気圧作業環境が発生し、かつ天井スラブと上スラブとを備えた2重スラブ構造のニューマチックケーソンであって、前記天井スラブ上面に前記作業室に出入り可能な第1マン気閘室を設け、前記天井スラブと前記上スラブの空間部分を前記第1マン気閘室を内包する第2マン気閘室とし、前記第1マン気閘室は第1加減圧部を持ち、前記第2マン気閘室は第2加減圧部を持ち、両者間はハッチを介し出入り可能とし、前記作業室内の気圧から前記第1、第2マン気閘室は順次気圧を低く設定可能とし、かつ前記作業室内の気圧が作用する前記第1マン気閘室は耐圧部材とし、前記第1マン気閘室より低圧の前記第2マン気閘室の前記上スラブの部材厚さを薄くしたことを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1記載のニューマチックケーソンにおいて、前記上スラブを貫通し、前記第2マン気閘室内にマンシャフトの下方部を設けたことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1記載のニューマチックケーソンにおいて、前記上スラブは前記天井スラブの床面積より小で、上スラブの端部と前記天井スラブとの間に側壁を設け、この側壁とケーソン本体の側壁との間にスペースを設けたことを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項3記載のニューマチックケーソンにおいて、前記スペース部分にマンシャフトの下方部を設け、このマンシャフトを前記側壁に設けた開閉自在なハッチと接続したことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項1記載のニューマチックケーソンにおいて、前記第1マン気閘室に前記上スラブを貫通したマンシャフトを接続したことを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項1記載のニューマチックケーソンにおいて、前記第1マン気閘室の上部に少なくとも一以上のマン気閘室を積層状に接続し、各マン気閘室間はそれぞれ気圧が異なり、かつハッチを介し出入り可能で最上部のマン気閘室にマンシャフトが接続されたことを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、地上の大気圧から作業室の気圧まで変化する高気圧作業環境が発生し、かつ天井スラブと上スラブとを備えた2重スラブ構造のニューマチックケーソンであって、前記天井スラブ上面に前記作業室に出入り可能な第1マン気閘室を設け、前記天井スラブと前記上スラブの空間部分を前記第1マン気閘室を内包する第2マン気閘室とし、前記第1マン気閘室は第1加減圧部を持ち、前記第2マン気閘室は第2加減圧部を持ち、両者間はハッチを介し出入り可能とし、かつ前記作業室内の気圧から前記第1、第2マン気閘室は順次気圧を低く設定可能とし、このニューマチックケーソンの作業室とマン気閘室の気圧条件設定方法において、前記天井スラブと前記上スラブとの間にそれぞれ出入り可能とする開閉自在なハッチを有し、かつ加減圧部を有するマン気閘室を更に増設し、各マン気閘室は順次気圧が異なる設定としたことを特徴とする。
The present invention according to claim 1 is a pneumatic caisson having a double slab structure in which a high-pressure working environment that changes from the atmospheric pressure on the ground to the pressure in the work room is generated and the ceiling slab and the upper slab are provided. A first man air chamber that allows access to the work room is provided on the upper surface of the ceiling slab, and the space between the ceiling slab and the upper slab is used as a second man air chamber that includes the first man air chamber. The first man air chamber has a first air pressure / depressurization unit, the second man air chamber has a second air pressure / depressurization unit, and both can be accessed via a hatch. The pressure in the first and second man air chambers can be set lower in sequence, and the first man air chamber on which the pressure in the work chamber acts is a pressure-resistant member, and the pressure is lower than that of the first man air chamber. It is characterized in that the member thickness of the upper slab of the second man air chamber is reduced.
The present invention according to
According to the third aspect of the present invention, in the pneumatic caisson according to the first aspect, the upper slab is smaller than the floor area of the ceiling slab, and a side wall is provided between the end of the upper slab and the ceiling slab. A space is provided between the side wall and the side wall of the caisson body.
The present invention according to
The present invention according to
According to the sixth aspect of the present invention, in the pneumatic caisson according to the first aspect, at least one or more man-air chambers are connected in a laminated manner to the upper part of the first man-air chamber, and between the man-air chambers. Is characterized by having different air pressures, being able to enter and exit through a hatch, and having a man shaft connected to the uppermost man's caisson.
The present invention according to
本発明では天井スラブ上に複数のマン気閘室を設け、各マン気閘室の気圧を段階的に低くするようにしたため、作業員の健康障害を防止でき、安全性が向上する利点がある。
また、作業室の気圧が作用する第1マン気閘室は耐圧に優れた部材とし、第1マン気閘室を内包する第2マン気閘室の上スラブに作用する気圧の低減化を図り、これにより上スラブの厚み増しを防止し、上スラブの部材厚さを薄くできる経済的効果があり、かつ解体の作業時間が短縮し、工期の短縮化を図ることができ、この点からも経済的効果がある。
In the present invention, since a plurality of man's air chambers are provided on the ceiling slab and the air pressure in each man's air chamber is gradually lowered, there is an advantage that health hazards of workers can be prevented and safety is improved. ..
In addition, the first man air chamber on which the air pressure in the work room acts is made of a member with excellent pressure resistance, and the air pressure acting on the upper slab of the second man air chamber including the first man air chamber is reduced. This has the economic effect of preventing the thickness of the upper slab from increasing and reducing the thickness of the members of the upper slab, as well as shortening the dismantling work time and shortening the construction period. It has an economic effect.
マン気閘室において、高気圧障害の防止を考えた場合には、長時間にわたる減圧時間の過ごし方として手足を伸ばせる広い空間の確保が重要となる。広い空間を確保する点では鉄筋コンクリート製などの自由に形状を形成できるマン気閘室が有利である。減圧時間の特性として、最大気圧から例えば第1停止圧までの減圧時間は数分程度と比較的短く、特に第1停止圧から大気圧までの減圧ステップでは数時間を要している。この傾向は最大気圧とその環境における作業時間によっても異なるが、傾向は概ね同じである。 When considering the prevention of anticyclone damage in the man's air chamber, it is important to secure a large space where the limbs can be stretched as a way of spending a long decompression time. In terms of securing a large space, a man-air chamber made of reinforced concrete or the like that can freely form a shape is advantageous. As a characteristic of the decompression time, the decompression time from the maximum pressure to, for example, the first stop pressure is relatively short, about several minutes, and in particular, the decompression step from the first stop pressure to the atmospheric pressure requires several hours. This tendency varies depending on the maximum pressure and the working time in the environment, but the tendency is almost the same.
この点に着目して、本発明では比較的に狭い空間となるが減圧時間が短時間となる環境に対しては小型で頑丈なマン気閘室を使用し、減圧時間が長時間となる第1停止圧以降の環境に対しては鉄筋コンクリート製などであって広い空間とした上記マン気閘室を内包する別のマン気閘室を使用することで作業者の高気圧障害防止策を図り、かつ上スラブの鉄筋コンクリート製部材の部材厚さの削減化を達成している。 Focusing on this point, in the present invention, in an environment where the space is relatively narrow but the decompression time is short, a small and sturdy man-ventilation chamber is used, and the decompression time is long. For the environment after 1 stop pressure, by using another man's air chamber that includes the above man's air chamber, which is made of reinforced concrete and has a large space, measures to prevent high pressure obstacles for workers can be achieved. The thickness of the reinforced concrete member of the upper slab has been reduced.
図1は本発明の第1実施例を示す。 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
図において、1はニューマチックケーソンで、このケーソン本体は筒状の側壁2を備え、この側壁2の下部は刃口3となっており、かつ側壁2内の下方には天井スラブ4が設けられている。Gは掘削される地山である。そして、これら地山Gと天井スラブ4と刃口3とによって作業室5が構成される。
In the figure, reference numeral 1 denotes a pneumatic caisson, the caisson body is provided with a
天井スラブ4の一部には作業室5と天井スラブ4の上部空間とを貫通し、作業者が作業室5を入退出可能とする開口部6が形成され、開口部6上であって天井スラブ4の上部に第1マン気閘室7が設けられている。この第1マン気閘室7の室内は第1加減圧部として機能する。
An
第1マン気閘室7の下部には開閉自在な第1ハッチ8を有する。この第1ハッチ8は開口部6の上部に設けられている。また、第1マン気閘室7の側部にはやはり開閉自在な第2ハッチ9が設けられている。
A
第1ハッチ8は開閉して作業者が作業室5を出入りするためのものである。第2ハッチ9は作業者が第1マン気閘室7内と天井スラブ4上の空間部分を出入りするためのものである。
The
10は天井スラブ4の上方に間隔を介し設けられた上スラブで、この上スラブ10と天井スラブ4間の空間部分は第2マン気閘室11となり、この第2マン気閘室11は第2加減圧部として機能する。なお、この第2マン気閘室11は例えば鉄筋コンクリート製で、天井スラブ4、上スラブ10、ケーソン本体2の側壁によって区画形成され、窮屈な姿勢を避けて足首、膝、腰、背中を伸ばすことが可能な空間としている。
このように、本発明では、第1、第2マン気閘室7、11を設け、作業員の健康障害などを防止し、かつ上スラブ10の厚み増しを防止している。これについては後述する。
As described above, in the present invention, the first and second man-
12は地上から作業者が作業室5に出入りするためのマンシャフトであり、上スラブ10を貫通し、下部は天井スラブ4の上部に設けられている。このマンシャフト12内は、周知のように、螺旋階段またはエレベータ(図示せず)が設けられ、第2マン気閘室11の部分に開閉自在な第3ハッチ13が設けられ、地上からの作業者は第2マン気閘室11を介し第1マン気閘室7に第2ハッチ9を介し入ることができる。また、逆に、作業室5内の作業者は第1ハッチ8を介し第1マン気閘室7に入り、所定時間経過後、第2ハッチ9を介し第2マン気閘室11に入り、所定時間過ごし、第3ハッチ13を開閉し大気圧の環境でマンシャフト12を介し地上へ出ることができる。
次に本発明に係るニューマチックケーソンの各部の気圧条件設定方法について詳述する。 Next, the method of setting the atmospheric pressure condition of each part of the pneumatic caisson according to the present invention will be described in detail.
本発明は第1マン気閘室7と第2マン気閘室11とによる2重のマン気閘室を構成し、これら2か所の加減圧部によって気圧区分を設け、高気圧障害を防止するようにしている。
The present invention constitutes a double man's air chamber consisting of a first man's
気圧の条件設定として作業室5の気圧を例えば0.7MPaとした場合、第2マン気閘室11の加減圧部の最大気圧を例えば0.21MPaとし、これに加えて地上の大気圧の3区分の気圧状態を設定している。
When the atmospheric pressure in the
なお、ニューマチックケーソン工法を構成する掘削機における掘削、掘削土砂の積込み搬出に関わるマテリアル設備等は本発明の要旨とは直接関係しないので、また、周知であるため図の表記および説明については省略する。 It should be noted that the material equipment, etc. related to excavation in the excavator constituting the pneumatic caisson method and the loading and unloading of excavated soil are not directly related to the gist of the present invention, and since they are well known, the notation and explanation of the figures are omitted. To do.
本発明は、上述のように、第1、第2の2重構造としたマン気閘室7、11を備え、第1マン気閘室7は、鉄筋コンクリート製などの第2マン気閘室11に内包され、かつ第1マン気閘室7内を第1加減圧部とし、第2マン気閘室11内を第2加減圧部としている。この場合、第1マン気閘室7の内圧は作業室内の気圧が作用するため耐久性をもたせ、広い空間部分の第2マン気閘室11は低圧としている。
As described above, the present invention includes
すなわち、第1マン気閘室7の第1加減圧部では加減圧装置(図示省略:加圧バルブ、減圧バルブ、圧力監視盤等)によって調整されて作業室の気圧0.7MPaから所定の第1停止圧までの気圧状態とし、第2マン気閘室11の加減圧部でも同様に加減圧装置によって調整されて第1停止圧から大気圧までの気圧状態、例えば0.21MPa〜0となるように構成している。
That is, in the first pressurizing / depressurizing section of the first
以上のように、従来では加減圧部が1つであったのに対し、本発明の第1実施例では、作業室5の気圧を0.7MPaとした場合において、例えば第1加減圧部0.7〜0.21MPaの範囲、第2マン気閘室11の加減圧部はそれより低く0.21MPa〜0の範囲とし、加減圧部を複数としたことに特徴を有している。
As described above, in the conventional case, there was only one pressurizing / depressurizing section, but in the first embodiment of the present invention, when the air pressure in the
そして、これによって作業者は段階的に効率よく減圧作業を行えるようにし、従来のように長時間高気圧であって一箇所の減圧室にいなければならないという作業者の負担を軽減し、良い環境を提供し、作業者の精神的苦痛を和らげるとともに健康障害をも解消している。 This allows workers to perform decompression work step by step and efficiently, reducing the burden on workers who have to stay in one decompression chamber for a long time at high pressure as in the past, and a good environment. To relieve the mental distress of workers and eliminate health problems.
加えて、第1気閘室7により天井スラブ4と上スラブ10間の第2マン気閘室11の気圧を低くし、その気圧が上スラブ10に作用するようにしたため、上スラブ10の耐圧性を今までのように高くする必要がなくなり、上スラブ10の部材厚さを薄くできる。
In addition, the pressure resistance of the
図2は本発明の第2実施例を示す。 FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
この実施例では、上スラブを、天井スラブ4より小面積であって天井スラブ4の上方に位置する上スラブ10Aと、この上スラブ10Aの外周に形成された上スラブ側壁17A、17Bによって天井スラブ4の上部に密閉状の第2マン気閘室11を形成したことに特徴を有している。
In this embodiment, the upper slab is formed by the
この第2マン気閘室11内に第1マン気閘室7やハッチ13を有するマンシャフト12の下部が設けられている点については第1実施例と同様である。
It is the same as the first embodiment in that the lower part of the
図3は本発明の第3実施例を示す。 FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
この実施例では、上スラブ10Bに第6ハッチ16を有する側壁17Aを設け、この側壁17Aのハッチ16にマンシャフト12を接続したことに特徴を有する。この実施例では、上スラブ10Bを天井スラブ4の床面積より小とし、この上スラブ10Bの外周と天井スラブ4との間に開閉自在なハッチ16を有する側壁17Aを設け、この側壁17Aにマンシャフト12を接続した構成としている。マンシャフト12の下方部は側壁17Aとケーソン本体2の側壁との空間部分に設けられている。
In this embodiment, the
図4は本発明の第4実施例を示す。 FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
この実施例は比較的小規模のニューマチックケーソン工法に適用され、図3に示した第3実施例の変形で、マンシャフト12の下部を第1マン気閘室7の上部に接続したもので、省スペース化を図ったものである。マンシャフト12の下部にはハッチ14が設けられ、第1マン気閘室7内に出入り自在となっている。作業者は減圧にあたって天井スラブ4上に設けられた第1マン気閘室7で初期減圧し、第1停止圧まで減圧した後、第2マン気閘室11へ移動して減圧する。減圧中に次の作業者が入る場合、第1マン気閘室7を通って作業室5へ入る。その時ハッチ9は閉じている。その他の構成は図1に示した第1実施例と同様で同じ部材は同一符号で示し、説明は省略する。
This embodiment is applied to a relatively small-scale pneumatic caisson construction method, and is a modification of the third embodiment shown in FIG. 3, in which the lower part of the
図5は本発明の第5実施例を示す。 FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention.
この実施例は図4に示した第4実施例の変形で、第2マン気閘室11に内包された第1マン気閘室7の上部に第3マン気閘室7Aを積層して接続し、さらにこの第3マン気閘室7Aの上部に第4マン気閘室7Bを積層接続したものである。そして、最上部の第4マン気閘室7Bに上スラブ10Bに貫設されたマンシャフト12を接続した構成としている。なお、マンシャフト12の下部には第4マン気閘室出入りのハッチが設けられる。また、各マン気閘室にもハッチが設けられる。積層の態様としては2つ、あるいは3以上としても良い。
This embodiment is a modification of the fourth embodiment shown in FIG. 4, and the third
作業者は減圧にあたって天井スラブ4上に設けられた第1マン気閘室7で初期減圧し、第1停止圧まで減圧した後、第2マン気閘室11へ移動して減圧する。減圧中に次の作業者が入る場合、第4マン気閘室7B、第3マン気閘室7A等を通って作業室5へ入る。先の作業者が減圧途中に後から入った作業者が退出する場合には、ハッチ8を閉じて第2マン気閘室11と第1マン気閘室7とカプセル状第3マン気閘室7A間を同じ気圧とすれば、先の減圧作業者はカプセル状第3マン気閘室7Aに移動して減圧を続ける。後からの作業者は第1マン気閘室7で初期減圧し、第1停止圧まで減圧した後、第2マン気閘室11へ移動して減圧する。この時先に減圧中の作業者が第3マン気閘室7Aで減圧中にさらに後から作業者が作業室に入る場合、後からの作業者は第4気閘室7Bで加圧を行い減圧中の第3気閘室7Aと同じ気圧になった時点で先の作業者と後の作業者が入れ替わり先の作業者は第4気閘室7Bで引き続き減圧を行い大気圧になってから地上へ退室する。後の作業者は第3気閘室7Aで引き続き加圧を行った後作業室へ移動する。
Upon depressurization, the operator initially depressurizes in the first man's
なお、上記実施例における第1、第3、第4マン気閘室と第2マン気閘室は、構造物の規模、形状寸法によってプレキャスト部材によるマン気閘室とすることも可能である。 In addition, the 1st, 3rd, and 4th man air chambers and the 2nd man air chamber in the above-described embodiment may be man air chambers made of precast members depending on the scale and shape of the structure.
また、プレキャスト部材は、鉄板、鉄骨、鉄筋コンクリート等の単独あるいはそれらの合成部材で構成されてもよく、組立および解体が容易となる。 Further, the precast member may be composed of a single member such as a steel plate, a steel frame, or a reinforced concrete or a composite member thereof, which facilitates assembly and disassembly.
1 ニューマチックケーソン
2 ケーソン本体
3 刃口
4 天井スラブ
5 作業室
6 開口部
7 第1マン気閘室
7A 第3マン気閘室
7B 第4マン気閘室
8 第1ハッチ
9 第2ハッチ
10、10A、10B、10‘上スラブ
11 第2マン気閘室
12 マンシャフト
13 第3ハッチ
14 第4ハッチ
16 第5ハッチ
17 側壁
1
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