JPH03295929A - オープンケーソン沈埋工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地上で構築した鉄筋コンクリート造りの中空構
造物を内部の土砂掘削、排土を行いながら、地盤中に押
し込み、所定の基礎地盤に到達させるオーブンケーソン
工法に係わり、ケーソン基礎、地下鉄道建設工事におけ
る大深度の文机、排気孔、上下水道建設工事における大
深度の文机、マンホール、送電鉄塔基礎、地下水槽等の
構造物に適用可能なオープンケーソン沈埋工法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

一般に、橋梁、鉄橋等を構築する場合には上部構造物か
ら作用する荷重を信頼できる地盤に伝達する基礎構造物
を地中に構築しているが、特に深い基礎構造物の構築方
法の一つとしてオーブンケーソン工法が知られている。

オーブンケーソン工法は、例えば第８図に示すように地
上で構築した鉄筋コンクリート造りの一体中空構造物で
あるケーソン本体８０の中空内部をクローラクレーン８
３のローブ８４で吊り下げたタラムシエル８５で土砂掘
削、排土を行いながら地中に沈下させ所定の基礎地盤に
到達させるものである。この場合、ケーソンの先端に形
成した刃口金物８１の外径を大きくして上部壁８２と地
盤との間に間隙をつくり、摩擦を小さくするフリクショ
ンカットを施している。なお、掘削は一般に水中掘削で
あるが、地下水位低下工法などの補助工法を併用するこ
とにより陸掘りも可能である。

〔発明が解決すべき課題〕 ところで、オーブンケーソン工法において、ケーソンを
沈下させるためには、次の条件式％式％ を満たす必要がある。ここで、Ｗｃはケーソン躯体自重
、Ｗｗは載荷荷重、Ｕはケーソン躯体の浮力、Ｆはケー
ソン躯体壁面の周面摩擦力、Ｑは刃口の貫入抵抗力であ
る。この条件式から、ケーソン沈下を円滑に行うために
は刃口の貫入抵抗力の低減、ケーソン躯体壁面の周面摩
擦力の低減、載荷荷重の施工が必要であるが、それぞれ
以下のような問題がある。

（ａ）刃口の貫入抵抗力の低減 従来の沈下方法では、刃口下の土砂を掘削することによ
り刃口の貫入抵抗力を低減化することを原則としている
が、掘削の状況によっては瞬間的にケーソンが宙吊りの
状態になってケーソンの急激な沈下や周辺地盤の沈下等
を生じる可能性がある。

（ｂ）壁面の摩擦力の低減 ■一体の中空構造物の周面全体が地盤から摩擦抵抗を受
けるので、刃口をケーソン躯体部より大きくしてフリク
ションカットを行っているが、壁面と地盤との間に間隙
やゆるみを生じさせるとともに、周辺地盤の沈下やケー
ソン自体の傾斜を発生させるおそれがある。

■摩擦低減材の塗布 壁面に特殊な活性材を塗布してケーソン本体の壁面と地
盤との周面摩擦力を低下させているが、必ずしも十分で
はない。

■シートによる壁面被覆 強靭、柔軟、かつ摩擦抵抗の小さいシートでケーソン壁
面を被覆し、地盤と壁面が直接接しないようにしている
が、シートを被覆する工程が増える。

■ジェツテイング ケーソン躯体外局面にパイプにより配置した噴射孔を設
け、高圧空気または高圧水を噴出させ、地盤と壁面の間
に隙間を形成して周面摩擦力を減少させている。しかし
、ケーソン躯体外周面にパイプを配置したり、高圧空気
または高圧水を噴出する工程を付加する必要があり、作
業工程が増えてしまう。

■泥水によるジェツテイング ベントナイト泥水を噴射し、フリクションカットによる
間隙を泥水で満たし、地盤と壁面の摩擦を泥水と壁面の
粘性抵抗に置き換え、周面の摩擦抵抗力の低減を図るも
のであり、■と同様に作業工程が増えてしまうとういう
問題がある。

（Ｃ）載荷荷重の施工 ケーソン躯体自重のみでは鉛直沈下刃が不足する場合、
躯体上部にシートパイル、Ｈ鋼、インゴット等の部材を
載荷して沈下刃を増大させている。

しかし、ケーソン躯体ロットの縦筋のため、載荷施工が
やりにくく、部材の固定も必要となる。また、載荷荷重
の部材積み上げ途中で、急激に大きな沈下を生じるおそ
れがある。さらに、載荷荷重時には掘削が不可能であり
、ケーソン躯体の各リフト毎に載荷荷重部材の積卸しが
必要なため、工費と工期に影響を与える。なお、ケーソ
ン規模が小さい場合は周辺に打ち込んだ杭あるいは鉛直
なアースアンカーを反力として沈下荷重を増加させる方
法もある。

また、ケーソンの傾斜、移動を少なく施工することはオ
ープンケーソン工法の重要な問題であるが、ケーソン施
工の傾斜、移動対策および修正には、掘削、載荷荷重に
よる鉛直力の偏載荷、水平力の載荷による修正、周面摩
擦力の低減等を考慮する必要がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、周面摩擦
力の逓減のための補助工法を併用せずに、壁面摩擦力を
有効活用するとともに、載荷荷重を不要とし、洗炭が大
きくなった場合には刃口下の土砂掘削を不要とすること
が可能で、ケーソンの傾斜、移動等を容易に修正するこ
とができるオープンケーソン沈埋工法を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のオープンケーソン沈埋工法は、ケーソンを複数
のブロックに分割し、シンキング動作、スイング動作を
行う複数のジヤツキを各ブロック間に設置し、これらジ
ヤツキを伸縮、揺動させて各ケーソンブロックを順次沈
下させていくことを特徴とする。

〔作用〕

本発明のオープンケーソン沈埋工法は、ケーソンを複数
のブロックから構成し、各ケーソンブロック間にシンキ
ング動作及びスイング動作を行う複数のジヤツキを設置
するとともに、各ケーソンブロック間を鉄板からなるス
ライドリングで密閉防護し、洗炭が小さい間は刃口ケー
ソンブロック内部を掘削することにより沈下させる。洗
炭が大きくなったら、沈埋する刃口ケーソンブロック以
外の全てのケーソンブロックを反力として利用し、刃口
ケーソンブロック上側に設置したジヤツキを揺動させて
刃口ケーソンブロックを円周方向に回転させつつ沈下さ
せ、次に刃口ケーソンブロック上にジヤツキを介して載
置された第２のケーソンブロックの沈下は、刃口ケーソ
ンブロック、及び第２のケーソンブロックよりも上方に
ある全てのケーソンブロックを反力として利用し、刃口
ケーソンブロック上のジヤツキを短縮させるとともに、
第２のケーソンブロック上に設置されたジヤツキを揺動
させ、第２のケーソンブロックを円周方向に回転させな
がら沈下させ、以後順次同様の工程を繰り返して第３、
第４・・・・・・のケーソンブロックを１つづつ沈下さ
せ、最上段のケーソンブロックの沈下は、下方の全ての
ケーソンブロックの反力を利用し、最上段ケーソンブロ
ックが載置されたジヤツキの短縮と揺動により行う。

〔実施例〕

以下、実施例を説明する。

第１１１ｉ？Ｉは本発明のオープンケーソン沈埋工法を
説明するための図、第２図はシンキングジヤツキとスイ
ングジヤツキの関係を示す図、第３図はスイングジヤツ
キを説明するための図、第４図はシンキングジヤツキを
説明するための図、第５図はダブルジヤツキの配置平面
図、第６図は油圧供給系を説明するための図である。図
中、１０．１０−１〜１０〜５はケーソンブロック、２
０．２０−１〜２０〜４はスイングジヤツキ、２１はス
イングジヤツキ用ブラケット、２２は丸ピン、２３はア
ンカーボルト、２４は油圧ホース、３０．３０−１〜３
０−４はシンキングジヤツキ、３１．３４はアンカーボ
ルト、３２は滑り装置、３３は長孔付きブラケット、３
５は角ピン、３６は長孔、３７は油圧ホース、４０．４
０−１〜４０〜５はスライドリング、４１はアンカーボ
ルト、４３は止水ゴムリング、５０は地表面（Ｇ、　　
Ｌ）　、６０はジヤツキ駆動用油圧ユニット、６２は油
圧供給ホース、６３は配管である。

本発明はケーソンを複数のブロックに分割し、各ブロッ
ク間にダブルジヤツキを配置し、ダブルジヤツキの作用
により１ブロツクづつ沈下させることを特徴としている
。

第２図に示すように、各ケーソンブロック間にはスイン
グジヤツキ（揺動ジヤツキ）２０とシンキングジヤツキ
（沈下ジヤツキ）３０からなるダブルジヤツキが設置さ
れている。またケーソンブロック間は、下側ケーソンブ
ロックに固定され、上側ケーソンブロックに対しては止
水ゴムリング４３で押圧接触する鉄板からなるスライド
リング４０で密閉防護される。止水ゴムリング４３が押
圧接触するケーソンブロックの外壁面は径を小さくして
あり、径が変る段部とスライドリングの上端との間隔ｄ
はシンキングジヤツキによるストロークとの関係で決め
られる。なお、止水ゴムリングに代えて空気圧利用のゴ
ムホースを使用してもよい。

第３図に示すように、スイングジヤツキ２０の上端及び
下端は、アンカーボルト２３で各々上下のケーソンブロ
ックに固定されたブラケット２１に丸ピン２２で回動可
能に支持され、所定角度、例えば４５°傾斜の押し引き
ジヤツキ２０の伸縮により上下のケーソンブロックに対
して垂直成分と水平成分の力を加えて円形ケーソンに対
して周方向に力を加えて回転揺動作用をする。

第４図に示すように、シンキングジヤツキ３０は、下端
がアンカーボルト３１で固定され、一方上端は、アンカ
ーボルト３４で上側ケーソンブロックに固定された長孔
付きブラケット３３を通して貫通する角ビン３５で支持
されてすべり装置３２が形成されてスイングジヤツキに
よる円周方向のストロークに追随可能となっている。そ
して、ジヤツキの伸縮により上側ケーソンと下側ケーソ
ンに対して鉛直方向の力が与えられるとともに、スイン
グジヤツキが作動して周方向の力が付与されたときには
角ピン３５が長孔３６内で摺動してシンキングジヤツキ
３０が転倒せずスムーズな鉛直力の伝達が図られる。

第５図に示すように、これらダブルジヤツキが円形状に
ケーソンブロックの厚みの範囲内に収まるように複数個
配置される。この場合、両ジヤツキの設置数、配置はケ
ーソンの規模（壁厚、ケーソンブロックの長さ、断面寸
法等）によって決定される。そして、各ジヤツキには、
第６図に示すように駆動用油圧ユニット６０により油圧
ホース６２を通して油圧がかけられ、シンキングジヤツ
キは伸縮し、スイングジヤツキは揺動するように駆動さ
れる。図示の例では油圧ホース６２はケーソンの内側壁
部分の配管６３内に設けるようにしているが、ケーソン
中空内部の掘削作業が並イテして可能になるように、ケ
ーソンブロック壁内に予め設置された配管を利用し、そ
こを通してたるませて設けるようにすることが好ましく
、システム全体は図示しない制御装置により地上で集中
管理する。

次に、第１図によりケーソンの沈埋について説明する。

先ず、第１図（ａ）に示すように先端に刃口を有する刃
口ケーソンブロック１０−１を据え付ける。

前述したようにケーソンブロック１０−１にはスライド
リング４０−１がアンカーボルトで固定されるとともに
、スイングジヤツキ２０−１とシンキングジヤツキ３０
−１の下端がアンカーボルトで固定される。このように
据え付けた刃口ケーソンブロック１０−１の内部をタラ
ムシエル（図示せず）等で掘削することにより第１図ら
）に示すように沈下させる。

次に、第１図（Ｃ）に示すようにダブルジヤツキを介し
て刃口ケーソンブロック１０−１上に第２のケーソンブ
ロック１０−２を載置し、スイングジヤツキ２０−１の
上端を固定するとともに、シンキングジヤツキを滑り装
置に係合させる。ケーソンブロック１０−１とケーソン
ブロック１０−２の間は、前述したようにスライドリン
グ４０−１で密閉防護される。この状態で、第１図（ハ
）の場合と同様に刃口ケーソンブロック１０−１の内部
を掘削することにより刃口ケーソンブロック１〇−１、
第２ケーソンブロック１０−２を沈下させる（第１図（
ｄ））。

このように、ケーソンの沈下の度合いが小さいうちはケ
ーソン内部の掘削により沈下を行う。

次に、沈下の度合いが進んだ場合について説明する。

第１図（ｅ）に示すように、スイングジヤツキ２〇−２
とシンキングジヤツキ３０−２が固定された第２のケー
ソンブロックの上に第３のケーソンブロック１０−３を
載置してスイングジヤツキ２〇−２の上端を固定すると
ともに、シンキングジヤツキ３０−２の上端を滑り装置
に係合させる。そして油圧ユニット６０で油圧をかける
ことによりシンキングジヤツキ３・０−１を伸ばしつつ
、スイングジヤツキ２０−１を揺動させて刃ロケーソン
ブロック１０−１を円周方向に回転させ、刃口を土砂に
切り込むようにすると、ケーソンブロック１０−２．１
０−３からの反力により刃口ケーソンブロック１０−１
が沈下する。このようにケーソンブロックを円周方向に
回転させることによりケーソン壁面の摩擦抵抗が減少す
るので、貫入抵抗を小さくすることができる。

次に、スイングジヤツキ２０−２、シンキングジヤツキ
３０−２に油圧をかけてシンキングジヤツキ３０−２を
伸ばすとともに、スイングジヤツキ２０−２を揺動させ
てケーソンブロック１〇−２を円周方向に回転させる。

そして、下側の刃口ケーソンブロック１０−１を反力（
摩擦力）としてスイングジヤツキ２０−１、シンキンク
ジヤツキ３０−１を短縮させるとともに、上側のケーツ
′くンブロック１０−３も載荷反力としてケーソンブロ
ック１０−２が沈下する。この場合もケーソンブロック
の円周方向の回転により周壁面の摩擦抵抗を減少させる
ことができる。

以後、順次ケーソンブロックを載置して同様の工程を繰
り返すことにより、第１図（ｆ）に示すように各ケーソ
ンブロックを沈下させることができる。

第１図（ｆ）において、刃口ケーソンブロック１０−１
の沈下にはケーソンブロック１０−２〜１〇−５を、ケ
ーソンブロック１０−２の沈下には刃口ケーソンブロッ
ク１０−１とケーソンブロック１０−３〜１０−５を、
ケーソンブロック１０−３の沈下には、ケーソンブロッ
ク１０−１．１０−２とケーソンブロック１０−４．１
０−５を、ケーソンブロック１０−４の沈下には、ケー
ソンブロック１０−１〜１０−３とケーソンブロック１
０−５を、ケーソンブロック１０−５の沈下にはケーソ
ンブロック１０−１〜１０−４をそれぞれ反力として利
用する。

なお、上記実施例ではスイングジヤツキとシンキングジ
ヤツキをそれぞれ別に設けるようにしたが、スイング機
能、シンキング機能を合わせ持つジヤツキを用いるよう
にしてもよい。

このように、スイングジヤツキにより沈埋するケーソン
ブロックの周面摩擦力の低減を図りつつ、シンキングジ
ヤツキにより鉛直力を与え、ケーソンブロックを１つづ
つ沈埋させるので、周面摩擦力を低減化させ、載荷荷重
を必要とせずに連続しながら安定的かつ安全に各ケーソ
ンブロックを掘削と並行しながら沈埋させることができ
る。ケーソンを所定深度まで沈埋し、底スラブコンクリ
ートの水中打設後、中空部を排水してジヤツキ設備を撤
去し、ケーソンブロック相互間の空間は、通常の配筋、
型枠、コンクリートの作業を行うことになる。

また、シンキングジヤツキの滑り装置は第４図に示した
構成のものに限定されるものではなく、例えば第７図に
示すように、摺動面にテフロン板７１を設け、摺動面か
ら垂下した２つの板材の先端部分を内側に直角に曲げ、
下面側に細長い開口を形成した滑り装置７０内にシンキ
ングジヤツキの頭部を収納して滑らせるなど、適宜性の
構成のものを採用してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、以下のような効果を達成
することができる。

■ケーソンを複数ブロックに分割し、ブロック１つづつ
沈下させるようにしたので、全体の周面摩擦抵抗に１ヒ
ベ周面摩擦抵抗を低減化させることができ、法度が大き
くなると刃口下の土砂掘削を不要にでき、ケーソンブロ
ックの周面摩擦力を反力として活用するとともに、ケー
ソンブロックの自重によって沈下させることができる。

そのため、急激な沈下が生じることがなく、また周辺地
盤の沈下、及び掘削土量は通常の工法に比べて小さくす
ることができる。

■通常の工法は周面摩擦力を増大させるための各種の補
助工法、例えばケーソン周辺に薬液を注入して地盤耐力
を復活させる等を併用しているが、本工法によれば周面
摩擦力について現地盤を乱すことなく低減化することが
でき、完成系における水平地盤の負担力が大きく、水平
変位を小さくすることができる。

■ケーソンブロックの円滑で連続的な沈埋が可能で掘削
作業の工程に縛られず、ケーソンブロック以外の載荷荷
重が必要でないため安全である。

■ケーソンブロックを連続的に沈埋することにより、大
深度のケーソン施工を汎用のジヤツキのみで行うことが
可能であり、またジヤツキは回収できるため、経済的で
ある。

■ケーソン自体の傾斜、移動はダブルジヤツキの適切な
操作で修正することができる。

■ダブルジヤツキ用の油圧ホース配管を利用し、この中
にピアノ線等を通して下端をアンカーし、上端を引っ張
って固定することによりケーソン縦方向のＰＣ鉛直締も
可能である。

■ケーソン先端部である刃口ケーソンブロックはニュー
マチックケーソンへの適用、鉛直シールド機の取付けが
可能である。

■スライドリング部は周辺地盤の土圧、および地下水圧
よりケーソン側へ変位するため、止水ゴムリングあるい
は空気圧利用のゴムホースによって完全に止水可能であ
る。

■ケーソンの規模により、平面形状は円形の他、小判形
、正方形、長方形も可能である。ただし、この場合はス
イングジヤツキは使用できないため、シンキングジヤツ
キのみで沈埋することとなるのでジヤツキ容量が大きく
なる。

■掘削は水中掘削に限らず、ケーソン外側の鋼矢板締切
、薬液注入、ウェルポイント等の補助工法により地下水
の湧水を遮断すれば、陸掘りも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のオープンケーソン沈埋工法を説明する
ための図、第２図はシンキングジヤツキとスイングジヤ
ツキの関係を示す図、第３図はスイングジヤツキを説明
するための図、第４図はシンキングジヤツキを説明する
ための図、第５図はダブルジヤツキの配置平面図、第６
図は油圧供給系を説明するための図、第７図は滑り装置
の他の実施例を示す図、第８図は従来のオーブンケーソ
ン工法を説明するための図である。 １０．１０−１〜１０〜５・・・ケーソンブロック、２
０．２０−１〜２０〜５・・・スイングジヤツキ、２１
・・・ブラケット、２２・・・丸ピン、２３・・・アン
カーボルト、２４・・・油圧ホース、３０．３０−１〜
３０−５・・・シンキングジヤツキ、３１．３４・・・
アンカーボルト、３２は滑り装置、３３・・・長孔付き
ブラケット、３５・・・角ピン、３６・・・長孔、４０
．４０−１〜４０〜５・・・スライドリング、４１・・
・アンカーボルト、４３・・・止水ゴムリング、５０・
・・地表面（Ｇ、Ｌ）、６０・・・ジヤツキ駆動用油圧
ユニット、６２・・・油圧供給ホース、６３・・・配管
。 第１図 （ａ） （ｂ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーソンを複数のブロックに分割し、シンキング
   動作、スイング動作を行う複数のジャッキを各ブロック
   間に設置し、これらジャッキを伸縮、揺動させて各ケー
   ソンブロックを順次沈下させていくことを特徴とするオ
   ープンケーソン沈埋工法。
2. （２）前記ジャッキは、シンキングジャッキ、スイング
   ジャッキからなる請求項１記載のオープンケーソン沈埋
   工法。
3. （３）各ケーソンブロック間は、一方のケーソンブロッ
   クに固定され、他方のケーソンブロックに対して密閉部
   材で押圧接触するスライドリングにより密閉防護するこ
   とを特徴とする請求項１記載のオープンケーソン沈埋工
   法。
4. （４）シンキングジャッキは、一方の端部がケーソンブ
   ロックに対して固定された滑り装置と係合し、ケーソン
   ブロック端面に対して摺動可能になっていることを特徴
   とする請求項１記載のオープンケーソン沈埋工法。
5. （５）スイングジャッキは、鉛直方向に対して所定角度
   をもって伸縮するジャッキの両端が、上下のケーソンブ
   ロックに固定されたブラケットに回動可能に支持されて
   いることを特徴とする請求項１記載のオープンケーソン
   沈埋工法。