JPH06108473A - オープンケーソン工法におけるケーソン沈設姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケーソンの沈設中の躯体の水平偏位量と傾斜
を検出しつつ、随時修正し、ケーソン沈設を安全に、精
度よく行う。 【構成】 ケーソン１の周回方向に沿って配設したケー
ソン圧入用の複数の油圧ジャッキ２と、この各油圧ジャ
ッキ２を貫通し、油圧ジャッキ反力支持用のアンカー鋼
材８と、この各油圧ジャッキ２に等量の作動油を供給す
る油圧ポンプ、及び油圧回路を設ける。さらにケーソン
沈設時、逐次変化する周面摩擦力、刃口反力等に対応
し、全油圧ジャッキに供給する油量を等しくなるよう制
御する制御回路及びケーソン躯体に逐次発生する傾斜量
に対応して、傾斜量を減少させるように逐次ジャッキを
選択しながら姿勢を制御する回路とより構成される。こ
れによりケーソン沈設を均等に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオープンケーソン工法に
おいて、ケーソンの沈設中の躯体の水平偏位量と傾斜を
検出しつつ、随時修正し、ケーソン沈設を安全に、精度
よく行うケーソンの沈設装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧入式オープンケーソン工法にお
いてはケーソン上部より押下力を加えながらケーソン刃
口部を掘削して沈設している。このケーソン沈設の油圧
ユニットは１つの油圧ポンプよりケーソンの外周方向に
沿って配設された複数の油圧ジャッキへ枝分かれして油
圧配管を施し、１つの油圧ポンプと全油圧ジャッキとを
連結している。また従来の装置は、ケーソン躯体に逐次
発生する傾斜量に対応して、傾斜量を減少させるよう
に、段階的に人間の判断によりジャッキ選択をして姿勢
を制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ケーソン沈設用油圧ジ
ャッキには全て同一の圧力油が供給されているため、ケ
ーソン刃口部の地盤反力分布や、外周部の周側面摩擦分
布が一様でない場合には、各油圧ジャッキの反力に必然
的に差が生じる。しかし全油圧ジャッキには１つの油圧
ポンプから枝分かれした油圧配管を施しているので、負
荷の軽い油圧ジャッキへより多くの作動油が流れ、一旦
ケーソンの沈設状態に偏位が発生すると、ますますその
偏位を助長するものとなり、ケーソンの傾斜が大きくな
る欠点がある。また油圧ジャッキの圧力値の設定はリリ
フーフバルブによっているため、各ジャッキに作動油を
供給しても反力が設定ジャッキ圧を上回り、リリーフし
たジャッキからは作動油がタンクに戻され、その箇所の
ジャッキはストロークが止まってしまい、リリーフして
いないジャッキはストロークがさらに伸びるため、結果
的にケーソンが傾斜してしまうことになる。さらにケー
ソン油圧ジャッキの操作は、人間の判断により手動のレ
バー操作によっていたため、偏位が発生してからその修
正のためのジャッキ操作を行うまでにかなりの時間を要
し、応答性が鈍く、不確実なものとなっていた。

【０００４】本発明は刃口反力や、周面摩擦力の場所的
変化に関係なく、ケーソンの傾斜に応じて傾斜量を減少
させるために最適なジャッキを自動選択し、傾斜の変化
を逐次監視しながら、それに基づいてさらに最適ジャッ
キを自動選択させる制御機構により、ケーソンに正しい
姿勢を保持させて沈設する装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになしたもので、ケーソンの周回方向に沿って
配設したケーソン圧入用の複数の油圧ジャッキと、この
各油圧ジャッキを貫通し、油圧ジャッキ反力支持用のア
ンカー鋼材と、この各油圧ジャッキに作動油を供給する
油圧ポンプ、及び油圧回路と、ケーソン沈設時、逐次変
化するケーソンの傾斜を計器により検知して、その傾斜
量に応じて随時コンピュータにより、最適ジャッキを選
定して操作してケーソン沈設を均等に行うことを要旨と
する。

【０００６】

【作用】ケーソンの外周に沿って配設した複数の油圧ジ
ャッキに、それぞれアンカーロッドにてその反力を支持
させ、ケーソンの傾斜に応じて傾斜量を減少させるよう
に、逐次各々のジャッキを選択し、作動させる。ケーソ
ンが傾斜していないときには、ケーソンに偏圧をかける
必要がないので、複数の全てのジャッキが高圧側とな
り、全油圧ジャッキに等量の作動油が供給され、刃口部
の地盤反力や周面摩擦力が各々のジャッキ圧以下で均等
の場合においてはケーソンは正しい姿勢を保持しながら
沈下していく。また、部分的にジャッキ圧が設定値を上
回りリリーフして、リリーフしていないジャッキのスト
ロークがその後も伸びることによりケーソンがわずかに
傾斜した場合には、その傾斜を検知して即時に傾斜を修
正するようなジャッキの選択（各々のジャッキに高圧を
与えるか、低圧を与えるか）を行い、ケーソンの姿勢を
修正する。この時、どのジャッキにも低圧または高圧の
圧力を与えておくことにより、低圧から高圧、高圧から
低圧の切り替えが遅滞なく行われ、ケーソンが大きく傾
斜する前に傾斜修正が無理なくでき、正しい姿勢を保持
したケーソン沈設が可能となる。また地盤反力や周面摩
擦力を事前に精度よく推定することは、極めて困難であ
るため、圧入時にいきなり大きな圧入力を与えると、反
力（各位置の地盤反力や周面摩擦力など）とのバランス
が大きく崩れて、ケーソンに急激な動きが発生してしま
い、大きな傾斜を起こして修正がより難しくなることが
ある。そのため、高圧側ジャッキの設定圧は初期値を小
さく設定し、ケーソンの動きに応じて設定圧を大きくし
ていく。これにより、反力（各位置の地盤反力や周面摩
擦力など）よりわずかに大きな圧入力により沈設が行わ
れることとなり、ケーソン傾斜に対応して傾斜量を減少
させるようにジャッキを逐次選択することにより、傾斜
修正を容易に行うことができる。ケーソンの外周に沿っ
てケーソンに均等に圧入力を作用させるよう配設した複
数の油圧ジャッキにそれぞれアンカー鋼材にて、その反
力を支持させ、しかも全油圧ジャッキに等量の作動油を
供給するよう、油圧ユニット及び回路を構成する。そし
て前記ジャッキを用いてケーソン躯体に逐次発生する傾
斜量に対応して傾斜量を減少させるように、逐次ジャッ
キを選択しながら作動させる。これによりケーソンをそ
の周面摩擦力、刃口反力等が異なっても均等に沈設する
ようになす。

【０００７】

【実施例】以下本発明オープンケーソン工法におけるケ
ーソン沈設姿勢制御装置を図示の実施例に基づいて説明
する。図において１は所要の径を有するケーソンで、こ
のケーソン１の上部外周にはその外周方向に等間隔で複
数のケーソン沈設用油圧ジャッキ２を設ける。

【０００８】この油圧ジャッキ２は図１ないし図３に示
す実施例のようにケーソン上部外周に、等間隔でブラケ
ット３を突設し、このブラケット３に前記油圧ジャッキ
２を設置するか、図４ないし図６に示す実施例のように
ケーソン上部に井桁状に反力桁４を架設し、この反力桁
４上に油圧ジャッキ２を配置したり、さらには図７、図
８に示す実施例のようにケーソン上部に圧入リング５を
重ね、この圧入リング５に、図１ないし図３に示す実施
例のようにブラケット６を突設して、このブラケットに
油圧ジャッキ２を設置するもので、この油圧ジャッキ２
の設置方法には限定されることなく、しかも全油圧ジャ
ッキにてケーソン１が均等に沈設できるように配設され
るものである。

【０００９】またケーソン１を沈設する外周部には油圧
ジャッキ設置位置に合わせて、先に掘削した所要深度の
アンカー孔内底部にアンカー７を定着させ、このアンカ
ー７にアンカー鋼材８の下端を固定し、アンカー鋼材８
の上部を前記油圧ジャッキ２内を貫通して挟持させ、油
圧ジャッキにかかる反力をアンカー鋼材に支持せしめる
ようになす。

【００１０】前記油圧ジャッキ２は図９に詳示する如
く、ブラケット３上に載置した載荷板９上にスラストパ
ット１０を介して載置されると共に、下部にグリッパ２
１を備えたシリンダ２２と、このシリンダ内に嵌挿され
るピストン２３及びこのピストン２３の上部に設けた上
部グリッパ２４とより構成される。そしてこの上部グリ
ッパ２４はピストン２３の上部に揺動自在に支持され、
下部グリッパ２１はシリンダ２２の下部に揺動自在にそ
れぞれ支持されると共に、このシリンダ、ピストンの中
央を前記アンカー鋼材８を貫通せしめ、このアンカー鋼
材８の外周面を前記楔形をした上下両グリッパにて同
時、または交互に挟持されるようになす。なお、この油
圧ジャッキは図示の実施例以外のものも採用できる。

【００１１】ケーソン外周に設置された複数の油圧ジャ
ッキ２，２…には油圧ポンプＰより油圧配管１１を施
し、この油圧ポンプＰにて全油圧ジャッキ２に等量、も
しくは不等量の作動油が供給されるようになす。この油
圧配管１１には、それぞれに接続された油圧ジャッキ２
の油圧が設定値以上に必要になれば、使用最高圧をコン
ピュータからの指令によって設定圧を可動とした高圧リ
リーフバルブを設ける。

【００１２】また各油圧ジャッキには、常に低い一定圧
が作用するような油圧回路を設置し、当該ジャッキに高
圧をかけない場合にも低圧で他の高圧ジャッキの伸張速
度に追従できるような機能を設け、ジャッキ設定の切り
替えが遅滞なくできるようにして、ジャッキによる圧入
効果が発揮できるようにする。

【００１３】ケーソンの位置と姿勢を常時把握していく
ために、躯体の傾斜と沈下量を測定する傾斜計、沈下計
を設置し、さらに油圧ジャッキ２の圧入力を監視するた
めの圧力計を設ける。また刃口部の地盤反力を測定する
刃口荷重計、周面摩擦を測定する周面摩擦計等を設け、
各計測器の信号をコンピュータに入力し、それらのデー
タを用いてジャッキの選択と圧入力の設定を随時行っ
て、ケーソンの圧入姿勢制御を行わしめる。

【００１４】次に本発明の装置を用いてケーソン沈設の
方法について図１０のフローチャートに基づいて説明す
る。上述の如く構成したケーソンを所定位置にセット
し、各油圧ジャッキ２の圧力刃口地盤反力、周面摩擦力
等により推定し、所定圧に設定し、油圧ポンプを駆動さ
せてケーソンの圧入開始を行う。このケーソン沈設時に
おけるケーソン躯体の傾斜、水平偏位を逐次測定し、こ
の測定値に従って圧入モーメントを設定する。そしてこ
のケーソン躯体傾斜・水平偏位の測定データに応じて油
圧回路に設けたバルブを操作してジャッキを選定する。

【００１５】沈下が適正であるならば、ケーソンを全油
圧ジャッキにて圧入沈設する。しかしケーソン躯体傾斜
・水平偏位の測定値により軟弱地盤側の油圧ジャッキを
停止させ、硬質地盤側の油圧ジャッキを稼働するように
ジャッキを選定し、圧入指令を与え、ケーソンの圧入を
行う。

【００１６】次にケーソン躯体の沈下が継続しているか
否かをセンサーにて検出し、沈下が確認されれば、再び
圧入力設定、圧入モーメント設定、ジャッキ設定、圧入
指令を繰り返して所定深度に達するようになす。しかし
ジャッキ選定後、圧入指令を与えてもケーソン躯体の沈
下が計測されない場合、刃口下地盤は安定しているか否
かをセンサーの検出データをもとに判断する。安定して
いないならば、沈下が可能と判断し、圧入力設定圧入モ
ーメント設定、ジャッキ設定、圧入指令を繰り返して圧
入を継続する。安定しているならば加圧を継続するかど
うかを圧入力や遅滞をもとに判断し、継続するときは圧
入力を設定しなおして圧入を継続する。圧入力が最大設
定値に達したときや、ケーソンが所定の深度に達したと
きは、ケーソン圧入を停止し、次の掘削指示を与えて刃
口下の掘削を行う。

【００１７】このようにして所定深度までの掘削と圧入
を交互にして行うが、ケーソンの沈設は油圧ジャッキの
稼働にて行う。これはシリンダ２２内の下部室に油圧ユ
ニットより作動油を供給すると楔形の上部グリッパ２４
はアンカー鋼材を自動的に挟持し、ピストン２３とシリ
ンダ２２とは相反方向へ移動する。このピストン・シリ
ンダの反発力はアンカー鋼材を緊張させ、シリンダ２２
に押下力を作用させ、ケーソンが圧入されることにな
る。このシリンダに押下力が作用時は下部グリッパ２１
は、その形状から自動的に解放されてアンカー鋼材を挟
持していない。

【００１８】この油圧ジャッキのシリンダ内下部室へ送
油される時、全油圧ジャッキに等量の作動油が供給され
るので、ケーソンはその全周において均等に圧入される
ことになる。しかし上述のフローチャートのように刃口
部の土質等により刃口全周にわたり、土圧は均等になる
とは限らない。軟弱質は硬質地盤に対し、より早く刃口
が土中に進入せんとし、硬質地盤部では圧入速度が遅く
なる。これは硬質地盤部のアンカー鋼材に軟弱地盤部よ
りも強く緊張力がかかることになる。これにより全油圧
ジャッキに均等量の送油を行っても硬質地盤部では油圧
ジャッキにより押下力とアンカー鋼材の緊張力との相乗
効果にて硬質地盤部の刃口に強く圧入され、軟弱地盤部
では弱く圧入され、ケーソンは全周において均等に圧入
されるものとなる。

【００１９】油圧ジャッキ２の１ストローク分だけケー
ソンが圧入されると、つぎにシリンダの上部室へ作動油
を供給するようにバルブを切り替えると、ピストンはシ
リンダ内に没入するようになる。この時、上部グリッパ
２４は自動的に解放され、反対に下部グリッパ２１はア
ンカー鋼材を挟持し、これによりアンカー鋼材に緊張力
を保持させる。この動作を順次繰り返してケーソンを圧
入せしめるものである。

【００２０】次に、本発明の装置を用いたオープンケー
ソン沈設方法について、第２実施例を図１１のフローチ
ャートに基づいて説明する。上述の如く構成したケーソ
ンを所定位置にセットし、複数の油圧ジャッキの総圧入
力とを設定して、油圧ポンプを駆動させてケーソンの圧
入を開始する。この時、高圧ジャッキの圧入力について
は、その初期値を小さめに設定し、ケーソンの沈下量を
計測しながら、沈下が開始するまで逐次段階的に圧入荷
重を増大変化させていくものとする。

【００２１】沈下荷重が沈下抵抗力より大となった場
合、ケーソンは沈下するが、そのとき傾斜の変化を検知
しながら傾斜を修正するように、各ジャッキを選択しな
がら圧入していく。姿勢が適切な範囲にあり、ケーソン
が傾斜していないと判断される場合には、速やかに全ジ
ャッキを作動させて、所定の深度に達するまで圧入を継
続する。ケーソンが傾斜していると判断される場合に
は、傾斜を修正するために適切な偏心モーメントの値を
傾斜量から推定算出し、その時点での必要圧入力と、算
出された偏心モーメントに応じてジャッキ選択を行う。
以上の傾斜検知やジャッキの選択とジャッキ圧の設定に
関しての計算や判断は、コンピュータにより迅速に行う
ことにより、きめ細やかな姿勢制御が可能となる。

【００２２】圧入荷重の載荷は油圧ジャッキ２によって
行うが、これはシリンダ２２内の下部室に油圧ユニット
より作動油を供給すると、楔型の上部グリッパ２４がア
ンカー鋼材を自動的に挟持し、ピストン２３とシリンダ
２２は相反方向へ移動する。この時上部グリッパによっ
て挟持されたアンカーロッドには緊張力が加わり、その
反作用によってシリンダ２２を通してケーソンに押下力
が載荷される。この押下力の作用時に下部グリッパ２１
には、その形状から自動的に解放され、アンカーロッド
とは固定されていない。

【００２３】油圧ジャッキ２のストローク分だけケーソ
ンが圧入されたとき、シリンダ下部室への作動油の供給
を断ち、上部室へ作動油を供給するようにバルブを切り
替えると、ピストンはシリンダ内へ没入する方向へ移動
する。この時上部グリッパ２４は自動的に解放され、逆
に下部グリッパ２１はアンカーロッドを挟持し、これに
よってアンカーロッドに緊張力を保持させながら油圧ジ
ャッキのストロークを縮め、充分に収縮したとき、再び
圧入荷重を載荷するものとする。以上の、ジャッキの伸
張・収縮についても、盛替可能ストローク及び収縮限界
の検知器を設け、コンピュータを用いた遠隔操作、自動
操作が可能なものとする。

【００２４】

【発明の効果】本発明オープンケーソン工法におけるケ
ーソン沈設姿勢制御装置においては、ケーソン外周に均
等に配設した油圧ジャッキにてアンカー鋼材を挟持して
ケーソンに圧入力を作用させるようになすと共に、全油
圧ジャッキに油圧ユニットより等量の送油を行うように
しているため、刃口部等の土質が異なる場合でもケーソ
ン沈設にともない、逐次変化する周面摩擦力、刃口反力
等に常に対応させて、精度の高いケーソン沈設を行うこ
とができる。また、ケーソン外周に配設した油圧ジャッ
キにアンカーロッドを挟持させて、ケーソンに圧入力を
作用させるときのケーソン姿勢や沈下抵抗力に応じて、
コンピュータにより速やかに適切なジャッキ圧とジャッ
キ選択が行われ、しかも選択されていないジャッキに
も、低圧の一定圧が作用しているので、刃口部等の土質
や掘削断面等が場所的に変化している場合でも逐次変化
する周面摩擦力、刃口反力等に対応させて、精度の高い
ケーソン沈設を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例の縦断面図である。

【図２】同平面図である。

【図３】同要部の詳細図である。

【図４】本発明第２実施例の縦断面図である。

【図５】同平面図である。

【図６】同要部の詳細図である。

【図７】本発明第３実施例の正面図である。

【図８】同平面図である。

【図９】油圧ジャッキの断面図である。

【図１０】第１実施例の作動フローチャートである。

【図１１】第２実施例の作動フローチャートである。

【図１２】油圧回路の説明図である。

【符号の説明】

１ ケーソン ２ 油圧ジャッキ ２１ 下部グリップ ２２ シリンダ ２３ ピストン ２４ 上部グリップ ８ アンカー鋼材 ９ 油圧配管 Ｐ 油圧ポンプ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーソンの周回方向に沿って配設したケ
   ーソン圧入用の複数の油圧ジャッキと、この各油圧ジャ
   ッキを貫通し、油圧ジャッキ反力支持用のアンカー鋼材
   と、この各油圧ジャッキに等量の作動油を供給する油圧
   ポンプ、及び油圧回路と、ケーソン沈設時、逐次変化す
   る周面摩擦力、刃口反力等に対応し、全油圧ジャッキに
   供給する油量を等しくなるよう制御する制御回路とより
   構成され、ケーソン沈設を均等に行うことを特徴とする
   オープンケーソン工法におけるケーソン沈設姿勢制御装
   置。
2. 【請求項２】 オープンケーソンの周回方向に沿って配
   設した、ジャッキ反力支持用のアンカーロッドを挟持さ
   せた複数のケーソン圧入用油圧ジャッキと、この各油圧
   ジャッキに作動油を供給する油圧ポンプ及び油圧回路に
   より構成され、ケーソン躯体に逐次発生する傾斜量に対
   応して、傾斜量を減少させるように逐次ジャッキを選択
   しながら姿勢を制御する回路より構成され、ケーソンの
   沈下を均等に行うことを特徴とするオープンケーソン工
   法におけるケーソン沈設姿勢制御装置。