JPH06341154A - 地下躯体構築工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】地下躯体構築、例えばケーソン工法によるアー
スアンカーの打ち込み及びその構造を改良して工期を短
縮する。 【構成】複数層のロット躯体１１ａ，１１ｂを積み上げ
て構築するケーソン工事において、油圧ジャッキ５に連
設されるアースアンカー４を基礎杭１２に連設すること
により、別途アースアンカー用に地盤に打ち込む工程を
削減した構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地下躯体構築工法に関
するものであり、詳しくはケーソン躯体構築の際に沈設
するために使用するアースアンカーに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】地下躯体構築工法、例えばケーソン工法
は、予め地上で構築されたケーソンの下端部（函内）の
地山を掘削して行くと、この地山がケーソンの重量を支
え切れなくなった時にケーソンは自然に沈下するという
基本原理によるものであり、工期が短かく人員も少なく
て済む等の利点によって、近年、橋梁基礎等の構築にお
いて広く採用されている。

【０００３】最近、オープンケーソン工法において、油
圧ジャッキとアースアンカーとの組み合わせによってケ
ーソンをその上部から圧入する工法が開発され、これに
よって、ケーソン躯体の姿勢や沈下速度を外力によって
制御することができるようになった。

【０００４】又、ケーソンの姿勢及び状態と、土の抵抗
力とに関する各種パラメータの計測技術が発達してきて
おり、この得られた計測データを処理し、処理結果を地
山の掘削工事及びケーソンの圧入沈設工事に適切且つ迅
速にフィードバックする情報化された圧入管理技術も急
速な進歩を見せている。

【０００５】上述のような各分野での技術の発達によっ
て、最近、都会地において周辺を建物や地下鉄等に囲ま
れた不整形な敷地に高層ビル等の大型建築物を構築する
場合に、少ないコスト及び人員で短い工期で構築するた
めに、その地下部分をオープンケーソン工法を用いて構
築しようとする傾向が増大しつつある。

【０００６】上記のような高層ビルの地下部分をケーソ
ンで構築するには、地下部分も相当の深さになるため、
通常、ケーソン躯体を複数層のロット躯体に分けて積み
上げ方式で構築する。

【０００７】従来、複数ロットのケーソンを地中に圧入
沈設する工事は、例えば第１ロットから第４ロットまで
の４層のロット躯体からなるケーソン１では、下記の手
順で行われていた。

【０００８】先ず、図３に示すように、アースドリル法
等によって、ケーソンを沈設する敷地の範囲Ａ内の地山
２に複数本の基礎杭３（本設杭）を打設する。この基礎
杭３は、ケーソンの地下建設が完了した時に第１ロット
躯体と連結されることになる。

【０００９】次に、複数のアースアンカー４を所定の複
数の位置に設置する。アースアンカー４は、ケーソンを
沈下するのに最適な深さまで削孔された穴の底に打ち込
まれ固定されたコンクリートからなるアンカー体４ａ
と、このアンカー体４ａを上に引っ張る緊張材４ｂとを
有しており、この緊張材４ｂの先端側にはアンカーカッ
プラー４ｃを備え、該アンカーカップラー４ｃは後に油
圧ジャッキ５と連結されるものである。

【００１０】次に、図４に示すように、ケーソン１の第
１ロット躯体１ａを地上で構築する。第１ロット躯体１
ａの周壁下端には刃型をした刃口躯体１ｅが設けられて
いる。そして、第１ロット躯体１ａの上の加圧桁１ｆに
油圧ジャッキ５を設置する。それからアースアンカー４
のアンカーカップラー４ｃと油圧ジャッキ５とを接続す
る。

【００１１】上記のように接続されたアースアンカー４
と油圧ジャッキ５とは、ケーソン１を圧入沈設するため
の圧入装置を構成する。即ち、油圧ジャッキ５を動作さ
せると、油圧ジャッキ５は緊張材４ｂを把持しながら緊
張材４ｂを上方へ引っ張る。アンカー体４ａが支持層近
傍に固定されているため、これを支点として加圧桁１ｆ
に対して上から圧力が印加されるようになっている。

【００１２】次に、第１ロット躯体１ａの下の地山２
を、刃口躯体１ｅの周囲を残してミニバックホー等で掘
削し、掘削した土砂をグラブホッパーで開口を介して吊
り上げ、この土砂をダンプトラックで搬出する。

【００１３】所定の掘削が終了したら、油圧ジャッキ５
を動作させて刃口躯体１ｅ周りの土の抵抗力より大きい
圧入力を印加することにより、第１ロット躯体１ａを沈
設する。同時に、第１ロット躯体１ａの上に第２ロット
躯体１ｂの構築を平行して行なう。

【００１４】第２ロット躯体１ｂの構築が終了したら、
図５に示すように、油圧ジャッキ５を第２ロット躯体１
ｂの上に、第１ロット躯体１ａの場合と同様に配設し、
油圧ジャッキ５とアースアンカー４のアンカーカップラ
ー４ｃとを接続する。尚、油圧ジャッキ５を第２ロット
躯体１ｃに移動したが、第１ロット躯体１ａに配設した
状態のままでもよい。

【００１５】そして、第１ロット躯体１ａの下の地山２
を掘削した後、第１ロット躯体１ａと第２ロット躯体１
ｂとを一体として圧入沈設する。同時に、第３ロット躯
体１ｃの構築を併行して行なう。

【００１６】次に、第３ロット躯体１ｃの上に油圧ジャ
ッキ５を設置し油圧ジャッキ５とアンカーカップラー４
ｃを介して緊張材４ｂとを接続する。そして、函内の掘
削を行った後、図６に示すように、第１ロット躯体１ａ
〜第３ロット躯体１ｃを一体として圧入沈設する。

【００１７】同様に、圧入装置の撤去、第４ロット躯体
１ｄの構築、ミニバックホー６により掘削し、掘削した
土地をグラブホッパー７で第１〜第３ロット躯体１ａ〜
１ｃに設けた開口を介して吊り上げ、この土砂をダンプ
トラック８で搬出する作業を続行する。そして、第１ロ
ット躯体１ａ〜第４ロット躯体１ｄの圧入沈設が行わ
れ、図７に示すように、第１ロット躯体１ａと基礎杭３
との連結が行なわれケーソン１の沈設工事が完了する。
その後は、建物の地上部分９の構築が行われることにな
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記説
明した従来の地下躯体構築工法は、アースアンカーを基
礎杭とは別途に打ち込む必要があり、しかも基礎杭のよ
うに基礎地盤にまで確実に打ち込む必要はないがケーソ
ン躯体を沈設するのに必要な緊張力を必要とするため、
結局基礎杭を打ち込む支持盤と同等の場所に打ち込まな
ければならないこととなり多くの日数を要し工期短縮上
問題となっていた。

【００１９】従って、アースアンカーの打込み及びその
構造に解決しなければならない課題を有している。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る地下躯体構築工法は、複数層のロット
躯体からなるケーソンに圧力を加えて沈設するジャッキ
と、先端が地盤に埋設され、後端がジャッキに連結され
ているアースアンカーとを備え、該アースアンカーは、
ケーソンの構築の際に、ケーソンを沈設する領域に打ち
込まれた基礎杭に一体連設したことである。

【００２１】又、基礎杭は、その先端部が拡径されてい
る地下躯体構築工法である。

【００２２】

【作用】アースアンカーをケーソンの構築の際にケーソ
ンを沈設する領域に打ち込まれた基礎杭に一体連設した
ことにより、基礎杭で得られる緊張力をケーソン躯体の
沈設の際にも得ることができるようになると共に、工期
を短縮することが可能となる。

【００２３】又、基礎杭は、その先端部が拡径されてい
ることにより、アースアンカーを一体に連設しても基礎
杭本来の緊張力を維持することが可能となる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明に係るケーソン躯体構築工法に
よるアースアンカーを適用したケーソン工事の実施例に
ついて図１及び図２を用いて説明する。尚、従来技術と
同一のものには理解を容易にするため同一番号を付して
説明する。即ち、図１に示すように、隣接建物、道路、
地下鉄に囲まれた不整形の敷地に、高層建築、例えば地
上１０階建ての建物の地下部分をオープンケーソン工法
によって構築するものである。

【００２５】このケーソン１１は、４層のロット、即
ち、下から第１ロット躯体（従来技術の第１ロット躯体
１１ａに相当する）、第２ロット躯体（従来技術の第２
ロット躯体１１ｂに相当する）、第３ロット躯体（従来
技術の第３ロット躯体１１ｃに相当する）、第４ロット
躯体（従来技術の第４ロット躯体１１ｄに相当する）
を、順次積み重ねて構築している。

【００２６】第１ロット躯体の高さは約５．５メート
ル、重量は約４０００トンであり、第２ロット躯体は地
下３階に相当し、その高さは約５．４メートル、重量は
約２５００トンであり、第３のロット躯体は地下２階に
相当し、その高さは約５．４メートル、重量は約２００
０トンであり、第４のロット躯体は地下１階に相当し、
その高さは約５．３メートル、重量は約１８００トンで
ある。

【００２７】ケーソン工事は、完成したロット躯体の圧
入沈設と、その上のロット躯体の構築とを併行して行う
効率的な方法を用いている。即ち、図２に示すように、
先ず第１ロット躯体１１ａを構築し、次に第１ロット躯
体１１ａを圧入沈設しながら第１ロット躯体１１ａの上
に第２ロット躯体１１ｂを構築する。

【００２８】そして、第２ロット躯体１１ｂ以下の躯体
を一体として圧入沈設しながら、第２ロット躯体１１ｂ
の上に第３ロット躯体を構築する。次に、第３ロット躯
体以下を一体として圧入沈設しながら、第３ロット躯体
の上に第４ロット躯体を構築する。最後に、第４ロット
躯体以下を一体として圧入沈設することによって、ケー
ソンの施工を終了する。尚、圧入沈設に関しては従来技
術と同様であるのでその詳細な説明を省略する。

【００２９】上記のような、完成ロット躯体の圧入沈設
と併行して、その上のロット躯体の構築を実施するため
に、本実施例においては、ケーソン工事期間中、油圧ジ
ャッキ５を第１ロット躯体１ａ上に固定して動かさない
ようにしている。

【００３０】そして、油圧ジャッキ５の動作を、各種計
測器とデータ処理装置とで情報化された圧入制御システ
ムにより制御することによって、安全で効率的で且つ精
密な圧入沈設工事を継続的に行っている。

【００３１】以下、ケーソン工事準備から工事完了まで
の工事全体の流れについて項目毎に分けて説明する。 １．基礎杭及びアースアンカーの設置 先ず、アースドリル法等によって、数十本の基礎杭１２
を支持層の深さに打設する。これら基礎杭１２は、図２
に示すように、後述するアースアンカー４と兼用するよ
うになっている。

【００３２】この基礎杭１２の先端部は、図２に示すよ
うに、支柱に対して拡径されている。これは、ケーソン
１１を圧入沈設する時に、アースアンカー４により上方
へ引っ張られた時に、基礎杭１２の緊張力を維持するた
めに設けたものであると共に、建築された建物を堅固に
支持するためである。

【００３３】次に、複数のアースアンカー４を、基礎杭
１２の所定の複数の位置に設置する。アースアンカー４
の数及び配設位置は、予め敷地の地質調査を行って、そ
の調査結果に基づき、土の抵抗力と必要な油圧ジャッキ
５の圧入力を計算して決定する。従って、全ての基礎杭
１２にアースアンカー４を連結する必要はない。

【００３４】このアースアンカー４のアンカー体（従来
技術のアンカー体４ａに相当する）は、いわば基礎杭１
２の中に埋め込まれた状態で連設されている。

【００３５】そして、アースアンカー４の緊張材４ｂを
介してアンカーカップラー４ｃと油圧ジャッキ５とが連
結される。

【００３６】２．刃口躯体及び第１ロット躯体の構築 次に、刃口躯体１１ｅと第１ロット躯体１１ａとを構築
する。刃口躯体１１ｅは、１ロット躯体１１ａの周壁下
端に設けられ、ケーソン圧入時に土を切り崩し易いよう
に断面が刃型の形状をしている。この刃口躯体１１ｅ
は、地上で構築された第１ロット躯体１１ａと連結され
る。

【００３７】第１ロット躯体１１ａの構築は、図１及び
図２に示すように、足場の組み立て、鉄筋形成、型枠形
成、躯体コンクリート打設、第１ロット躯体１１ａ完
成、型枠及び足場の解体の各工程からなる。

【００３８】第１ロット躯体１１ａは、ケーソン１１の
周囲に沿って適当な間隔で立設された複数の柱１４と、
これらの柱１４を含む周壁１５と、柱１４間を適宜水平
に連結するように設けられた複数の梁１６とで一体に構
成されている。隣接する梁１６の間には複数の開口１７
が形成されることになる。

【００３９】これらの開口１７の一部、例えば１７ａ
は、函内で掘削された土砂をグラブホッパー７で吊り上
げるために使用される。又、ケーソン１１の周囲沿いの
複数の開口１７は、圧入装置を設定するために使用され
る。

【００４０】 ３．加圧桁７、油圧ジャッキ、クレーン等の設置 完成した第１ロット躯体１１ａの上に、タワークレーン
１８を設置する。そして、タワークレーン１８を用いて
加圧桁７及び油圧ジャッキ５を設置する。加圧桁７は、
ケーソン周囲沿いの複数の開口１７を夫々跨ぐようにし
て設置される。

【００４１】油圧ジャッキ５は、各加圧桁１ｆの上であ
って、基礎杭１２と連設できる位置に設置さる。

【００４２】油圧ジャッキ５の設置が終わったら、油圧
ジャッキ５のグリッパーロッド１３とアースアンカー４
のアンカーカップラー４ｃとを連結する。

【００４３】このようにして、油圧ジャッキ５とアース
アンカー４とで構成された圧入装置は、油圧ジャッキ５
を動作させて緊張材４ｂを引っ張ることによって、油圧
ジャッキ５の圧力を基礎杭１２を支点として加圧桁１ｆ
に対して下向きに加わる力に変換し、その結果、第１ロ
ット躯体１１ａを圧入することができる。

【００４４】４．掘削 上記工事と併行して、敷地の外側の地面上にはグラブホ
ッパー７、ダンプトラック等が設置されると共に、タワ
ークレーン１８によって開口１７を通って、ミニバック
ホウ６等の掘削機械が第１ロット躯体１１ａの下に配置
される。

【００４５】次に、第１ロット躯体１１ａの下の土を刃
口躯体１１ｅの周辺の土を所定量だけ残して、ミニバッ
クホウ６等を用いて掘削する。この掘削された土砂はグ
ラブホッパー７等によって開口１７ａを通って吊り揚げ
られ、ダンプトラックに積載されて外部へ運搬される。

【００４６】５．第１ロット躯体１１ａの圧入沈設 掘削が終了したら、油圧ジャッキ５を動作させ、加圧桁
１ｆを介して第１ロット躯体１１ａに下向きの圧力を加
える。すると、刃口躯体１１ｅの下の土の抵抗力が圧入
力に抗し切れなくなった時、第１ロット躯体１１ａは沈
下する。

【００４７】圧入沈設工事は、下記の基準に従って実施
される。 （１）圧入開始前は、全員退去し点呼を行い、根切底が
無人状態であることを確認する。又、機械類は全て、開
口部１７の下に集める。 （２）ケーソン１１の水平を確認する。

【００４８】（３）各油圧ジャッキ５には、平均に予備
載荷（実施例の場合は約５０トン）をする。この際、例
えば０トンから５０トンに加圧した後０トンに戻し、こ
れを３回繰り返す。これによって、ケーソン外周の土に
よって発生する初期摩擦力を除去する。

【００４９】（４）初期摩擦力が無くなったことを歪み
量によって確認した後、所定の圧力、例えば約７５トン
まで加圧する。（５）沈下が進まない場合には、順次増
圧する。例えば約２５トンずつ最大２０ ０トンまで増圧する。この場合、増圧後は充分な静止時
間（例えば５分以上）を設け、沈下の傾向を把握する。

【００５０】（６）そして所定の加圧、例えば約１７５
トンを越えても予定沈下量に達しない場合は、原因を究
明し対策を再考する。尚、所定荷重、例えば約２００ト
ン以上の荷重は加えない。 （７）予定沈下量に達したら、全油圧ジャッキ５の油圧
を抜き、ケーソン１１が水平であることを確認する。こ
の際、油圧が完全に抜けケーソン１１の沈下が完全に止
ったことを確認するまでは、根切底には立ち入らないよ
うに注意する。

【００５１】 ６．第２、第３、第４ロット躯体の構築及び沈設 第ｉロット躯体（ｉ＝２〜４）の構築は、第（ｉ−１）
ロット躯体以下の躯体の圧入沈設と併行して、上記の第
１ロット躯体１１ａの構築と同様の手順で、地上で、足
場の組立、鉄筋の組立、型枠の組立、コンクリート打
設、養生、型枠及び足場の解体の各工程によって行われ
る。

【００５２】そして、第ｉロット躯体の構築が完了する
と、第ｉロット躯体以下の全躯体を、圧入装置の位置を
変えないまま、上記の圧入基準に従って油圧によって圧
入沈設し、この圧入沈設と併行して、第（ｉ＋１）ロッ
ト躯体の構築を行う。

【００５３】７．機材の撤去等 以上のようにしてケーソン１１の沈設が完了したら、タ
ワークレーン１８及びグラブホッパー７を解体し、加圧
桁１ｆ及び油圧ジャッキ５を撤去する。尚、アースアン
カー４は、放置される。

【００５４】８．底部コンクリート打設、完了 最後に、第１のロット躯体１１ａと基礎杭１２とを連結
するためのコンクリートを打設してケーソン１１の沈設
工事は完了する。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る地下
躯体構築工法は、基礎杭と一体に連設したことにより、
アースアンカーで必要とする緊張力を基礎杭の緊張力で
兼ねることができ、アースアンカーの設置日数を短くす
ることができ、工期の短縮化を図ることができると云う
極めて優れた効果を奏する。

【００５６】又、基礎杭の先端を拡径にしたことによ
り、アースアンカーを一体に連設しても容易に緊張力を
緩やかにしないと云う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る地下躯体構築工法のケーソン工事
の実施例を示す第１ロット躯体１ａの上面図である。

【図２】同Ａ−Ａ断面図である。

【図３】従来技術によるケーソン圧入工事の工程（その
１）を示す説明図である。

【図４】同工程（その２）を示す説明図である。

【図５】同工程（その３）を示す説明図である。

【図６】同工程（その４）を示す説明図である。

【図７】同工程（その５）を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ケーソン １ａ 第１ロット躯体 １ｂ 第２ロット躯体 １ｃ 第３ロット躯体 １ｄ 第４ロット躯体 ２ 地山 ３ 基礎杭 ４ アースアンカー ４ａ アンカー体 ４ｂ 緊張材 ４ｃ アンカーカップラー ５ 油圧ジャッキ ６ ミニバックホウ ７ グラブホッパー ８ ダンプトラック ９ 地上部分 １１ ケーソン １１ａ〜１１ｄ ロット躯体 １２ 基礎杭 １３ グリッパーロッド １４ 柱 １５ 周壁 １６ 梁 １７ 開口 １８ タワークレーン

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

【手続補正書】

【提出日】平成５年８月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】先ず、図３に示すように、アースドリル工
法等によって、ケーソンを沈設する敷地の範囲Ａ内の地
山２に複数本の基礎杭３（本設杭）を打設する。この基
礎杭３は、ケーソンの地下建設が完了した時に第１ロッ
ト躯体と連結されることになる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】上記のように接続されたアースアンカー４
と油圧ジャッキ５とは、ケーソン１を圧入沈設するため
の圧入装置を構成する。即ち、油圧ジャッキ５を動作さ
せると、油圧ジャッキ５は緊張材４ｂを把持しながら緊
張材４ｂを上方へ引っ張る。アンカー体４ａが支持層近
傍に固定されているため、これを支点として加圧桁１ｆ
に対して上から圧力がかかるようになっている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】所定の掘削が終了したら、油圧ジャッキ５
を動作させて刃口躯体１ｅ周りの土の抵抗力より大きい
圧入力をかけることにより、第１ロット躯体１ａを沈設
する。同時に、第１ロット躯体１ａの上に第２ロット躯
体１ｂの構築を平行して行なう。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】第２ロット躯体１ｂの構築が終了したら、
図５に示すように、油圧ジャッキ５を第２ロット躯体１
ｂの上に、第１ロット躯体１ａの場合と同様に配設し、
油圧ジャッキ５とアースアンカー４のアンカーカップラ
ー４ｃとを接続する。尚、油圧ジャッキ５を第２ロット
躯体１ｂに移動したが、第１ロット躯体１ａに配設した
状態のままでもよい。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】このケーソン１１は、４層のロット、即
ち、下から第１ロット躯体１１ａ（従来技術の第１ロッ
ト躯体１ａに相当する）、第２ロット躯体１１ｂ（従来
技術の第２ロット躯体１ｂに相当する）、第３ロット躯
体１１ｃ（従来技術の第３ロット躯体１ｃに相当す
る）、第４ロット躯体１１ｄ（従来技術の第４ロット躯
体１ｄに相当する）を、順次積み重ねて構築している。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】上記のような、完成ロット躯体の圧入沈設
と併行して、その上のロット躯体の構築を実施するため
に、本実施例においては、ケーソン工事期間中、油圧ジ
ャッキ５を第１ロット躯体１１ａ上に固定して動かさな
いようにしている。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】以下、ケーソン工事準備から工事完了まで
の工事全体の流れについて項目毎に分けて説明する。 １．基礎杭及びアースアンカーの設置 先ず、アースドリル工法等によって、数十本の基礎杭１
２を支持層の深さに打設する。これら基礎杭１２は、図
２に示すように、後述するアースアンカー４と兼用する
ようになっている。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】この基礎杭１２の先端部は、図２に示すよ
うに、支柱に対して拡径されている。これは、ケーソン
１１を圧入沈設する時に、アースアンカー４により上方
へ引っ張られた時に、基礎杭１２の引抜力を維持するた
めに設けたものであると共に、建築された建物を堅固に
支持するためである。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】 ３．加圧桁１ｆ、油圧ジャッキ、クレーン等の設置 完成した第１ロット躯体１１ａの上に、タワークレーン
１８を設置する。そして、タワークレーン１８を用いて
加圧桁１ｆ及び油圧ジャッキ５を設置する。加圧桁１ｆ
は、ケーソン周囲沿いの複数の開口１７を夫々跨ぐよう
にして設置される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数層のロット躯体からなるケーソンに
   圧力を加えて沈設するジャッキと、先端が地盤に埋設さ
   れ、後端が前記ジャッキに連結されているアースアンカ
   ーとを備え、該アースアンカーは、前記ケーソンの構築
   の際に、前記ケーソンを沈設する領域に打ち込まれた基
   礎杭に一体連設したことを特徴とする地下躯体構築工
   法。
2. 【請求項２】 前記基礎杭は、その先端部が拡径されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の地下躯体構築工
   法。