JPH07189266A - 地下躯体の構築工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】オープンケーソン工事の工期短縮と安全性の向
上とを両立させるケーソンによる地下躯体の構築工法を
提供する。 【構成】ケーソン躯体の圧入と、ケーソン躯体の構築と
を併行して行い、且つ刃口周辺の土質の変化に応じた掘
削、ケーソン躯体の姿勢及び状態等を自動計測して３次
元表示を参照にして油圧ジャッキの自動調整を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地下躯体の構築工法、
即ちケーソン圧入工法に関するものであり、詳しくはオ
ープンケーソンの沈設管理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ケーソン圧入工法は、あらかじめ地上で
構築されたケーソンの下端部（函内）の地盤を掘削して
行くと、この地盤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、ケーソン工法による工事をより安全
かつ効率的に施工するために、ケーソンの沈下力とそれ
に対する抵抗力とのバランスを外力によって調節する試
みがなされるようになった。その一つは、ニューマチッ
クケーソン工法において、函内の空気圧を調圧すること
によって、自然沈下力を制御するものである。

【０００４】一方、オープンケーソン工法においては、
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方法が開発されて
いる。また、最近、ケーソンの姿勢や状態と土の抵抗力
とに関する各種パラメータの計測技術も発達してきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オープ
ンケーソン工法に対する圧入力の調整は、予め得られた
土質調査結果に基づいて地盤の抵抗力を予想し、この予
想に従って、経験と勘とによって油圧ジャッキを操作す
ることによって行われていた。このよう方法では、場所
による土質の変化や地層の厚さの差等に起因するケーソ
ンの急沈下や不同沈下の発生に対応することができない
という問題点があった。

【０００６】また、従来、各種のセンサーでケーソンの
状態に関するデータを採取しても、地盤を掘削する形状
や土質とケーソンの沈下との関係が定量的に明確でない
ため、それらのデータを掘削および圧入に適切かつ迅速
にフィードバックすることができないという問題点があ
った。

【０００７】上記問題点のため、オープンケーソン工法
は、高層ビル等の大型の構築物には中々適用しにくかっ
た。しかしながら、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、その地下部分をケーソン工法を
用いて少ないコストおよび人員で短い工期で構築したい
という要望が増加しつつある。

【０００８】本発明は、このような要望に対応するため
になされたものであって、高層ビルの地下部分のように
深度が深く大重量でしかも不整形なケーソンを、安全に
精度良くかつ短い工期で沈設するためのケーソンの沈設
管理方法を実現することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るケーソン圧入工法による地下躯体の構
築工法は、ケーソン躯体の圧入と、ケーソン躯体の構築
とを併行して行うものである。

【００１０】又、ケーソンを複数層のロット躯体で構築
し、第ｉ層以下のロット躯体の圧入沈設工事と、第ｉ＋
１層のロット躯体の構築工事とを併行して行うこと；刃
口周辺の土質の変化に応じて、掘削する土の法面角度を
変化させること；ケーソン躯体の姿勢および状態と、土
の総合抵抗力と、環境への影響とを表すパラメータを自
動計測して掘削および圧入の制御にフィードバックする
こと；前記自動計測した計測データに基づき所定の圧入
力を算定して油圧ジャッキの圧力を自動調整すること；
前記計測データに基づいて３次元表示する地下躯体の構
築工法である。

【００１１】

【作用】上記構成によって、ケーソン躯体の圧入と、ケ
ーソン躯体の構築とが併行して行われる。これによっ
て、工期を短縮することができる。

【００１２】又、上記構成によって、ケーソンは、複数
層のロット躯体を順次積み重ねることによって構築され
る。その場合、第ｉ（ｉは１以上の整数）層以下のロッ
ト躯体の圧入沈設工事と併行して、第ｉ＋１層のロット
躯体の構築工事が行われる。このような方法によって、
どんなに深度が深く大型のケーソン工事でも実行可能と
なり、しかも、ケーソン沈設に要する工期が著しく短縮
される。

【００１３】更に、上記構成により、刃口周辺の土質の
変化に応じて、掘削する土の法面角度を変化させるよう
に管理することによって、刃口金物の周囲の土による刃
口抵抗の計測結果を即時に掘削工事に反映することがで
き、特に深いケーソン工事の安全性および精度が向上す
る。

【００１４】そして、ケーソン躯体の姿勢および状態
と、土の総合抵抗力と、環境への影響とを表すパラメー
タが各種計測器によって自動計測された計測データは、
ケーソン躯体内に設けられた制御室内のデータ処理装置
でデータ処理され、このデータ処理の結果は即時に掘削
および圧入にフィードバックすることが可能になる。

【００１５】また、データ処理装置は、計測データに基
づき、所要圧入力を算定し、これによって油圧ジャッキ
の圧力を自動調整することができるようになる。

【００１６】この、データ処理装置は、データ処理結果
を管理データとして使用し易い３次元表示することがで
きるようになる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係るケーソン圧入工法の実施
例について図を参照にして説明する。先ず、図１〜図６
に示すように、本発明に係るケーソン圧入工法は、ケー
ソン躯体の圧入と、ケーソン躯体の構築とが併行して行
うことにより、工期を短縮することができる等の種々の
利益を得ることができる。

【００１８】即ち、ケーソンは、図１に示すように、複
数層のロット躯体を順次積み重ねることによって構築さ
れる。先ず第１のロット躯体構築が行なわれる（Ｓ
１）。この第１のロット躯体構築が完了すると同時に第
１のロット躯体の圧入及び沈設が実施されると同時に第
２ロット躯体構築が行なわれる（Ｓ２）。

【００１９】このようにして、第ｉ（ｉは１以上の整
数）層以下のロット躯体の圧入沈設工事と併行して、第
ｉ＋１層のロット躯体の構築工事が行われる。例えば第
１及び第２のロット躯体構築の圧入及び沈設と同時に第
３のロット躯体構築が行なわれ（Ｓ４）、もし第４のロ
ット躯体構築までであれば、第４のロット躯体構築が完
了と同時に第１〜第４のロット躯体構築の圧入及び沈下
されることによって、地下４階層の建設工事が完了する
ことになる（Ｓ５）。このようなケーソン工法によっ
て、どんなに深度が深く大型のケーソン工事でも実行可
能となり、しかも、ケーソン沈設に要する工期が著しく
短縮される。

【００２０】また、図２〜図５に示すように、ケーソン
躯体１の姿勢および状態と、土の総合抵抗力と、環境へ
の影響とを表すパラメータが各種計測器によって自動計
測される。これら計測器からの計測データは、ケーソン
躯体１内に設けられた制御室内のデータ処理装置でデー
タ処理され、このデータ処理の結果は即時に掘削および
圧入をする際のデータとして使用するためにフィードバ
ックされる。

【００２１】即ち、図２に示すように、ケーソン工法で
建設する場所の特定場所に躯体を圧入及び沈下されるた
めのアースアンカー３を埋設する。このアースアンカー
３の先端３ａは、基礎杭と異なり地盤の支持層まで打ち
込まれる必要がなく、ケーソンを沈下する引っ張り度を
維持できればよい深さまで打ち込まれており、建設完了
後にはそのまま放置される。詳細は後述する。

【００２２】このアースアンカー３を適宜箇所に複数打
ち込み後に第１のロット躯体１ａの構築が行なわれる。
この第１のロット躯体１ａには土層に圧入及び沈下させ
るための刃口金物４を連続して形成してある。

【００２３】このアースアンカー３及び第１のロット躯
体１ａの構築が完了すると、図３に示すように、第１の
ロット躯体１ａにアースアンカー３の後端側を通してそ
の上に圧入ジャッキを備えた圧入設備９を全てのアース
アンカー３に設ける。そして圧入管理室２４からの指示
に基づいて夫々のアースアンカー３は圧入設備９により
地下方向に押し下げられることにより、アースアンカー
の先端側は深く支持層まで打ち込まれているので、第１
のロット躯体１ａは地下方向に沈下する。

【００２４】この第１のロット躯体１ａを沈下させる際
には、その下側にある土砂等をミニバックホウ１７等で
採取しておく。この採取された土砂等はロット各層の隙
間を介してタワークレーン１０等により適宜取り除く。
従って、第１のロット躯体１ａの下側にある土砂等は第
１のロット躯体１ａの構築と同時に取り除くこと、所謂
併行して建設作業を進行させることができる。

【００２５】又、第１のロット躯体１ａの構築とアース
アンカー３とを圧入設備９により固定すると同時に適宜
箇所に計測用センサーを備える。この計測用センサー
は、図４に示すように、例えば刃口４には刃口荷重計、
第１のロット躯体の側面には周囲摩擦計、第１のロット
躯体の適宜位置に鉄筋計、圧入設備９の夫々に圧力計等
が配設され、これらの計測用センサーは全て圧入管理室
２４のデータ処理装置に接続されている。

【００２６】このようにして、各種の計測用センサーを
第１のロット躯体１ａに取り付け、アースアンカーに取
り付けた圧入設備９を操作して沈下させながら第１、第
２、…のロット躯体を作成する。そうして、図５に示す
ように、例えば地下に構築する建設が３階層からなるな
らば第１、第２、第３のロット躯体１ａ、１ｂ、１ｃを
作成させて沈下させて完成となる。従って、地下に構築
する階層の周囲に配設する所謂根切り工事等を省略する
ことができる。

【００２７】このようにしてケーソン工法により建設
は、図６及び図７に示すように、敷地Ａの周囲に隣接し
てある多くの隣接建物と、道路と、地下鉄とに囲まれた
不整形な敷地Ａであっても、敷地Ａの境界と建物の側壁
との間隔（ｔ）を、例えば１０ｃｍ位の間隔でケーソン
１を沈設し、その上に、例えば１０階建てのビル２を建
設する。

【００２８】このケーソン１は、オープンケーソンであ
って、４層のロットを順次積み重ねて構築する、即ち第
１、第２、第３、第４のロット躯体から構築されてお
り、実施例における第１のロット躯体１ａの高さは５．
５ｍ、重量４０００トンであり、第２のロット躯体１ｂ
は地下３階に相当し、その高さは５．４ｍ、重量は２５
００トンであり、第３のロット躯体１ｃは地下２階に相
当し、その高さは５．４ｍ、重量２０００トンであり、
第４のロット躯体１ｄは地下１階に相当し、その高さは
５．３ｍ、重量１８００トンである。

【００２９】ここで、ケーソン工法により建設する場合
には敷地Ａに沈下させるためその沈下させる敷地Ａの地
質調査が重要である。この地質は、図８に示すように、
地質柱状図で表わすことができる。例えば敷地Ａの土質
は、上から埋土が２．３０ｍ、ローム層が５．７０ｍ、
疑灰質シルトが７．６０ｍ、粘土が９．８０ｍ、粘土質
シルトが１０．６０ｍ、シルト質細砂が１２．０５ｍ、
細砂が１３．１０ｍ、中砂が１４．５０ｍ、シルト混じ
り細砂が１５．５０ｍ、貝殻混じり細砂が１７．３０
ｍ、シルトが１８．６０ｍ、細砂が２０．３０ｍ、砂質
シルトが１９．３０ｍ、細砂が２０．３０ｍ、砂混じり
シルトが２３．４０ｍ、砂混じり中砂が２４．５０ｍ、
砂利が３０．５５ｍとなっており、これら土質のＮ値、
せん断抵抗角、粘着力共に、深度方向に大きな変化が見
られ、土砂の掘削とケーソンの沈設の管理を難しくする
要因の一つとなっている。

【００３０】次に、上記説明した地質状態に基づいてケ
ーソン１の沈設工事を行なうケーソン工法について説明
する。本実施例においてはケーソン躯体の圧入沈設と構
築との併行実施方式を採用し、以下述べるような、徹底
した安全管理と、情報化された半自動圧入管理によって
施工される。

【００３１】先ず、ケーソン工事準備から工事完了まで
の工事全体の概略的流れについて図９〜図１８を参照に
して説明する。

【００３２】１．準備工 先ず予めアースドリル法等によって、数十本の基礎杭が
支持層の深さに打設される。この基礎杭はケーソン工法
により地下建設が完了した時に第１のロット躯体１ａと
連結する位置まで打ち込まれている。

【００３３】次に、図９に示すように、加圧桁３ａの適
宜位置に複数のアースアンカー３を前記図８で説明した
地質柱状図に基づいて、ケーソンを沈下するのに最適な
深さまで打ち込む。この加圧桁３ａに関しては、後述す
る図１９に示すように第１のローム躯体１ａの複数の適
宜位置に配設されている。このアースアンカー３の打ち
込みは、図１０に示すように、先ずアースアンカー３が
挿通できる大きさからなる穴である側孔３ｂを前記図８
で示した地質状態に基づいて開設する。そしてその開け
た側孔３ｂの上端側からコンクリートと緊張部３ｅとが
付着しないようにシース３ｆを被せ、その上部にアンカ
ーカップラー３ｃを嵌合させてアースアンカー３を打ち
込む。アースアンカー３を打ち込んだ後に、アンカーの
先端にコンクリート等を流し込んで定着部であるアンカ
ー体３ｄを作成する。

【００３４】２．第１のロット躯体の構築 第１のロット躯体１ａの構築は、図１１に示すように、
アースアンカー３を配設した加圧桁３ａを基準にして地
中の所定位置に頭板５を配設すると共に、刃口金物４を
作成するために足場６を設ける。この刃口金物４を頭板
５と共に地中に設置すると共に、ケーソン１の第１ロッ
ト躯体１ａを構築する。第１のロット躯体１ａの構築作
業は、鉄筋組み立て、型枠形成、躯体コンクリート打
設、養生、第１ロット躯体完成、型枠および足場の解体
の各工程からなる。

【００３５】３．圧入設備とクレーン等の設置 完成した第１ロット躯体１ａ上には、図１２に示すよう
に、加圧桁３ａの移動、タワークレーン１０の設置、グ
ラブホッパー１１等の設置が行なわれる。即ち、加圧桁
３ａを支圧板８を介して刃口金物４の上部に載せる。そ
して、加圧桁３ａの上に、圧入設備９をアースアンカー
３の上端と連結する。併行してタワークレーン１０と、
ケーソン１の外側の地面上にグラブホッパー１１を設置
する。

【００３６】この圧入設備９は、図１３に示すように、
油圧ジャッキ１２と、スイベル吊り具１３と、このスイ
ベル吊り具１３とアンカーカップラー３ｃとを接続する
グリッパーロット１４と、上部グリッパー１５と、下部
グリッパー１６とから構成されている。このような構造
によって、アースアンカー３を緊張状態に保持しながら
油圧ジャッキ１２の圧力を加圧桁３ａの下向きに印加す
ることができるようになっている。

【００３７】４．掘削、及び第１のロット躯体の圧入 掘削、及び第１のロット躯体の圧入は、図１４に示すよ
うに、第１のロット躯体１ａの下側の土をミニバックホ
ウ１７を用いていわば人力で掘削した後、第１ロット躯
体１ａを圧入設備９により油圧で圧入して加圧桁３ａを
介して刃口金物４に圧力を加えることによって、アース
アンカー３を支軸として第１のロット躯体１ａが沈下す
る。

【００３８】５．第２のロット躯体の構築 第２のロット躯体１ｂの構築は、図１５に示すように、
上記第１のロット躯体１ａの下側の掘削、及び第１ロッ
ト躯体１ａの圧入と併行して、第２のロット躯体１ｂを
構築する。この構築工事は、内外の足場１８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
および足場の解体の各工程によって完了する。

【００３９】６．第１、第２のロット躯体の圧入沈設 第１、第２のロット躯体１ａ、１ｂの圧入沈設は、第１
のロット躯体１ａの下側をミニバックホウ１７で掘削を
行い、圧入設備９の操作にアースアンカー３を支軸にし
て加圧桁３ａに加圧することによって、第１のロット躯
体１ａ及び第２のロット躯体１ｂの同時圧入を行う。ま
た、これと併行して、第３のロット躯体１ｃの構築を第
２のロット躯体１ｂの構築と同様に行う。

【００４０】７．第１、第２、第３ロット躯体の圧入沈
設 上記説明したように第１、第２のロット躯体１ａ、１ｂ
の同時圧入をして沈設させることは第３のロット躯体１
ｃについても同様であり、第１のロット躯体１ａの下側
の土を掘削して、第１、第２、および第３のロット躯体
１ａ、１ｂ、１ｃの同時圧入を行う。また、これと併行
して、第４のロット躯体１ｄの構築を第３のロット躯体
１ｃの時と同様に行って、第１〜第４のロット躯体１
ａ、１ｂ、１ｃ１ｄの圧入沈設を同時に行う。

【００４１】８．圧入設備および掘削機器の撤去 第４のロット躯体１ｄまで沈設を完了したら、図１７に
示すように、タワークレーン１０およびグラブホッパー
１１を解体し、アースアンカー３等の緊張具、加圧桁３
ａ、および圧入設備９を撤去する。

【００４２】９．底部コンクリート打設、完了 最後に、図１８に示すように、ケーソン１の第１のロッ
ト躯体１ａと基礎杭１８とを連結し、コンクリート１８
ａを打設してケーソン１の沈設工事は完了する。

【００４３】本ケーソン沈設工事の一時点における各機
材の配置状況は、図１９及び図２０に示すように、ケー
ソン１の第１のケーソン躯体１ａは、適宜複数箇所に柱
１ｅを設け、前記図８で説明した土質柱状図に基づいて
加圧桁３ａを適宜箇所に複数個設けた構造であり、夫々
の加圧桁３ａには圧入設備９が備えられており、前記図
１３を用いて説明したように、油圧ジャッキ１２により
加圧桁３ａに加圧することのよって第１のケーソン躯体
１ａを沈下させることができる。

【００４４】このようにして、多数の油圧ジャッキ１２
が第１のケーソン躯体１ａの周囲にそって配列されてい
る。そして多数の人員と機器とを同時に働かせて実施す
る大規模なケーソン沈設工事を安全かつ最短期間で行う
ためには、従来のようにオペレータが沈下計を用いてそ
の経験と勘によって行う方法では到底実施不可能であ
る。

【００４５】そのため、本実施例においては、以下述べ
るような、徹底した安全管理システムと、経験や勘に頼
らず科学的な理論と現実に採取されたデータとに基づく
情報化された半自動圧入管理システムとが適用されてい
る。

【００４６】まず安全管理システムは、図２１に示すよ
うに、予め作業工程毎に予想される危険項目を抽出し
て、その対策をたてることである。

【００４７】これらの安全管理事項は、特に詳しい説明
を要しないところであるが、この中で一つだけ本発明に
おいて特徴とする土の法面の角度管理について説明す
る。

【００４８】即ち、前記図８を参照にして説明したよう
に、敷地の地質柱状図に基づいて掘削後の圧入を計算す
るのである。例えば、掘り進むに従って、土質はロー
ム、粘土、砂と変化して行く。このことは、掘削した土
の自然の法面角度が変化することを意味し、一律な掘削
方法で掘削した場合には、土の抵抗力とケーソンの荷重
のアンバランスが生じ、ケーソンの急沈下や、沈下不足
の原因になる。

【００４９】従って、本ケーソン工法による沈下におい
ては、下記のように、土質に応じて法面角度を変化する
ように管理を行っている。この法面角度の管理は法尻位
置を必ず確認することによって確実に行っている。

【００５０】例えば、ローム層１９の場合には、図２２
に示すように、法尻位置Ｐから第１のケーソン躯体１ａ
に設けた刃口金物４の梁２０の下の土の法面角度を４５
度にする。

【００５１】次に、図２３に示すように、梁２０の真下
のローム層１９からなる土１９ａを、ケーソン１を支持
する部分１９ｂを残して直角に削り取る。

【００５２】そして、図２４に示すように、ケーソン１
を圧入して残した土１９ｂを外側に押し出した後に、図
２５に示すように、法面に押し出されて流れ落ちた土を
掘削し搬出する。

【００５３】又、粘土層２１の場合には、最初は、図２
６に示すように、粘土層２１は、刃先金物４と梁２０の
一部と接し、その法尻位置Ｐとの法面角度は４５度とす
る。そして、図２７に示すように、法面に沿って所定の
厚さだけ土２１ａを掘削した後に、図２８に示すよう
に、ケーソン１を圧入する。その結果、図２９に示すよ
うに、法面およびその下の面に流れ落ちた土２１ｃを掘
削し搬出する。

【００５４】砂質土２２の場合には、最初は、図３０に
示すように、砂質土２２は刃先金物４にのみ接し、法尻
位置Ｐからの法面角度は６０度となるようにする。

【００５５】そして、図３１に示すように、法面の沿っ
て所定の厚さ２２ａだけ掘削し、次に図３２に示すよう
に、ケーソン１を圧入する。その結果、図３３に示すよ
うに、傾斜面およびその下の面に流れ落ちた土２２ｂを
掘削し搬出する。

【００５６】上記のように、深度による土質の変化に応
じて掘削と圧入の作業手順を変化させることによって、
ケーソン沈設工事の安全性が高まると共に、工事の進行
速度が一定となる。又、場所によって刃口抵抗力に偏り
があるような場合には場所によって掘削手順を変えるこ
とによって、不同沈下を防止することができる。

【００５７】次に、情報化された半自動圧入管理システ
ムについて説明する。情報化圧入管理システムの特徴
は、図３４及び図３５に示すように、ケーソン１内に圧
入管理室２４を設置し、かつ、ケーソン１に各種の計測
器を取り付ける（Ｓ６、Ｓ７）。

【００５８】これらの計測器の測定データを圧入管理室
２４内に設置したデータ処理装置２５によってリアルタ
イムで処理し、この処理結果をケーソン１の圧入沈設工
事、及び土の掘削工事に即座にフィードバックすること
である（Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１２）。

【００５９】データ処理装置２５は、圧入設備９の夫々
の油圧ジャッキ１２の所要圧入力をリアルタイムで算出
すると共に、データ処理結果を管理データとしてＣＲＴ
モニタの画面に表示する。表示された管理データを常時
監視することによって、ケーソン１の状態をリアルタイ
ムで把握し、この情報を適時適切に掘削および圧入作業
へフィードバックすることができる。

【００６０】ケーソン１には、図３５に示すように、圧
入設備９に設けた圧力計２６と、刃口金物に設けた刃口
荷重計２７と、ケーソン１の外側壁に設けた周面摩擦計
２８と、絶対沈下計２９と、差圧計３０と、鉄筋計３１
とが設置されている。また、隣接建物には、設置型傾斜
計３２が取り付けられている。

【００６１】圧力計２６は、各油圧ジャッキ１２に取り
付けられ、圧入力を測定し、測定データをデータ処理装
置２５へ出力する。

【００６２】刃口荷重計２７は、刃口金物４の複数箇所
に取り付けられており、刃口金物４の周囲の土の抵抗力
（刃口抵抗）を測定し、測定データをデータ処理装置２
５へ出力する。

【００６３】周面摩擦計２８は、ケーソン１の外壁周面
の複数箇所に取り付けられており、ケーソン１の周面と
地盤との間の摩擦力を測定し、測定データをデータ処理
装置２５へ出力する。

【００６４】絶対沈下計２９は、ケーソン１の絶対沈下
量および沈下速度を測定し、測定データをデータ処理装
置２５へ出力する。

【００６５】差圧計３０は、ケーソン１の複数箇所に取
り付けられ、位置による沈下量の差を示す相対沈下量を
測定し、測定データをデータ処理装置２５へ出力する。

【００６６】鉄筋計３１は、ケーソン１の鉄筋の内部応
力を測定し、測定データをデータ処理装置２５へ出力す
る。

【００６７】設置型傾斜計３２は、隣接建物に取り付け
られており、ケーソン工事に起因する、隣接建物の傾斜
等を測定し、測定データをデータ処理装置２５へ送る。

【００６８】上記の他、山留壁の変形を測定するため、
埋設型またはスライド式の傾斜計が所要場所に設置され
ている。

【００６９】上記各計測項目は、各種工事条件の下で、
ケーソンの圧入工事を管理するために必須のものであ
る。これら計測項目と管理項目との間の関係を図３６に
示す。即ち、図３６に示すように、大型ケーソンにおい
ては、ケーソン躯体の傾斜を極力小さく押さえなければ
ならない。そのために、絶対沈下量、沈下速度、および
相対沈下量を測定し、それらの測定結果を刃先掘削およ
び油圧ジャッキ１２の圧入力にフィードバックする。

【００７０】例えば、絶対沈下量または沈下速度が大き
すぎる場合は、刃先掘削の形状や寸法を変えたり、油圧
ジャッキ１２の圧力を変える。また、相対沈下量が大き
い場合には、掘削位置や加圧位置を変える。

【００７１】また、ケーソン１の内部応力は極力小さく
しなければならないが、不整形ケーソンにおいては、場
所により、掘削と圧入のバランスが崩れ易く、そのため
ケーソン１の不同沈下により躯体内応力が増大し易い。
従って、相対沈下量と、鉄筋応力を測定して、それらの
値が大きくなった時には、刃先掘削および油圧ジャッキ
１２の圧入力の調整を行う。

【００７２】また、場所打ち杭とケーソンとの接合を行
うために、圧入後のケーソンの位置および深度は高い精
度で求められなければならないから、絶対沈下量が特に
重要である。

【００７３】刃口荷重が大きい時、又はそれが場所によ
って偏っている時には、不同沈下の原因となるので、刃
先掘削および加力方法を変えるようにする。

【００７４】また、全ての工事条件および環境において
共通して、予期しない時期におけるケーソンの沈下の発
生は絶対に防止しなければならない。そのためには、絶
対沈下量、圧入力、刃口荷重、周面摩擦力、および沈下
速度の測定が重要である。

【００７５】また、隣接建物や地下鉄への影響を極力少
なくする必要があるが、これには、沈下速度、建物傾
斜、および山留壁の変形の測定が大切である。なお、周
面摩擦力が大き過ぎる場合および隣接構造物の変位が大
きい場合には、滑材の使用の可否を検討する。これに
は、ケーソン１の周面と土との間にビニールシート等を
繰り出す方法がある。

【００７６】上記の各計測器の測定データに基づき、デ
ータ処理装置２５は、所定の計算を実行し、油圧ジャッ
キ１２の所要圧力を算出すると共に、各種管理データを
モニタに即座に表示する。

【００７７】所要圧入力の計算例を図３７に示す。即
ち、図３７に示すグラフにおいて、縦軸は深度を表し、
横軸は圧力を表す。点線の曲線は周面摩擦抵抗力を示
し、周面摩擦計２８からの測定データに基づくものであ
る。

【００７８】一点鎖線は、刃先抵抗力を示し、刃口荷重
計２７からの測定データに基づくものである。実線の曲
線は、周面摩擦抵抗力と刃先抵抗力との合計を表す。ま
た、実線の直線は、各ロット構築後のケーソンの自重を
示し、点線の直線はアンカー能力を示す。

【００７９】ケーソン１の沈下に対する抵抗は、主とし
て刃口金物４の周辺の土の抵抗力と、ケーソン１と周辺
の土との間の摩擦力によるものであるから、必要圧入力
は、上記抵抗力合計値からその時のケーソンの自重を引
くことによって計算される。

【００８０】このようにして計算された、必要圧入力に
よって油圧ジャッキ１２の油圧を制御することによっ
て、自動化された圧入システムが実現される。

【００８１】図３８は、リアルタイムで表示される管理
情報の一例を示す。画面の右上には、年月日および時刻
と、絶対沈下計２９からの測定データに基づく現在の沈
設長と、現在の沈設長に対応する計算された相対沈下
量、鉄筋応力度および圧入荷重の各管理値が表示されて
いる。

【００８２】また、画面中央には、各油圧ジャッキ１２
からの測定データに基づく圧入荷重と、刃口荷重計２７
からの測定データに基づく刃口荷重と、周面摩擦計２８
からの測定データに基づく周面摩擦とが、立体的な棒グ
ラフで表示されている。

【００８３】また、画面の下部には、差圧計３０からの
測定データに基づく相対沈下量が、立体的な棒グラフで
表示されている。そして、画面の右端には、圧入荷重
と、刃口荷重と、周面摩擦との棒グラフの単位が表示さ
れている。

【００８４】このように、リアルタイムで表示される棒
グラフを管理値と比較しながら、圧入工事の管理を行
う。棒グラフは、全体を一目で把握するのに極めて便利
な上に、全体の中のどこか一箇所でも異常があるとすぐ
に分かるという利点があるから、ケーソンの圧入管理に
は最も適している。

【００８５】上記の安全管理システムと半自動圧入管理
システムによって、本ケーソン圧入沈設工事は、下記の
基準に従って実施される。

【００８６】（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。また、
機械類は全て、開口部２３（図１９参照）の下に集め
る。 （２）ケーソン１の水平を確認する。

【００８７】（３）各油圧ジャッキ１２に平均に予備載
荷（５０トン）する。この際、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。

【００８８】（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、７５トンまで加圧する。 （５）沈下が進まない場合には、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（５分以上）を設け、沈下の傾向を把握する。

【００８９】（６）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。な
お、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１２の油
圧を抜き、ケーソン１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１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。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るケー
ソン圧入工法による地下躯体の構築工法は、ケーソンを
複数層のロットに分割し、ケーソン躯体の圧入と、ケー
ソン躯体の構築とを併行して行うので、どんな深度の深
い大型のケーソンでも工事可能となり、また、ケーソン
沈設工事の工期を著しく短縮することができる。

【００９１】また、本発明に係るケーソン圧入工法によ
る沈設制御方法は、ケーソン躯体の姿勢および状態と、
土の総合抵抗力と、環境への影響とを表すパラメータを
自動計測し、計測データをリアルタイムでデータ処理
し、データ処理の結果に基づき、圧入力を自動制御する
ので、ケーソン工法の安全、精度、および効率を向上
し、ケーソンの圧入沈設の自動化を可能とする。

【００９２】また、土質による法面角度の管理を行うこ
とによって、掘削および圧入の安全性、精度、および効
率性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るケーソンの沈設制御方法の構成を
示すフローチャート図である。

【図２】本発明に係るケーソンの沈設制御方法の構成を
示す工事の断面図である。

【図３】本発明に係るケーソンの沈設制御方法によるビ
ル建設の実施例を示す断面図である。

【図４】同断面図である。

【図５】同断面図である。

【図６】同平面図である。

【図７】同ケーソン工法による地上の建物を含めた説明
図である。

【図８】同上敷地の地質柱状図である。

【図９】同アースアンカーを示す説明図である。

【図１０】同アースアンカーの詳細を示す断面図であ
る。

【図１１】同圧入設備の詳細を示す断面図である。

【図１２】同圧入設備と刃口金物との関係を示す説明図
である。

【図１３】同圧入設備と刃口金物との関係を示す要部説
明図である。

【図１４】同第１のロット躯体を沈下させる説明図であ
る。

【図１５】同第１のロット躯体に第２のローム躯体を構
築した様子を示す説明図である。

【図１６】同第１のロット躯体及び第２のローム躯体を
構築後沈下させる様子を示す説明図である。

【図１７】同第１〜第４のロット躯体を構築して沈下さ
せた様子を示す説明図である。

【図１８】同第１〜第４のロット躯体を沈下後、基礎杭
と連結する様子を示す説明図である。

【図１９】同第１のロット躯体に配設されている各機器
を示す平面図である。

【図２０】同第１のロット躯体に配設されている各機器
を示す断面図である。

【図２１】同圧入ケーソン作業の安全対策を示す表であ
る。

【図２２】同ローム層の場合における圧入ケーソンの様
子を示す説明図である。

【図２３】同ローム層の場合における圧入ケーソンの様
子を示す説明図である。

【図２４】同ローム層の場合における圧入ケーソンの様
子を示す説明図である。

【図２５】同ローム層の場合における圧入ケーソンの様
子を示す説明図である。

【図２６】同粘土層の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図２７】同粘土層の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図２８】同粘土層の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図２９】同粘土層の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図３０】同砂質土の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図３１】同砂質土の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図３２】同砂質土の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図３３】同砂質土の場合における圧入ケーソンの様子
を示す説明図である。

【図３４】本発明に係る情報化圧入管理システムの動作
を示すフローチャートである。

【図３５】同情報化圧入管理システムの計測器およびデ
ータ処理装置の配置を示す説明図である。

【図３６】同上情報化圧入管理システムにおける、計測
項目と管理項目との関係を示す説明図である。

【図３７】同上情報化圧入管理システムにおける、圧入
力の計算の実施例である。

【図３８】同上情報化圧入管理システムにおける、３次
元管理情報表示を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ケーソン ２ 建物 ３ アースアンカー ３ａ 加圧桁 ４ 刃口金物 ５ 頭板 ６ 足場 ８ 支持板 ９ 圧入設備 １０ タワークレーン １１ グラブホッパー １２ 油圧ジャッキ １３ スイベル吊り具 １４ グリッパーロット １５ 上部グリッパー １６ 下部グリッパー １７ ミニバックホウ １８ａ コンクリート １９ ローム層 ２０ 梁 ２１ 粘土層 ２２ 砂質土 ２３ 開口 ２４ 圧入管理室 ２５ データ処理表示装置 ２６ 圧力計 ２７ 刃口荷重計 ２８ 周面摩擦計 ２９ 絶対沈下計 ３０ 差圧計 ３１ 鉄筋計 ３２ 設置型傾斜計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 良雄 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 大内 仁 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社東京支店内 (72)発明者 相良 幸蔵 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社東京支店内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーソン躯体の圧入と、ケーソン躯体の
   構築とを併行して行うことを特徴とする地下躯体の構築
   工法。
2. 【請求項２】 ケーソンを複数層のロット躯体で構築
   し、第ｉ層以下のロット躯体の圧入沈設工事と、第ｉ＋
   １層のロット躯体の構築工事とを併行して行うことを特
   徴とする請求項１に記載の地下躯体の構築工法。
3. 【請求項３】 刃口周辺の土質の変化に応じて、掘削す
   る土の法面角度を変化させることを特徴とする請求項１
   又は２に記載の地下躯体の構築工法。
4. 【請求項４】 ケーソン躯体の姿勢および状態と、土の
   総合抵抗力と、環境への影響とを表すパラメータを自動
   計測して掘削および圧入の制御にフィードバックするこ
   とを特徴とする請求項１、２又は３に記載の地下躯体の
   構築工法。
5. 【請求項５】 前記自動計測した計測データに基づき所
   定の圧入力を算定して油圧ジャッキの圧力を自動調整す
   ることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の地
   下躯体の構築工法。
6. 【請求項６】 前記計測データに基づいて３次元表示す
   ることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載
   の地下躯体の構築工法。