JPS6153919A - 鋼管継足しケーソン基礎のケーシング管シール工法及びそのシール装置構造 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は水中ａｌｌ１４１等の水中構造物を建設するた
めの碍管継足しケーソン基礎のシール工法に関するＯ 〔従来技術〕 従来のケーソン基礎には、あらかじめ水底を所定の基礎
面まで掘削してからケーソンを据付ける方式や、水底に
沈設後ケーソン内側要部に杭を打ち込み杭とケーソンを
一体化する方式がある。

これらのケーソンはケーソンを二重壁構造゛とすること
で浮遊させたシ、ケーソン内側要部に配した杭の底面を
鋼板で仮蓋締することによシ水密′室を確保し浮力を得
ていた。またこれらのケーソンによれば、地下連続壁を
形成しなくとも必要な地盤反力が得られていた。

ところで鋼管継足しケーソン基礎は大水スの水域に大型
の構造物基礎を建設するための工法で、施工工程の概要
は以下に示す通りである。

（１）、　　ケーソン外周面に軸線を鉛直方向にした複
数のケーシング管を配置したケーソンをドック等で製作
し、構造物基礎の建設地点まで運搬し、所定の水底位置
に沈設するか、所定の水面位置に浮遊せしめた状態下で
係留する。

（２）、　　各ケーシング管の内側に鋼管杭を挿入し、
鋼管杭の下部を地中に埋設する。ついでケージング管内
側と鋼管杭外側の間隙部にモルタルを充平してケーシン
グ管と鋼管杭を固定する。

（３Ｌ　　鋼管杭によυ囲った部分の水底地盤を掘削し
、掘削した地中部分及びケーソンの内部に水中コンクリ
ートを打設し、大型の栴造物基礎とする。

しかしながら上記のような施工工事を実施するに当って
は以下に示すような問題点があった。

（１）、　ケーソンは大寸法、大重量であシ、ケーソン
をドックより引き出すに当シ、ケーソンの浮力を利用す
る必要がある。このためケーソンを二Ｎ％２１４造とし
て浮力室を得るとともに、ケーソン外壁面に設けたケー
シング管の下端を仮蓋締して浮力を増す必要がある。し
かしながらこの仮蓋締をケーソン沈設後簡単かつ確実に
取シ外すことは容易ではなかった。

（２）、　　ケーシング管内側と鋼管杭外側の間隙部に
充填するモルタルがケーシング管の下端よシ漏洩し、水
域を汚染するおそれがある。また硬化したモルタルの強
度が低下したシしないようにシールしなければならない
。しかしながらシール部は水底付近等の水中にあシシー
ル部の水深が大きいとダイパーによる水中作条は困難を
きわめる。このｌヒめダイパ一作業が不要なシール方法
が望まれていた。

（３）、　　地中に埋設した鋼管杭間には数１０　ｃｍ
の継目間隙を生ずる。鋼管杭にて囲った部分の水底地盤
を掘削するとこの継目間隙部よυ外側の土砂が掘削部へ
とくずれ落ちたシ、鋼管杭埋込部の外側の土砂が水流等
によシ洗掘される。このため地中にある鋼管杭が水中で
露出した状態となシ杭上にあるケーソンを支持するに十
分な支持力が得られなくなるおそれがあった。そこで、
鋼管杭間の鉛直継目をシールして地下連続壁を作成する
必要があった。

以上説明したように、鋼管継足しケーソン基礎を実用化
するに当っては、ケーソン各部のシール゛方法を確立す
る必要がある。なお各部のシール方法に関連する従来技
術としては、以下に示す方式（鋼管端末の仮蓋シール法
、二重管シール材法、鋼管銅属継目シール法）がジャケ
ット他に使用されている。

（１）、　　鋼管端末の仮蓋シール法 ■、　ゴム膜 鋼管端末を円板状ゴム膜で例い、ゴム膜の外周端を／Ｍ
ｇ瑞末端末けたフランジにょシ固定したもので、ジャケ
ットを浮遊曳航するための浮力を得るために使用されて
いるつ浮遊曳航ジャケットを水底に沈設し硝管内に杭を
挿入してゴム膜を突破シ、杭を水底地盤内に打設する。

ところでケーソンの下端に取伺ける場合はゴム膜に作用
する水圧が大きいので、ゴム膜内に内蔵しである補強層
を増強し丈夫なゴム膜を形成する必要がある。また鋼管
の径が大きいと水圧を受ける面積も大きくなり、更に丈
夫なゴム膜を必要とする。

■、　窒気入ゴム袋 ゴム弾性材料を主体とする円柱状の気のう体を鋼管内に
挿入し、空気を入れて膨張して鋼管内壁に気のう体を密
着させ仮蓋締する。排水管の清掃や工事の際の一時的止
水やジャケット等管体を密封して浮遊させる為の浮力を
得るのに使用されている。

■、　鋼製蓋 円板形状の鋼製蓋を鋼管の端部にあてがう。

鋼管の周長にわたって蓋を全周溶接して銅管を密封し、
用済み後は蓋を溶断除去するものや、鋼管の端部にフラ
ンジを設け、ゴムガスケットを介して蓋をボルト等で固
定するものがある。

いずれも蓋の除去は容易でない。

（２）、　二重管シール材 外管の内に挿入した内管の外面と外管の内面の間隙をシ
ールする二重管シール材としては下記のものがある。

■、　　インフレートシール材 ゴム弾性材料を主体とするドーナツ形状の気のう体を充
気前のつぶれた形態により外管内周に固定し、内管挿入
抜気のり体内に空気やそルタル等の流体を充満して膨張
させて間隙部を密封する。

■、　ゴムパツキン ゴムまたはスボシージ等の弾性材料を主体とするリング
状のゴムパツキンを外管内周に固定し、内管挿入時にゴ
ムパツキンを外管側に押し拡げて間隙部を７−ルする。

なお内管挿入後にコムハラキンを間隙部につめ込んでシ
ールしてもよい。

（３）、　鋼管鉛直継目シール法 杭を利用して地下連続壁を建設する技術としては下記の
ものがある。

■、杭 山留めをするものとして杭を密接して一列に設けたシ、
杭を密接して千鳥に打つものがある。

完全遣水をするものとして、杭の間に適当な注入を行な
う方法や、杭間隔を２０〜５０　ｃｍ　＜らいあけて施
工し、その間を掘削してモルタル杭を作シ連ｉ壁を作る
方法がある。

■、　鋼管矢板 鋼管の軸方向外面に継手部を設けた鋼管矢板を、隣接す
る継手部を嵌め合せて打設して連続壁を作る。

■、　アンカー用パイプつきゴム袋装置連続壁を作成す
るものではないが、杭間隔にモルタル杭を作成するのく
応用しうると思われを内蔵したゴム袋を挿入し、袋内に
モルタルを注入しアンカーを作成する。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、鋼管継足しケーソン基礎を実用化するためのケ
ーソン各部の合理的なシール工法を得ることを目的とし
、具体的には下記事項を目的とするものである。

（１）、　　ケーシング管下端を一時的に仮蓋篩し、ケ
ーシング管内を水密にする。仮蓋篩は水中で簡単に取シ
外せる。

（２）、　　ケーシング管下端において、ケーシング管
内壁とケーシング管内に挿入した鋼管杭の外壁との間隙
をシールし、間隙部に注入したモルタルの漏洩を防止す
る。

（３）、　　水底地中に適当な間隔をあけて埋設し７’
（鋼管杭の鉛直継目をシールし地下連続壁を作成する。

（４）、　　上記（１）　、　（２）　、　（３）項を
施工するにあたって、潜水作業をなくしかつケーソン基
礎工の施工条件を満足する性能と強度を有するシール工
法を得る。

〔発明の概要〕

本発明は、上記の目的を達成するためになされたもので
、水中橋脚等の水中構造物を建設するためのケーソン基
礎のシール工法において、浮遊曳航したケーソンを水底
に沈設後、もしくは浮遊せしめた状態下でケーソン外周
に添って鋼管杭列を地中に埋設して地下連続壁を形成す
る鋼管継足しケーソン基礎のシール工法を提供するもの
である。

具体的には、ケーソンを水底に沈設しｆｃアと、もしく
は浮遊せしめた状態下でケーソンの外側面に添って複数
の鋼管杭を地中に埋設して地下連続壁を構築する鋼管継
足しケーソン基礎工に於いて−、下記各工程による鋼管
継足しケーソン基礎のシール工法を提供するものでおる
。

（１）、　　ケーソン外周面に軸線を鉛直方向にした複
数のケーシング管を並列に配置し、各ケーシング管の下
端にゴム弾性材料を主体とする円柱状の気のり体を嵌め
込み、気のり体の内部に空気を充満して気のり体の外周
面をケーシング管の内面に密着させる。

（２）、　　気のう体の下部のケーシング管の内周面に
、ゴム弾性材料を主体とする二重管シール材を設ける。

（３）、　　ケーソン沈設後、気のう体をケーシング管
よシ抜き出してからケーシング管内に鋼管杭を挿入して
、鋼管杭の下部を地中に埋設する。

（４）、　　ケージング管内側と鋼管杭の外側の間隙部
の下端にある二重管シール材の内部に流体を充満して二
重管シール材を膨張して間隙部を塞ぎ、二重管シール材
の上部の間隙部にモルタルを充填してケーシング管と鋼
管杭を結合する。

（５）、　　地中に埋設した鋼管杭間の鉛直継目に添っ
て継目間隔よシ外径の大きな穴を鋼管杭列の外側にあけ
、大中にモルタル注入管を内蔵したゴム弾性材料を主体
とする円柱状の表皮からなる鋼管継目シール材を挿入し
、表皮内部にモルタルを充満して穴を窒ぎ地下連続壁を
建設する。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す斜視図である。

１は水面、２は水面１に浮遊するケーシングである。６
はケーソン本体で、二重側壁を有する直方体形状の鋼製
型枠である。ケーソン本体３の外周面には４で示すケー
シング管が軸線を鉛直方向にして並列に密接して多数配
置しである。５は円柱状の気のり体で、各ケーシング管
４の下端に嵌め込まれている。気のう体５はゴム弾性材
料を主体とし布や繊維コード等の補強層を内蔵し内部に
は空、気を充滴しである。また気のう体５の外周面はケ
ーシング管４の内面に密着させである。また、６はゴム
弾性材料を主体とするドーナツ状袋体のインフレート式
の二重管シール材で、気のう体５の下部のケーシング管
４の内周面に嵌め込まれている。

第２図は第１図のＡ−Ａ断面図で、気のう体５と二重管
シール材乙の構成を示す。３ａはケーソン底板で、ケー
ソン本体６の二重側壁の下端がケーソン底板６＆により
連接し、二重側壁内を水密にし、浮力室を得ている。３
ｂはこの浮力室の下部に充填したコンクリートで、ケー
ソン２の重心を低くシ、浮遊時の浮体としてのケーソン
２の安定性を得るようにしである。５ａは吊金具で気の
う体５の上部に設けられている。吊金具５ａは水面上に
あるケーシング管４の上端より垂下した５ｂで示すロー
プと気のう体５内への給排気を行なうための５ｃで示す
ホースを接続している。

５ｄはストッパーで、ケーシング管４の内周面に添って
固定した所定厚さを有する１枚またに複数に分割した鋼
板で、気のう体５の上面に下端面を接している。６ａは
スペーサーで、スペーサー６ａの構造寸法はストッパー
５ｄと同様である。

スペーサー６１は二重管シール材乙の上部と下部の２個
所に設けてあシ、少なくとも二重管シール材乙の作動前
のつぶれた時の厚さよシ大きな厚みを有している。また
ストッパー５ｄ及びスペーサ　　。

−６＆をケーシング管４の内面に固定した状態の内径は
第３図以降で説明する鋼管杭の外径よシ犬きくシ、ケー
シング管４内に鋼管杭を挿入したときに鋼管杭がストッ
パー５ｄ及びスペーサー６＆に引っかからない様にしで
ある。

本発明は上記のように構成されているので、例えば造船
所のドックにおいてケーソン２を建設してケーソン２を
引き出す場合に１　ドック内注水に先だって各ケーシン
グ管４の下端に気のう体５を装着充気してケーシング管
４内を気密にしておけばケーシング管４内も浮力室とし
て機能する。このためドック内注水を行なってケーソン
２を水面に浮遊させてドック外に引き出すことができる
。

特にケーソン２が大寸法、大重量である場合は、クレー
ンの吊能力以上の￥ｆｆＲｉｔとなシ、ケーソン２の浮
力を利用する必要がある。またケーソン２の高さに比し
ドック内の水深は浅いので、浮力を利用する場合はケー
ソン２の底部で浮力室を確保する必要がおり、上記の気
のう体５が必要となる。

ドックより引き出されたケーソン２はタグボート等にて
建設地点はで浮遊曳航し、ケーソン２の浮力室内に注水
してケーソン２を水底に沈設する。

ついで気のり体内の空気を排゛出して気のう体５を水圧
の作用でつぶしてからロープ５ｂを巻き上げケーシング
管４よυ気のう体５を簡単に引き抜く。

ついでケーシング管４内に鋼管杭を順次建て込み、杭打
ちを行ない地下連続壁を形成する。この場合、必ずしも
上述のようにケーソン２を水底に沈設させてからでなく
とも、浮遊させた状態のままで、ケーシング管４内の気
のう体５の撤去と鋼管杭の打込みを杭毎に順次行なって
いく方法もある。

気のう体５０代わりに前述のゴム膜や鋼製蓋をケーシン
グ管４の下端に設けて仮蓋締しても、気のう体５と、同
様な浮力室確保は可能である。しかしながらケーソン２
の曳航後にこれを除去するとき潜水作業を要するなど容
易でなく、かつ確実に行なえる保証がない。気のう体５
を利用すれば給排気用ホース５ｃや引き抜き用のロープ
５ｂの上端を水面上にまで導いであるので、除去作業は
全て水面上で行なうことができる。

なおこの断気のう体５の下端にも上端に設けたのと同様
の吊金具とロープを設けておき、下側のロープはケーシ
ング管４外に引き出してから、ケ−シング管４の外面に
添ってたくし上げ、水面上でケーソン２に固定しておく
。このようにすることによシ、気のう体５内の空気を排
出し収縮した気のう体５がケーシング鍋内を急速に浮上
してくる危険性をなくすことができ、気のう体５の回収
作業の安全確実性を増すことができる。

第６図は、ケーソン２を沈設し気のう体５を除去したケ
ーシング管４内に８で示す鋼管杭を７で示す水底の地中
に埋設した状態を示す縦断面図である。なお９は鋼管継
目シール材である。第４図は第６図のＢ部の拡大断面図
で、二重管シール材乙の作動状態を示している。６ｃは
二重管シール材乙の内に注入した空気、水、モルタル等
の流体で、二重管シール材６を膨張させて、ケーシング
管４の内面と鋼管杭８の外面との間隙部をシールした状
態を示している。６ｂは鋼管、ゴムホース等の管で、下
端を二重管シール材６に接続し上端を水面上のケーソン
２の上端に配管しである。

６ｄは二重管シール材を膨張させた後に間隙部に注入し
たモルタルである。

ケーソン２沈設後の工程は以下に示す通シである。ケー
シング管４内に鋼管杭８を挿入して落し込むとき、第２
図で述べたストッパ５ｄやスペーサー６ａによシケーシ
ング管４と鋼管杭８の偏心を少なくできると共に、スペ
ーサー６ａの間に装着した流体注入前の二重管シール材
乙に鋼管杭８が接触して二重管シール材６を損傷するの
を防止できる。鋼管の下部を地中に埋設したあとで、二
重管シール材乙の内に流体を注入し膨張させて間隙を塞
ぐ。流体注入作業は水面上に配した管６ｂの上端より行
なえるので水中作業が不要である。

ついで二重管シール材乙の上部の間隙部にモルタル６ｄ
を注入して、ケーシング管４と鋼管杭８を結合する。こ
の際間隙部に注入したモルタル６ｄが漏洩するのを防止
できるので、結合モルタルの強度が得られると共に流失
モルタルによる水域汚染も防止できる。

二重管シール材６として流体を注入するインフレートド
式を実施例としたが、先に述べたゴムパツキンを利用し
てもよい。その場合あらかじめゴムパツキンをケーシン
グ管４の内周に固定しておき鋼管杭８の挿入時にこれを
押し拡げて間隙部を塞ぐものは、鋼管杭８挿入時に破損
する可能性があるので注意する必要がある。また鋼管杭
８の挿入後にゴムパツキンを間隙部につめ込むものは潜
水作業となシ水深の制約を受け、信頼性も乏しい。

以上の作業の後鋼管杭８の鉛直継目をシールして地下連
続壁を構築する。第５図、第６図は、それぞれ地中に埋
設した鋼管杭８間の鉛直継目をチューブによりシールし
て構築した地下連続壁の縦断面図とそのＣ−Ｃ断面図を
示している。鋼管継目シール材９のおな或は以下に示す
通りである。

？ａは鋼管杭８間の各継目に添ってケーソン２外側部の
地中を掘削して設けた鋼管杭８間の継目開面より外径の
大きな穴である。９ｂはモルタル注入管、９Ｃは表皮で
穴９ａの寸法と同程度の寸法の円柱状の袋状をなし、ゴ
ム弾性材料を主体とし、必要に応じ布や繊維コード等の
補強層を内蔵する。９ｄは表皮９ｃの上下端に設けた表
皮９ｃとモルタル注入管９ｂを連結している口金具でち
シ、表皮９ｃを口金具９ｄに接着したシボルト等で固定
しである。また口金具９ｄとモルタル注入管９ｂは溶接
して固定しである。９ｅｈモルタル吐出口で、表皮９ｃ
に覆われたモルタル注入管９ｂの適所に少なくとも１ケ
所以上設けである。

９ｆは鋼管継目シール材９の下端に設けた突出棒で、モ
ルタル注入管９ｂの下端に設は表皮９ｃ下端よシ突出さ
せた金属棒である。９ｇはモルタル注入管９ｂの下部の
モルタル吐出口９ｅを経て表皮９ｃの内側に注入したモ
ルタルである。

次に作業工程順に鋼管継目シール材９の使用形態を述べ
る。まず水底７の所定の位置寸法に穴？＆をあける。つ
いでこの穴９＆に鋼管継目シール材９を挿入し、穴底地
中に突出ｎ９ｆを貫入し位置を固定する。ついでモルタ
ル注入管９ｂより鋼管継目シール材９０表皮９ｃ内側に
モルタル９ｇを注入して表皮９ｃを穴９ａの壁面に密着
させて継目を塞ぎ連続壁を形成する。

鋼管継目シール材９は隣接する鋼管杭８間の継目間隔よ
シ外径を太きくシ、かつケーソン２外側部にあるので、
次工程でケーソン２内側部の鋼管杭８列にて囲まれた水
底地盤を掘削したとき、ケーソン２外側部の水底土庄が
鋼管継目シール材９に作用しこれを鋼管に押しつけるの
で継目シールを保持できる利点がある。また表皮９ｃ内
にモルタル９ｇを注入硬化させるので、モルタル９ｇの
注入前に水底７面の一部が洗掘されて継目部が水中に露
出していても継目を塞ぐことができる。すなわち従来の
地中連続壁の作成にみられる単に継目部に穴をあけ、穴
内にモルタルを注入する方法では、水底面が洗掘されて
いると継目上端のシールが不完全となるが、鋼管継目シ
ール材により継目、の完全シールが可能となる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば以下に示
すような顕著な効果がある。

（１）、　　ケー７／グ管内を水密にしこの浮力を利用
してケーソンを浮上させることができ、大重量のケーソ
ンをドックよシ引き出せる。

（２）、　　ケーソンを所定の位置に沈設後、水面上の
きる。

（３））　　ケーシング管内側と鋼管杭外側の間隙部を
ケーシング管下端でシールでき、間隙部に注入するモル
タルの漏洩による水域汚染やモルタル硬化後の強度低下
がない。

（４）、　　前項のシール作業も水面上で行なえ、潜水
作業が不要である。従って潜水作業の困難な大水深に於
けるシールも可能である。

（５）、　　鋼管杭間をシールし地下連続壁を水底地中
に設けることができ、連続壁のケーソン内側部を掘削し
ても、外側部の土砂が掘削部へとくずれ落ちない。

（６）、　　従って、鋼管杭の水中での洗掘による露出
を少なくできケーソン支持力を維持できる。

（７）、（５）項のシール作業も水面上の装作で済み、
潜水作業は不要でちる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は第１図
のＡ−Ａ断面図、第３図は本発明の詳細な説明する縦断
面図、第４図は第６図のＢ部の拡大断面図、第５図は本
発明の詳細な説明する縦断面図、第６図は第５図のＣ−
Ｃ断面図である。 ２・・・ケーソン、７・・・水底、８・・・鋼管杭。 代理人　弁理士　木　村　三　朗 第１図 第２図 第３図 第４図 ｂ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水中橋脚等の水中構造物を建設するためのケーソン基礎
   のシール工法において、浮遊曳航したケーソンを水底に
   沈設後、もしくは浮遊せしめた状態下で前記ケーソン外
   周に添って鋼管杭列を地中に埋設して地下連続壁を形成
   することを特徴とする鋼管継足しケーソン基礎のシール
   工法。