JPS62101718A

JPS62101718A - 硬土地盤またはこれに類似の地盤に適するケ−ソン沈設工法

Info

Publication number: JPS62101718A
Application number: JP24125985A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yasuhara; 安原　稔夫; Tadakazu Hirata; 平田　忠積; Takeshi Sato; 毅佐藤
Original assignee: OOMOTOGUMI KK
Current assignee: OOMOTOGUMI KK
Priority date: 1985-10-30
Filing date: 1985-10-30
Publication date: 1987-05-12

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】産業上の利用分野この発明は、土木工事における井筒状構造物を地盤上に
設置し、井筒内地盤を掘削することによって構造物を地
中の所定位置に沈下せしめるケーソン沈設工法に関する
ものである。

従来の技術従来、井筒状に形成されたケーソンの側壁は、ケーソン
の沈設の過程において、地盤の貫入抵抗を減らすため、
側壁の最下端部は必要最小限度にその厚さを減じた刃口
が形成され、側壁下部はその最下端部の刃ロヘ向かって
、側壁の厚さを減じた勾配をつけ、ケーソン内空間を拡
大する構造になっているのが普通である。

また、このケーソンの沈設に当って、ケーソン内部の地
盤掘削は、グラブバケット、ウォータージェットおよび
機械式回転刃またはショベル等の掘削装置が用いられて
いた。

したがって、従来のケーソンの沈設工法では、地下水中
で掘削することが多（、このケーソンの側壁部分や刃口
部分（刃口を含めてのケーソンの側壁の先端部分）の地
盤、即ち、ケーソンの下部隅部の地盤の掘削は死角にな
るため困難であり、特に、掘削する地盤が硬土盤であっ
たり、礫層である場合には、この下部隅部の地盤の掘削
の困難性は増大しだ。このだめ、ケーソン刃口部分に対
する地盤の貫入抵抗が太き（なり、ケーソンを所定位置
まで沈設するだめ、ケーソンに荷重を積載する等を行な
って、ケーソンの地盤への貫入力全増大させることが必
要であった。しかし、場合によっては、ケーソンの沈設
不能にいたることもあり、また、荷重を積載することは
、ケーソンの沈設作業の能率を著しく低下させていた。

発明が解決しようとする問題点この発明は、従来のケーソン沈設工法の欠陥を是正し、
硬土地盤や締まった礫層地盤においても、ケーソン内の
地盤を、従来の掘削装置を用いて掘削しても、容易にケ
ーソンの沈設を可能とすることを技術的課題とする。

問題点を解決するための手段上記の技術的課題を解決するためにこの発明は、（イ）
ケーソン１の側壁３の厚さに少くとも等しい径または幅
と、前記ケーソンの地中への沈下のために必要な所定の
深さとを持つほぼ垂直な空所を、前記ケーソンの側壁の
一部分に対応する地盤に形成する工程と、（ロ）せん断抵抗が小さい塑性材料１０から成る柱状体
１１，１２．１３．１９を前記空所内に形成する工程と
、（ハ）前記（イ）（ロ）に係る工程を繰り返すことによ
り、前記ケー・ンンの側壁の全体に対応する地盤に前記
塑性材料による壁状小喀形成する工程と、に）　前記ケ
ーソンの側壁の最下端の刃口２０を、整合状態に前記壁
状体上に設置する工程と、（ホ）前記ケーソンの内側の
地盤を掘削して取り除くことによって、前記ケーソンの
側壁の下部の内面に設けられ前記刃口に向かって前記側
壁の厚さを減少させる勾配を持つ勾配部２３により、前
記ケーソンの下部隅部の地盤２４を崩壊または変形させ
排土する工程と、を備えている。

作用上記の技術的手段は次の様に作用する。

前記（イ）（ロ）に係る工程により形成されたせん断抵
抗が小さい塑性材料１０から成る柱状体１１゜１２．１
３．１９を、繰り返し形成することによ郭に合致するか
または壁状〆の輪郭内に位置する状態）に設置されるこ
とにより、第６図、第７図に示すように、ケーソン１の
内部の地盤２１を掘削して取り除（ことにより、硬土盤
または礫層の代りに塑性材料１０によって置き換えられ
たケーソンの側壁の勾配部２３に対向する下部隅部の地
盤２４は、ケーソン１の自重によって勾配部２３により
内側へ押圧され、容易に崩壊または変形して、掘削排土
が容易になり、ケーソンの刃口部分に対する貫入抵抗が
減少させられケーソンの沈下が促進される。

発明の効果この発明は、次のような特有の効果を有する。

この発明によれば、ケーソンを沈設するに当り、ケーソ
ンを地上に設置するに先だって、ケーソンが沈下する過
程において、ケーソンの側壁が対応する部分の地盤全体
を塑性材料によって、連続し崩壊しやす（なり、掘削を
容易にするとともに、ケーソンの刃口部分の貫入抵抗を
減じ、ケーソンの側壁内外周部における摩擦抵抗を弱め
、ケーソンの沈下を促進させる効果がある。

したがって、従来、硬土盤や締まった礫層では困難であ
ったケーソンの沈設が、荷重の積載を必要とせず、従来
の掘削装置によっても容易にケーソンを沈設させること
ができ、また、この塑性材周辺の地盤をゆるめることな
（、最も経済的な置き換えを可能とし、能率的で経済的
なケーソンの沈設が可能となった。

実施例以下、この発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳
細に説明する。

この発明は、第１図に示すように、ケーソン１を地上２
に設置するに先立ち、ケーソンが地中に沈下する過程に
おいて、ケーソンの側壁３に対応する地盤４に、この側
壁３の厚さとほぼ同じか、やや大きい径または幅を有す
る礼状（第３図）または溝状（第４図）の断面を持つ空
所を掘削する。

この空所はほぼ垂直である。

掘削の手段としては、第２図に示すように、円筒形ケー
シング５を直立させ、ケーシング内の地盤６をハンマー
グラブやオーが−等の掘削装置７により掘削し、排出す
るとともに、ケーシング５を圧入して、掘削された孔壁
８の崩壊を防止しながら、硬土盤や砂礫層および地下水
中でも掘削可能な、公知の削孔機９〔掘削装置７とケー
シング５とその他の関連部材を含む〕を用いて掘削する
ことができる。

この掘削による空所が所定の深さに達すると、前記ケー
シング内にせん断抵抗の小さい塑性材料１０、例えば自
然土、砂、砂利、砕石、鉱滓、粘性土あるいはこれらの
混合物からなる比較的小さな粒度による粘結性のない材
料、または粘性土のように粘性があっても、塑性変形が
大きい材料を充填しながら、この塑性材料をあまり強く
圧密しない状態でケーシング５を引き上げる。これによ
り、地盤中に所定の深さの塑性材料１０による第１の柱
状体１１が形成される。

次に、第３図に示すように、前記第１の柱状体１１と側
壁に対応する地盤４に沿って、一定の間隔を保って新た
な第２の空所を掘削し、この空所内に塑性材料１０によ
る第２の柱状体１２を前述したように形成し、更に、こ
の隣り合う柱状体１１．１２の間に、相互に重なり合う
ように次の第３の空所を掘削し、同様に第３の柱状体１
３を形成すると、塑性材料１０による壁状体部分１４が
形成される。このようにして柱状体をケーソン側壁に対
応する地盤に沿って順次形成してい（と、ケーソン側壁
３とほぼ同様な厚さをもち、塑性材料１０による所定深
さのほぼ垂直で、壁状体部分１４が連続した形状の壁状
起−形成される。なお、第１の柱状体１１に隣接して第
２の柱状体１２を形成する場合には、ケーシング５の片
側は柱状体でやわらかく、反対側は地盤で固い場合に、
ケーシング５が傾いたりずれたりして、削孔の直進性を
保つのに手数がかかるが、柱状体を隣接して順次形成す
ることも不可能ではない。

地盤中に、この塑性材料１０による連続した形状の壁状
必４形成するに当って、前記の掘削手段とは別の、公知
の掘削手段を用いることもできる。

即ち、第４図に示すように、安定液工法（ベントナイト
液）による掘削工法で、グラブバケットや回転刃等によ
る掘削装置１５により、地盤を掘削するとともに、掘削
される溝状の断面を持つ空所（礼状であってもよい）に
ベントナイト液１６を充満させて、孔壁１７を保護しな
がら掘削し、掘削による空所が所定の深さに達すると、
ベントナイト液１６中に前記の塑性材料１０を、トレミ
ー管１Ｂを通して静かに投入すると、ベントナイト液１
６は排出されて塑性材料１０と置換され、ケーソンの側
壁の厚さとほぼ同じか、やや大きい幅の溝状断面を持つ
柱状体１９が形成され、これを連続して、塑性材料１０
による連続した壁状小丘形成することもできる。この方
法は、固結した粘性土地盤においては特に有効である。

この場合、第２の柱状体１９を第１の柱状体１９から一
定の間隔を保って形成し、第１、第２の柱状体１９の間
に第３の柱状体を形成することが削孔の直進性を保つ上
からは好適であるが、第１の柱状体に隣接して第２の柱
状体を形成しても、溝状の長さが長ければ、削孔の直進
性を充分に保つことができる。

このようにして、第５図に示すように、ケーソンの側壁
に対応する地盤中に形成された塑性材料１０による連続
した壁状徐ね二に、ケーソンの側壁３下端の刃口２０を
整合状態に設置して、ケーソン内の地盤２１を掘削して
、ケーソン１を沈下させ、ケーソンの沈設位置が深い場
合には、ケーソンの上部を継ぎ足しながら、地中の所定
位置に沈設する。前記整合状態とは、ケーソンの側壁の
輪郭が、壁状メモ輪郭に合致するかまたは壁状メ銑輪郭
内に位置する状態である。

このケーソン内の地盤２１の掘削は、グラブバケット、
ウォータージェット、機械式回転爪まだはショベル等の
従来の掘削装置２２を用いて掘削する。

作用一般に、ケーソンを地上に設置すると、ケーソンはその
自重によって沈下するものであるが、その作用に抵抗す
るのは、ケーソンの刃口２０を含む先端部分である刃口
部分の貫入抵抗と、ケーソンの側壁３の内外周と地盤と
の間に生ずる摩擦抵抗によるものである。また、ケーソ
ンの刃口部分に対する地盤の貫入抵抗を減少させるため
、ケーソンの側壁の下部の内面は下端に向かってその厚
さを減じるような勾配２３をつけ、最下端部は最小必要
限度に狭くした刃口２０を形成している。

したがって、第６図に示すように、ケーソン内部の地盤
２１を掘削して、土を排土すると、ケーソンの側壁の内
面と地盤との摩擦抵抗は排除さ蜆なお掘り下げることに
よって、ケーソンの自重により、勾配部２３および刃口
部分の地盤が崩壊し、貫入抵抗が減少され、ケーソンは
側壁の外周と地盤との摩擦抵抗に打ち勝って、ケーソン
が沈下するとされている。

しかし、グラブバケット等の従来の掘削装置２２による
掘削方法では、この側壁下部の勾配部２３および刃口２
０付近の地盤、即ち、ケーソンの下部隅部の地盤２４の
掘削は困難であり、掘り残しを生ずるが、通常の地盤で
は、隅部より内側の地盤２１を掘削して取り去ることに
より、ケーソンの側壁の勾配部２３によって、掘り残さ
れた地盤２４は押圧され、崩壊するのであるが、地盤が
硬土盤であったり、締まった礫層に当ると、側壁と外周
地盤の摩擦抵抗の増大と相まって、内側の地盤２１が掘
削されても、ケーソンの下部隅部の地盤２４の崩壊は起
こらず、また、この隅部の地盤２４の掘削も益々困難と
なる。

しかし、この発明によるケーソン沈設工法では、地盤が
硬土盤であったり、礫層の場合、ケーソンの沈下の過程
におけるケーソン側壁に該当する地盤をせん断抵抗の小
さい、非粘結性または塑性変形の大きい塑性材料１０に
よる連続した壁状体↓↓に置き換えられ、ケーソンの刃
口部分に対する貫入抵抗を減じられ、また崩壊しやすく
なっている。

したがって、第７図に示すように、塑性材料１０によっ
て置き換えられたケーソンの側壁の勾配部２３に対向す
るケーソンの下部隅部の地盤２４は、その内側の地盤２
１を取り除（と、ケーソンの自重によって、側壁の勾配
部により内側へ押圧され、容易に崩壊または変形して、
掘削排土が容易になり、貫入抵抗を減じ、ケーソンの沈
下を促進する。

また、この塑性材料１０による壁状体→の外周がケーソ
ンの側壁３の外周よりも外にあるように、ケーソンの側
壁３よりも若干厚く、壁状体４−４−の厚さを設定する
ことにより、ケーソン側壁３に生ずる摩擦抵抗も原地盤
の場合よりも弱められ、ケーソンの沈下は更に促進され
る。

その他の実施例塑性材料１０の連続した壁状体本俸の形成方法に関し、
その掘削方法と塑性材料の充填方法について２通りの実
施例を先に並記しだが、この壁状体４−４−は、ケーソ
ンを沈設する地盤の状態が極端には悪くない場合、即ち
地盤の貫入抵抗があまり大きくない場合には、完全に連
続して閉合したものでなくても、第８図に示すように、
適宜な間隔に間をあけた柱状体１１によって形成しても
、この発明の目的は損なわれない。

また、この壁状４谷、ケーソンを最終的に沈設する位置
におけるケーソン刃口部の深さと等しい浮べに形成して
本よく、また、中間の位置に硬土盤または礫層がある場
合は、これを抜ける深さの壁状小４．てもよい。

以上のこの発明を適用できるケーソン１は、これまで本
文中において大気圧下で掘削するオーブンケーソンとし
て説明したが、この発明を適用できるケーソンは、井筒
状ケーソンの下部を閉塞して、圧気された作業室を持つ
ニューマチックケーソン（図示しない）においても同様
に、適用できることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ケーソンの側壁に対応する地盤を示す説明図
、第２図〜第６図は、ケーシングを具備しだ削孔機によ
る柱状体の打設概要を示す説明図、柱第４図は安定液工法による令状体の打設概要を示す説明
図、第５図は、本発明によるケーソン沈設状況の概要を
示す説明図、第６図は、従来の方法によるケーソンの沈
設概要を示す説明図、第７図は、第５図に示した本発明
によるケーソンの沈設におけるケーソン下端部の詳細説
明図、第８図は壁状体を一定の間隔を置いた柱状体によ
って形成した説明図である。゛　１・・・・・・ケーソン、３・・・・・・ケーソン
の側壁、４・・・・・・ケーソンに対応する地盤、１０
・・・・・・塑性材料、１１．１２．１３．１９・・・
・・・柱状体、１４・・・・・・壁状体部分、２０・・
・・・・ケーソンの刃口、２１・・・・・・ケソンの内
部の地盤、？、１５．２２・・・・・・掘削装置、２３
・・・・・・勾配部、２４・・・・・・ケーソンの下部
隅部の地盤、Ｗ・・・・・・壁状体第４図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（イ）ケーソンの側壁の厚さに少くとも等しい径
または幅と、前記ケーソンの地中への沈下のために必要
な所定の深さとを持つほぼ垂直な空所を、前記ケーソン
の側壁の一部分に対応する地盤に形成する工程と、（ロ）せん断抵抗が小さい塑性材料から成る柱状体を前
記空所内に形成する工程と、（ハ）前記（イ）（ロ）に係る工程を繰り返すことによ
り、前記ケーソンの側壁の全体に対応する地盤に前記塑
性材料による壁状体を形成する工程と、（ニ）前記ケー
ソンの側壁の最下端の刃口を、整合状態に前記壁状体上
に設置する工程と、（ホ）前記ケーソンの内側の地盤を掘削して取り除くこ
とによつて、前記ケーソンの側壁の下部の内面に設けら
れ前記刃口に向かつて前記側壁の厚さを減少させる勾配
を持つ勾配部により、前記ケーソンの下部隅部の地盤を
崩壊または変形させ排土する工程と、から成る、硬土地盤またはこれに類似の地盤に適するケ
ーソン沈設工法。
（２）前記ケーソンとして、オープンケーソンまたはニ
ユーマチツクケーソンを使用する特許請求の範囲第（１
）項記載の硬土地盤またはこれに類似の地盤に適するケ
ーソン沈設工法。
（３）前記塑性材料が、自然土、砂、砂利、鉱滓または
これらの混合物から成る特許請求の範囲第（１）項記載
の硬土地盤またはこれに類似の地盤に適するケーソン沈
設工法。
（４）前記（イ）に係る工程が、円筒形ケーシングを地
盤に直立させ、ハンマーグラブやオーガー等の掘削装置
によりケーシング内の地盤を掘削し、排土するとともに
、前記ケーシングを圧入して掘削された孔壁の崩壊を防
止しながら前記空所を形成することを包含する特許請求
の範囲第（１）項記載の硬土地盤またはこれに類似の地
盤に適するケーソン沈設工法。
（５）前記（イ）に係る工程が、グラブバケツトや回転
刃等の掘削装置により地盤を掘削するとともに、掘削さ
れる前記空所にベントナイト液を充満させて孔壁を保護
しながら前記空所を形成することを包含する特許請求の
範囲第（１）項記載の硬土地盤またはこれに類似の地盤
に適するケーソン沈設工法。
（６）前記（ロ）に係る工程が、前記空所が所定の深さ
に達するときに、前記塑性材料を前記ケーシング内に充
填しながら、この塑性材料をあまり強く圧密しない状態
で前記ケーシングを引き上げることを包含する特許請求
の範囲第（４）項記載の硬土地盤またはこれに類似の地
盤に適するケーソン沈設工法。
（７）前記（ロ）に係る工程が、前記空所が所定の深さ
に達するときに、前記塑性材料を、トレミー管を通して
前記ベントナイト液中に静かに投入することを包含する
特許請求の範囲第（５）項記載の硬土地盤またはこれに
類似の地盤に適するケーソン沈設工法。
（８）前記（ハ）に係る工程が、第１の柱状体を形成し
、前記ケーソンの側壁に対応する地盤に沿つて一定の間
隔を置いて第２の柱状体を形成し、前記第１及び第２の
柱状体の間に重なり合うように第３の柱状体を形成し、
このように順次に柱状体を形成することにより連続した
壁状体を形成することを包含する特許請求の範囲第（１
）項記載の硬土地盤またはこれに類似の地盤に適するケ
ーソン沈設工法。
（９）前記（ハ）に係る工程が、各柱状体を、互いに一
定の所定間隔を置いて形成することにより連続していな
い壁状体を形成することを包含する特許請求の範囲第（
１）項記載の硬土地盤またはこれに類似の地盤に適する
ケーソン沈設工法。
（１０）前記空所の所定の深さを、前記ケーソンを最終
的に沈設する位置における前記ケーソンの刃口の深さと
等しい深さにする特許請求の範囲第（１）項記載の硬土
地盤またはこれに類似の地盤に適するケーソン沈設工法
。
（１１）前記空所の所定の深さを、前記ケーソンを最終
的に沈設する位置の中間の位置に硬土盤または礫層があ
る場合に、これを突き抜けるだけの深さにする特許請求
の範囲第（１）項記載の硬土地盤またはこれに類似の地
盤に適するケーソン沈設工法。