(57)【要約】【課題】周辺地盤や近接構造物の共下がりをより効果的に抑制することが可能な共下がり抑制構造及びケーソンの沈下方法を提供する。【解決手段】地盤Ｇに設置され、刃口１３及びスラブ１４を有する基礎底部１５と、平面視において基礎底部の外形より小さい外形を有する環状体１１が基礎底部上に積層された側壁部１２と、を備えたケーソン１０と、側壁部と地盤との間に形成される空間で構成される摩擦低減部２１と、摩擦低減部に貯留された安定液２０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に設置され、刃口及びスラブを有する基礎底部と、平面視において前記基礎底部の外形より小さい外形を有する環状体が前記基礎底部上に積層された側壁部と、を備えたケーソンと、
前記側壁部と前記地盤との間に形成される空間で構成される摩擦低減部と、
該摩擦低減部に貯留された安定液と、
を備えていることを特徴とする共下がり抑制構造。
【請求項２】
前記地盤における前記摩擦低減部の上部開口の外周囲に、土留め部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の共下がり抑制構造。
【請求項３】
刃口及びスラブを有する基礎底部上に、平面視において前記基礎底部の外形より小さい外形を有する環状体を積層して側壁部を形成し、ケーソン躯体を構築するケーソン構築工程と、
前記ケーソン躯体の下方の前記地盤を掘削して前記ケーソン躯体を沈下させるケーソン沈下工程と、
前記ケーソン躯体を沈下させることにより、前記側壁部と前記地盤との間の空間で構成される摩擦低減部を形成する摩擦低減部形成工程と、
前記摩擦低減部に安定液を貯留する安定液貯留工程と、
を備えていることを特徴とするケーソンの沈下方法。
【請求項４】
前記ケーソン躯体を所定位置まで沈下させた後、前記摩擦低減部の前記安定液を除去する安定液除去工程と、
前記摩擦低減部にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載のケーソンの沈下方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共下がり抑制構造及びケーソンの沈下方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤にケーソンを沈下させる際、周辺地盤や近接構造物の共下がりを抑制するために、共下がり抑制構造が種々採用されている。
例えば特許文献１では、鋼板からなるフリクションカット用治具を用い、刃口から外方向に突出させて沈下させることで、躯体の外周に細幅の間隙からなるフリクションカット部を形成し、地盤との摩擦力を低減する構成が開示されている。
また特許文献２では、躯体の外周に形成された細幅の間隙からなるフリクションカット部に、特定の潤滑剤を圧入して地盤との摩擦力を低減する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３８４０９号公報
【特許文献２】特開平０５−１３２９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のように細幅の間隙からなるフリクションカット部を設けたり、潤滑剤を注入したりして周面摩擦を低減すると、周辺地盤や近接構造物に対する影響を低減できるものの対策が十分ではない。特許文献１においては、フリクションカット部により地盤が引き込まれ周辺地盤が共下がりすることへの対策がなく、また、形成されたケーソン躯体と地盤との隙間が非常に狭いため、沈下完了後のその部分へのグラウトなどの充填が不十分になりやすい。また、特許文献２においては、ゲル状の潤滑剤層が硬化した後の長期安定性が担保されておらず、何らかの異常が発生した場合、周辺地盤に影響を及ぼしかねない。以上のようなことから、周面摩擦の低減対策には更なる改善が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、周辺地盤や近接構造物の共下がりをより効果的に抑制することが可能な共下がり抑制構造及びケーソンの沈下方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る共下がり抑制構造は、地盤に設置され、刃口及びスラブを有する基礎底部と、平面視において前記基礎底部の外形より小さい外形を有する環状体が前記基礎底部上に積層された側壁部と、を備えたケーソンと、前記側壁部と前記地盤との間に形成される空間で構成される摩擦低減部と、該摩擦低減部に貯留された安定液と、を備えていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の共下がり抑制構造では、ケーソンが平面視において基礎底部の外形より小さい外形を有する環状体が積層されて側壁部が形成されている。そのためケーソンを地盤に沈下させると、側壁部の側周面と地盤との間に、基礎底部の外形と側壁部の外形との差に対応した幅の間隙（摩擦低減部）が側壁部の周りを囲むように形成される。この摩擦低減部に安定液を貯留することで、ケーソンの側壁部と地盤との間の周面摩擦力を大幅に低減することができ、顕著な場合には無くすことができる。
したがって、ケーソンを沈下させる際に、周辺地盤や近接構造物の共下がりを抑制することが可能な共下がり抑制構造を提供することができる。
また、掘削された部分に安定液を貯留して孔壁を安定させ、掘削終了後にコンクリートなどを打ち込んで安定液と置換する方法は、地中連続壁などで多くの実績があり、施工の安全性や長期の安定性が非常に高い。
【０００８】
本発明に係る共下がり抑制構造では、前記地盤における前記摩擦低減部の上部開口の外周囲に、土留め部が設けられていることを特徴としている。
この構成によれば、地盤における摩擦低減部の上部開口部の外周囲に、土留め部が設けられているため、側壁部の周囲に摩擦低減部を設けて安定液を貯留することに起因する地盤の崩壊をより確実に抑制することができる。
【０００９】
また上記目的を達成するため、本発明に係るケーソンの沈下方法は、刃口及びスラブを有する基礎底部上に、平面視において前記基礎底部の外形より小さい外形を有する環状体を積層して側壁部を形成し、ケーソン躯体を構築するケーソン構築工程と、前記ケーソン躯体の下方の前記地盤を掘削して前記ケーソン躯体を沈下させるケーソン沈下工程と、前記ケーソン躯体を沈下させることにより、前記側壁部と前記地盤との間の空間で構成される摩擦低減部を形成する摩擦低減部形成工程と、前記摩擦低減部に安定液を貯留する安定液貯留工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
本発明のケーソンの沈下方法によれば、平面視において基礎底部の外形より小さい外形を有する環状体を積層して側壁部を形成している。そのため、ケーソンを地盤に沈下させると、側壁部と地盤との間に、基礎底部の外形と側壁部の外形との差に対応した幅の間隙（摩擦低減部）を側壁部を囲んで設けることができる。この間隙（摩擦低減部）に安定液を貯留することで、ケーソンの側壁部と地盤との間の周面摩擦力を大幅に低減することができ、顕著な場合には無くすことができる。
したがって、ケーソンを沈下させる際に、周辺地盤や近接構造物の共下がりを抑制することができるケーソンの沈下方法を提供することができる。
【００１１】
本発明に係るニューマチックケーソンの沈下方法では、前記ケーソン躯体を所定位置まで沈下させた後、前記摩擦低減部の前記安定液を除去する安定液除去工程と、前記摩擦低減部にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えていることを特徴としている。
この構成によれば、ケーソン躯体を所定位置まで沈下させた後、摩擦低減部の安定液を除去し、そこにコンクリートを打設することでケーソンを所定位置で固定することができる。つまり、ケーソンの沈下作業中に摩擦低減部を設けることで地盤とケーソンの側壁部との間に間隙が形成されていても、安定液をコンクリートに置換することで、最終的には、ケーソン躯体を地盤中に安定して設置することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、周辺地盤や近接構造物の共下がりをより効果的に抑制することが可能な共下がり抑制構造及びケーソンの沈下方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る共下がり抑制構造の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態によるニューマチックケーソン工法における共下がり抑制構造について、図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態で構築されるニューマチックケーソン１０は、下端に設けられた基礎底部１５と、基礎底部１５上に設けられた側壁部１２とを有している。
【００１６】
基礎底部１５は、下端に下向きに設けられた刃口１３と、刃口１３の上端に設けられて作業室１６を仕切る水平方向のスラブ１４と、を有している。刃口１３の水平方向における外形とスラブ１４の水平方向における外形とが略同一に形成されている。基礎底部１５は、刃口１３とスラブ１４とが一体に構築されている。
【００１７】
側壁部１２は、複数の環状体１１が基礎底部１５上に同軸に積層されて上下に連結されることで構築されている。
複数の環状体１１は互いに外形及び内形が略同一に形成されている。この環状体１１は、平面視においてスラブ１４の外形より小さい外形を有し、かつ平面視において刃口１３の外形よりも小さいとともに刃口１３の内形よりも小さい内形を有している。
これにより基礎底部１５に設置された状態では、基礎底部１５の外形に対して側壁部１２の外形が小さくなっている。
【００１８】
このようなニューマチックケーソン１０を用いた工法における本実施形態の共下がり抑制構造は、地盤Ｇに設置されたニューマチックケーソン１０と、ニューマチックケーソン１０の側壁部１２と地盤Ｇとの間に設けられた安定液２０を貯留するための空間で構成された摩擦低減部２１と、摩擦低減部２１の外周囲に設けられた土留め部２２と、を備えている。安定液２０には、例えば、水とベントナイトあるいはＣＭＣ（増粘剤）を混練したものを用いることができる。
【００１９】
摩擦低減部２１は、側壁部１２の側周囲を連続して囲むように形成されている。基礎底部１５の外形と側壁部１２の外形との間に差が設けられているため、摩擦低減部２１の内外方向の幅もそれに対応した幅で形成されており、従来のフリクションカット部に比べて幅広に形成されている。摩擦低減部２１の内外方向の幅は、特に限定されるもではないが、本実施形態では例えば２０ｃｍ〜５０ｃｍとしている。
【００２０】
摩擦低減部２１に貯留される安定液２０としては、例えば、場所打杭施工のリバース工法での孔壁安定のために用いる泥水や、地中連続壁を施工する際に用いる安定液を使用するのが好適である。地中連続壁を施工する際に用いる安定液は水とベントナイトあるいはＣＭＣや分散剤を混練したものが一般的である。本実施形態では、従来のフリクションカット部に注入されていたような滑剤やコンタクトグラウト等は不要である。なお、リバース工法と同様に安定液２０を循環させて摩擦低減部２１内の土砂を分離することも可能である。
【００２１】
土留め部２２は、地盤Ｇにおける摩擦低減部２１の上部開口部２１ａの外周囲に設けられている。本実施形態では摩擦低減部２１の全周に連続して土留め部２２が設けられている。
摩擦低減部２１には多量の安定液２０が貯留されるため、摩擦低減部２１を構成する地盤Ｇの壁面強度が低減する虞がある。そのため土留め部２２としては、内側の鋼矢板１８ａと外側の鋼矢板１８ｂとをタイロッド１９で連結した控え式土留め部が設けられている。
【００２２】
次に、このような共下がり抑制構造を用いて、ニューマチックケーソン工法の施工時におけるニューマチックケーソン１０の沈下方法について説明する。
ニューマチックケーソン工法では、刃口１３及びスラブ１４を有する基礎底部１５が地盤Ｇに設置されており、予め地上で作製した上述のような環状体１１を同軸に順次積層して側壁部１２を形成することでケーソン躯体１７を構築する（ケーソン構築工程）。
【００２３】
ケーソン躯体１７の一部（基礎底部１５および一部の環状体１１）が構築された状態で、ニューマチックケーソン１０（ケーソン躯体１７）を地盤Ｇに沈下させていく（ケーソン沈下工程）。
ここで、ケーソン躯体１７の基礎底部１５を地盤Ｇに沈下させていくと、該基礎底部１５の外形に相当する開口が形成される。一方で、基礎底部１５の上方に設置された環状体１１（側壁部１２）は、基礎底部１５の外形よりも小さい外形で構成されているため、側壁部１２と地盤Ｇとの間に空隙（摩擦低減部２１）が形成される（摩擦低減部形成工程）。
【００２４】
続いて、この摩擦低減部２１に安定液２０を貯留する（安定液貯留工程）。なお、ケーソン躯体１７が沈下するのと併行して安定液２０を追加で供給すればよい。
【００２５】
また、本実施形態では、ケーソン躯体１７の周囲を囲うように土留め部２２を設置している。土留め部２２は、ケーソン躯体１７の沈下工事を開始する前に設置しておくとよい。土留め部２２は、内側の鋼矢板１８ａと外側の鋼矢板１８ｂとをタイロッド１９で連結した控え式土留め部で構成されている。
【００２６】
ケーソン沈下工程では、作業室１６内でケーソン躯体１７の下方の地盤Ｇを掘削することで、ケーソン躯体１７を順次沈下させる。ケーソン躯体１７の沈下に伴って順次環状体１１を積層することで側壁部１２を形成し、ニューマチックケーソン１０を構築していく。
ここで、ケーソン躯体１７を沈下させる際に、側壁部１２と地盤Ｇとの間に安定液２０が介在されているため、側壁部１２と地盤Ｇとの間の周面摩擦力を大幅に低減することができ、顕著な場合には無くすことができる。したがって、周辺地盤や近接構造物の共下がりをより効果的に抑制（防止）することができる。
【００２７】
ケーソン沈下工程を継続し、ケーソン躯体１７を順次沈下させて所望の大きさまでニューマチックケーソン１０を施工した後、摩擦低減部２１に貯留されている安定液２０を除去する（安定液除去工程）。
その後、摩擦低減部２１として機能していた空隙にコンクリートを打設して、ニューマチックケーソン１０を安定して設置させる（コンクリート打設工程）。
【００２８】
本実施形態のニューマチックケーソン１０及び共下がり抑制構造並びにニューマチックケーソン１０の沈下方法によれば、平面視において基礎底部１５（刃口１３及びスラブ１４）の外形より小さい外形を有する環状体１１が積層されて側壁部１２が形成されている。そのためケーソン躯体１７を地盤Ｇに沈下させると、側壁部１２の側周面と地盤Ｇとの間に、基礎底部１５の外形と側壁部１２の外形との差に対応した幅の間隙（摩擦低減部２１）が側壁部１２の周りを囲むように形成される。
【００２９】
この間隙（摩擦低減部２１）に安定液２０を貯留することで、ニューマチックケーソン１０の側壁部１２と地盤Ｇとの間の周面摩擦力を大幅に低減することができ、顕著な場合には無くすことができる。したがって、周辺地盤や近接構造物の共下がりをより効果的に抑制することが可能である。
【００３０】
また、本実施形態のニューマチックケーソン１０では、基礎底部１５を側壁部１２に比べて大きく形成するため、地盤Ｇに対してより大きな支持力が得られる。そのためニューマチックケーソン１０を地盤Ｇに対してより安定して設置することが可能である。
【００３１】
本実施形態によれば、地盤Ｇにおける摩擦低減部２１の上部開口部２１ａの外周囲に、控え式土留め部２２が設けられている。そのため、側壁部１２の周囲に摩擦低減部２１を設けて安定液２０を貯留することに起因する地盤の崩壊をより確実に防止することができる。
【００３２】
また、ケーソン躯体１７を所定位置まで沈下させた後、摩擦低減部２１に貯留された安定液２０を除去し、そこにコンクリートを打設することでニューマチックケーソン１０を所定位置で支持固定することができる。つまり、ケーソン躯体１７の沈下作業中に摩擦低減部２１を設けることで地盤Ｇと側壁部１２との間に間隙が形成されていても、安定液２０をコンクリートに置換することで、地盤Ｇと側壁部１２との間に間隙を十分に安定させた後に長期の安全性を担保できる材料で充填することができ、最終的には、ニューマチックケーソン１０（ケーソン躯体１７）を地盤Ｇ中に安定して設置することができる。
【００３３】
以上、本発明によるケーソン、共下がり抑制構造、及びケーソンの沈下方法について一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では平面視略円形のニューマチックケーソン１０の例を用いて説明したが、ニューマチックケーソン１０の形状は特に限定されず、例えば平面視で多角形形状であってもよい。また、ニューマチックケーソン工法以外の工法を用いたケーソンにも適用することができる。
また、上記実施形態では、控え式土留め部を設けたが、土留めの構成はそれ以外の構成のものであってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ニューマチックケーソン
１１  環状体
１２  側壁部
１３  刃口
１４  スラブ
１５  基礎底部
１６  作業室
１７  ケーソン躯体
１８ａ，１８ｂ  鋼矢板
１９  タイロッド
２０  安定液
２１  摩擦低減部
２１ａ  上部開口部
２２  土留め部
Ｇ  地盤
【図１】
2018150761.tif 000003