(57)【要約】【課題】経済性、施工性に優れたケーソン構造及びニューマチックケーソン工法を提供する。【解決手段】ケーソン構造１００は、筒状をなし上下方向に延びる第一ケーソン１と、第一ケーソン１の内側に配置された第二ケーソン２と、第一ケーソン１の内側且つ第二ケーソン２の外側に充填されたコンクリート部３と、を備え、第二ケーソン２の下端は、第一ケーソン１の下端よりも下方に配置され、第一ケーソン１と第二ケーソン２との径方向の隙間には、摩擦を低減させる摩擦低減部１３が設けられていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなし上下方向に延びる第一ケーソンと、
該第一ケーソンの内側に配置された第二ケーソンと、
前記第一ケーソンの内側且つ前記第二ケーソンの上部の外側に充填されたコンクリート部と、を備え、
該第二ケーソンの下端は、前記第一ケーソンの下端よりも下方に配置されていることを特徴とするケーソン構造。
【請求項２】
前記第一ケーソンは、
筒状をなし、上下方向に延びる外側筒状部と、
該外側筒状部の下部に設けられ、上下方向に貫通する貫通孔が形成された外側底版部と、を有し、
前記第二ケーソンは、
筒状をなし、上下方向の延びる内側筒状部と、
該内側筒状部の下部に設けられた内側底版部と、を有し、
前記内側筒状部は、前記第一ケーソンの貫通孔に挿通され、
前記内側筒状部と前記貫通孔との間には、摩擦を低減させる摩擦低減部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のケーソン構造。
【請求項３】
前記第二ケーソンの外周面には、せん断伝達鉄筋が設けられ、
該せん断伝達鉄筋は、前記コンクリート部に定着していることを特徴とする請求項１または２に記載のケーソン構造。
【請求項４】
第一ケーソンを着底させる第一ケーソン着底工程と、
前記第一ケーソンの内側に第二ケーソンを設置する第二ケーソン設置工程と、
前記第二ケーソンを前記第一ケーソンよりも下方に移動させて、前記第二ケーソンを前記第一ケーソンよりも下方に着底させる第二ケーソン着底工程と、
前記第一ケーソンの内側且つ前記第二ケーソンの外側にコンクリートを打設する間詰めコンクリート打設工程と、
前記第二ケーソンの下方にコンクリートを打設する中埋めコンクリート打設工程と、を備えることを特徴とするニューマチックケーソン工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーソン構造及びニューマチックケーソン工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に記載のように、ケーソンの下方に作業室を設け、掘削作業を行いつつ所定の深さまでケーソンを沈下させるニューマチックケーソン工法が知られている。近年、深度５０ｍを超えるシールド発進立抗や換気立抗として、大深度ニューマチックケーソン工法の事例が増加している。大深度ニューマチックケーソン工法では、大きな浮力を受けるため、ケーソン壁厚や床版厚を厚くして、自重を増加させて浮力に抗する構造としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−７７５６６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、ケーソン壁厚や床版厚を厚くすると材料費が嵩むとともに、ケーソンの容積が大きくなり地盤Ｇの掘削土量が多くなるため施工性が悪いという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、経済性、施工性に優れたケーソン構造及びニューマチックケーソン工法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係るケーソン構造は、筒状をなし上下方向に延びる第一ケーソンと、該第一ケーソンの内側に配置された第二ケーソンと、前記第一ケーソンの内側且つ前記第二ケーソンの外側に充填されたコンクリート部と、を備え、該第二ケーソンの下端は、前記第一ケーソンの下端よりも下方に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成されたケーソン構造では、第一ケーソン及びコンクリート部が浮力に抵抗するため、第二ケーソンの壁厚や底版厚を薄くして材料費を抑えることができるため、経済性に優れた構成とすることができる。
また、第一ケーソンの高さ（深さ）を第二ケーソンの高さ（深さ）よりも低くして、掘削土量やコンクリート量を低減することができるため、施工性に優れた構成とすることができる。
【０００８】
また、本発明に係るケーソン構造は、前記第一ケーソンは、筒状をなし、上下方向に延びる外側筒状部と、該外側筒状部の下部に設けられ、上下方向に貫通する貫通孔が形成された外側底版部と、を有し、前記第二ケーソンは、筒状をなし、上下方向の延びる内側筒状部と、該内側筒状部の下部に設けられた内側底版部と、を有し、前記内側筒状部は、前記第一ケーソンの貫通孔に挿通され、前記内側筒状部と前記貫通孔との間には、摩擦を低減させる摩擦低減部が設けられていることが好ましい。
【０００９】
このように構成されたケーソン構造では、第一ケーソンの外側底板部の貫通孔と第二ケーソンの内側筒状部との間には摩擦を低減させる摩擦低減部が設けられているため、第二ケーソンを下方に移動（沈下）させる際の摩擦を低減することができる。
【００１０】
また、本発明に係るケーソン構造は、前記第二ケーソンの外周面には、せん断伝達鉄筋が設けられ、該せん断伝達鉄筋は、前記コンクリート部に定着していてもよい。
【００１１】
このように構成されたケーソン構造では、第二ケーソンの外周面にはせん断伝達鉄筋が設けられ、せん断伝達鉄筋はコンクリート部に定着しているため、第一ケーソンと第二ケーソンとを確実に一体化することができる。さらに、第一ケーソンと第二ケーソンとを確実に一体化することで、第一ケーソンが第二ケーソンに作用する浮力に抵抗する役目を担うため、第二ケーソン内に注水した荷重水を排水することができる（排水しても、第一ケーソン及び第二ケーソンに影響がない）。
また、荷重水の重量分、第二ケーソンの躯体厚（壁厚や底版厚）を薄くし、掘削土量を低減することができる。
【００１２】
また、本発明に係るニューマチックケーソン工法は、第一ケーソンを着底させる第一ケーソン着底工程と、前記第一ケーソンの内側に第二ケーソンを設置する第二ケーソン設置工程と、前記第二ケーソンを前記第一ケーソンよりも下方に移動させて、前記第二ケーソンを前記第一ケーソンよりも下方に着底させる第二ケーソン着底工程と、前記第一ケーソンの内側且つ前記第二ケーソンの外側にコンクリートを打設する間詰めコンクリート打設工程と、前記第二ケーソンの下方にコンクリートを打設する中埋めコンクリート打設工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このように構成されたニューマチックケーソン工法では、第一ケーソン及び第一ケーソンの内側且つ第二ケーソンの外側に打設された（間詰め）コンクリートが浮力に抵抗するため、第二ケーソンの壁厚や底版厚を薄くして材料費を抑えることができるため、経済性に優れた構成とすることができる。
また、第一ケーソンの高さ（深さ）を第二ケーソンの高さ（深さ）よりも低くして、掘削土量やコンクリート量を低減することができるため、施工性に優れた構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るケーソン構造及びニューマチックケーソン工法によれば、経済性、施工性に優れたケーソン構造及びニューマチックケーソン工法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るニューマチックケーソン工法の第一ケーソン着底工程を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るニューマチックケーソン工法の第二ケーソン設置工程を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るニューマチックケーソン工法の第二ケーソン着底工程及び間詰めコンクリート打設工程を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るニューマチックケーソン工法の中埋めコンクリート打設工程及び荷重水排水工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係るケーソン構造及びニューマチックケーソン工法について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るニューマチックケーソン工法の第一ケーソン着底工程を示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係るニューマチックケーソン工法の第二ケーソン設置工程を示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係るニューマチックケーソン工法の第二ケーソン着底工程及び間詰めコンクリート打設工程を示す図である。図４は、本発明の一実施形態に係るニューマチックケーソン工法の中埋めコンクリート打設工程及び荷重水排水工程を示す図である。
まず、ニューマチックケーソン工法で採用されるケーソン構造について説明する。
図４に示すように、地盤Ｇが掘削された箇所に、ケーソン構造１００が構築されている。ケーソン構造１００は、第一ケーソン１と、第一ケーソン１の内周側に配置された第二ケーソン２と、第一ケーソン１内に充填されたコンクリート部３と、を備えている。第二ケーソン２の下端部を地盤Ｇに設置させ、第二ケーソン２の自重で沈下させつつ、第二ケーソン２の側壁部の上端部に環状の躯体ブロックを順次設置することで、沈下させるものである。
【００１７】
第一ケーソン１は、筒状をなし、上下方向に延びている。第一ケーソン１は、平面視環状に形成された第一底版（外側底版部）１１と、第一底版１１の外縁から立設された第一側壁部（外側筒状部）１６と、を有している。
【００１８】
第一底版１１には、平面視略円形状の貫通孔１１ｈが形成されている。第一底版１１の下端部には、第一ケーソン刃口１２が設けられている。第一ケーソン刃口１２は、内周面１２ａが下端の刃先に向けて拡径したテーパ形状をなしている。
【００１９】
第一側壁部１６は、上下方向に延びる筒状に形成されている。第一側壁部１６は、複数の環状体（不図示）が上方から順次積層されて構成されていてもよい。
【００２０】
第二ケーソン２は、平面視円形状に形成された第二底版（内側底版部）２１と、第二底版２１の外縁から立設された第二側壁部（内側筒状部）２６と、を有している。
【００２１】
第二底版２１は、第一底版１１よりも下方に設置されている。第二底版２１の下端部には、第二ケーソン刃口２２が設けられている。第二ケーソン刃口２２は、内周面２２ａが下端の刃先に向けて拡径したテーパ形状をなしている。
【００２２】
第二側壁部２６は、上下方向に延びる筒状に形成されている。第二側壁部２６は、複数の環状体（不図示）が上方から順次積層されて構成されている。
【００２３】
第二側壁部２６は、第一ケーソン１の底版の貫通孔１１ｈ内に配置されている。第一ケーソン１と第二ケーソン２との径方向の隙間、詳細には第一ケーソン１の貫通孔１１ｈの内縁に沿って、摩擦低減材（摩擦低減部）１３が設けられている。本実施形態では、摩擦低減材１３として、鉄板が採用されている。
【００２４】
第二側壁部２６の外周面には、せん断伝達鉄筋２７が複数設けられている。例えば、せん断伝達鉄筋２７は、第二側壁部２６の外周面から径方向外側に突出するように設けられている。
【００２５】
コンクリート部３は、第一ケーソン１の内周側且つ第二ケーソン２の外周側に充填されている。
【００２６】
具体的には、コンクリート部３は、第一ケーソン１の第一底版１１の上方において、第一ケーソン１の第一側壁部１６の内側且つ第二ケーソン２の第二側壁部２６の外側で囲まれて空間Ｋ１に形成されている。第二ケーソン２の第二側壁部２６に設けられたせん断伝達鉄筋２７は、コンクリート部３に定着している。
【００２７】
さらに、コンクリート部３は、第一ケーソン１の第一底版１１の下方において、第一ケーソン１の第一ケーソン刃口１２の内側且つ第二ケーソン２の第二側壁部２６の外側で囲まれて空間（作業室）Ｋ２に形成されている。
【００２８】
次に、上記のケーソン構造１００によるニューマチックケーソン工法について説明する。
まず、第一ケーソン着底工程を行う。
図１に示すように、地盤Ｇを掘削して、予め地上で作成した環状体を順次沈下させ環状体を筒状に連結して、第一ケーソン１の第一側壁部１６を構築する。掘削時には、第一ケーソン刃口１２を地盤Ｇに設置し、第一ケーソン刃口１２の内側及び下方の地盤Ｇをクレーンで支持したクラムシェル等により掘削し、順次第一ケーソン１（第一ケーソン刃口１２および第一側壁部１６）を沈下させていき、所定の位置に着底させる。
この際に、第一ケーソン１の第一底版１１に、第二ケーソン２の底版を仕込んでおく。さらに、第一ケーソン１の第一底版１１の貫通孔１１ｈに沿って、摩擦低減材１３（図２参照）を設置しておいてもよい。
【００２９】
次に、第二ケーソン設置工程を行う。
図２に示すように、第二ケーソン２の底版の下部に第二ケーソン刃口２２を構築する。地盤Ｇを掘削して、予め地上で作成した環状体を順次沈下させ環状体を筒状に連結して、第二ケーソン２の第二側壁部２６を構築する。掘削時には、第二ケーソン刃口２２を地盤Ｇに設置し、第二ケーソン２の内側に荷重水（図３参照）Ｗを貯留した状態で、第二ケーソン刃口２２の内側及び下方の地盤Ｇをクレーンで支持したクラムシェル等により掘削し、順次第二ケーソン２（第二ケーソン刃口２２および第二側壁部２６）を沈下させていく。
【００３０】
次に、第二ケーソン着底工程を行う。
図３に示すように、順次掘削を進めて、所定の位置に第二ケーソン２を、所定の位置に着底させる。
【００３１】
次に、間詰めコンクリート打設工程を行う。
第一ケーソン１の第一底版１１の上方において、第一ケーソン１の第一側壁部１６の内側且つ第二ケーソン２の第二側壁部２６の外側で囲まれて空間Ｋ１に、コンクリートを打設する。さらに、第一ケーソン１の第一底版１１の下方において、第一ケーソン１の第一ケーソン刃口１２の内側且つ第二ケーソン２の第二側壁部２６の外側で囲まれて空間Ｋ２に、コンクリートを打設する。
【００３２】
次に、中埋めコンクリート打設工程を行う。
図４に示すように、第二ケーソン２の第二底版２１の下方の空間Ｋ３に、コンクリートを打設する。
【００３３】
次に、荷重水排水工程を行う。
空間Ｋ３に打設されたコンクリート養生後、第二ケーソン２の内部に貯留された荷重水Ｗを排水するする。
【００３４】
このように構成されたケーソン構造１００及びニューマチックケーソン工法では、第一ケーソン１及びコンクリート部３が浮力に抵抗するため、第二ケーソン２の第二側壁部２６の厚み（壁厚）や第二底版２１の厚みを薄くして材料費を抑えることができるため、経済性に優れた構成とすることができる。
【００３５】
また、第一ケーソン１の高さ（深さ）を第二ケーソン２の高さ（深さ）よりも低くして、掘削土量やコンクリート量を低減することができるため、施工性に優れた構成とすることができる。
【００３６】
また、第一ケーソン１の第一底版１１の貫通孔１１ｈと第二ケーソン２の第二側壁部２６との間には摩擦を低減させる摩擦低減材１３が設けられているため、第二ケーソン２を下方に沈下移動させる際の摩擦を低減することができる。
【００３７】
また、第二ケーソン２の外周面にはせん断伝達鉄筋２７が設けられ、せん断伝達鉄筋２７はコンクリート部３に定着しているため、第一ケーソン１と第二ケーソン２とを確実に一体化することができる。さらに、第一ケーソン１と第二ケーソン２とを確実に一体化することで、第一ケーソン１が第二ケーソン２に作用する浮力に抵抗する役目を担うため、第二ケーソン２内に注水した荷重水Ｗを排水することができる（排水しても、第一ケーソン１及び第二ケーソン２に影響がない）。
【００３８】
また、荷重水Ｗの重量分、第二ケーソン２の躯体厚（第二側壁部２６の厚みや第二底版２１の厚み）を薄くし、掘削土量を低減することができる。
【００３９】
なお、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４０】
例えば、上記に示す実施形態では、第一ケーソン１の内周側に第二ケーソン２が配置されているが、第二ケーソン２の内周側にさらに他のケーソンが単数または複数配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…第一ケーソン
２…第二ケーソン
３…コンクリート部
１１…第一底版（外側底版部）
１１ｈ…貫通孔
１２…第一ケーソン刃口
１３…摩擦低減材（摩擦低減部）
１６…第一側壁部（外側筒状部）
２１…第二底版（内側底版部）
２２…第二ケーソン刃口
２６…第二側壁部（内側筒状部）
２７…せん断伝達鉄筋
１００…ケーソン構造
Ｋ…空間
Ｗ…荷重水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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