(57)【要約】      （修正有）【課題】大深度の施工においても作業室内での作業員による作業を可能とするニューマチックケーソンの減圧施工方法を提供する。【解決手段】地盤上部が透水層１１で、その下が非透水層１２という条件において、ケーソン１の刃口部４の上方のケーソン１外周面に止水部７を形成させる。均一な非透水層１２では地下水の湧出はほとんどなく、上方の透水層１１の地下水が流入してくることになるが、沈設施工中の少なくとも作業員の立ち入りが必要となる時点において、フリクションカット部５の上方に、非透水層１２との隙間６を塞ぐ止水手段（止水部７）を施すことで、作業室２内の気圧を下げることが可能となるため、大深度のニューマチックケーソンの施工においても、作業室２内の内気圧を０．７ＭＰａ以下、理想的には０．４ＭＰａ以下とし、それにより作業員の作業室２内への出入を可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーソン下部に気密性の作業室を設け、ケーソン底面の水圧と作業室内の内気圧をバランスさせることで、ケーソン底面から作業室内への湧水を防ぎながら掘削作業を行い、ケーソンを所定の深さまで沈設するニューマチックケーソン工法において、前記ケーソンを非透水層内で沈設して行く過程において、ケーソン刃口部上方のケーソン外周面に形成されているフリクションカット部または該フリクションカット部の上方に、ケーソン外周面と前記非透水層との隙間を塞ぐ止水手段を施すことにより、該隙間からケーソン底面方向への水の侵入を抑制し、ケーソン底面における水圧の上昇を作業員による作業が可能な内気圧内に抑えることで、大深度のケーソン沈設中における作業員の作業室への出入を可能にすることを特徴とするニューマチックケーソンの減圧施工方法。
【請求項２】
前記非透水層が土丹層であることを特徴とする請求項１記載のニューマチックケーソンの減圧施工方法。
【請求項３】
前記止水手段が、線材を束ねた偏平な止水ブラシを用いたものであり、前記止水ブラシを前記フリクションカット部または該フリクションカット部の上方に、１段または２段以上設けたものであることを特徴とする請求項１または２記載のニューマチックケーソンの減圧施工方法。
【請求項４】
前記止水手段が、前記ケーソンの外周面に連続する１段または２段以上の中空のチューブにエアーを注入して膨張させるものであることを特徴とする請求項１または２記載のニューマチックケーソンの減圧施工方法。
【請求項５】
前記止水手段が、前記ケーソンの外周面から出入可能な１段または２段以上の遮水板であることを特徴とする請求項１または２記載のニューマチックケーソンの減圧施工方法。
【請求項６】
前記止水手段が、前記ケーソン外周面と非透水層との隙間に充填され、止水位置の水圧に耐え得る程度の比較的低強度の硬化性材料によるものであることを特徴とする請求項１または２記載のニューマチックケーソンの減圧施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニューマチックケーソンによる大深度の施工において、作業室の内気圧を作業員が出入できる程度に減圧するための減圧施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニューマチックケーソン工法は、ケーソン下部に気密性の作業室を設け、ケーソン底面の水圧と作業室内の内気圧をバランスさせることで、ケーソン底面から作業室内への湧水を防ぎながら掘削作業を行い、ケーソンを所定の深さまで沈設するものである。
【０００３】
最近のニューマチックケーソン工法は、遠隔操作による機械掘削が主流となっているが、機械のメンテナンスなどでは高気圧下に人が立ち入り、作業する必要がある。
【０００４】
作業気圧が０．３ＭＰａ（約３気圧）以上では、高気圧障害を回避するため三種混合ガスを利用するが、０．７ＭＰａ以上では高気圧障害のリスクが極めて大きくなるため通常はケーソン内に入ることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０９８０２３号公報
【特許文献２】特開２００５−３２０８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、より深度の深いニューマチックケーソン工事（例えば、−９０ｍ程度）が必要とされてきている。
【０００７】
しかし、−７０ｍを超える超大深度ニューマチックケーソン工事において、従来の方法では、掘削機械のメンテナンスなどでケーソン内に作業員が入ることができない。
【０００８】
故障した機械を回収し、大気圧で修理する技術も開発されているが、その場合、設備費が高くなるデメリットがある。
【０００９】
本発明は上述のような課題の解決を図ったものであり、特定の地盤条件での大深度の施工において、作業室の内気圧を作業員が出入できる程度に減圧することで、大深度の施工においても作業室内での作業員による作業を可能とするニューマチックケーソンの減圧施工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のニューマチックケーソンの減圧施工方法は、ケーソン下部に気密性の作業室を設け、ケーソン底面の水圧と作業室内の内気圧をバランスさせることで、ケーソン底面から作業室内への湧水を防ぎながら掘削作業を行い、ケーソンを所定の深さまで沈設するニューマチックケーソン工法において、前記ケーソンを非透水層内で沈設して行く過程において、ケーソン刃口部上方のケーソン外周面に形成されているフリクションカット部または該フリクションカット部の上方に、ケーソン外周面と前記非透水層との隙間を塞ぐ止水手段を施すことにより、該隙間からケーソン底面方向への水の侵入を抑制し、ケーソン底面における水圧の上昇を作業員による作業が可能な内気圧内に抑えることで、大深度のケーソン沈設中における作業員の作業室への出入を可能にすることを特徴とするものである。
【００１１】
例えば、首都圏周辺では、土丹層と呼ばれる泥岩が基盤層を形成しており、その上には、砂、粘性土あるいは礫層が堆積している。
【００１２】
土丹層は一般に非透水層として扱われており、その土丹層を含む場所でニューマチックケーソンを施工する場合、ケーソン作業室内への地下水の湧出は、土丹層の上部の透水層（砂、粘性土あるいは礫層）から、ケーソン外周の土丹層との隙間を通ってくるものがほとんどである。
【００１３】
そこで、このような土丹層などの非透水層とケーソン外周面との間に止水部を設けてやれば、地下水がケーソン作業室内に入ってくることを阻止できる。
【００１４】
この止水部は完全に止水する必要はなく、作業室内の内気圧が０．７ＭＰａ以下程度、理想的には０．４ＭＰａ以下にできればよい。
【００１５】
また、ニューマチックケーソンの施工中、常にこの方法を用いて減圧する必要はなく、機械のメンテナンス等、少なくとも作業員が作業室内に出入りする時に実施できればよい。
【００１６】
止水手段としては、例えばシールド工法のテールブラシのように、線材を束ねた偏平なブラシ状の止水部材（止水ブラシ）を用いることができる。このような止水ブラシをフリクションカット部またはその上方に、１段または２段以上設け、隙間からの地下水の侵入を抑制することができる。止水効果を高めるためにはケーソンの外周を取り巻く形で３段以上設けることが望ましい。
【００１７】
この他、止水手段としては、中空のエアーチューブを用いるもの、遮水板を用いるもの、比較的低強度の硬化性材料を充填するものなどを利用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
土丹層などの非透水層を貫くニューマチックケーソンの沈設において、水みちとなるニューマチックケーソン外周面と非透水層との間に、止水手段を設けることでニューマチックケーソンの底面における水圧の上昇を抑えることができ、作業室内の気圧を下げることが可能となる。
【００１９】
そのため、通常の施工では、０．７ＭＰａを超えるような大深度のニューマチックケーソンの施工においても、作業員が内部で作業可能な環境を作り出すことができ、機械のメンテナンスや修理を低コストで容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の原理を示す地盤とニューマチックケーソンの概要図である。
【図２】(a)は本発明の一実施形態における止水手段（止水ブラシと止水材）を示す断面図、(b)は要部の拡大図である。
【図３】他の実施形態における止水手段（エアーチューブ）を示す要部の断面図である。
【図４】他の実施形態における止水手段（遮水板）を示す要部の断面図である。
【図５】他の実施形態における止水手段（硬化性材料の充填）を示す要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施形態の例を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の原理を示したものである。地盤上部が砂、粘性土あるいは礫層などの透水層１１で、その下が透水係数の小さい土丹層などの非透水層１２という条件において、ケーソン１の刃口部４の上方のケーソン１外周面に止水部７を形成させる。
【００２３】
刃口部４の上方には、沈設の際の地山との摩擦を切ってケーソン１の沈設を容易にするため、フリクションカット部５として、刃口部４の上方に段差を設け、地山（図１では非透水層１２）との間に隙間６が生じるようにしている。この隙間６は実際には土圧などの影響で縮まって行くが、この部分が水みちとなり、図中の矢印で示すように、上方の透水層１１の地下水が隙間６を通ってケーソン１の外周面に沿って下方へ向かう。
【００２４】
すなわち、均一な土丹層のような非透水層１２では地下水の湧出はほとんどなく、上方の透水層１１の地下水が流入してくることになるが、この水圧がケーソン１の底面にかかってくるため、従来の施工方法では、−７０ｍ、さらに−９０ｍといった大深度の施工では作業室２の内気圧を高くせざるを得ず、作業員の出入ができなくなる。
【００２５】
これに対し、本発明では、沈設施工中の少なくとも作業員の立ち入りが必要となる時点において、従来の施工方法では内気圧を大幅に上げなければならない状況において、フリクションカット部５またはその上方に、ケーソン１の外周面と非透水層１２との隙間６を塞ぐ止水手段（止水部７）を施すこととした。
【００２６】
例えば、この止水部７が水圧０．５ＭＰａ（約５気圧）程度の止水効果を発揮できれば、作業室２内の気圧を、外水圧−０．５ＭＰａまで下げることが可能となる。
【００２７】
前述のように、この止水部７は完全に止水する必要はなく、作業室１内の内気圧が０．７ＭＰａ以下程度、理想的には０．４ＭＰａ以下にできればよく、それにより大深度のニューマチックケーソンの施工においても作業員が作業室２内に立ち入ることができるようになる。
【００２８】
図２は本発明で用いる止水手段（止水部７）の一例として、止水ブラシ２１と止水材２２を用いる場合を示したものである。
【００２９】
止水ブラシ２１は、シールド工法で用いられているテールブラシと同様の金属などの線材を束ねた偏平なものを用いることができ、止水材２２の充填により、止水性を高めることができる。止水材２２はケーソン１の内部空間に配管した注入管または躯体断面内に埋め込んだ注入管（図示省略）により充填する。
【００３０】
止水ブラシ２１は、ケーソン１の外周面において、周方向に連続的に設ける。止水部ブラシ２１の厚みを増したり、多段に設けることにより止水性（耐水圧性）及び非透水層１２に対する土砂抵抗性を高めることができる。
【００３１】
図３は本発明で用いる止水手段（止水部７）の他の例として、エアーチューブ３１を用いる場合を示したものである。
【００３２】
エアーチューブ３１は、ケーソン１の外周面に１段以上、図の例では３段、巻回させてあり、通常は縮んだ状態となっている。
【００３３】
止水部７での止水が必要な時点で、このエアーチューブ３１にエアーを送り込むことで、エアーチューブ３１が膨らみ、地山（非透水層１２）に密着し、上からの地下水の水圧に抵抗させることができる。エアーはケーソン１の内部空間に設置した配管または躯体断面内に埋め込んだ配管（図示省略）から注入する。
【００３４】
図４は本発明で用いる止水手段（止水部７）のさらに他の例として、遮水板４１を用いる場合を示したものである。
【００３５】
遮水板４１は、フリクションカット部５の上方のケーソン１の外周面に引っ込めた状態で収納しておき、止水部７での止水が必要な時点で、この遮水板４１を隙間６を挟む非透水層１２側に向けて突出させ、上からの地下水の水圧に抵抗させる。図では遮水板４１が１段となっているが、多段に設けるのが効果的である。
【００３６】
図５は本発明で用いる止水手段（止水部７）のさらに他の例として、比較的低強度の硬化性充填材５１を用いる場合を示したものである。
【００３７】
この方式は、セメント系材料、その他の薬液注入方式により、間隙６を閉塞させるものである。強度が大き過ぎるとケーソン１の沈設の抵抗になるため、止水部７における水圧に耐え得る程度の強度とする。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１…ケーソン、２…作業室、３…掘削機、４…刃口部、５…フリクションカット部、６…隙間、７…止水部、
１１…透水層、１２…非透水層、
２１…止水ブラシ、２２…止水材、
３１…エアーチューブ、
４１…遮水板、
５１…硬化性充填材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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