(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端側に刃口を有する側壁、及び前記側壁の上部に形成された天井部を有し、前記天井部の下方に作業室が形成されるケーソン躯体と、
前記ケーソン躯体における前記作業室側に設けられ、気体の供給・排出によって伸縮可能な伸縮部材と、
前記ケーソン躯体を貫通すると共に、前記伸縮部材に接続される気体流通管と、
前記ケーソン躯体の急沈を判断する制御部と、を備え、
前記伸縮部材は、前記ケーソン躯体の急沈時に、前記気体流通管からの高圧気体の供給によって伸長する、ニューマチックケーソン。
【請求項２】
前記気体流通管の中途位置には弁が設けられ、
前記弁の開閉によって、前記伸縮部材の伸縮を調整する、請求項１に記載のニューマチックケーソン。
【請求項３】
前記ケーソン躯体の側壁には油圧ジャッキが設けられ、
前記伸縮部材は、前記油圧ジャッキに設けられる、請求項１又は２に記載のニューマチックケーソン。
【請求項４】
下端側に刃口を有する側壁、及び前記側壁の上部に形成された天井部を有し、前記天井部の下方に作業室が形成されるケーソン躯体と、
前記ケーソン躯体における前記作業室側に設けられ、気体の供給・排出によって伸縮可能な伸縮部材と、
前記ケーソン躯体を貫通すると共に、前記伸縮部材に接続される気体流通管と、を備えるニューマチックケーソンの急沈抑制方法であって、
前記ケーソン躯体の急沈が生じていない通常時には前記伸縮部材は縮んだ状態となっており、前記ケーソン躯体の急沈時には、前記気体流通管からの高圧気体の供給によって前記伸縮部材を伸長させ、前記伸縮部材の下端部を地盤に押し付ける、ニューマチックケーソンの急沈抑制方法。
【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、及びニューマチックケーソンの急沈抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ニューマチックケーソンでは、軟弱な地盤等の急激な沈下に伴って、ケーソン躯体が急激に沈下する場合があった。このような急沈を抑制する機構を備えたニューマチックケーソンとしては、例えば特許文献１に示されるものが知られている。特許文献１には、下端側に刃口を有する側壁、及び前記側壁の上部に形成された天井部を有し、前記天井部の下方に作業室が形成されるケーソン躯体と、ケーソン躯体の側壁の作業室側の部分にサンドルが設けられているニューマチックケーソンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３７２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示すニューマチックケーソンでは、地盤の急激な沈下が発生した場合に、サンドルでケーソン躯体を支持することで沈下の抑制を図っている。しかしながら、このようなニューマチックケーソンにおいては、サンドルで支持した場合であても、一旦沈下が開始されると沈下速度を調整することが難しい場合がある。また、掘削中も作業室内に大きなサンドルを常備しておく必要があるため、作業室の空間を有効に使うことができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、急沈抑制の確実性を向上すると共に、作業室の空間を有効に利用することができるニューマチックケーソン、及びニューマチックケーソンの急沈抑制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】
本発明に係るニューマチックケーソンは、下端側に刃口を有する側壁、及び側壁の上部に形成された天井部を有し、天井部の下方に作業室が形成されるケーソン躯体と、ケーソン躯体における作業室側に設けられ、気体の供給・排出によって伸縮可能な伸縮部材と、ケーソン躯体を貫通すると共に、伸縮部材に接続される気体流通管と、を備え、伸縮部材は、気体流通管からの高圧気体の供給によって伸長する。
【０００７】
本発明に係るニューマチックケーソンによれば、ケーソン躯体における作業室側に、気体の供給・排出によって伸縮可能な伸縮部材が設けられ、当該伸縮部材に、ケーソン躯体を貫通する気体流通管が接続される。従って、地盤の急激な沈下によるケーソン躯体の急沈が発生した時点で、気体流通管からの高圧気体の供給によって伸縮部材を伸長することができる。これによって、伸縮部材の下端部を地盤に押し付けることができるため、ケーソン躯体の沈下の進行を抑制することができる。また、通常時においては、伸縮部材を縮めておくことができるため、伸縮部材が作業室の空間の障害物となることを抑制できる。以上によって、急沈抑制の確実性を向上すると共に、作業室の空間を有効に利用することができる。
【０００８】
また、本発明に係るニューマチックケーソンにおいて、気体流通管の中途位置には弁が設けられ、弁の開閉によって、伸縮部材の伸縮を調整してよい。これによって、沈下の状況に合わせて適切な態様で伸縮部材を伸縮させることができる。
【０００９】
また、本発明に係るニューマチックケーソンにおいて、ケーソン躯体の側壁には油圧ジャッキが設けられ、伸縮部材は、油圧ジャッキに設けられてよい。これによれば、例えば、伸縮部材をケーソン躯体の作業室の天井面に設ける場合に比して、伸縮部材を地盤の底面に近い位置に配置できる。従って、伸縮部材の下端部を速やかに地盤に押し付けることができる。また、通常時は伸縮部材及び油圧ジャッキを縮めておくことで、作業室の空間の障害物となることを抑制できる。
【００１０】
本発明に係るニューマチックケーソンの急沈抑制方法において、下端側に刃口を有する側壁、及び側壁の上部に形成された天井部を有し、天井部の下方に作業室が形成されるケーソン躯体と、ケーソン躯体における作業室側に設けられ、気体の供給・排出によって伸縮可能な伸縮部材と、ケーソン躯体を貫通すると共に、伸縮部材に接続される気体流通管と、を備えるニューマチックケーソンの急沈抑制方法であって、ケーソン躯体の急沈時には、気体流通管からの高圧気体の供給によって伸縮部材を伸長させ、伸縮部材の下端部を地盤に押し付ける。
【００１１】
本発明に係るニューマチックケーソンの急沈抑制方法によれば、上述のニューマチックケーソンと同様な作用・効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、急沈抑制の確実性を向上すると共に、作業室の空間を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るニューマチックケーソンの通常時における状態を示す概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示すニューマチックケーソンの急沈時における状態を示す概略断面図である。
【図３】図３は、変形例に係るニューマチックケーソンの通常時における状態を示す概略断面図である。
【図４】図４は、変形例に係るニューマチックケーソンの急沈時における状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るニューマチックケーソンの通常時における状態を示す概略断面図である。図２は、図１に示すニューマチックケーソンの急沈時における状態を示す概略断面図である。図１及び図２に示すように、ニューマチックケーソン１は、ケーソン躯体２と、伸縮部材１０と、気体流通管１５と、を備える。
【００１６】
ケーソン躯体２は、下端側に刃口４を有する側壁２ｂと、側壁２ｂの上部に形成された天井部２ａと、を有している。側壁２ｂは、天井部２ａの外周縁から下方へ延びている。側壁２ｂの外周面は鉛直方向に延びている。側壁２ｂの内周面は、下方から上方へ向かって先細りとなるように傾斜するように延びている。ケーソン躯体２は、地盤Ｇ中に埋設されており、刃口４の高さ位置に地盤Ｇの底面ＧＦが配置される。また、天井部２ａの略中央位置には、上下方向に貫通する開口部２ｃが形成されている。当該開口部２ｃにはシャフト６が設けられている。底面ＧＦと、天井部２ａと、側壁２ｂとに囲まれる空間が作業室３として構成される。
【００１７】
伸縮部材１０は、ケーソン躯体２における作業室３側に設けられ、気体の供給・排出によって伸縮可能な部材である。伸縮部材１０として、例えば折りたたみ式エアバッグ等を採用することができる。気体として高圧気体を用いることが好ましく、具体的には高圧な空気を採用することができるが、人体に無害な気体であれば、どのような気体を採用してもよい。伸縮部材１０は、中央位置が開口し、中心軸線を全周にわたって取り囲む円環状の形状を有している。伸縮部材１０は、作業室３の天井面（すなわち、天井部２ａの下面）に取り付けられている。伸縮部材１０は、気体流通管１５からの高圧気体の供給によって伸長する。
【００１８】
気体流通管１５は、ケーソン躯体２を貫通すると共に、作業室３側の端部において伸縮部材１０に接続される。気体流通管１５は、上流側において、高圧気体を供給する機器、及び伸縮部材１０内の気体を吸引する機器に接続されている。また、気体流通管１５は、これらの機器に接続された主管１２と、当該主管１２から複数本に分岐して、伸縮部材１０に各々接続される分岐管１１と、を備えている。各分岐管１１は、伸縮部材１０に対して周方向において互いに離間して接続される。分岐管１１の本数（すなわち、伸縮部材１０との接続箇所の個数）は特に限定されない。分岐管１１は、ケーソン躯体２の天井部２ａに埋設されており、先端部において天井面に固定された伸縮部材１０に接続されている。また、各分岐管１１の中途位置には弁１４が設けられる。当該弁１４として、電磁弁を採用することができる。弁１４の開閉によって、伸縮部材１０の伸縮を調整することができる。
【００１９】
上述のようなニューマチックケーソン１において、通常時（急激な地盤の沈下が生じていないとき）は、図１に示すように、伸縮部材１０が折りたたまれて縮んだ状態となっている。一方、図２に示すように、伸縮部材１０は、ケーソン躯体２の急沈時には、気体流通管１５からの高圧気体の供給によって伸長し、下端部を底面ＧＦに押し付ける。なお、ケーソン躯体２の急沈の判断方法は特に限定されない。例えば、図示されない制御部が沈下速度を監視し、当該沈下速度に基づいて判断してよい。あるいは、制御部は、作業室３内の圧力を監視し、急激に圧力が変化したことに基づいて判断してよい。あるいは、作業員の判断によって、急沈を判断してもよい。制御部は、急沈を判断したら、弁１４を開くことによって伸縮部材１０に高圧気体を供給する。このとき、弁１４より上流側の気体流通管１５を高圧な状態としておく。あるいは、作業員の操作によって、伸縮部材１０に高圧気体を供給してよい。この場合、制御部は、急沈を判断したら作業室３内、又は操作室内の作業者に音声やランプ等で報知してよい。
【００２０】
図２に示す状態の時に、膨張した伸縮部材１０が急激に押圧されて、伸縮部材１０の圧力が急激に上昇する場合がある。このような場合に破損を防止するため、気体流通管１５にアキュムレータ（不図示）を設けてもよい。地盤Ｇの沈下が安定し、伸縮部材１０を底面ＧＦに押し付ける必要がない状況となった場合、気体流通管１５の上流側の機器で気体を吸引すると共に弁１４を開くことで、伸縮部材１０から気体を排出する。これによって、伸縮部材１０が折りたたまれ、図１に示す状態へ戻る。なお、有人作業時の誤作動を防ぐため、安全装置としてバイパス弁やエア逃がし弁を設けてよい。
【００２１】
次に、本実施形態に係るニューマチックケーソン１の作用・効果について説明する。
【００２２】
比較例に係る急沈抑制の機構として、ケーソン躯体２の側壁にサンドルを設けるものが挙げられる。このような構成では、ケーソン躯体２がある程度沈下したところでサンドルと底面ＧＦが接触することで、堀残し幅を調整することによって沈下速度を調整する。しかし、軟弱地盤土層の場合は、ケーソン躯体２が一旦沈下を開始すると沈下速度の調整が困難であるという問題がある。また、掘削中も作業室内に大きなサンドルを常備しておく必要があるため、作業室の空間を有効に使うことができないという問題があった。
【００２３】
本実施形態に係るニューマチックケーソン１及びニューマチックケーソン１の急沈抑制方法によれば、ケーソン躯体２における作業室３側に、高圧な気体の供給・排出によって伸縮可能な伸縮部材１０が設けられ、当該伸縮部材１０に、ケーソン躯体２を貫通する気体流通管１５が接続される。従って、地盤Ｇの急激な沈下によるケーソン躯体２の急沈が発生した時点で、気体流通管１５からの高圧気体の供給によって伸縮部材１０を伸長することができる。これによって、伸縮部材１０の下端部を地盤に押し付けることができるため、ケーソン躯体２の沈下の進行を抑制することができる。また、通常時においては、伸縮部材１０を縮めておくことができるため、伸縮部材１０が作業室３の空間の障害物となることを抑制できる。以上によって、急沈抑制の確実性を向上すると共に、作業室３の空間を有効に利用することができる。
【００２４】
また、本実施形態に係るニューマチックケーソン１において、気体流通管１５の中途位置には弁１４が設けられ、弁１４の開閉によって、伸縮部材１０の伸縮を調整する。これによって、沈下の状況に合わせて適切な態様で伸縮部材１０を伸縮させることができる。
【００２５】
なお、本発明の一例として、油圧ジャッキ（例えば、後に変形例として例示される図３に示すようなもの）を側壁２ｂに設け、急沈時に当該油圧ジャッキを伸ばして底面ＧＦに押し付けることで急沈を抑制するものがある。しかし、当該構成では、過大な油圧装置が別途必要となる。また、油漏れの可能性もある。また、油圧ジャッキの伸縮ストロークが遅くなるため、直ちに底面ＧＦを押せない一方、速度を早くしようとした場合は、力が弱くなってしまう。また、油圧ジャッキ本体が作業室３内に露出するため、障害物となる可能性がある。また、油圧ジャッキ本体の設置・撤去が困難となる場合がある。また、油圧ジャッキを設置するための覆帯式リフター等が必要になるが、軟弱地盤の場合は使えないという問題がある（ただし、後述のように、油圧ジャッキと伸縮部材１０の組み合わせは阻害されない）。
【００２６】
それに対して、本実施形態においては、エアバック等による伸縮部材１０は、既設の気体流通管１５の高圧気体を用いるものであるため、別途機器が不要である。また、空圧なので、油漏れ等が発生しない。また、エアバッグの損傷で内部気体が漏れたとしても、空気等の気体であれば問題が生じない。また、気体であるため瞬時に膨らませることができるため、急激な沈下に対応し易い。例えば、加速度計等で急激沈下時に自動的に伸縮部材１０が膨らむ機構を採用すれば、エアクッション効果により、掘削機を守ることができる。また、伸縮部材１０として折りたたみ式のエアバッグを採用すれば、作業室内での空間を有効利用できる。また、沈下制御のように応力が必要な場合は伸縮部材１０内部を水で充填し、水ジャッキのように躯体沈下を制御することも可能となる。また、天井格納式とすることで、軟弱地盤等、地盤を選ばずにいつでも可動させることができる。また、設置撤去作業が不要であるため、減圧症（潜函病）の懸念を無くすことができる（高圧室内作業が軽減できる）。
【００２７】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
例えば、図３及び図４に示すようなニューマチックケーソン５０を採用してもよい。この変形例に係るニューマチックケーソン５０では、ケーソン躯体２の側壁２ｂには油圧ジャッキ２０が設けられ、伸縮部材１０は、油圧ジャッキ２０に設けられてよい。
【００２９】
具体的には、油圧ジャッキ２０は、側壁２ｂに端部が固定されたシリンダ２１と、当該シリンダ２１に沿って進退するロッド２２と、を備えている。ロッド２２の先端は、円環板状の支持板２３に接続されている。伸縮部材１０は、当該支持板２３の下面に設けられている。なお、当該構成に伴って、気体流通管１５の分岐管１１は、天井部２ａ及び側壁２ｂ内を貫通する。
【００３０】
ニューマチックケーソン５０の伸縮部材１０を伸縮させるタイミングは、図１に示すニューマチックケーソン１と同様である。なお、油圧ジャッキ２０を伸縮させるタイミングも、伸縮部材１０の伸縮タイミングと同様でよい。
【００３１】
変形例に係るニューマチックケーソン５０によれば、図１の場合と比較して、伸縮部材１０を地盤Ｇの底面ＧＦに近い位置に配置できる。従って、伸縮部材１０の下端部を速やかに地盤に押し付けることができる。また、通常時は伸縮部材１０及び油圧ジャッキ２０を縮めておくことで、作業室３の空間の障害物となることを抑制できる。
【００３２】
上述の実施形態は一例にすぎず、例えば気体流通管のはい回し構成は適宜変更してよい。
【符号の説明】
【００３３】
１，５０…ニューマチックケーソン、２…ケーソン躯体、２ａ…天井部、２ｂ…側壁、２ｃ…開口部、３…作業室、４…刃口、６…シャフト、１０…伸縮部材、１１…分岐管、１２…主管、１４…弁、１５…気体流通管、２０…油圧ジャッキ、２１…シリンダ、２２…ロッド、２３…支持板、Ｇ…地盤、ＧＦ…底面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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