(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーソン躯体が圧入・沈設される領域を取り囲むようにしてケーソンの最終構築深度よりも浅いアンカー壁体を地中に造成し、
その造成した上記アンカー壁体の内側にケーソン躯体を配置し、
上記アンカー壁体を圧入手段により上方に牽引することで、その反力を圧入沈設力としてケーソン躯体に加えて当該ケーソン躯体を地中に圧入・沈設するものであり、
上記アンカー壁体は平面視にてループ状をなしていて、
上記アンカー壁体の少なくとも外周壁面は、その下端部よりも上端部の方がケーソン躯体の中心に近くなる傾斜壁面となっていることを特徴とするケーソンの施工方法。
【請求項２】
上記アンカー壁体の造成は、固化材を投入して原地盤と撹拌混合することで地中連続壁のかたちで地盤改良層を造成した上で、その造成した未固結状態の地盤改良層の中に圧入手段と接続される緊張部材を埋設して一体化させるものであることを特徴とする請求項１に記載のケーソンの施工方法。
【請求項３】
上記アンカー壁体は平面視にて閉ループ状をなしていることを特徴とする請求項１または２に記載のケーソンの施工方法。
【請求項４】
上記アンカー壁体となる地盤改良層は、ベースマシンに支持させたトレンチャー式の撹拌混合ヘッドを地中に貫入して、その撹拌混合ヘッドの先端部から固化材を吐出しながら原地盤と撹拌混合することで造成することを特徴とする請求項３に記載のケーソンの施工方法。
【請求項５】
上記トレンチャー式の撹拌混合ヘッドは、駆動輪と従動輪との間に巻き掛けた無端状のドライブチェーンに複数の撹拌翼を装着してあり、それらの複数の撹拌翼を上下方向に周回駆動させることで固化材と原地盤との撹拌混合作用をなすものであることを特徴とする請求項４に記載のケーソンの施工方法。
【請求項６】
上記ケーソン躯体の圧入・沈設と、上記ケーソン躯体の上部への躯体セグメントの継ぎ足し、および上記ケーソン躯体内部の掘削・排土と、をそれぞれ繰り返すことで必要深度のケーソンを構築することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のケーソンの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーソンの施工方法、特に圧入式オープンケーソンの施工に際して、圧入・沈設されるケーソン躯体の反力の取り方を工夫した施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ケーソン立て坑を構成することになるケーソン躯体を圧入手段にて圧入・沈設する圧入式オープンケーソン工法においては、例えば特許文献１に記載されているように、ケーソン施工領域の周囲の複数箇所において予めグラウンドアンカー（アースアンカー）を地中深く埋設するようにして定着させておき、地面に設置したケーソン躯体の内部を掘削しながら、グラウンドアンカーから伸びる鋼棒等の緊張部材を圧入手段として機能することになる油圧ジャッキに接続して、上記グラウンドアンカーを牽引し、そのアンカー牽引に基づく地盤反力をケーソン躯体に加えることで、ケーソン躯体を地中に圧入・沈設するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４２６７９５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、特許文献１に代表される従来の技術では、地中への定着部となるグラウンドアンカーの位置としては、ケーソン躯体の圧入・沈設に伴う掘削が及ばない深度位置として、一般的には構築しようとするケーソン躯体の最大深度よりも深い位置とする必要があることから、大深度ケーソンの場合にはグラウンドアンカーそのものの施工深度に限界があり、アンカーの施工性の面でなおも改善の余地を残している。
【０００５】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけグラウンドアンカーの施工深度に依存せずに、ケーソン躯体の外周側にて地盤反力を得ることで、従来と同等の地盤反力が得られるようにしたケーソンの施工方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のため、本発明では、先ずケーソン躯体が圧入・沈設される領域を取り囲むようにしてケーソンの最終構築深度よりも浅いアンカー壁体を地中に造成し、その造成したアンカー壁体の内側にケーソン躯体を配置する。そして、アンカー壁体を油圧ジャッキ等の圧入手段により上方に牽引することで、その反力を圧入沈設力としてケーソン躯体に加えて当該ケーソン躯体を地中に圧入・沈設する工法とした。
その上で、上記アンカー壁体は平面視にてループ状をなしているものとし、地盤反力の増大化の観点から、上記アンカー壁体の少なくとも外周壁面は、その下端部よりも上端部の方がケーソン躯体の中心に近くなる傾斜壁面となっているものとする。
【０００７】
また、アンカー壁体の施工は例えば原位置施工とし、請求項２に記載のように、固化材を投入して原地盤と撹拌混合することで地中連続壁のかたちで地場改良層を造成した上で、その造成した未固結状態の地盤改良層の中に圧入手段と接続される緊張部材を埋設して一体化させるものとする。
【０００８】
さらに、請求項３に記載のように、上記アンカー壁体は平面視にて閉ループ状をなしていることがより望ましい。
【０００９】
より具体的には、請求項４に記載のように、上記アンカー壁体となる地盤改良層は、バックホウその他のベースマシン（母機）に支持させたトレンチャー式の撹拌混合ヘッドを地中に貫入して、その撹拌混合ヘッドの先端部から固化材を吐出しながら原地盤と撹拌混合することで造成するものとする。
【００１０】
この場合において、上記トレンチャー式の撹拌混合ヘッドは、請求項５に記載のように、駆動輪と従動輪との間に巻き掛けた無端状のドライブチェーンに複数の撹拌翼を装着してあり、それらの複数の撹拌翼を上下方向に周回駆動させることで固化材と原地盤との撹拌混合作用をなすものとする。
【００１１】
さらに、ケーソン施工のより詳細な工順としては、例えば請求項６に記載のように、ケーソン躯体の圧入・沈設と、ケーソン躯体の上部への躯体セグメントの継ぎ足し、およびケーソン躯体内部の掘削・排土と、をそれぞれｎ回繰り返すことで必要深度のケーソンを構築するものとする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ケーソン躯体を取り囲むようにその外周側に予め構築されたアンカー壁体を地盤定着部としてケーソン躯体の圧入・沈設時の地盤反力を得るようにしているので、従来のようにグラウンドアンカーの施工深度に依存することなしに必要な地盤反力を得ることが可能であり、大深度ケーソンの施工に際してもアンカーの施工性が障害となることがなく、大深度ケーソンの施工も無理なく行えるようになる。
【００１３】
特に、平面視にてループ状をなすアンカー壁体の少なくとも外周壁面が、その下端部よりも上端部の方がケーソン躯体の中心に近くなる傾斜壁面となっているため、アンカー壁体が緊張部材を介して上方に牽引された時には、アンカー壁体の外周壁面よりも斜め上方の地盤重量（土塊重量）も反力に加算できることになり、アンカー壁体としての耐力が向上して、地盤反力の増大化の上で一段と有利になる。
【００１４】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、アンカー壁体を、固化材と原地盤とを撹拌混合することで地中連続壁のかたちで造成した未固結状態の地盤改良層の中に圧入手段と接続される緊張部材を埋設して一体化させるものとすることで、例えば請求項４に記載のように、機動性に優れたトレンチャー式の撹拌混合ヘッドを用いて原位置施工することが可能であり、施工性にも優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るケーソンの施工方法の第１の実施の形態を示す図で、施工途中のケーソンの断面説明図。
【図２】図１の平面説明図。
【図３】図１に示したアンカー壁体の造成のための設備の一例を示す説明図。
【図４】図３に示した設備での撹拌混合ヘッドの拡大説明図。
【図５】図４の右側面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜５は本発明に係るケーソンの施工方法を実施するためのより具体的な第１の形態を示し、特に図１は施工途中のケーソンの断面説明図を、図２は図１の平面説明図をそれぞれ示している。
【００１７】
ここでは円形を円周方向でｎ等分してなる１／ｎ円形の鋼鉄（鋼板）製のセグメントピースＰｓを地上にて円形の環状セグメントＳに組み立てた上で、さらにその環状セグメントＳを一段ずつ深さ方向に継ぎ足しながら順次圧入・沈設することでケーソン躯体１を構築する場合の例を示している。
【００１８】
そして、特に図１の右半部と左半部とでは互いに異なる状態を示していて、同図の右半部では、深さ方向に円形の環状セグメントＳを複数段にわたって継ぎ足したケーソン躯体１を地中に圧入・沈設した後に、そのケーソン躯体１の最上段に次の環状セグメントＳを継ぎ足すべく積み上げた状態を示しているのに対して、同図の左半部では、次のステップとして、右半部で継ぎ足した環状セグメントＳを含むケーソン躯体１全体を地中に圧入・沈設した直後の状態を示している。
【００１９】
図１，２において、１は地中への圧入・沈設による構築途中のケーソン躯体、２は地面側に設置された圧入・沈設装置、３は図２に示したクローラクレーン３０に吊り下げ支持されているバケット系掘削機としてのクラムシェルバケットである。また、４はケーソン躯体１の圧入・沈設に先立って、ケーソン躯体１が構築されるべき領域を取り囲むように予め地中にコンクリート等にて造成された所定深さの円環状（閉ループ状）のアンカー壁体である。
【００２０】
圧入・沈設装置２は、平面視にてケーソン躯体１が構築されるべき領域を取り囲むように四箇所に立設された略角柱状のポスト部５と、これらの四つのポスト部５に掛け渡されて平面視にて略井桁状をなす足場を兼ねた圧入桁部材６と、圧入桁部材６上においてポスト部５に近接する四箇所に立設された圧入手段としてのグリップジャッキ（油圧式圧入ジャッキ）７と、圧入桁部材６の下面側に設けられてケーソン躯体１の直径に対応する中間桁部材８と、から構成されている。圧入桁部材６は四つのポスト部５に昇降可能に案内・支持されており、後述するように複数のグリップジャッキ７の圧下力または牽引上昇力を受けてその昇降動作が可能となっている。
【００２１】
なお、グリップジャッキ７は、センターシャフト７ａと、そのセンターシャフト７ａとともに油圧シリンダ機構を形成している複合筒構造のケーシングチューブ７ｂと、そのケーシングチューブ７ｂに内蔵された油圧式のグリップ機構等にて構成されていて、油圧によりセンターシャフト７ａをグリップ（クラップ）した状態でケーシングチューブ７ｂを伸長動作させることで圧下力を発生するものであり、グリップ機構にてセンターシャフト７ａをグリップし直すことで複数段にわたって圧下力を発生することが可能である。このグリップジャッキ７は公知の構造のものである。
【００２２】
ケーソン躯体１が構築される領域の周囲には予め先に述べた円環状のアンカー壁体４が造成されていて、このアンカー壁体４には例えばアンカー鋼棒等の緊張部材９に接続された大径のアンカー定着ブロック１０が埋設されて一体化されている。アンカー定着ブロック１０の埋設位置は、平面視にてグリップジャッキ７の位置とほぼ一致させてある。そして、アンカー定着ブロック１０に接続されている緊張部材９の上端部は、アンカーカプラー１１を介して対応するグリップジャッキ７のセンターシャフト７ａに連結される。
【００２３】
ケーソン躯体１は、例えば、１／ｎ円形の鋼鉄（鋼板）製のセグメントピースＰｓを単位要素として複数のセグメントピースＰｓ，Ｐｓ同士を地上にて組み合わせて環状セグメント（躯体セグメント）Ｓとして組み立て、この組み立て後の環状セグメントＳを既設ケーソン躯体１の最上段に継ぎ足すように載置した上で、グリップジャッキ７の圧下沈設力により地中に圧入・沈設し、こうして環状セグメントＳを必要数だけ積み上げることで構築される。
【００２４】
グリップジャッキ７によるケーソン躯体１の圧入・沈設に際しては、各グリップジャッキ７のセンターシャフト７ａに対してケーシングチューブ７ｂを下方に伸長動作させると、アンカー定着ブロック１０や緊張部材９を介して、グリップジャッキ７のセンターシャフト７ａとアンカー壁体４との間に引っ張り力がはたらき、その反力が圧入・沈設力として圧入桁部材６と中間桁部材８とを介してケーソン躯体１に伝達され、その結果としてケーソン躯体１が徐々に圧入・沈設されることになる。
【００２５】
このようなグリップジャッキ７によるケーソン躯体１の圧入・沈設と、ケーソン躯体１となるべき環状セグメントＳの組み立てと継ぎ足し、さらにはクラムシェルバケット３によるケーソン躯体１の内底部（底盤部）の掘削・排土（いわゆる床掘り）とを繰り返すことにより、図１に示すように最終的には立て坑として機能することになる所定深度のケーソン躯体１が構築されることになる。なお、図１の符号Ｑは地下水レベルを示している。
【００２６】
また、ここでは、先に述べたように、１／ｎ円形の鋼鉄（鋼板）製のセグメントピースＰｓを単位要素として複数のセグメントピースＰｓ，Ｐｓ同士を組み合わせて組み立てた環状セグメントＳを用いる場合の例を示しているが、１／ｎ円形のセグメントピースＰｓが鉄筋コンクリート（ＲＣ）製のものでも良く、さらには環状セグメントＳそのものが一体化された鉄筋コンクリート製のものであっても良い。
【００２７】
ここで、図１に示すように、ケーソン躯体１の構築に先立って地中に造成されるアンカー壁体４としては、構築されるべきケーソン躯体１と同心状で且つ均等厚みの円環状のものではあるもの、内外径ともに上端部よりも下端部の方が大きく設定されたいわゆるテーパ筒形状のものとして造成される。つまり、ケーソン躯体１の内周壁面および外周壁面は、共に下端部よりも上端部の方がケーソン躯体１の中心に近くなるように、共に上端直径よりも下端部直径の方が大きく設定されたいわゆるテーパ状の傾斜壁面として形成される。また、アンカー壁体４は、構築すべきケーソン躯体１の最大深度よりも小さな深度のものとして造成するものとする。
【００２８】
このようなアンカー壁体４の造成は、例えば図３に示すような設備を用いることで行われ、この設備はショベル系掘削機械である油圧ショベルまたはバックホウをベースマシン（母機）１２として用い、そのベースマシン１２のアーム１３の先端に、中間ブラケット１４を介して、アタッチメントとして地盤改良を目的としたいわゆるトレンチャー式の撹拌混合ヘッド１５を着脱可能に装着したものである。
【００２９】
より具体的には、図４は図３に示したトレンチャー式の撹拌混合ヘッド１５の拡大説明図を、図５は図４の右側面説明図をそれぞれ示している。
【００３０】
図４，５に示すように、トレンチャー式の撹拌混合ヘッド１５は、剛性の高いフレーム１６を母体としていて、このフレーム１６は、幅広で且つ略二股状のヨーク部１７と、ヨーク部１７の下部に連結された真直で略角柱状のフレーム本体１８とから構成されている。そして、そのフレーム本体１８の上部に設けた油圧モータ１９駆動の駆動輪２０と同じくフレーム本体１８の下部に設けた従動輪２１との間にエンドレス（無端状）なドライブチェーン２２を巻き掛けてある。また、そのドライブチェーン２２に当該ドライブチェーン２２の長手方向とほぼ直交するように図４に示す複数の撹拌翼２３を等ピッチで装着してあり、これらの複数の撹拌翼２３がドライブチェーン２２とともに上下方向に周回駆動されることになる。
【００３１】
さらに、フレーム本体１８の先端部（下端部）には吐出ノズル２４を設けてあり、この吐出ノズル２４には例えば水と固化材としての粉体状のセメントとを予め混ぜ合わせたスラリ状固化材が図示外の圧送ポンプと配管２５を介して圧送されるようになっている。これにより、吐出ノズル２４から地中に向けてスラリ状固化材を吐出・噴射することが可能となっている。
【００３２】
なお、ドライブチェーン２２はフレーム本体１８に設けたガイドローラ２６にて案内されているとともに、同じくフレーム本体１８側のリーフスプリング２７に支持された複数のテンションローラ２８にて所定の張力が付与される。また、ドライブチェーン２２を周回駆動するための駆動輪２０はそのドライブチェーン２２と噛み合うチェーンスプロケットである必要があるが、従動輪２１については必ずしもチェーンスプロケットである必要はない。このような構造のトレンチャー式の撹拌混合ヘッド１５は、例えば特開２００５−３０７６７５号公報等において公知のものである。
【００３３】
この撹拌混合ヘッド１５によるアンカー壁体４の造成に際しては、図３に示すように、撹拌混合ヘッド１５を地中に貫入して、フレーム本体１８の先端部の吐出ノズル２４からスラリ状の固化材を吐出・噴射しながら、ベースマシン１２の旋回台の旋回自由度を使って、撹拌混合ヘッド１５における撹拌翼２３の周回移動面を造成すべきアンカー壁体４の円周方向に合致させた上で、撹拌混合ヘッド１５を図５の矢印Ａ１またはＡ２方向（図３では紙面と直交方向）に所定速度で移動させるものとする。
【００３４】
なお、撹拌混合ヘッド１５の地中への貫入に際しては、図１に示すように造成すべきアンカー壁体４のテーパ角度に合わせた角度で貫入するものとする。こうすることにより、ドライブチェーン２２に装着されている撹拌翼２３の上下方向での周回移動に伴って、原地盤の現位置土とスラリ状固化材とが上下方向に撹拌混合され、同時に撹拌混合ヘッド１５が矢印Ａ１またはＡ２方向に移動することで撹拌混合処理済みの領域が同方向に連続的に拡大化されることになる。
【００３５】
この撹拌混合領域は現位置土とスラリ状の固化材との撹拌混合によってできた地中連続壁のかたちでの地盤改良層Ｒにほかならず、上記矢印Ａ１またはＡ２方向をケーソン躯体１が構築されるべき領域を取り囲む図１の円環状のアンカー壁体４の円周方向とするならば、結果として、上記地盤改良層Ｒの固化または固結を待つことにより、いわゆる地中連続壁のかたちで環状のアンカー壁体４が造成されることになる。
【００３６】
そして、上記アンカー壁体４となるべき円環状の地盤改良層Ｒが固化または固結する前に、その地盤改良層Ｒの円周方向の所定位置に緊張部材９と接続されたアンカー定着ブロック１０を埋設しておき、そのまま静置することで、地盤改良層Ｒが固化または固結してアンカー壁体４と化するのを待つものとする。地盤改良層Ｒが固化材の水和反応によって固化または固結すれば、アンカー定着ブロック１０は実質的にアンカー壁体４と不離一体となって一体化されることになる。
【００３７】
その後、ケーソン躯体１の構築に先立って、アンカー壁体４を緊張部材９とアンカーカプラー１１とを介して各グリップジャッキ７のセンターシャフト７ａに機械的に接続することで、先に述べたようにアンカー壁体４はケーソン躯体１を圧入沈設する際の反力受けとして機能することになる。
【００３８】
なお、アンカー壁体４の深さや厚み寸法等の仕様は、構築すべきケーソン壁体１の直径や構築深度、さらには必要とされる圧入・沈設力の大きさ等に応じて決定するものであるが、アンカー壁体４自体の重量の大きさや、地盤との間の摩擦抵抗の大きさからして、アンカー壁体４の造成深度は構築すべきケーソン壁体１の最大深度に比べて大幅に小さいもので済むことになる。
【００３９】
また、図４に示した撹拌混合ヘッド１５における撹拌翼２３の幅寸法Ｗは、その撹拌混合ヘッド１５の地中移動によって造成される図１のアンカー壁体４の厚み寸法に相当することになるので、造成すべきアンカー壁体４の厚み寸法に応じて撹拌翼２３の幅寸法Ｗを決定すれば良いことになる。
【００４０】
さらに、アンカー壁体４となるべき領域に投入されるセメント等の固化材の投入方法としては、先に述べたように予め水と混ぜ合わされたスラリ状固化材を地中に吐出・噴射する場合のほか、粉体状の固化材を単独または水とともに地中に吐出・噴射するようにしても良い。いずれの場合にも、セメント等の固化材の投入量はアンカー壁体４そのものに要求される強度のほか、アンカー壁体４となるべき領域の土質性状等によって決定されることになる。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、ケーソン躯体１が圧入・沈設される領域を取り囲むようにしてケーソンの最終構築深度よりも浅い地盤改良層Ｒをもってアンカー壁体４を地中に構築し、このアンカー壁体４を反力受けとして使用してケーソン躯体１を地中に圧入・沈設するようにしたので、従来のようにグラウンドアンカーの施工深度に依存することなしに必要な地盤反力を得ることが可能であり、例えば大深度ケーソンの施工に際してもアンカーの施工性が障害となることがなく、大深度ケーソンの施工も無理なく行えるようになる。
【００４２】
また、アンカー壁体４は、固化材と原地盤とを撹拌混合することで造成した未固結状態の地盤改良層Ｒの中にグリップジャッキ７のセンターシャフト７ａと接続されることになる緊張部材９をアンカー定着ブロック１０とともに埋設して一体化したものとすることで、機動性に優れたトレンチャー式の撹拌混合ヘッド１５を用いた地盤改良工法にて原位置施工することが可能であり、施工性にも優れたものとなる。
【００４３】
さらに、図１に示すように、土の内部摩擦角（土のせん断抵抗角）をφとしたとき、アンカー壁体４の外周面に接している周囲領域Ｂ、すなわち図１の〈４５°＋φ／２〉の角度よりも上側の領域Ｂの地盤重量（土塊重量）もケーソン躯体１の圧入・沈設力に対抗する反力の一部として活用することができる。特に、本実施の形態では、同図に示すように、アンカー壁体４はその上端部直径よりも下端部直径の方が大きいテーパ状のものとして造成するようにしているため、上記反力増大傾向が一段と顕著となり、アンカー壁体４としての耐力が向上して、地盤反力の増大化の上で一段と有利になるとともに、相対的にアンカー壁体４の造成深度や重量を小さくできる利点もある。
【００４４】
なお、図１の〈４５°＋φ／２〉の角度は、土留め壁の引き抜き時における近接構造物への影響判定の基準値から推定するに、アンカー壁体４の最深部からの目安として、例えば砂質土の場合には概ね６０°、粘性土の場合には同様に４０〜４５°程度とされている。
【００４８】
ここで、上記第１の実施の形態では、アンカー壁体４の内外周壁面をその上端部直径よりも下端部直径の方が大きいテーパ状の傾斜壁面として造成しているが、必ずしもこの形状に限定されるものではなく、例えばアンカー壁体４の内周壁面は上下端部ともその直径が同一で、アンカー壁体４の外周壁面のみがその上端部直径よりも下端部直径の方が大きいテーパ状のものであっても良い。
【００４９】
また、上記第１の実施の形態では、構築されるケーソンとして平面視にて円形のものを想定しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば平面視にて小判形のものや、その他の異形状のものであっても良い。
【００５０】
さらに、上記第１の実施の形態では、ケーソンの周囲に予め造成されるアンカー壁体４を平面視にて環状のものとしているが、要はケーソンが構築される領域を取り囲んでいて反力受けとしての機能が発揮できれば良いから、アンカー壁体４は必ずしも周方向で一体のものとして連続している必要はない。
【符号の説明】
【００５１】
１…ケーソン躯体
４…アンカー壁体
７…グリップジャッキ（圧入手段）
９…緊張部材
１０…アンカー定着ブロック
１２…ベースマシン
１５…撹拌混合ヘッド
２０…駆動輪
２１…従動輪
２２…ドライブチェーン
２３…撹拌翼
Ｐｓ…セグメントピース
Ｓ…環状セグメント（躯体セグメント）
Ｒ…地盤改良層
【図１】
0006636781.tif 000002
【図２】
0006636781.tif 000003
【図３】
0006636781.tif 000004
【図４】
0006636781.tif 000005
【図５】
0006636781.tif 000006