(57)【要約】【課題】ケーソン沈設時に、刃口表面の摩擦抵抗を減らし、刃口内側に土が付着、固着するのを減少させ、刃口貫入抵抗を減少させる。【解決手段】ケーソン刃口を固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤を含む塗料で被覆した。該塗膜は、エポキシ樹脂、固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤及び有機溶剤からなる塗料を硬化させたものからなり、固体潤滑剤としては、フッ素樹脂系固体潤滑剤、又はグラファイト系固体潤滑剤を用いるのが好ましい。また、エポキシ樹脂及び硬化剤の合計１００重量部に対し、該フッ素樹脂系固体潤滑剤を５〜１００重量部又は該グラファイト系固体潤滑剤を１０〜１００重量部、シリコーン系界面活性剤を１〜１０重量部の割合で含むことを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤および有機溶剤からなる塗料を硬化させたものからなる塗膜で表面を被覆したケーソン刃口。
【請求項２】
エポキシ樹脂、フッ素樹脂系固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤および有機溶剤からなる塗料を硬化させたものからなり、かつ該エポキシ樹脂の主剤と硬化剤の合計１００重量部に対して、該フッ素樹脂系固体潤滑剤を５〜１００重量部、該シリコーン系界面活性剤を１〜１０重量部の割合で含む塗膜で表面を被覆されたケーソン刃口。
【請求項３】
エポキシ樹脂、グラファイト系固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤および有機溶剤からなる塗料を硬化させたものからなり、かつ該エポキシ樹脂の主剤と硬化剤の合計１００重量部に対して、該グラファイト系固体潤滑剤を１０〜１００重量部、該シリコーン系界面活性剤を１〜１０重量部の割合で含む塗膜で表面を被覆されたケーソン刃口。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかの刃口を有する第１ロットのケーソンを、該刃口を下向きにして工事現場に設置し、刃口を備えていない他のケーソンを刃口を備えた該ケーソンの上に１ロット又は２ロット以上継ぎ足しながらこれらのケーソンを順次土中に沈設させることを特徴とするケーソン工法。
【請求項５】
エポキシ樹脂、フッ素樹脂系固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤および有機溶剤からなる塗料を硬化させたものからなり、かつ該エポキシ樹脂の主剤と硬化剤の合計１００重量部に対して、該フッ素樹脂系固体潤滑剤を５〜１００重量部、該シリコーン系界面活性剤を１〜１０重量部の割合で含むことを特徴とするケーソン刃口用塗料組成物。
【請求項６】
エポキシ樹脂、グラファイト系固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤および有機溶剤からなる塗料を硬化させたものからなり、かつ該エポキシ樹脂の主剤と硬化剤の合計１００重量部に対して、該グラファイト系固体潤滑剤を１０〜１００重量部、該シリコーン系界面活性剤を１〜１０重量部の割合で含むことを特徴とするケーソン刃口用塗料組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はオープンケーソンを沈設または圧入する工法において、ケーソンの刃口の貫入抵抗を低減し、あわせて刃口の内側に土が付着、固着するのを減少させることができるケーソン刃口、ケーソン工法及びケーソン刃口用塗料組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ケーソンの刃口１０は、図３に示すように、沈設時の先端抵抗を軽減するために、内側に勾配をつけ、土中への貫入を容易にしている。刃口形状は、一般に刃先を鋭角な断面三角形状にすると沈設時の貫入抵抗が小さくなるものと考えられている。実際には、刃口の先端部の破損防止などのために鈍角部１２を設け、また、テーパ部１４の角度は１５°〜４０°程度とすることが多い。
【０００３】
また、刃口１０の外側は、本体部分１６より外側に突き出させた構造とするのが一般的である。これはこの突出部分１８とケーソン駆体一般部との間に段差２０を設けることによって、一般部の駆体表面に作用する周辺土との間の摩擦力を低減させるためである。
【０００４】
コンクリートケーソンの場合、一般には刃口の先端部の内側と外側を薄鋼板で覆い、強度を向上させ、沈設時の刃口部分の破損や、摩耗を防止している。
【０００５】
ケーソン内部の土の掘削は、通常の場合、クラブバケットのような掘削機械を用いて行われる。掘削は次のような方法が標準的とされる。すなわち、一般に中央から始めて周辺に向かい、周囲を刃口より１０〜５０ｃｍ程度の範囲を除いて均等に一定の深さに掘る。刃口下端面より下方は掘り起こさないのが原則である。
【０００６】
従って、一般的には刃口テーパ部の内部及びその周辺には、未掘削部分が生じてしまう。この未掘削部分が存在するために、沈設時の貫入抵抗は増大し、場合によっては沈設作業に支障をきたすことがある。
【０００７】
未掘削部分の土塊はケーソン沈設時、刃口に対し抵抗力を与えるので、ケーソン刃口には外周面の摩擦力以外に刃口テーパ部の抵抗が生じ、後者は一般的に刃口貫入抵抗と呼ばれる。刃口貫入抵抗は一般に刃口角度が大きいほど、土の強度が大きいほど大きくなるが、また掘削方法の影響も受ける。
【０００８】
クラブバケットによる掘削が十分に行われているときと、そうでないときとを比べると、前者の場合、テーパ部内側の未掘削部分の土塊の内側の面は自由面であるため、貫入抵抗は比較的小さい。後者の場合は、土塊の水平方向の移動が拘束されるために、水平方向の抵抗力も大きくなり、沈設時に土塊は圧縮されるので、貫入抵抗が大きくなるばかりか、特に粘土質土の場合などは刃口テーパ面に土が固着することがある。
【０００９】
この土の固着現象が生じると、刃口と周辺土との間で土が滑らず、固着土と周辺土との間ですべることになり、あたかもテーパ面の形状、角度が変わったのと同じことになり、貫入抵抗が急増する。
【００１０】
刃口の外側表面は、未掘削の周辺土と直接接触した状態で沈設ないし圧入される。従って、刃口の外側表面には、周辺土の土性に応じた摩擦力が働くことになる。刃口の表面積は、ケーソン全体の表面積と比べ一般的に小さいが、設置深度が小さい場合は無視できない場合が多く、また、周辺土が洪積世の砂層や粘性土層である場合、周面摩擦力が大きくなるので、場合によっては沈設に支障をきたす場合もある。
【００１１】
以上の状況を図４に概念的に示す。本図でＰＨは刃口１０に作用する水平土圧であり、Ｆは周面に働く摩擦力である。また、ｐは刃口１０のテーパ部１４に作用する反力分布であり、ｐの合力Ｒは刃口１０のテーパ部１４に働く貫入抵抗力である。図に示した太線が刃口１０における周辺土の破壊線２２である。ＦとＲの合力の鉛直方向の成分が刃口全体の貫入抵抗となる。
【００１２】
前述のごとく、Ｆは水平土圧ＰＨと摩擦係数の積となり、水平土圧が大きいためにＦも大きな値となる。一方、Ｒは、言い換えると、沈設に従い連続的に破壊面を生じさせるに必要な力であり、土性のほかに刃先角αやテーパ面と土との摩擦係数μなどに依存する。他の条件が一定であれば摩擦係数μが小さいほどＲは小さくなる。
【００１３】
刃口付近の付着土は、これを放置したまま底板コンクリートを打設するとケーソン刃口とコンクリートとの一体化が図れず、底板と駆体結合部の強度や止水性などに悪影響を及ぼす。
【００１４】
付着した土は通常の場合、底板コンクリート打設前に除去する。この除去作業は潜水夫による水中作業であり、苦渋作業であるとともに作業環境上、完全に除去するのは困難であり、改善が望まれていた。
【００１５】
ケーソン外周面の周面摩擦力の低減工法として従来行われてきた工法には、ケーソン本体部外壁面に特殊な活性剤等を塗布して摩擦力を低減する方法や、ケーソン本体の外周壁に配置した数段のパイプに１ｍ程度の間隔で噴射口を設け、高圧空気または高圧水を噴出させて摩擦を減少させる工法などがあった。高圧水の代わりに薄いベントナイト溶液が使用されることもある。
【００１６】
ただし、これらはケーソン駆体一般部に適用されてきた工法で、刃口に用いられた例はない。活性剤などを塗布する方法は、刃口では、一般部より摩擦力が大きく、また、水平土圧が作用しているので摩耗しやすく、有効な対策となりえないことが多いこと、また高圧空気、水の噴射は刃口付近に配管するのが困難であるなどの理由によるものと思われる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ケーソンの刃口に土が付着すると、ケーソン沈設時の先端抵抗が増大し、沈設作業に悪影響を与える。また、底板コンクリートと刃口との密着性を阻害し、止水性に悪影響を与える。刃口に付着した土砂の除去作業も水中作業である場合が多く、完全な除去は困難であることが多い。
【００１８】
この発明は、ケーソン沈設時に、刃口表面の摩擦抵抗を減らし、刃口内側に土が付着、固着するのを減少させ、刃口貫入抵抗を減少させる方法を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるケーソン刃口は、エポキシ樹脂中に、固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤を含む塗膜で被覆されたものである。また、固体潤滑剤として、特に、フッ素樹脂系固体潤滑剤又は、グラファイト系固体潤滑剤が用いられた塗膜で被覆されたケーソン刃口である。また、この発明に係わるケーソン工法は、上記刃口を有する１ロットのケーソンを刃口を下にして工事現場に設置し、刃口を備えていない他のケーソンを刃口を備えた該ケーソンの上に１又は２ロット以上継ぎ足しながらこれらケーソンを順次土中に沈設させることを特徴とするものである。
【００２０】
ここで、前記塗膜の硬度は、鉛筆硬度として３Ｈ以上が好ましい。３Ｈ未満では沈設中に塗膜が土や岩によって削られ、土中への貫入抵抗が増大して、沈設作業が円滑に進まなくなるが、３Ｈを越えるとそのような不都合が無くなるからである。なお、後述する実施例では４Ｈを越えるものがないが、これはデータが無いだけで、４Ｈを越えるものを排除する趣旨ではない。
【００２１】
前記塗膜の厚さは１ｍｍ以上が好ましい。１ｍｍ未満では沈設中に削られて摩擦力低減の効果が得られなくなるが、１ｍｍを越えるとそのような不都合が無くなるからである。なお、後述する実施例では２ｍｍをこえるものがないが、これはデータが無いだけで、２ｍｍを越えるものを排除する趣旨ではない。
【００２２】
上記塗膜は、エポキシ樹脂、固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤及び有機溶剤とからなる塗料を硬化させたものからなる。好ましくは、固体潤滑剤として、フッ素樹脂系固体潤滑剤又はグラファイト系固体潤滑剤を用いる。前者の場合、該エポキシ樹脂１００重量部に対し、該フッ素樹脂系固体潤滑剤を５〜１００重量部、該シリコーン系界面活性剤を１〜１０重量部の割合で含むものである。また後者の場合は、該エポキシ樹脂１００重量部に対し、該グラファイト系固体潤滑剤を１０〜１００重量部、該シリコーン系界面活性剤を１〜１０重量部の割合で含むものである。
【００２３】
ここで、エポキシ樹脂はバインダとして固体潤滑剤の固定と鋼材との接着剤としての機能を有するものである。さらにエポキシ樹脂は固体潤滑剤の摩擦低減効果を大きく損なってはならない。また、ケーソン刃口貫入時の周辺土との接触によって著しく摩耗してはならず、地山状況に応じた硬度が必要である。鋭利な偶角部を有する転石などが接触した場合、脆性的な性質の材料であると損傷が伝播し、広範囲にわたって被覆が破損ないし剥離するが、本成分に必要な靱性を持たせることによって、損傷を局部に限定することができる。
【００２４】
被覆層に摩擦低減以外のこのような機能を持たせることは、固体潤滑剤のみを刃口表面に塗覆したのでは不可能であり、バインダを加えることによって初めて可能となる。また、固体潤滑剤のみを用いる場合に比べて塗覆層のコストも低減できる。
【００２５】
エポキシ樹脂は、加熱硬化型、常温硬化型および二液型のいずれであってもよく、また油性、水性を問わない。またこれらのエポキシ樹脂に硬度や密着性その他を付与するための他の樹脂材料を混合して使用してもよい。
【００２６】
硬化剤は、エポキシ樹脂を硬化させることのできる公知の硬化剤を使用することができる。またシリコーン系界面活性剤も公知の材料を用いることができる。
【００２７】
フッ素樹脂系固体潤滑剤の割合を５〜１００重量部としたのは、５重量部未満では、フッ素樹脂系固体潤滑剤が、エポキシ樹脂内部にもぐってしまい、潤滑機能が発揮されないという不都合があり、１００重量部を超えるとエポキシ樹脂塗膜が成膜しないという不都合があるが、１０〜１００重量部での範囲ではこれらの不都合がないからである。
【００２８】
また、同様にグラファイト系固体潤滑剤の割合を１０〜１００重量部としたのは、１０重量部未満では、グラファイト系固体潤滑剤が、エポキシ樹脂内部にもぐってしまい、潤滑機能が発揮されないという不都合があり、１００重量部を超えるとエポキシ樹脂塗膜が成膜しないという不都合があるが、１０〜１００重量部での範囲ではこれらの不都合がないからである。
【００２９】
シリコーン系界面活性剤の割合を１〜１０重量部としたのは、１重量部未満では、塗膜に潤滑性がほとんど増強されないという不都合があり、また１０重量部を超えると塗膜の硬度が極端に減少するという不都合があるが、１〜１０重量部の範囲ではこれらの不都合がないからである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明に係るケーソンの刃口の部分断面図である。この刃口１０は固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤を含む塗膜２４で被覆されている。ここで、塗膜２４は硬度が鉛筆硬度で３Ｈ以上のものが好ましい。また、塗膜の厚さは１ｍｍ以上が好ましい。
【００３１】
この塗膜は、エポキシ樹脂、固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤および有機溶剤からなり、該エポキシ樹脂１００重量部に対し、フッ素樹脂系固体潤滑剤が５〜１００重量部、又はグラファイト系固体潤滑剤が１０〜１００重量部、シリコーン系界面活性剤が１〜１０重量部の割合で含まれている塗料を硬化させることにより得られる。
【００３２】
エポキシ樹脂としては、従来公知のものが使用でき、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。具体的には、旭電化社製のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の液状タイプのエポキシ樹脂「アデカレジン（登録商標）」が挙げられる。
【００３３】
硬化剤としては、従来からエポキシ樹脂の硬化剤として用いられているものが使用でき、例えばポリアミン酸無水物、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、メルカプタン系化合物が挙げられる。ポリアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどの脂肪族ポリアミン、イソホロンジアミン等の脂環族アミン等が挙げられるが、具体的には、旭電化社製の変性脂肪族ポリアミン、高機能ポリアミドアミン「アデカハードナー（登録商標）」が挙げられる。
【００３４】
フッ素樹脂系固体潤滑剤としては、公知のフッ素樹脂系固体潤滑剤を使用することができる。その例としては、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン樹脂、パーフロロアルコキシ樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルなどが挙げられる。フッ素樹脂系固体潤滑剤は、その一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００３５】
また、グラファイト系固体潤滑剤としては、公知のグラファイト系固体潤滑剤を使用することが出来る。グラファイトは一般に、人造グラファイトと天然グラファイトに分類され、後者には鱗状黒鉛、塊状黒鉛などがある。いずれも層状構造を持ち、潤滑性を付与することができるが、経済性の観点からは、天然グラファイトが望ましい。例えば日本黒鉛工業製の鱗状黒鉛が挙げられる。
【００３６】
シリコーン系界面活性剤としては、メチルポリシロキサンとポリアルキレンオキサイドのコポリマーで日本ユニカー製「シルエット（登録商標）」が挙げられる。シリコーン系界面活性剤は、これらの一種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３７】
有機溶剤は、公知の有機溶剤が使用できる。例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノール等のアルコール類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これらの有機溶剤は単独または混合して使用できる。
【００３８】
この発明に係るケーソン刃口用塗料は、既存の塗料の製造設備を用いて製造することができる。また塗装方法も既存の塗装設備。刷毛、ローラ、エアースプレー、エアレススプレー等が使用できる。
【００３９】
次に、この発明に係るケーソンの刃口の貫入抵抗が低減される機構について説明する。まず、外周面を低摩擦係数の塗料組成物で表面処理（塗布、貼付けなど）することにより周辺土との間の摩擦係数を表面処理しない場合に比べ１／２程度に低減できる。ケーソンの先端部分は、まだ乱されてない周辺土の水平土圧が直接作用するので、摩擦力の低減量は大きい。
【００４０】
刃口の内側テーパ部はケーソン沈設時に、刃口部分内側の土に破壊を起こさせる役割を持つ。このときの土の抵抗反力が刃口テーパ部に作用し、刃口部の貫入抵抗となるが、これには刃口テーパ部分と土との摩擦力も含まれる。
【００４１】
刃口内面のテーパ部に低摩擦係数の塗料組成物で表面処理を行うことにより、この摩擦力成分を低減できる。この部分の土は圧縮される傾向にあるので、低減される摩擦力量は大きく、結果的に貫入抵抗力も大幅に低減される。刃口部分をモデル化した室内実験を実施したが、刃口部貫入抵抗がほぼ１／２程度に低減されたのが確認できた。
【００４２】
図２に低摩擦係数塗料組成物で刃口部外面、内面を表面処理した場合の摩擦力、貫入抵抗力の作用状況を模式的に示す。外周面摩擦力は摩擦係数が低減されるためにＦにまで低減される。またテーパ部に働く抵抗力もテーパ面と土との摩擦係数が小さくなることによりＲ’にまで低減される。結果的にこれらの合力の鉛直力成分も低減されることになり、刃口部全体の貫入抵抗が低減されることになる。
【００４３】
土質や、掘削方法によっては、刃口部分の土が圧縮されその結果刃口部分に固着する場合があるが、低摩擦係数の塗料組成物を被覆又は塗布することにより圧縮されることがなくなり、固着しなくなる。
【００４４】
また土と、刃口テーパ面との摩擦力が小さくなるので、刃口部での「土離れ」が飛躍的によくなり、掘削の効率が向上する。
【００４５】
刃口部の表面処理に用いられる塗料組成物には摩擦係数が小さいこと以外に沈設中に剥離しないような密着力、沈設中に過度に摩耗しないような硬度などが必要である。
【００４６】
前述したように、刃口部を模した貫入体を土中に貫入させる室内実験結果によれば、ケーソン刃口部を本発明に係わる塗料で被覆した場合、刃口部の貫入抵抗は本発明の塗料で被覆しない場合に比べ、およそ１／２に低減されることがわかった。したがって被覆することによって例えば、刃先角度αを被覆しない場合に比べ大きくとっても刃口の貫入抵抗を小さくできる可能性があることがわかる。刃先角度が大きく取れれば、刃口部分の製造が容易となり、ケーソン刃口製作費低減に寄与できる。
【００４７】
【実施例】
実施例１：  この発明のケーソン刃口用低摩擦係数用塗料組成物の基本的な特性を調べるためにエポキシ樹脂、フッ素樹脂系固体潤滑剤、シリコーン系界面活性剤の組成を変えた試料を作成し、摩擦係数及び鉛筆硬度を調べた。
【００４８】
エポキシ樹脂としては、二液型のエポキシ樹脂を使用した。具体的には、二液硬化型エポキシ樹脂主剤として、旭電化社製のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の液状タイプのエポキシ樹脂「アデカレジン（登録商標）」を使用し、二液硬化型エポキシ樹脂硬化剤として、旭電化社製の変性脂肪族ポリアミン、高機能ポリアミドアミン「アデカハードナー（登録商標）」を使用した。
【００４９】
フッ素樹脂系固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とグラファイトを使用した。具体的には、ＰＴＦＥとして、ヘキストジャパン社製「ホスタフロン（登録商標）」を使用した。
【００５０】
シリコーン系界面活性剤としては、ノニオン系のシリコーン系界面活性剤である、ジメチルポリシロキサンとポリアルキレンオキサイドのコポリマーで、日本ユニカー製「シルエット（登録商標）」を使用した。
【００５１】
有機溶剤としてはトルエンを使用した。
【００５２】
試料の成分組成と試験で得られた特性を表１に示す。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
表１中、摩擦係数は、新東科学株式会社製表面性測定機ＨＥＤＯＮ  ＴＹＰＥ：１４ＤＲを用いて測定した。また、鉛筆硬度は、ＪＩＳ５４００−１９９０「塗料一般試験方法」に準じて求めた。
【００５５】
表１に示した試験においては、固体潤滑剤として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた場合について、ＰＴＦＥとシリコーン系界面活性剤の含有量をパラメータとした６種類の仕様について刃口の貫入抵抗の低減に直接的に効くと思われる摩擦係数を試験したものである。
【００５６】
試験結果によると、摩擦係数に関して、フッ素樹脂系固体潤滑剤（ＰＴＦＥ）及び界面活性剤を含む仕様２〜６のいずれの仕様の場合でもほぼ同様に低減されることがわかった。但し、これらを含まない、エポキシ樹脂のみの仕様１の場合は低減効果は小さい。塗膜で被覆しない試料について全く同じ方法で摩擦係数を求めたところ平均値として０．４３が得られた。したがって仕様２〜６の塗料で被覆することにより、４９〜６１％程度に低減されたことがわかる。
【００５７】
試験した仕様２〜６の中では、仕様５が最も効果的であるが、ケーソン沈設現場の土質条件等を考慮し、最も経済的となる仕様を選べばよい。
【００５８】
なお、一般的には、フッ素樹脂系固体潤滑剤の含有量が多いほど摩擦係数は小さくなるが、多すぎると平滑な塗膜が得にくくなり、摩擦係数低減の効果は小さくなる。
【００５９】
また、シリコーン系界面活性剤も含有量が多いほど摩擦係数を小さくするが、５重量部を超えると塗膜硬度が小さくなり、耐摩耗性等が低下し好ましくない。一般的には、界面活性剤を増して摩擦係数を低減する方が経済的であるが、設置現場の施工条件等も十分考慮する必要がある。
【００６０】
塗膜の厚さについては２ｍｍを標準とした。４例ほどの現場における試験施工で２ｍｍの塗布厚さであれば沈設完了までに摩耗して塗膜層が消失してしまうことがなかったからである。
【００６１】
この現場の土質は、硬質粘土、砂礫、細砂等であり沈設深さは、３０〜５０ｍであった。ただし、沈設深度がさらに大きくなったり、また硬質砂層などと膜層の摩耗にとって厳しい土層の場合は塗膜層厚さを大きくするとともに、硬度を大きくすることも可能である。
【００６２】
上記４例中１例においては、一部鋭角の礫を含む転石層が有り、塗膜には線状の損傷が生じ一部は鋼板表面にまで達していたが、塗膜層が持つ靱性と鋼板に対する十分な密着力のために線状損傷が発達し広い領域で塗膜層が剥離するまでには至らなかった。
【００６３】
実施例２：  固体潤滑剤として、グラファイト系固体潤滑剤を用いる場合についても、実施例１の場合と同様の試験を行った。
【００６４】
エポキシ樹脂及び有機溶剤としては、実施例１と同じ材料を用いた。グラファイト系固体潤滑剤としては、日本黒鉛工業製「鱗状黒鉛」を使用した。
【００６５】
試料の成分組成と、試験で得られた特性を表２に示す。
【００６６】
【表２】
2004225326.tif 000004
【００６７】
表２中、摩擦係数、鉛筆硬度の測定方法は、実施例１の場合と全く同じである。
【００６８】
表２に示した試験においては、固体潤滑剤としてグラファイト系固体潤滑剤である鱗状黒鉛を用いた場合について、鱗状黒鉛とシリコーン系界面活性剤の含有量をパラメータとした６種類の仕様について、刃口の貫入抵抗の低減に直接的に効くと思われる摩擦係数を試験したものである。
【００６９】
固体潤滑剤として、グラファイト系固体潤滑剤を用いても、フッ素樹脂系固体潤滑剤を用いた場合と同様、摩擦係数を低減できることがわかる。ただし低減効果はフッ素樹脂系固体潤滑剤に比べやや劣り、グラファイト系固体潤滑剤と界面活性剤とを含む仕様２〜６の塗料で被覆した場合、無被覆の場合に比べ６５〜７４％程度に低減される。但し、コスト的にはグラファイト系固体潤滑剤の方が有利であるので、大きく摩擦抵抗を低減する必要のない場合等に適用するのがよい。
【００７０】
グラファイト系固体潤滑剤と、シリコーン系界面活性剤の含有量と摩擦係数との定性的な関係もフッ素樹脂系固体潤滑剤の場合と同じである。
【００７１】
実施例３：  高架橋の基礎として、現場打ちの鉄筋コンクリート杭の土留材として鋼製分割式の現場組立式躯体材料を用いた圧入式ケーソン工法（アーバンリング工法）においてこの発明を適用した例を示す。
【００７２】
高架橋の基礎として、外径５３６２ｍｍ、幅１０００ｍｍの土留材を用い、深さ２６ｍの立坑を掘削した後、内部に鉄筋籠を設置し、コンクリートを打設し、鉄筋コンクリート杭を造成するものである。土留材は１リング（１ロット）が６分割されており、現場でピース間及びリング間の継手部のボルトを締結し次に沈設するロットを組み立てる。
【００７３】
ケーソン設置現場の土質は、地上から深度５．５ｍまではＮ値が５〜１２の沖積粘土層、深度１９ｍまではＮ値２０程度の沖積砂層、それ以深はＮ値５０以上の礫混じりの洪積砂層である。本現場では、ケーソンを圧入装置を用い圧入して設置したが、試験的にケーソン刃口部分に貫入抵抗低減のための塗膜処理を行い効果の確認を行った。
【００７４】
刃先貫入抵抗低減のための表面処理の仕様として、表１の仕様５の成分組成の材料を２ｍｍの厚さとなるように塗布した。塗膜塗装は、刃口部分を工場で製作後、工場でスプレーにより塗装し、施工現場に搬送した。なお、塗布前の下地処理としては第３種ケレンを施した。
【００７５】
ケーソンを沈設する時の圧入力としては、周面摩擦力と先端抵抗力の和である沈設抵抗力からケーソン自重を差し引いた値以上であることが必要である。
【００７６】
沈設時は、常時圧入力を測定しており、摩擦力と先端抵抗力も分離して計測される。
【００７７】
ケーソン刃口部に貫入抵抗低減のための塗膜処理を行ったケーソンと行わなかったケーソンの最終設置深度付近のそれぞれの実測値は以下の表３に示す通りである。
【００７８】
【表３】
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【００７９】
なお、刃口部無処理ケーソン（Ｐ）のデータは６基の実測値の平均値、刃口部処理ケーソン（Ｃ）は３基の平均値である。周面摩擦力Ｆについては、（Ｐ）（Ｃ）ともほぼ同じ値を示し、かつこれらの値は、沖積粘性土、沖積砂層、洪積砂礫層の周面摩擦力をそれぞれ、０．５，１．７，２．９ｔｆ／ｍ２としたときの計算値７７５ｔｆに近い値である。なおこれら摩擦力は設計に通常用いられる値である。
【００８０】
一方先端貫入抵抗Ｑは刃口部を塗膜処理することによっておよそ４５％程度までに低減されることがわかる。刃口部単位面積あたりの貫入抵抗は無処理ケーソン（Ｐ）で４２．９ｔｆ／ｍ２となり、これは土質状況や掘削状況を考えると妥当な値である。
【００８１】
実施例４：  縦８ｍ、横１２ｍ、沈設深さ３５ｍの鉄筋コンクリートケーソンに本工法を適用した例を示す。なお本ケーソンの１ロットは５ｍである。
【００８２】
ケーソン刃口は図１に示すようなものを用いた。補強部はおもに厚さ９ｍｍの鋼板を用い加工した。製造完了後、表２の仕様５の成分組成の材料を２ｍｍの厚さとなるように被覆した。塗膜塗装は刷毛塗りによって行った。なおこの仕様の塗料は、固体潤滑剤としてグラファイト系固体潤滑剤を用いたものであり、フッ素樹脂系固体潤滑剤を用いた実施例３の仕様の場合よりは低減効果が落ちるが、本実施例の場合は簡単な圧入装置を併用するので十分と判断したものである。
【００８３】
表面処理の完了した刃口部補強鋼板を施工現場まで運搬し、沈設箇所に設置し、型枠を組んだ後コンクリートを打設し、ケーソンの第１ロットである刃口部分を完成させた。
【００８４】
第１ロット完成後、内部の土を掘削し、第１ロットを自重により沈下させ、次いで第２ロットを第１ロットの上に継ぎ足し、同様な方法で沈下させる。以下同様な方法で第３ロット以降を施工し、ケーソンの沈下を完了させた。
【００８５】
本施工現場での土質条件は、深さ６ｍまでは沖積粘性土、３５ｍまでは沖積砂質土、それ以深は洪積砂礫であった。これから各土質の摩擦力をそれぞれ０．１５，１．６，２．９ｔｆ／ｍ２と見積り、計画設置深度での摩擦力Ｆを計算すると、Ｆ＝３１００ｔｆとなる。
【００８６】
また、刃口部に貫入抵抗低減のための表面処理を行わない場合、刃口単位面積あたりの貫入抵抗力を３６ｔｆ／ｍ２と見積り先端貫入抵抗力Ｑを計算するとＱ＝１９００ｔｆとなる。一方、浮力を差し引いたケーソンの自重ＷはＷ＝４０００ｔｆである。したがって、この場合、Ｆ＋Ｑ−Ｗ＝１０００ｔｆ以上の荷重載荷又は圧入力が必要となる。
【００８７】
一方、仕様５の塗料で表面処理を行った場合、室内試験で得られた摩擦係数に比例した低減効果が期待できると考えるとＱは１１００ｔｆ程度までに低減されることが期待できる。このとき沈設時の抵抗はＦ＋Ｑ＝４２００ｔｆとなり、計算上の必要な載荷重又は圧入力はＦ＋Ｑ−Ｗ＝２００ｔｆで、無処理の場合の１／５にまで低減される。
【００８８】
施工時の実測値はＦ＝２９００ｔｆ、Ｑ＝１０５０ｔｆであった。本例においては、姿勢制御及び、補助的圧入のために簡単な圧入装置を用意したが、実際はほぼ自重によって沈設することができ、姿勢制御装置として使用したにとどまった。
【００８９】
また、沈設完了後潜水夫により出来型確認を行ったが、刃口部分に土砂の付着は見られず、従来の場合のように付着土の撤去作業を行うことなく底板コンクリート打設工程へ移ることができた。
【００９０】
本発明では、摩擦低減を図る塗料でケーソン刃口部分を被覆し、圧入時の貫入抵抗を低減する方法について説明した。本発明に係わる塗料は、効果的に周辺土との摩擦係数を低減することができるので、以下のような場合にも適用することができる。
【００９１】
第１の適用例は、ケーソンの駆体表面を被覆する場合である。圧入又は頭部に重錘載荷等して沈設する、既成のコンクリート又は鋼製ケーソン及び場所打ちのコンクリートケーソン駆体表面を本発明に係わる塗料で被覆することによってケーソン沈設時の周面摩擦抵抗を低減することができる。圧入装置の簡易化など施工の合理化が期待できる。
【００９２】
第２の適用例は、推進工法における推進管の表面を被覆する場合である。推進工法におけるコンクリート製又は鋼製の推進管の表面を本発明に係わる塗料で被覆することにより、推進時の摩擦抵抗を低減することができるので、元押部の推進力を小さくすることが可能となる。また従来に比べ、より長距離の推進が可能となるので、立坑数の低減が可能となり、工期縮減など施工の合理化に寄与できる。
【００９３】
第３の適用例は、圧入により設置する杭、矢板の表面を被覆する場合である。人家に近接した場所など振動・騒音が許されない場所や頭上空間が制限され杭打ち機が使用できない特殊施工条件下では、杭又は矢板を圧入する工法が採用される。この場合、杭又は矢板表面を本発明に係わる塗料で被覆することにより、圧入時の摩擦抵抗を低減できるので、通常必要となる大型の反力装置の小型化が可能で、圧入効率を高めるための回転や動揺等の補助工法も小規模なものとすることができる。
【００９４】
第４の適用例は、軟弱地盤に設置された、杭、矢板のネガティブ・フリクションを低減するために、表面を被覆する場合である。地盤沈下が進行中の地盤に設置された杭や矢板には、地盤沈下に伴い下向きの摩擦力（これをネガティブ・フリクション又は負の摩擦力という）が発生し、杭や矢板の支持力が減らされる。設置後、ネガティブ・フリクションの作用する範囲又はその一部の範囲の杭、矢板表面を本発明に係わる塗料で被覆することにより、ネガティブ・フリクションを大きく低減できるので、地盤沈下地帯においても経済的な杭、矢板の設計が出来る。
【００９５】
このように、設置時又は供用開始後、周辺土との間に相対的な変位が生じてそれによる摩擦力が発生する場合、このような構造物表面を本発明に係わる塗料で被覆することにより、発生する摩擦力を効果的に低減することができる。この結果、施工時に抵抗となる摩擦力を低減したり、基礎杭や矢板に作用するネガティブ・フリクションを低減することができる。
【００９６】
勿論、ここで説明した４例に限らず、構造物駆体表面を本発明に係わる塗料で被覆することにより、地中構造物を設置するとき、また設置後構造物表面と周囲の土との間の相対的な変位（ずれ）によって生じる摩擦力を効果的に低減することができる。
【００９７】
【発明の効果】
この発明によれば、ケーソン刃口の周辺土に対する摩擦抵抗が小さくなり、しかもケーソン刃口からの土離れが良くなるので、ケーソン刃口の土中への貫入抵抗が小さくなり、ケーソンの沈設作業の効率が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るケーソンの刃口の部分断面図である。
【図２】この発明に係るケーソンの刃口が沈設中に土から受ける力の状態を示す説明図である。
【図３】従来のケーソンの刃口の部分断面図である。
【図４】従来のケーソンの刃口が沈設中に土から受ける力の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  刃口
１２  鈍角部
１４  テーパ部
１６  本体部分
１８  突出部分
２０  段差
２２  破壊線
２４  塗膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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