(57)【要約】【課題】不陸がありスライムも残留するような水中における地盤の支持力を測定する場合にも、測定結果の信頼性を十分に確保できる水中用支持力測定装置を提供する。【解決手段】水中においてオープンケーソン８の底を形成する地盤８ａに載荷重を加えるためのジャッキ１と、載荷重を地盤に伝える載荷版２と、載荷重を載荷版２に伝える柱３と、ジャッキ１により載荷重を加えたときの反力を確保する反力手段４と、載荷重を測定するための載荷重測定手段と、地盤の沈下量を測定するための沈下量測定手段５とを備えた支持力測定装置に、載荷重を均等に地盤に伝えるための砂・砂利８４の粒状物を地盤の上に落下させる管路６を設け、不陸がありスライムも残留するような水中における地盤の支持力を測定する場合の信頼性を十分に確保できるようにしたことを趣旨とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中においてケーソンの底を形成する地盤に載荷重を加えるためのジャッキと、載荷重を地盤に伝える載荷版と、載荷重を載荷版に伝える柱と、ジャッキにより載荷重を加えたときの反力を確保する反力手段と、載荷重を測定するための載荷重測定手段と、地盤の沈下量を測定するための沈下量測定手段とを備えた支持力測定装置であって、
載荷重を均等に地盤に伝えるための粒状物を地盤の上に落下させる管路を設けたことを特徴とする水中用支持力測定装置。
【請求項２】
前記管路として用いた管を前記柱としても用いることを特徴とする請求項１に記載の水中用支持力測定装置。
【請求項３】
地盤の上に残留したスライムを吸引して排出するための揚水手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の水中用支持力測定装置。
【請求項４】
前記揚水手段は、エアーリフト機構によるものであることを特徴とする請求項３に記載の水中用支持力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばオープンケーソンにおいて水中における地盤の支持力の測定に用いられる水中用支持力測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水中用支持力測定装置としては、例えば水中においてケーソンの底を形成する地盤に載荷重を加えるためのジャッキと、載荷重を地盤に伝える載荷版と、載荷重を載荷版に伝える柱と、ジャッキにより載荷重を加えたときの反力を確保する反力手段と、載荷重を測定するための載荷重測定手段と、地盤の沈下量を測定するための沈下量測定手段とを備えたものが開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
後藤清著，「土木技術  第２号」，土木技術社出版，昭和２６年２月，ｐ．６−ｐ．１２
【０００４】
このような水中用支持力測定装置によれば、ジャッキによる載荷重を柱及び載荷版を通じて水中における地盤に伝えることができるので、オープンケーソンの沈設完了後において水中における地盤の支持力の測定を行うことが可能となる。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、オープンケーソンにおいては、躯体内部の地盤をクラムシェルバケットで水中掘削・排土して躯体を沈設するので、支持力の測定対象となる地盤においては、水中掘削の際に相当な不陸が形成されており、また、泥土など、かなりの量のスライムも残留している。
よって、従来の水中用支持力測定装置に対しては、相当な不陸があり、かなりの量のスライムも残留する地盤の支持力を測定する場合にも、測定結果の信頼性を十分に確保し得ることが要請されている。
なお、支持力の測定対象となる地盤が通常水深３０ｍ〜５０ｍ程度に位置していることから、潜水夫の作業により不陸を整形しスライムを除去することは、高圧水下の泥水中の作業を余儀なくされることになり、殆ど考えられない。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、不陸がありスライムも残留するような水中における地盤の支持力を測定する場合にも、測定結果の信頼性を十分に確保できる水中用支持力測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る水中用支持力測定装置は、水中においてケーソンの底を形成する地盤に載荷重を加えるためのジャッキと、載荷重を地盤に伝える載荷版と、載荷重を載荷版に伝える柱と、ジャッキにより載荷重を加えたときの反力を確保する反力手段と、載荷重を測定するための載荷重測定手段と、地盤の沈下量を測定するための沈下量測定手段とを備えた支持力測定装置であって、載荷重を均等に地盤に伝えるための粒状物を地盤の上に落下させる管路を設けたことを特徴としている。
【０００７】
このような水中用支持力測定装置によれば、粒状物を地盤の上に落下させる管路を備えるので、載荷版と地盤との間に粒状物を介在させることでジャッキによる載荷重を均等に地盤に伝えられることになり、不陸がありスライムも残留するような水中における地盤の支持力を測定する場合にも、測定結果の信頼性を十分に確保できることになる。
【０００８】
したがって、これによれば、ケーソンの構造物としての確実性・安定性を十分に保持することが可能となる。
【０００９】
ここで、粒状物としては、地盤の上に落下して均等に拡がり不陸を埋めるような流動性があれば、粒径や材料の別を問わないが、地盤の支持力を測定をより安価に実現させようとする観点からすれば、汎用品たる砂や砂利などを用いることが好ましい。
【００１０】
このような技術的手段において、測定に用いる設備を可及的に簡素化することとして、水中における地盤の支持力の測定をより安価に実現させようとする観点からすれば、管路として用いた管を柱としても用いることが好ましい。
【００１１】
また、載荷重を地盤に伝える際の不確定要素を可及的に排除することとして、測定結果の信頼性をより十分に確保しようとする観点からすれば、地盤の上に残留したスライムを吸引して排出するための揚水手段を設けたことが好ましい。
【００１２】
この場合において、水中という条件を可及的に利用することとして、効率的なスライムの排出を実現させようとする観点からすれば、揚水手段は、エアーリフト機構によるものであることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
なお、ここでは、オープンケーソンにおいて水中における地盤の支持力を測定する場合について説明するが、これに限られるものではない。すなわち、本発明は、例えば連続地中壁において水中掘削後の水中における地盤の支持力を測定する場合でも、適用が可能である。
【００１５】
［水中用支持力測定装置］
図１は本発明の一実施の形態に係る水中用支持力測定装置の全体構成を示す断面図、図２は同水中用支持力測定装置の部分構成を示す側面図、図３は同水中用支持力測定装置の部分構成を示す側面図、図４は同水中用支持力測定装置の部分構成を示す側面図である。
【００１６】
本実施の形態において、水中用支持力測定装置は、図１に示すように、オープンケーソン８において水中における地盤８ａの支持力の測定に用いられるものとして構成されている。
【００１７】
すなわち、このような水中用支持力測定装置によれば、オープンケーソン８の沈設完了後において水中における地盤８ａの支持力の測定を行うことが可能となっている。
【００１８】
そして、この水中用支持力測定装置は、図１及び図２に示すように、ジャッキ１と、載荷版２と、柱３と、反力手段４と、載荷重測定手段（図示外）と、沈下量測定手段５と、管路６と、揚水手段７とを備えるものとして構成されている。
【００１９】
以下、これらの各構成要素についてさらに詳細に説明する。
【００２０】
（１）ジャッキ１
ジャッキ１は、水中においてオープンケーソン８の底を形成する地盤８ａに載荷重を加えるために用いられるものとして構成されている。
【００２１】
具体的には、ジャッキ１は、図２に示すように、その下端部にスプレッダー１１を有するオープンケーソン８の天端に固定された反力桁４３に取り付られたものとして構成されている。載荷板と開閉ジャッキ２３を装備した場合には該開閉ジャッキ２３を用いてもよい。この場合には、オープンケーソン８の天端のジャッキ１は省くことができる。
【００２２】
（２）載荷版２
載荷版２は、ジャッキ１によって加えられる載荷重を地盤８ａに伝える役割を果たすものとして構成されている。
【００２３】
具体的には、載荷版２は、図３に示すように、泥水が侵入しないようにして容器たる駆動部収容ボックス２１に収容されている駆動部たる油圧モーター２２により歯車が回転することで地盤８ａに対向する位置及び側に対向する位置の間で移動可能に設けられている。
【００２４】
ここで、先ず地上から配管された油圧パイプ（図示外）により開閉ジャッキ２３を伸張して、柱３の底に密着していた載荷版２が離脱する。開閉ジャッキ２３を所定量伸張した後、油圧モーター２２が作動して開閉ジャッキ２３が回動すると、載荷版２が側に対向する位置に移動する。開閉ジャッキ２３の伸縮量は、全開又は全閉時の油圧の急上昇圧を予めブレーク圧力として決めておくことにより、地上の油圧ゲージ圧でコントロールすることが可能となっており、油圧モーター２２の開閉角度も同様に制御することが可能となっている。
【００２５】
なお、符号２４は、載荷版２を開閉ジャッキ２３に係止する係止ピンを示している。
【００２６】
もちろん、載荷版２としては、これに限られるものではなく、例えば図４に示すように、蝶番２５（ヒンジ）で柱３の底に取り付けられており、地上のオープンケーソン８の天端で開閉ワイヤー２６を操作することで取付輪２７に固定された開閉ワイヤー２６によって載荷版２を開閉することを可能としたものであっても差し支えない。
【００２７】
（３）柱３
柱３は、ジャッキ１によって加えられる載荷重を載荷版２に伝える役割を果たすものとして構成されている。
【００２８】
ここで、図４に示すように、柱３としては、管路６として用いた管が用いられている。
【００２９】
これにより、測定に用いる設備が相当に簡素化されることになり、その結果、水中における地盤８ａの支持力の測定をより安価に実現させることが可能となっている。
【００３０】
具体的には、柱３としては、ジャッキ１の力を柱３に伝達する手段としてのスプレッダー１１と柱３の着脱時の反力手段４によって支持されるためのストッパー３１３１が設けられたものとして構成されている。
【００３１】
なお、柱３としては、構造をシンプルとして、より安価に支持力測定を行うという観点からすれば、鋼管を用いることが好ましい。この場合において、オープンケーソン８の深さも相当深くなる大深度立坑などでより確実に支持力測定を行うという観点からすれば、長尺鋼管の耐座屈補強にＬ形鋼などで形成した多角形のトラス構造（図示外）で周囲を囲んだ中心付近に鋼管を配設した補強構造とすることが好ましい。
【００３２】
（４）反力手段４
反力手段４は、ジャッキ１によって加えられる載荷重を加えたときの反力を確保する役割を果たすものとして構成されている。
【００３３】
具体的には、反力手段４としては、図１及び図２に示すように、オープンケーソン８の天端にアンカーボルトで固定した桁受４１と、桁受４１に固定した反力受桁４２と、反力受桁４２に固定した反力桁４３が用いられている。
【００３４】
すなわち、このような反力手段４によれば、載荷版２に加わる荷重反力が柱３（管路６）〜反力桁４３〜反力受桁４２〜桁受４１〜オープンケーソン８躯体に伝わることとなっている。
【００３５】
なお、圧入オープンケーソンの場合には、グラウンドアンカーに反力を取ってオープンケーソン８躯体を圧入するオープンケーソン８天端の圧入桁材が桁受４１となることが可能である（図示外）。
【００３６】
（５）載荷重測定手段
載荷重測定手段は、ジャッキ１によって加えられる載荷重を測定するために用いられるものとして構成されている。
【００３７】
具体的には、載荷重測定手段としては、図示しないが、地上から配管した油圧ジャッキ１に加わる油圧を油圧計を通じて読み取ることで載荷重を測定することが可能となっている。
【００３８】
（６）沈下量測定手段５
沈下量測定手段５は、地盤８ａの沈下量を測定するために用いられるものとして構成されている。
【００３９】
具体的には、沈下量測定手段５としては、図２に示すように、地上の柱３（管路６）と反力桁４３との間隙に、コイル式歪ゲージなどの変位計測計５１を取り付けることで柱３と反力桁４３の移動量を計測することが可能となっている。
また、別の方法としては、検知器が磁石に対して相対的に動くとき、検知器を横切る磁力線の数を積算して位置を算出する磁力検知器や、油圧ジャッキへの圧油の油送量を積算してジャッキの行程を算出する油量計を用いることができる（図示外）。
【００４０】
（７）管路６
管路６は、ジャッキ１によって加えられる載荷重を均等に地盤８ａに伝えるための粒状物たる砂・砂利を地盤８ａの上に落下させる役割を果たすものとして構成されている。
【００４１】
ここで、図１〜図４に示すように、管路６として用いた管を柱３としても用いている。
【００４２】
これにより、測定に用いる設備が相当に簡素化されることになり、その結果、水中における地盤８ａの支持力の測定をより安価に実現させることが可能となっている。
【００４３】
（８）揚水手段７
揚水手段７は、地盤８ａの上に残留したスライムを吸引して排出するために用いられるものとして構成されている。
【００４４】
すなわち、このような揚水手段７によれば、載荷重を地盤８ａに伝える際の不確定要素が相当に排除されることになり、これにより、測定結果の信頼性をより十分に確保することが可能となっている。
【００４５】
ここで、揚水手段７としては、図４に示すように、エアーパイプ７１を通じてするエアーリフト機構によるものが用いられている。
【００４６】
これにより、水中という条件が相当に利用されることになり、効率的なスライムの排出を実現させることが可能となっている。
【００４７】
なお、管底と地盤８ａとの距離はできるだけ短い方がスライムの除去に有効となり、このため、地上のジャッキ１で離隔をコントロールする。よって、このジャッキ１は移動量の大きいロングストロークジャッキが好ましく、かつこのジャッキ１で載荷荷重を行う役目を併せ持つ。
【００４８】
ここで、よりスライム排除の揚水効率がアップさせようとする観点からすれば、エアーパイプ７１付近に配水パイプ（図示外）を取り付けて、ジェット水を地上部に向けて放出することにより管内流速を増大させることが好ましい。
【００４９】
これは、管開口部と地盤８ａとの距離やスライムの質量などで、揚水量アップなどの必要がある場合に有効な技術的手段となる。
【００５０】
なお、載荷版２をオープンした状態では、載荷版２の長さ分だけ、管開口部と地盤８ａとの離隔が空くので、揚水量は若干アップすることが好ましい。
【００５１】
ただし、図４（ａ）に示すように、管開口部側面に吸引開口１０１、若しくは、載荷版２の側面に、又は、載荷版２下面にも管路６に通じる吸引孔１０２を設けることにより、載荷版２を開口作動させずに締めたままスライム面に近接させてエアー７２リフトをかければ、スライムをこれら吸引開口１０１又は吸引孔１０２から地上に排出することが可能となっている。
【００５２】
次に、図２及び図３、図５及び図６を用いて、本実施の形態における支持力測定方法について説明する。
【００５３】
なお、図５は本実施の形態に係る支持力測定方法を説明するプロセス図（その１）、図６は同支持力測定方法を説明するプロセス図（その２）である。
【００５４】
まず、オープンケーソン８沈設完了後、地盤８ａの強度測定箇所で最下部に載荷版２を取り付けた所定の長さ寸法を有する柱３（管路６）をオープンケーソン８上で接続しながら測定深度まで降下させることで反力手段４に係止する（図２参照）。
【００５５】
続いて、地盤８ａ面より若干、載荷版２を離隔して開閉ジャッキ２３により載荷版２を略９０度に作動させ、管底を開口する（図５（ａ）参照）。
【００５６】
そして、エアー７２を吹き込みエアーリフト機構による揚水によりスライム９１を地上に排出する（図５（ａ）参照）。
【００５７】
続いて、地上の管頂の函８２で受けたスライム９１をポンプ８１で立坑外に排出する（図５（ｂ）参照）。
【００５８】
そして、スライム９１（泥土）を排除して新鮮な地盤８ａが露出すると、その不陸を調整する為に、管頂に取り付けたホッパーシュート８３から砂・砂利８４が投入される（図６（ａ）参照）。
【００５９】
すると、砂・砂利８４は、管路６を落下して、地盤８ａの不陸を埋めて、なだらかな山状に積層する（図６（ｂ）参照）。
【００６０】
そして、開閉ジャッキ２３により載荷版２を戻し管底を閉塞し、地上のジャッキ１を伸縮操作して積層した砂・砂利８４を複数回押し固め、不陸部分への砂・砂利８４のなじみを取ってから、支持力試験が行われることになる（図３参照）。
【００６１】
上記したように、このような水中用支持力測定装置によれば、砂・砂利を地盤８ａの上に落下させる管路６を備えるので、載荷版２と地盤８ａとの間に砂・砂利を介在させることでジャッキ１による載荷重を均等に地盤８ａに伝えられることとなっており、不陸がありスライムも残留するような水中における地盤８ａの支持力を測定する場合にも、測定結果の信頼性を十分に確保できることとなっている。
【００６２】
したがって、これによれば、オープンケーソン８の構造物としての確実性・安定性を十分に保持することが可能となっている。
【００６３】
【発明の効果】
本発明に係る水中用支持力測定装置によれば、オープンケーソンの構造物としての確実性・安定性を十分に保持できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る水中用支持力測定装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る水中用支持力測定装置の部分構成を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る水中用支持力測定装置の部分構成を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る水中用支持力測定装置の部分構成を示す側面図である。
【図５】本実施の形態に係る支持力測定方法を説明するプロセス図（その１）である。
【図６】本実施の形態に係る支持力測定方法を説明するプロセス図（その２）である。
【符号の説明】
１    ジャッキ
２    載荷版
３    柱
４    反力手段
５    沈下量測定手段
６    管路
７    揚水手段
８    オープンケーソン
８ａ  地盤
１１    スプレッダー
２１    駆動部収容ボックス
２２    油圧モーター
２３    開閉ジャッキ
２４    係止ピン
２５    蝶番
２６    開閉ワイヤー
２７    取付輪
３１    ストッパー
４１    桁受
４２    反力受桁
４３    反力桁
５１    変位計測計
７１    エアーパイプ
７２    エアー
８１    ポンプ
８２    函
８３    ホッパーシュート
８４    砂・砂利
９１    スライム
１０１    吸引開口
１０２    吸引孔
【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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【図６】
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