(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケーソン本体の外周壁下端に、地盤に貫入する刃口部を設けるとともに、前記外周壁の内周側に天井スラブを形成し、前記刃口部の内周側かつ前記天井スラブの下方にケーソン作業室を隔成し、前記ケーソン作業室内に圧縮空気を供給しながら、その内部地盤を掘削して前記ケーソン本体を地盤中に沈設し、その際に前記ケーソン作業室内部に供給された前記圧縮空気が前記刃口部の先端を潜って外部に漏れることを防止する潜函工法における漏気防止装置において、
前記ケーソン作業室の内部にて、前記刃口部の下端近傍で且つ下端よりも高い位置に開口し、かかる開口位置の高さが互いに異なる複数の空気排気口と、該空気排気口を閉塞する蓋部材とを有する最低水位調整手段と、
一端が前記空気排気口に繋がり、他端が大気に連通する空気排気通路と、
該空気排気口付近の部分を該空気排気通路の他の部分よりも断面積が大きくなるように形成し、この部分にフィルターを設けることにより土砂等の詰まりを防止する第１の詰まり防止手段と、
を備えたことを特徴とする潜函工法における漏気防止装置。
【請求項２】
筒状のケーソン本体の外周壁下端に、地盤に貫入する刃口部を設けるとともに、前記外周壁の内周側に天井スラブを形成し、前記刃口部の内周側かつ前記天井スラブの下方にケーソン作業室を隔成し、前記ケーソン作業室内に圧縮空気を供給しながら、その内部地盤を掘削して前記ケーソン本体を地盤中に沈設し、その際に前記ケーソン作業室内部に供給された前記圧縮空気が前記刃口部の先端を潜って外部に漏れることを防止する潜函工法における漏気防止装置において、
前記ケーソン作業室の内部にて、前記刃口部の下端近傍で且つ下端よりも高い位置に開口し、かかる開口位置の高さが互いに異なる複数の空気排気口と、該空気排気口を閉塞する蓋部材とを有する最低水位調整手段と、
一端が前記空気排気口に繋がり、他端が大気に連通する空気排気通路と、
前記空気排気通路の下端を前記ケーソン作業室に向かって直角に屈曲することにより前記空気排気口への土砂等の詰まりを防止する第２の詰まり防止手段と、
を備えたことを特徴とする潜函工法における漏気防止装置。
【請求項３】
前記空気排気通路の大気側連通部に、前記圧縮空気の漏気を検出する漏気検出装置と、この漏気検出装置の作動に連動して警報を発令する警報手段とを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の潜函工法における漏気防止装置。
【請求項４】
前記空気排気通路に流量調整手段を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の潜函工法における漏気防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜函工法における漏気防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋脚基礎構造などの構築に用いられる工法として、ケーソンを水底地盤中に沈設する潜函工法が知られている。潜函工法では、筒状のケーソン本体の下端に地盤に貫入する刃口部を設けるとともに、ケーソン本体の内周側に天井スラブを形成し、刃口部の内周側かつ天井スラブの下方にケーソン作業室を隔成して、ケーソン作業室内に圧縮空気を供給しながら、その内部地盤を掘削してケーソン本体を地盤中に沈設する。
【０００３】
この場合、ケーソン作業室内に供給された圧縮空気は、その一部がケーソン本体の刃口部先端を潜り抜けて外部に漏気しやすく、このような漏気をそのまま放置しておくと、地盤中の透水層を通って思わぬ場所に噴出し、隣接構造物等に悪影響を及ぼすことになる。
【０００４】
そこで、従来では、ケーソン本体の刃口部直上外面に漏気回収装置を設けたが、回収効率が悪かった。回収効率を上げる方法として、特許文献１に開示されているように、ケーソン本体の刃口部直上外面に漏気回収フィルターを周回形成し、この漏気回収フィルターにケーソン本体の内部側から揚水管を接続し、この揚水管の他端に接続した真空ポンプ等の揚水手段を作動させることにより、ケーソン作業室からケーソン本体の刃口部先端を潜り抜けて外部に漏れた漏気を漏気回収フィルターで吸入して回収するようにした漏気回収装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−８８７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の漏気回収装置は、ケーソン作業室内からケーソン本体の刃口部先端を潜り抜けて既に外部に漏れてしまった空気を回収するものであるため、漏れた空気を１００％回収することが困難であった。また、揚水手段としての真空ポンプ等を個別に用意しなければならないため、構成が複雑化するばかりか、専用の動力源も確保しなければならないという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成により、ケーソン作業室内の空気がケーソン本体の外部に漏気することを確実に防止し、かつケーソン作業室内における地下水の水位を低く保って掘削作業性を向上させることのできる潜函工法における漏気防止装置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】
【０００７】
かかる課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明は、筒状のケーソン本体の外周壁下端に、地盤に貫入する刃口部を設けるとともに、前記外周壁の内周側に天井スラブを形成し、前記刃口部の内周側かつ前記天井スラブの下方にケーソン作業室を隔成し、前記ケーソン作業室内に圧縮空気を供給しながら、その内部地盤を掘削して前記ケーソン本体を地盤中に沈設し、その際に前記ケーソン作業室内部に供給された前記圧縮空気が前記刃口部の先端を潜って外部に漏れることを防止する潜函工法における漏気防止装置において、前記ケーソン作業室の内部にて、前記刃口部の下端近傍で且つ下端よりも高い位置に開口し、かかる開口位置の高さが互いに異なる複数の空気排気口と、該空気排気口を閉塞する蓋部材とを有する最低水位調整手段と、一端が前記空気排気口に繋がり、他端が大気に連通する空気排気通路と、該空気排気口付近の部分を該空気排気通路の他の部分よりも断面積が大きくなるように形成し、この部分にフィルターを設けることにより土砂等の詰まりを防止する第１の詰まり防止手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、筒状のケーソン本体の外周壁下端に、地盤に貫入する刃口部を設けるとともに、前記外周壁の内周側に天井スラブを形成し、前記刃口部の内周側かつ前記天井スラブの下方にケーソン作業室を隔成し、前記ケーソン作業室内に圧縮空気を供給しながら、その内部地盤を掘削して前記ケーソン本体を地盤中に沈設し、その際に前記ケーソン作業室内部に供給された前記圧縮空気が前記刃口部の先端を潜って外部に漏れることを防止する潜函工法における漏気防止装置において、前記ケーソン作業室の内部にて、前記刃口部の下端近傍で且つ下端よりも高い位置に開口し、かかる開口位置の高さが互いに異なる複数の空気排気口と、該空気排気口を閉塞する蓋部材とを有する最低水位調整手段と、一端が前記空気排気口に繋がり、他端が大気に連通する空気排気通路と、前記空気排気通路の下端を前記ケーソン作業室に向かって直角に屈曲することにより前記空気排気口への土砂等の詰まりを防止する第２の詰まり防止手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記空気排気通路の大気側連通部に、前記圧縮空気の漏気を検出する漏気検出装置と、この漏気検出装置の作動に連動して警報を発令する警報手段とを設けた潜函工法における漏気防止装置としたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成に加え、前記空気排気通路に流量調整手段を設けた潜函工法における漏気防止装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１又は２の発明によれば、空気が圧送されているケーソン作業室内部において地下水の水位が下がり、水面上に空気排気口が露呈すると、ケーソン作業室内の空気が空気排気口に流れ込んで空気排気通路を経て大気中に排気されるため、地下水の水位が空気排気口よりも低くなることがなく、これによりケーソン作業室内の空気がケーソン本体の外部に漏気することを確実に防止できる。しかも、真空ポンプ等の揚水手段を個別に用意する必要がないため、非常に簡素な構成にでき、なおかつ専用の動力源も必要ない。
【００１４】
請求項１又は２の発明によれば、ケーソン作業室内部における地下水の水位を低く保って掘削の作業性を向上させながら、ケーソン本体外部への漏気を防止できる。
【００１５】
加えて、請求項１又は２の発明によれば、空気排気口の詰まりを防止してケーソン本体外部への漏気を確実に防止できる。
また、請求項１又は２の発明によれば、ケーソン作業室内部の地下水位を調整可能にして掘削作業性を向上させることができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、漏気の発生を迅速に検知し、ケーソン作業室内部の気圧を低下させる等してケーソン本体外部への漏気を迅速に防止できる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、ケーソン作業室内部の地下水位や気圧変化速度を調節でき、掘削作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図９に基づいて説明する。
［実施の形態１］
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態１に係る漏気防止装置１０が適用されたケーソン本体１１の縦断面図であり、図２は図１のII矢視による平面図であり、図３は図１のIII部を拡大した縦断面図である。
【００２１】
ケーソン本体１１は、一般に鉄筋コンクリートで形成され、その外周部をなす外周壁１２の下端に、刃口部１４が設けられるとともに、外周壁１２の内周側に水平面状の天井スラブ１５が形成され、天井スラブ１５の下方かつ刃口部１４の内周側にケーソン作業室１６が隔成されている。
【００２２】
ケーソン本体１１は、この実施の形態１では水平断面形状が正方形に形成されているが、丸型、楕円形、三角形、多角形等でもよい。刃口部１４は、その先端部から上方に向かうに連れ、かつケーソン本体１１の中方に向かうに連れて厚みが増す楔状断面である。
【００２３】
ケーソン作業室１６には外部から送気管１８が接続され、送気管１８の外端側には図示しないエアコンプレッサー等の圧縮空気供給手段が接続される。図中に符号１９および２０で示した部分は、下端がケーソン作業室１６に繋がるマンロックとマテリアルロックである。
【００２４】
潜函工法では、このように形成されたケーソン本体１１を、その刃口部１４を地盤Ｇ中に貫入させ、ケーソン作業室１６内に送気管１８から圧縮空気を供給しながらケーソン作業室１６の内部に設置した図示しない掘削装置によりケーソン作業室１６内部の地盤Ｇを掘削し、ケーソン本体１１をその自重により地盤Ｇ中に沈降させて最終的に橋脚等の基礎として地盤Ｇ中に深く埋設する。ケーソン本体１１の重量を増して、地盤Ｇ中の揚圧力に対抗して沈設させるために、ケーソン本体１１の天井スラブ１５上に荷重水２１が貯留される場合が多い。
【００２５】
漏気防止装置１０は、空気排気口２４と空気排気通路２５とを備えて構成されている。空気排気口２４は、図３に拡大して示すように、ケーソン作業室１６の内部側にて、刃口部１４の先端近傍、即ち刃口部１４の下端よりも１０ｃｍ乃至３０ｃｍ程度高い位置の内側傾斜面に開口する小孔状の開口部である。空気排気通路２５は、外周壁１２内部の外表面近くに、例えば金属製のパイプを鉛直方向に埋設することにより形成され、その一端が空気排気口２４に繋がり、他端が外周壁１２の内部を上方に延びてケーソン本体１１の外部で大気に連通している。
【００２６】
空気排気口２４には、土砂等の詰まりを防止する詰まり防止手段として、図３にその第１実施例を示すようにフィルター２７が設けられている。このフィルター２７により、ケーソン作業室１６内において地盤Ｇが掘削される際の土砂や泥等が空気排気口２４に詰まることが防止される。なお、フィルター２７の代わりに、グリル（格子）、ネット等の多孔状の物質を空気排気口２４に嵌め込んで詰まり防止手段としてもよい。
【００２７】
空気排気口２４と空気排気通路２５は、刃口部１４の下縁水平方向に沿って複数箇所に配置されている。本実施形態では、四角形断面に形成されたケーソン本体１１（外周壁１２）の各隅角部と、外周壁１２の４辺の中間部との合計８箇所に空気排気口２４と空気排気通路２５とがそれぞれ等間隔に設けられている。
【００２８】
８本の空気排気通路２５の上端は、ケーソン本体１１の上部で環状に配設された連結管３０にそれぞれ連通する。連結管３０は、ケーソン本体１１の上部を周回する四角い環状に形成され、その４辺がなす角部と各辺の中間部に８本の空気排気通路２５の上端が繋がる。連結管３０の一辺は延長管３０ａとして水平に延び、この延長管３０ａの自由端部が大気に開放されている。このため、各空気排気通路２５は連結管３０と延長管３０ａを経て大気に連通している。なお、連結管３０を設けずに、各空気排気通路２５をケーソン本体１１の内部で集合させて１本に纏め、この纏めた管をケーソン本体１１の外部に引き出して大気に連通させる構成としてもよい。
【００２９】
延長管３０ａには流量調整手段としてのバルブ３２と漏気検出装置３３とが順に接続され、漏気検出装置３３には警報手段としてのブザー３４が接続されている。バルブ３２は延長管３０ａの通路面積を０〜１００％の範囲で調整するものであり、漏気検出装置３３は延長管３０ａ内を外方に向かって流れる空気を漏気として検出するものである。漏気検出装置３３が漏気を検出するとブザー３４が作動して警報が発令される。ブザー３４の代わりに点滅ランプ等の視覚的警報手段を用いてもよい。
【００３０】
以上のように構成された漏気防止装置１０を備えたケーソン本体１１を用いて潜函工事を行う際には、ケーソン作業室１６内に地下水Ｗを溜めるが、この地下水Ｗの水位は送気管１８から供給される圧縮空気の圧力を加減することにより調整される。即ち、圧縮空気の圧力を高めると水位が低下し、圧力を低めると水位が上昇する。
【００３１】
地下水Ｗの水位が空気排気口２４の高さよりも低下し、水面上に空気排気口２４が露呈すると、ケーソン作業室１６内の空気が空気排気口２４に流れ込んで空気排気通路２５と連結管３０（延長管３０ａ）を経て大気中に排気される。このため、ケーソン作業室１６内において地下水Ｗの水面を押し下げようとする気圧が低下し、地下水Ｗの水位低下が停止する。
【００３２】
従って、地下水Ｗの水位が空気排気口２４よりも低くなることがなく、故にケーソン作業室１６内部の空気が空気排気口２４よりも低い位置にある刃口部１４の下端を潜り抜けて外方に漏気することもなく、これによりケーソン本体１１の外部に空気が漏れて周辺環境に悪影響を及ぼすことを根本的に防止することができる。
【００３３】
空気排気口２４は刃口部１４の先端近傍に配置されているため、ケーソン作業室１６内部における地下水Ｗの水位を極力低く保って掘削作業性を向上させながら、ケーソン本体１１外部への漏気を効果的に防止できる。
【００３４】
ケーソン本体１１は地盤Ｇ中への沈降時に多少傾くことがあるが、空気排気口２４が刃口部１４の下縁水平方向に沿って複数箇所（８箇所）に配置されているため、ケーソン作業室１６内における地下水Ｗの水位が、一番高い位置にある空気排気口２４よりも低くなることがなく、よってケーソン本体１１が傾いてもケーソン作業室１６から外部への漏気を防止できる。
【００３５】
ケーソン作業室１６内の空気が、いずれかの空気排気口２４および空気排気通路２５と連結管３０とを経て延長管３０ａを流れると、延長管３０ａに設けられた漏気検出装置３３が作動し、これに連動してブザー３４が警報を発令するため、漏気の発生を迅速に認識し、ケーソン作業室１６内部の気圧を直ちに低下させる等してケーソン本体１１の外部への漏気を迅速に防止することができる。なお、地下水Ｗの水位変化に伴いケーソン作業室１６の内部気圧を自動補正するような制御を行う場合には、図示しない自動気圧補正装置に漏気検出装置３３を接続すればよく、その場合にはブザー３４等の警報手段が必須ではなくなる。
【００３６】
また、延長管３０ａに接続された流量調整手段としてのバルブ３２の開度を適宜調節することにより、ケーソン作業室１６内部の地下水位や気圧変化速度を調節でき、掘削作業性を向上させることができる。バルブ３２は上述の自動気圧補正制御を行う場合には自動気圧補正装置により操作されるようにしてもよい。
【００３７】
ところで、図４は、空気排気口２４における詰まり防止手段の第２実施例を示している。ここでは、空気排気通路２５の下端をケーソン作業室１６側に向かって直角に屈曲し、屈曲部３７を形成することにより空気排気口２４の開口方向をケーソン作業室１６側に向けて詰まり防止手段としている。このように空気排気通路２５の下端を直角に屈曲させた屈曲部３７を設けるだけでも、空気排気口２４に土砂や泥等が詰まることを防止できる。
【００３８】
図５乃至図７は、詰まり防止手段の第３実施例を示している。ここでは、空気排気通路２５の下端に屈曲部３７を設けて空気排気口２４の開口方向をケーソン作業室１６側に向けた上で、空気排気口２４に開閉可能なスライド式の蓋部材３８を設けている。蓋部材３８は、その両側辺をガイドレール３９によりスライド自在に保持されるとともに、例えば油圧シリンダー（ジャッキ）４０の伸縮ロッド４１に連結され、伸縮ロッド４１の伸縮に応じて開閉駆動される。
【００３９】
これにより、空気排気口２４の詰まりをさらに効果的に防止することができる。蓋部材３８は、刃口部１４が大きく地盤Ｇに貫入する場合に閉塞される。８箇所に設けた空気排気口２４の蓋部材３８を異なるタイミングで開閉させるように制御してもよい。なお、図５ではケーソン本体１１の内外面が鋼板４２で覆われているが、この鋼板４２に形成した凹部４３に油圧シリンダー４０を収容し、油圧シリンダー４０がケーソン作業室１６に突出しないようにしている。油圧シリンダー４０のみならず、蓋部材３８とガイド部材３９も凹部４３に収容する構成としてもよい。
【００４０】
図８は、空気排気通路２５に、地下水Ｗの最低水位を調整可能にする最低水位調整手段を設けた例を示している。ここでは、空気排気通路２５の下端部に上、中、下３つの高さの空気排気口２４ａ，２４ｂ，２４ｃをそれぞれケーソン作業室１６側に向けて屈曲させた状態で形成し、これらの空気排気口２４ａ，２４ｂ，２４ｃを上方から順に閉塞可能なスライド式の蓋部材４５を設けて最低水位調整手段としている。この蓋部材４５は図５に示す第３実施例の油圧シリンダー４０等によりスライド駆動される。
【００４１】
例えば一番下の空気排気口２４ａのみが開口するように蓋部材４５をスライド操作すれば、地下水Ｗの最低水位を空気排気口２４ａの高さ以上に保つことができる。また、蓋部材４５を一番上にスライドさせて３つの空気排気口２４ａ，２４ｂ，２４ｃを全て開口させた時には、一番上の空気排気口２４ｃの高さが地下水Ｗの最低水位となる。
【００４２】
このような最低水位調整手段を設ければ、ケーソン作業室１６内における地下水Ｗの水位を、地盤Ｇの地質や工事条件等に応じて任意に調整し、掘削作業性を向上させることができる。
［実施の形態２］
【００４３】
図９は、本発明の実施の形態２に係る漏気防止装置５０が適用されたケーソン本体１１の縦断面図である。ここにおいて、漏気防止装置５０以外の構成は、図１に示す実施の形態１と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
漏気防止装置５０は、空気排気通路５１と空気排気口５２と最低水位調整手段であるスライド装置５３とを備えて構成されている。空気排気通路５１はケーソン本体１１の外部上方から外周壁１２の内側を下方に延びるように配設され、天井スラブ１５を貫通してケーソン作業室１６内に延びており、その下端開口部が空気排気口５２となっている。空気排気通路５１の他端は大気に連通している。
【００４５】
空気排気通路５１がケーソン本体１１から外部に延びた部分には、流量調整手段としてのバルブ３２と漏気検出装置３３が接続され、漏気検出装置３３には警報手段としてのブザー３４が接続されている。これらの部材３２，３３，３４の機能等は実施の形態１と同様である。
【００４６】
スライド装置５３は、空気排気通路５１が天井スラブ１５を貫通してケーソン作業室１６内に進入してくる部分に設けられており、付属の調整ダイアル５４、あるいは自動装置等により、ケーソン作業室１６内における空気排気通路５１の長さ、即ち空気排気口５２の高さを自在に調整するものである。
【００４７】
図１０に示すように、スライド装置５３により空気排気通路５１の長さを伸ばせば、空気排気口５２の高さが低くなって地下水の水位がＨ１となり、図１１に示すように空気排気通路５１の長さを縮めれば、空気排気口５２の高さが高くなって地下水の水位がＨ１よりも高いＨ２となる。地下水水位Ｈ１，Ｈ２の範囲は、通常１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度に設定される。
【００４８】
このように構成された漏気防止装置５０の作用および効果は、実施の形態１の漏気防止装置１０と同様であるが、それに加えて漏気防止装置５０では、その構成を大幅に簡略化できるという利点がある。空気排気通路５１と空気排気口５２とスライド管５３は一箇所ずつに限らず、複数箇所に設けてもよい。
【００４９】
なお、漏気防止装置１０，５０の構成は上記実施の形態１，２の態様のみに限定されない。要するに、ケーソン作業室１６の内部にて、刃口部１４の下端よりも高い位置に開口する空気排気口と、この空気排気口から外部に延びて大気に連通する空気排気通路とを備えていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る漏気防止装置が適用されたケーソン本体の縦断面図である。
【図２】同実施の形態に係る図１のII矢視による平面図である。
【図３】同実施の形態に係る図１のIII部を拡大して詰まり防止手段の第１実施例を示す縦断面図である。
【図４】同じく詰まり防止手段の第２実施例を示す縦断面図である。
【図５】同じく詰まり防止手段の第３実施例を示す縦断面図である。
【図６】図５のVI-VI線に沿う断面図である。
【図７】図５のVII-VII線に沿う断面図である。
【図８】最低水位調整手段の実施例を示す縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る漏気防止装置が適用されたケーソン本体の縦断面図である。
【図１０】スライド装置により空気排気通路の長さを伸ばした状態を示す縦断面図である。
【図１１】スライド装置により空気排気通路の長さを縮めた状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  漏気防止装置
１１  ケーソン本体
１２  外周壁
１４  刃口部
１５  天井スラブ
１６  ケーソン作業室
１８  送気管
２４  空気排気口
２４a，２４ｂ，２４ｃ  最低水位調整手段を構成する空気排気口
２５  空気排気通路と、
２７  詰まり防止手段の一例であるフィルター
３２  流量調整手段の一例であるバルブ
３３  漏気検出装置
３４  警報手段の一例であるブザー
３９  油圧シリンダー
４５  最低水位調整手段を構成する蓋部材
Ｇ  地盤
Ｗ  地下水
【図１】
0004679597.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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