(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
躯体を土中に沈設させて構築する立坑の浮き上がりを防止する浮き防止部材であって、
前記立坑内から前記土中に突き出される筒状部と、
前記筒状部における前記立坑側の端部と一体に設けられ、かつ前記立坑の内壁に接触して固定されるフランジ部を有するエンドプレートと、
前記エンドプレートの一部は前記筒状部の前記立坑側の端部において当該筒状部内に入り込んでいる、
ことを特徴とする立坑の浮き防止部材。
【請求項２】
請求項１に記載の立坑の浮き防止部材において、前記エンドプレートは、前記筒状部が前記土中に突出した状態で前記筒状部内にグラウト材を注入可能な弁を備える、
ことを特徴とする立坑の浮き防止部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の立坑の浮き防止部材において、前記筒状部の先端には掘削部材が設けられている、
ことを特徴とする立坑の浮き防止部材。
【請求項４】
請求項３に記載の立坑の浮き防止部材において、前記掘削部材は、該掘削部材が作る刃先円の直径が前記筒状部の外径より大きく形成されている、
ことを特徴とする立坑の浮き防止部材。
【請求項５】
躯体を土中に沈設させて構築し、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の浮き防止部材を備える立坑であって、当該立坑の軸線方向及び円周方向に間隔をおいて設けられた複数の浮き防止部材取付部を備え、
前記浮き防止部材取付部は、前記立坑の外壁の一部を構成する薄板と、
前記立坑の内壁寄りに配置され、前記薄板と対向する封止部材と、
を有し、
前記封止部材は、前記薄板を貫通させて前記浮き防止部材の前記筒状部を土中に突出した状態において前記筒状部の前記エンドプレート側の端部を取り囲んで保持し、
前記エンドプレートが前記立坑の内壁に固定されている、
ことを特徴とする浮き防止部材を備える立坑。
【請求項６】
請求項５に記載の浮き防止部材を備える立坑において、前記エンドプレートにおいて前記筒状部が設けられた側と反対側の端部は、前記立坑の内壁と面一である、
ことを特徴とする浮き防止部材を備える立坑。
【請求項７】
躯体を土中に沈設させて構築する立坑であって、前記立坑内から前記土中に突き出される筒状部と、前記筒状部における前記立坑側の端部と一体に設けられ、かつ前記立坑の内壁に固定されるフランジ部を有するエンドプレートとを備える、前記立坑の浮き上がりを防止する浮き防止部材と、
前記立坑の軸線方向及び円周方向に間隔をおいて設けられた複数の浮き防止部材取付部と、を備え、
前記浮き防止部材取付部は、前記立坑の外壁の一部を構成する薄板と、
前記立坑の内壁寄りに配置され、前記薄板と対向する封止部材と、
を有し、
前記封止部材は、前記薄板を貫通させて前記浮き防止部材の前記筒状部を土中に突出した状態において前記筒状部の前記エンドプレート側の端部を取り囲んで保持し、
前記エンドプレートが前記立坑の内壁に固定され、
前記エンドプレートにおいて前記筒状部が設けられた側と反対側の端部は、前記立坑の内壁と面一である、
ことを特徴とする浮き防止部材を備える立坑。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の浮き防止部材を備える立坑において、前記薄板と封止部材との間には前記筒状部を取り囲む空間が形成され、当該空間にはグラウト材が充填されている、
ことを特徴とする浮き防止部材を備える立坑。
【請求項９】
請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の浮き防止部材を備える立坑において、前記封止部材はオイルシールである、
ことを特徴とする浮き防止部材を備える立坑。
【請求項１０】
躯体を土中に沈設させて構築する立坑であって、前記立坑内から前記土中に突き出される筒状部と、前記筒状部における前記立坑側の端部と一体に設けられ、かつ前記立坑の内壁に固定されるフランジ部を有するエンドプレートとを備える、前記立坑の浮き上がりを防止する浮き防止部材と、
前記立坑の軸線方向及び円周方向に間隔をおいて設けられた複数の浮き防止部材取付部と、を備え、
前記浮き防止部材取付部は、前記立坑の外壁の一部を構成する薄板と、
前記立坑の内壁寄りに配置され、前記薄板と対向する封止部材と、
を有し、
前記封止部材は、前記薄板を貫通させて前記浮き防止部材の前記筒状部を土中に突出した状態において前記筒状部の前記エンドプレート側の端部を取り囲んで保持し、
前記エンドプレートが前記立坑の内壁に固定され、
前記封止部材はオイルシールである、
ことを特徴とする浮き防止部材を備える立坑。
【請求項１１】
躯体を土中に沈設させて構築する立坑における請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の浮き防止部材の設置方法であって、当該立坑の軸線方向及び円周方向に間隔をおいて設けられた複数の浮き防止部材取付部において、先端に掘削部材を備える、浮き防止部材の筒状部を浮き防止部材取付部に設けられた封止部材に通し、当該筒状部を回転させて前記浮き防止部材取付部における前記立坑の外壁の一部を構成する薄板を掘削する工程と、
前記薄板を貫通して前記立坑の外側の土中に向かって掘進させて前記筒状部を前記立坑の外壁から突出させる工程と、
前記浮き防止部材のエンドプレートを前記立坑の内壁に固定する工程と、
を含む立坑における浮き防止部材の設置方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の立坑における浮き防止部材の設置方法において、前記エンドプレートに設けられた弁を介して前記筒状部内にグラウト材を注入する工程と、
前記浮き防止部材取付部において前記薄板と前記封止部材との間に形成された空間に前記グラウト材を注入する工程と、
を含む立坑における浮き防止部材の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土中に沈設させて構築する立坑の浮き上がりを防止する浮き防止部材、該浮き防止部材を備える立坑及び前記立坑における浮き防止部材の設置方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、土中に立坑を構築する方法の一つとして、ケーソン工法が知られている。このケーソン工法の一つとして、複数の鋼製のセグメントをリング状に接続して躯体を組み立てて、設置場所の地表面から地中に圧入沈設してケーソン（立坑）を構築するセグメント圧入工法がある。ところで、前記セグメント圧入工法で構築されたケーソンは、コンクリートで構築されたケーソンより重量が軽くなることから、地下水による浮力の影響を受けやすく、ケーソン本体の自重で前記浮力に抗しきれずにケーソンが浮き上がってしまうという欠点を有している。
【０００３】
この浮力への反力を得る方法として、前記躯体からケーソンの外側の地山に向かって突出する複数の浮き防止部材を備えたケーソンがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２５８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このケーソンでは、該ケーソンの側壁に設けられた内外を連通する連通部に固定された支持部材と、土中に突出する荷重伝達部材を備え、前記支持部材に設けられた孔部に荷重伝達部材の基端側の接合部が支持され、前記荷重伝達部材の先端側が前記側壁の外側の土中に突出する構成となっている。そして、前記地山から前記荷重伝達部材が受けた力は、前記支持部材を介して前記ケーソンに伝達される。その結果、前記力は前記浮力に対する反力として前記ケーソンに作用し、該ケーソンは前記土中において所定の深さに保持される。
【０００６】
ところで、図１４に示すように浮き防止部材１００において荷重伝達部材１０２は前記ケーソン（以下、立坑と呼ぶ）の側壁１０４に固定された支持部材１０６に設けられた孔部１０８に支持されている。また、荷重伝達部材１０２の基端側の端部１０２ａは前記立坑の側壁１０４に固定された蓋体１１０により、荷重伝達部材１０２の軸線方向における立坑内側方向への変位を規制されている。
【０００７】
土中に沈設された前記立坑に浮力Ｆ１が作用すると、荷重伝達部材１０２には浮力Ｆ１の反力として前記地山から力Ｆ２（図１４参照）が作用する。そして、荷重伝達部材１０２には浮力Ｆ１及び力Ｆ２により図１４における反時計周り方向に該荷重伝達部材１０２を回転させようとする回転モーメントＭ１が作用する。ここで、荷重伝達部材１０２が土中に突出した状態において該荷重伝達部材１０２の基端側の端部１０２ａと蓋体１１０との間に土砂等が入り込み、荷重伝達部材１０２と蓋体１１０との間に隙間１１２が生じることがある。
【０００８】
このため、荷重伝達部材１０２と蓋体１１０とが接触していない状態にあることから、荷重伝達部材１０２から蓋体１１０へ力Ｆ２は伝達されない。その結果、荷重伝達部材１０２に作用する力Ｆ２は、回転モーメントＭ１により荷重伝達部材１０２の基端側の端部１０２ａを支持する支持部材１０６において上向きに作用する。
【０００９】
ここで、立坑の側壁１０４の厚みが薄い場合、支持部材１０６の軸線方向における長さが短くなるので、荷重伝達部材１０２と支持部材１０６との接触面積が小さくなり、力Ｆ２が前記立坑の側壁１０４において局所的に集中して作用する。その結果、前記立坑の側壁１０４において支持部材１０６を固定する前記連通部が力Ｆ２に耐え切れずに損傷する虞がある。その結果、浮き防止部材１００からの反力を前記立坑に伝達することができず、前記立坑を土中の所定の位置に保持できなくなる虞がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、浮き防止部材に作用する地山からの力を確実に立坑に伝達するとともに、前記浮き防止部材の耐力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するため、本発明の第１の態様の立坑の浮き防止部材は、躯体を土中に沈設させて構築する立坑の浮き上がりを防止する浮き防止部材であって、前記立坑内から前記土中に突き出される筒状部と、前記筒状部における前記立坑側の端部と一体に設けられ、かつ前記立坑の内壁に固定されるフランジ部を有するエンドプレートとを備えることを特徴とする。
【００１２】
本態様によれば、前記筒状部とフランジ部とが一体に設けられ、かつ前記フランジ部が前記立坑の内壁に固定されることで、前記地山からの力をより確実に前記立坑に伝えることができ、前記立坑の浮き上がりを確実に防止することができる。また、前記筒状部の径方向において該筒状部よりも径寸法が大きいフランジ部を前記立坑の内壁に固定させることにより、前記筒状部と立坑との接触面積に対して前記フランジ部と前記立坑の内壁との接触面積を増大させることができる。その結果、前記地山からの力を前記フランジ部を介して前記立坑の内壁に分散して伝えるので、前記フランジ部と前記内壁との接触部における単位面積あたりの応力を小さくすることができる。その結果、前記浮き防止部材は、例えば、前記筒状部の端部のみを前記立坑で支持した場合に許容する前記筒状部に作用する前記地山からの力よりも大きな力を許容することができる。したがって、浮き防止部材の耐力を向上させることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様の立坑の浮き防止部材は、第１の態様において、前記エンドプレートの一部は前記筒状部の前記立坑側の端部において当該筒状部内に入り込んでいることを特徴とする。
【００１４】
本態様によれば、前記エンドプレートの一部は前記筒状部の前記立坑側の端部において当該筒状部内に入り込んでいるので、例えば、前記筒状部内に入り込んだ部分が前記筒状部の前記立坑側の端部における内周面と接触した状態とすることができる。これにより、前記筒状部と前記エンドプレートとをより確実に一体化させることができ、前記筒状部から前記エンドプレートへの力の伝達を確実にすることができる。
【００１５】
本発明の第３の態様の立坑の浮き防止部材は、第１の態様または第２の態様において、前記エンドプレートは、前記筒状部が前記土中に突出した状態で前記筒状部内にグラウト材を注入可能な弁を備えることを特徴とする。
【００１６】
本態様によれば、前記筒状部内に掘削した土を収容し、グラウト材を注入・固化させることにより前記筒状部の強度を向上させることができる。
【００１７】
本発明の第４の態様の立坑の浮き防止部材は、第１から第３のいずれか一の態様において、前記筒状部の先端には掘削部材（チップ）が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本態様によれば、筒状部に掘削部材を設けることにより、浮き防止部材の設置工程を減らすことができる。尚、掘削部材には、ビット、チップ等が含まれている。
【００１９】
本発明の第５の態様の立坑の浮き防止部材は、第４の態様において、前記掘削部材は、該掘削部材が作る刃先円の直径が前記筒状部の外径より大きく形成されていることを特徴とする。
【００２０】
本態様によれば、前記掘削部材が作る刃先円の直径が前記筒状部の外径より大きくなることから、筒状部の外周面と当該外周面の周囲の地山との摩擦力を低減することができ、前記筒状部の掘進に必要な力を低減することができる。したがって、前記浮き防止部材の設置をより容易にすることができる。
【００２１】
本発明の第６の態様の浮き防止部材を備える立坑は、躯体を土中に沈設させて構築し、第１から第５のいずれか一の態様における浮き防止部材を備える立坑であって、当該立坑の軸線方向及び円周方向に間隔をおいて設けられた複数の浮き防止部材取付部を備え、前記浮き防止部材取付部は、前記立坑の外壁の一部を構成する薄板と、前記立坑の内壁寄りに配置され、前記薄板と対向する封止部材と、を有し、前記封止部材は、前記薄板を貫通させて前記浮き防止部材の前記筒状部を土中に突出した状態において前記筒状部の前記エンドプレート側の端部を取り囲んで保持し、前記エンドプレートが前記立坑の内壁に固定されていることを特徴とする。
【００２２】
本態様によれば、第１から第５のいずれか一の態様において得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
本発明の第７の態様の浮き防止部材を備える立坑は、第６の態様において、前記エンドプレートにおいて前記筒状部が設けられた側と反対側の端部は、前記立坑の内壁と面一であることを特徴とする。
【００２４】
本態様によれば、前記エンドプレートにおいて前記筒状部が設けられた側と反対側の端部は、前記立坑の内壁と面一であるので、前記浮き防止部材が前記立坑の内壁から内側へ向けて飛び出ていない。したがって、立坑内の内部空間を有効利用することができ、立坑内での作業の妨げになることを防止することができる。
【００２５】
本発明の第８の態様の浮き防止部材を備える立坑は、第６または第７の態様において、前記薄板と封止部材との間には前記筒状部を取り囲む空間が形成され、当該空間にはグラウト材が充填されていることを特徴とする。
【００２６】
本態様によれば、前記筒状部の外周面を取り囲むように形成された空間にグラウト材を充填・固化させることにより、前記筒状部を該筒状部の周囲から保持することができ、前記浮き防止部材の耐力を向上させることができる。
【００２７】
本発明の第９の態様の浮き防止部材を備える立坑は、第６から第８のいずれか一の態様において、前記封止部材はオイルシールであることを特徴とする。
【００２８】
本発明の第１０の態様の浮き防止部材の設置方法は、躯体を土中に沈設させて構築する立坑における浮き防止部材の設置方法であって、当該立坑の軸線方向及び円周方向に間隔をおいて設けられた複数の浮き防止部材取付部において、先端に掘削部材を備える、浮き防止部材の筒状部を浮き防止部材取付部に設けられた封止部材に通し、当該筒状部を回転させて前記浮き防止部材取付部における前記立坑の外壁の一部を掘削する工程と、前記立坑の外壁の一部を貫通して前記立坑の外側の土中に向かって掘進させて前記筒状部を前記立坑の外壁から突出させる工程と、前記浮き防止部材のエンドプレートを前記立坑の内壁に固定する工程とを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明の第１１の態様の浮き防止部材の設置方法は、第１０の態様において、前記エンドプレートに設けられた弁を介して前記筒状部内にグラウト材を注入する工程と、前記浮き防止部材取付部において前記薄板と前記封止部材との間に形成された空間に前記グラウト材を注入する工程とを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施例に係る浮き防止部材を備える立坑の概要を示す断面図。
【図２】第１の実施例に係る浮き防止部材を備える立坑の軸線方向における断面図。
【図３】第１の実施例に係る浮き防止部材の斜視図。
【図４】第１の実施例に係る浮き防止部材の断面図。
【図５】第１の実施例に係る立坑における浮き防止部材の取付部の断面図。
【図６】第１の実施例に係る浮き防止部材を立坑に取り付けた状態を示す断面図。
【図７】（Ａ）は第１の実施例に係る浮き防止部材の設置工程の第１の状態を示す部分断面図であり、（Ｂ）は浮き防止部材の設置工程の第２の状態を示す部分断面図。
【図８】（Ａ）は浮き防止部材の設置工程の第３の状態を示す部分断面図であり、（Ｂ）は浮き防止部材の設置工程の第４の状態を示す部分断面図。
【図９】（Ａ）は浮き防止部材の設置工程の第５の状態を示す部分断面図であり、（Ｂ）は浮き防止部材の設置工程の第６の状態を示す部分断面図。
【図１０】第２の実施例に係る浮き防止部材を立坑に取り付けた状態を示す断面図。
【図１１】第３の実施例に係る浮き防止部材を立坑に取り付けた状態を示す断面図。
【図１２】第１の実施例の変更例に係る立坑における浮き防止部材の設置工程の第１の状態を示す部分断面図。
【図１３】第１の実施例の変更例に係る立坑における浮き防止部材の設置工程の第２の状態を示す部分断面図。
【図１４】従来技術における浮き防止部材の設置状態を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施例において同一の構成については、同一の符号を付し、最初の実施例においてのみ説明し、以後の実施例においてはその構成の説明を省略する。
【００３２】
■■■第１の実施例■■■■
＜＜＜立坑の構造について＞＞＞
図１及び図２を参照して、第１の実施例に係る浮き防止部材１０を複数備える立坑１２について説明する。立坑１２は、地表面１４から地中に向けて圧入され沈設される立坑本体１６と、該立坑本体１６の側壁１８から立坑本体１６の外側の地中に向かって突出する複数の浮き防止部材１０と、立坑本体１６の底部に設けられた底版２０とを備えて構成されている。
【００３３】
立坑本体１６は、図１に示すように複数の躯体２２を立坑本体１６の軸線方向に積み重ねて構成されている。本実施例では、躯体２２は鋼製、又はＲＣ、あるいは合成構造の円筒状部材、一例として薄肉円管として構成されている。尚、本実施例における鋼製の円筒状部材の厚みは、複数のセグメントをリング状に接続して成るケーソンの半径方向における厚みよりも薄く構成されている。
【００３４】
立坑１２は、躯体２２沈設完了後に底版２０（水中コンクリート）（図１参照）を打設し、立坑本体１６内の水を汲み上げた後、立坑本体１６内から立坑本体１６と外側の地山との間に躯体２２に設けた図示しないグラウト孔から、図示しないモルタルをグラウトすることにより躯体２２と地山との空隙を充填して、地盤に躯体２２を密着させるとともに地盤沈下を防止することができる。
【００３５】
また、図１及び図２に示すように立坑本体１６の底部に底版２０を打設後、立坑本体１６において該立坑本体１６の側壁１８から該側壁１８の外側の土中に向かって複数の浮き防止部材１０が突出される。浮き防止部材１０は立坑本体１６における円周方向に間隔をおいて設けられている。また、本実施例において浮き防止部材１０は、図１に示すように立坑本体１６の軸線方向に沿って間隔をおいて２列設けられている。
【００３６】
また、浮き防止部材１０には、立坑本体１６に作用する、地下水による浮力Ｆ３（図１参照）に対する反力として地山から抵抗力Ｆ４が作用している。全ての浮き防止部材１０に作用する抵抗力Ｆ４の合計が立坑本体１６に作用する浮力Ｆ３よりも大きい場合、立坑本体１６が浮力Ｆ３で浮き上がることを防止し、立坑本体１６を地中内の所定の深さに保持することができる。尚、本実施例において所定の深さとは、一例として深さ２０ｍ以上の深さとしている。
【００３７】
＜＜＜浮き防止部材の構成について＞＞＞
続いて、図３及び図４を参照して、第１の実施例に係る浮き防止部材１０の構成について説明する。浮き防止部材１０は、筒状部２４と、エンドプレート２６とを備えている。筒状部２４は、本実施例では円筒状に形成されている。筒状部２４の先端側の端部２４ａには、掘削部材２８が取り付けられている。筒状部２４に掘削部材２８を設けることにより、浮き防止部材１０の設置工程を減らすことができる。尚、掘削部材２８には、ビット、チップ等が含まれている。
【００３８】
掘削部材２８は、先端側の端部２４ａの直径寸法より半径方向外側にはみ出すように先端側の端部２４ａに設けられている。すなわち、掘削部材２８の外周側の刃先直径は、先端側の端部２４ａの直径寸法より大きく設定されている。このため、先端側の端部２４ａの外周面と、該外周面の周囲の地山との摩擦力を低減することができ、筒状部２４の掘進に必要な力を低減することができる。したがって、浮き防止部材１０の地山への設置をより容易にすることができる。
【００３９】
また、掘削部材２８の内周側の刃先直径は、先端側の端部２４ａの内径寸法より小さく設定されている。このため、後述する取付部３６の薄板３８を切削し、切断する際、切断された薄板３８ａの直径寸法を筒状部２４の内径寸法より小さくすることができる。
【００４０】
エンドプレート２６は、図４に示すように筒状部２４の円周方向において筒状部２４の直径よりも径寸法が大きいフランジ部３０と、筒状部２４の基端側（立坑側）の端部２４ｂにおいて筒状部２４内に入り込む挿入部３２とを備えている。すなわち、エンドプレート２６は、本実施例において円盤状の部材として形成されている。
【００４１】
本実施例において、エンドプレート２６のフランジ部３０は、筒状部２４の機端側の端部２４ｂに溶接されている。つまり、エンドプレート２６は、筒状部２４と一体に設けられている。尚、図４における筒状部２４の基端側の端部２４ｂ側の黒い三角は筒状部２４とエンドプレート２６との溶接部を示している。
【００４２】
また、挿入部３２は、エンドプレート２６の軸線方向における厚さ寸法がフランジ部３０の厚さ寸法よりも大きく設定されている。つまり、図４に示すように挿入部３２はフランジ部３０よりも筒状部２４の基端側の端部２４ｂ側に突出した構成となっている。
【００４３】
本実施例において、挿入部３２は筒状部２４の基端側の端部２４ｂにおいて筒状部２４内に入り込んでいる。すなわち、挿入部３２の外周面は、筒状部２４の基端側の端部２４ｂにおける内周面と接触している。この構成により、筒状部２４がエンドプレート２６に対して軸線方向と交差する方向に変位することが規制される。すなわち、浮き防止部材１０において筒状部２４とエンドプレート２６とを溶接するだけでなく、筒状部２４の内周面と挿入部３２の外周面とが接触する構成とすることにより、筒状部２４とエンドプレート２６とをより確実に一体化させることができる。
【００４４】
また、エンドプレート２６は逆止弁３４を備えている。本実施例において、逆止弁３４は、エンドプレート２６の円周方向中央部、つまり挿入部３２に設けられている。本実施例において逆止弁３４は、筒状部２４内に液体を注入可能に構成されている。尚、本実施例において液体とは、一例として水やグラウト材を指している。
【００４５】
＜＜＜立坑における浮き防止部材の取付部について＞＞＞
次いで、図５及び図６を参照して立坑本体１６における浮き防止部材１０の取付部３６の構成について説明する。本実施例において、立坑本体１６の側壁１８には、浮き防止部材１０の取付部３６が設けられている。
【００４６】
取付部３６は、立坑本体１６の側壁１８において外側つまり外壁１８ａの一部を構成する薄板３８と、封止部材４０とを備えている。本実施例において、薄板３８は厚さ数ｍｍ程度の鋼板で構成されている。封止部材４０は、本実施例においてオイルシールとして構成されている。ここで、封止部材４０つまりオイルシールの内径は、浮き防止部材１０の筒状部２４を保持可能な寸法に設定されている。つまり、封止部材４０は、筒状部２４を受け入れた状態で筒状部２４を回転させた際、立坑本体１６における外壁１８ａ側と内壁１８ｂ側との連通を妨げて、地山側から立坑本体１６内への土砂や地下水の侵入を防止することができる。
【００４７】
また、取付部３６において封止部材４０は、立坑本体１６における半径方向において薄板３８と間隔をおいて設けられ、薄板３８と対向している。また、取付部３６における立坑本体１６の半径方向において薄板３８と封止部材４０との間には、空間４２が形成されている。
【００４８】
空間４２は、封止部材４０に浮き防止部材１０の筒状部２４が通された際、立坑本体１６の半径方向を軸線方向とする円筒状の空間となるように構成されている。また、空間４２には、立坑本体１６の側壁１８の内側つまり内壁１８ｂ側に連通する排水路４４が設けられている。排水路４４において内壁１８ｂ側の端部には止水バルブ４６が取り付けられている。
【００４９】
図６は、取付部３６に浮き防止部材１０が取り付けられた状態を示している。尚、浮き防止部材１０の取付工程については後ほど詳細に説明する。図６に示す状態において、浮き防止部材１０の筒状部２４は、立坑本体１６の外壁１８ａの一部を構成する薄板３８から外壁１８ａの外側の地山に突出している。ここで、浮き防止部材１０は、封止部材４０により保持された状態で浮き防止部材１０を回転させ、筒状部２４の先端に設けられた掘削部材２８により薄板３８を切削し、切断することができる。そして、浮き防止部材１０は、そのまま回転しながら地山に向けて掘進することにより、筒状部２４を外壁１８ａから突出させた状態とすることができる。
【００５０】
本実施例では、浮き防止部材１０のエンドプレート２６のフランジ部３０が立坑本体１６の内壁１８ｂに接触した状態において、フランジ部３０と内壁１８ｂとが溶接されている。これにより、浮き防止部材１０のエンドプレート２６は内壁１８ｂに固定される。尚、図６においてエンドプレート２６と内壁１８ｂとの間の黒い三角はエンドプレート２６と内壁１８ｂとの溶接部を示している。
【００５１】
ここで、浮き防止部材１０において筒状部２４の基端側の端部２４ｂが立坑本体１６に支持された場合において、本実施例にように立坑本体１６を鋼製の薄肉円管とすると、立坑本体１６と筒状部２４の基端側の端部２４ｂとの接触面積が小さくなる。これにより、筒状部２４に作用する地山からの力が立坑本体１６における筒状部２４との接触部に集中するので、筒状部２４を保持できなくなる虞がある。
【００５２】
本実施例では、浮き防止部材１０において筒状部２４とエンドプレート２６とが溶接により一体に構成され、かつ浮き防止部材１０のエンドプレート２６のフランジ部３０が立坑本体１６の内壁１８ｂに固定されている。したがって、立坑本体１６に地下水による浮力Ｆ３（図１参照）が作用する際、筒状部２４には浮力Ｆ３に対する反力として地山から筒状部２４に作用する抵抗力Ｆ４が生じる。この抵抗力Ｆ４及び浮力Ｆ３は、浮き防止部材１０において回転モーメントＭ２を生じさせる。その結果、抵抗力Ｆ４は回転モーメントＭ２によりフランジ部３０を介して内壁１８ｂを押圧する力Ｆ５に変換される。これにより外壁１８ａの外側の地山からの抵抗力Ｆ４をより確実に立坑本体１６に伝えることができる。その結果、浮き防止部材１０は立坑本体１６の浮き上がりを確実に防止することができる。
【００５３】
また、筒状部２４の径方向において該筒状部２４よりも径寸法が大きいフランジ部３０を立坑本体１６の内壁１８ｂに固定させることにより、筒状部２４の基端側の端部２４ｂと立坑本体１６との接触面積に対してフランジ部３０と立坑本体１６の内壁１８ｂとの接触面積を増大させることができる。その結果、外壁１８ａの外側の地山からの力Ｆ４をフランジ部３０を介して立坑本体１６の内壁１８ｂに分散して伝えるので、フランジ部３０と内壁１８ｂとの接触部における単位面積あたりの応力を小さくすることができる。これにより、浮き防止部材１０は、筒状部２４の基端側の端部２４ｂのみを立坑本体１６で支持した場合に許容する外壁１８ａの外側の地山から筒状部２４に作用する力よりも大きな力を許容することができる。したがって、浮き防止部材１０の耐力を向上させることができる。
【００５４】
また、本実施例においてエンドプレート２６には、筒状部２４内にグラウト材４８を注入可能に逆止弁３４が設けられている。そして、浮き防止部材１０が立坑本体１６の側壁１８から突出した状態において、逆止弁３４から地山に突出した筒状部２４内にグラウト材４８が注入、固化される。その結果、筒状部２４内に掘削した土を収容し、グラウト材４８を注入・固化させることにより筒状部２４の強度を向上させることができる。
【００５５】
また、空間４２には排水路４４及び止水バルブ４６を介してグラウト材４８が注入され、固化している。これにより、浮き防止部材１０は、立坑本体１６の内壁１８ｂによりエンドプレート２６が保持されるだけでなく、立坑本体１６の取付部３６において筒状部２４の基端側の端部２４ｂを筒状部２４の周囲から保持することができる。その結果、浮き防止部材１０は、エンドプレート２６及び筒状部２４の基端側の端部２４ｂの２箇所で立坑本体１６の側壁１８に保持されることとなるので、外壁１８ａの外側の地山から筒状部２４に作用する力Ｆ４に対する浮き防止部材１０の耐力を向上させることができる。
【００５６】
＜＜＜浮き防止部材の立坑本体における設置工程について＞＞＞
続いて、図６ないし図９（Ｂ）を参照して、浮き防止部材１０の立坑本体１６における設置工程について説明する。まず、図７（Ａ）を参照するに、立坑本体１６内に設置された作業台（不図示）上にボーリングマシン５０を設置する。ボーリングマシン５０の主軸５２には浮き防止部材１０が取り付けられている。具体的には、ボーリングマシン５０の主軸５２に浮き防止部材１０のエンドプレート２６がネジ、ボルト等の締結部材５４により着脱可能に取り付けられている。尚、本実施例において浮き防止部材１０及びボーリングマシン５０は、当該浮き防止部材１０の軸線と封止部材４０の軸線とが一致する位置に設置されている。
【００５７】
また、主軸５２は図示しない駆動源から駆動力を供給されることにより、回転駆動するように構成されている。つまり、浮き防止部材１０も主軸５２の回転に伴って回転する。また、主軸５２において、浮き防止部材１０が取り付けられた側と反対の側の端部にはバルブ５６が設けられている。バルブ５６を開閉することにより、液体を浮き防止部材１０のエンドプレート２６に設けられた逆止弁３４を介して筒状部２４内に供給可能である。
【００５８】
次いで、図７（Ｂ）に示すように、ボーリングマシン５０の主軸５２を回転させる。これにより、主軸５２の回転に伴い、浮き防止部材１０も回転する。ここで、浮き防止部材１０の筒状部２４の先端には掘削部材２８が取り付けられている。そして、浮き防止部材１０を回転させた状態で、ボーリングマシン５０の主軸５２を立坑本体１６の外壁１８ａ側、つまり、薄板３８に向けて移動させる。尚、筒状部２４は封止部材４０により軸支されているので筒状部２４の回転精度が保持される。
【００５９】
浮き防止部材１０が回転した状態で筒状部２４の先端側に設けられた掘削部材２８が薄板３８に接触すると、掘削部材２８は薄板３８を切削する。この際、バルブ５６を開き、水を逆止弁３４及び筒状部２４を介して掘削部材２８と薄板３８との接触部に供給し、掘削部材２８を冷却する。尚、図７（Ａ）においてバルブ５６は閉状態にあることを示しており、図７（Ｂ）においてバルブ５６は開状態にあることを示している。
【００６０】
次いで、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、掘削部材２８が薄板３８を切削により薄板３８を切断すると、筒状部２４は薄板３８の外側の地山に向けて掘進を開始する。尚、円筒状に切り抜かれた薄板３８ａは、筒状部２４の内径寸法よりも切り抜かれた薄板３８ａの直径寸法の方が小さいので筒状部２４内に入り込む。そして、筒状部２４が外壁１８ａから外側に向けて掘進し、突出するとともに、筒状部２４の中空部分に相当する地山は筒状部２４内に入り込む。これに伴い、薄板３８ａも筒状部２４内において先端側から基端側へ移動させられる。
【００６１】
尚、この際、バルブ５６は開いた状態にあり、逆止弁３４を介して筒状部２４内には水が供給されている。この水は、図８（Ｂ）において、筒状部２４の内周面に沿って基端側の端部２４ｂから先端側の端部２４ａへ流れ、先端側の端部２４ａから掘削部材２８が掘削した土砂を筒状部２４の外周面に沿って基端側の端部２４ｂへと押し流す。
【００６２】
そして、前記水は押し流された土砂とともに空間４２及び排水路４４を介して止水バルブ４６から排出される。尚、掘削部材２８の刃先直径は筒状部の外径よりも大きく設定されているので、筒状部の外周面と周囲の地山には隙間が形成され、掘削部材２８により掘削された土砂の排出性を向上させることができる。
【００６３】
次いで、図９（Ａ）に示すように、エンドプレート２６のフランジ部３０と側壁１８の内壁１８ｂとが接触した状態、つまり、筒状部２４が外壁１８ａから所定量突出した状態においてボーリングマシン５０の主軸５２の回転を停止させる。尚、この際、バルブ５６を閉じて、筒状部２４内への水の供給を停止する。
【００６４】
そして、側壁１８の内壁１８ｂとエンドプレート２６のフランジ部３０とをフランジ部３０の周方向全周にわたって溶接する。これにより、浮き防止部材１０が側壁１８に固定される。
【００６５】
次いで、図９（Ｂ）に示すように再度バルブ５６を開き、筒状部２４内にグラウト材４８を注入する。筒状部２４内に注入されたグラウト材４８は、基端側の端部２４ｂから筒状部２４の内周面に沿って先端側の端部２４ａへ流れる。そして、グラウト材４８は、掘削部材２８の周囲を介して先端側の端部２４ａから筒状部２４の外周面に沿って基端側の端部２４ｂへと流れる。このグラウト材４８の流れにより、筒状部２４の周囲の水と掘削した土砂の残りが止水バルブ４６から排出される。
【００６６】
そして、バルブ５６を閉じて、筒状部２４の内周面側及び筒状部２４の外周面側のグラウト材４８を固化させる。その後、止水バルブ４６側からもグラウト材４８を注入し、空間４２及び排水路４４にもグラウト材４８を充填、固化させる。そして、止水バルブ４６を閉じる。
【００６７】
その後、図６に示すように、エンドプレート２６から締結部材５４を緩めてボーリングマシン５０の主軸５２を取り外して、浮き防止部材１０の立坑本体１６の取付部３６における設置工程が終了する。
【００６８】
＜＜＜第１の実施例の変更例＞＞＞
（１）本実施例では浮き防止部材１０を立坑本体１６の円周方向において６０度毎に配置したが（図２参照）、立坑本体１６に作用する浮力Ｆ３（図１参照）に応じて前記円周方向において浮き防止部材１０の数を増減して配置してもよい。
（２）本実施例において立坑本体１６の軸線方向に設ける浮き防止部材１０の列の数は２列としたが、この構成に代えて、立坑本体１６の軸線方向に設ける浮き防止部材１０の列の数を立坑本体１６に作用する浮力Ｆ３（図１参照）に応じて増減してもよい。
（３）本実施例において立坑本体１６は鋼製の躯体２２を複数積み重ねて構成したが、例えば、鋼材等により構成された円弧状の構造物であるセグメントを複数接続してリング状の躯体を構成し、地中に圧入沈設するケーソンとして構成してもよい。
（４）本実施例において、掘削部材２８の内周側の刃先直径を筒状部２４の内径寸法より小さく設定したが、この構成に代えて、掘削部材２８の内周側の刃先直径を筒状部２４の内径寸法と同じ寸法としてもよい。
【００６９】
（５）本実施例において、立坑１２における浮き防止部材１０の設置は、立坑本体１６内の水を排水した後に設置する工程としたが、この構成に代えて立坑本体１６内の排水具合に応じて浮き防止部材１０を立坑１２に設置する工程としてもよい。
【００７０】
具体的には、図１２及び図１３を参照して説明すると、躯体２２沈設完了後に底版２０（水中コンクリート）（図１２参照）を打設する。尚、この時点では立坑本体１６内には水が満たされている状態（図１２における立坑本体１６内の斜線部参照）である。そして、立坑本体１６内の水の液面に浮き台６２が設置される。この浮き台６２にはボーリングマシン５０が設けられている。また、図示しないが、浮き台６２は、立坑本体１６内の水面の変位に伴って、立坑本体１６の軸線方向に沿って上下動可能に構成されている。
【００７１】
最初に図１２に示すように立坑本体１６内の水を排水し、立坑本体１６内の水の液面を地表面から底版２０に向けて下げる。この際、立坑本体１６内の水の液面は、地下水により立坑本体１６に作用する浮力Ｆ３と立坑本体１６の重量及び立坑本体１６内の水の重量とが拮抗し、立坑本体１６が浮き上がらない位置に設定されている。そして、ボーリングマシン５０により浮き防止部材１０を立坑本体１６に設置し、浮き防止部材１０を立坑本体１６の側壁１８から外側に突出させる。
【００７２】
これにより、立坑本体１６は浮き防止部材１０に地山から作用する抵抗力Ｆ４を受ける。その結果、さらに立坑本体１６内の水の液面を下げることができる。すなわち、図１３に示すように地下水により立坑本体１６に作用する浮力Ｆ３と立坑本体１６の重量、立坑本体１６内の水の重量及び浮き防止部材１０の抵抗力Ｆ４の合計とが拮抗する位置まで立坑本体１６内の水の液面を下げることができる。そして、再度、立坑本体１６に浮き防止部材１０を設置し、浮き防止部材１０を立坑本体１６の側壁１８から外側に突出させる。
【００７３】
次いで、立坑本体１６内の水が完全に排水されるまで上記の工程を繰り返す。その結果、立坑本体１６内の水は完全に排水され、立坑本体１６の重量と浮き防止部材１０の抵抗力Ｆ４との合計が浮力Ｆ３以上となることにより立坑１２は土中において所定の深さに保持される。
【００７４】
■■■第２の実施例■■■■
図１０を参照して浮き防止部材１０の第２の実施例について説明する。本実施例において、立坑本体１６の内壁１８ｂにおいて取付部５８における浮き防止部材１０のフランジ部３０の周囲がエンドプレート２６の後端と同じ位置まで盛り上がっている点で第１の実施例と異なる。
【００７５】
図１０に示すように立坑本体１６の側壁１８には複数の取付部５８が設けられている。取付部５８において、立坑本体１６における内側の端部５８ａは、内壁１８ｂよりも立坑本体１６の内側に位置している。そして、取付部５８において浮き防止部材１０が外壁１８ａから突出した状態で取り付けられた場合、取付部５８の端部５８ａの内壁１８ｂからの突出量はエンドプレート２６の後端と面一となるように設定されている。
【００７６】
本実施例において、取付部５８の端部５８ａとエンドプレート２６のフランジ部３０の外周部分とが円周方向全周にわたって溶接されている。そして、端部５８ａはフランジ部３０の半径方向の外側でフランジ部３０と接触し、エンドプレート２６を当該エンドプレート２６の軸線方向に交差する方向への変位を規制する。尚、図１０においてエンドプレート２６と取付部５８の端部５８ａとの間の黒い三角はエンドプレート２６と取付部５８の端部５８ａとの溶接部を示している。
【００７７】
すなわち、取付部５８は、フランジ部３０における筒状部２４側の面と接触するだけでなく、フランジ部３０の側方とも接触する。したがって、立坑本体１６と浮き防止部材１０との接触面積を増大させることができ、筒状部２４に作用する力をより広く分散するので単位面積当たりの応力を小さくすることができる。その結果、前記浮き防止部材は、例えば、前記筒状部の端部のみを前記立坑で支持した場合に許容する前記筒状部に作用する前記地山からの力よりも大きな力を許容することができる。したがって、浮き防止部材の耐力を向上させることができる。
【００７８】
■■■第３の実施例■■■■
図１１を参照して浮き防止部材１０の第３の実施例について説明する。本実施例において、取付部６０は浮き防止部材１０が筒状部２４を地山に突出した状態においてエンドプレート２６の筒状部２４と反対側の面すなわち後端が側壁１８の内壁１８ｂと面一となるように構成されている点で第１の実施例と異なる。
【００７９】
図１１に示すように立坑本体１６の側壁１８には複数の取付部６０が設けられている。取付部６０において浮き防止部材１０が外壁１８ａから突出した状態で取り付けられた場合、取付部６０における内壁１８ｂとエンドプレート２６の後端とは面一となるように設定されている。そして、取付部６０における内壁１８ｂとエンドプレート２６のフランジ部３０の外周部分とは円周方向全周にわたって溶接されている。尚、図１１においてエンドプレート２６と取付部６０における内壁１８ｂとの間の黒い三角はエンドプレート２６と取付部６０における内壁１８ｂとの溶接部を示している。
【００８０】
図１１に示すように、取付部６０において浮き防止部材１０が外壁１８ａから突出した状態で取り付けられた場合、エンドプレート２６の筒状部２４側の面は封止部材４０と接触する。また、フランジ部３０の側部は、側壁１８と接触している。つまり、取付部６０において内壁１８ｂはフランジ部３０の半径方向の外側でフランジ部３０と接触し、エンドプレート２６を当該エンドプレート２６の軸線方向に交差する方向への変位を規制する。
【００８１】
また、本実施例において浮き防止部材１０が立坑本体１６の内壁１８ｂから立坑本体１６の内側へ向けて飛び出ていない。これにより、立坑本体１６内の内部空間を有効利用することができ、立坑本体１６内での作業の妨げになることを防止することができる。
【００８２】
＜＜＜第１の実施例ないし第３の実施例の変更例＞＞＞
（１）各実施例において、浮き防止部材１０の筒状部２４の先端側の端部２４ａに掘削部材２８を設ける構成としたが、この構成に加えて、先端側の端部２４ａにおいて筒状部２４の中空部分を横切る部材を設けて、当該横切る部材にも掘削部材２８を設ける構成としてもよい。
（２）各実施例において、浮き防止部材１０の筒状部２４の内側は中空の構造としたが、この構成に代えて、中空部分にスクリュー状部材を設け、浮き防止部材を回転させて筒状部２４内に入り込んだ土砂とグラウト材４８とを混合攪拌する構成としてもよい。このように構成することにより、筒状部２４内の土砂とグラウト材４８が均一に混ざり合った状態で固化させることができ、筒状部２４における強度のバラツキを抑制することができる。
【００８３】
（３）各実施例において、排水路４４及び止水バルブ４６を１つ設ける構成としたが、複数設ける構成としてもよい。
（４）各実施例において浮き防止部材１０における筒状部２４とエンドプレート２６とは溶接により一体化する構造としたが、この構成に代えて、筒状部２４にエンドプレート２６の挿入部３２を圧入して筒状部２４とエンドプレート２６とを一体化する構成でもよく、あるいはプレス成形等により筒状部２４の基端側の端部２４ｂにフランジ部３０を形成し、筒状部２４の基端側の端部２４ｂの中空部分に挿入部３２及び逆止弁３４を溶接又は圧入により取り付けて筒状部２４とエンドプレート２６とを一体化する構造としてもよい。
（５）第２の実施例及び第３の実施例における浮き防止部材１０におけるフランジ部３０の側部をテーパー状に構成し、フランジ部３０の側部と接触する側壁１８の接触部もテーパー状に構成してもよい。
（６）各実施例において封止部材４０をオイルシールとして構成したが、この構成に代えて、封止部材４０をＯリングとして構成してもよい。
（７）各実施例において浮き防止部材１０を立坑１２に設ける構成としたが、この構成に代えて浮き防止部材１０をトンネル等の横坑に設ける構成としてもよい。
【００８４】
尚、本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８５】
１０、１００  浮き防止部材、１２  立坑、１４  地表面、１６  立坑本体、
１８、１０４  側壁、１８ａ  外壁、１８ｂ  内壁、２０  底版、２２  躯体、
２４  筒状部、２４ａ  先端側の端部、２４ｂ、１０２ａ  基端側の端部、
２６  エンドプレート、２８  掘削部材、３０  フランジ部、３２  挿入部、
３４  逆止弁、３６、５８、６０  取付部、３８、３８ａ  薄板、４０  封止部材、
４２  空間、４４  排水路、４６  止水バルブ、４８  グラウト材、
５０  ボーリングマシン、５２  主軸、５４  締結部材、５６  バルブ、５８ａ  端部、
６２  浮き台、１０２  荷重伝達部材、１０６  支持部材、１０８  孔部、１１０  蓋体、１１２  隙間、Ｆ１、Ｆ３  浮力、Ｆ２、Ｆ５  力、Ｆ４  抵抗力、
Ｍ１、Ｍ２  回転モーメント
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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