(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーソンの沈設に先行して、当該ケーソンを沈設する周囲の地盤中に、送気口の深度がそれぞれ異なる複数の送気管を一組として、複数組の送気管を複数箇所に挿入し、
各送気管の送気口から、当該送気口の深度に応じた圧力で前記地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、
ケーソン作業室内への地下水流入量を低減させることを特徴とするニューマチックケーソン工法。
【請求項２】
ケーソンの沈設に先行して、当該ケーソンを沈設する周囲の地盤中の複数箇所に、長さ方向に沿ってそれぞれ深度が異なる複数の送気口を有する送気管を挿入し、
前記地盤の深度に応じて選択した前記送気口から、当該送気口の深度に応じた圧力で前記地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、
ケーソン作業室内への地下水流入量を低減させることを特徴とするニューマチックケーソン工法。
【請求項３】
前記送気口の深度が大きくなるに従って、送気する気体圧力を高めながら前記地盤中に気体を注入すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載のニューマチックケーソン工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニューマチックケーソン工法に関するものであり、特に、効率的に作業室内へ送気を行うことが可能なニューマチックケーソン工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニューマチックケーソン工法は、筺体の下部にケーソン作業室を設け、このケーソン作業室内に地下水圧に相当する圧縮空気を送り込んで、ケーソン作業室内への地下水の流入を抑制し、ケーソン作業室内で掘削を行いながら、筺体を地盤中に沈下させて、地下構造物を構築する工法である。ニューマチックケーソン工法により構築する地下構造物は、橋梁や構造物の基礎、地下調整池、シールドトンネルの立坑、地下鉄やトンネルの本体構造物等である。
【０００３】
具体的には、筒状筐体の下部に設けたケーソン作業室の下端部に、下方へ向かって鋭角状となった刃を設けておき、筒状筐体の自重および載荷によって筒状筐体を地中に沈設する。その後、筒状筐体を増設して、筒状筐体を所望の大きさにしていきながら、筒状筐体を沈設する際の載荷として利用する（例えば、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２０１３−８７５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ニューマチックケーソン工法では、ケーソン作業室内への地下水流入量が適正量となるように送気圧力を設定して、ケーソン作業室内に圧送する空気圧を管理することが必要となる。しかし、適正な地下水流入量に対する送気圧力は、施工場所の土質や透水係数等により一律に決定することができないのが現状である。
【０００６】
すなわち、ケーソン作業室の底盤から流入する地下水量が、作業上許容される水量となるように、作業気圧を計画して施工する必要がある。この作業気圧は、平均地下水面から刃口までの深さと土質等に対応した係数とに基づいて定められる。作業圧力は、以下の式（１）により求められる。
Ｐｗ＝０．００９８×ｍ（Ｈ＋１．０）  ・・・  式（１）
但し、
Ｐｗ：作業気圧（ＭＰａ）
Ｈ：平均水面から刃口までの深さ（メートル）
ｍ：土質等に対応した係数
【０００７】
日本圧気技術協会の指針によると、係数ｍは下記表１のように定められている。しかし、実際の施工においては、このようにして定めた作業気圧が必ずしも適正なものとはいえない場合がある。すなわち、実施工においては、底盤から少量の地下水の流入を許容した状態で作業を行うことが可能であり、数多くの実績により、計算により求めた作業気圧よりも低い作業気圧であっても、安全かつ適正な作業が可能なことが実証されている。
【０００８】
【表１】
0006401574.tif 000002
【０００９】
図４を参照して、土丹における実施工の作業気圧について説明する。図４に示すように、ケーソンの施工対象地盤が土丹である場合に、地盤には自然水圧ｐ’が生じている状態で、作業気圧Ｐｗはｐ’の０．７倍程度が適切な圧力となる。この状態では、底盤から流入する地下水量が少量であるため、実施工において何ら問題は生じない。
【００１０】
また、上述したように、ケーソン作業室内への地下水流入量は、施工地盤の透水係数に応じて変化する。すなわち、図５に示すように、透水係数が大きければ透気係数が小さくなり、透水係数が小さくなれば透気係数が大きくなる。また、透水係数は飽和度に依存している。したがって、施工地盤の飽和度を適正に管理することにより、作業気圧を所定の計画値よりも低く設定することができる。
【００１１】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、施工地盤の飽和度を適正に管理することにより、一般的な計画値よりも作業気圧を低く設定して、作業効率を高めることが可能なニューマチックケーソン工法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】
【００１２】
本発明に係るニューマチックケーソン工法は、上述した目的を達成するために提案されたもので、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係るニューマチックケーソン工法は、ケーソンの沈設に先行して、当該ケーソンを沈設する周囲の地盤中に、送気口の深度がそれぞれ異なる複数の送気管を一組として、複数組の送気管を複数箇所に挿入する。そして、送気口の深度に応じた圧力で地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、ケーソン作業室内への地下水流入量を低減させることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係るニューマチックケーソン工法は、ケーソンの沈設に先行して、当該ケーソンを沈設する周囲の地盤中の複数箇所に、長さ方向に沿ってそれぞれ深度が異なる複数の送気口を有する送気管を挿入する。そして、地盤の深度に応じて選択した送気口から、当該送気口の深度に応じた圧力で地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、ケーソン作業室内への地下水流入量を低減させることを特徴とするものである。
【００１４】
上述したニューマチックケーソン工法において、送気口の深度が大きくなるに従って、送気する気体圧力を高めながら地盤中に気体を注入することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るニューマチックケーソン工法によれば、ケーソンの沈設に先行して、地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、一般的な計画値よりも作業気圧を低く設定して、作業効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るニューマチックケーソン工法の説明図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るニューマチックケーソン工法の説明図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るニューマチックケーソン工法の説明図。
【図４】実施工における作業気圧の説明図。
【図５】飽和度と透水係数及び透気係数との関係を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施形態に係るニューマチックケーソン工法の説明図である。また、図４は実施工における作業気圧の説明図、図５は飽和度と透水係数及び透気係数との関係を示す説明図である。
【００１８】
本発明の実施形態に係るニューマチックケーソン工法は、図１〜図３に示すように、ケーソン１０の沈設に先行して、地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、ケーソン作業室内への地下水流入量を低減させるものであり、ケーソン１０を沈設する周囲の地盤中に、送気口２１を有する送気管２０を挿入し、送気口２１の深度が大きくなるに従って、送気する気体圧力を高めながら地盤中に気体を注入するようになっている。
【００１９】
送気管２０は、地盤中に挿入することができればどのような材質や形状であってもよいが、例えば、円筒状の鋼管を用いることができる。また、送気管２０には送気口２１を設けるとともに、所定圧力の気体（例えば空気）を送気するための送気ポンプ３０を連通接続してある。また、送気ポンプ３０と送気管２０との間に圧力調整弁４０を設けることにより、送気圧力を調整することができる。さらに、複数の送気管２０が存在する場合には、送気ポンプ３０と送気管２０との間に切替弁（図示せず）を設けることにより、送気を行う送気管２０を切り替えることができる。以下、具体的な実施形態について説明する。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態は、図１に示すように、ケーソン１０を沈設する周囲の地盤中に、送気口２１の深度が異なる複数の送気管２０を挿入する。各送気管２０には、例えば、地盤中に挿入する先端部付近に送気口２１を設けてある。送気管２０の太さ、送気口２１の大きさ、送気口２１を設ける位置、送気口２１の数、送気圧力は、ケーソン１０を沈設する地盤の土質や周辺環境等に応じて適宜変更して実施する（第２の実施形態、第３の実施形態において同様）。
【００２１】
そして、各送気管２０の送気口２１から、深度に応じた圧力で地盤中に気体を注入して当該地盤を不飽和化することにより、地盤の深度に応じて確実に不飽和化を行うことができる。地盤が不飽和化されると、透水係数が小さくなり、ケーソン作業室への送気圧力を一般的な計画値よりも小さく設定したとしても、ケーソン作業室内への地下水の浸入を適切にコントロールすることができる（第２の実施形態、第３の実施形態において同様）。
【００２２】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、図２に示すように、ケーソン１０を沈設する周囲の地盤中に、長さ方向に沿って複数の送気口２１を有する送気管２０を挿入する。第２の実施形態に係る送気管２０は、内部にパッカー５０を挿入するようになっている。パッカー５０は、柔軟性及び可撓性を有する袋状の部材（例えばゴム袋）からなる。また、パッカー５０には、その内部に液体（例えば水）若しくは気体（例えば空気）を注入してパッカー５０を膨張させるためのパイプ５１が連通接続されている。また、パイプ５１には、パッカー５０の内部に液体若しくは気体を送り込むためのポンプ５２及び圧力調整弁５３が連通接続されている。
【００２３】
そして、収縮状態のパッカー５０を所望の深度に挿入し、パイプ５１を介してパッカー５０の内部に液体若しくは気体を充満させることにより、パッカー５０の外周部が送気管２０の内面に密着して送気管２０を密閉状態とすることができる。この状態で、パッカー５０より下方の送気管２０内に送気を行うことにより、地盤の深度に応じて選択した送気口２１から、当該送気口２１の深度に応じた圧力で地盤中に気体を注入することができる。なお、パッカー５０より下方の送気管２０内に送気を行うためには、送気管２０内に送気パイプ（図示せず）を挿入し、この通気パイプの挿入位置（挿入深度）を調整すればよい。
【００２４】
また、パイプ５１を介してパッカー５０の内部から液体若しくは気体を抜き取ることにより、パッカー５０の外周部が送気管２０の内面から離脱し、パッカー５０を移動させることができる。
【００２５】
なお、パッカー５０は一つのみでもよく、この場合には、パッカー５０の直下に位置する送気口２１から地盤中に気体を注入する。図２に示す例では、上下一対のパッカー５０を設け、両パッカー５０の内部に液体若しくは気体を充満させることにより、両パッカー５０に挟まれた区間を閉鎖して、当該閉鎖区間の送気口２１から地盤中に気体を注入するようになっている。
【００２６】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、図３に示すように、ケーソン１０を沈設する周囲の地盤中に、当該ケーソン１０の沈設に伴い、当該ケーソン１０の沈設位置よりも下方に送気口２１が位置するようにして送気管２０を挿入する。すなわち、ケーソン１０の沈設に先行して、ケーソン１０の沈設位置よりも下方に送気口２１が位置するように、順次、送気管２０の挿入深度を変更し、予め、ケーソン１０を沈設する地盤を不飽和化しておく。この際、送気口２１の深度に応じた圧力で地盤中に気体を注入する。
【００２７】
＜作業気圧＞
作業気圧は、先に説明したように、自然水圧ｐ’の０．７倍程度とするが、本発明では、ケーソン１０を沈設する際に地盤が不飽和化されているため、一般的な計画値よりも作業気圧を低く設定しても、安全かつ適切な作業を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ケーソン
２０  送気管
２１  送気口
３０  送気ポンプ
４０  圧力調整弁
５０  パッカー
５１  パイプ
５２  ポンプ
５３  圧力調整弁
【図１】
0006401574.tif 000003
【図２】
0006401574.tif 000004
【図３】
0006401574.tif 000005
【図４】
0006401574.tif 000006
【図５】
0006401574.tif 000007