(57)【要約】【課題】矩形圧入ケーソンを沈下させるときに刃口内面に土砂が貼り付かないようにして、上述した水の吹き付け設備を要することなく確実に矩形圧入ケーソンを沈下させる。【解決手段】刃口３の内面にケーソン内方に向けて凸となる土砂案内手段１２を設け、土砂案内手段１２は、ケーソン沈下により刃口３の内面６に沿って相対的に移動する刃口側の土砂を刃口３の内面６上から離れる方向に向けて案内する傾斜面１３を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃口の内面にケーソン内方に向けて凸となる土砂案内手段が設けられ、該土砂案内手段は、ケーソン沈下により刃口の内面に沿って相対的に移動する刃口側の土砂を刃口の内面上から離れる方向に向けて案内する傾斜面を備えていることを特徴とする矩形圧入ケーソン。
【請求項２】
上記土砂案内手段の傾斜面は、一方向に長い板面状である請求項１に記載の矩形圧入ケーソン。
【請求項３】
上記土砂案内手段が、刃口角部における二面の内面それぞれに位置し、この土砂案内手段それぞれの上記傾斜面の刃口側の端縁の傾斜が、刃口に沿って刃口角部から離れる方向に向けて上り勾配とされている請求項１または２に記載の矩形圧入ケーソン。
【請求項４】
刃口の四方の内面における刃口角部側から中央にかけての領域それぞれに上記土砂案内手段が位置し、各土砂案内手段それぞれの上記傾斜面の刃口側の端縁の傾斜が、刃口の内面に沿って刃口角部から離れる方向に向けて上り勾配とされている請求項１または２に記載の矩形圧入ケーソン。
【請求項５】
刃口の四方の内面それぞれに上記土砂案内手段が位置し、各土砂案内手段それぞれの上記傾斜面の刃口側の端縁が、刃口の内面の横幅方向に沿っている請求項１または２に記載の矩形圧入ケーソン。
【請求項６】
刃口の四方の内面それぞれに上記土砂案内手段が位置し、各土砂案内手段それぞれの上記傾斜面における刃口の内面側の端縁が、刃口の内面の縦幅方向に沿っている請求項１または２に記載の矩形圧入ケーソン。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項の矩形圧入ケーソンの内周面に沿った地盤を掘削してから矩形圧入ケーソンを地盤に沈下させ、沈下によって上記土砂案内手段に対して相対移動する土砂を、土砂案内手段の傾斜面により刃口の内面上から離れる方向に向けて案内してケーソンの内方側に押し出すことを特徴とする矩形圧入ケーソンの刃口土砂の排土方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は矩形圧入ケーソンとこの矩形圧入ケーソンを用いた刃口排土方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からオープンケーソン方式での地盤掘削では、矩形圧入ケーソンのケーソン本体の内周面に囲まれた領域をクラムシェルによる鉛直掘削が主に行なわれている。そして、ケーソン本体の下部側であって刃口に沿った土砂が鉛直掘削では直接掘削できないことから、掘削方法としては、ケーソン本体の内周面に沿う部分を先行して掘削し、その後、ケーソンを圧入して沈下させて刃口の位置で隠れている土砂をその刃口の圧入力により先行掘削部分に押し出し、その押し出された土砂を排土している。
この矩形圧入ケーソンを用いた掘削において、刃口が到達している地層の地質によって矩形圧入ケーソンが沈下しないことがある。例えば粘土層に刃口が達しその粘土層の土砂が刃口内面に付着してしまい、圧入しても刃口側から前記土砂が押し出されなくなって矩形圧入ケーソンを降ろすことができないことがある。また、この矩形圧入ケーソンの刃口角部においては、沈下の際に刃口二辺の土砂が集合するように押し出されることになるが、押し出される土砂同士が互いに押し合って圧密されてしまい、このため刃口角部からの土砂の押し出しが非常に悪くなり、そして、土砂が刃口角部の内面に貼り付いて圧入力が必要以上に要し、硬質地盤の場合には最悪圧入不能に陥る可能性がある。
このようなことから、刃口内面への土砂の付着による貼り付きにより圧入不能を避けるための工夫として、高圧の水を刃口側に吹き付けて刃口内面に付着している土砂を除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０９−２７９５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した高圧の水を噴射して刃口内面に付着した土砂を除去する方法では、水を刃口側まで供給する設備が必要となり、設備コストを引き上げてしまう問題がある。また、供給した水によってケーソン本体の内周面の領域に対応する土砂が泥水状になってしまい、クラムシェルなどの掘削機器を用いた排土が困難になるという問題が発生する。
そこで本発明は上記事情に鑑み、矩形圧入ケーソンを沈下させるときに刃口内面に土砂が付着して貼り付かないようにすることを課題とし、上述した水の吹き付け設備を要することなく確実に矩形圧入ケーソンを沈下させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記課題を考慮してなされたもので、刃口の内面にケーソン内方に向けて凸となる土砂案内手段が設けられ、該土砂案内手段は、ケーソン沈下により刃口の内面に沿って相対的に移動する刃口側の土砂を刃口の内面上から離れる方向に向けて案内する傾斜面を備えていることを特徴とする矩形圧入ケーソンを提供して上記課題を解消するものである。
【０００５】
また、上記発明において、上記土砂案内手段の傾斜面は、一方向に長い板面状とすることが可能である。
また、上記発明において、上記土砂案内手段が、刃口角部における二面の内面それぞれに位置し、この土砂案内手段それぞれの上記傾斜面の刃口側の端縁の傾斜が、刃口に沿って刃口角部から離れる方向に向けて上り勾配とされているものとすることが可能である。
また、上記発明において、刃口の四方の内面における刃口角部側から中央にかけての領域それぞれに上記土砂案内手段が位置し、各土砂案内手段それぞれの上記傾斜面の刃口側の端縁の傾斜が、刃口の内面に沿って刃口角部から離れる方向に向けて上り勾配とされているものとすることが可能である。
また、上記発明において、刃口の四方の内面それぞれに上記土砂案内手段が位置し、各土砂案内手段それぞれの上記傾斜面の刃口側の端縁が、刃口の内面の横幅方向に沿っているものとすることが可能である。
また、上記発明において、刃口の四方の内面それぞれに上記土砂案内手段が位置し、各土砂案内手段それぞれの上記傾斜面における刃口の内面側の端縁が、刃口の内面の縦幅方向に沿っているものとすることが可能である。
【０００６】
さらに、もう一つの発明は、上記矩形圧入ケーソンの内周面に沿った地盤を掘削してから矩形圧入ケーソンを地盤に沈下させ、沈下によって上記土砂案内手段に対して相対移動する土砂を、土砂案内手段の傾斜面により刃口の内面上から離れる方向に向けて案内してケーソンの内方側に押し出すことを特徴とする矩形圧入ケーソンの刃口土砂の排土方法であり、この矩形圧入ケーソンの刃口土砂の排土方法を提供して上記課題を解消するものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、矩形圧入ケーソンが沈下する際、刃口に対して相対的にその刃口の下端から内面に沿う上方への移動に伴って徐々に刃口の内面に対する圧力が高まり易くなる土砂が、その移動の途中で土砂案内手段にぶつかり、その土砂案内手段の傾斜面によって刃口の内面上から離れるように案内されて、土砂が刃口の内面に付着して貼り付くことなくケーソンの内方側に向けて押し出されるため、刃口の内面側の土砂が適正に排土され、矩形圧入ケーソンが良好に沈下するようになる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、土砂案内手段の傾斜面を一方向に長い板面状としているので、ケーソンの沈下の際に刃口の内面に沿って移動する土砂に対して土砂案内手段が刃先状に切り込んでその土砂が割れたり崩れたりし易くなり、刃口の内面側の土砂がスムーズにケーソンの内方側に押し出されるようになる。
【０００９】
請求項３の発明によれば、沈下の際、刃口角部における二面の内面に沿って上方に移動する土砂それぞれに対して刃口角部とは反対側に押し出す力が働くようになり、刃口角部での土砂のぶつかり合いを生じさせないようにして圧密状態となることなくその刃口角部の土砂がケーソンの内方側に押し出されるようになる。
【００１０】
請求項４の発明によれば、沈下の際、刃口の内面の中央側に沿って上方に移動する土砂の横方向への圧力を削減させることができる。即ち、刃口の内面の中央側に沿って上方に移動する土砂は、刃口角部側に沿って上方に移動する土砂を横方向から押さえ付けるようになるが、この請求項４の発明により、刃口の内面の中央側から刃口角部側に亘る範囲の土砂に崩れや割れを生じさせて、刃口の内面の中央側に沿って上方に移動する土砂から横方向に圧力が伝わり難くすることができる。
【００１１】
請求項５の発明によれば、沈下の際、刃口の内面の横幅方向において土砂がその内面から離れるようになり、矩形圧入ケーソンが適正に沈下するようになる。
【００１２】
請求項６の発明によれば、沈下の際、縦幅方向にある土砂案内手段の傾斜面に相対する土砂がその傾斜面に沿いながら上昇することによってケーソン内方側に移動するので、土砂案内手段近傍の部分を上昇する土砂も連れて刃口の内面上から離れるようになり、刃口の内面に対する付着を生じさせないようにすることができ、これによって矩形圧入ケーソンが適正に沈下するようになる。
【００１３】
請求項７の発明によれば、先に掘削した領域へ土砂案内手段により土砂を押し出すようにするため、沈下の際に刃口の内面に沿って移動する土砂側に割れや崩れが極めて容易に生じるようになり、よって、土砂案内手段による土砂の押し出しがより確実にして行なわれるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに本発明を図１から図７に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図中１は矩形圧入ケーソンで、該矩形圧入ケーソン１では平断面矩形にして鉄筋コンクリート造のケーソン本体２の下部に位置する刃口３は、その縦断面において図２に示すように外周面４を鉛直とするとともに、内周面５を構成する四面の各内面６それぞれは、図３に示すように刃口下端縁７の近傍領域においてのみ緩やかな上り勾配の斜面８としたのち仰角の大きい上り勾配の斜面９に連続するようにして傾斜角度が変えられた面形状としている。
図３は上記刃口３の構造を示している。この図３に示すように、刃口３の外周面４と内周面５とには刃口金物として鋼板１０が取り付けられており、これらの鋼板１０それぞれが図示しないケーソン本体２側の鉄筋部材と連結されている。
【００１５】
上記刃口３の四つの刃口角部１１において、この刃口角部１１を構成している二面の内面６それぞれの上記斜面９としている鋼板１０に土砂案内手段１２が、二つずつにしてケーソンの内方に向けて凸とした状態で設けられている。前記土砂案内手段１２は断面高さ寸法に比べて長さ寸法を十分に大きくしたＬ型鋼からなるものであり、鋼板１０に溶接固定されている。そして、土砂案内手段１２それぞれは、図３に示すように刃口下端縁７側の傾斜面１３の下端縁１４を内面６との間で隙間を空けることなく連続させ、前記傾斜面１３の刃口断面方向での傾斜が水平に対して仰角αを有するとともに、内面６に対して十分に起きた傾斜角度となるように設けられている。
このように土砂案内手段１２それぞれは上記傾斜面１３を備え、その傾斜面１３の刃口断面方向での傾斜が水平に対して仰角αを有しているとともに、傾斜面１３が内面６に対して十分に起きた傾斜角度となっていることから、ケーソン沈下により刃口３の内面６に沿って相対的に移動する刃口側の土砂を刃口３の内面６上から離れる方向に向けて案内するようになる。
【００１６】
さらに、刃口角部１１の二つの内面６に位置する土砂案内手段１２は、図１と図４に示すように刃口３に沿って刃口角部１１から離れる方向に向けて上り勾配となるように傾けて取り付けられている。これによって各傾斜面１３の刃口３側の下端縁１４の傾斜が、刃口３に沿って刃口角部１１から離れる方向に向けて上り勾配となり、傾斜面１３自体が長手方向において傾斜している。
刃口角部１１において、傾斜面１３それぞれが刃口３に沿って刃口角部１１から離れる方向に向けて上り勾配となるように傾斜していることから、沈下の際、刃口角部１１の二内面６に沿って上方に移動する土砂は、その土砂が相対している内面６に位置する土砂案内手段１２によって刃口角部１１とは反対側に押し出され、刃口角部１１において土砂が高い圧力ではぶつかり合わないようになって、適正にケーソンの内方側に案内される。
【００１７】
上記構成の矩形圧入ケーソン１を用いた掘削に際しては、まず、この矩形圧入ケーソン１の内周面に沿った位置での地盤からケーソンの内方の領域に対応する地盤にかけてクラムシェルなどの掘削機器を用いて鉛直掘削をする。この後、矩形圧入ケーソン１の刃口３を地盤に圧入させ、沈下させる。前記沈下によって、刃口角部１１以外の部分では内面６により土砂をケーソン内方に向けて案内するようにして先に掘削した領域側に押し出す。また、前記刃口角部１１にあっても上記土砂案内手段１２に対して相対移動する土砂を上記傾斜面１３により内面６から離しながらケーソン内方に向けて案内して先に掘削した領域側に押し出す。刃口３側の土砂の押し出しは何れも矩形圧入ケーソン１の沈下によって自動的に行なわれるものであり、刃口３の部分において特に人員を要することはなく、また刃口角部１１にあっても土砂案内手段１２によって土砂が押し出されるので、圧入力を大きくすることなく刃口側の土砂の排土は適正に行なわれる。このようにして先の掘削領域に排土された土砂を排出し、再びケーソン内周面に沿った位置での掘削作業に戻るように工程を繰り返えせばよい。
【００１８】
上述した矩形圧入ケーソン１では四つの刃口角部１１に対して、土砂案内手段１２を設けたが、この形態に限定されるものではなく、事前調査した地層に応じて予めに土砂案内手段１２の数、位置、傾斜状態を選択することができる。
図５はその一つの例を示していて、各内面６における刃口角部１１側から中央にかけての領域１５それぞれに複数の土砂案内手段１２を位置させ、各領域１５における土砂案内手段１２それぞれの傾斜面１３の下端縁１４の傾斜が内面６に沿って刃口角部１１から離れる方向に向けて上り勾配となるようにして、その傾斜面１３の長手方向での傾斜を設定してもよい。
また、図６はもう一つの例を示している。この例では、内面６それぞれに複数の土砂案内手段１２を上下にして位置させ、各傾斜面１３の下端縁１４が内面６の横幅方向に沿うようにして、傾斜面１３の長手方向での傾斜を設定している。
また、図７はさらにもう一つの例を示している。この例では、内面６それぞれに複数の土砂案内手段１２を間隔を置いて位置させ、各傾斜面１３の内面６側の端縁１６が、その内面６の縦幅方向に沿うようにして傾斜面１３を縦としているものである。図示の土砂案内手段１２それぞれは二面の傾斜面１３を備えており、沈下の際、その二面の傾斜面１３それぞれの部分で、土砂がその傾斜面１３に沿いながら上昇することによってケーソン内方側に移動し、土砂案内手段１２近傍の部分に相対する土砂も連れて内面６上から離れるようになり、前記内面６に対する付着を生じさせないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る矩形圧入ケーソンの一例を刃口側から見たケーソン底面状態を示す説明図である。
【図２】一例における刃口の縦断面形状を概略的に示す説明図である。
【図３】一例における刃口での土砂案内手段の取付状態を断面で示す説明図である。
【図４】一例における刃口内周面を一部展開して刃口角部の土砂案内手段の取付状態を示す説明図である。
【図５】他の例における刃口内周面を一部展開して土砂案内手段の取付状態を示す説明図である。
【図６】他の例における刃口内周面を一部展開して土砂案内手段の取付状態を示す説明図である。
【図７】他の例における刃口内周面を一部展開して土砂案内手段の取付状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…矩形圧入ケーソン
２…ケーソン本体
３…刃口
６…内面
７…刃口下端縁
１１…刃口角部
１２…土砂案内手段
１３…傾斜面
１４…下端縁
【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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