(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）所定の大きさ及び形状に分割して形成したケーソン函体の分割製作工程、
（ロ）前記ケーソン函体の設置場所への運搬工程、
（ハ）前記ケーソン函体の沈降工程、
（ニ）前記ケーソン函体の位置決め・仮固定工程、
（ホ）前記ケーソン函体の接合工程、
（ヘ）所定の高さになるまで、前記（イ）から（ホ）の各工程を行う繰返し工程、
の各工程によりケーソン基礎を構築する設置ケーソン工法であって、前記ケーソン函体の位置決め・仮固定工程において、主として前記ケーソン函体の側面部に取付けた推進力発生手段を用いて位置決めするように構成され、
前記推進力発生手段は、前記ケーソン函体に着脱自在であることを特徴とする、
設置ケーソン工法。
【請求項２】
前記ケーソン函体が、前記ケーソン函体同士を接合した場合に当該接合部が密閉空間を形成するように構成され、
前記ケーソン函体の接合工程において、前記密閉空間を形成する前記接合部内の圧力を減ずることにより水圧接合することを特徴とする、
請求項１記載の設置ケーソン工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中で施工する設置ケーソン工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海上構造物の基礎としてケーソン基礎を使用する場合に、水中にケーソンを設置する方法として、従来はドライドック等でケーソン函体の全体を製作し、ケーソン函体を海上に浮遊させて設置場所まで海上運搬し、ケーソン函体内に注水して沈降することにより行っていた。
しかし、ドライドックの製作ヤードの規模により製作可能なケーソン函体の大きさは制限されていたため、大型のケーソン函体の場合には製作不能な場合が生じるという問題点を有していた。
また、従来の工法では、ケーソン函体の製作から据付完了までの作業期間には余裕期間がなく、全体工期を短縮することは難しかった。
更に、大型ケーソンを分割製作して、組立施工する工法は、橋梁の橋脚、サイロ建築等の陸上の塔状構造物では一般的に実施されている工法であったが、水中で施工する場合には水流が存在するため、その流れによる抵抗が大きく、ケーソン函体の位置決め、接合が難しく、実施することは困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の欠点を除くためになされたものであり、大型ケーソンを所定の大きさ及び形状を有するケーソン函体（ブロック）に分割して製造し、水中において設置する工法を提供することにより大型ケーソンを実現ならしめ、又ケーソン基礎構築のために要する作業期間の短縮及び工費の削減を図ることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
要するに、請求項１に係る本発明は、（イ）所定の大きさ及び形状に分割して形成したケーソン函体の分割製作工程、（ロ）前記ケーソン函体の設置場所への運搬工程、（ハ）前記ケーソン函体の沈降工程、（ニ）前記ケーソン函体の位置決め・仮固定工程、（ホ）前記ケーソン函体の接合工程、（ヘ）所定の高さになるまで、前記（イ）から（ホ）の各工程を行う繰返し工程、の各工程によりケーソン基礎を構築する設置ケーソン工法であって、主として前記ケーソン函体の位置決め・仮固定工程において、前記ケーソン函体の側面部に取付けた推進力発生手段を用いて位置決めするように構成され、前記推進力発生手段は、前記ケーソン函体に着脱自在であることを特徴とする、設置ケーソン工法を提供するものである。
【０００５】
即ち、本発明は、主として、推進力発生手段を用いてケーソン函体の位置決めを行うことにより、これまで難しかった水中でのケーソン函体の設置を容易に行うことを可能とするものである。
【０００６】
また、請求項２に係る本発明は、前記ケーソン函体が、各ケーソン函体同士を接合した場合に当該接合部が密閉空間を形成するように構成されている場合において、前記ケーソン函体同士を接合するにあたり、密閉空間を形成する前記接合部内の圧力を減ずることにより水圧接合することを特徴とする、請求項１記載の設置ケーソン工法を提供するものである。
【０００７】
即ち、本発明は、水中において水圧接合によりケーソン函体を設置する工法を提供することにより、ケーソン函体の設置を容易とすることを可能とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る設置ケーソン工法に関する実施の一形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。
各工程について説明する前に、本発明において分割製作されるケーソン函体Ｃの構成について説明する。
尚、後述するように、本発明は既に設置されている既設ケーソン函体Ｃ’上に、ケーソン函体Ｃを設置する工程を繰り返すものであり、設置されるケーソン函体Ｃと既に設置されている既設ケーソン函体Ｃ’とは同一であるため、以下の説明では特に明示しない限りは、同一の符号を用いることにする。また、図１に示すように、ケーソン函体Ｃは断面形状が左右対称構造であるため、一方のみについて説明することとする。
【０００９】
図１に示すように、本実施例では、ケーソン函体Ｃの全体形状は直方体であり、その断面形状は長方形である。また、その本体重量を軽減し、設置場所への運搬を容易にするために、上面材１ｇと、底面材１ｆと、内側と外側の壁面材１ａにより形成される二重壁（二重壁部１）を有する構造となっており、当該二重壁部１以外の部分は空洞（空洞部２）となっている。更に、二重壁部１の内部は、中空部１ｈとなっており、その断面形状は長方形である。そして、その内部に水Ｗやコンクリート等を充填することが可能な構造となっている。即ち、ケーソン函体Ｃは、直方体の中央部をくりぬいた空洞部２を有し、当該空洞部２以外の部分は中空角環状の中空部１ｈを有する二重壁部１を有する構造となっている。
ケーソン函体Ｃの材質は、鋼材、コンクリート等が用いられるが、大水深である深海で設置される場合には、一般的に鋼製ケーソンが用いられるため、二重壁部１もそれらの材質で形成されている。
尚、ケーソン函体Ｃの全体形状には特に制限はないが、一般的には直方体、円筒体等の形状が用いられている。二重壁部１内部の中空部１ｈの全体形状についても、特に制限はないが、大水深である深海でケーソンの据付けを行う場合には、水圧による高圧力に耐えることができるように、その形状は円環形状、球形状、円筒形状であることが望ましいものである。
【００１０】
二重壁部１の内側側面部１ｅの下部には、二重壁部１の壁体材１ａ及び底面材１ｆを貫通して接合部７に至る圧抜管１１が、圧抜弁４を介して付設されており、当該圧抜管１１は後述する真空ポンプ等（図示せず）に接続することができる構造となっている。
また、内側側面部１ｅの下部には、壁体材１ａを貫通して中空部１ｈに至る注水管１３が、注水弁６を介して付設されており、当該注水管１３は注水ポンプ（図示せず）に接続することができる構造となっている。
更に、内側側面部１ｅの上部には、壁体材１ａを貫通し中空部１ｈに至る圧抜管１２が、圧抜弁５を介して付設されており、当該圧抜管１２は、中空部１ｈの圧力を減ずる役割を果たすと共に、後述するように、コンクリートポンプ（図示せず）に接続することができる構造となっている。
また、壁体材上面部１ｂ又は壁体材底面部１ｃと底面材１ｆにより凹部が形成されており、ケーソン函体Ｃ同士を接合した場合には、当該接合部７が形成される。
【００１１】
更に、ケーソン函体Ｃは、後述する水圧接合により接合されるため、壁体材上面部１ｂ又は壁体材底面部１ｃ（本実施例では壁体材上面部１ｂ）には密閉空間を形成するためのガスケット（本実施例では、ゴムガスケット３）が付設されている。
上述したように、本実施例ではケーソン函体Ｃは二重壁部１を有している。そのため、ゴムガスケット３は、ケーソン函体Ｃと既設ケーソン函体Ｃ’を接合する際に、接合部７の水密性を確保するために、当該接合部７が密閉空間を形成するように、外側側面部１ｄの外周及び内側側面部１ｅの内周に沿った形状で設ける必要がある。
尚、ガスケットはゴムガスケット３以外のものであっても、なんら問題はない。
【００１２】
また、ケーソン函体Ｃのゴムガスケット３が付設されている面（本実施例では壁体材上面部１ｂ）には、所定位置に突設部材１ｐ（せん断キー）を設け、また、設置されるケーソン函体Ｃの壁体材底面部１ｃには、既設ケーソン函体Ｃ’とケーソン函体Ｃが一体となるように接合した際に、上記突設部材１ｐに嵌合する位置に、嵌合する形状の凹溝１ｑを設ける構造とする。これにより、ケーソン函体Ｃを設置する際の位置決め時のガイド役を果たし、シアーピースにもなる。
【００１３】
更に、二重壁部１の外側側面部１ｄの上部には、推進力発生手段として、後述するサイドスラスターＳが取付けられている。サイドスラスターＳの種類、大きさ、取付け位置、及び取付け数はケーソン函体Ｃの大きさ及び施工現場の状況に応じて決定されることになる。また、サイドスラスターＳは着脱が容易になっているため、適宜、取付位置等を調節することが可能である。
【００１４】
次に、各工程について説明するが、図４に示すように、本発明に係る設置ケーソンの工法は、（１）ケーソン函体Ｃの分割製作工程、（２）ケーソン函体Ｃの設置場所への運搬工程、（３）ケーソン函体Ｃの沈降工程、（４）ケーソン函体Ｃの位置決め・仮固定工程、（５）ケーソン函体Ｃの水圧接合工程、（６）所定高さになるまで（１）から（５）の工程の繰返し工程、（７）コンクリートの充填工程、の各工程により行う。
【００１５】
まず、第１工程である、ケーソン函体Ｃの分割製作工程について説明する。
図２（ａ）に示すように、ケーソン函体Ｃは、陸上のドライドック等の製作ヤードで、所定の大きさのブロックに分割して製作されることになるが、基本的な工程は従来行われている工程と同様のものである。
上記のケーソン函体Ｃの大きさは、完成時におけるケーソン基礎の大きさ及び製作ヤードの規模等に応じて決定されることになるため、ケーソン函体Ｃの大きさが任意に設定可能となる点で有利な効果を有する。
また、ケーソン函体Ｃの分割製作工程は、以下に示す、ケーソンの運搬から接合までの一連の工程と並行して行うことが可能となることから、全体工期を短縮することが可能となる。
【００１６】
次に、第２工程であるケーソン函体Ｃの設置場所への運搬工程について説明する。
本工程は、従来行われている工程と同様の工程であり、図２（ｂ）に示すように、ドッグ内（図示せず）に注水することによりケーソン函体Ｃを浮上させ、分割製作されたままのケーソン函体Ｃを、海上に浮かせて曳船Ｅにより据付け現場へ海上運送又はＤ．Ｃ．Ｌ．（Ｄｒａｆｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃａｉｓｓｏｎ  Ｌａｕｎｃｈｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）により、据付け現場まで曳航するものである。
ケーソン函体Ｃにはその所定位置に曳航用ワイヤロープ９が取付けられており、曳船Ｅが当該曳航用ワイヤロープ９を支持しながら、ケーソン函体Ｃを設置場所まで曳航することになる。また、ケーソン函体Ｃは中空部１ｈを有することから、浮力が発生するため、ケーソン函体Ｃを水中に浮遊させながら曳航することができる。
【００１７】
次に、第３工程であるケーソン函体Ｃの沈降工程について説明するが、本工程も従来行われている工程と同様の工程である。
本工程は、図２（ｃ）、図３（ａ）に示すように、ケーソン函体Ｃを設置場所へ運搬した後、沈設用ワイヤロープ１０を介してクレーン船Ｋにより支持されたケーソン函体Ｃの中空部１ｈに注水管１３を通して注水していくことにより荷重制御を行うことで、その自重によりケーソン函体Ｃを沈降するものである。
【００１８】
次に、第４工程であるケーソン函体Ｃの位置決め・仮固定工程について説明する。本工程は、第３工程と一体として行うものであり、ケーソン函体Ｃの設置場所の位置決めを正確に行うためのものである。
まず、ケーソン函体Ｃの位置決め工程について説明する。
陸上での施工の場合とは異なり、水中では水流があり、その流れによる抵抗下で施工を行わなければならない。加えて、大水深の深海で施工を行う場合には、過大な水圧を受ける中で、施工を行わなければならない。そこで、図１（ａ）に示すように、ケーソン函体Ｃに取付けられたサイドスラスターＳの推進力により、ケーソン函体Ｃの設置場所を微調整することにより、位置決めを正確に行うことを可能としたものである。サイドスラスターＳは外側側面部１ｄに取付けることにより、そのプロペラ（図示せず）の旋回による推進力を利用して、ケーソン函体Ｃの位置を３６０度旋回自在に変化させる装置である。
例えば、水流の影響によりケーソン函体Ｃの位置が変化してしまう場合には、水流による流体圧に対し、サイドスラスターＳを用いて発生させた推進力を対抗させることにより、ケーソン函体Ｃの設置場所を所定位置に修正することが可能となる。
尚、本実施例においては、推進力発生手段としてサイドスラスターＳを用いたが、その他の手段を用いても何ら問題はない。
【００１９】
更に、上記のサイドスラスターＳによる方法を補助するために、アンカーと係留ウインチ（図示せず）を用いてケーソン函体Ｃの位置を調節する方法や、ケーソン函体Ｃを曳船Ｅにより牽引する方法等を補助として用いることにより、より正確に設置位置を決定することができる。
【００２０】
次に、ケーソン函体Ｃの仮固定工程について説明する。
既に同様の方法により設置されている既設ケーソン函体Ｃ’上へ、ケーソン函体Ｃを固定する仮固定工程は、上記方法で位置決めを行った後、更に中空部１ｈに注水することにより、ケーソン函体Ｃが浮遊しないようにケーソン函体Ｃを固定することにより行うものである。
尚、既設ケーソン函体Ｃ’上へのケーソン函体Ｃの仮固定は、上記の既設ケーソン函体Ｃ’に形成された突設部材１ｐをケーソン函体Ｃの凹溝１ｑに嵌挿することにより、両部材をガイド役として用いることでより正確に行うことが可能となる。
【００２１】
上記の方法により仮固定されているケーソン函体Ｃは、最低限の水密性が保たれているにすぎない状態である。即ち、仮固定工程が終了した状態では、ケーソン函体Ｃは、単に、既設ケーソン函体Ｃ’上に設置されているにすぎない状態であり、既設ケーソン函体Ｃ’の上面部に付設されているゴムガスケット３が、設置するケーソン函体Ｃの底面に圧接することにより、上記ゴムガスケット３の先端部がつぶれることになることから、水密性が保たれている状態になっているものである。そのため、上下の函体（ケーソン函体Ｃ及び既設ケーソン函体Ｃ’）を一体構造物とするために以下に説明する水圧接合を用いる。
【００２２】
次に、第５工程であるケーソン函体Ｃの水圧接合工程について説明する。
図１（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、水圧接合工程は、仮固定工程後、既設ケーソン函体Ｃ’の上面材１’ｇと設置されたケーソン函体Ｃの底面材１ｆとゴムガスケット３から形成された接合部７内に内封された水Ｗの水圧を、中空部１ｈに接続されている圧抜管１１の圧抜弁４を開き減圧することにより、既設ケーソン函体Ｃ’及びケーソン函体Ｃを接合する工程である。
【００２３】
当該水圧接合工法の原理について、以下に、簡単に説明する。
ケーソン函体Ｃには、その水深に応じて静水圧が作用している。仮固定された状態では、接合部７内には水Ｗが内封されており、外部から及ぼされる静水圧と等しい静水圧が生じている。
しかし、接合部７内に内封された水Ｗの圧力を減圧していくと、静水圧から接合部７内の圧力を減じた圧力が有効圧力として、ケーソン函体Ｃ上部から作用することになる。従って、ケーソン函体Ｃに働く水圧と接合部７内の圧力の圧力差により、ゴムガスケット３が均一に押圧され、既設ケーソン函体Ｃ’が設置するケーソン函体Ｃに圧着することになり、両ケーソン函体が完全に接合される。
【００２４】
また、水圧接合後は、ＰＣ鋼材８等により両ケーソン函体を連結固定し、一体化させることにより、当該工程は終了する。
尚、サイドスラスターＳは作業が終了した後に取り外し、次のケーソン函体Ｃの位置決め、接合する際に使用する。このようにサイドスラスターＳは着脱が容易であり、簡単な準備及び操作により、施工が可能となるという効果を有する。
【００２５】
図３（ｃ）に示すように、第５工程終了後は、ケーソン基礎２０の満たすべき所定の高さとなるまで、上記のケーソン函体Ｃの分割製作工程から、ケーソン函体Ｃの水圧接合工程までの各工程を繰り返して行うことになる（第６工程）。
【００２６】
最後に、第７工程である、コンクリートの充填工程について説明する。
本工程も従来の工程と同様の工程であり、図３（ｄ）に示すように、接合されたケーソン函体Ｃをケーソン基礎２０とするために、中空部１ｈ、及び空洞部２に、プレパックドコンクリートや特殊水中コンクリート等の各種コンクリートを充填することにより、ケーソン函体Ｃを一体化して、ケーソン基礎２０とするものである。
コンクリートの充填は、中空部１ｈ、及び空洞部２内の排水を行った後、行うことになるが、中空部１ｈ内へのコンクリートの充填は、圧抜管１２にコンクリートポンプ（図示せず）等を接続して行うことになる。
【００２７】
尚、実際の施工時には、コンピュータ処理を行った位置測量データを用い、注水、クレーン船のワイヤーの吊り降ろし、係留ウインチ等の操作を行うことになる。
また、本実施例では、既設ケーソン函体Ｃ’上にケーソン函体Ｃを設置する際について説明したが、図２（ｄ）に示すように、基礎地盤上に最初に直接ケーソン函体Ｃを沈設する場合についても、同様の手順で行うこととなる。
【００２８】
本実施例では、ケーソン函体Ｃとして二重壁部１を有する二重壁ケーソンとしたが、その本体に空洞部２を有しない一重壁ケーソンを用いた場合についても、同様の施工方法を適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によると、上記の通り、ケーソンを所定の大きさ及び形状を有するケーソン函体に分割して製造し、水中において設置する工法を提供することにより、ケーソン基礎構築のために要する作業期間の短縮及び工費の削減を図ることが可能となるという効果を得ることができる。
即ち、推進力発生手段を用いてケーソン函体の位置決めを行うこと、及び水圧接合工程によりにより、分割製作されたケーソン函体を一体化してケーソン基礎とすることで、これまで難しかった水中でのケーソン函体の設置を容易に行うことを可能とするという効果を得ることができる。
また、ケーソンを所定の大きさ及び形状を有するケーソン函体に分割して製造することを可能とすることにより、ヤード規模に応じてケーソンを分割して製作できることとなり、完成されるケーソン基礎の大きさが制限されなくなるという効果を得ることができる。
更に、ケーソン函体の分割製作工程とケーソン函体の設置工程を、それぞれ並行して行うことが可能となるため、全体工期の短縮を図ることが可能となるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はケーソン函体の位置決め・仮固定工程を示す側断面図、（ｂ）はケーソン函体の水圧接合工程を示す側断面図である。
【図２】（ａ）はケーソン函体の分割製作工程を示す側断面図、（ｂ）はケーソン函体の設置場所への運搬工程を示す側断面図、（ｃ）はケーソン函体の沈降工程を示す側断面図、（ｄ）はケーソン函体の基礎地盤上への設置工程を示す側断面図である。
【図３】（ａ）はケーソン函体の沈降工程を示す側断面図、（ｂ）はケーソン函体の位置決め・仮固定工程及び水圧接合工程を示す側断面図、（ｃ）はケーソン函体の水圧接合工程を繰返した状態を示す側断面図、（ｄ）はコンクリートの充填工程を示す側断面図である。
【図４】本発明に係る設置ケーソン工法の各工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１      二重壁部
１ａ    壁体材
１ｂ    壁体材上面部
１ｃ    壁体材底面部
１ｄ    外側側面部
１ｅ    内側側面部
１ｆ    底面材
１ｇ    上面材
１ｈ    中空部
１ｐ    突設部材（せん断キー）
１ｑ    凹溝
２      空洞部
３      ゴムガスケット
４，５  圧抜弁
６      注水弁
７      接合部
８      ＰＣ鋼材
９      曳航用ワイヤロープ
１０    沈設用ワイヤロープ
１１，１２  圧抜管
１３    注水管
２０    ケーソン基礎
Ｃ      ケーソン函体
Ｃ’    既設ケーソン函体
Ｓ      サイドスラスター（推進力発生手段）
Ｋ      クレーン船
Ｅ      曳船
Ｗ      水
【図１】
0003930636.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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