(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーソンを用いる地下構造物の構築方法であって、地下構造物を構築する地盤においてケーソンの通過予定部分を先行掘削して、平面外周が該ケーソンの平面外周よりも大きく、且つ平面内周が該ケーソンの平面外周よりも小さい遮水壁を設け、該遮水壁の内側に地下水が浸入しないよう遮水壁の下端部で囲まれた範囲を地盤改良し、該遮水壁の上にケーソン刃口を設置し、該ケーソン刃口の下方に位置する該遮水壁の内周部と地盤を切削すると共に、ここから地下水を排出しながら、該ケーソンの外周面が該遮水壁で被覆された状態を維持して該ケーソンを沈設することを特徴とする地下構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーソンを用いる地下構造物の構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下構造物を構築する工法としてはケーソン工法があり、この工法は、地上に予め躯体を構築し、躯体の下方の地盤を掘削して躯体を沈下させるものである。そして、このケーソン工法のうちで、躯体下方に作業室を設け、この作業室に地下水が浸入しないように高圧力の空気を送り、この作業室に作業員が入って土砂を掘削し、ケーソンを沈下させる工法がニューマチックケーソン工法である。
【０００３】
このニューマチックケーソン工法では、高気圧のもとで作業員が掘削作業を行うので掘削効率が低下し、作業員が潜函病になる危険性がある。したがって、地下水位を低下させて、作業室の空気圧を低減するニューマチックケーソン工法も提案されている。この工法では、図４（ａ）（ｂ）に示したように、地下構造物を構築する範囲の外周の地盤２０に、地下構造物の築造深度よりも深い遮水壁３１を形成し、遮水壁３１で囲まれている地盤に深井戸３２を設け、さらに、深井戸３２の内周側にケーソン刃口１１を設置する。そして、深井戸３２を通してポンプ等で地下水を排出し、遮水壁３１の内側の地下水位を低下させながら、ケーソン刃口１１の下方の作業室１５に加圧空気を送り、この作業室１５に作業員を入れてここを掘削し、ケーソン１０を沈設して地下構造物を構築する。なお、遮水壁を設けずに深井戸のみで地下水位を低下させる工法もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した地下水位低下ケーソン工法において、作業室の気圧低減は可能であるが、圧気設備を全廃することはできず、その設備コストは殆ど変わらない。また図４（ａ）に示したように、基礎岩盤２２が傾斜している場合、ここに到達したケーソン刃口１１が傾きやすいという欠点が有る。
【０００５】
本発明は上記従来技術の問題点に着目し、これを解決せんとしたものであり、その課題は、掘削作業室内を地上と同じ気圧に保ちながら、ここでの地下水の湧出を抑制することができる地下構造物の構築方法を提供することにある。
【０００６】
また本発明の別の課題は、基礎岩盤が傾斜している場合であっても、ここに到達するケーソン刃口の傾きを抑制することができる地下構造物の構築方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の課題を解決するために、本発明では、ケーソンを用いる地下構造物の構築方法であって、地下構造物を構築する地盤においてケーソンの通過予定部分を先行掘削して、平面外周が該ケーソンの平面外周よりも大きく、且つ平面内周が該ケーソンの平面外周よりも小さい遮水壁を設け、該遮水壁の内側に地下水が浸入しないよう遮水壁の下端部で囲まれた範囲を地盤改良し、該遮水壁の上にケーソン刃口を設置し、該ケーソン刃口の下方に位置する該遮水壁の内周部と地盤を切削すると共に、ここから地下水を排出しながら、該ケーソンの外周面が該遮水壁で被覆された状態を維持して該ケーソンを沈設することを特徴とする地下構造物の構築方法を提供する。
本発明では、平面外周がケーソンの平面外周よりも大きく且つ平面内周がケーソンの平面外周よりも小さい遮水壁を形成し、該遮水壁の内側に地下水が浸入しないよう遮水壁の下端部で囲まれた範囲を地盤改良し、この遮水壁を外周地盤まで突き破ることのないように、遮水壁の内周部分のみと地盤とを切削しながらケーソンを沈設する。したがって、ケーソンは沈設時に遮水壁で被覆された状態に維持されて、遮水壁の外周地盤の地下水はケーソンの掘削作業室に浸入しないので、掘削部分の地下水を釜場を設けてポンプ等により地上に排出するか、あるいはケーソン下方地盤に深井戸、ウェルポイント又はバキュームディープウェル等を設けてここから排水すれば、掘削作業室内に加圧空気を送ることなく掘削作業を行うことができる。
【０００９】
本発明において、前記遮水壁は、地下水が遮水壁外周から内側に浸透しないような地下連続地中壁であれば良い。また、遮水壁の圧縮強度はケーソン刃口を下方から支持できる程度で且つケーソン沈設時の切削が可能な程度であれば良く、例えば、５〜２０kg／cm2程度が好ましい。さらに、遮水壁はケーソン沈設時の切削を容易にするために、無筋の地中壁とすることが好ましく、例えば、ソイルモルタルによる柱列連続壁、無筋連続地中壁又はセメントベントナイト等による置換杭を用いることができる。
【００１０】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は、所定の深度に不透水層を有する地盤において、本発明の地下構造物の構築方法を適用した際の縦断面図であって、ケーソンの沈設過程を示す。また図２（ａ）は図１を上方から見下ろした平面図であり、図２（ｂ）は図１におけるIIb−IIbの矢視図である。
【００１１】
橋脚の基礎などの地下構造物を構築する場合、地下構造物の構築予定地盤２０におけるケーソン１０の通過予定部分を先行掘削して、遮水壁１３を構築する。この遮水壁１３はソイルモルタルによる無筋の柱列壁であって、内側に地下水が浸透しないように連続壁として、例えば、アースオーガー（図示せず）を不透水層２１のある深さまで掘進させ、ソイルモルタルを注入しながら抜き取る工程を繰り返して形成する。また遮水壁１３の平面形状は、その平面外周寸法をケーソン刃口１１及びケーソン１０の平面外周よりも大きく、且つ平面内周の寸法をケーソン刃口１１及びケーソン１０の平面外周よりも小さくして、図１及び図２（ａ）に示したように、沈設されるケーソン刃口１１及びケーソン１０を取り囲んで閉じるような平面形状に形成する。このように遮水壁１３を形成すれば、不透水層２１と共に作用して、遮水壁１３の内側への地下水の浸入を遮断することができる。
【００１２】
そして、遮水壁１３を構築した後、遮水壁１３で囲まれた地盤２０ａに深井戸１４を設け、ケーソン刃口１１をその平面外周が遮水壁１３の平面外周よりも外側にはみ出さないように、遮水壁１３の上端に配置し、排水パイプ１２をケーソン刃口１１に貫通させて深井戸１４に連通させる。ここで、ケーソン刃口１１の平面形状は矩形や円形のものなど、地下構造物に応じて適宜定め、またケーソン１０はケーソン刃口１１と同様な平面形状のものを用いる。
【００１３】
次いで、深井戸１４から排水パイプ１２を介して地下水を排水しながら、遮水壁１３を外周地盤２０まで突き破ることのないように、ケーソン刃口１１の下方に位置する遮水壁１３の内周部分１３ａを切削するとともに、ケーソン刃口１１内側の地盤２０ａを掘削して、ケーソン刃口１１及びケーソン１０を遮水壁１３で囲んだ状態を維持しながら沈下させる。ここで、遮水壁１３の内周部分１３ａは徐々に切削されるものの、ケーソン刃口１１は遮水壁１３の切削部分の上に沈下し、遮水壁１３により下方から支持された状態が維持される。したがって、ケーソン刃口１１は地盤による下方からの支持力を必要とせず、不透水層２１に至る途中に傾斜岩盤があったり、また不透水層２１が傾斜している場合にも、これら傾斜面によりケーソン刃口１１が傾くことは無く、ケーソン刃口１１及びケーソン１０の水平状態は常に維持される。そして、図３に示したように、ケーソン刃口１１が不透水層２１に到達したら掘削作業を停止する。
【００１４】
掘削作業の停止後、ケーソン刃口１１の下方にコンクリートを打設して底版（図示せず）を形成し、不透水層２１が支持層になる場合には、底版とケーソン刃口１１及びケーソン１０とが地下構造物を構成する。一方、不透水層２１が軟弱で支持層がさらに深い場合には、ケーソン刃口１１の下方に支持杭（図示せず）を打ち、その後に、支持杭とケーソン刃口１１とを連結するようにコンクリートを打設して底版を形成し、支持杭とケーソン刃口１１とを連結するようにコンクリートを打設して底版を形成し、支持杭と底版とケーソン刃口１１及びケーソン１０とで地下構造物を構成する。
【００１５】
次に、図示はしないが、所定の深さに不透水層が存在しない地盤で地下構造物を構築する方法について説明する。最初に、上記遮水壁１３と同様に略鉛直方向に筒状に延びる遮水壁を所定深さまで形成する。そして、この遮水壁の下端部で囲まれた範囲を地盤改良し、遮水壁下端から内側へ浸入する地下水を遮断する。
【００１６】
地盤改良後には、上記と同様に、ケーソン刃口を遮水壁の上端に配置し、深井戸と排水パイプとを設け、遮水壁で囲まれた内部の地下水を排水しながら、遮水壁の内周部分のみを切削するとともに、ケーソン刃口内側の地盤を掘削し、ケーソン刃口及びケーソンを沈下させる。ケーソン刃口が地盤改良部分に到達したら掘削作業を停止する。そして、地盤改良を行った地盤に充分な支持力がある場合には、ケーソン刃口の下方にコンクリートを打設して底版を形成し、逆に、改良地盤に充分な支持力が期待できない場合には、ケーソン刃口下方に支持杭を打ち、この支持杭とケーソン刃口とを連結するようにコンクリートを打設して底版を形成する。
【００１７】
【発明の効果】
本発明では、平面外周がケーソンの平面外周よりも大きく且つ平面内周がケーソンの平面外周よりも小さい遮水壁を形成し、この遮水壁の上にケーソン刃口を設置し、ケーソンが遮水壁で被覆された状態を維持しながら、ケーソン下方の遮水壁内周部分のみと地盤とを掘削してケーソンを沈設するので、ケーソン作業室内に加圧空気を送らなくても、遮水壁外周からケーソン作業室への地下水の浸入を防止することができる。したがって、ケーソン作業室内に加圧空気を送るための圧気設備を省略することができる。また、ケーソンは、切削した遮水壁の内周部分に当接し、ここで下方から支持された状態で沈設されるので、ケーソン刃口が傾斜岩盤に達した場合にも、ケーソン刃口及びケーソンは水平状態を維持することができる。
【００１８】
また本発明では、遮水壁の下端で囲まれた地盤を地盤改良するので、所定深度に不透水層が存在しないような地盤であっても、ケーソンの作業室へ加圧空気を供給せずに地下水の浸入を防止しながら、ケーソンの沈設作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地下構造物の構築方法において、ケーソンの沈設過程を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１におけるケーソンの平面図であり、（ｂ）は図１におけるIIｂ−IIｂ矢視図である。
【図３】本発明の地下構造物の構築方法において、ケーソンを基礎地盤である不透水層に沈設した状態を示す縦断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来のケーソン工法を示す縦断面図及び平面図である。
【符号の説明】
１０  ケーソン
１１  ケーソン刃口
１３  遮水壁
１４  深井戸
２１  不透水層
【図１】
0003967473.tif 000002
【図２】
0003967473.tif 000003
【図３】
0003967473.tif 000004
【図４】
0003967473.tif 000005