(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニューマチックケーソン（１）の沈設に先立って、予めニューマチックケーソン（１）のシャフト（６）直下付近の地盤を削孔し、この削孔部分にモルタルの如き材料又は砂を充填し、ニューマチックケーソンの沈下掘削をする場合、前記削孔部分内の充填物（１５）を掘削して土砂バケット設置用穴（１６）を形成し、この土砂バケット設置穴（１６）の形成と同時、あるいは前後して、土砂バケット用孔（１０）の外周周縁部に、外周周縁部が重なった状態で略鉛直方向へ向けて排水ピット用孔（２０）を形成し、この排水ピット用孔（２０）にモルタルの如き材料又は砂を充填し、前記土砂バケット設置用穴（１６）内に土砂バケット（１２）を設置し、この土砂バケット（１２）に掘削土砂を積み込み、この土砂バケット（１２）を介して作業室（５）外へ掘削土砂を搬出し、かつ前記排水ピット用孔（２０）の充填物（２１）を掘削して前記排水ピット（２２）を形成し、この排水ピット（２２）内に導いた地下水（Ｗ）を水中ポンプ（２３）を介して作業室（５）の外部へ排水することを特徴とするニューマチックケーソンにおける土砂バケットへの掘削土砂搬出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニューマチックケーソンにおける掘削土砂搬出方法に関するものであり、特に、掘削土砂の搬出を円滑に行えるニューマチックケーソンにおける掘削土砂搬出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示す如く、ニューマチックケーソン５０の作業室５１には、圧縮空気が供給され、所定の圧気状態に保たれている。また、作業室５１におけるスラブ５２の開口部５３には、上端部にロック５５が設けられたたシャフト５４が接続されている。
【０００３】
また、作業室５１内には、掘削機５６が走行レール５５を介してスラブ５２の天井に設けられており、掘削機５６は遠隔操作により地山Ｇを掘削できるようになっている。掘削機５６によって掘削された土砂は、土砂バケット５７内に積み込まれ、この土砂バケット５７により、シャフト５４を介してロック５５より排出されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のニューマチックケーソンにおける土砂搬出方法では、走行レール５５に沿って掘削機５６を移動つつ作業室５１内の土砂を全体にわたって掘削する場合、掘削機５６と土砂バケット５７とが接触し、掘削作業に支障を来したり、土砂バケット５７にすでに積み込まれた土砂が土砂バケット５７外へ飛散したりするという問題がある。
【０００５】
土砂バケット５７を掘削機５６の移動軌跡から退避させて上記問題を解決しようとすると、その分、土砂の搬出作業が煩雑になるという問題がある。
この発明は、上記のことに鑑み提案されたものであって、掘削機と土砂バケットとの接触を防止することにより、土砂搬出作業を円滑に行えるニューマチックケーソンにおける掘削土砂搬出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、下記の構成からなることを特徴としている。
すなわち、本発明は、ニューマチックケーソン１の沈設に先立って、予めニューマチックケーソン１のシャフト６直下付近の地盤を削孔し、この削孔部分にモルタルの如き材料又は砂を充填し、ニューマチックケーソンの沈下掘削をする場合、前記削孔部分内の充填物１５を掘削して土砂バケット設置用穴１６を形成し、この土砂バケット設置穴１６の形成と同時、あるいは前後して、土砂バケット用孔１０の外周周縁部に、外周周縁部が重なった状態で略鉛直方向へ向けて排水ピット用孔２０を形成し、この排水ピット用孔２０にモルタルの如き材料又は砂を充填し、前記土砂バケット設置用穴１６内に土砂バケット１２を設置し、この土砂バケット１２に掘削土砂を積み込み、この土砂バケット１２を介して作業室５外へ掘削土砂を搬出し、かつ前記排水ピット用孔２０の充填物２１を掘削して前記排水ピット２２を形成し、この排水ピット２２内に導いた地下水Ｗを水中ポンプ２３を介して作業室５の外部へ排水することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の基本形態に係るニューマチックケーソンにおける掘削土砂搬出方法を説明する断面図が示されている。
【０００８】
図中１は断面が円形または矩形などのニューマチックケーソンであり、この下方にはニューマチックケーソン１の側壁２の刃口３と、ニューマチックケーソン１の上下を仕切るスラブ４とによって、作業室５が区画形成されている。この作業室５内には、周知の手段によって大気圧側からポンプを介し圧気が送られるようになっている。
【０００９】
作業室５内には、スラブ４の天井に設けられた走行レール７を介して遠隔操作により移動自在な掘削機８が設けられる。スラブ４の略中央部には、略円形のスラブ開口部４Ａが形成され、このスラブ開口部４Ａには、ニューマチックケーソン１内に設けられたシャフト６が接続され、このシャフト６の上部には、ロック９が取り付けられている。なお、シャフト６は、ニューマチックケーソン１の沈下に伴って順次継ぎ足されるものである。
【００１０】
前記作業室５内の地山Ｇのシャフト６と対向する部位には、土砂バケット用穴１０が形成される。土砂バケット用穴１０は、ほぼ鉛直方向へ向けて形成され、その底部１０Ａが図２に示す最終掘削時における刃口３の下端部よりも下方に位置した状態に形成される。また、作業室５内には、ワイヤ１１を介してシャフト６内を昇降自在な土砂バケット１２が設けられる。なお、特に図示しないが、ニューマチックケーソン１には、掘削機搬入・搬出用のシャフトや、必要に応じ作業員用のシャフト、ロック等が設けられる。
【００１１】
次に、上記構成のニューマチックケーソンにおける土砂搬出方法ついて説明する。
ニューマチックケーソン１の設置に先立って、そのシャフト６の直下付近の地盤、すなわち、シャフト６に対向する部位の軟弱地盤１３、さらには岩・固結地盤１４を削孔機（図示省略）を用いて削孔し、土砂バケット用孔１０を予め形成する。そして、この土砂バケット用孔１０内に砂や、低強度のモルタル、またはソイルモルタルのような充填物１５を充填する。
【００１２】
次いで、軟弱地盤２２にニューマチックケーソン１を設置する。この設置にあたっては、シャフト６の中心軸が土砂バケット用孔１０の中心軸とほぼ一致するようにニューマチックケーソン１を設置する。しかる後、作業室５内に、掘削機８等、掘削作業などに必要とされる各種の機器、設備などを周知の手段によって前記掘削機搬入・搬出用のシャフトを介して搬入する。
【００１３】
次いで、作業室５内を圧気状態として、充填物１５を掘削機８を用いて掘削して、断面が略円形状の土砂バケット設置用穴１６を形成し、この土砂バケット設置用穴１６に土砂バケット１２を収納・設置する。この場合、充填物１５が低強度のモルタル等によって形成されているので、軟弱地盤１３はもちろん掘削が困難な岩・固結地盤１４にも、容易に土砂バケット設置用穴１６を形成できる。
【００１４】
なお、この土砂バケット設置用穴１６は、土砂バケット１２を設置した場合に、土砂バケット１２に掘削機８が接触しないような深さに形成する。だだし、土砂バケット設置用穴１６を深く形成し過ぎると、掘削機８によって、掘削土砂を土砂バケット１２に投入する場合に、支障を来すので、土砂バケット設置用穴１６は、掘削機８が土砂バケット１２に接触しない限度において、土砂バケット１２が掘削機８の移動軌跡に接近する位置に至ような深さに形成するのが好ましい。
【００１５】
また、土砂バケット設置用穴１６は、その径が土砂バケット１２の径と略等しくするのが好ましいが、土砂バケット１２の径よりも径を十分に大きくとってもよい。土砂バケット設置用穴１６の径が、土砂バケット１２の径と略同一である場合には、土砂バケット１２に掘削土砂を積み込む場合に、土砂バケット設置用穴１６の内面が土砂バケット１２を安定した状態に保持する機能を発揮する。
【００１６】
次いで、掘削機８を走行レール７に沿って移動させつつ地山Ｇを掘削し、掘削された土砂を土砂バケット設置用穴１６に設置された土砂バケット１２に積み込む。この掘削機８による掘削作業では、土砂バケット１２が、土砂バケット設置用穴１６内に位置し、掘削機８の移動軌跡から退避しているので、掘削機８が土砂バケット１２に接触することはない、このため、掘削作業を円滑に行える。また、上記の如く、掘削機８が土砂バケット１２に接触することがないので、土砂バケット１２が傾いたり、倒れたりして、一旦土砂バケット１２に積み込まれた土砂が土砂バケット１２外へ飛散したりすることもない。
【００１７】
掘削の進行に伴って土砂バケット１２が掘削土砂で満された後、土砂バケット設置用穴１６から土砂バケット１２を引き出し、シャフト６を介してロック９より外部に排出する。
【００１８】
掘削が次第に進行して、軟弱地盤２２（岩・固結地盤１４）からの土砂バケット１２の突出量が、掘削機８と土砂バケット１２とが接触する大きさになる前に、掘削機８によって、前記と同様の深さに土砂バケット設置用穴１６を形成する。そして、この土砂バケット設置用穴１６に再び、土砂バケット１２を設置し、上記の掘削、搬出作業を図２に示す最終掘削状態となるまで繰り返し、掘削土砂の搬出作業を終了する。
なお、火薬による破砕を行う場合には、土砂バケット設置用穴１６の空間が芯抜きの役目を果たし、破砕の効果が良くなる。
【００１９】
図３には、前記基本形態を利用した本発明に係るニューマチックケーソンにおける掘削土砂搬出方法の一実施例が示されている。なお、前記基本形態と同様の部材については、同一符号を付しその説明を省略する。
この一実施例は、図５に示す如く、土砂バケット設置用穴１６内の地下水Ｗの水位Ｌが高くなる地盤にニューマチックケーソン１を沈下させる場合の実施例である。このように、地下水Ｗの水位が高いと、土砂バケット設置用穴１６内の土砂バケット１２が水の浮力によって浮いてしまい、掘削時に掘削機８が土砂バケット１２に接触してしまうので、以下のような方法を採用している。
【００２０】
すなわち、ニューマチックケーソン１の設置に先立って、予め、前述例と同様に土砂バケット設置用穴１６を形成する。本実施例では、さらに、図４に示す如く、ニューマチックケーソン１の設置に先立って、土砂バケット設置用穴１６の形成と同時、あるいはこれと前後して土砂バケット用孔１０の外周周縁部に、外周周縁部が重なった状態に略鉛直方向へ向けて排水ピット用孔２０を形成する。この排水ピット用孔２０の深さは、土砂バケット用孔１６よりも深く形成する。
【００２１】
そして、この排水ピット用孔２０内に、土砂バケット用孔１６と同様に、砂や、低強度のモルタルまたは、ソイルモルタルを充填する。
次いで、ニューマチックケーソン１を前述のように設置し、土砂バケット設置用穴１６を形成する。さらに、排水ピット用孔２０内のモルタル等の充填物２１を掘削機８によって掘削し、排水ピット２２を土砂バケット設置用穴１６よりも深く形成し、土砂バケット設置用穴１６内の地下水Ｗを排水ピット２０内に導く。なお、排水ピット２０は、充填物２１が低強度のモルタル等によって形成されているため、容易に形成できる。
【００２２】
次いで、上記排水ピット２２内に水中ポンプ２３を設置する。なお、水中ポンプ２３は、土砂バケット設置用穴１６内の地下水量に応じて、最適な揚水能力のものを使用するのが好ましい。水中ポンプ２３の設置にあたっては、掘削機８が水中ポンプ２３と接触しないようにすることはもちろんである。
水中ポンプ２３のホース２３Ａを地上側に設けられた放水池（図示省略）へ延出させた状態で、水中ポンプ２３によって排水ピット２２内の地下水を汲み上げて放水池へ放水する。次いで、前記実施例と同様な掘削及び掘削土砂の搬出を行い、これらの工程を所望の掘削深さとなるまで繰り返す。
【００２３】
本実施例では、上記の如く、土砂バケット設置用穴１６内の地下水は、排水ピット２０に導かれ、水中ポンプ２３によって作業室５外へ排水されるので、土砂バケット設置用穴１６内の土砂バケット１２が水の浮力によって浮き上がったりすることはない。このため、掘削時に、掘削機８が土砂バケット１２に接触することはなく、掘削作業が円滑に行える。
【００２４】
また、上記の如く、水中ポンプ２３によって、作業室５内の地下水Ｗが作業室外部に排水されるので、ディープウエルの効果が得られ、作業室５内の気圧を下げることができる。このため、作業室５内に作業員が点検等のために入る場合に、作業員が潜函病になるのを防止でき、安全性が高まる。
また、水中ポンプ２３で作業室５内の地下水Ｗが作業室外へ排水されるので、ニューマチックケーソン１の刃口３の下の水位が低下するため、無人掘削における刃口３の下の確認が容易になり、余掘りを少なくできる。
さらに、本実施例では、上記の如く、排水ピット用孔２０の深さが、土砂バケット用孔１６よりも深く形成されているので、最終掘削時においても、充填物２１を掘削することにより、排水ピット２０を土砂バケット設置用穴１６よりも深く形成できるので、土砂バケット設置用穴１６内の地下水Ｗを排水ピット２０に効率的に導ける。
【００２５】
また、本実施例では、排水ピット用孔２０を単一個設けた場合について説明しているが、土砂バケット設置用孔１６内の地下水量等に応じ、複数個形成して、複数箇所から水中ポンプによって地下水を作業室外へ排水するようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、土砂バケット用孔１０の外周周縁部に、外周周縁部が重なった状態で略鉛直方向へ向けて排水ピット用孔２０を形成し、ニューマチックケーソン１の沈下掘削をする場合、前記土砂バケット設置用穴１６内に土砂バケット１２を設置し、この土砂バケット１２に掘削土砂を積み込み、この土砂バケット１２を介して作業室５外へ掘削土砂を搬出し、かつ前記排水ピット用孔２０の充填物２１を掘削して前記排水ピット２２を形成し、この排水ピット２２内に導いた地下水Ｗを水中ポンプ２３を介して作業室５の外部へ排水するようにしたため、土砂バケット設置用穴１６内の地下水は、排水ピット２０に導かれ、水中ポンプ２３によって作業室５外へ排水されるので、土砂バケット設置用穴１６内の土砂バケット１２が水の浮力によって浮き上がったりすることはない。このため、掘削時に、掘削機８が土砂バケット１２に接触することはなく、掘削作業が円滑に行える。
また、排水ピット用孔２０の深さを、土砂バケット用孔１６よりも深く形成すれば、最終掘削時においても、充填物２１を掘削することにより、排水ピット２０が土砂バケット設置用穴１６よりも深いので、土砂バケット設置用穴１６内の地下水Ｗを排水ピット２０に効率的に導ける、という作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のニューマチックケーソンにおける掘削土砂搬出方法の一実施例に係る断面図である。
【図２】  図１が最終掘削時に至った状態を示す断面図である。
【図３】  本発明のニューマチックケーソンにおける掘削土砂搬出方法の他の実施例に係る断面図である。
【図４】  図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】  土砂バケット設置用穴の地下水の水位が高く土砂バケットが浮力によって浮いた状態を説明する断面図である。
【図６】  従来のニューマチックケーソンにおける掘削土砂搬出方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
１    ニューマチックケーソン
２    側壁
３    刃口
４    スラブ
４Ａ  開口部
５    作業室
６    シャフト
７    走行レール
８    掘削機
９    ロック
１０  土砂バケット用孔
１０Ａ  底部
１１    ワイヤ
１２    土砂バケット
１３    軟弱地盤
１４    岩・固結地盤
１５    充填物
１６    土砂バケット設置用穴
２０    排水ピット用孔
２１    充填物
２２    排水ピット
２３    水中ポンプ
２４    ロック
【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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