(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センターホールジャッキ、このジャッキの上下に設けられた上グリッパと下グリッパ、及びジャッキピストンの往復動に連動して上下のグリッパを開閉するグリッパ開閉機構を具備し、センターホールジャッキに、上から順に小径部、テーパ案内面、および大径部が繰り返し設けられた凹凸を有するグリッパーロッドを通し、センターホールジャッキを抵抗体に連結すると共に、グリッパーロッドをケーソンに固定した昇降装置を用いて、ケーソン内部において抵抗体を昇降可能とし、抵抗体が地盤から受ける沈下抵抗力を、グリッパをグリッパーロッドの大径部に下から係合させることで、グリッパーロッドを介してケーソンに伝達し、ケーソンの沈下を制御するケーソン工法。
【請求項２】
二重壁ケーソンの内外壁の間の空間において圧気室をケーソン本体に対して下降させ、圧気室内でケーソン刃口より下部を掘削してケーソン本体を沈下させるケーソン工法。
【請求項３】
請求項２において、圧気室とケーソン刃口の間の空間にジェットを噴射して沈下を制御するケーソン工法。
【請求項４】
請求項２において、圧気室の下部がケーソンの刃口に沿って拡大するものであるケーソン工法。
【請求項５】
ケーソン内部に浮体を設置し、この浮体をケーソン本体に対して昇降させて浮体の水没体積を変化させることにより、浮力を調節するケーソン工法。
【請求項６】
センターホールジャッキ、このジャッキの上下に設けられた上グリッパと下グリッパ、及びジャッキピストンの往復動に連動して上下のグリッパを開閉するグリッパ開閉機構を具備し、センターホールジャッキに、上から順に小径部、テーパ案内面、および大径部が繰り返し設けられた凹凸を有するグリッパーロッドを通し、センターホールジャッキを蓋に連結すると共に、グリッパーロッドをケーソンに固定した昇降装置を用いて、ケーソン内部に水密的に設けた蓋を昇降可能とし、蓋が受ける浮力を、グリッパをグリッパーロッドの大径部に下から係合させることで、グリッパーロッドを介してケーソンに伝達し、ケーソンの浮力を調節するケーソン工法。
【請求項７】
請求項１又は６のいずれかにおいて、昇降装置が段階的に昇降するものであるケーソン工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沈下構造物、防波堤、基礎等の構築に使用するケーソン工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ケーソンを軟弱地盤に沈設する場合、ケーソンの自重によって自然沈下することがあり不測の事態を招くことがある。このような軟弱地盤においては、薬液注入や凍結工法などの地盤改良工法を使用して地盤を改善し、自然沈下を抑制しながらケーソンを沈設している。
また、オープンケーソンの内部を蓋で閉塞し、蓋の抵抗によって沈下を抑制する場合がある。
【０００３】
ケーソンを水平に沈下させるためには掘削室内の地盤を均等に掘削する必要があるが、掘削作業室が広いために均等に掘削するのは容易でなく、そのためケーソンが傾斜する場合があり、掘削室を複数個有する図１０に示すような二重壁構造のケーソンがある（特開平４−６００２３号、特許第２５２１０３２号公報参照）。
【０００４】
この二重壁構造のケーソンは、内外壁で区画された内室と外室を有し、内外壁の間には水平な圧力隔壁が配設されて掘削作業室が形成されている。地下水が存在する場合は、この掘削室に圧気をかけてドライな状態で掘削作業をおこなっている。更に、内壁の刃口先端を外壁の刃口先端よりも上方に位置させたり、掘削作業室の圧気を内側に逃がす排気孔を設けたりして圧気がケーソンの外壁側に逃げないようにしている。
【０００５】
このような構造の二重壁ケーソンでは、内外壁の間の地盤のみを掘削することでケーソンを沈下させることができるので、ケーソンの全断面を掘削するものに比べて掘削面積を著しく小さくでき、掘削労力を大きく低減させることができる。また、掘削面積が小さいので一様に掘削することができ、ケーソンを水平沈下させることが全断面掘削のものに比較して容易である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
沈設するケーソン内部に蓋を設けたものにおいては、蓋がケーソン本体に固定されており、蓋を一旦撤去してしまうと、再度蓋が必要になっても取り付けることは手段、工期、及びコストの面から不可能である。従って、蓋を撤去するタイミングが難しく、撤去の時期を間違えると、ケーソンが急激に沈下するという問題があり、更に、撤去をどのような方法でおこなうかなど問題が多い工法である。
そこで、本発明は、ケーソン内部に設けた蓋などの抵抗体を解体撤去せずに、必要に応じて沈下に対しての抵抗作用を発揮させ、ケーソンの姿勢制御をして沈設できるようにするものである。
【０００７】
また、二重壁ケーソンにおいて、固い地盤や転石、埋木等で姿勢を正確に維持して沈設することができない場合があるが、掘削困難な部分を先行して掘削して固い地盤を崩壊しやすくし、また、転石等の障害物を除去できるようにしてケーソンの姿勢を制御し、正確に沈設できるようにするものである。
また、ケーソンを水上において曳航する場合、ケーソンの姿勢を簡単に制御できるようにするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
ケーソン内部に設けた抵抗体を、センターホールジャッキ、このジャッキの上下に設けられた上グリッパと下グリッパ、及びジャッキピストンの往復動に連動して上下のグリッパを開閉するグリッパ開閉機構を具備し、センターホールジャッキに、上から順に小径部、テーパ案内面、および大径部が繰り返し設けられた凹凸を有するグリッパーロッドを通し、センターホールジャッキを抵抗体に連結すると共に、グリッパーロッドをケーソンに固定し、抵抗体が地盤から受ける沈下抵抗力を、グリッパをグリッパーロッドの大径部に下から係合させることで、グリッパーロッドを介してケーソンに伝達する昇降装置によって昇降させて沈下抵抗を調節し、姿勢を制御しながらケーソンを沈設するものである。また、二重壁ケーソンの内外壁の間において圧気室をケーソン本体に対して下降させ、圧気室内でケーソン刃口下部を先行掘削して姿勢制御し、ケーソン本体を沈設するものである。更に、水上を曳航する場合には、ケーソン内部に浮体をケーソン本体に対して昇降可能に設け、浮体の昇降で浮体の水没体積を変化させることにより、浮力を調節し、ケーソンの姿勢制御及び喫水の調節をおこなうものである。センターホールジャッキ、このジャッキの上下に設けられた上グリッパと下グリッパ、及びジャッキピストンの往復動に連動して上下のグリッパを開閉するグリッパ開閉機構を具備し、センターホールジャッキに、上から順に小径部、テーパ案内面、および大径部が繰り返し設けられた凹凸を有するグリッパーロッドを通し、センターホールジャッキを抵抗体に連結すると共に、グリッパーロッドをケーソンに固定した昇降装置を用いて、ケーソン内部に水密的に設けた蓋を昇降可能とし、蓋が受ける浮力を、グリッパをグリッパーロッドの大径部に下から係合させることで、グリッパーロッドを介してケーソンに伝達し、ケーソンの浮力を調節してケーソンの喫水を調節するものである。
【０００９】
【作用】
ケーソン内部に設けた抵抗体を昇降させて必要に応じて地盤に接触させ、ケーソンの沈下抵抗を調節する。軟弱地盤において自然に沈降させる場合には、抵抗体を上昇させ地盤に接触しないようにし、ケーソン本体だけによる沈下抵抗とし、沈下させる。
ケーソンの沈下を制限、または、制御する場合には抵抗体を下降させて地盤に接触させ、沈下抵抗を増大させる。
【００１０】
二重壁ケーソンにおいては、刃口が硬地盤に遭遇し沈降が停滞した場合、内外壁の間に圧気室を下降させてケーソンの刃口より下側を先行掘削し、硬地盤がケーソン自重によって破壊されやすくして沈下を促進する。
転石、埋木等の障害物によってケーソンの沈下が停滞した場合には、同様に圧気室を下降させて先行掘削をおこない、必要に応じて補助工法としてウォータージェットなどを併用して障害物を除去してケーソンの姿勢を正確に維持しながら沈設する。
【００１１】
ケーソンを水上曳航する場合、水深が浅いときには、ケーソン本体に対して浮体を強制的に降下させて浮力を増加させ、ケーソンの喫水を浅くする。また、水深が十分にある場合、また、波浪が大きい場合には浮体を上昇させて浮力を減少させ、ケーソンの水没部分を多くして水上におけるケーソンの姿勢を安定化させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
実施例１
図１に示すように、ケーソン１には、例えば特開平１０−２６５１８３号に示されるようなジャッキを利用した重量物を吊上げ、また、吊降しする昇降装置１００が設けてある。
この昇降装置１００は、詳細が図２に示されるように、センターホールジャッキ１０１のジャッキシピストン１０３の上下にグリッパ２０１、３０１が設けてあり、ジャッキ１０１のセンターホールには小径部４０４とそれに続くテーパー案内面４０３及び大径部４０２が繰り返し設けてある凹凸を有するグリッパーロッド４０１が通してある。ジャッキシピストン１０３の伸縮に連動してグリッパ２０１、３０１が開閉してグリッパーロッド４０１の凹凸への噛み合いと解除が交互におこなわれ、グリッパーロッド４０１が昇降するものである。
グリッパーロッド４０１に重量物を連結しておけば、重量物を昇降させることができる。
また、グリッパーロッド４０１をケーソン１に固定し、ジャッキ１０１を抵抗体２に連結し、ジャッキ１０１がグリッパーロッド４０１を昇降するようにして抵抗体２を昇降させる場合もある。
【００１３】
ケーソン１の上部の張り出し部１１に図２に詳細を示すセンターホールジャッキ１０１を利用した昇降装置１００が固定されている。グリッパーロッド４０１は、テーパー案内面４０３が上方に先細りとなるようにジャッキ１０１のホールに通してあり、グリッパ２０１、３０１のストッパ２２３、または３２３が交互にグリッパーロッド４０１の大径部４０２の段部に係合する。
グリッパーロッド４０１の先端部にケーソン沈設時の抵抗体となる板体が取り付けてあり、グリッパーロッド４０１を昇降させることにより、抵抗体２のケーソン内部における位置を変更することができる。
抵抗体２は、ケーソンの沈下時に地盤に接触して沈下に対する抵抗となるもので、スラブ体、または、格子体である。スラブ体には、必要に応じて掘削をおこなうための穴が設けてある。
【００１４】
地盤が軟弱であり、ケーソンの自重、または、追加ウエイトを加えることによってケーソンを自然に沈下させても問題がない場合には、昇降装置１００を作動させて抵抗体２を図１の実線で示すように上方に位置させ、地盤に接触しないようにする。従って、沈下に対する抵抗はケーソンの刃口抵抗及び周辺摩擦抵抗だけであり、ケーソンの沈下抵抗が自重による沈下力に比較して小さいので自然に沈下することになる。
沈下を制御する場合や、急激な沈下を防止する場合には、図１の二点鎖線で示すように、抵抗体２を降下させて下方に位置させ、ケーソンの沈下時に抵抗体２が地盤に接触することによる抵抗によってケーソンの沈下を制限または制御する。
掘削地盤面から一定の高さに抵抗体２を位置させておくと、抵抗体２がストッパとなり、急激な沈下が発生しても抵抗体２が地盤に接触したところで沈下は停止し、それ以上の沈下が防止される。
【００１５】
昇降装置の実施例
図２に示すように、昇降装置１００は、センターホールジャッキ１０１、センターホールジャッキの上下に設けたグリッパ２０１、３０１、センターホールジャッキの中央穴を通るグリッパーロッド４０１、センターホールジャッキのシリンダの伸縮に連動してグリッパ装置を開閉する上下の開閉機構５０１、６０１から構成されている。グリッパ開閉機構５０１、６０１は、ジャッキシピストン１０３の上下動に連動し、グリッパーロッドの大径部の通過するタイミングに合わせてストッパ２２３、３２３を外側に移動させて通過空間を形成するものであれば機械式、油圧式、また電磁方式のいずれでもよい。
【００１６】
昇降装置１００の下降作動工程を図２に基づいて説明する。
（１）センターホールジャッキ１０１の穴にグリッパーロッド４０１が通されており、下グリッパ２０１のストッパ２２３は穴の中央側に、重力、または、ばねで付勢されているのでグリッパーロッド４０１の大径部４０２（Ａ）とその下の小径部４０４の段部に入りこみ、グリッパーロッド４０１を支持している。
（２）ジャッキシピストン１０３を上昇させると上グリッパ３０１が上昇し、ストッパ３２３はグリッパーロッドの大径部４０２（Ｄ）の表面をすべりながら上昇し、テーパー案内面４０３に達すると付勢力によってテーパー面に沿って上昇し、グリッパーロッド４０１の次の大径部４０２（Ｅ）の段部に入りこみグリッパーロッド４０１を支持する状態となる。一方、下グリッパ開閉機構５０１の開閉ロッド５０２がジャッキシピストン１０３に伴って上下動する作動部５０３によって引上げられると、リンク作用により下グリッパ２０１のストッパ２２３が付勢力に抗して外側に移動させられ、大径部４０２（Ａ）を通過させることができる空間が確保される。
【００１７】
（３）上グリッパ３０１のストッパ３２３がグリッパーロッド４０１の大径部４０２（Ｅ）を支持した状態でジャッキシピストン１０３を降下させると、大径部４０２（Ａ）は、外側に移動させられたストッパ２２３の間を下降していく。それに伴ってストッパ２２３を外側に移動させていた力が解除されるので、ストッパ２２３は付勢力により中央側に戻り大径部４０２（Ａ）に接触する。
（４）ジャッキシピストン１０３が更に下降し、ストッパ２２３が大径部４０２（Ｂ）の下側の段部に入りこみ、グリッパーロッド４０１を支持する。一方、ジャッキシピストン１０３が最下点に達する前に解除ロッド６０２がジャッキシリンダ１０２の上部に設けた押し上げ部材６０３に衝突して押し上げられ、上グリッパ３０１のストッパ３２３を下グリッパのときと同様に外側に移動させ、大径部４０２（Ｅ）を通過させる空間を確保するので大径部４０２（Ｅ）はストッパ３２３の間の空間を通過できる。
【００１８】
以上の（１）から（４）の工程を繰り返すことにより、ジャッキピストンを一往復させるたびにグリッパーロッド４０１は１ピッチ降下するので、グリッパーロッド４０１に連結された抵抗体２は下降することになる。
逆に、グリッパーロッド４０１を上昇させるには、開閉機構５０１、６０１が作動しないようにする。ジャッキシピストン１０３の上下動により上下のストッパが交互に大径部４０２の下の段部に入りこみグリッパーロッド４０１を支持するのでグリッパーロッド４０１は１ピッチづつ上昇する。
【００１９】
実施例２
図３に示すように、ケーソン１の刃口１３の上部の張り出し部１２にグリッパーロッドが固定してあり、実施例１と同様にグリッパーロッド４０１のテーパー案内面４０３は上方に先細りになるように設置されている。
抵抗体となるスラブ体２にはグリッパーロッド４０１を通す穴が設けてあり、昇降装置１００のセンターホールジャッキ１０１の穴とスラブ体２の穴が一致するように実施例１と同じ昇降装置１００が固定してある。
【００２０】
ケーソン１の施工当初はスラブ体２を二点鎖線で示すように低い位置に設置しておき、ケーソン１の急激な沈下に備えておく。地盤が軟弱でケーソン１が予測外に沈下すると、スラブ体２が地盤に接触して沈下抵抗となり、沈下が停止する。更に、ケーソン１が沈下しようとすると、抵抗体２の下側の地盤Ｇがスラブ体２を押し上げようとするので、昇降装置１００を作動させてグリッパとグリッパーロッドの係合を解除してスラブ体２を上昇させ、ケーソンを沈下させる。グリッパの係合片がグリッパーロッドの次の大径部４０２の段部に係合し、ケーソン１の沈下は停止する。即ち、ケーソン１はグリッパーロッド４０１の凹凸の１ピッチ分だけを沈下させることができる。
更に、ケーソン１が沈下しようとする場合は、同様にグリッパーロッド４０１への係合を解除し、グリッパーロッド４０１の１ピッチ分沈下させる。この作業を繰り返すことにより、ケーソン１を制御しながら沈下させることができる。
【００２１】
実施例３
次に、二重壁ケーソンの場合について説明する。
二重壁ケーソンの平面を図４に、また、二重壁部分の断面を図５に示す。
この二重壁ケーソン１は、内外の壁１５１、１５２によってケーソン内部が仕切られており、内外壁の間は更に仕切り壁１５３で複数の小室１５５が形成されており、内部空間の中央には空間を二分する中央壁１５４が設けてある。
この二分された内部空間には、実施例１と同様な沈下に対する抵抗体であるスラブ体２が実施例１と同様に昇降可能に設けてある。スラブのスパンが大きい場合には、補強梁２１を適宜の間隔で設けてスラブ厚を薄くし、補強梁２１の端部にグリッパーロッドを通す穴を設け、昇降装置１００を設ける。ケーソンの内壁１５２、または、刃口の上部周囲に設けた梁（図示しない）、及び、外壁１５１の内側に設けた張り出し部１２にグリッパーロッドが固定されており、このグリッパーロッドと昇降装置１００によってスラブ体２を適宜の位置に上下動させる。
【００２２】
地盤が軟弱な場合は、小室１５５内をオープンの状態でバケットで掘削してケーソン１を沈設する。内部空間に昇降可能に設けたスラブ体２は、実施例１と同様に昇降装置１００によって適宜の位置に固定し、沈下制御に使用する。
【００２３】
この二重壁ケーソンには小室１５５の大きさより断面が小さく、小室内を昇降できる圧気室３を準備しておく。
ケーソン１を沈設している間に、硬地盤に遭遇して掘削が効率的におこなえなかったり、転石や埋木等の障害物が刃口１３付近に出現して、障害物を除去しなければならない場合がある。
このような場合に、圧気室３を小室１５５に設置して圧気室の内部を人力または適宜の掘削装置によって掘削して圧気室３をケーソン１の外壁の刃口より下方まで降下させる。すると、図６に示すように、ケーソンの刃口と圧気室を結ぶ線の破壊線の角度（α）が急峻になり、ケーソン刃口に作用する圧力によって硬地盤が破壊しやすくなるので、ケーソンの沈下が容易になる。
【００２４】
また、転石が存在する場合は、同様に圧気室内を掘削して降下させ、転石周囲をウォータージェットなどを補助工法として利用して刃口付近から移動させたり、地上に排出できるように破砕したりして、沈下の障害とならないようにする。
【００２５】
圧気室３と刃口との間に未掘削部が残留するような場合には、ウォータージェットを補助工法として利用する。
圧気室３が刃口の近傍に沈設してあるので、刃口と圧気室３の間が限定された空間（Ｓ）となり、ウォータージェットの圧力が効果的に作用し、地盤の掘削作業が効率的におこなわれる。
また、ケーソンの沈設中に地下水が出現しても、圧気をかけることによりドライな状態で掘削をすることが可能である。
【００２６】
圧気室内の掘削土砂は、その都度排出したり、ケーソンが沈下してから圧気室を上昇させ、土砂を内ケーソン側に流出させて排土することもできる。
【００２７】
図７に示すように圧気室の下部に拡張部３１を設けて拡張するようにすると、圧気室３とケーソン刃口の間に未掘削部分を発生させずに掘削ができ、ケーソンが沈下しやすくなる。
【００２８】
なお、二重壁ケーソンは、コンクリートによって二重壁としたものだけでなく、刃口上部に梁を設け、梁に沿って矢板を打設し、ケーソン外壁と矢板壁で二重壁としたものも包含するものである。
【００２９】
実施例４
この例はケーソンを水上に浮かべて曳航するものである。
図８に示すように、基本的な構成は実施例１と同じであるが、ケーソン内部に合成樹脂、または、鋼製の浮体４を設置し、この浮体４を昇降装置１００によって上下動させ、浮体４の水没体積を変化させることによって、ケーソン１に作用する浮力を調節し、ケーソン１の喫水を上下させたり、傾斜させたりするものである。
図８の例は、オープンケーソン内に同一形状の合成樹脂製の浮体４を複数個設置し、昇降装置１００に連動させた蓋２、または、格子体を設けたものである。浮体４を昇降装置１００で個別に上下動させるようにすれば、ケーソンに作用する浮力を偏心させ、ケーソン１を傾斜させることも可能である。
【００３０】
水深の浅い所を曳航する場合は、浮体４を水没させて浮力を大きくし、ケーソン１の喫水を浅くする。
また、水深の深い所では、昇降装置１００を上昇させて浮体４の水没体積を減少させ、喫水を深くする。
【００３１】
実施例５
図９の例は、オープンケーソン１に上下動可能な蓋２とケーソン側壁の間を水密になるようにシール部材２３を設けたものである。
このケーソン側壁との間をシールした蓋２の固定位置を上下させることによってケーソン１の内容積を増減させて浮力を調節し、ケーソンの喫水を変化させるのである。
【発明の効果】
以上説明したように、ケーソン内部に設けた抵抗体を昇降させて地盤による沈下抵抗を自由に調節し、ケーソンの姿勢を制御して沈設することができる。
二重壁ケーソンの内外壁の間に設けた昇降可能な圧気室を下降させ、ケーソンの刃口下方を掘削することで地盤の破壊線の角度を大きくして硬地盤においてもケーソンの沈下を容易にした。
また、部分的な硬地盤、障害物が存在しても、圧気室を降下させて限定的に掘削できるので、均一な沈設をおこなうことができる。
蓋を水密的にケーソン本体に設けることにより、水上ケーソンの喫水を自由に調節でき、浅水域では蓋を下降させて浮力を増大させて喫水を上げ、深水域では蓋を上昇させてケーソンの水没部分を大きくして水中姿勢を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】昇降可能な抵抗体を設けた実施例１の断面図。
【図２】昇降装置の下降作動時の工程図。
【図３】抵抗体を昇降可能に取り付けた実施例２の断面図。
【図４】実施例３の二重壁ケーソンの平面図。
【図５】二重壁ケーソンのオープン掘削状態の説明図。
【図６】二重壁ケーソンの圧気室を沈下させた状態の説明図。
【図７】先端が拡径する圧気室の実施例。
【図８】実施例４の断面図。
【図９】実施例５の水密蓋を有するケーソンの断面図。
【図１０】従来の二重壁ケーソンの断面図。
【符号の説明】
１   ケーソン
２   抵抗体（スラブ体、格子体）
３   圧気室
１００  昇降装置
１０１  センターホールジャッキ
１０２  ジャッキシリンダ
１０３  ジャッキピストン
４０１  グリッパーロッド
【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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【図８】
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【図９】
0004316047.tif 000010
【図１０】
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