(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈設工法で地中に沈設される、分割構造のリング体の分割片をリング周方向に連結してリング体を組み立て、このリング体を上下方向に重ねて連結し全体が筒状に構成される沈設体であって、下端部の周囲に設けられる刃口部と、沈設体と周辺の地盤との間に発生する摩擦を低減するために刃口部の外側周囲に設けられるフリクションカット形状と、上下方向中間部の外側周囲に設けられる中間部フリクションカット形状とを有し、これらのフリクションカット形状は、刃口部の外周囲に設けられるフリクションカット形状厚さより小さい厚さ、及び所定の上下方向の寸法を有し外側へ突出する帯状をなすことを特徴とする複数段のフリクションカット形状を有する沈設体。
【請求項２】
前記沈設体の一部の分割片の外周には、予め分割された中間フリクションカット形状が設けられていることを特徴とする請求項１記載の複数段のフリクションカット形状を有する沈設体。
【請求項３】
前記フリクションカット形状の厚さが、刃口部の外側のものは10から30mmであり、上下方向中間部の外側のものは5から20mmであることを特徴とする請求項1又は２記載の複数段のフリクションカット形状を有する沈設体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、沈設工法で地中に沈設される沈設体の形状に関し、特に、沈設体と周囲の地盤との間に発生する摩擦（周面摩擦）を低減するための形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中に沈設体を沈設して構造物を地中に構築する工法には、たとえば沈設体の内部の地盤を掘削して沈設を行うケーソン工法、あるいは掘削のみならず沈設体に対し下方向へ力を加えて地中への圧入を行う圧入工法などがある。
そして、図６に示すように、沈設体１の下端部には、沈設時に地盤３への貫入抵抗を小さくするために、刃口部５と呼ばれる先端が細く尖った形状の部分が設けられる。
【０００３】
更に、この刃口部５の外側にはフリクションカット形状７が設けられ、沈設が進むに従って、沈設体１と周囲の地盤３との間に隙間９を形成し、地盤３との摩擦を低減している。このフリクションカット形状には、下方に向けて刃口部５が徐々に広がっているテーパーカットと呼ばれるもの（図６（Ａ））と、刃口部５の外側が一様に広がっているストレートカットと呼ばれるもの（図６（Ｂ））がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの場合でも刃口部５に設けられたフリクションカット形状７では、刃先部５の近くにおいて沈設体１と周辺地盤３との間に発生する摩擦を低減できても、この刃口部５に設けられたフリクションカット形状７から遠く上方に離れた部分では、地盤３が変形して沈設体１に寄ってきて、沈設体１の外周面に接触し、この接触による摩擦抵抗が生じてしまう。
【０００５】
このように上方で摩擦抵抗が生じると、やはり沈設を行うために大きな力が必要となる。従って沈設体１の重量を大きくしたり、圧入する力を大きくしなければならない。更に、このような力に耐えられるように沈設体１の構造もより頑丈にしなくてはならない。これらのことから工事設備が大きく重いものになり、工期も長くなり、従って工費も増大するものであった。このような問題は、特に、軟弱地盤において著しかった。
【０００６】
この発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、刃口部から上方に離れた部分においても、周辺地盤との摩擦抵抗を低減することができる複数段のフリクションカット形状を有する沈設体を形成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、下記の発明をするに至った。
第１の発明は、沈設工法で地中に沈設される、分割構造のリング
体の分割片をリング周方向に連結してリング体を組み立て、このリング体を上下方向に重ねて連結し全体が筒状に構成される沈設体であって、下端部の周囲に設けられる刃口部と、沈設体と周辺の地盤との間に発生する摩擦を低減するために刃口部の外側周囲に設けられるフリクションカット形状と、上下方向中間部の外側周囲に設けられる中間部フリクションカット形状とを有し、これらのフリクションカット形状は、刃口部の外周囲に設けられるフリクションカット形状厚さより小さい厚さ、及び所定の上下方向の寸法を有し外側へ突出する帯状をなすことを特徴とする複数段のフリクションカット形状を有する沈設体。
【０００８】
発明の第２の態様は、更に前記沈設体の一部の分割片の外周には、予め分割された中間フリクションカット形状が設けられていることを特徴とする請求項１記載の複数段のフリクションカット形状を有する沈設体。
【０００９】
発明の第３の態様は、更に、前記フリクションカット形状の厚さが、刃口部の外側のものは10から30mmであり、上下方向中間部の外側のものは5から20mmであることを特徴とする請求項1又は２記載の複数段のフリクションカット形状を有する沈設体である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を、図１及び図２において説明する。
この実施形態に係る沈設工法によって地中に沈設される沈設体１は、全体が筒状を成し、筒状の軸方向を上下方向にして配置される。この沈設体１は、分割リング１１としてのコンクリート製セグメントピースをリング周方向に連結して、リング体１３であるコンクリート製セグメントを組み立てる。
【００１１】
このリング体１３を上下に重ねて連結し、上記した沈設体１を構成する。リング体１３同士の連結あるいは分割リング１１同士の連結は、図示しないボルトによる締結によって行われる。尚、この実施形態において、コンクリート製セグメントピースは、鉄筋コンクリート（ＲＣ）製のセグメントである。また、連結に伴う継手面、継手ボルト、セグメントの継手内縁などの隙間には止水のためのシール材、パッキング材、コーキング材などを配する。
【００１２】
沈設体１の最下端のリング体１３の下端部には、リング状の刃口部５が据え付けられ、この刃口部５から地盤に対する沈設が行われる。
この実施形態における沈設は、コンクリート製セグメントの自重による重力のみならず、図示しない油圧ユニットにより下方へ加えられる力即ち圧入力によって行われる。このような圧入と平行して、沈設体１の内部は掘削機１５のバケット１７によって掘削される。
【００１３】
初めのリング体１３が沈設されると、次の段のリング体１３は上から重ねられ連結され、再び圧入及び掘削が成される。
この圧入の際に、刃口部５の外側周囲に設けられたフリクションカット形状７によって、周辺地盤は外側へ押し退けられ、沈設体１の外側表面との間に所定の隙間９が形成される。この隙間９の働きにより、地盤３との間に発生する摩擦は低減できる。刃口部５のフリクションカット形状７のテーパー形状を図１（Ｂ）又は（Ｃ）さらには、（Ｄ）の様にしても良い。
【００１４】
このような刃口部５のフリクションカット形状のみならず、沈設体１の上下方向中間部即ち刃口部から上方に遠く離れた部分の外側周囲に、別の中間部フリクションカット形状１９が設けられる。
【００１５】
この中間部フリクションカット形状１９は、所定の厚さ及び所定の上下方向の寸法を有する板材２１が、ボルト２３によって分割リング１１に取り付けられている。即ち、帯状の板材２１の外表面にはボルトヘッド２５が位置するための窪み２７が形成され、この窪み２７の中央にボルト穴２９が貫通して設けられる。このボルト穴２９に貫通されたボルトは、更に、分割リング１１即ちコンクリート製セグメントに設けられたボルト穴３１を貫通し、コンクリート製セグメントの内側でナット３３に捩じ込まれる。
【００１６】
この中間部フリクションカット形状１９の厚さは例えば５から２０ｍｍである。これに対し、従来のように刃口部５の外側に設けられるフリクションカット形状７の厚さは、１０から３０ｍｍである。
【００１７】
即ち、刃口部５のフリクションカット形状７によって周辺地盤が押し退けられる押しのけ寸法（すなわち隙間９）は、沈設体１上端の周辺地盤３が沈設体１に接触し摩擦抵抗を発生しないようにするためには、十分に大きくする必要がある。しかし、中間部フリクションカット形状１９によって押し退けられる周辺地盤３の押し退け寸法（すなわち隙間１０）は、それ程大きくなくて良い。これは、沈設体１の上端と中間部フリクションカット形状１９との距離は、沈設体１の上端と刃口部５のフリクションカット形状１９との距離に比べ小さいためである。よって、厚さは上記のように比較的小さなものにできる。
【００１８】
このように、中間部フリクションカット１９の厚さを比較的小さくすることにより、厚さを刃口部のフリクションカット形状５の厚さと同じにする場合に比べ、中間部フリクションカット形状１９は周辺地盤３に不必要に大きな力で接触しなくて済む。従って、中間部フリクションカット形状１９自体が生じる摩擦抵抗を必要最小限の小さなものにすることが可能となる。また、帯状の板材２１のコストも押さえられる。
【００１９】
板材２１の表面には、周辺地盤３との摩擦抵抗をより低減するため、表面処理をすることが有効である。この表面処理は、より摩擦抵抗の小さな塗装やメッキ或いは、溶射、等を施すこと、あるいはそのような塗装やメッキ等を施した薄い板材を積層化することによって行うことが可能である。
【００２０】
（他の実施形態）
以上の実施形態におけるフリクションカット形状１９を設けるための帯状の板材２１の断面は、沈設体１の外側表面に沿って上下方向に直線的であったが、他の実施形態においては、例えば図３（Ａ）に示すように帯状の板材２１の断面形状をＬ字とし、このＬ字をコンクリート製セグメントからなるリング体１３の下端部に嵌合するようにして取り付けることが可能である。なお、板材２１のＬ字屈曲した隅角部を面取りすると摩擦抵抗が低減されて良い。
【００２１】
このようなＬ字の形状を用いた嵌合により、周辺地盤３との摩擦抵抗によって受ける大きな力に対しても取り付けが外れる恐れもなく、従って取り付けるためのボルト２３も比較的強度が低い小さなもので済む。または、Ｌ字形状の板を主桁３５により強固にはさみ込むことにより、ボルト２３の本数を少なくするか又は、省略することもできる。尚、上記実施形態と同一の部分については、同一の番号を付す（その他の実施形態においても同様である）。
【００２２】
また、更に他の実施形態においては図３（Ｂ）に示すように、断面がＬ字ではなくＴ字にすることも可能である。Ｔ字とすることで前記Ｌ字の場合と同様な効果を得るのみならず、上の段のリング体１３と下の段のリング体１３の連結を保護する働きを得ることができる。即ち、上下のリング体１３が半径方向にずれるのを防止できる。上記のＬ字形状またはＴ字形状の板をリング体１３間にとりつけるためのボルト孔を明ける必要が出てくる場合もある。
【００２３】
また、以上の実施形態においては、分割リング１１はコンクリート製セグメントピースであったが、他の実施形態においては図４に示すように鋼製セグメントピースであっても良い。この鋼製セグメントピースは、リング周方向に湾曲して配置される主桁３５が上下に所定間隔を開けて平行に２本設けられ、これら２本の主桁３５の両端に、上下方向に配置される直線的な副桁（継手板）３７が２本設けられて、全体として湾曲した略四角形の枠３９が形成され、この枠３９に対し上下方向に複数の縦リブ４１が渡されて溶接される。これら枠３９と縦リブ４１との外側にスキンプレート４３が溶接される。更に、このスキンプレート４３の外側周囲に中間部フリクションカット形状１９が設けられる。
【００２４】
この中間部フリクションカット形状１９は、前記実施形態と同様に、湾曲する帯状の板材２１が予め分割して取り付けられる。この取り付けは溶接４５によって行われる。この取付が行われる部位は、主桁３５に近い部分が選ばれるのが望ましい。
【００２５】
なお、この溶接に伴う溶接ビード４７が板材２１の端部に斜めに形成されることにより、この斜めの斜面によって周辺の地盤３を押し退けることにより、中間部フリクションカット形状１９自身の摩擦抵抗を小さくできる。
【００２６】
また、以上の実施形態において中間部フリクションカット形状１９を設けるための帯状の板材１９は、沈設体１の外側周方向に連続して設けられるものであったが、他の実施形態においてはたとえば図５に示すように周方向に断続的に設けることが可能である。即ち、複数の短い板材２１が周方向に断続的に配置され全体として帯状を成している。各短い板材２１は、前記実施形態と同様のボルト２３によって取り付けられる。
【００２７】
この場合に、周辺地盤３（図１参照）は、刃口部５の外側に設けられるフリクションカット形状７によって周方向に連続した状態で押し退けられる。従って、中間部フリクションカット形状１９が周方向に断続的に設けられたものとしても、この中間部フリクションカット形状１９によって行われる周辺地盤３の押し退けも周方向にある程度連続して行われる。
【００２８】
そして、フリクションカット形状７、１９自身の摩擦抵抗は、フリクションカット形状７、１９の外側の面積、即ち周辺地盤３と接触する接触面積に比例する。よって、この実施形態（図５）のように中間部フリクションカット形状１９を断続的に設けることで、周辺地盤３と接触する接触面積を小さくでき、従って中間部フリクションカット形状１９自体の地盤３に対する摩擦抵抗を小さくすることができる。よって、沈設に必要な力をより小さくすることが可能となる。
【００２９】
また、以上の実施形態においては、中間部フリクションカット形状１９の断面は四角形をしていたが、他の実施形態においては図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、断面の下方をテーパー形状にし、地盤３に対しテーパー形状の斜面４９で接触するようにし、接触に伴う摩擦抵抗を小さくすることができる。板材２１は周方向に連続的でも断続的でも良い。
【００３０】
また、以上の実施形態ではフリクションカット形状は、刃口部５の外側のもの７と中間部のもの１９と合わせて２段が設けられるものであったが、他の実施形態においては中間部フリクションカット形状１９を複数段設けることで、３段以上のフリクションカット形状とすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、第１、第２、または第３の発明によれば、中間部フリクションカット形状の働きにより、刃口部から上方に離れた部分においても沈設体と周辺地盤との間に隙間を設け、摩擦を低減することができ、したがって小さな力で沈設が行え、よって工期を短くし工費を安くすることが可能となる。
また、第２の発明によれば、更に、沈設体の上端において周辺地盤が沈設体に接触するのを防止するためには刃口部のフリクションカット形状の厚さは大きなものにする必要があるものの、中間部フリクションカット形状の厚さはそれ程大きくする必要はないので、この中間部のフリクションカット形状の厚さを小さくし、中間部フリクションカット形状が周辺地盤に対し必要以上に強く接触するのを避け、この接触の摩擦抵抗を小さくすることができ、よって沈設に必要な力を更に小さくできる。
第３の発明によれば、更に、沈設体を構成する分割リングに、予め分割された中間部フリクションカット形状を設けることで、現場において中間部フリクションカットを設ける必要がなく、工期を短くし、工費を安くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示すもので、
（Ａ）は全体概略の一部を縦断面にした側面図、
（Ｂ）は（Ａ）の一部拡大図である。
（Ｃ）及び（Ｄ）は、フリクションカット形状の他の実施態様を示した部分図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ｂ）の要部拡大斜視図、
（Ｂ）は（Ａ）の要部縦断面図である。
【図３】（Ａ）はこの発明の他の実施形態を示すもので、図２（Ｂ）に相当する図である。
（Ｂ）はこの発明の更に他の実施形態を示すもので図２（Ｂ）に相当する図である。
【図４】この発明の更に他の実施形態を示すもので、
（Ａ）は分割リングを地面に置いて裏側から見た図、
（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大側面図である。
【図５】この発明の更に他の実施形態を示すもので、
（Ａ）は要部斜視図、
（Ｂ）は（Ａ）の要部縦断面図である。
【図６】従来の刃口部に設けられたフリクションカット形状を有する沈設体の断面図であり、（Ａ）はテーパーカットと呼ばれるフリクションカット形状を有するものの図、（Ｂ）はストレートカットと呼ばれるフリクションカット形状を有するものの図である。
【符号の説明】
１  沈設体
３  地盤
５  刃口部
７  フリクションカット形状
９  隙間
１１  分割リング（分割構造のリング体の分割片）
１３  リング体
１９  中間部フリクションカット
【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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