(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に沈設される沈設体であって、
該沈設体が分割構造の分割リング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に複数段重ねて連結して全体が筒状に構成され、最下段のリング体の下端部地に沿ってリング状の刃口部が据え付けられ、
更に外周面の少なくとも一部に上下方向に連続する突起体を、周方向に複数条設けられていて、該突起体が略四角形の形状を有する外殻と、外殻の内面で前記四角形の上端縁および下端縁に溶接された主桁と、外殻の内面で前記四角形の右端縁および左端縁に溶接された継手板と、この継手板が外殻よりも外側に突出することで突起体が形成されていることを特徴とする、外周面に突起体を有する沈設体。
【請求項２】
前記右端縁および左端縁の両継手板の少なくとも一方が外殻よりも外側に突出することで突起体が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の外周面に突起体を有する沈設体。
【請求項３】
筒状からなり、その下端部地に沿ってリング状の刃口部が据え付けられ、更に外周面の少なくとも一部に上下方向に連続する突起体を周方向に複数条設けた沈設体の地中への沈設方法であって、
圧入力としての反力を得るためのアンカー部材に連結された縒り線または棒体を該沈設体のすぐ近くの位置に維持して該沈設体を沈設する際に、
該突起体を該縒り線もしくは棒体を通すガイドとして用いるか、
又は該突起体の少なくとも一部を該縒り線もしくは棒体に当接もしくは近接するように配置させてガイドとして用いて、沈設することを特徴とする、沈設体の沈設方法。
【請求項４】
前記筒状の沈設体が分割構造の分割リング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に複数段重ねて連結して全体が筒状に構成されることを特徴とする、請求項３に記載の沈設体の沈設方法。
【請求項５】
前記突起体が平板状又はその水平断面において中空形状であり、前記縒り線がＰＣ鋼線の縒り線又は前記棒体がＰＣ鋼棒であることを特徴とする、請求項３又は４に記載の沈設体の沈設方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地中に沈設体を沈設して構造物を構築する技術に関する。
【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、例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の圧入を行う圧入工法あるいは、それらの技術の混在したものなどがある。
【０００３】
そして、この圧入方法の一例は、地中深くドリルで穴をあけ、穴の底部に薬液を注入して周辺地盤をアンカー部材とともに固め、このアンカー部材に連結されたＰＣ縒線またはＰＣ鋼棒などの鋼材を油圧ユニットで引っ張り、この引っ張りの反力を圧入力として得るものであった。
【０００４】
すなわち、アンカー用の鋼材は、沈設体の周方向に近接して複数箇所に予め配置され、各鋼材の先端が、沈設体の上端に井桁状に渡された複数の桁の先端部分に取り付けられる。これら桁を通して沈設体の上端を圧入する。この時、鋼材は引っ張られ、沈設体は下向きの反力を受け、圧入がなされる。
【０００５】
また、沈設がスムーズになされるように、必要に応じて沈設体と地盤との間に、ベントナイト懸濁液などの流体が注入され、地盤との摩擦が低減される。
また、沈設体の沈設が地中に対しまっすぐに行われ難く不都合が生じるときは、沈設体を上方に所定量だけ抜き、その後、前記各反力のバランスをとりながら沈設体の姿勢を制御しつつ沈設を再開する。このような引き抜きと沈設を繰り返して、沈設の所定の精度を得る様な姿勢制御をともなう方式も、ケーソン工法で実用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上の従来の技術においては、沈設体の沈設が地中にまっすぐに行われ難く、ずれが生じやすかった。すなわち、地中において沈設体が水平面内で回動してしまったり、沈設方向が鉛直方向からずれてしまったりしがちであった。
【０００７】
一般に、例えば、鉛直方向からのずれを示す鉛直精度は１／３００程度以上の精度が要求されるなど、高い精度でまっすぐに沈設されることが求められる。水平面内での回動は、例えばシールドトンネル用立坑の用途で、シールド機の発進または到達位置を立坑壁の特定の場所に設定する必要がある場合（特定部分が切削開口可能な部材で構成された立坑壁の場合など）、工事に大きな支障を生じることになる。
【０００８】
また、従来のように、一度ずれが生じた後に沈設体を上方に所定量だけ抜くためには、大きな装置が必要であり、工費をアップしてしまい、工事スペースも大きくなってしまうものであった。
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、まっすぐな沈設が行える外周面に突起体を有する沈設体、及びこの沈設体を構成する分割構造の分割リング（セグメントピース）を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、第１の発明は、地中に沈設される沈設体であって、
該沈設体が分割構造の分割リング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に複数段重ねて連結して全体が筒状に構成され、最下段のリング体の下端部地に沿ってリング状の刃口部が据え付けられ、
更に外周面の少なくとも一部に上下方向に連続する突起体を、周方向に複数条設けられていて、該突起体が略四角形の形状を有する外殻と、外殻の内面で前記四角形の上端縁および下端縁に溶接された主桁と、外殻の内面で前記四角形の右端縁および左端縁に溶接された継手板と、この継手板が外殻よりも外側に突出することで突起体が形成されていることを特徴とする、外周面に突起体を有する沈設体である。
【００１０】
第２の発明は、さらに前記右端縁および左端縁の両継手板の少なくとも一方が外殻よりも外側に突出することで突起体が形成されることを特徴とする、第１の発明に記載の外周面に突起体を有する沈設体である。
【００１１】
第３の発明は、筒状からなり、その下端部地に沿ってリング状の刃口部が据え付けられ、更に外周面の少なくとも一部に上下方向に連続する突起体を周方向に複数条設けた沈設体の地中への沈設方法であって、
圧入力としての反力を得るためのアンカー部材に連結された縒り線または棒体を該沈設体のすぐ近くの位置に維持して該沈設体を沈設する際に、
該突起体を該縒り線もしくは棒体を通すガイドとして用いるか、
又は該突起体を水平方向の該突起体先端部を結んで形成される仮想円の内側に該縒り線もしくは棒体を位置させて該沈設体が地中において水平面内で回動してずれるのを防止するガイドとして用いて、沈設することを特徴とする、沈設体の沈設方法である。
【００１２】
第４の発明は、前記筒状の沈設体が分割構造の分割リング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に複数段重ねて連結して全体が筒状に構成されることを特徴とする、第３の発明に記載の沈設体の沈設方法である。
【００１３】
第５の発明は、前記突起体が平板状又はその水平断面において中空形状であり、前記縒り線がＰＣ鋼線の縒り線又は前記棒体がＰＣ鋼棒であることを特徴とする、第３又は４の発明に記載の沈設体の沈設方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を、図１乃至図３において説明する。
この実施形態に係る沈設体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３としての鋼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５である鋼製セグメントを組み立てる。
【００１８】
このリング体５を上下に複数段重ねた形に連結し、上記した沈設体１を構成する。このとき上下のリング体５では、構成する分割リング３の位置が周方向にずれた配置状態で組み立てられており、いわば千鳥配置になっている。
沈設体１の最下段のリング体５の下端部には、リング状の刃口部７が据え付けられ、この刃口部７から地盤９に対する沈設が行われる。
【００１９】
この実施形態における沈設は、鋼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、即ち圧入力および沈設体内部の掘削によって行われる。この圧入力は従来と同様に、アンカーを引っ張る際の反力として得られる。すなわち、予め沈設体１が沈設されるべき箇所の所定位置に複数の穴があけられる。
【００２０】
この穴は、ドリルにより地中深くあけられ、底部にアンカー用の縒り線（ワイヤーロープ）１１が連結されたアンカー部材１３を配置し、更に薬液を注入して周辺の地盤９をアンカー部材１３と共に固める。そして、穴を埋め戻し周辺地盤９が十分に固まった後に、沈設体１を前記複数の縒り線１１の間に配置する。
【００２１】
複数のアンカー用の縒り線１１は、ＰＣ鋼線からなり、沈設体１の周方向の複数箇所に位置する。沈設の途中の沈設体１の上端には、複数の圧入桁１５（図２）が沈設体１との間に保護リング１７を介して井桁状に渡される。これらの圧入桁１５の先端部分センターホールジャッキを通した上部ビーム１６に、前記縒り線１１の先端が取り付けられる。そして、圧入桁１５と保護リング１７を介して沈設体１を、油圧ユニットにより加圧する。保護リング１７は、沈設体１に対し圧入力を局部的に集中させないようにしている。
【００２２】
上記の反力、加圧設備により沈設体１の上端は下向きの反力を受け、沈設体１の圧入が成される。
このような圧入と並行して、沈設体１の内部は図示しない掘削機のバケットによって掘削される。
【００２３】
始めのリング体５が沈設されると、次のリング体５が上から重ねられ連結され、再び圧入及び掘削が行われる。なお、アンカー用の縒り線１１の全長は、将来の完成した状態での沈設体１の全長のものを予め備えておいても良いが、各リング体３ごとの長さ、あるいは、数リング分ごとの長さ、すなわち鋼製セグメントピースの縦方向の適切な長さごとに分割されたものとし、リング体３を重ねる際に、縒り線１１の分割端部に設けられたカプラー（図示せず）を用いて接合することが可能である。また、カプラーを用いず、ネジ切りによって接合することも可能である。
【００２４】
圧入の際に、刃口部７の外側周囲に設けられたフリクションカット形状１９によって、周辺地盤９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２１が形成される。この隙間２１の働きにより、地盤９との間に発生する摩擦力が低減できる。また、沈設体１と地盤９との間には、ベンナイト懸濁液などの流体が注入され、摩擦がさらに低減され、沈設がスムーズに行われる。
【００２５】
さて、各分割リング３である鋼製セグメントピースは、図３に示すように、湾曲した上下の２本の主桁２３が所定の間隔をおいて平行に左右方向に配置され、これら主桁２３の各両端を結んで、左右の２本の継ぎ手板２５が所定の間隔をおいて平行に上下方向に配置される。これら主桁２３及び継ぎ手板２５が溶接され、更に２本の主桁２３の間を複数の縦リブ２７が配置され溶接される。
【００２６】
これら主桁２３、継ぎ手板２５、及び縦リブ２７の外側に外殻（スキンプレート）２９が溶接される。この外殻２９は湾曲した曲面を有し、概略四角形である。この概略四角形の内面で上端縁および下端縁に主桁２３が溶接され、右端縁および左端縁に継ぎ手板２５が溶接されている。
【００２７】
主桁２３及び継ぎ手板２５には、隣接する分割リング３との連結を行うためのボルト孔３１が明けられる。なお、ボルトによって連結する場合には、止水性の補助材料（シール材）を隣接する鋼製セグメントピース間に充填することが望ましい。
【００２８】
そして、外殻２９の外周面には突起体３３が溶接されている。この突起体３３は水平断面の形状が鋭角三角形を有し、内部が中空であり、上下に連結される各分割リング３、すなわち各鋼製セグメントピースごとに長く連続する位置に設けられる。この中空の突起体３３の内部を縒り線１１が通される。この縒り線１１は円形断面のチューブ３５（図２（Ｂ））の中に収納されており、突起体３３の中空内部との摩擦が少なく、突起体３３をガイドとして沈設体１が真っ直ぐに沈設される効果を増す。また、チューブ３５によって、縒り線１１が保護される。
【００２９】
また、複数の突起体３３の下端部は、斜めに形成され、地盤９に対する抵抗を小さくしている。また、この下端部には部分的に板材３７が張り付けられ、段差が形成されて、刃口部７と同様のフリクションカット形状３９が設けられる。このフリクションカット形状３９により所定の隙間４１（図２（Ａ））が形成され、突起体３３と地盤９との間に発生する摩擦力を低減する。
【００３０】
この実施形態によれば、以下の作用効果を有する。すなわち、沈設体１が水平面内で回動しようとしたり、垂直面内で回動しようとしたりしてずれが発生しようとすると、突起体３３による周辺地盤９との抵抗が大きくなり、そのようなずれが防止される。これにより沈設は真っ直ぐに行われやすくなる。
【００３１】
従って、この効果を得るためには、突起体３３の突出量４３（図２（Ａ））は、刃口部７のフリクションカット形状１９によって周辺地盤９が押し退けられて形成される隙間２１よりも大きくなければならない。もっとも余り大きくなり過ぎると、地盤９の中の転石など障害物にぶつかって支障をきたす可能性が増す。また、アンカー用の縒り線１１などを通すガイドとして用いない場合には、突出量は５〜２０ｃｍ程度が望ましく、ガイドとして用いる場合には２０ｃｍ以上が望ましい。
【００３２】
また、アンカー用の縒り線１１は沈設体１に設けられた中空の突起体３３の内部を通り、この縒り線１１をガイドとして沈設体１の沈設が行われることとなり、沈設はより真っ直ぐに行われる。また、従来のアンカー用の縒り線は、沈設体１に干渉しないように、沈設体から離れた位置に設けられることが多かった。このため、複数の縒り線によって複数箇所に働く圧入力のバランスが悪くなりやすいものであった。
【００３３】
しかしながら、この実施形態によれば、アンカー用の縒り線１１はガイドとしての突起体３３の内部を通るため、沈設体１の非常に近い位置に干渉せずに位置し、この位置がガイドとしての突起体３３により維持される。このため、複数箇所に働く圧入力の大きさに多少の誤差があってもその誤差によって生じるモーメント、すなわち圧入力×桁の長さによって得られるモーメントが小さく、従ってバランスが取りやすい。
【００３４】
また、アンカー用の縒り線１１が沈設体１のすぐ近くの位置を維持することで、工事スペースがより小さくて済む。
また、沈設された沈設体１が所定の施工を行うための土留めなどに用いられ、その施工完了の後に引き抜かれて撤去される場合には、アンカー用の縒り線１１が引き抜きの際のガイドとなり、沈設体１を真っ直ぐに引き抜くことが可能となる。なお、この場合には引き抜きのための装置は別に設けられる。
【００３５】
また、前記引き抜きにおいてアンカー用の縒り線１１を、そのまま引き抜き力を伝える手段として用いることが可能である。すなわち沈設された沈設体１の内側の底部に作業員が入り、中空の突起体３３に面する外殻２９の一部を開口し、この開口から縒り線１１の連結を外す。そして、連結を外した縒り線１１の下端を、沈設体１に連結する。このようにすればアンカー用の縒り線１１を介して沈設体１に引き抜き力を伝えることができる。前記連結を外す作業は、前記カプラーによって行われうる。
【００３６】
（他の実施形態）
以上の実施形態においては、圧入力としての反力を得るためにアンカー用の縒り線１１が用いられたが、他の実施形態によれば縒り線１１の代わりに棒体を用いることが可能である。棒体はＰＣ鋼棒とすることが可能である。
また、以上の実施形態においては突起体３３の水平断面の形状は三角形であったが、図４に示すように他の形状をとることが可能である。
【００３７】
すなわち四角形（図４（Ａ）（Ｂ））や円形（図４（Ｃ）（Ｄ））などである。これらの突起体３３は内部を中空とすることも可能（図４（Ａ）（Ｃ））であり、また中空とせずアンカー用の縒り線１１などを通さないこととすることも可能である（図４（Ｅ））。縒り線１１などを通さない場合には、薄い板材を突起体３３として用いることが可能である（同図４（Ｅ））。なお、この場合、縒り線の係止は、従来の取り付け方法で行う。
【００３８】
これらの突起体３３の下端も斜めに形成し（図４（Ｂ）（Ｄ））、段差を有するフリクションカット形状３９（図４（Ｂ）（Ｄ））を設けることが可能である。なお、突起体３３の水平断面の形状は、余り大きいと周辺地盤９との摩擦を大きくしてしまうが、余り小さいと障害物にぶつかって変形し、また所定の効果が得られないことが考えられる。従って、これら水平断面の形状や大きさは、地盤９などの周辺状況に応じて選択される。
【００３９】
また、以上の実施形態においては突起体は４条設けられていたが、他の実施形態においては３条でも良く、また５条以上であっても良い。望ましくは４〜６条程度であり、最多でも８条程度と考えられる。
【００４０】
また、以上の実施形態においては沈設体１は分割リング３である鋼製セグメントによって構成されるものであったが、他の実施形態においては工場で製造された一体もののリング体５が用いられても良い。また、予め沈設体１全体が工場で製造されることも可能である。
【００４１】
また、以上の実施形態においては分割リング３である鋼製セグメントピースの連結はボルトによって行われるものとして説明したが、他の実施形態においては溶接にすることが可能である。
【００４２】
また、以上の実施形態においては突起体３３は、上下に連結される各分割リング３、すなわち各鋼製セグメントピースに長く連続するものであったが、他の実施形態においては、長く連続せずに沈設体１の一部にのみ上下に連続して設けられるものであっても良い。この沈設体１の一部として刃口部７が有効である。
【００４３】
また、以上の実施形態においては突起体３３は、外殻２９の外周面に溶接されるものであったが、他の実施形態においては図５乃至図７に示すように、継手板２５の一部を利用して突起体３３を形成しても良い。これらの図において、図１乃至図６と同様の機能を有する部分については同一の符号を付す。
【００４４】
すなわち図６及び図７に示す分割リング３である鋼製セグメントピースは、略四角形の形状を有する外殻２９の内面で、前記四角形の上端縁および下端縁に主桁２３が溶接され、右端縁および左端縁に継手板２５が溶接されている。両継手板２５のうち一方が、外殻２９よりも外側に突出することで、突起体３３を形成している。
【００４５】
このようにして継手板２５を利用して突起体３３を形成することにより、突起体３３を別に改めて溶接して設けるなどの作業が不必要となり、分割リング３のコストを低くできる。
【００４６】
また、この図５乃至図７に示す実施形態においては、突起体３３は継手板２５をそのまま外側に突出させるものであり、平板状であった。しかし、他の実施形態においては、突出した部分を屈曲させることも可能である。
【００４７】
また、この図５乃至図７に示す実施形態においては、分割リング３がいわば千鳥配置になっており、これにより突起体３３も沈設体１全体から見ると千鳥状に部分的にのみ連続したものになっている。しかし、他の実施形態では、これら部分的な突起体の間に同様の形状の突起体を溶接により継ぎ足して、沈設体１全体から見て上下に長く連続したものとすることも可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上、説明したように、第１、第２、第３、または第４の発明による沈設体は、上下方向に連続して設けられた突起体の働きにより、その沈設が地中に真っ直ぐ行われやすくなる。すなわち、地中において沈設体が水平面内で回動してずれようとしたり、垂直面内で回動し鉛直方向からずれようとする場合には、突起体が抵抗を大きくし、ずれを防止する。
【００４９】
第２の発明によれば、更に、突起体がアンカー用の縒り線または棒体を通すガイドとして用いられることから、沈設体は縒り線又は棒体に沿ってより真っ直ぐに地中に沈設される。
【００５０】
第５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突起体が設けられていることから、現場においては従来と同様に単に分割リングを連結することで、外周面に突起体を有する沈設体を得ることができる。
【００５１】
第６、第７、または第８の発明によれば、更に、突起体は分割リングを構成する継手板を利用することができ、突起体を外殻に改めて溶接する場合に比べ、分割リングのコストを低くすることができる。
【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あり、沈設体の概略全体を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１の片側の要部を示す縦断面図であり、
（Ｂ）は（Ａ）の要部を示す水平断面図、
（Ｃ）は（Ｂ）の突起体の下端を示す斜視図である。
【図３】図１の沈設体を構成する鋼製セグメントピースの斜視図である。
【図４】他の実施形態を示すもので、
（Ａ）は図２（Ｂ）に相当する図、
（Ｂ）は（Ａ）の斜視図、
（Ｃ）は図２（Ｂ）に相当する図、
（Ｄ）は（Ｃ）の斜視図、
（Ｅ）は図２（Ｂ）に相当する図、
（Ｆ）は（Ｅ）の斜視図である。
【図５】この発明の他の実施形態を示すものであり、沈設体の概略全体を示す斜視図である。
【図６】図５の沈設体を構成する鋼製セグメントピースを外側から見た斜視図である。
【図７】図６の鋼製セグメントピースを内側から見た斜視図である。
【符号の説明】
１    沈設体
３    分割リング（鋼製セグメントピース）
５    リング体
７    刃口部
１１    縒り線
１５    圧入桁
１６    上部ビーム
１７    保護リング
３３    突起体
【図１】
0003834126.tif 000002
【図２】
0003834126.tif 000003
【図３】
0003834126.tif 000004
【図４】
0003834126.tif 000005
【図５】
0003834126.tif 000006
【図６】
0003834126.tif 000007
【図７】
0003834126.tif 000008