Contents
ニューマチックケーソン⼯法の歴史――――――――――――――――――――――――――――――――――――――● Chapter1● Chapter2● Chapter3

ニューマチックケーソン⼯法とはオリエンタル⽩⽯のニューマチックケーソン⼯法
ニューマチックケーソン⼯法の基本

1――――――――――――――――

2――――――――――――――――

2――――――――――――――――

3

3‐1

ニューマチック⼯法の原理―――――――――――――――――――――――

3

3‐2

ニューマチック⼯法の標準施⼯順序―――――――――――――――――――――――

3

3‐3

ニューマチック⼯法の主要設備―――――――――――――――――――――――

4

ニューマチックケーソン⼯法の特徴――――――――――――――――

5

4‐1

ニューマチックケーソン⼯法の優位性―――――――――――――――――――――――

5

4‐2

地質への対応―――――――――――――――――――――――

64‐3

⽔上施⼯への対応―――――――――――――――――――――――

6

4‐4

近接・狭隘地への対応―――――――――――――――――――――――

６――――――――――――――――

7―――――――――――――――――――――――

7―――――――――――――――――――――――

8―――――――――――――――――――――――

9―――――――――――――――――――――――

11―――――――――――――――――――――――

12――――――――――――――――

15――――――――――――――――

17● Chapter● Chapter

4

5

オリエンタル⽩⽯の特化技術
オリエンタル⽩⽯のニューマ
5‐1

設計技術

5‐2

施⼯技術

5‐3

環境技術

5‐4

特化⼯法

ケーソン設計⽀援システム
ケーソン遠隔操作技術
騒⾳・振動対策/

スリムケーソン⼯法● Chapter6● Chapter7//

地盤解析・実験技術

沈設管理技術/性能設計に対応した設計技術（琉球⽯灰岩）

ヘリウム混合ガスシステム/

エアブロー対策/

Eco‐ケーソン⼯法/

ジオリフレケーソン⼯法

ニューマチックケーソン⼯法の適⽤と⽐較多様化したニーズにこたえる技術
ニューマチックケーソン工法の歴史

ニューヨークとブルックリンを結ぶブルックリン
橋の基礎⼯事が開始された．この橋のニューヨー
ク側主塔基礎は 19 世紀では世界最⼤のニューマ
チックケーソンであり，平⾯形状52.4m×31.1m（底⾯積1630m2）のケーソンが，平均満潮⾯下22.8m の深さまで沈設された．中央径間 485m
で吊り橋としても当時世界最⼤．

数々の歴史的建造物を⽀える基礎⼯法として誕⽣1869
1841
フランスのM.
トリジェールが圧気⼯法を⽤いて地下⽔⾯下約20ｍまで鉄筒を沈設1

1851
圧気⼯法による最初の基礎⼯事となるイギリスのローチェスター橋基礎のニューマチックパイルが施⼯される．沈設深さは 18.6ｍだった．当時は鉄筋コンクリートが普及していなかったため，⽯積み，
レンガ積みによるメーソンリーケーソン⼯法が主流であり，
この⼯法では他に類を⾒ない規模の地下構造物だった．

20 世紀に⼊ると多くの基礎が
ニューマチックケーソン⼯法
によって施⼯されるようになった．特にニューヨーク・マン
ハッタンの摩天楼を形成する
超⾼層ビルの多くにこの⼯法が採⽤されている．

ブルックリン橋

1870
アメリカのミシシッピ川を横断するセントルイス
橋⼯事において，ニューマ
チックケーソン⼯法により⽔⾯下 33.4ｍまで基礎を沈設．

震災からの復興を⽬的に⽇本に導⼊

さまざまな⽤途，規模に応じ，インフラ
整備に活躍

1901
1885
パリのエッフェル塔の基礎がニューマチックケーソン⼯法で施⼯される．塔の 4 脚のうちセーヌ河に⾯する 2 脚はそれぞれ 4 基のニューマチック
ケーソンに⽀えられている．

1923
⽇本で最初にニューマチックケーソ
ン⼯法が施⼯されたのは関東⼤震災
により倒壊した隅⽥川の永代橋，清洲橋，蔵前橋，⾔問橋の基礎⼯事のときである．⽩⽯多⼠良（（株）⽩⽯ 創
⽴者）により導⼊される．

1

ニューマチックケーソン工法とは大型化・複雑化する各種地下構造物のニーズに対応できる「ニューマチックケーソン工法」
ニューマチックケーソンは，関東⼤震災の復興⼯事のために⽶国より導⼊された技術です．この⼯法は，⻑い歴史と多くの実績を有しております．
ニューマチックケーソン⼯法（Pneumatic Caisson Method）の「pneumatic」は「空気の」を，「caisson」は「函（はこ）」を意味します．⽇本では「潜函⼯法」とも呼ばれています．鉄筋コンクリート製の函（躯体）を地上で構築し，躯
体下部に気密な作業室を設け，ここに地下⽔圧に⾒合った圧縮空気を送り込むことにより，地下⽔の浸⼊を防ぎ，掘削・排⼟を⾏いながらその躯体を地中に沈めます．現在，本⼯法は橋梁や建物の基礎，あるいはシールドトンネルなどの発進
⽴坑，地下鉄や地下道路のトンネル本体として広く活⽤されています．
また，平成7年1⽉の兵庫県南部地震の際には，ニューマチックケーソン⼯法により施⼯された橋梁基礎や岸壁がほとんど被害を受けなかったことから，本⼯法の優れた耐震性が証明されたといえます．

2

オリエンタル白石のニューマチックケーソン工法

オリエンタル白石はニューマチックケーソン工法のパイオニアとして施工技術の発展に努めています
今⽇，都市再⽣や交通網の拡⼤にともない，ウォーターフロントなどの軟弱地盤や狭隘な市街地，⼭岳部での施⼯など，複雑で⾼度な技術⼒を要求される⼯事が増加しております．また，建設構造物は⾼層化・⼤型化・⼤深度化の傾向にあり，地下空間を有効に活⽤するための環境に優しい技術が求められております．ニューマチックケーソンの⾼い信頼性を確実なものとするとともに，新たな可能性の開拓を⽬指し，当社は以下のような独⾃の技術開発を積極的に進めて実⽤化しております．
■ 設計⽀援システムおよびロボット技術を最⼤限に活⽤し，合理的な構造決定，施⼯の完全無⼈化，環境・安全への配慮を⽬指した「SIニューマ⼯法（スーパーインテリジェントニューマチックケーソン⼯法）」■ ⼩断⾯積のニューマチックケーソンに無⼈化・安全性向上を実現した「スリムケーソン⼯法」■ 地下⽔の流動保全に配慮した「Eco-ケーソン⼯法」■ 原位置で汚染⼟壌処理をおこなう「ジオリフレケーソン⼯法」
当社は，これからも社会のニーズに応えるために，ソフトとハードの両⾯からの技術サービス提供を⽬指し，⽇々努⼒を続けてまいります．皆様には⼀層のご指導，ご鞭撻を賜りますようお願い申し上げます．

阪神⾼速道路公団湊⼤橋
ケーソン⼯事において天井⾛⾏式ケーソンショベ
ルが初めて使⽤される．本
格的な機械化施⼯の始ま
りである．

1971

⼤気圧カプセルによる無⼈ケーソン⼯法が⽇
本道路公団の名港⻄⼤
橋（Ⅰ期）ケーソン⼯
事で採⽤される．

東京港のシンボル，レインボーブ
リッジのアンカレイジおよび主塔
基礎 4 基すべてがニューマチック
ケーソン⼯法により沈設される．
アンカレイジ基礎は平⾯⼨法70.1m×45.1m，底⾯積3157m2
で当時世界最⼤である．

1988
⾃動化ケーソン⼯法が
東京電⼒ガス導管4 ⼯
区⼯事で採⽤される．

永代橋

レインボーブリッジ

1990

1981

重要構造物に近接する道路トンネル部においてケーソン6基を同時に沈設する埼京線北与野・⼤宮間⾼速埼⽟東
⻄連絡道を施⼯．⾼度な情報化施⼯の導⼊により重要構造物との近接施⼯を可能とした．

1995
⽇本道路公団名港⻄⼤橋（Ⅱ期）ケーソン⼯事でヘリウム
混合ガス呼吸システムによる⼤深度ニューマチックケーソ
ン⼯法が採⽤され，TP-40mまで沈設される．

2000
柴島⽴坑で沈設深度 GL-63.5
ｍ，最⼤作業気圧 0.54MPa（⽔深55m 相当）の⼤深度ニューマチックケーソンが施⼯される．掘削⻑および作業気
圧は当時世界⼀の規模であっ
た．

2002

2012 年 東尾久ポンプ所（現在世界最⼤）2004～
・SI ニューマ
・スリムケーソン⼯法
・Eco-ケーソン⼯法
・ジオリフレケーソンなどを開発

2014 年 南本牧ふ頭Ⅳ⼯区（ＳＩニューマ）2

3

ニューマチックケーソン工法の基本

ニューマチックケーソン工法の原理
空気ニューマチックケーソン⼯法は，内部の空気が逃げ

コップないようにコップを逆さまにして⽔中に押し込んだ

コップ
空気状態のように，⽔の浸⼊を空気の圧⼒によって防ぐ

空気原理を応⽤したものです（右図参照）．
オープンケーソン⼯法がふたのない筒であるのに対して，ニューマチックケーソン⼯法は，ケーソンの下部に気密作業室を設け，そこに圧縮空気を送り込
んで地下⽔の浸⼊を防ぎ，地上と同じ状態で掘削ができるようにしています．
右図で，コップの中がケーソン作業室，コップの先端がケーソンの刃先にあたります．

コップ内に空気を送り込むと，内部の空気圧が上昇して⽔が押し下げられる．

地下水圧と同等の圧縮空気
ニューマチック
ケーソン◆ ケーソン沈下理論
ケーソン沈下⼒ケーソン沈下抵抗⼒

コップ内の空気圧と⽔圧がバランスした状態ではコップ内に⽔は浸⼊しない．

W = Wc + Ww
Wr= U + F + Q

W ＞ Wr のとき沈下
Wc
Ww
U
F
Q

水圧

︓ケーソン躯体重量︓ケーソンに載荷する沈下荷重
︓作業気圧による揚圧⼒（作業気圧×ケーソン底⾯積）
︓周辺摩擦⼒（摩擦⼒度×ケーソン周⻑×沈下⻑）︓刃⼝下および掘残し部の地盤反⼒

Pw＝Pa ならば…
作業室内に⽔は浸⼊しない．
Pw︓ケーソン底⾯位置での⽔圧Pa︓作業室内の空気圧

PaPw

ニューマチックケーソン⼯法は，⼀定した施⼯プロセスに

ニューマチックケーソン工法の標準施工順序

より確実な⼯程把握と⼯期短縮に対応します.
Step1・2
据付地盤拵え⼯・作業室構築⼯

Step3
艤装⼯

Step4
沈下掘削⼯→構築⼯

Step5
最終沈下・地耐⼒試験⼯

Step6
中埋コンクリート⼯・艤装撤去⼯

Step7
後構築・完成ケーソンを据え付ける地盤の不陸を修正し，適度な⽀持⼒が確保できるよう据付地盤拵えを⾏います．
ケーソンの下部に，作業室としての空間を設けます．

所定の深さまでケーソンが沈下した後，作業室内で地耐⼒試験を⾏い，所要の地耐⼒が得られていることを確認します．

3

空気圧が作⽤している作業室への出⼊りや作業室からの⼟砂搬出のため，鋼製の円型シャフトとロックを設けます．このシャフトをケーソンの沈下とともに継ぎ⾜します．

作業室の設備を撤去し．中埋コンクリートを充填した後に，艤装撤去を⾏います．

構築は通常 4m 程度の⾼さのリフトごとに⾏い，構築→掘削沈下→構築を順次⾏い，所定の深さまでケーソンを沈めていきます．

ケーソン完成後，各構造物に合わせた構築を⾏います．

ニューマチックケーソン工法の主要設備

ニューマチックケーソン⼯法の⼯事で使⽤する施⼯設備
は，掘削設備，排⼟設備，送気設備，予備・救急・安全設備に⼤別されます．
マテリアルロック

送気圧⼒調整装置

空気圧縮機

AB キャリア

空気清浄機

クーリングタワー

排土設備

マンロック

艤装設備
バケット

排⼟⽤キャリア
マテリアルロック

送気設備
マンロック

⼟砂ホッパー
圧縮空気
⾃動圧⼒

マンシャフト

送気管 清浄機

クーリング

レシーバ
タンク

空気圧縮機

タワー

調整装置

⾼圧ホース

エンジンコンプレッサ

発動発電機

予備設備
ホスピタルロックスペシャル
シャフト
圧縮空気清浄機

刃⼝

⾛⾏レール

天井⾛⾏式ショベル

掘削設備
ケーソンショベル

救急・安全設備

掘削監視設備ホスピタルロック
地上遠隔操作室4

4

ニューマチックケーソン工法の特徴
ニューマチックケーソン工法の優位性
耐震性に優れる

躯体剛性が⾼く，鉛直⽅向・⽔平⽅向の荷重に対し⾼い⽀持機構を有する．

井⼾涸れがない，周辺地盤を乱さない

地下⽔を低下させないため周辺地盤への影響が少ない．

地下⽔脈を遮断しない

狭隘地施⼯が可能

他⼯法と⽐較し，⼀般的に基礎平⾯積を⼩さくできるため，占有⾯積を⼩さくできる．

地下空間を最⼤限に利⽤仮設⼟留壁を必要とせず，沈下させたケーソンの躯体がそのまま地下の構造（内空容器）となる．

⼯程短縮が可能複雑な内部構造もケーソン沈設作業と同時に構築可能である．

仮設⼟留壁などの不要な根⼊れを必要としない．

掘削⼟のリサイクル利⽤が可能

あらゆる⼟質（軟弱〜硬質）に対応でき，地中の障害物にも容易に対応できる．

特別な補助⼯法が不要

⽔上施⼯（海上，河川，湖）に確実に対応できる．

省⼒化・⼯程短縮・コスト縮減・安全性の確保

無⼈掘削システム・ヘリウム混合ガス呼吸システムにより，⼤深度掘削を確実に施⼯することができる．

⾼品質・⾼精度躯体構築を常に地上で⾏うため⾼品質を確保できる．
地盤を直接確認しながら正確な沈設ができる．

⼯程の確実性

施⼯プロセスが⼀定（構築→掘削→構築）しているとともに，掘削と構築の併⾏作業が可能である．

地盤別掘削方法の選択
ニューマチックケーソン⼯法は，作業室内に間隙⽔圧に等しい圧縮空気を送気し，ドライな状態で地盤を直視しながら掘削を⾏います．そのため，あらゆる地盤（粘⼟，シルト，砂，砂礫，⽟⽯，⼤⽟⽯混じり砂礫，軟岩，硬岩）への対応が可能です．また，地中障害物も容易に撤去できます．

地質への対応
軟弱地盤への対応

掘り残し状態

⽀持⼒が不⾜する⼤型ケーソン初期沈下時や軟弱地盤では，刃⼝部の⼟砂を掘り残すことにより沈下抵抗⼒を確保することができます．また，ケーソンの傾斜に対しても，この掘残し幅を調整することにより，容易に傾斜を修正することができます．
大玉石（転石）・岩盤掘削の例

⼤⽟⽯・軟岩・硬岩への対応

ケーソンショベルのアタッチメントを交換することによって，⼤⽟⽯，削岩用ドリフター

転石層掘削

軟岩，硬岩の強度に合わせた掘削⽅法が選択できます．また，⼤⽟⽯や軟岩に対する発破作業は函内で⾏うため，外部への⾶⽯がありません．
さらに，段発発破の採⽤により，振動・騒⾳等を低減し，周囲への影響
を極⼒⼩さくすることができます．
障害物撤去の例

削岩用ブレーカ

段発発破

新設ケーソンの刃口

障害物への対応
ニューマチックケーソン⼯法は，旧構造物の基礎等の障害物を作業室内で処理・撤去しながら新設構造物（基礎、地下室等）の築造ができます．

5

沈木

旧基礎
（オープンケーソン）

水上施工への対応
水深が浅い場合～築島方式～

鋼矢板による一重締切工

水深が深い場合

コルゲートセルによる一重締切工

鋼矢板による二重締切工～フローティング方式～

曳航引き込み方式

起重機船による吊り込み方式

吊り下ろし方式

近接・狭隘地への対応
ニューマチックケーソン⼯法は，地盤を直接確認しながら掘削ができます．また，地下⽔位の低下がなく，周囲への影響を与えることなく施⼯できます．さらに，他⼯法と⽐べると施⼯時の必要⾯積を⼩さくすることができるため，近接施⼯，狭隘地施⼯，市街地施⼯等あらゆる現場条件に対応できます．

近接・市街地・狭隘地での施工例

鉄道と近接した施工例

高速道路と近接した狭隘地での施工例

鉄道・道路と近接した市街地での施工例

65

オリエンタル白石の特化技術
究極のニューマチックケーソン工法

オリエンタル白石のニューマ
オリエンタル⽩⽯は，設計⽀援システム，ロボット技術および環境対応技術を最⼤限に活⽤して，ニューマチックケーソンの合理的な構造決定と，安全と環境に配慮した究極の省⼒化，すなわち施⼯の無⼈化技術を確⽴しました．これを，Super

Intelligent Pneumatic caisson ＝ SI ニューマ と名付けました．

正確な設計と豊富な実績をもとにした性能設計・解析技術を確⽴

設計技術

・合理的な基礎構造の設計を実現
・⼤深度になるほど⼤幅なコスト縮減を実現

メリット

合理的な設計⽀援システム●●●●――――――――――――――――――――――――――――――― P.8「ケーソン設計⽀援システム」をはじめとして，豊富な実績をもとに開発した設計システムにより，合理的なニューマチックケーソンの構造を提案します．
性能設計時代の設計解析技術●●●●――――――――――――――――――――――――――――――― P.8「性能設計」とは，⾃由度が⾼い反⾯，⾼度な技術⼒と豊富な経験を必要とします．オリエンタル⽩⽯は，「構造解析技術」や「地盤解析・実験技術」など，多様な保有技術を活かして，性能設計時代のニーズにお応えします．

ＩＴを駆使したロボット技術を進展させた
完全無⼈化技術

施工技術
メリット

・超⼤深度でも，効率的で安全な施⼯が可能
・遠隔操作により⾼気圧下における特殊な作業が不要
ケーソン遠隔操作技術

P●●●●――――――――――――――――――――――――――――――― P.9

今まで有⼈で⾏ってきたケーソンショベルの組⽴・解体やメンテナンス作業を，地上からロボットを遠隔操作して⾏うことにより，作業の完全無⼈化を⽬指します．
沈設管理技術●●●●――――――――――――――――――――――――――――――― P.9

ケーソン遠隔操作技術の⼀つで，ケーソン沈設に関するすべての情報を計測室で集中管理する技術です．
⼤深度有⼈作業技術●●●●――――――――――――――――――――――――――――――― P.10

「ヘリウム混合ガス呼吸システム」は，⽔⾯下 70m（理論作業気圧 0.7Mpa）までの⾼気圧作業を安全に施⼯できるシステムです．これは無⼈化施⼯のバックアップシステムです．

騒⾳対策や漏気対策など，周辺環境に配慮した環境対応技術を確⽴

環境技術
メリット
●●●●

・騒⾳低減や急激な沈下防⽌による振動の抑制により，都市部や規制の厳しい地域での適⽤性が向上
・漏気による地下⽔や井⼾⽔の⽔質汚濁を防⽌環境（騒⾳）対応技術――――――――――――――――――――――――――――――― P.11

ワイヤーボックスの漏気⾳やマテリアルロックの排気⾳など発⽣⾳源に対して効果の⾼い充実した設備で対応し，騒⾳レベルの低減を実現しました．また，実施⼯における騒⾳レベルを数値的に把握・提案することが可能です．
●●●●

振動防⽌技術――――――――――――――――――――――――――――――― P.11

ケーソン施⼯による振動の主な原因となる急激な沈下を抑制し，沈下量をコントロールすることにより振動を防⽌する技術です．
●●●

函内⽔位制御技術――――――――――――――――――――――――――――――― P.11

刃⼝からの漏気が⽣じないよう，函内の⽔位をコントロールするためのシステムです．超⾳波距離計で測定した函内⽔位や躯体の傾斜などの情報を処理し，⾃動圧⼒調整装置が送気圧を制御することで，函内⽔位を適正位置に調
整します．

7

●●● 5‐1 設計技術

特許第 4996975 号*ケーソン構造物の⾃動設計装置

合理的な構造決定ツール

ケーソン設計支援システム
ケーソン設計支援システム
ケーソンの最適形状を算出することができ，合理性の⾼いケーソン
形状を算出できます．

使用プログラムと書式
予備設計

ケーソン平面形状

プログラム

⼯法⽐較

形状

形状検討プログラム

⼯法決定

⼯事費

概略積算プログラム
・ニューマチックケーソン
・スリムケーソン
・圧⼊オープンケーソン

ケーソン長① 設計基準を満⾜する基礎の⼤きさを，いくつかのケースで計算

詳細設計

施⼯計画

・ｅｔｃ

ケーソン設備台数の算出
仮設検討

設計計算プログラム
・騒⾳の検討・初期構築時の地盤⽀持⼒② 環境条件にも配慮し，コストパフォーマンスのよい基礎形状を抽出

・沈下計算（開⼝率計算）・排⼟キャリア基礎杭・配管タワー基礎杭・ｅｔｃ③ 抽出した基礎の中から安全性を考慮し最適形状を
決定

⼯事⼯程

⼯事⼯程表作成プログラム

ケーソン設備損料⽇数書

式

施⼯計画書書式
数量計算

最適構造決定プロセス

数量計算書書式

地盤解析・実験技術
ニューマチックケーソンは作業室天井スラブにより⼤きな反⼒が得られるため，⼤規模な地盤の載荷実験が可能です．
写真は，載荷重２０MN，1 辺が 1.3ｍの正⽅形の世界最⼤級の⼤型平板載荷試験状況です．載荷板⼨法を種々変化させた載荷実験から設計式の⽀持⼒係数について⼨法効果を解析的に検討しました．この成果は，道路橋⽰⽅書・下部構造編や⽇本道路公団設計要領の改訂に採⽤されています．

⽀持⼒係数の⼨法効果に関する補正係数（Sγと B の関係）

1

Qu  A e{ kcN cS c  kqN qS q 

 1 B1eN S  }Qu  A e{ kcN cS c  kqN q2S q 2 1  B e N S  }性能設計に対応した設計技術
琉球⽯灰岩などの空洞を有する地盤の⽀持⼒を迅速かつ合理的に算出できます．空洞位置による⽀持⼒への影響を多くの FEM 解析により求め，設計の便宜化を図るため空洞位置による⽀持⼒低減率をチャート化しました．
石灰質地盤の空隙と空洞
ＦＥＭによる石灰質地盤の支持特性の解析
基礎幅
︓Ｂ
空洞の幅 ︓W

CL

Ｘ/Ｂ

⽀持⼒の低下は10〜20％未満

0.0

Ｙ / B

Ｙ
Ｘ

⽀持⼒の低下は40％未満

支持力低減率10%未満

1.0

10～2０%
2.0

20～3０%

3.0

ポーラス状の地盤であり，空隙も⾒受けられ

空洞形状︓
W／B＝ 1.0 の正⽅形

4.00.0 1.030～4０%
4０%以上
2.0

3.0

4.0

8

●●● 5‐2 施工技術
NETIS 登録 No.KT‐990443‐V*⽩⽯式無⼈ケーソン⼯法

ニューマチックケーソンの完全無人化技術*ニューマチックケーソン作業室内機器の⾃動点検⽅法及び点検装置

ケーソン遠隔操作技術

特許第 4198526*載荷計測装置及び遠隔操作による平板載荷装置

特許第 3712293

ケーソン遠隔操作技術は，掘削・排⼟作業の能率向上と⾼気圧下の労働環境の改善を⽬的として開発されたシステムで，地上遠隔操作室から作業室内の掘削設備をＴＶモニターとコンピューターグラフィック，および情報化施⼯によるリアルタイムな計測監視により遠隔操作するものです．さらに，ケーソンショベル⾃動メンテナンスシステム，ケーソンロボットによる函内作業，無⼈平板載荷試験システムなど，完全無⼈化に向けた技術開発を進めています．

マンロック（非常時用ヘリウムロック兼用）

ヘリウム混合ガスカートル
ヘリウム管制室

地上遠隔操作室・計測室
非常時用ヘリウムロック

超大深度マテリアルロック

地上遠隔操作ケーソンショベル

作業室内掘削状況（自動メンテナンスシステム対応）

ケーソンロボット

無人平板載荷試験システム

運搬ロボット
無人載荷試験状況

作業ロボットケーソンショベル解体状況

自動メンテナンスシステム
遠隔操作室

ケーソンショベルのグリス注⼊等のメンテナンスを⾃動化しました．また，掘削機の状態を⾃動メンテナンスモニターにより遠隔操作で捉え，各計測項⽬より異常値を検出することができます．これにより，設備の不具合を早期発⾒することができます．

Ultra
-D
Ca isso
n
株
ニューマ
會社白
石技術委員
ケーソ
ン自動
会SDC
点検シ
委員会－
PR班
Da 式
Sy
ste
te
m
&eチック
Tim
Pe rformeLChecknce･･･
Check･･m
OK･･･ ステム
OK･･･
Em
ニューマ
e ll
rg
ncy
o ckIte
ケーソ
cka
upSy
ン点検
ste
記録作
Check･
表シス
OK
Insta
All
Jチック
ust
Che
Be
fore
No
mrm
･･a･･
lPo
OKsitionDa テム
ta
Input
･･･
OK
Re
Outputa dyLine･Line･･･ Check･
Che ck････
OK

自動メンテナンスモニター

計測項⽬

メンテナンス用カメラ

自動メンテナンス対応
ケーソンショベル

9

作動油油温
作動油レベル
台⾞油圧
ブーム油圧
電流値
⾃動給脂状況
稼働時間

メンテナンス⽤カメラ映像
ショベル故障個所の特定作業室内設備の状況確認

●●● 5‐2 施工技術

特許第 3056157*ニューマチックケーソン沈下掘削⽅法

沈設管理技術「情報化施⼯による集中管理システム」は，沈下掘削管理，躯体計測管理，
函内環境管理，施⼯周辺管理など，ソフト・ハード両⾯に関するすべての情報を計測室でリアルタイムに集中管理します．この情報を総合的に評価・判断することにより，ケーソンの状況に応じた迅速・適切な対応が可能です．本システムの導⼊により，沈設精度がさらに向上するとともに，安全・確実な施⼯管理を実現します．

沈設管理（集中管理状況）

集中管理概要図*⼤深度圧気潜函における呼吸システム

高気圧下での安全な有人作業技術

ヘリウム混合ガス呼吸システム「ヘリウム混合ガス呼吸システム」は，深海潜⽔技術を応⽤したもので，呼吸ガスとしてヘリウム・酸素・窒素の三種混合ガスを⽤います．さらに，減圧時に酸素呼吸を併⽤し，体内に溶け込んだ窒素の体外排出を促進させて減圧症の発症を防⽌します．

⼤気圧空気
N

N

N

O

O

N

N

N

⾼気圧空気
N
N
N

設備図

N

ヘリウム混合ガス

N

N

He He He He

N

O

O

N

He He He He

N

O

O

N

He O

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

およそ窒素8割に対して酸素が2.割です

この技術は，ケーソン無⼈化技術のバックアップシステ
ムとして．函内設備の故障等に対応するためのものです．

特許第 3617641
ニューマチックケーソンの作業気圧

NN

⼤気圧空気に⽐べ，窒素・酸素量が増⼤
します

O He

ヘリウムの混合により窒素・酸素量を⼤気圧空気と同程度に保ちます

ヘリウム混合ガス

ヘリウム管制室

⼊函から出函までの作業⼯程を管理します．

減圧症の原因となる窒素量を減らしたヘリウム，窒素，
酸素の3 種混合ガスです．

昇降エレベータ

⼤深度ではシャフト内昇降時の作業員の負担は⼤きくなります．そこで，昇降をエレベータで⾏うことで，作業員の負担を⼤幅に軽減します．

ヘリウムロック

ヘリウム混合ガスの呼吸や減圧時の酸素呼吸を⾏います．

作業室

機械・設備の故障等の場合はヘリウム混合ガスを呼吸しながら⾼気圧作業を⾏います．

10

●●● 5‐3 環境技術

*ニューマチックケーソンにおけるマテリアルロックの

騒音・振動対策

消⾳⽅法及び防⾳装置

特許第 3816069

ニューマチックケーソン⼯法における騒⾳・振動の発⽣源は，コンプレッサの運転⾳，マテリアルロックからの排気⾳・漏気⾳等がありますが，対策により⼗分な消⾳効果を得ることができます．さらなる騒⾳対策を必要とする住宅地における⽴坑⼯事などでは，⽴坑全体を防⾳ハウスで囲い施⼯することもできます．

ワイヤーボックス漏気音の対策と効果
140

ワイヤーボックス漏気⾳

130

マテリアルロック送気⾳
騒音ﾚﾍﾞﾙ（dB）

120

ＡＢキャリア部
⼟砂排⼟⾳

コンプレッサ運転⾳

110

約40％低減

100
90
80
70
60

スライド式消音装置

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

作業気圧（MPa）

マテリアルロック排気音の対策と効果
150
140

騒音ﾚﾍﾞﾙ（dB）

130

マテリアルロック
排気⾳

消音マフラー120

約30％低減

110
100
90
80
70
60
0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

作業気圧（MPa）■防⾳ハウスにより騒⾳を抑制することが可能です．
⽴坑全体を囲む場合とコンプレッサだけを囲む場合があります．

防音ハウスによる
騒音防止対策

防音ハウス内施工

コンプレッサ防音ハウス

ケーソン沈下時の振動防止対策■ケーソンの沈設過程において，地質によってはケーソンが急速に沈下し，同時に振動を伴う場合があります．この現象を防⽌するため，辺部の刃⼝下をオーガにて所定の間隔で削孔
し，ケーソンが急速に沈下する際の沈下量を制御し，地盤に伝わる振動を抑制します．

オーガ削孔状況

エアブロー防止対策
ニューマチックケーソン⼯法において，ケーソン刃⼝
からのエアブロー発⽣の原因は，作業室内の過剰な圧縮空気によるものです．これは，作業室内部の適切な作業
気圧管理で防⽌しています．万が⼀エアブローが⽣じた
場合，沈設地盤が酸⽋層やメタンガスといった有害ガスを含む地層では，エアブローの影響が周囲におよぶことが考えられます．この影響を防ぐため，ケーソン直近でブローしたエアを回収する対策を実施しています．
11

ストレーナー●●● 5‐4 特化工法

狭隘箇所での施工・重要構造物の近接施工*スリムケーソン⼯法

特許第 3908747 号

スリムケーソン工法
ニューマチックケーソン⼯法の狭隘地での施⼯を可能とする新たなバリエーションとして，⼩断⾯ケーソン（φ5.0m〜φ7.０m）に無⼈掘削システムを採⽤し，さらに専⽤のロック，シャフトを⽤いて，⼤幅な⼯期短縮，コストダウン，施⼯の確実性・安全性を確保したスリムケーソン⼯法を開発しました．
スリムケーソン工法 概念図

スリムケーソン工法の特徴

ペアロック・ペアシャフト
排⼟通路と⼈員の⼊出函部が独⽴した構造となり，作業性と安全性が⾶躍的に向上しました．
また，ケーソン形状や作業効率を勘案してアースバケット容量
0.5m3 と1.0m3(躯体φ5.5m以上)に対応したペアロック・シャ
フトを選択できます．

・狭隘地や既設構造物に近接した⼯事に最適です．
・φ7.0ｍ以下の⼩断⾯ケーソンに対応した⼩型無⼈掘削機により，地上遠隔操作による無⼈掘削が可能です．
・専⽤のロック・シャフト（ペアロック・ペアシャフト）により，効率的な⼟砂搬出と安全な作業員の⼊出函が可能です．

地上遠隔操作室

・通常シャフトの上部に設置するマンロック・マテリ
アルロックを下部に設置することで，低重⼼化となり安定性を確保します．
・建設現場で発⽣する騒⾳を低減する消⾳設備により，

送気設備(空気圧縮機)周辺への騒⾳対策も万全です．
・⼩断⾯に対応するヘリウム混合ガス呼吸システムにより⼤深度（W.L.-40m 以深）の施⼯も可能です．

スリムケーソンショベル

スリムケーソンの適用例
スリムケーソン⼯法は，杭基礎や鋼管⽮板基礎と⽐べ，同⼀荷重条件で基礎の断⾯積を最も⼩さくでき，狭隘地での施⼯や近接施⼯が可能です．

海上での橋梁基礎

高架橋桁下での施工

線路に挟まれた狭隘地での施工

首都高速道路の橋梁基礎
12●●● 5‐4 特化工法

地下水流動保全を考慮した地下構造物の構築技術

特許第 3866757 号*Eco‐ケーソン⼯法

Ｅｃｏ-ケーソン工法
都市再⽣のための貴重な空間である地下空間の利⽤にあたっては，利便性の確保とともに環境に対する適切な配慮が必要です．特に地下⽔流動を遮断すると，地下⽔位低下や上昇により既設構造物に影響を与えるため，地下⽔流動保全の技術が要求されます．
当社は，ニューマチックケーソン⼯法を⽤いることで，地下⽔流動を遮断することなく地下構造物を構築できる「Ｅｃｏ－ケーソン⼯法」を提案します．

Ｅｃｏ-ケーソン工法の優位性
開削⼯法の問題点
・施⼯時において地下⽔対策（排⽔⼯法，地盤改良など）を併⽤するため，
井⼾枯れ・地盤沈下・⽔質汚濁等の環境問題を引き起こす恐れがあります．
・⼟留壁のほとんどが⼯事完了後，地中に残置されるため，鉄道や道路のように⻑⼤線状構造物が建設されると，従前の地下⽔流の循環を遮り，広範囲に影響を及ぼす恐れがあります．
・開削⼯法の問題点を解消するため，通⽔盤や通⽔管を⽤いた通⽔連壁が提案されていますが，これらにもまだ課題は残されています．

Ｅｃｏ-ケーソン⼯法が解決︕

地盤沈下
地下水位
の上昇
構 造物の
浮上り

地 盤 改良構 造 物 の沈下
地盤改良

地 下 水流動阻害

地 下 ダ ム の形 成

開削工法案

本体構造物以外に遮断するものが無い(残存⼟留壁が無い)
開削⼯法のような残存⼟留壁が無いため，地下⽔流の遮断範囲が最⼩限で済みます．

施⼯時に地下⽔位の変動が無い
本体構造物下部に設けた作業室に，地下⽔圧と同等の圧⼒の空気を送り込み，地下⽔の浸⼊を防ぎながら掘削する⼯法であるため，施⼯時に地下⽔位の変動がありません．

⽔質汚濁が無い
遮⽔壁が不要で薬液注⼊も⾏なわないため掘削や薬液注⼊・溝壁安定液の逸泥による⽔質汚濁がありません．

通水部の確保Ｅｃｏ-ケーソン工法案

Ｅｃｏ-ケーソン工法の適用例

ケーソン躯体ケーソン継手部

通水層

埼京線北与野・大宮間
高速埼玉東西連絡道
⾸都⾼速⼤宮線の JR 東北・上越新幹線および埼京線と交差する部分において，６基のケーソン（延⻑222m）
を連続して同時に沈設することで，道路トンネルを築造した⼯事です．ケー
ソン沈設後，ケーソン間を連結，⼀体化しています。⾼度な情報化施⼯の導⼊により，重要構造物との近接施⼯を可能にしました．

13

外郭環状自動車道
国分地区試験工事
トンネル（半地下構造物）を築造する⼯事で，地下⽔流動保全対策として，同60m 区間をニューマチックケ
ーソン⼯法で施⼯しました．本⼯事で収集した施⼯時の計測データを，次計画に反映する⽬的もありました．

●●● 5‐4 特化工法

汚染土壌を原位置で封じ込める

ジオリフレケーソン工法
⼯場や病院等の建替えや廃⽌に伴い，⼟壌汚染の問題が顕在化しています．⼟壌調査の結果，基準値を上回る汚染が認められれば，汚染⼟の処理浄化など必要な措置を講じなければなりません．当社では，この汚染⼟壌対策として，ニューマチックケーソン⼯法の特性を⽣かした原位置処理⽅法「ジオリフレケーソン⼯法」を提案します．

ジオリフレケーソン工法の特徴①建設現場から汚染⼟壌を搬出しません．
②施⼯に伴う汚染物質の拡散を確実に防⽌できます．
③地下施設あるいは基礎の施⼯と汚染⼟の封じ込めを同時に⾏うため，⼯事費と⼯期が⼤幅に短縮できます．
④⼀般に⾏われている⾼価な⼟壌浄化⼯法を必要としません．
⑤ケーソン躯体内に封じ込めた汚染⼟は，安価な浄化⽅法（フラッシング⼯法やバイオレメディエーション⼯法）
により⼀定期間内に浄化することも可能です．

ジオリフレケーソン工法の施工手順
Step1
作業室構築

Step2
艤装

地下水

地下水

据付地盤を整地し作業室を構築する

汚染土壌

艤装（ロック・シャフト類）及びケーソンシ
ョベルを設置する

汚染土壌

Step3
掘削⼯

掘削した汚染⼟壌を
封じ込める

Step4
掘削構築

掘削沈下・構築を繰り返す

汚染土壌

函内掘削機を撤去した上で，中埋めコン
クリートを打設し，
艤装を撤去

地下水

地下水

地下水

Step5
沈下完了

Step6
汚染⼟壌浄化

汚染⼟壌の封じ込め
終了後，⼟壌浄化も可
能

地下水

汚染土壌

ジオリフレケーソン工法の適用例
橋梁基礎

下水処理場・工場等

地下室・地下駐車場等

汚染土壌
汚染土壌

汚染土壌

14

6

ニューマチックケーソン工法と他工法の比較
構造物築造における⼯法選定に当たっては，構造物としての機能を満⾜するだけでなく，施⼯の確実性・安全性，周辺環境への配慮，⼯程・⼯費などを総合的に判断して決定する必要があります．深い地盤における地下構造物では，多くの場合でニューマ
チックケーソン⼯法が他の⼯法と⽐較して有利になります．

基礎工法の選定
橋梁基礎⼯法の選定にあたっては，形状や現場条件などから最適な⼯法が決定されます．
平⾯形状の制約条件から柱状体基礎の適⽤範囲は広く，また，現場の地盤および施⼯条件の適合性において，ニューマチックケーソ
ン⼯法が有利になる事例は多くあります．
橋梁基礎
浅い

深い

支持層の深度

直接基礎

柱状体基礎

杭基礎

制約あり

制約あり

平面形状寸法

平面形状寸法
制約なし

設置不可

制約なし

設置不可

山留め・締切り・法切り
設置可

締切り・山留め

Yes

設置可

水上施工

×

×

×

×

地下流水が速い×

鋼管杭×

地下被圧水が高い

杭基礎
リバース

ベノト

水上施工である

Yes

鋼管矢板

地中連続壁

柱状体基礎
オープン
ケーソン

No

Yes

大口径深礎

被圧水が高い

ニュ
ーマチック
ケーソン

No

地下流水が早い

No
直接基礎

×

支持層土質が岩××△

中間層レキ径大

×

×

△

硬質粘土層

△
×

×

△

△

作業空頭が低い支持層60ｍ以上

△

×

×

×
×
×

△

△

×
×
△
×

×

△

基礎の選定で優位となる諸条件
以下に⽰す条件の場合は，ニューマチックケーソン⼯法が他の基礎⼯法や構造と⽐べて優位となる場合が多くあります．
■︓ニューマチックケーソンが優位となる条件■︓ニューマチックケーソンが優位となる理由

vs 直接基礎■ 施⼯時完成時における平⾯的な制約がある場合■ ⼟留め⼯の施⼯が⼤規模となる場合．
（掘削床付け深さが深くなる，根⼊れ⻑が⻑くなる等）

ケーソン基礎■ ⼟留め⼯が不要である■ 基礎形状を⼩さくできるない■ 地下⽔によって引き起こされるヒービング，ボイリンvs 鋼⽮板基礎の決定要因，
基礎⼨法が制約を受ける等）■ 硬質地盤や 100mm 以上のレキ・⽟⽯が存在する⼟質条件■ 側⾯地盤，
床付け地盤が軟弱な
⼟質条件■ ⽔深が深い15

鋼⽮板

めの変形に伴う）の⼼配が要となる（安定計算で底⾯⽀持が形状

⽀保⼯

築島
コルゲートセル■ 近接施⼯による影響（⼟留グ，盤ぶくれ等の対策が不■ 平⾯形状を⼩さくしたい場合

直接基礎■ 基礎形状を⼩さくできる（0.7〜0.5 倍程度）
■ 近接施⼯による影響（⼟留めの変形に伴う）の⼼配がない■ ⽮板の変形や残留応⼒の増⼤に伴う補助⼯法が不要となる■ あらゆる⼟質に適応できる

砂質土
砂質⼟

深い

岩盤
岩盤(支持層)(⽀持層)
先⾏削孔

ニューマチックケーソン
ピアケーソン⽅式

鋼管⽮板基礎仮締切兼⽤⽅式

vs オープンケーソン■ 基礎と橋脚の⼨法に余裕がな
い場合■ 渇⽔期施⼯による⼯程制約がある場合■ N 値が⼤きな粘性⼟，
締まった
砂，砂礫，⽟⽯，転⽯，岩盤が存在する場合 ⇒ 刃先抵抗⼒が⼤きいため，
先⾏削孔砂置換
杭などの補助⼯法が必要

ニューマチックケーソン
ピアケーソン⽅式■ 基礎形状を⼩さくできる

圧⼊オープンケーソン
⽌⽔壁⽅式

橋脚施⼯スペース0.5m 程度■ 沈設時に頂版・橋脚を同時に施⼯するピアケーソン⽅

橋脚施⼯スペース1.5〜2.0m式の採⽤が可能■ 掘削と構築の併⾏作業が可能■ 掘削はドライな空間で⾏うため，刃⼝下の確実な掘削が可能 ⇒ 補助⼯法が不要

開削工法との比較で優位となる諸条件■ 地中の構造物深度は，常に「必要深度(H)＋刃⼝⾼(標準 2.3〜2.5m)」で良い

ニューマチックケーソン⼯■ 仮設⼟留壁などの不要な根⼊れを必要としない ⇒ 地下⽔脈を遮断しない(地下⽔流動保全)■ 仮⼟留壁を必要とせず，沈下させたケーソン躯体が地下構造躯体となる ⇒ 地下空間を最⼤限に利⽤■ 躯体構築は常に地上で⾏うため良好な躯体品質を確保できる■ 複雑な内部構造もケーソン沈設作業と同時に構築可能である■ 地下⽔位を低下させないため井⼾枯れや周辺地盤を乱さない ⇒ 近接施⼯に対応■ 地盤を直接確認しながら正確な沈設ができる■ あらゆる⼟質（軟弱〜硬質）に対応でき，地中の障害物にも対応できる■ 施⼯時の占有⾯積を⼩さくできるため，狭隘地施⼯が可能である■ 施⼯プロセスが⼀定（構築⇒掘削⇒構築）しているため，⼯程が確実である■ 掘削と構築の併⾏作業を導⼊することができるため，⼯程短縮を図ることができる■ 無⼈ケーソン⼯法，ヘリウム混合ガス利⽤無⼈ケーソン⼯法により，⼤深度施⼯にも確実に対応でき，かつ掘削深度増加に伴う掘削単価増加が少ない（開削⼯法では掘削深度 H が深くなるにつれて，⼟留壁は⾼い剛性と強固な⼟留⽀保⼯が必要，特に掘削深度が 30m を超えるとその傾向は顕著となり，⼯費⼯期が急激に増加する）

vs 開削⼯法
⼟留壁⼯（不透⽔層へ根⼊れ）

⼟留壁⼯＋薬液注⼊⼯■ ⼟留壁を不透⽔層に根⼊れする■ 掘削底⾯下に不透⽔層が存在しが，不透⽔層の深度が深く，⼟ないため，地盤安定に対し，薬留壁⻑が掘削深度Ｈに対し 1.5

液注⼊⼯により⼈⼯的に不透⽔〜2.0 倍程度以上になる場合層の築造が必要となる場合■ 地盤安定（盤ぶくれ・ヒービン■ 薬液注⼊⼯の必要性がある場合

グ・ボイリング）対策のため上は，掘削深度 H=10m 程度から

記同様に⼟留壁⻑が⻑くなる場

でも⽐較対象となる合■ 掘削深度 H＝20〜25m 程度以
上から⽐較対象となる■ ⼟留壁により構造物下層の地下⽔脈を遮断してしまうため地下⽔流動保全に問題が⽣じる場合
⼟留壁⼯＋ディープウエル⼯

⼟留壁⼯＋地盤改良⼯■ 掘削底⾯下に不透⽔層が存在し■ 掘削底⾯下に不透⽔層が存在ないため，地盤安定に対し，掘削しないため，
補助⼯法としてデ床付け直下の地盤改良⼯を必要ィープウェルによる地下⽔低とする場合

下を併⽤すると⼟留壁⻑は短■ 近接施⼯対策等で⼟留壁の変位

くなるが，
ディープウエルによを抑制するため，掘削底⾯や先⾏り周辺地盤の圧密沈下や井⼾

地中梁等の地盤改良⼯を必要と枯れ等の影響が懸念される場

する場合

合（採⽤不可）■ 地盤改良⼯の必要がある場合は■ ディープウエルの採⽤が可の掘削深度 H=10m 程度からでも場合は，排⽔処理費や影響対策

⽐較対象となる⼯を含めた⽐較となり，その⼯費⼯期が増⼤する場合

167

多様化したニーズにこたえる技術

多様化したニーズに高度な技術で応える
ニューマチックケーソン工法
ニューマチックケーソン⼯法は，その特徴である地下構造物としての信頼性や⼯費・⼯程の確実性に加えて，⼤深度への適⽤性や環境保全の⾯でも⾼く評価され，橋梁基礎構造物だけでなく，多様化する地下構造物の築造⼯法として⽤いられています．
橋梁基礎をはじめとする各種地下構造物のニーズは，⼤深度化・⼤規模化・複雑化してきていますが，これらの設計から施⼯に⾄るまでの様々な課題をニューマチックケーソン⼯法が解決します。

橋梁基礎の例

長大橋基礎

レインボーブリッジ

女神大橋

名港トリトン

南本牧ふ頭連絡臨港道路（Ⅵ工区）

牧港高架橋

橋梁基礎

阿賀野川橋

地下容器の例

地下ポンプ場

ポンプ場内部

東尾久ポンプ所

千住関屋ポンプ所

地下調整池

調整池内部
17

わらび公園北町一丁目地下調整池

川越調整池

立坑
防音ハウス内施工

逢坂会所発進立坑

第二溜池幹線発進立坑

地下トンネル

ＪＲ総武線市川・本八幡間外環こ道橋

新若戸道路トンネル

地下駐車場・建築地下室

静岡駅前地下駐車場ケーソン工事

港湾・エネルギー施設の例

ケーソン

高潮防波堤

名古屋港西航路高潮防波堤

川崎火力発電所取水口ケーソン工事
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