JPH0458527B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、水中橋脚等の水中構造物を建設する
ための鋼管継足しケーソン基礎のケーシング管シ
ール工法及びその装置に関する。

［従来技術］ 従来のケーソン基礎には、あらじめ水底を所定
の基礎面まで掘削してからケーソンを据付ける方
式や、水底に沈設後ケーソン内側要部に杭を打ち
込み杭とケーソンを一体化する方式がある。これ
らのケーソンはケーソンを二重壁構造とすること
で浮遊させたり、ケーソン内側要部に配した杭の
底面を鋼板で仮蓋締することにより水密室を確保
し浮力を得ていた。またこれらのケーソンによれ
ば、地下連続壁を形成しなくとも必要な地盤反力
が得られていた。

ところで、鋼管継足しケーソン基礎は大水深の
水域に大型の構造物基礎を建設するための工法
で、施工工程の概要は以下に示す通りである。

(1) ケーソン外周面に軸線を鉛直方向にした複数
のケーシング管を配置したケーソンをドツク等
で製作し、構造物基礎の建設地点まで運搬し、
所定の水底位置に沈設するか、所定の水面位置
に浮遊せしめた状態下で係留する。

(2) 各ケーシング管の内側に鋼管杭を挿入し、鋼
管杭の下部を地中に埋設する。ついでケーシン
グ管内側と鋼管杭外側の間隙部に、モルタルを
充填して、ケーシング管と鋼管杭を固定する。

(3) 鋼管杭により囲つた部分の水底地盤を掘削
し、掘削した地中部分及びケーソンの内部に水
中コンクリートを打設し、大型の構造物基礎と
する。

しかしながら、上記のような施工工事を実施す
るに当つては以下に示すような問題があつた。

(1) ケーソンは大寸法、大重量であり、ケーソン
をドツクより引き出すに当り、ケーソンの浮力
を利用する必要がある。このためケーソンを二
重壁構造として浮力室を得るとともに、ケーソ
ン外壁面に設けたケーシング管の下端を仮蓋締
して浮力を増す必要がある。しかしながらこの
仮蓋締をケーソン沈設後、簡単かつ確実に取り
外すことは容易ではない。

(2) ケーシング管内側と鋼管杭外側の間隙部に充
填するモルタルがケーシング管の下端より漏洩
して水域を汚染するのを防止し、また硬化した
モルタルの強度が低下したりしないようにシー
ルしなければならない。しかしながらシール部
は水底付近等の水中にありシール部の水深が大
きいと、ダイバーによる水中作業は困難をきわ
める。このためダイバー作業が不要なシール方
法が望まれていた。

(3) 地中に埋設した鋼管杭間には数10cmの継目間
隙を生ずる。鋼管杭にて囲つた部分の水底地盤
を掘削するとこの継目間隙部より外側の土砂が
掘削部へとくずれ落ちたり、鋼管杭埋込部の外
側の土砂が水流等により洗掘される。このため
地中にある鋼管杭が水中で露出した状態となり
杭上にあるケーソンを支持するに十分な支持力
が得られなくなるおそれがあつた。そこで、鋼
管杭間の鉛直継目をシールして地下連続壁を作
成する必要があつた。

従つて、洋上での鋼管継足しケーソン基礎を実
用化するためには、上記のようなケーソン各部の
シール方法を確立する必要がある。

［発明の目的］ 本発明は前述した問題のうち、特に鋼管継足し
ケーソン基礎のケーシング管における仮蓋締及び
充填したモルタルの漏洩の問題を解決するために
なされもので、鋼管継足しケーソン基礎を実用化
するための合理的なシール工法、及びシール装置
構造を提供することを目的とし、具体的には下記
事項を目的とする。

(1) ケーシング管下端を一時的に仮蓋締してケー
シング管内を水密にするとともに、この仮蓋締
は水上からの操作で簡単に取り外せる。

(2) ケーシング管下端において、ケーシング管内
壁とケーシング管内に挿入した鋼管杭の外壁と
の間隙を潜水作業なしでシールし、間隙部に注
入する結合モルタルの漏洩を防止する。

［発明の概要］ 本発明のシール工法は、ケーソンの外側面に添
つて複数の鋼管杭を地中に埋設して地下連続壁を
構築する鋼管継足しケーソン基礎工において、ケ
ーソン外周面に軸線を鉛直方向にした複数のケー
シング管を配列する工程と、給排気用ホース及び
引き抜き用ロープがケーシング管の上端に伸ばさ
れた弾性材料を主体とする気のう体をケーシング
管の下端に嵌め込み、流体注入管がケーソンの上
端に伸ばされた弾性材料を主体とする二重管シー
ル材を気のう体下部のケーシング管内周面に設け
る工程と、気のう体の内部に空気を充満して気の
う体をケーシング管の内周面に密着させる工程
と、ケーソン沈設後又は浮遊状態下で、気のう体
の空気を抜いて該気のう体をケーシング管より引
き抜き、該ケーシング管内に鋼管杭を挿入して該
鋼管杭の下部を地中に埋設する工程と、二重管シ
ール材の内部に流体を充満して二重管シール材を
膨脹させ間隙部を塞ぐ工程と、膨脹した二重管シ
ール材上部のケーシング管と鋼管杭との間隙部に
モルタルを充填して上記ケーシング管と鋼管杭を
結合する工程とを備えたものである。

また、本発明のシール装置構造は、ケーソンの
外周面に軸線を鉛直方向にして配列された複数の
ケーシング管下端に弾性材料を主体とする気のう
体が嵌め込まれ、該気のう体に給排気を行うホー
スと該気のう体をケーシング管から引き抜くロー
プとが該気のう体からケーシング管の上端に伸ば
され、気のう体の下側のケーシング管内周面に、
ケーシング管に挿入される鋼管杭を貫通させる弾
性材料を主体とする環状袋体の二重管シール材が
固定され、該二重管シール材に流体を充填する注
入管が該二重管シール材からケーソンの上端に伸
ばされてなる構造としたものである。

［発明の実施例］ 第１図は本発明の実施例におけるケーソンの浮
遊状態を示す斜視図である。１は水面、２は水面
１に浮遊するケーソンである。３はケーソン本体
で、二重側壁を有する直方体形状の鋼製型枠であ
る。ケーソン本体３の外周面には４で示すケーシ
ング管が軸線を鉛直方向にして並列に密接して多
数配置してある。５は円柱状の気のう体で、各ケ
ーシング管４の下端に嵌め込まれている。気のう
体５はゴム弾性材料を主体とし布や繊維コード等
の補強層を内蔵し、内部に空気を充満して気のう
体５の外周面をケーシング管４の内周面に密着さ
せている。また、６はゴム弾性材料を主体とする
ドーナツ状袋体のインフレート式二重管シール材
で、気のう体５の下部のケーシング管４の内周面
に固定されている。

第２図は第１図のＡ−Ａ断面図で、気のう体５
と二重管シール材６の構成を示す。３ａはケーソ
ン底板で、ケーソン本体３の二重側壁の下端がケ
ーソン底板３ａにより連接し、二重側壁内を水密
にして浮力室を得ている。３ｂはこの浮力室の下
部に充填したコンクリートで、ケーソン２の重心
を低くし、浮遊時の浮体としてのケーソン２の安
定性を得るようにしている。５ａは吊金具で気の
う体５の上部に設けられている。吊金具５ａには
水面上にあるケーシング管４の上端より垂下した
５ｂで示すロープと、気のう体５内の給排気を行
なうための５ｃで示すホースが接続されている。
５ｄはストツパーであり、ケーシング管４の内周
面に添つて固定した、所定厚さを有する１枚また
は複数に分割した鋼板で、気のう体５の上面に下
端面を接している。６ａはスペーサーで、スペー
サー６ａの構造寸法はストツパー５ｄと同様であ
る。スペーサー６ａは二重管シール材６の上部と
下部の２個所に設け、少なくとも二重管シール材
６の作動前のつぶれた時の厚さより大きな厚みを
有している。また、ストツパー５ｄ及びスペーサ
ー６ａをケーシング管４の内面に固定した部分の
内径は、第３図以降で説明する鋼管杭の外径より
大きくして、ケーシング管４内に鋼管杭を挿入し
た時、鋼管杭がストツパー５ｄやスペーサー６ａ
に引つかからない様にする。

次に、上記ケーソン基礎の施工について説明す
る。例えば、造船所のドツクにおいてケーソン２
を建設してケーソン２を引き出す場合、ドツク内
注水に先だつて各ケーシング管４の下端に気のう
体５を装着充填してケーシング管４内を気密にし
ておけばケーシング管４内も浮力室として機能す
る。このためドツグ内注水を行なつてケーソン２
を水面に浮遊させてドツク外に引き出すことがで
きる。特にケーソン２が大寸法、大重量である場
合は、クレーンの吊能力以上の重量となり、ケー
ソン２の浮力を利用する必要がある。またケーソ
ン２の高さに比しドツク内の水深は浅いので、浮
力を利用する場合はケーソン２の底部で浮力室を
確保する必要がある。この要求を満たすのに、ケ
ーシング管４下端に機のう体５を嵌め込んだ後、
機のう体５に空気を供給してケーシング管４内周
面に密着させることは好都合に作用する。

ドツクより引き出されたケーソン２はタグボー
ト等にて建設地点まで浮遊曳航し、ケーソン２の
浮力室内に注水してケーソン２を水底に沈設す
る。ついで気のう体５内から空気を排出し、気の
う体５を水圧の作用でつぶしてからロープ５ｂを
巻き上げ、ケーシング管４より気のう体５を引き
抜く。ついでケーシング管４内に鋼管杭を順次建
て込み、杭打ちを行ない地下連続壁を形成する。
この場合、必ずしも上述のようにケーソン２を水
底に沈設させてからでなく、浮遊させた状態のま
まで、ケーシング管４内の気のう体５の撤去と鋼
管杭の打込みを杭毎に順次行なつていく方法もあ
る。

気のう体５の代わりにゴム膜や鋼製蓋をケーシ
ング管４の下端に設けて仮蓋締しても、気のう体
５と同様な浮力室確保は可能である。しかしなが
らケーソン２の曳航後にこれを除去するとき潜水
作業を要するなど容易でなく、かつ確実に行なえ
る保証がない。これに対し、本実施例のように構
成した気のう体５を利用すれば、給排気用ホース
５ｃや引き抜き用ロープ５ｂの上端を水面上にま
で導いてあるので、その除去作業を全て水面上で
行なうことができることになる。

なお、この際気のう体５の下端にも上端に設け
たのと同様の吊金具とロープを設けておき、下側
のロープはケーシング管４外に引き出してから、
ケーシング管４の外面に添つてたくし上げ、水面
上でケーソン２に固定しておく。このようにする
ことにより、空気を排出し収縮した気のう体５が
ケーシング管４内を急速に浮上してくる危険性を
なくすことができ、気のう体５の回収作業の安全
確実性を増すことができる。

第３図はケーソン２を沈設し気のう体５を除去
したケーシング管４内に８で示す鋼管杭を挿入
し、該鋼管杭を７で示す水底の地中に埋設した状
態を示す縦断面図である。なお、ケーシング管４
内に鋼管杭８を挿入して落し込む時には、ストツ
パ５ｄやスペーサー６ａがケーシング管４と鋼管
杭８の偏心を少なくし、またスペーサー６ａの間
に装着した流体注入前の二重管シール材６に鋼管
杭８が接触して二重管シール材６を損傷するのを
防止している。

第４図は第３図のＢ部拡大断面図で、二重管シ
ール材６の作動状態を示している。第４図中、６
ｃは二重管シール材６の内部に注入した空気、
水、モルタル等の流体で、二重管シール材６がこ
れらにより膨脹させられ、ケーシング管４の内面
と鋼管杭８の外面との間隙部をシールした状態を
示している。６ｂは鋼管、ゴムホース等の管で、
下端を二重管シール材６に接続し上端を水面上の
ケーソン２の上端に配管してある。６ｄはケーシ
ング管４の内面と鋼管杭８の外面との間隙部に注
入されたモルタルである。

ここで、ケーソン２の沈設後の工程を詳細に説
明する。鋼管杭８の下部を地中に埋設した後、二
重管シール材６の内部に流体を注入し膨脹させて
間隙を塞ぐ。このシール作業は、本実施例のよう
に構成した二重管シール材６を利用することで、
水面上に配した注入管６ｂからモルタルを注入す
るだけで済み、水中作業を不要にしている。

ついで二重管シール材６の上部の間隙部にモル
タル６ｄを注入して、ケーシング管４と鋼管杭８
を結合する。この際、二重管シール材６によつて
間隙部に注入したモルタル６ｄの漏洩が防止され
るので、モルタル６ｄの結合強度が充分に得られ
ると共に、モルタル６ｄの流失による水域汚染も
防止できる。

以上の作業後は、鋼管杭８の鉛直継目を鋼管継
目シール材９を用いてシールし地下連続壁を構築
する。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、洋上において
実績のなかつた鋼管継足しケーソン基礎の実用化
を図つたものであり、以下のような効果が得られ
る。

(1) 本発明の工法によれば、気のう体に空気を満
たしてケーシング管内を水密にし浮力を利用し
てケーソンを浮上させることができ、大寸法、
大重量のケーソンをドツクより容易に引き出す
ことができる。そのうえ、気のう体はケーソン
を所定の位置に沈設後、水面上での操作で簡単
確実に除去できる。

(2) 本発明の工法によれば、ケーシング管下端の
ケーシング管内面と鋼管杭外面との間隙部を、
水面上での操作でシールして、モルタルの漏洩
が防止できる。また、ダイバーの作業が不要な
ので大水深におけるシール作業も容易に行え
る。

(3) 本発明の工法によれば、気のう体の給排気、
気のう体の除去、及び二重管シール材へのモル
タル注入を行う装置を全てケーソンの上部側に
配置することができ、これらの装置の準備、操
作及び撤去等、洋上での鋼管継足しケーソン基
礎の施工システムを効率的、経済的にする。

(4) 本発明の装置構造によれば、ケーシング管の
仮蓋締とした気のう体の取り外し、及びケーシ
ング管下端のケーシング管内面と鋼管杭外面と
の間隙部のシール（二重管シール材への流体注
入）が、水面上での操作で行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すケーソン浮遊状
態の斜視図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第
３図はケーソン沈設状態の縦断面図、第４図は第
３図のＢ部拡大断面図である。 ２……ケーソン、４……ケーシング管、５……
気のう体、６……二重管シール材、８……鋼管
杭。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーソンの外側面に添つて複数の鋼管杭を地
   中に埋設して地下連続壁を構築する鋼管継足しケ
   ーソン基礎工において、 ケーソン外周面に軸線を鉛直方向にした複数の
   ケーシング管を配列する工程と、 給排気用ホース及び引き抜き用ロープがケーシ
   ング管の上端に伸ばされた弾性材料を主体とする
   気のう体をケーシング管の下端に嵌め込み、流体
   注入管がケーソンの上端に伸ばされた弾性材料を
   主体とする二重管シール材を前記気のう体下部の
   ケーシング管内周面に設ける工程と、 前記気のう体の内部に空気を充満して該気のう
   体をケーシング管の内周面に密着させる工程と、 ケーソン沈設後又は浮遊状態下で、前記気のう
   体の空気を抜いて該気のう体をケーシング管より
   引き抜き、該ケーシング管内に鋼管杭を挿入して
   該鋼管杭の下部を地中に埋設する工程と、 前記二重管シール材の内部に流体を充満して二
   重管シール材を膨脹させ間隙部を塞ぐ工程と、 膨脹した二重管シール材上部のケーシング管と
   鋼管杭との間隙部にモルタルを充填して上記ケー
   シング管と鋼管杭を結合する工程とを、備えたこ
   とを特徴とする鋼管継足しケーソン基礎のケーシ
   ング管シール工法。 ２ ケーソンの外周面に軸線を鉛直方向にして配
   列された複数のケーシング管下端に弾性材料を主
   体とする気のう体が嵌め込まれ、該気のう体に給
   排気を行うホースと該気のう体をケーシング管か
   ら引き抜くロープとが該気のう体からケーシング
   管の上端に伸ばされ、 前記気のう体の下側のケーシング管内周面に、
   ケーシング管に挿入される鋼管杭を貫通させる弾
   性材料を主体とする環状袋体の二重管シール材が
   固定され、該二重管シール材に流体を注入する注
   入管が該二重管シール材からケーソンの上端に伸
   ばされてなることを特徴とする鋼管継足しケーソ
   ン基礎のケーシング管シール装置構造。