JPH11140879A - ケーソン基礎の貫入方法および貫入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーソンの貫入抵抗を低減すること。 【解決手段】 ケーソン１２は、側壁１２ａ，頂版１２
ｂ，底版１２ｃ，スカート部１２ｄとを備えている。装
置は、側壁１２ａ，スカート部１２ｄ内に設けられた送
気通路１４，送水通路１６，排水通路１８とを有してい
る。送気通路１４の下端側の噴射口２２は、スカート部
１２ｄの先端面から上方に離間した位置に開口してい
る。送水通路１６は、側壁１２ａ，スカート部１２ｄの
上下方向に沿って垂直に延設され、下端が送気通路１４
の噴射口２２に臨むように開口している。排水通路１８
は、側壁１２ａ，スカート部１２ｄの上下方向に沿って
垂直に延設されていて、下端側が送気通路１４の噴射口
２２に臨むようにして、スカート部１２ｄの先端面に開
口している。ケーソン１２を沈設設置する際には、注入
口２０から圧縮空気を供給し、これを噴射口２２から噴
射させ、離脱した土砂を圧縮空気の浮上力により上方に
浮上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ケーソン基礎の
貫入方法および貫入装置に関し、特に、ケーソンを水底
地盤中に貫入する際の貫入抵抗を減少させる技術に関す
るするものである。

【０００２】

【従来の技術】水中に基礎を構築する際に、杭基礎の場
合は、押し込み力として打撃や振動などの機械力を利用
することができるが、例えば、大型の海岸や港湾および
海洋構造物のような大水深基礎では、このような機械力
により、基礎構造物を沈設することが困難になる。

【０００３】そこで、このような大水深基礎では、ケー
ソンを自重およびバラスト荷重により沈設する方法が一
般的には採用されている。このような基礎の構築方法で
は、ケーソンの下端に設けられたスカート部を、水底地
盤に着底させた状態で、ケーソンの自重およびバラスト
荷重を作用させることでスカート部を水底地盤中に貫入
させる。

【０００４】ところが、このような基礎の構築方法にお
いても、水底地盤の状態などの諸条件により、自重およ
びバラスト荷重だけでは、スカート部の貫入抵抗が大き
く、スカート部を必要な根入れ長まで貫入させることが
困難な場合がある。

【０００５】このような場合には、従来、スカート部内
の圧力を低下させて、スカート部の内外圧力差（サクシ
ョン）を利用して、スカート部を水底地盤中に貫入させ
る方法で対処していた。

【０００６】しかしながら、このようなケーソン基礎の
貫入方法には、以下に説明する技術的な課題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、スカート部
内の圧力を低下させて、スカート部のサクションを利用
して、ケーソン基礎を水底地盤中に貫入させる方法で
は、スカート部の内外に作用する圧力差を大きくすれ
ば、貫入力も大きくなるが、沈設対象地盤が、砂質土の
場合には、スカート部の内部に土砂が圧力差により廻り
込む、いわゆる、ボイリング現象が発生する。

【０００８】このようなボイリング現象が発生すると、
スカート部内が土砂で埋まり、貫入不能に陥り、必要な
根入れ長が確保できない上に、貫入量の調整によりケー
ソンの姿勢制御（傾斜，回転など）が不可能になる。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、貫
入を容易にし、ボイリング現象などの不都合を防ぐこと
ができるケーソン基礎の貫入方法および貫入装置を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、水底地盤中にケーソンの下端に設けられ
たスカート部を着底させ、前記ケーソンに荷重を作用さ
せて、前記スカート部を水底地盤中に貫入するケーソン
基礎の貫入方法において、前記ケーソン内に設けた送気
通路を介して、前記スカート部が接触している水底地盤
に向けて、高圧気体を噴射し、この高圧気体の噴射によ
り吸引される水と噴射により離脱した土砂とを混合し
て、前記スカート部に沿って浮上させて、前記ケーソン
の外部に排出するようにした。このように構成したケー
ソン基礎の貫入方法によれば、スカート部が接触してい
る水底地盤に向けて、高圧気体を噴射し、この高圧気体
の噴射により吸引される水と噴射により離脱した土砂と
を混合して、スカート部に沿って浮上させるので、スカ
ート部の貫入抵抗が低減し、スカート部を水底地盤に容
易に貫入することができる。本発明の貫入方法では、ケ
ーソンの沈設荷重は、自重，バラスト荷重，サクション
荷重を単独ないしは併用することができる。前記高圧気
体は、前記スカート部の先端から前記水底地盤に向けて
噴射することができる。この構成によれば、主として、
スカート部の先端に対する貫入抵抗を低減することがで
きるとともに、スカート部の先端から高圧気体を水底地
盤に向けて噴射すると、高圧気体の噴射により、土砂の
スカート部側への流が遮断され、土砂がスカート部内に
流入することも阻止できる。前記高圧気体は、前記スカ
ート部の先端側の側方から前記スカート部の外面側の水
底地盤に向けて噴射することができる。この構成によれ
ば、スカート部が貫入する際の外周面側の摩擦抵抗を低
減することができる。前記高圧気体は、前記スカート部
の先端側の側方から前記スカート部の内面側の水底地盤
に向けて噴射することができる。この構成によれば、ス
カート部が貫入する際の内周面側の摩擦抵抗を低減する
ことができる。また、本発明は、水底地盤中にケーソン
の下端に設けられたスカート部を着底させ、前記ケーソ
ンに荷重を作用させて、前記スカート部を水底地盤中に
貫入するケーソン基礎の貫入装置において、前記ケーソ
ン内の周方向に沿って所定の間隔を隔てて設けられた複
数の送気，送水通路と、前記ケーソンの内部または側面
に設けられた排水通路とを備え、前記スカート部が接触
している水底地盤に向けて、前記送気通路から高圧気体
を噴射し、この高圧気体の噴射により吸引される水を前
記送水通路を介して、前記送気通路の噴射口に供給し、
供給された水と噴射により離脱した土砂とを混合して、
前記排水通路に沿って浮上させ、前記ケーソンの外部側
に排出するようにした。このように構成したケーソン基
礎の貫入装置によれば、高圧気体の噴射により吸引され
る水と噴射により離脱した土砂とを混合して、スカート
部に沿って浮上させるので、スカート部の貫入抵抗が低
減し、スカート部を水底地盤に容易に貫入することがで
きる。この場合、複数の送気経路から噴射させる高圧気
体の噴射量を制御することにより、貫入量を調整するこ
とができ、ケーソンの姿勢制御（傾斜，回転など）が可
能になる。また、送気および送水通路は、ケーソン内に
設けられているので、ケーソンの貫入抵抗を増加させる
ことがない。さらに、ケーソンの内部または側面には、
水と土砂との混合物を、スカート部に沿って浮上案内す
る排水通路を設けているので、離脱した土砂をスムーズ
に排出することができる。前記ケーソン基礎の貫入装置
は、前記ケーソンを上下方向に貫通して、前記スカート
部の先端側に開口する前記送気通路と、前記ケーソンの
上下方向に沿って延設され、一端が水中に開口し、他端
が前記送気通路の噴射口に臨むように開口する前記送水
通路と、前記ケーソンの上下方向に沿って延設され、一
端が水中に開口し、他端が前記送気通路の噴射口に臨む
ように開口する前記排水通路とで構成することができ
る。この構成によれば、スカート部が貫入する際の貫入
抵抗を低減することができる。前記ケーソン基礎の貫入
装置は前記ケーソンを上下方向に貫通して、前記スカー
ト部の先端側側方に開口する前記送気通路と、前記ケー
ソンの上下方向に沿って延設され、一端が水中に開口
し、他端が前記送気通路の噴射口に臨むように開口する
前記送水通路と、前記ケーソンの外側面または内側面の
上下方向に沿って切欠延設され、一端が水中に開口し、
他端が前記送気通路の噴射口に臨むように開口する前記
排水通路とで構成することができる。この構成によれ
ば、スカート部が貫入する際の外周面または内周面側の
摩擦抵抗を低減することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１か
ら図３は、本発明にかかるケーソン基礎の貫入方法およ
び貫入装置の一実施例を示している。

【００１２】同図に示したケーソン基礎の貫入方法およ
び貫入装置では、水底地盤１０中に沈設設置されるケー
ソン１２は、円筒状のケーソン本体である側壁１２ａ
と、この側壁１２ａの上端側に、沈設後に形成される頂
版１２ｂと、側壁１２ａの内面側に設けられた底版１２
ｃと、側壁１２ａの下端側に一体に設けられたスカート
部１２ｄとを備えている。

【００１３】ケーソン１２には、その上部側に、側壁１
２ａ，頂版１２ｂ，底版１２ｃにより隔成された上部隔
室１２ｅと、下部側に、底版１２ｃ，スカート部１２ｄ
により隔成された下部隔室１２ｆとが形成され、この下
部隔室１２ｆの下端は、開口している。

【００１４】このケーソン１２の貫入装置は、ケーソン
１２の側壁１２ａおよびスカート部１２ｄ内に設けられ
た送気通路１４，送水通路１６，排水通路１８とを有し
ている。

【００１５】この送気通路１４，送水通路１６，排水通
路１８は、これらの１つずつの組が、それぞれ貫入装置
を構成するものであって、例えば、ケーソン本体１２内
に管体を埋設することなどにより形成され、これらの組
が円筒状の側壁１２ａおよびスカート部１２ｄの周方向
に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられている。

【００１６】また、一組ずつの送気通路１４，送水通路
１６，排水通路１８は、図３に示すように、送気通路１
４を中心に、その両側に送水通路１６と排水通路１８と
が配置され、てケーソン１２の厚み方向の中心軸上に位
置して、一列状に設けられている。

【００１７】送気通路１４は、ケーソン１２の厚み方向
の中心上に位置し、側壁１２ａ，スカート部１２ｄを上
下方向に垂直に貫通するように設けられていて、その上
端が側壁１２ａの上端面に開口した高圧気体、例えば、
圧縮空気の注入口２０となっており、この注入口２０
は、図外の圧縮空気の供給装置に接続されている。

【００１８】送気通路１４の下端側は、注入口２０から
供給された圧縮空気の噴射口２２となっていて、この噴
射口２２は、図２に示すように、スカート部１２ｄの先
端面から上方に離間した位置に開口している。

【００１９】送水通路１６は、送気通路１４の周方向の
一方側にあって、ケーソン１２の側壁１２ａ，スカート
部１２ｄの上下方向に沿って垂直に延設されていて、上
端側がケーソン１２の外部側の水中に開口し、下端側
は、送気通路１４の噴射口２２に臨むように湾曲して開
口している。

【００２０】排水通路１８は、送気通路１４の周方向の
他方側にあって、ケーソン１２の側壁１２ａ，スカート
部１２ｄの上下方向に沿って垂直に延設されていて、上
端側がケーソン１２の外部側の水中に開口し、下端側
は、送気通路１４の噴射口２２に臨むようにして、スカ
ート部１２ｄの先端面に開口している。

【００２１】このように構成されたケーソン１２は、予
め製作されて、沈設現場まで曳航され、水底地盤１０中
に沈設設置されることになる。ケーソン１２を沈設設置
する際には、まず、スカート部１２ｄの先端が水底地盤
１０上に着底させられる。

【００２２】そして、送気通路１４の注入口２０から圧
縮空気（高圧気体）を供給し、これを噴射口２２から噴
射させる。噴射口２２から噴射された圧縮空気は、スカ
ート部１２ｄの先端が接触している水底地盤１０に向け
て噴出し、地盤１０の土砂を離脱させる。

【００２３】この場合、噴射口２２から圧縮空気を噴射
させると、その噴射の流と、噴射によって生じる負圧と
により、送水通路１６内の水が吸引されて、離脱した土
砂と混合する。

【００２４】水と混合した土砂は、エアリフト作用によ
り、圧縮空気の浮上力に連行されて、上方に浮上する。
このときの浮上方向は、スカート部１２ｄに沿って設け
られている排水通路１８に沿って案内され、スカート部
１２ｄに沿って浮上した土砂は、排水通路１８の上端か
らケーソン１２の外部側に排出される。

【００２５】このようにして水底地盤１０の土砂を排出
すると、貫入抵抗が低減するので、場合によっては、ケ
ーソン１２の自重だけで、スカート部１２ｄを水底地盤
１０中に徐々に貫入させることができる。

【００２６】この貫入過程において、上部隔室１２ｅ内
にバラストを充填して、バラスト荷重をスカート部１２
ｄに作用させることもできるし、下部隔室１２ｆ内を減
圧して、サクション荷重をスカート部１２ｄに作用させ
てもよい。

【００２７】そして、送気通路１４の注入口２０への圧
縮空気（高圧気体）の供給を継続することでスカート部
１２ｄが水底地盤１０中に所定長貫入させられると、ケ
ーソン１２の沈設設置が終了し、その後に、頂版１２ｂ
上に橋脚２４などの構造物を構築する。

【００２８】さて、以上にように構成されたケーソン基
礎の貫入方法によれば、スカート部１２ａが接触してい
る水底地盤１０に向けて、圧縮空気を噴射し、この高圧
気体の噴射により吸引される水と噴射により離脱した土
砂とを混合して、スカート部１２ｄに沿って浮上させる
ので、スカート部１２ｄの貫入抵抗が低減し、スカート
部１２ｄを水底地盤１０に容易に貫入することができ
る。

【００２９】また、以上のように構成されたケーソン基
礎の貫入装置によれば、スカート部１２ｄの貫入抵抗を
低減することができるとともに、複数の送気経路１４か
ら噴射させる圧縮空気の噴射量を制御することにより、
スカート部１２ｄの貫入量を調整することができ、ケー
ソン１２の姿勢制御（傾斜，回転など）が可能になる。

【００３０】なお、ケーソン１２の姿勢制御は、スカー
ト部１２ｄを水底地盤１０中に貫入している途中での調
整、ないしは、貫入後の微調整の何れも行える。

【００３１】また、送気通路１４や送水および排水通路
１６，１８は、ケーソン１２内に設けられているので、
ケーソン１２の貫入抵抗を増加させることがない。

【００３２】さらに、本実施例の場合には、ケーソン１
２の内部に、水と土砂との混合物を、スカート部１２ｄ
に沿って浮上案内する排水通路１８を設けけているの
で、離脱した土砂をスムーズに排出することができる。

【００３３】図４から図６は、本発明にかかるケーソン
基礎の貫入方法および貫入装置の第２実施例を示してお
り、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一
符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその
特徴点についてのみ説明する。

【００３４】同図に示した実施例では、ケーソン基礎の
貫入装置は、上記実施例と同様に送気通路１４ａ，送水
通路１６ａ，排水通路１８ａを有している。

【００３５】排水通路１８ａは、ケーソン１２の側壁１
２ａ，スカート部１２ｄの上下方向に沿って垂直に延設
されていて、上端側がケーソン１２の外部側の水中に開
口し、下端側は、スカート部１２ａの刃先部分の上部に
開口している。

【００３６】排水通路１８ａは、本実施例の場合には、
ケーソン１２の外側面を凹状に切欠した各溝から構成さ
れていて、ケーソン１２の周方向に沿って所定の間隔を
隔てて、周回するように設けられている。

【００３７】送気通路１４ａは、周方向に隣接する一対
の排水通路１８ａ間の中心軸上の１つおきに配置され、
側壁１２ａ，スカート部１２ｄを上下方向に垂直に貫通
するように設けられていて、その上端が側壁１２ａの上
端面に開口した高圧気体、例えば、圧縮空気の注入口２
０ａとなっており、この注入口２０ａは、第１実施例と
同様に図外の圧縮空気の供給装置に接続されている。

【００３８】送気通路１４ａの下端側は、二股状に分岐
し、分岐した部分の先端がそれぞれ注入口２０ａから供
給された圧縮空気の噴射口２２ａとなっていて、一対の
噴射口２２ａは、図５，６にも示すように、スカート部
１２ｄの先端面から上方に離間した位置で、一対の排水
通路１８ａの側面に開口している。

【００３９】送水通路１６ａは、周方向に隣接する排水
通路１８ａ間の中心軸上の１つおきに配置され、ケーソ
ン１２の側壁１２ａ，スカート部１２ｄの上下方向に沿
って垂直に延設されていて、上端側がケーソン１２の外
部側の水中に開口し、下端側は、二股状に分岐してい
て、各分岐部分が送気通路１４ａの噴射口２２ａに下方
側から迂回して臨むように開口している。

【００４０】送気および送水通路１４ａ，１６ａは、例
えば、ケーソン１２の躯体内に管体を埋設することによ
り形成される。

【００４１】なお、排水通路１８ａの形成手段は、この
実施例の構造に限られることはなく、例えば、送気およ
び送水通路１４ａ，１６ａと同様に、ケーソン１２の内
部に管体を埋設することにより形成するできるし、ま
た、凹状切欠部の開口した部分を板材などにより閉塞し
て排水通路１８ａとすることも可能である。

【００４２】また、上記実施例で示した送気および送水
通路１４ａ，１６ａは、周方向に配置されている排水通
路１８ａの中間に交互に配置した場合を示しているが、
１つの排水通路１８ａに対して、１つずつの送気および
送水通路１４ａ，１６ａを隣接配置することもできる。

【００４３】このように構成されたケーソン１２は、上
記実施例と同様に、予め製作された後に、スカート部１
２ｄの先端が水底地盤１０上に着底させられる。

【００４４】そして、送気通路１４ａの注入口２０ａか
ら圧縮空気を供給し、これを噴射口２２ａから噴射させ
る。噴射口２２ａから噴射された圧縮空気は、スカート
部１２ｄの外側面が接触している水底地盤１０に向けて
噴出し、地盤１０の土砂を離脱させる。

【００４５】噴射口２２ａから圧縮空気を噴射させる
と、上記実施例同様に、送水通路１６ａから水が吸引供
給され、離脱した土砂と混合し、水と混合した土砂が、
エアリフト作用により、排水通路１８ａに沿って案内さ
れながら浮上して、排水通路１８ａの上端からケーソン
１２の外部側に排出される。

【００４６】このようにして水底地盤１０の土砂を排出
すると、ケーソン１２のスカート部１２ｄの先端抵抗お
よび外面側の周面摩擦を低減させることができ、スカー
ト部１２ｄをように水底地盤１０中に貫入することがで
きる。

【００４７】図７は、この発明にかかるケーソン基礎の
貫入方法および貫入装置の第３実施例を示しており、上
記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を
付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点
についてのみ説明する。

【００４８】同図に示した実施例では、送気通路１４ａ
の噴射口２２ａをケーソン１２の内部側に向け、排水通
路１８ａをケーソン１２の内面側に形成していて、実質
的には、図４〜６に示した第２実施例のケーソン１２の
内外を逆にした構成となっている。

【００４９】このように構成した場合には、圧縮空気を
スカート部１２ｄの内面側に沿って上昇させるので、ケ
ーソン１２の先端抵抗および内周面側の周面摩擦を低減
させることができる。

【００５０】なお、上記第１，２，３実施例で示した貫
入装置は、それぞれ単独でケーソン１２に設けることも
可能であるが、これらを組合せることも可能であり、こ
れらの装置を組合せた場合には、スカート部１２ｄの貫
入抵抗と、内，外周面の摩擦抵抗とを同時に低減するこ
とができるので、より一層ケーソン１２の貫入が容易に
行える。

【００５１】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかるケーソン基礎の貫入方法および貫入装置
によれば、スカート部の貫入抵抗を低減することができ
るので、ケーソンの水底地盤中に容易に貫入させるとが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるケーソン基礎の貫入方法および
貫入装置の第１実施例を示す全体構造の一部破断斜視図
である。

【図２】図１の要部断面説明図である。

【図３】図１の要部平面説明図である。

【図４】本発明にかかるケーソン基礎の貫入方法および
貫入装置の第２実施例を示す全体構造の一部破断斜視図
である。

【図５】図４の要部断面説明図である。

【図６】図４の要部平面説明図である。

【図７】本発明にかかるケーソン基礎の貫入方法および
貫入装置の第３実施例を示す要部断面説明図である。

【符号の説明】

１０ 水底地盤 １２ ケーソン １２ａ ケーソン本体 １２ｂ 頂版 １２ｃ 底版 １２ｄ スカート部 １４，１４ａ 送気通路 １６，１６ａ 送水通路 １８，１８ａ 排水通路 ２０，２０ａ 注入口 ２２，２２ａ 噴射口

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水底地盤中にケーソンの下端に設けられ
   たスカート部を着底させ、前記ケーソンに荷重を作用さ
   せて、前記スカート部を水底地盤中に貫入するケーソン
   基礎の貫入方法において、 前記ケーソン内に設けた送気通路を介して、前記スカー
   ト部が接触している水底地盤に向けて、高圧気体を噴射
   し、この高圧気体の噴射により吸引される水と噴射によ
   り離脱した土砂とを混合して、前記スカート部に沿って
   浮上させて、前記ケーソンの外部に排出することを特徴
   とするケーソン基礎の貫入方法。
2. 【請求項２】 前記高圧気体は、前記スカート部の先端
   から前記水底地盤に向けて噴射することを特徴とする請
   求項１記載のケーソン基礎の貫入方法。
3. 【請求項３】 前記高圧気体は、前記スカート部の先端
   側の側方から前記スカート部の外面側の水底地盤に向け
   て噴射することを特徴とする請求項１または２記載のケ
   ーソン基礎の貫入方法。
4. 【請求項４】 前記高圧気体は、前記スカート部の先端
   側の側方から前記スカート部の内面側の水底地盤に向け
   て噴射することを特徴とする請求項１ないしは３記載の
   ケーソン基礎の貫入方法。
5. 【請求項５】 水底地盤中にケーソンの下端に設けられ
   たスカート部を着底させ、前記ケーソンに荷重を作用さ
   せて、前記スカート部を水底地盤中に貫入するケーソン
   基礎の貫入装置において、 前記ケーソン内の周方向に沿って所定の間隔を隔てて設
   けられた複数の送気，送水通路と、前記ケーソンの内部
   または側面に設けられた排水通路とを備え、 前記スカート部が接触している水底地盤に向けて、前記
   送気通路から高圧気体を噴射し、この高圧気体の噴射に
   より吸引される水を前記送水通路を介して、前記送気通
   路の噴射口に供給し、供給された水と噴射により離脱し
   た土砂とを混合して、前記排水通路に沿って浮上させ、
   前記ケーソンの外部側に排出することを特徴とするケー
   ソン基礎の貫入装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載のケーソン基礎の貫入装置
   は、 前記ケーソンを上下方向に貫通して、前記スカート部の
   先端側に開口する前記送気通路と、 前記ケーソンの上下方向に沿って延設され、一端が水中
   に開口し、他端が前記送気通路の噴射口に臨むように開
   口する前記送水通路と、 前記ケーソンの上下方向に沿って延設され、一端が水中
   に開口し、他端が前記送気通路の噴射口に臨むように開
   口する前記排水通路とを有することを特徴とするケーソ
   ン基礎の貫入装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載のケーソン基礎の貫入装置
   は、 前記ケーソンを上下方向に貫通して、前記スカート部の
   先端側側方に開口する前記送気通路と、 前記ケーソンの上下方向に沿って延設され、一端が水中
   に開口し、他端が前記送気通路の噴射口に臨むように開
   口する前記送水通路と、 前記ケーソンの外側面または内側面の上下方向に沿って
   切欠延設され、一端が水中に開口し、他端が前記送気通
   路の噴射口に臨むように開口する前記排水通路とを有す
   ることを特徴とするケーソン基礎の貫入装置。