JPH11181783A - オープンケーソン工法における底盤補強方法およびケーソン底盤の補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】オープンケーソン工法において、ヒービングや
ボイリング、或いは被圧地下水等による盤膨れを防止し
掘削底の安定を図る。 【解決手段】筒状のケーソン躯体１の内部を掘削するこ
とにより前記ケーソン躯体１を漸次地中に沈設するオー
プンケーソン工法において、予め地上または掘削途中の
根切り底から前記ケーソン躯体１の設置底面地盤領域Ｓ
に対して地盤補強材３、３…を挿入しておき、前記ケー
ソン躯体１が前記設置底面地盤領域Ｓに達した際にヒー
ビング、ボイリング、盤膨れ等を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にヒービング、
ボイリング、或いは被圧地下水による盤膨れ防止や底版
コンクリート補強のために適用されるオープンケーソン
工法における底盤補強方法およびケーソン底盤の補強構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】所謂、オープンケーソン工法は、土木構
造物の基礎、トンネル用立坑、タンク等で多用されてい
る地下構造物構築のための工法である。この工法は、現
場打ちの鉄筋コンクリート或いはプレキャストコンクリ
ートで構成される筒状のケーソン躯体の内部を陸堀りま
たは水中堀りでクラムシェルやハンマーグラブ等により
内部掘削しながら前記ケーソン躯体を漸次地中に沈設す
る工法である。ケーソン躯体の沈設補助方法としては、
従来のカウンターウエイト方式と、近年多用されている
アースアンカー方式とがあり、後者は通常、圧入式オー
プンケーソン工法と呼ばれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記オープンケーソン
工法において、掘削地盤が軟弱粘性土地盤である場合に
は、ケーソン躯体の内部においてヒービングが発生し周
辺地盤が沈下することがある。また、砂質地盤や砂礫地
盤では地下水圧が高い場合にボイリングが発生すること
がある。通常、オープンケーソン工法では、水中掘削と
することによりケーソン躯体の内外での相対差を無くし
この問題に対処しているが、たとえ水中掘削であっても
大きな被圧地下水が存在している場合には、やはりこれ
らが問題となる。また、地下水位が根切り底より低くて
も空堀りの場合、ヒービング等の虞がある。

【０００４】さらに、構造対象物がトンネル立坑やタン
ク等である場合には、ケーソン躯体を所定の設置底面地
盤まで沈設した後、躯体底部にコンクリートを打設して
底版コンクリートを構築した後、仮に水中掘削である場
合には内部の水を抜いて躯体内部を中空としている。こ
のような場合には、ケーソン内外の水頭差によって前記
底版コンクリートに対して上方向の外力が生じるように
なるため、従来は底版コンクリートの厚みを増厚するこ
とで対処するようにしていたが、このような対処方法で
は採用し得るケーソン径にも自ずと限界が生じていた。
さらに、従来のケーソン工法の場合には、躯体完成後に
残留沈下が生じるなどの問題があった。

【０００５】そこで本発明の主たる課題は、オープンケ
ーソン工法において、ヒービングやボイリング、或いは
被圧地下水等による盤膨れを防止し掘削底の安定を図る
とともに、底版コンクリートの補強並びに完成後の沈下
安定を図るための底盤補強方法およびその補強構造を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明方法は、筒状のケーソン躯体の内部を掘削する
ことにより前記ケーソン躯体を漸次地中に沈設するオー
プンケーソン工法において、予め地上または掘削途中の
根切り底から前記ケーソン躯体の設置底面地盤領域に対
して地盤補強材を挿入しておき、前記ケーソン躯体が前
記設置底面地盤付近に達した際にヒービング、ボイリン
グ、盤膨れ等を防止し掘削底の安定を図ることを特徴と
するものである。

【０００７】前記地盤補強材としては、鋼棒、鋼管、或
いは鋼芯モルタルパイルまたは既製コンクリートパイル
等のパイル状補強体とすることができる。

【０００８】他方、ケーソン底盤の補強構造は、地盤中
に沈設されたケーソンの底面地盤領域に鋼棒、鋼管、或
いは鋼芯モルタルパイルまたは既製コンクリートパイル
等の地盤補強材が埋設されていることを特徴とするもの
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳述する。図１は本発明に係る底盤補強方法
が適用された圧入式オープンケーソンの設置状態図であ
り、図２はその手順図である。

【００１０】図１は、地盤Ｇ中にケーソン躯体１が沈設
された後、その底部にコンクリートが打設され、底版コ
ンクリート２が構築された状態を示すものであり、前記
底版コンクリート２の下側地盤域、すなわちケーソン躯
体１の設置底面地盤領域Ｓには地盤補強材３、３…が埋
設されている。

【００１１】前記地盤補強材３、３…としては、例えば
鋼棒、鋼管、或いは鋼芯モルタルパイルまたは既製コン
クリートパイル等のパイル状補強体を用いることがで
き、好ましくはこれらの地盤補強材３、３…を少なくと
も前記ケーソン躯体１が設置底面地盤Ｓに到達する前に
その地盤中に挿入しておくようにする。

【００１２】その後、前記ケーソン躯体１が前記設置底
面地盤Ｓに達した際に、底版コンクリート２が打設され
るまでの間、ヒービング、ボイリング、盤膨れ等を防止
し掘削底の安定を図る。すなわち、前記地盤補強材３に
よって地盤に対して剪断力および引張り力に対する抵抗
力が付与されるとともに、周辺地盤が一体化され補強さ
れることにより前記ヒービング、ボイリングおよび盤膨
れ等が防止されるようになる。本方法において重要なこ
とは、前記地盤補強材３、３…をケーソン躯体１が設置
底面地盤Ｓに到達した後に挿入するのではなく、ケーソ
ン躯体１が設置底面地盤Ｓに到達する前に前記地盤補強
材３、３…を予め挿入しておくことである。すなわち、
丁度、山岳トンネルのロックボルトと同様に、地盤の変
形や緩みが生じていない段階または少ない段階で地盤補
強材３、３…を予め挿入しておくことで、ケーソン躯体
１が設置底面地盤Ｓに達した際に、効果的に地盤の変位
や緩みを防止し地盤補強が成されるようになる。

【００１３】また、底版コンクリート２の打設時におい
ては、設置底面地盤Ｓの変形が抑制され、盤膨れ方向の
外力が抑えられることから、底版コンクリート２の強度
低減が図れるようになる。すなわち、従来の地盤補強材
３を埋設しないケースと比較すると、底版コンクリート
２の厚さを低減することが可能となる。換言すれば、従
来のオープンケーソンの場合には、底版コンクリートの
強度的な理由により経験的にケーソン径も約２５ｍ程度
が施工の限界とされていたが、本発明を適用することに
より２５ｍを超える径のケーソン躯体であっても施工が
可能となる。

【００１４】さらに、ケーソンの完成後においては、本
発明の適用によってケーソン下の地盤域が補強されるこ
とによって残留沈下が軽減されるようになる。

【００１５】以下、本発明を適用した圧入式オープンケ
ーソンの施工方法を図２に基づいて詳述する。

【００１６】先ず、図２（Ａ）に示されるように、地上
側からケーソン躯体１の設置底面地盤領域Ｓに対して地
盤補強材３、３…を挿入する。挿入は、図示されない削
孔機によって地上から挿入箇所までボーリング孔を形成
し、前記地盤補強材３を挿入する。また、ケーソン躯体
１の側部にアンカー用ボーリング孔を形成し、ＰＣ鋼材
５、５…を挿入し、その先端部をアンカー６とする。そ
して、最初のケーソン用躯体ロット１ａ（以下、単に躯
体ロット）を地上に設置するとともに、その上部に反力
梁４を渡し、圧入用ジャッキ７、７…によって前記ＰＣ
鋼材５、５…を保持した後、反力梁４を介して躯体ロッ
ト１ａを加圧しながらハンマーグラブ８等によって躯体
ロット１ａ内を掘削する。

【００１７】内部掘削に伴って、躯体ロット１ａが徐々
に地中に押し込まれたならば、躯体ロット１ａの上部側
に、現場打ちの鉄筋コンクリートによって新たに次の躯
体ロット１ｂを構築し、掘削を行いながらこの躯体ロッ
ト１ｂの沈設を行う。順次、躯体ロット（１ｃ、１ｄ、
１ｅ）の構築と、掘削及び圧入とを繰り返しながら、所
定の深さ位置（設置底面地盤）までケーソン躯体１を沈
設させたならば、底版コンクリート２を打設して作業を
完了する。

【００１８】ところで、本例ではケーソン躯体１の下側
領域にのみ地盤補強材３、３…を挿入してあるが、ケー
ソン躯体１の下面およびその周辺領域を含む広い範囲に
亘って地盤補強材３、３…を挿入するようにしてもよ
い。また、地盤補強材３、３…を地上から挿入するよう
にしたが、掘削方法が空堀りである場合には掘削途中の
根切り底から挿入するようにしてもよい。さらに、ケー
ソン躯体１は現場打ちの鉄筋コンクリートとしたが、プ
レキャスト製の躯体ロットを順次継ぎ足しながら施工す
るようにしてもよい。

【００１９】以上、本発明を圧入式オープンケーソンを
例に採り説明をしたが、もちろん従来のカウンターウエ
イト方式オープンケーソンであっても全く同様に適用す
ることが可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、オ
ープンケーソン工法において、ヒービングやボイリン
グ、或いは被圧地下水等による盤膨れを防止し掘削底の
安定を図り得るようになる。また、ケーソン底盤の地盤
補強により地盤変形が抑制されるため底版コンクリート
の厚みを減少あるいはケーソン径の拡大が図れるように
なるとともに、ケーソン躯体完成後の残留沈下も抑制さ
れるなど、種々の利点がもたらされるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る底盤補強方法が適用された圧入式
オープンケーソンの設置状態図である。

【図２】その施工手順図である。

【符号の説明】

１…ケーソン躯体、１ａ〜１ｅ…躯体ロット、２…底版
コンクリート、３…地盤補強材、４…反力梁、５…ＰＣ
鋼材、６…アンカー、７…圧入用ジャッキ、８…ハンマ
ーグラブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 糸山 直太 東京都大田区南蒲田２丁目16番２号 利根 地下技術株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状のケーソン躯体の内部を掘削すること
   により前記ケーソン躯体を漸次地中に沈設するオープン
   ケーソン工法において、 予め地上または掘削途中の根切り底から前記ケーソン躯
   体の設置底面地盤領域に対して地盤補強材を挿入してお
   き、前記ケーソン躯体が前記設置底面地盤付近に達した
   際にヒービング、ボイリング、盤膨れ等を防止し掘削底
   の安定を図ることを特徴とするオープンケーソン工法に
   おける底盤補強方法。
2. 【請求項２】前記地盤補強材が鋼棒、鋼管、或いは鋼芯
   モルタルパイルまたは既製コンクリートパイル等のパイ
   ル状補強体である請求項１記載のオープンケーソン工法
   における底盤補強方法
3. 【請求項３】地盤中に沈設されたケーソンの底面地盤領
   域に鋼棒、鋼管、或いは鋼芯モルタルパイルまたは既製
   コンクリートパイル等の地盤補強材が埋設されているこ
   とを特徴とするケーソン底盤の補強構造。