JP3898112B2 - ケーソンの接続方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーソンによるトンネル等の地下構造物の施工に用いられるケーソンの接続方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、地下水への影響が少ないニューマチックケーソンを複数個並べて地下道路トンネルを構築する工法が開発されている。このニューマチックケーソン工法では、角筒状のケーソン躯体(直方体形状の函体)をトンネル長手方向に間隔をおいて複数沈設し、各ケーソン躯体間を接続工により接続し、トンネル長手方向に隣接している側壁を撤去してトンネルを貫通させている(例えば、非特許文献1参照)。
【0003】
【非特許文献1】
株式会社白石、「ニューマチックケーソン工法による地下高速道路」 [online]、2002年7月1日(更新日)、〔平成14年8月20日検索〕、インターネット<URL:http://www.shiraishi.com/jpn/w hat/saitama/main.html >
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述のニューマチックケーソン工法の接続工では、ケーソンをトンネル長手方向に間隔をおいて沈設し、各ケーソン間を圧気掘削して接続部分を構築しており、より簡易な方法で確実に接続できる工法が望まれている。
【0005】
本発明は、ケーソンによるトンネル等の地下構造物の施工に際し、複数のケーソンを簡易な方法で確実に接続できるケーソンの接続方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1は、地中に隙間をおいて沈設された複数のケーソンを接続する方法であり、隣り合うケーソン間の隙間に位置する側面地盤と底面地盤を地盤改良し、これら側面地盤改良体と底面地盤改良体で囲まれた前記隙間の土砂を掘削除去し、前記隙間の両側に位置するケーソンの側壁部を撤去して隣り合うケーソンを貫通させ、隣り合うケーソンの底版部間および側壁部間の継手部隙間に間詰め材を充填することを特徴とするケーソンの接続方法である。この請求項1は、トンネル等の地下構造物に適用されるものであり、オープンケーソンやニューマチックケーソン等を複数個、隙間(例えば30cm程度)をおいて沈設し、この隙間を薬液注入工法等による側面地盤改良体と底面地盤改良体で覆って止水し、隙間の土砂をエアーリフトやウォータージェット等で掘削除去し、隙間を挟んで一対の側壁部を撤去し、底版部間および側壁部間の継手部隙間に間詰めコンクリート等の間詰め材を充填するものである。
【0007】
本発明の請求項2は、請求項1に記載のケーソンの接続方法において、隣り合うケーソンの底版部間および側壁部間の継手部隙間のケーソン内部側に止水プレートを設けることを特徴とするケーソンの接続方法である。即ち、止水プレートと側面地盤改良体及び底面地盤改良体とで間詰め材の充填空間を形成し、ケーソン接続後は、側面地盤改良体及び底面地盤改良体と間詰め材と止水プレートとで止水を図るものである。
【0008】
本発明の請求項3は、請求項1または2に記載のケーソンの接続方法において、隣り合うケーソンの底版部間および側壁部間の継手部隙間には、せん断キーが設けられていることを特徴とするケーソンの接続方法である。即ち、底版部および側壁部の継手面に凹凸を形成するなどしてせん断キーを設け、継手部のせん断抵抗を増し、ケーソン同士の接続を確実なものとする。
【0009】
本発明の請求項4は、請求項1、2または3に記載のケーソンの接続方法において、ケーソンは、ケーソン躯体が側壁部と頂版部とから構成され、前記側壁部と頂版部で囲まれた空間を圧気空間としてケーソン躯体の底面地盤を掘削しつつケーソン躯体を沈下させ、所定の深さまで沈下したケーソン躯体の底部に底版部が構築されるニューマチックケーソンであることを特徴とするケーソンの接続方法である。この請求項4は、ケーソンがニューマチックケーソンの場合であり、ケーソン躯体を側壁部と頂版部とから断面門形の函体とし、その内部を圧気空間として用いることにより、完成形に極めて近い形状のケーソン躯体でニューマチックケーソン工法を実施でき、沈設後は底版部を設けるだけで地下構造物として用いることができ、刃口側壁を無くすことで、コンクリート等の使用量を削減してコストの低減を図ることができる。また、ケーソン躯体の底部からは、本体側壁部下端の刃先部分が若干突出するだけであり、ケーソン躯体を横切る方向の地下水の流動が遮られるのを防止することができる。
【0010】
以上のような本発明によれば、複数沈設されたケーソンの隙間を側面地盤改良体と底面地盤改良体で覆い、隙間の土砂を掘削除去し、隙間の両側に位置するケーソンの側壁部を撤去し、隣り合うケーソンの底版部間および側壁部間の継手部隙間に間詰め材を充填するため、複数のケーソンを簡易な方法で確実に接続できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。この実施形態は、地下道路トンネルに用いられるニューマチックケーソンに適用した例である。図1は本発明の接続方法が適用されるニューマチックケーソンの躯体構造と接続工の一例を示したものである。図2はケーソン間の継手部構造の一例を示したものである。図3〜図5は本発明の接続方法の一例を工程順に示したものである。
【0012】
図1の実施形態において、ケーソンは、地下道路トンネルの堀割スリット構造のトンネル部分に用いられるニューマチックケーソンCN であり、ケーソン躯体1は、頂版部1aと側壁部1b,1b,1c,1cから構成され、沈設後は、ケーソン躯体1に底版部2を設けることにより鉛直断面が横長の長方形状の函体のトンネルケーソンCT となり、このケーソンCT をトンネル長手方向に貫通させることにより堀割スリット構造のトンネルTが形成される。ケーソン躯体1の頂版部1aの中央には、梁3によりスリット4が形成され、このスリット4の両側には立上がり壁5が設けられる。また、トンネルT内の中央には、柱6が立設される。
【0013】
ケーソン躯体1は、鉄筋コンクリート(RC)製であり、平面形状が長方形の頂版部1aと、この頂版部1aの四周から一体的に垂下する側壁部1b,1b,1c,1cから構成され、お碗を伏せたような形状、即ち、下部が開口し上部が蓋をされた四角筒状の函体とされている。そして、側壁部1b,1cの下端に刃口10が設けられ、頂版部1aと4つの側壁部1b,1cで囲まれた空間を圧気空間11としている。
【0014】
スリット4は、圧気蓋12を設置することで密閉し、地上に設置した圧縮空気供給装置(図示省略)から圧気空間11内に圧縮空気を供給する。圧気空間11には、頂版部1aの構築あるいは躯体の補強等のため、鋼材梁13aと支柱13bとブレース13c等からなる支保工13が設けられている。なお、図示していないが、この鋼材梁13aの下面に掘削機械(ケーソンショベル)が設けられ、排土設備(マテリアルロック及びシャフト)と作業員の入函設備(マンロック及びシャフト)が圧気蓋12を貫通し下端が支保工13の下面まで位置するように設置されている。
【0015】
また、ニューマチックケーソンCN は、トンネル長手方向Lに2つに分離され、各ニューマチックケーソンCN1、CN2は、トンネル幅方向に一対の側壁部1b,1bと、トンネル長手方向Lに一対の側壁部(仮壁)1c,1cを有している。側壁部1cの上部には立上がり壁5’が一体的に設けられている。頂版部1aの梁3は、トンネル長手方向Lに等間隔をおいて配設され、スリット4が等間隔をおいて配列される。一対の側壁部1b,1bの下部は、後述するように底版部2が設けられるため肉厚とされ、この上に支保工13の鋼材梁13aが平面視で格子状に配設されている。支柱13bは梁3を支える位置に配設されている。
【0016】
以上のような構成において、次に示すような手順でニューマチックケーソンの沈設が実施される(図1参照)。
【0017】
▲1▼施工基面に側壁部1bと側壁部(仮壁)1cを構築し、これら側壁部の内部に支保工13を組み立てる。
【0018】
▲2▼支保工13の上に頂版部1aを構築し、側壁部1b及び1cと一体化させる。頂版部1aのスリット4には圧気蓋12を設置する。これにより、ニューマチックケーソンCN のお碗形のケーソン躯体1が完成する。
【0019】
▲3▼ケーソン躯体1に艤装工を設置することにより、ニューマチックケーソンCN が完成し、圧気空間11に圧縮空気を供給し、圧気下でケーソン躯体1の底面地盤を掘削しつつケーソン躯体1を沈下させる。
【0020】
▲4▼ケーソン躯体1が所定の深さまで沈設されると、掘削機械を撤去し、ケーソン躯体1の底面地盤の上に中埋めコンクリート20を打設する。中埋めコンクリート20の上にコンクリートを打設し、底版部2を構築する。
【0021】
▲5▼圧縮空気の供給を停止し、艤装工を撤去する。圧気蓋12を撤去し、中間部の支保工13を撤去し、柱6を構築する。
【0022】
▲6▼残りの支保工13を撤去すれば、ケーソン沈設が完了し、堀割スリット構造のトンネルTを構成するトンネルケーソンCT が所定の深さに設置される(図3(a) 参照) 。
【0023】
以上のような構造のニューマチックケーソンの場合、図1(a) に示すように、完成形のトンネル本体からは、断面三角形状の刃口10が若干突出するだけであり、不要部分を従来と比べて大幅に低減することができる。また、底版部2の下方には、突出部のない通水部が形成され、トンネル横断方向の地下水の流動が確保される。
【0024】
以上のようにトンネルケーソンCT の沈設が終了すると、2つのトンネルケーソンCT1、CT2が、次に示す手順で接続される(図3〜図5参照)。なお、ここでは、2つのトンネルケーソンCT を接続する場合を示しているが、これに限らず、3つ以上のトンネルケーソンCT を接続できることは言うまでもない。
【0025】
(1) ステップ1
トンネルTを構成するトンネルケーソンCT1、CT2がトンネル長手方向Lに所定の隙間S(例えば30cm程度)をおいて沈設される。
【0026】
(2) ステップ2
トンネルケーソンCT1、CT2の接続端部における側面地盤に薬液注入等による地盤改良体30を施工する。この側面地盤改良体30は、隙間Sを中心としてケーソン側面を所定長さ覆うように配置される。
【0027】
(3) ステップ3
トンネルケーソンCT1、CT2の接続端部における底面地盤に薬液注入等による地盤改良体31を施工する。この底面地盤改良体31も、隙間Sを中心としてケーソン底面を所定長さ覆うように配置される。
【0028】
(4) ステップ4
側面地盤改良体30と底面地盤改良体31で囲まれた隙間Sの土砂をエアーリフトやウォータージェットで掘削除去する。
【0029】
(5) ステップ5
ケーソン接続部の隣り合う側壁部1c,1cを撤去する。
【0030】
(6) ステップ6
図2、図5(b) に示すように、トンネルケーソンCT1、CT2の接続端部における側壁部1b及び底版部2の内面に継手部隙間Sを中心とする止水プレート32を貼設し、この止水プレート32と側面地盤改良体30・底面地盤改良体31とで挟まれた継手部隙間S内に間詰めコンクリート33を充填する。側壁部1b及び底版部2の継手面には、凹凸等によるせん断キー34を形成しておくのが好ましい。
【0031】
なお、図5(b) において、2つのトンネルケーソンCT1、CT2の両端部は、他の工区のトンネル部分あるいは同様のケーソンと接続され、両端の側壁部を撤去してトンネル内を貫通させ、仕上げ工を施工すれば、トンネルが完成する。
【0032】
なお、以上は、地下道路トンネルに用いられるニューマチックケーソンの接続について説明したが、これに限らず、オープンケーソン、その他のケーソンの接続にも本発明の接続方法を適用できることはいうまでもない。
【0033】
【発明の効果】
(1) 本発明によれば、複数沈設されたケーソンの隙間を側面地盤改良体と底面地盤改良体で覆い、隙間の土砂を掘削除去し、隙間の両側に位置するケーソンの側壁部を撤去し、隣り合うケーソンの底版部間および側壁部間の継手部隙間に間詰め材を充填するため、複数のケーソンを簡易な方法で確実に接続できる。
【0034】
(2) 隣り合うケーソンの底版部間および側壁部間の継手部隙間の内側に止水プレートを設けることにより、継手部に間詰め材の充填空間を形成することができると共に、側面地盤改良体及び底面地盤改良体と間詰め材と止水プレートとで止水性が向上する。
【0035】
(3) 底版部および側壁部の継手面に凹凸を形成するなどしてせん断キーを設けることにより、ケーソン同士の接続をより確実なものとすることができる。
【0036】
(4) ケーソンにケーソン躯体を側壁部と頂版部とから断面門形の函体とし、その内部を圧気空間とするニューマチックケーソンを用いれば、完成形に極めて近い形状のケーソン躯体によりコンクリート等の使用量を削減してコストの低減を図ることができ、かつ、ケーソン躯体を横切る方向の地下水の流動が遮られるのを防止することができるトンネル等の地下構造物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の接続方法が適用されるニューマチックケーソンの躯体構造と接続工の一例を示したものであり、(a) はトンネル幅方向に平行な鉛直断面図、(b) はトンネル長手方向に平行な鉛直断面図、(c) は上半分が水平断面の平面図である。
【図2】本発明のケーソン間の継手部構造の一例を示したものであり、(a) は側壁部における水平断面図、(b) は底版部における鉛直断面図である。
【図3】本発明のケーソンの接続方法の一例を工程順(ステップ1、2)に示したものであり、(a) は鉛直断面図、(b) は平面図と側面図である。
【図4】本発明のケーソンの接続方法の一例を工程順(ステップ3、4)に示したものであり、(a) は平面図と鉛直断面図、(b) は鉛直断面図である。
【図5】本発明のケーソンの接続方法の一例を工程順(ステップ5、6)に示したものであり、(a) 、(b) は鉛直断面図である。
【符号の説明】
CN ……ニューマチックケーソン
CT ……トンネルケーソン
1……ケーソン躯体
1a…頂版部
1b…側壁部
1c…側壁部
2……底版部
3……梁
4……スリット
5……立上がり壁
6……柱
10……刃口
11……圧気空間
12……圧気蓋
13……支保工
13a…鋼材梁
13b…支柱
13c…ブレース
20……中埋めコンクリート
30……側面地盤改良体
31……底面地盤改良体
32……止水プレート
33……間詰めコンクリート
34……せん断キー
Claims (4)
- 地中に隙間をおいて沈設された複数のケーソンを接続する方法であり、隣り合うケーソン間の隙間に位置する側面地盤と底面地盤を地盤改良し、これら側面地盤改良体と底面地盤改良体で囲まれた前記隙間の土砂を掘削除去し、前記隙間の両側に位置するケーソンの側壁部を撤去して隣り合うケーソンを貫通させ、隣り合うケーソンの底版部間および側壁部間の継手部隙間に間詰め材を充填することを特徴とするケーソンの接続方法。
- 請求項1に記載のケーソンの接続方法において、隣り合うケーソンの底版部間および側壁部間の継手部隙間のケーソン内部側に止水プレートを設けることを特徴とするケーソンの接続方法。
- 請求項1または2に記載のケーソンの接続方法において、隣り合うケーソンの底版部間および側壁部間の継手部隙間には、せん断キーが設けられていることを特徴とするケーソンの接続方法。
- 請求項1、2または3に記載のケーソンの接続方法において、ケーソンは、ケーソン躯体が側壁部と頂版部とから構成され、前記側壁部と頂版部で囲まれた空間を圧気空間としてケーソン躯体の底面地盤を掘削しつつケーソン躯体を沈下させ、所定の深さまで沈下したケーソン躯体の底部に底版部が構築されるニューマチックケーソンであることを特徴とするケーソンの接続方法。
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