JP3898112B2 - ケーソンの接続方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【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Ｃ_N 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Ｃ_T となり、このケーソンＣ_T 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Ｃ_N 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Ｃ_N1、Ｃ_N2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Ｃ_N 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Ｃ_N 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Ｃ_T 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Ｃ_T の沈設が終了すると、２つのトンネルケーソンＣ_T1、Ｃ_T2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Ｃ_T 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Ｃ_T 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Ｃ_T1、Ｃ_T2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Ｃ_T1、Ｃ_T2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Ｃ_T1、Ｃ_T2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Ｃ_T1、Ｃ_T2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Ｃ_T1、Ｃ_T2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】
Ｃ_N ……ニューマチックケーソン
Ｃ_T ……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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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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