JP6093458B1 - 沈設構造物の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】沈設体を容易に地中に圧入でき、地中において沈設体を安定的に支持する。【解決手段】リング体（１１）を軸線方向に重ねて連結し沈設体（１）を組み立てる工程と、リング体（１１）の連結後、沈設体（１）の内側の地盤を掘削し、沈設体（１）を地中に圧入し沈設体（１）を地中に沈設する工程と、沈設体（１）の沈設後、リング体（１１）よりも径の大きなリング体（２１）を軸線方向に重ね連結して沈設体（２）を組み立てる工程と、リング体（２１）を連結した後、沈設体（１）と沈設体（２）との間の地盤を掘削し、沈設体（２）を地中に圧入し、沈設体（１）を囲んで沈設体（２）を地中に沈設する工程と、掘削された沈設体（１）の内側から沈設体（１）の外側の地盤の硬さを調整する工程と、沈設体の沈設後に、沈設体（１）における沈設体（２）に囲まれている部分を撤去する工程とを有する。【選択図】図１３

Description

本発明は、筒状の沈設体を地中に沈設して構築される沈設構造物の構築方法に関する。

立坑や橋脚補強等の沈設構造物を地中に構築するために、複数のリング体をその軸線方向に重ねて連結して沈設体を地中に圧入して沈設する沈設工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
沈設体を地中に沈設する際には、施工場所の地表面上に刃口リングを設け、刃口リングの内側の地盤を掘削した後、刃口リングの上端を沈設装置によって地盤に向けて押圧し、刃口リングを地中に沈設していく。ある程度の深さまで刃口リングを沈設させた後、刃口リングの上端に別のリング体を連結し、組み立てられた沈設体の内側を掘削し、連結した別のリング体の上端を沈設装置によって地盤に向けて押圧し、沈設体を地中に圧入して沈設していく。このように、複数のリング体の連結による沈設体の組み立てと、地盤の掘削及び沈設体の圧入とを順に繰り返すことで、沈設体を地中に沈設することができる。

沈設体が沈設される領域に沈設に適さない硬さの地盤が存在する場合、その地盤の硬さを調整する必要がある。地盤の硬さを調整する際には、地面から垂直方向に計画深度まで複数の穿孔を形成し、穿孔の周囲を硬化又は軟化させる。

特開２００１−２０２９４号公報

しかし、上記のような地盤の調整方法においては、硬さの調整が必要ない領域の地盤まで調整を行わざるを得ない。すなわち、調整すべき地盤に到達するまでの穿孔の周囲の地盤も同様に調整されてしまい、必要のない箇所まで地盤の調整を行うことになり、無駄が発生する。
また、地盤の調査のために複数の穿孔を形成するが、穿孔の領域を点で調査しているだけであり、沈設体の沈設領域全体を調査できているわけではない。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、沈設構造物が構築される地盤の性状を、沈設体の沈設前に把握して地盤を調整することにより、沈設体を容易に地中に圧入でき、地中において沈設体を安定的に支持することができる沈設構造物の構築方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、第１のリング体をその軸線方向に重ねて連結して第１の沈設体を組み立てる工程と、前記第１のリング体を連結した後、前記第１の沈設体の内側の地盤を掘削し、前記第１の沈設体の上方から力を加えて前記第１の沈設体を地中に圧入して、第１の沈設体を地中に沈設する工程と、前記第１の沈設体の沈設後、前記第１のリング体よりも径の大きな第２のリング体をその軸線方向に重ねて連結して第２の沈設体を組み立てる工程と、第２のリング体を連結した後、前記第１の沈設体と前記第２の沈設体との間の地盤を掘削し、前記第２の沈設体の上方から力を加えて前記第２の沈設体を地中に圧入して、前記第１の沈設体を囲むように前記第２の沈設体を地中に沈設する工程と、掘削された前記第１の沈設体の内側から当該第１の沈設体の外側の地盤の硬さを調整する工程と、前記第２の沈設体の沈設後に、前記第１の沈設体における前記第２の沈設体に囲まれている部分を撤去する工程と、を有することを特徴とする。

また、前記地盤の硬さを調整する工程を、前記第１の沈設体を沈設する工程の完了後であって、第２の沈設体を組み立てる工程の前に実施することが好ましい。

また、前記地盤の硬さを調整する工程を、前記第１の沈設体を沈設する工程の間に実施することが好ましい。

また、前記地盤の硬さを調整する工程を、前記第２の沈設体を沈設する工程の間に実施することが好ましい。

また、前記地盤の硬さを調整する工程において、前記第１の沈設体の内側から該第１の沈設体の外側に向かって前記地盤を穿孔して複数の孔を形成することが好ましい。

また、前記孔に固化材を注入して前記地盤を改良することが好ましい。

また、前記第１の沈設体を前記第２の沈設体よりも深い位置まで沈設することが好ましい。

また、前記第２の沈設体よりも深い位置にある前記第１の沈設体の内側から該第１の沈設体の外側に向かって前記地盤を穿孔して複数の孔を形成し、該孔に固化材を注入して前記地盤を改良することが好ましい。

また、前記第２の沈設体の沈設後であって、前記第１の沈設体を撤去する工程前に、前記第１の沈設体及び前記第２の沈設体の内側の底部にコンクリート層を構築する工程を有し、前記第１の沈設体を撤去する工程において、前記コンクリート層より上側に露出している前記第１の沈設体を撤去することが好ましい。

本発明によれば、大断面の沈設体を容易に沈設でき、地中において安定的に支持される沈設構造物を構築することができる。

地中に沈設された沈設構造物の一部を断面視した概略正面図である。 リング体の平面図である。 セグメントの斜視図である。 沈設アンカーの下端部の構成を示す概略図である。 浮上防止アンカーの下端部の構成を示す概略図である。 沈設構造物を構築する方法を示す図である。 沈設構造物を構築する方法を示す図である。 沈設構造物を構築する方法を示す図である。 地盤の硬さを調整する方法を示す図である。 沈設構造物を構築する方法を示す図である。 沈設構造物を構築する方法を示す図である。 沈設構造物を構築する方法を示す図である。 沈設構造物を構築する方法を示す図である。 地盤の硬さを調整する方法を示す図である。 地盤の硬さを調整する方法を示す図である。

本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の形態をとりうる。

＜沈設構造物の構成＞
図１は、地中に沈設された沈設構造物１０の一部を断面視した概略正面図であり、沈設構造物１０を立坑に適用した例を示している。図２は、リング体１１，２１の平面図である。図３は、セグメント１２，２２の斜視図である。
図１に示すように、沈設構造物１０は、シールド工法等によって地中に構築されるトンネルＴの掘削開始地点や中間地点等に設けられ、沈設構造物１０の内側の空間Ｓがシールドマシンの搬送路や換気口となる。
沈設構造物１０は、小径の沈設体１と、沈設体１の外側において地中に沈設された大径の沈設体２と、沈設体１及び沈設体２の内側の底部に設けられた底盤部３と、沈設体１及び沈設体２を地中に沈設する際に用いる沈設アンカー４と、沈設体１及び沈設体２の浮き上がりを防止する浮上防止アンカー５と、を備えている。

（小径の沈設体）
図１に示すように、沈設体１は、円筒状に形成されており、その軸線が鉛直方向に沿うように沈設される。沈設体１の断面は、沈設体２の断面よりも小さく、沈設体１は沈設体２の内側において同心に沈設されていることが好ましい。さらに、沈設体１は、沈設体２よりも低い位置にあり、より具体的には、沈設体１の下端はその軸線方向において沈設体２の下端よりも下方に位置している。沈設体１を構成するリング体１１のうち、最下端のリング体は、刃口を有する刃口リング１１Ａである。図１に示すように、上下に隣接するリング体１１において、上方のリング体１１の各セグメント１２と、下方のリング体１１の各セグメント１２とは、互いにリング体１１の周方向にずれて千鳥状に配置されている。
リング体１１は、図３に示すようなセグメント１２をその壁面方向に沿って連結して組み立てたものである。
沈設体１はその沈設工程においては、図１に示す沈設体２と同じように地表面までの高さを有している。またリング体１１のセグメント１２の構造は、図２及び図３に示したリング体２１のセグメント２２と同様の構造であり、具体的な構造については説明を省略し、対応する部材及び部位について図２及び図３に１０番台の符号を付す。また、沈設体１の各構成部材の寸法は、沈設体２の各構成部材よりも小さい。

（大径の沈設体）
図１に示すように、沈設体２は、円筒状に構築されており、その軸線が鉛直方向に沿うように地中に沈設される。沈設体２は、図２に示すような平面視円環状のリング体２１をその軸線方向に複数連結して組み立てたものである。沈設体２を構成するリング体２１のうち、最下端のリング体は、刃口を有する刃口リング２１Ａである。上下に隣接するリング体２１において、上方のリング体２１の各セグメント２２と下方のリング体２１の各セグメント２２とは、互いにリング体２１の周方向にずれて千鳥状に配置されている。
リング体２１は、図３に示すようなセグメント２２をその壁面方向に沿って環状に連結して組み立てたものである。

図３に示すように、セグメント２２は、円弧状に湾曲形成された矩形状のプレート２２ａと、プレート２２ａの湾曲に沿った外縁に立設された２つの主桁２２ｂと、各主桁２２ｂの両端部間を結ぶようにプレート２２ａの外縁に立設された２つの継手２２ｃと、２つの主桁２２ｂ間を結ぶように継手２２ｃに平行にプレート２２ａの内面側に設けられたリブ２２ｄと、を備えている。なお、主桁２２ｂ、継手２２ｃ、リブ２２ｄは、いずれもプレート２２ａに溶接によって接合されていてもよいし、一部がプレート２２ａと一体に形成されていてもよい。
主桁２２ｂは、セグメント２２を連結してリング体２１として用いる場合に、プレート２２ａの上端部及び下端部に立設されている。各主桁２２ｂには、その延在方向に沿って所定の間隔をあけて、ボルトを挿通する複数の貫通孔２２ｆが形成されている。ここで、両主桁２２ｂの貫通孔２２ｆは、互いに貫通孔２２ｆがリング体２１の軸線に平行な同一軸線上に沿って貫通するように形成されており、各主桁２２ｂの各貫通孔２２ｆ同士が対向するように形成されている。リング体２１同士を連結する際には、隣接するリング体２１の主桁２２ｂ同士を突き合わせ、双方の貫通孔２２ｆにボルトを挿通してナットで締め付けることにより、隣接するリング体２１同士を連結し、沈設体２を構築することができる。なお、全ての貫通孔２２ｆをリング体２１同士の連結に用いてもよいし、一部の貫通孔２２ｆを、後述する浮上防止アンカー５を通す孔として用いてもよい。
各継手２２ｃには、その延在方向に沿って所定の間隔をあけて、ボルトを挿通する複数の貫通孔２２ｇが形成されている。セグメント２２同士を連結する際には、隣接するセグメント２２の継手２２ｃ同士を突き合わせ、双方の貫通孔２２ｇにボルトを挿通してナットで締め付けることにより、隣接するセグメント２２同士を連結し、リング体２１を構築することができる。このとき、プレート２２ａがリング体２１の壁面を構成する。

（底盤部）
底盤部３は、沈設構造物１０の基礎になるとともに、地中の地下水が沈設体１及び沈設体２の内側に湧き出すことを防止する。
底盤部３は、図４に示すように、例えば、コンクリートによって構築されている。底盤部３は、複数回に分けて打設されて構築される基礎コンクリート層３１と、基礎コンクリート層３１の構築後に、全ての基礎コンクリート層３１の上面に一度に打設されて構築される表面コンクリート層３２とを有している。
基礎コンクリート層３１は、その層の厚さが異なって構築されている。具体的には、沈設構造物１０の沈設体１と沈設体２との間の領域の基礎コンクリート層３１ａ、及び沈設体１の内側に構築された基礎コンクリート層３１ｂ，３１ｃの全体厚さは異なり、基礎コンクリート層３１ｂ，３１ｃが、沈設構造物１０の軸線方向において、基礎コンクリート層３１ａよりも深い位置まで延在して打設されている。
表面コンクリート層３２は、その上面がほぼ水平面に沿うように、基礎コンクリート層３１ａ，３１ｃ上に構築されている。

（沈設アンカー）
図４は、沈設アンカー４の下端部の構成を示す概略図である。なお、説明の便宜上、後述する浮上防止アンカー５の図示については省略した。
沈設アンカー４は、沈設体１，２を地中に沈設する工程において、最上端のリング体１１，２１の上方からそのリング体１１，２１に力を加えて地中に押し込む際に、地盤に反力をとるものである。沈設アンカー４は、沈設体１，２の沈設位置の外側かつ下方に掘削された地盤に埋設、固定される定着部４１と、定着部４１に連結され、沈設体１，２の外壁面に沿って地表まで延び、リング体１１，２１を押し込む沈設装置９０の不動部分（基礎部等）に連結される連結部４２とを有している。
定着部４１は、例えば、掘削された地盤に流し込まれたグラウトによって形成されている。定着部４１は、沈設体１，２の最下端の刃口リング１１Ａ，２１Ａよりも外側において、それぞれの刃口リング１１Ａ，２１Ａよりも深い位置に構築されている。
連結部４２は、例えば、鋼線（ワイヤロープ）によって形成されている。連結部４２の下端部は、グラウトの固化により定着部４１に埋設、固定されており、上端部は、沈設装置９０の不動部分に連結、固定されている。
定着部４１及び連結部４２は、地表面に対して垂直な方向に沿って同一軸線上に延びるように形成されている。

（浮上防止アンカー）
図５は、浮上防止アンカー５の下端部の構成を示す概略図である。
浮上防止アンカー５は、沈設体１，２の沈設後に、沈設体１，２の浮き上がりを防止するものである。図５に示すように、浮上防止アンカー５は、沈設体１，２を構成するリング体１１，２１の下方に掘削された地盤に埋設、固定される定着部５１と、定着部５１に連結され、リング体１１，２１を構成するセグメント１２，２２の貫通孔１２ｆ，２２ｆに挿通されて全てのリング体１１，２１の内部を通って地表まで延び、地表付近の構造物又は地盤に連結される連結部５２と、連結部５２に設けられ、リング体１１，２１のセグメント１２，２２に係止される係止部５３とを有している。
定着部５１は、例えば、掘削された地盤に流し込まれたグラウトによって形成されている。定着部５１は、沈設体１，２の最下端の刃口リング１１Ａ，２１Ａの下方の位置に構築されている。
連結部５２は、例えば、鋼線（ワイヤロープ）によって形成されている。連結部５２の下端部は、グラウトの固化により定着部５１に埋設、固定されており、上端部は、地表付近の構造物又は地盤に連結、固定されている。
係止部５３は、連結部５２の途中に設けられており、リング体１１，２１の貫通孔１２ｆ，２２ｆの開口面積よりも横断面の断面積が小さく、刃口リング１１Ａ，２１Ａの貫通孔１３ｆ，２３ｆの開口面積よりも横断面の断面積が大きくなるように形成されている。すなわち、連結部５２をリング体１１，２１の貫通孔１２ｆ，２２ｆ及び刃口リング１１Ａ，２１Ａの貫通孔１３ｆ，２３ｆに挿通する際に、係止部５３はリング体１１，２１の貫通孔１２ｆ，２２ｆを通ることはできるが、刃口リング１１Ａ，２１Ａの貫通孔１３ｆ，２３ｆを通ることはできないように構成されている。これにより、沈設体１，２が地表に向けて浮き上がろうとした際に、係止部５３が刃口リング１１Ａ，２１Ａの貫通孔１３ｆ，２３ｆに係止され、沈設体１，２の浮き上がりを防止する。係止部５３は、基礎コンクリート層３１が構築されている深さの範囲内でリング体１１，２１に係止されている。係止部５３は、連結部５２と一体に形成されていてもよいし、別個に形成されていてもよい。

沈設体１の沈設アンカー４と浮上防止アンカー５の設置後、底盤部３を形成すると、底盤部３の下方が複数の定着部４１，５１によって地盤支持された状態となっている（図１３参照）。また、両アンカー４，５の連結部４２，５２が底盤部３を形成する基礎コンクリート層３１内に残されているので、連結部４２，５２を底盤部３の基礎コンクリート層３１を強化する鉄筋として用いることができる。

＜沈設構造物の構築方法＞
１．第１の実施の形態
次に、上記の沈設体１，２を地中に沈設して沈設構造物１０を構築する方法の第１の実施の形態について、図６から図１３を用いて説明する。

以下に説明する沈設構造物１０の構築方法は、大断面、大深度の施工に有用な方法であり、断面の小さな第１の沈設体１（例えば、外径が５〜１０ｍ程度）を硬質地盤又は軟弱地盤の有無を確認しながら沈設した後に、沈設体１を囲むように断面の大きな第２の沈設体２（例えば、外径２０〜５０ｍ程度）を沈設し、沈設体２の沈設後に沈設体１を部分的に撤去するものである。構築する地盤に、例えば硬質地盤又は軟弱地盤が含まれている場合には、適宜、地盤の硬さを調整する。
ここで「地盤の硬さを調整する」とは、沈設構造物１０を構築するにあたり、沈設構造物１０の構築を容易するために、また、沈設構造物１０を支持する地盤の支持力を高めるために、地盤の性質を改良することである。例えば、硬質地盤に対しては、地盤の掘削等の処理をして地盤の硬さを、沈設体１，２の沈設に適した硬さにすることをいい、軟弱地盤に対しては、沈設構造物１０の地中での支持安定性を確保するために、地盤の支持力の増大や沈下の抑制を目的とした地盤改良（例えば脱水、固結、置換等）をすることをいう。

最初に、図６に示すように、沈設体１を構築する施工箇所の外側に、ロータリーパーカッション９１を用いて複数の掘削孔を形成する。掘削孔は、沈設される沈設体１の外壁に沿って、所定の間隔をあけて環状に形成される。掘削孔は、地表面に対して垂直となる方向に沿って、沈設体１の下端部よりも深い位置まで形成される。形成された各掘削孔のそれぞれにグラウトを注入するとともに、連結部（ワイヤロープ）４２を掘削孔に挿入する。このとき、連結部４２の下端部をグラウト内に浸しておく。グラウトの固化により、定着部４１、及び定着部４１に固定された連結部４２が構築され、沈設アンカー４（第１の沈設アンカー）の設置が完了する。

次に、図７に示すように、沈設体１を構築する施工箇所に、沈設装置９０を据え付け、沈設装置９０の不動部分（脚部等）に連結部４２の上端を連結する。沈設装置９０は、例えば、油圧ジャッキ等によって構成されており、最上端のリング体１１を地中に向けて押圧することにより、沈設体１を圧入して地中に沈設することができる。
沈設装置９０の下方に沈設体１の最下端部に配置される刃口リング１１Ａを据え付ける。据え付けた刃口リング１１Ａの内側の地盤をクローラクレーン９２の先に取り付けたクラムシェル９３で掘削し、刃口リング１１Ａの沈設に必要な深さの掘削が終わると、掘削を止め、沈設装置９０によって刃口リング１１Ａの上面を地中に向けて押圧し、刃口リング１１Ａを沈設する。刃口リング１１Ａの沈設後、刃口リング１１Ａの軸線方向上側にリング体１１を重ねて連結する。リング体１１の連結後、リング体１１の内側の地盤をクラムシェル９３で掘削し、リング体１１の沈設に必要な深さの掘削が終わると、掘削を止め、沈設装置９０によってリング体１１の上面を地中に向けて押圧し、刃口リング１１Ａ及びリング体１１からなる沈設体１を沈設する。沈設体１の沈設後、リング体１１の軸線方向上側に、別のリング体１１を重ねて連結する。
沈設体１を沈設していく地中に、例えば硬質地盤Ｈｇが存在する場合であっても、沈設体１は小径であるため、硬質地盤Ｈｇへの圧入力も通常の沈設装置９０で十分であり、圧入力を増大させる設備を別途用意する必要はない。

図７を用いて説明した工程を複数回繰り返すことにより、所定の高さの沈設体１を構築するのに必要な全てのリング体１１が連結されて沈設され、沈設体１の沈設が完了する（図８参照）。沈設体１の沈設深さは、後続の沈設体２の沈設深さよりも深くなっている。具体的には、図１１に示すように、沈設体１の刃口リング１１Ａの地中における位置は、沈設体２の刃口リング２１Ａの地中における位置よりも深い位置にある。
なお、刃口リング１１Ａ及びリング体１１、つまり沈設体１の沈設時に、地盤からの反力を受けて沈設装置９０が浮き上がろうとする力が作用するが、沈設装置９０には沈設アンカー４が連結されているので、浮き上がることはない。また、沈設体１の沈設後、沈設装置９０を撤去する際には、連結部４２の上端部は、地表付近の構造物又は地盤に連結、固定する。

沈設体１の沈設終了後、沈設体１のリング体１１及び刃口リング１１Ａに形成された貫通孔にロータリーパーカッション９１のドリルパイプを挿通し、刃口リング１１Ａの下方の地盤を削孔して複数の掘削孔を形成する。掘削孔は、沈設されるリング体１１の貫通孔１２ｆの軸線に沿って、所定の間隔をあけて環状に形成される。掘削孔は、地表面に対して垂直となる方向に沿って、沈設体１の下端部よりも深い位置まで形成される。図８に示すように、形成された各掘削孔のそれぞれにグラウトを注入するとともに、連結部（ワイヤロープ）５２を掘削孔に挿入する。このとき、連結部５２の下端部をグラウト内に浸しておく。グラウトの固化により、定着部５１、及び定着部５１に固定された連結部５２が構築される。連結部５２の上端部は、地表付近の構造物又は地盤に連結、固定する。

連結部５２をリング体１１及び刃口リング１１Ａに挿通した後における刃口リング１１Ａの上端部近傍には、リング体１１の貫通孔１２ｆの開口面積よりも横断面の断面積が小さく、刃口リング１１Ａの貫通孔１３ｆの開口面積よりも横断面の断面積が大きい係止部５３が設けられている。すなわち、連結部５２を貫通孔１２ｆ，１３ｆに挿通する際に、係止部５３がリング体１１の貫通孔１２ｆを通ることはできるが、刃口リング１１Ａの貫通孔１３ｆを通ることはできないように構成されている。これにより、係止部５３が刃口リング１１Ａの貫通孔１３ｆに係止される。係止部５３が刃口リング１１Ａの貫通孔１３ｆに係止されることで、浮上防止アンカー５（第１の浮上防止アンカー）の設置が完了する。

次に、沈設体１の底部に、図９に示すように、水中コンクリートを打設し、基礎コンクリート層３１ｂを形成する。基礎コンクリート層３１ｂの、沈設構造物１０の軸線方向における上側の面は、平坦面を形成する。基礎コンクリート層３１ｂの形成後に、沈設体１の内側に満たされた状態となっている地下水内に水中ポンプを設置し、地下水を沈設体１の外部に排出する。
地下水の排出後、基礎コンクリート層３１ｂの直ぐ上方に足場を組んで、足場にロータリーパーカッション７０を降ろすか、又は基礎コンクリート層３１ｂ上にロータリーパーカッション７０を降ろし、ロータリーパーカッション７０によりリング体１１のプレート１２ａ及び地盤を周方向（放射状）に穿孔して複数の孔（削孔）８０を、例えば水平方向に形成する。穿孔と同時又は穿孔後に孔８０内に固化材等を注入して、沈設体１の後に構築される沈設体２の下側に位置する領域の地盤の硬さを、その支持力を増大させるように調整する。沈設体１から径方向外側に形成された孔８０は、強度を上げたい地盤の厚さに応じて異なる高さ位置に設ける。

次いで、沈設体２が沈設される地盤の硬さの調整を行う。具体的には、沈設体２が沈設される地中の途中にある、例えば硬質地盤Ｈｇの硬さの調整である。
どのような性状の地盤（例えば硬質地盤Ｈｇ）が地表面から何メートルの位置にどの程度の深さに亘って、かつ沈設体１の周方向におけるどの範囲で存在しているかについては、沈設体１の沈設作業の過程で既に明らかになっている。したがって、沈設体１の沈設完了後に、既に得られているデータに基づいて、沈設体１の内側で硬質地盤Ｈｇが存在する深さ位置に足場６０を組み、その足場６０の上にロータリーパーカッション７０を降ろし、ロータリーパーカッション７０によりリング体２１のプレート２２ａ及び地盤を周方向（放射状）に穿孔して複数の孔（削孔）８０を、例えば水平方向に形成する。孔８０は、少なくとも、沈設体２が地中に圧入されて沈設される予定位置まで延びていることが好ましい。また、硬質地盤Ｈｇの厚さに応じて異なる高さ位置に孔８０を形成する。
硬質地盤Ｈｇ中に複数の孔８０を形成するので、硬質地盤Ｈｇは地盤の自重により崩れ、地盤の硬さが調整される。また、穿孔された硬質地盤Ｈｇが自重では崩れないような場合には、地盤を軟化させる手段を用いて硬さを調整してもよい。地盤を軟化させる手段としては、例えば孔８０内に静的破砕剤を注入して膨張させることで硬質地盤Ｈｇを破砕して硬さを調整することもでき、また、火薬等により地盤を発破して硬さを調整してもよい。さらに、ウォータジェットのような掘削手段を用いて、硬質地盤Ｈｇを掘削することもできる。
軟弱地盤の場合には、孔８０の穿孔後に孔８０内に固化材を注入して地盤を固化し、必要な支持力を持つように地盤を改良する。

次に、沈設体２を構築する施工箇所の外側に、図６に示した工程と同様に、ロータリーパーカッションを用いて複数の掘削孔を形成する。掘削孔は、沈設される沈設体２の外壁に沿って、所定の間隔をあけて環状に形成される。掘削孔は、地表面に対して垂直となる方向に沿って、沈設体２の下端部よりも深い位置まで形成される。形成された各掘削孔のそれぞれにグラウトを注入するとともに、連結部（ワイヤロープ）４２を掘削孔に挿入する。このとき、連結部４２の下端部をグラウト内に浸しておく。グラウトの固化により、定着部４１、及び定着部４１に固定された連結部４２が構築され、沈設アンカー４（第２の沈設アンカー）の設置が完了する。

次に、図１０に示すように、沈設体２を構築する施工箇所に、沈設装置９０を据え付け、沈設装置９０の不動部分（脚部等）に連結部４２の上端を連結する。沈設装置９０は、例えば、油圧ジャッキ等によって構成されており、最上端のリング体２１を地中に向けて押圧することにより、リング体２１を地中に沈設することができる。
沈設装置９０の下方に、沈設体２の最下端部に配置され、刃口リング１１Ａよりも径の大きな刃口リング２１Ａを、沈設体１を囲むように据え付ける。据え付けた刃口リング２１Ａの内側の地盤をクローラクレーン９２の先に取り付けたクラムシェル９３で掘削する。この掘削に並行して、沈設装置９０によって刃口リング２１Ａの上面を地中に向けて押圧し、刃口リング２１Ａを沈設する。刃口リング２１Ａの沈設後、刃口リング２１Ａの軸線方向上側にリング体１１よりも径の大きなリング体２１を重ねて連結する。この間も掘削は続けられており、掘削のペースに合わせてリング体２１の連結及び沈設を行う。沈設体１の施工時に用いた連結部４２は、沈設体１の外側、つまり沈設体２の内側の地盤の掘削時に切断等されて除去されてよい。
ここで、掘削作業とリング体２１の組み立て作業はそれぞれ別個のクローラクレーン９２を用いて行われる。例えば、４台のクローラクレーン９２を沈設体１の周囲に等間隔で配置（沈設体１の中心から見て９０°毎に配置）し、対向するクローラクレーン９２のうち、一方のクローラクレーン９２ａで地盤掘削し、他方のクローラクレーン９２ｂでセグメント２２を吊してリング体２１の構築及びリング体２１の連結を行う。なお、地中にあった硬質地盤Ｈｇは既に沈設体２の沈設に適する硬さに調整された地盤Ｎｇになっているので、沈設体２は通常の圧入力で沈設される。
図１０に示す工程を所定の深さに達するまで繰り返して、沈設体２を構築するのに必要な全てのリング体２１を連結、沈設し、沈設体２の沈設が完了する（図１１参照）。沈設体２の沈設深さは、沈設体１の沈設深さよりも浅くなっている。

次に、図１２に示すように、沈設体１，２の底部にコンクリートをそれぞれ打設し、基礎コンクリート層３１を構築する。より具体的には、沈設体１と沈設体２との間の底部に水中コンクリートを打設して所定の厚さを有する基礎コンクリート層３１ａを形成する。沈設体１の内側の底部には、先に（図９に示す工程において）形成した基礎コンクリート層３１ｂの上に再度コンクリートを打設して基礎コンクリート層３１ｃを形成する。沈設体１の内側における基礎コンクリート層３１ｃの表面と、基礎コンクリート層３１ａの表面とは、沈設構造物１０の軸線方向において同一平面上に位置するようになっていることが好ましい。沈設体１の底部におけるコンクリートは、沈設体１の外側で沈設体２の内側に打設されたコンクリートよりも深い位置まで打設されている。
沈設体１と沈設体２との間を満たす地下水は、基礎コンクリート層３１ａの形成後に、地下水内に水中ポンプを設置して、地下水を沈設体２の外部に排出する。

また、図１３に示すように、沈設体２のリング体２１及び刃口リング２１Ａに形成された貫通孔にロータリーパーカッション９１のドリルパイプを挿通し、刃口リング２１Ａの下方の地盤を削孔して複数の掘削孔を形成する。掘削孔は、沈設されるリング体１１の貫通孔２２ｆの軸線に沿って、所定の間隔をあけて環状に形成される。掘削孔は、地表面に対して垂直となる方向に沿って、沈設体２の下端部よりも深い位置まで形成される。形成された各掘削孔のそれぞれにグラウトを注入するとともに、連結部（ワイヤロープ）５２を掘削孔に挿入する。このとき、連結部５２の下端部をグラウト内に浸しておく。グラウトの固化により、定着部５１、及び定着部５１に固定された連結部５２が構築される。連結部５２の上端部は、地表付近の構造物又は地盤に連結、固定する。

連結部５２をリング体２１及び刃口リング２１Ａに挿通した後における刃口リング２１Ａの上端部近傍には、リング体２１の貫通孔２２ｆの開口面積よりも横断面の断面積が小さく、刃口リング２１Ａの貫通孔２３ｆの開口面積よりも横断面の断面積が大きい係止部５３が設けられている。すなわち、連結部５２を貫通孔２２ｆ，２３ｆに挿通する際に、係止部５３がリング体２１の貫通孔２２ｆを通ることはできるが、刃口リング２１Ａの貫通孔２３ｆを通ることはできないように構成されている。これにより、係止部５３が刃口リング２１Ａの貫通孔２３ｆに係止される。係止部５３が刃口リング２１Ａの貫通孔２３ｆに係止されることで、浮上防止アンカー５（第２の浮上防止アンカー）の設置が完了する。

次に、図１３に示すように、基礎コンクリート層３１ａ，３１ｃの上面にそれぞれコンクリートを打設し、表面コンクリート層３２を形成する。これにより、底盤部３が完成する。
底盤部３の完成後、クローラクレーン９２で、沈設体１を部分的に撤去する。具体的には、沈設体１と沈設体２との間に打設されている底盤部３の表面コンクリート層３２から露出しているリング体１１をクローラクレーン９２で解体し、外部に撤去する。
以上の工程をもって、沈設構造物１０が構築される。

２．第２の実施の形態
以下に、図１４を用いて、沈設構造物を構築する方法の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、沈設構造物を構築する際にどの段階で、沈設体２を沈設する地盤の硬さを調整するかであるため、以下では、地盤の硬さを調整するタイミングについて説明する。

図１４に示すように、地盤の硬さを調整する際に沈設体１の沈設は既に完了しており、沈設体２の沈設工程の途中である。どのような性状の地盤（例えば硬質地盤Ｈｇ）が地表面から何メートルの位置にどの程度の深さに亘って、かつ沈設体１の周方向におけるどの範囲で存在しているのかについては、沈設体１の沈設作業の過程で既に明らかになっている。したがって、沈設体２の沈設工程時に、既に得られているデータに基づいて、沈設体２の刃口リング２１Ａを硬質地盤Ｈｇの手前まで沈設した時点で、沈設体２の沈設工程を中断する。
沈設体１の内側で硬質地盤Ｈｇが存在する深さ位置に足場６０を組み、その足場６０の上にロータリーパーカッション７０を降ろし、ロータリーパーカッション７０によりリング体１１のプレート１２ａ及び地盤を周方向（放射状）に穿孔して複数の孔（削孔）８０を、例えば水平方向に形成する。孔８０は、少なくとも沈設体２の刃口リング１１Ａの直下位置まで延びていることが好ましい。また、硬質地盤Ｈｇの厚さに応じて異なる高さ位置に孔８０を形成する。
硬質地盤Ｈｇ中に複数の孔８０を形成するので、硬質地盤Ｈｇは地盤の自重により崩れ、地盤の硬さが調整される。また、穿孔された硬質地盤Ｈｇが自重では崩れないような場合には、地盤を軟化させる手段を用いて調整してもよい。地盤を軟化させる手段としては、例えば孔８０内に静的破砕剤を注入して膨張させることで硬質地盤Ｈｇを破砕して硬さを調整することもでき、また、火薬等により地盤を発破して硬さを調整してもよい。さらに、ウォータジェットのような掘削手段を用いて、硬質地盤Ｈｇを掘削することもできる。
軟弱地盤の場合には、孔８０の穿孔後に孔８０内に固化材を注入して地盤を固化し、必要な支持力を持つように地盤を改良する。
地盤の硬さの調整終了後に、沈設体２の沈設工程を再開する。これ以降は、第１の実施の形態と同じ作業を行い、沈設構造物１０を完成させる。

３．第３の実施の形態
以下に、図１５を用いて、沈設構造物を構築する方法の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態が第１及び第２の実施の形態と異なる点は、沈設構造物を構築する際にどの段階で地盤の硬さを調整するかであるため、以下では、地盤の硬さを調整するタイミングについて説明する。

図１５に示すように、地盤の硬さの調整は、沈設体１の沈設工程中に実施する。
沈設体１を沈設していく途中の地中に、例えば軟弱地盤Ｓｇが存在する場合、クラムシェル９３により軟弱地盤Ｓｇを掘削して、軟弱地盤Ｓｇを超えて圧入体１を圧入した後に、一旦、沈設体１の沈設作業を中断する。ここで、地盤の硬さを調整するために、沈設体１の外部に、つまり地表面に、例えば固化材を注入するためのポンプ装置Ｐを準備する。このポンプ装置Ｐから、軟弱地盤Ｓｇまで管路Ｔを延ばす。この管路Ｔは、例えばリング体１１の貫通孔１２ｆを通じて軟弱地盤Ｓｇまで延ばすことができる。軟弱地盤Ｓｇに達した後、ポンプ装置Ｐにより管路Ｔを通じて固化材を軟弱地盤Ｓｇに供給し、地盤の強度を向上させる。
硬質地盤Ｈｇの場合には、第１の実施の形態に記載した方法を用いて地盤の硬さを調整することができる。
なお、沈設体１内が地下水で満たされている場合であっても、当業者であれば、種々の公知の方法によって、リング体１１のプレート１２ａ及び地盤を穿孔することができる。
地盤の硬さの調整終了後に、沈設体１の沈設工程を再開する。これ以降は、第１の実施の形態と同じ作業を行い、沈設構造物１０を完成させる。

＜作用、効果＞
以上のような沈設構造物１０の構築方法によれば、大断面（大径）の沈設体２を沈設する前に、小断面（小径）の沈設体１を地中に沈設するので、沈設体１を沈設しながら地盤の性状を、沈設体１の周面に亘って把握することができる。これにより、沈設体の周囲にある地盤の数カ所を垂直に穿孔して地盤の硬さを調査するような従来の調査方法と比べて、広い範囲で正確な地盤の性状を把握することができる。
よって、大径の沈設体２の沈設前に地盤の硬さを予め調整することができ、硬質地盤Ｈｇが存在する場合、沈設体２が硬質地盤Ｈｇに沈設される前に硬質地盤Ｈｇの硬さを、沈設体２の圧入に適した硬さに調整して沈設体２の沈設作業が簡単に行えるようにし、また、軟弱地盤が存在する場合には軟弱地盤の強度を増大させ、沈設体２の支持力を高めるように地盤を改良することができる。

また、地盤の硬さの調整を、調整を必要とする地盤に大径の沈設体２の刃口リング２１Ａが圧入される前に実施するので、沈設体２を、例えば硬質地盤Ｈｇに沈設する場合であっても、圧入力を増大させるための設備は不要であり、施工にかかるコストを抑制することができる。

また、小径の沈設体１を、大径の沈設体２が沈設される深さよりも深い位置にまで沈設するので、沈設体２の下方の地盤を改良して地盤の強度を高めることができ、沈設構造物１０の底部に構築されるコンクリート層３１，３２の厚さを減じることができる。
また、底盤部３の中央部分には、沈設体１の一部が撤去されずに残されたままでコンクリート層３１，３２内に埋設されているので、沈設構造物１０の強度を高めることができる。

また、硬さの調整をしたい地盤に対して、リング体１１によって囲まれた沈設体１の内側からアクセスするので、硬質地盤Ｈｇを調整する場合には、硬質地盤Ｈｇの硬さの調整後に土石等が沈設体１内に進入することはなく、また、軟弱地盤を改良する場合には、リング体１１により流動性の高い土石等が大量に沈設体１内へ流入することが防がれるので、地盤改良の作業を安全に行うことができる。
また、沈設体１の内側から調整すべき地盤を直接的に調整することができるので、従来のように、地表面から対象となる地盤に至る経路まで調整する必要がなくなり、無駄な作業を省くことができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではない。例えば、リング体は、平面視円形状に限らず、平面視長円形状（小判形状）、平面視多角形状に形成してもよい。
また、各リング体は、複数のセグメントを連結して構成したものに限らず、最初から一体に形成したものであってもよい。
また、浮上防止アンカーにおいて、係止部を設ける位置は任意であって、十分な耐震性を確保するために、地盤の強度に応じて自由に変更可能である。すなわち、係止部をできるだけ低い位置に設けることで、地震発生時のリング体の軸方向の耐久力は弱くなるものの、セグメントの挙動が柔軟になるので、沈設体の免震性能が向上する。
また、複数の浮上防止アンカーが設けられている沈設体において、各係止部の位置も浮上防止アンカー毎に自由に変更可能である。これにより、沈設体の軸方向に作用する力を調整することができる。
また、硬質地盤又は軟弱地盤及び大径の沈設体の下側となる地盤の硬さを調整する順番は、作業安全性の確保を条件として、順不同であってもよいし、同時に行ってもよい。
また、作業中に湧き出る地下水の処理については、沈設構造物を構築する各工程において適宜、水中ポンプ等を用いて湧き出る地下水を外部に排出することができる。
また、上記の構築方法は、硬質地盤又は軟弱地盤に限らず、あらゆる地盤に適用可能である。

１ 沈設体（第１の沈設体）
２ 沈設体（第２の沈設体）
３ 底盤部
４ 沈設アンカー
５ 浮上防止アンカー
１０ 沈設構造物
１１ リング体（第１のリング体）
１２ セグメント
１２ｆ 貫通孔
１３ｆ 貫通孔
２１ リング体（第２のリング体）
２２ セグメント
２２ｆ 貫通孔
２３ｆ 貫通孔
３１ 基礎コンクリート層
３２ 表面コンクリート層
Ｈｇ 硬質地盤
Ｓｇ 軟弱地盤

Claims (9)

1. 第１のリング体をその軸線方向に重ねて連結して第１の沈設体を組み立てる工程と、
   前記第１のリング体を連結した後、前記第１の沈設体の内側の地盤を掘削し、前記第１の沈設体の上方から力を加えて前記第１の沈設体を地中に圧入して、第１の沈設体を地中に沈設する工程と、
   前記第１の沈設体の沈設後、前記第１のリング体よりも径の大きな第２のリング体をその軸線方向に重ねて連結して第２の沈設体を組み立てる工程と、
   第２のリング体を連結した後、前記第１の沈設体と前記第２の沈設体との間の地盤を掘削し、前記第２の沈設体の上方から力を加えて前記第２の沈設体を地中に圧入して、前記第１の沈設体を囲むように前記第２の沈設体を地中に沈設する工程と、
   掘削された前記第１の沈設体の内側から当該第１の沈設体の外側の地盤の硬さを調整する工程と、
   前記第２の沈設体の沈設後に、前記第１の沈設体における前記第２の沈設体に囲まれている部分を撤去する工程と、
   を有することを特徴とする沈設構造物の構築方法。
2. 前記地盤の硬さを調整する工程を、前記第１の沈設体を沈設する工程の完了後であって、前記第２の沈設体を組み立てる工程の前に実施することを特徴とする請求項１に記載の沈設構造物の構築方法。
3. 前記地盤の硬さを調整する工程を、前記第１の沈設体を沈設する工程の間に実施することを特徴とする請求項１に記載の沈設構造物の構築方法。
4. 前記地盤の硬さを調整する工程を、前記第２の沈設体を沈設する工程の間に実施することを特徴とする請求項１に記載の沈設構造物の構築方法。
5. 前記地盤の硬さを調整する工程において、前記第１の沈設体の内側から該第１の沈設体の外側に向かって前記地盤を穿孔して複数の孔を形成することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の沈設構造物の構築方法。
6. 前記孔に固化材を注入して前記地盤を改良することを特徴とする請求項５に記載の沈設構造物の構築方法。
7. 前記第１の沈設体を前記第２の沈設体よりも深い位置まで沈設することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の沈設構造物の構築方法。
8. 前記第２の沈設体よりも深い位置にある前記第１の沈設体の内側から該第１の沈設体の外側に向かって前記地盤を穿孔して複数の孔を形成し、該孔に固化材を注入して前記地盤を改良することを特徴とする請求項７に記載の沈設構造物の構築方法。
9. 前記第２の沈設体の沈設後であって、前記第１の沈設体を撤去する工程前に、前記第１の沈設体及び前記第２の沈設体の内側の底部にコンクリート層を構築する工程を有し、
   前記第１の沈設体を撤去する工程において、前記コンクリート層より上側に露出している前記第１の沈設体を撤去することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の沈設構造物の構築方法。

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