JPH11247200A

JPH11247200A - ケーソン沈設工法

Info

Publication number: JPH11247200A
Application number: JP4831498A
Authority: JP
Inventors: Kinji Imai; 金次今井; Yoshimasa Kondo; 義正近藤
Original assignee: Toa Corp; Magma Co Ltd
Current assignee: Toa Corp; Magma Co Ltd
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-14
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JP4148554B2

Abstract

(57)【要約】【課題】対象地盤が硬すぎたり軟らかすぎるといった
硬軟条件が不適切な場合や、ケーソン平面形状が非対称
な場合でも、ケーソンを容易に沈設する。さらに、地下
室の構築を容易とし、安価にかつ良質の地下室を提供す
る。【解決手段】ケーソンを地盤中に沈設するケーソン沈
設工法において、地盤（１）中のケーソン沈設部に、あ
らかじめ、軟泥化した壁体（２）を造成し、ケーソンを
支力装置（５）で支え、ケーソンの沈下量を支力装置
（５）で制御しながら、ケーソン壁体（４）をその軟泥
化した壁体（２）中に沈下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、ケーソン
沈設工法に関するものである。さらに詳しくは、この出
願の発明は、地盤が硬すぎたり軟らかすぎるといった硬
軟条件が不適切な場合におけるケーソン沈設や、平面形
状が非対称なケーソンを沈設させる場合等に有用な、新
しいケーソン沈設工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、建築構造物の基礎
工事や、地下構造物の築造等においてはケーソン沈設工
法がしばしば行われている。この工法は、沈設計画位置
の上にケーソンを構築し、ケーソン内部および刃先の土
を掘削しつつ、地盤中にケーソンを沈設する工法であっ
て、ケーソンの沈設には、ケーソンを沈下させる力であ
る沈下力と、その沈下に抵抗する力である沈下抵抗力と
のバランスが考慮されている。

【０００３】しかしながら、ケーソン沈設工法は、基礎
工法として、あるいは地下室の構築法として経済性や止
水性等の点で優れた工法であると評価されているもの
の、対象地盤の硬軟条件の制約や、ケーソンの平面形状
の制約が多く、実際的には汎用的な工法とはなっていな
いのが実情である。例えば、対象地盤の硬軟条件による
制約としては、良く締まった砂礫地盤や洪積粘土層等の
硬固な地盤においては、沈下抵抗力が大きく、自重のみ
による沈下は困難であり、逆に、沖積粘土層や腐植土層
等などの軟弱な地盤においては、沈下抵抗力がケーソン
の自重よりも少ないために、過大な沈下が生じる結果と
なり、いずれの場合もケーソンの施工に支障をきたすこ
ととなる。

【０００４】このような問題に対処するために、硬固な
地盤の場合には、ケーソンの壁厚を必要以上に厚くした
り、載荷重をのせて沈下力を増加させる等の対策がとら
れているものの、そのための労力、時間、そしてコスト
の増大は極めて大きなものになる。一方、軟弱な地盤の
場合には、ケーソンの自重が沈下抵抗力より大きいため
に、例えばケミコパイル工法や薬液注入工法等の地盤改
良により、地盤の強度を増加させ、沈下抵抗力を増加さ
せることにより対応しているが、この場合においても、
手間がかかり、しかもコスト増になる等の問題がある。

【０００５】さらに、実際の対象地盤は硬い地層と軟弱
な地層とが互層をなしていることも多く、このような場
合には、ケーソン沈設工法の適応は非常に難しいものと
なる。また、ケーソンの平面形状の制約という問題もあ
る。ケーソンはあらかじめ地上部においてコンクリート
により壁体を構築した後に、正確に垂直に沈下させるこ
とが必要であるが、ケーソンの沈下力の重心位置と沈下
抵抗力の合力位置とが一致しない場合には、ケーソンが
うまく垂直に沈下されない。

【０００６】このようなケーソンの沈下力の重心位置と
沈下抵抗力の合力位置との不一致は、ケーソンの平面形
状が、正方形または正方形に近い長方形ではない場合に
生じる。そのため、ケーソンの平面形状は正方形に近い
長方形がよいとされており、平面形状が対象でない場合
や、短辺と長辺の比が４以上の場合は垂直に沈設するの
は難しく、このような場合は、ケーソン沈設工法の適用
外となっていた。

【０００７】この出願の発明は、以上の通りの従来技術
の問題点を鑑みてなされたものであり、対象地盤の硬軟
条件が不適切な場合やケーソン平面形状が非対称な場合
でも、ケーソンを容易に垂直に沈設することのできる、
新しいケーソン沈設工法を提供することを課題としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この出願は、上記のとお
りの課題を解決するために、第１の発明として、ケーソ
ンを地盤中に沈設するケーソン沈設工法において、地盤
中のケーソン沈設部に、あらかじめ、軟泥化した壁体を
造成し、ケーソンを支力装置で支え、ケーソンの沈下量
を支力装置で制御しながら、ケーソンをその軟泥化した
壁体中に沈下させることを特徴とするケーソン沈設工法
を提供する。

【０００９】さらに、この出願においては、前記のケー
ソン沈設工法について、第２の発明として、ケーソン沈
設部に、あらかじめ、水または泥水を、必要に応じて気
泡材および／または高吸水性ポリマーをも用いて混合攪
拌して、軟泥化した壁体を造成するケーソンの沈設工法
を、第３の発明として、水または泥水とともに、土およ
び／または粘土も攪拌混合するケーソンの沈設工法を提
供する。

【００１０】そして、この出願は、以上の第１〜第３の
発明について、さらに第４の発明として、軟泥化した壁
体の厚さをケーソンの壁体厚さよりも厚くするケーソン
沈設工法を、第５の発明として、天端より刃口まで貫通
した貫通孔をケーソンにあらかじめ設け、ケーソン沈設
の完了後に、この貫通孔より固化材を注入し、ケーソン
先端部を固化させるケーソン沈設工法を、第６の発明と
して、天端より刃口まで貫通した貫通孔をケーソンにあ
らかじめ設け、ケーソン沈設の完了後に、この貫通孔よ
り止水材を軟泥化した壁体中に注入して攪拌し、ケーソ
ン外周部を固化させ、その外周部を止水層化するケーソ
ン沈設工法を、第７の発明として、外壁に断熱材を取り
付けたケーソンを沈下させるケーソン沈設工法を、第８
の発明として、壁体の外部に水平方向に浮力対抗壁を張
り出させたケーソンを沈下させるケーソン沈設工法をも
提供する。

【００１１】さらに、この出願においては、以上のケー
ソン沈設工法において、第９の発明として、軟泥化した
壁体を造成するために、対象土が粘性土の場合には、高
吸水ポリマー液と気泡材の混合水液、またはベントナイ
ト液と気泡材との混合水液を、対象土が砂質土の場合に
は、高吸水ポリマー液と気泡材との混合水液を用いるケ
ーソン沈設工法をも提供する。

【００１２】以上のとおりの工法によって、従来のケー
ソン沈設工法の適用が困難であった対象地盤の硬軟条件
が不適切な場合や、ケーソンの平面形状が非対称な場合
においても、ケーソンを容易に沈設することが可能とな
る。また、この発明においては、従来のケーソン沈設工
法と比べて、垂直沈下性を格段に向上させることもでき
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明のケーソン沈設工法は、
例えば添付した図面の図１から図６に例示した手順によ
って施工を行うことができる。すなわち、まずはじめ
に、例えば図１に例示したように、対象地盤（１）に対
して、ケーソン壁体の沈設部分の現状土を壁体の厚さと
同じ、あるいはより厚く軟泥化させて軟泥化壁体（２）
を形成する。この軟泥化壁体は、築造する構造物により
形状がことなるが、この例の場合には矩形をなしてお
り、図１においては、施工完了部分（２１）と、施工未
完了部分（２２）とが平面図として示してある。

【００１４】このケーソン沈設部分の現状土を軟泥化さ
せる方法としては、例えば、削孔混練機等に代表される
ソイルミキシングウォールまたはソイルミキシングパイ
ル等の超泥土施工機（３）により行うことができる。す
なわち、その軟泥化壁体の造成は、削孔混練機により原
位置土を削孔しつつ、その先端部より土、粘土、泥水、
気泡材、高吸水ポリマー等を吐出しつつ混合・攪拌し、
均一にそれらの土、粘土、泥水、気泡材、高吸水ポリマ
ー等を混練し軟泥化させる。

【００１５】例えばチキソトロピー性の大きい土の場合
には、粘土泥水と微少粒の気泡材を適宜同時に混入させ
ると程度の良い軟泥化壁体が得られる。軟泥化壁体は原
位置土よりも比重が小さくなる。通常は比重を０．８〜
１．３程度に調整するのがよい。比重を１以下にするに
は、微少粒の気泡材の混入量を上げることにより容易に
達成できる。また気泡材に代わり、スチレンビーズのよ
うな軽量な材料を混入することによっても得られる。

【００１６】その後、例えば図２に例示したように、ケ
ーソン壁体（４）を地上に形成し、そのケーソン壁体
（４）を複数のジャッキなどの支力装置（５）により支
える。このとき、支力装置（５）によるケーソン壁体
（４）の支え方としては、例えばＨ鋼などの支柱（１
０）を水平に位置させ、その支柱（１０）を介して、支
力装置（５）とケーソン壁体（４）とを接続してもよ
い。

【００１７】次に、例えば図３に例示したように、ジャ
ッキなどの支力装置（５）により、ケーソン壁体（４）
の沈下量を均等に制御しながら、ケーソン壁体（４）を
軟泥化壁体（２）中に沈設する。このとき、ケーソン壁
体（４）は、対象地盤（１）の硬軟条件の影響や、ケー
ソンの重心と反力位置の不一致による影響などを受ける
ことなく、垂直にかつ容易に軟泥化壁体（２）中に沈設
させることができる。

【００１８】次に、例えば図４に例示したように、ケー
ソンの沈設が完了後にジャッキ等を撤去するとき、ケー
ソンの自沈が生じるほど原地盤が軟弱な場合には、グラ
ウト管（６）を、ケーソンの天端より刃口まで貫通させ
ておき、そのグラウト管（６）の先端部よりセメントミ
ルクなどの固化材（７）を注入し、ケーソンの先端部お
よびその周辺部を固化させて、ケーソンの自沈を止める
こともできる。

【００１９】またさらに、このとき、ケーソンのアップ
リフト防止のために、アースアンカーなどを打設しても
よい。続いては、例えば図５に例示したように、ケーソ
ン壁体（４）を沈設したのち、その内部を掘削機（８）
を用いて掘削する。この掘削機は、ケーソンの形状や地
盤の性状によって、自在に選定することができる。

【００２０】最後に、例えば図６に例示したように、底
盤コンクリート（９）や基礎杭を打設する。なお、この
発明のケーソン沈設工法により地下室の構築を行う場合
には、地下室の結露が問題となる。このような場合に
は、前記ケーソン壁体（４）の外壁部に、ポリスチレン
フォーム板やポリウレタン板等の適切な厚さの断熱材を
貼り付け、沈設することにより、ケーソン内部の結露を
防止することができる。

【００２１】従来のケーソン沈設工法では、ケーソン外
壁部にこのような断熱材を貼り付けてから、ケーソンを
沈設すると、断熱材と周辺の土との摩擦により断熱材が
破断してしまい、結果として、このような工法は採用で
きなかったが、この発明のケーソン沈設工法において
は、ケーソン周辺の土は軟泥化しているので、断熱材が
破断することはない。

【００２２】また、この発明においては、断熱材だけで
はなく、例えば、前記ケーソン壁体（４）の外部に水平
方向に浮力対抗壁を張り出させて沈下させることもでき
る。さらに、前記図４において、軟泥化中に固化材を注
入・混合攪拌し固化させることにより、止水層を容易に
造成できる。この発明のケーソン沈設工法においては、
ケーソンの沈設を終了後にケーソン内部の土砂の掘削を
一度期に行うので、効率の良い施工ができ、さらに、ケ
ーソンの側壁の厚さは常に強度上最適な厚さでよく、沈
下力を増大させるために強度上必要な厚さ以上に厚くす
る必要はない、などの付加的なメリットも存在する。

【００２３】さらに、この発明においては、例えば図７
（Ａ）に例示したように、支力装置の一例としてスクリ
ュージャッキ（５１）を用いることができ、そのスクリ
ュージャッキ（５１）によるケーソン壁体（４）の支え
方として、例えばＨ鋼などの支柱（１０）を水平に位置
させ、その支柱（１０）とスクリュージャッキの稼働部
（５２）とはボルトにより固定し、その支柱とケーソン
壁体とは、ＰＣ棒（１１）などを介して、固定してもよ
い。

【００２４】そして、図７（Ｂ）に例示したように、ス
クリュージャッキ（５１）を稼働させることにより、支
柱（１０）を低下させて、ケーソン壁体（４）を軟泥化
壁体（２）内に沈設することができる。以下、実施例を
示し、さらに詳しくこの発明について説明する。

【００２５】

【実施例】実施例１この発明のケーソン沈設工法を、実際に茨城県つくば市
内の工事に用いた。ケーソンの形状は矩形であり、その
有効寸法は、４．１×１２．０ｍであり、沈設深さは
３．２ｍ、壁厚は０．２５ｍであった。

【００２６】地盤は関東ローム層（０〜２．７ｍ）およ
び帯水砂層（２．７〜３．２ｍ）であった。まずはじめ
に、ソイルセメントパイル機械でケーソンの周辺に直径
０．６０ｍの軟泥化壁体の柱を造成した。その後、ケー
ソン壁体を複数のジャッキにより支えた。ジャッキはス
クリュージャッキで、形式Ｊ４Ａ、要領２０ｔ／本、動
力４ｋＷ／台、速度は２０〜５０ｍｍ／分のものを用い
た。

【００２７】そのジャッキにより、ケーソン壁体の沈下
量を均等に制御しながら、ケーソン壁体を沈設させた。
このとき、ケーソン壁体は、対象地盤の硬軟条件の影響
や、ケーソンの重心と反力位置の不一致による影響など
を受けることなく、垂直にかつ容易に軟泥化壁体中に沈
設させることができた。実施例２この発明のケーソン沈設工法において、対象土と泥水・
気泡材を混合・攪拌し軟泥化壁体をつくったとき、軟泥
化壁体の性状、すなわち、対象土が分離、沈降しない
か、さらに、軟泥化壁体の硬さはケーソンの沈設に問題
がないかを調べるために、室内予備試験を行った。

【００２８】メスシリンダー中にて、現状土（対象土）
を５．０リットルと、泥水、気泡材液の混合液２．５リ
ットルを混合・攪拌し、ア）対象土が分離または沈降し
ないか、イ）軟泥化壁体の固さがケーソンの沈設に適し
ているかを調べた。現状土は砂質土および粘性土の２種
類を使用し、混合液は各土に対し、表１に例示したよう
に４種類を使用した。

【００２９】

【表１】

【００３０】この表１において、ワップ液は高吸水ポリ
マーの一種であり、気泡材としてはパリックＦＡ１００
を用いた。その試験結果は表２に例示した通りであっ
た。表中の「固い」の意味は、対象土に沈降または分離
を生じたことを示し、すなわち、この場合、この軟泥化
壁体となる混合液はケーソンの沈設には適さない。

【００３１】また、「良好」、「良」、「やや良」の意
味は、対象土に分離または沈降が生じず、かつ、対象土
がケーソンの沈降に適した柔らかさを保持していること
を示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】この実験により、対象土が粘性土の場合に
は、ワップ液＋気泡材、または、ベントナイト液＋気泡
材が最適であり、対象土が砂質土の場合には、ワップ液
＋気泡材が最適であった。実施例３原位置で直径６００ｍｍの削孔混練機を使用し、深さ
３．２ｍの軟泥化した溝を３本を１組とし、２組造成し
た。

【００３４】その軟泥化溝構築のための混合液は、Ａ）
高吸水性ポリマー＋気泡材、Ｂ）ベントナイト＋気泡材
とし、現状土１ｍ³当たりにそれらの混合液を０．４ｍ
³を混合・攪拌した。このＡ）の混合液の場合、高吸水
性ポリマーとして、ワップ液１，５００ｋｇを用い、気
泡材としてパリックＦＡ１００、３，３００ｋｇを用
い、これらを水２５０リットルに混合して混合液を作成
した。

【００３５】また、Ｂ）の混合液の場合、＃２５０ベン
トナイト、０．４００ｋｇ、気泡材としてのパリックＦ
Ａ１００、３，３００ｋｇを水２５０リットルに混合し
て混合液を作成した。現状土は土質調査の結果、表層１
ｍは盛上、それ以深はＮ値＜５の締まっていない帯水し
た砂層であり、孔壁の安定の困難な土層と言える。

【００３６】掘削後７日の状態では、孔壁の崩壊は全く
見られず安定していた。また、直径１６ｍｍの異形鉄筋
（Ｄ−１６）を貫入させたところ、各軟泥化壁体とも、
１．５〜２ｍは自沈をし、それ以深は軽く押すだけで貫
入した。このことより使用した混合液は、本発明の工法
に使用できるものであることが判明した。

【００３７】

【発明の効果】以上詳しく述べた通り、この発明によ
り、対象地盤が硬すぎたり軟らかすぎるといった硬軟条
件が不適切な場合や、ケーソン平面形状が非対称な場合
でも、ケーソンを容易に沈設させることが可能となる。
さらに、地下室の構築が容易となり、安価にかつ良質の
地下室を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の施工手順としての軟泥化壁体（２）
の造成を例示した縦断面図と平面図である。

【図２】施工手順としてのケーソン壁体（４）の地上で
の形成を例示した縦断面図である。

【図３】ケーソン壁体（４）の軟泥化壁体（２）中への
沈下を例示した縦断面図である。

【図４】固化材の注入を例示した縦断面図である。

【図５】掘削について例示した縦断面図である。

【図６】底盤コンクリートの打設を例示した縦断面図で
ある。

【図７】（Ａ）（Ｂ）はスクリュージャッキを用いた場
合の例を示した概略断面図である。

【符号の説明】

１対象地盤２軟泥化壁体２１施工完了部分２２施工未完了部分３超泥土施工機４ケーソン壁体５支力装置５１スクリュージャッキ５２スクリュージャッキの稼働部６グラウト管７固化材８掘削機９底盤コンクリート１０支柱１１ＰＣ棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーソンを地盤中に沈設するケーソン沈
設工法において、地盤中のケーソン沈設部に、あらかじ
め、軟泥化した壁体を造成し、ケーソンを支力装置で支
え、ケーソンの沈下量を支力装置で制御しながら、ケー
ソンをその軟泥化した壁体中に沈下させることを特徴と
するケーソン沈設工法。
【請求項２】ケーソン沈設部に、あらかじめ、水また
は泥水を、必要に応じて気泡材および／または高吸水性
ポリマーをも用いて混合攪拌して、軟泥化した壁体を造
成する請求項１のケーソン沈設工法。
【請求項３】水または泥水とともに土および／または
粘土も混合攪拌する請求項２のケーソン沈設工法。
【請求項４】軟泥化した壁体の厚さをケーソンの壁体
厚さよりも厚くする請求項１ないし３のいずれかのケー
ソン沈設工法。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかのケーソン
沈設工法において、天端より刃口まで貫通した貫通孔を
ケーソンにあらかじめ設け、ケーソン沈設の完了後に、
この貫通孔より固化材を注入し、ケーソン先端部を固化
させることを特徴とするケーソン沈設工法。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかのケーソン
沈設工法において、天端より刃口まで貫通した貫通孔を
ケーソンにあらかじめ設け、ケーソン沈設の完了後に、
この貫通孔より止水材を軟泥化した壁体中に注入して攪
拌し、ケーソン外周部を固化させ、その外周部を止水層
化することを特徴とするケーソン沈設工法。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかのケーソン
沈設工法において、外壁に断熱材を取り付けたケーソン
を沈下させることを特徴とするケーソン沈設工法。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかのケーソン
沈設工法において、壁体の外部に水平方向に浮力対抗壁
を張り出させたケーソンを沈下させることを特徴とする
ケーソン沈設工法。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれかのケーソン
沈設工法において、対象土が粘性土の場合には高吸水ポ
リマー液と気泡材の混合水液、またはベントナイト液と
気泡材との混合水液を、対象土が砂質土の場合には、高
吸水ポリマー液と気泡材との混合水液を混合攪拌して軟
泥化した壁体を造成することを特徴とするケーソン沈設
工法。