ケーソン構造およびケーソン構造を地下に精確に沈設する方法
ケーソン構造（１００）は密閉される井戸壁（１０２）を含み、該井戸壁（１２０）は内壁面（１１０）および該内壁面（１１０）に相対する外壁面（１０８）を含む。前記内壁面（１１０）の間には水平面および縦方向面内で相互に交叉する複数のベースフレーム梁（１０６，１０４）及び井戸壁（１０２）の最下端に近付いたベースフレーム梁（１２６）が設けられている。前記内壁面（１１０）上には同じ高さの複数の内側支持ブロック（１１４）が形成されており、前記外壁面（１０８）には同じ高さの複数の外側支持ブロック（１１２）が形成されており、かつ、外側支持ブロック（１１２）が内側支持ブロック（１１４）より高くなっており、前記ベースフレーム梁（１２６）の底面は刃先がない平面であり、井戸壁の最下端には斜面を有する刃先（１２８）が形成されている。本発明はケーソン構造を正確に地下に沈設する方法を更に提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造および施工方法に関し、特に、ケーソン構造および当該ケーソン構造を安定に地下に沈設する施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーソンは地下空間構造物又は高層建築の基礎又は深層坑支保施工に使用される構造であり、独特な工程応用条件を持っている。例えば、一般的に良質な硬土地質条件では、ケーソン技術を採用しなくてその他の床掘り施工技術方法を採用したほうがもっと経済的である。しかし、柔らかい地層では、地層が柔らかくて安定性が低いため、一般的な床掘り支保構造にすると高い支保費用が掛かると共に、施工の時間が長くなり、施工のリスクも高くなる。
【０００３】
そのため、ケーソンは河とか海などの柔らかい地層条件での施工に幅広く応用されている。しかし、ケーソンが柔らかい地層条件での施工に応用されるに当たって、設計及び施工操作が不適切である場合、ケーソンの突出、ケーソンの過沈下問題、中心ズレ、平面回転、ケーソンの縦方向歪み、変形断裂、ケーソン内部への土入り、ケーソン外部の潰れなどの重大な安全および品質問題が起こり易い。その主な理由としては、ケーソンのある部位（例えば、長方形ケーソンの対角線）の縦方向の平面剛性（または、最小の縦方向の断面捩り剛性）の先天的な欠点があるためである。また、従来のケーソン構造及びその施工方法では、ケーソンの工程上の安定的な沈下を保障することができないためである。そのため、実際施工工程において、数多くのケーソンには歪み問題が発生し、施工における危険性も高い。沈下過程において、絶えずに修正することによりケーソンのバランスを取るが、これは施工の難度を高めることになり、施工の工期を延ばし、コストアップの結果に至る。このような伝統技術の欠点はケーソン施工において、長期に渡って解決できなかった問題であった。
【０００４】
ケーソンを利用して施工する方法により深層坑支保施工を行うことは長い間研究したテーマである。しかし、現在の最大面積を有するケーソンであっても中小規模面積の床掘り施工にしか利用できない。従来において、更に大きい面積、更に大きい円状直径、更に大きい長方形、更に大きい内部分格サイズ、更に複雑な形の非対称の平面形状を有するケーソンを作るのは極めて難しいことである。これはケーソンの自身剛性が足りなくて、安定的に沈下しかつ精確に沈下完了できない特性により決められ、従って、ケーソンの大面積化、平面形状複雑化、コストタウンが難しくなり、ケーソンの応用も制限されている。これらはケーソンの設計と応用において長い間解決できなかった課題でもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的はケーソン構造を提供することにあり、伝統的なケーソン構造上に均一に分布された支持ブロックを設置することにより本発明のケーソン構造を形成し、支持杭体とジャッキを均一に分布かつ支持させることにより、ケーソン構造に対する剛性要求を大幅に低減させることができ、ケーソン構造の変形又は断裂を防止し、施工および使用の安全性を高める。
【０００６】
本発明のもう１つの目的はケーソン構造を安定かつ精確に地下に沈設する施工方法を提供することにあり、当該方法によれば、ケーソンを制御しながら精確に地下に沈設することができ、伝統的な施工方法におけるケーソンの突出、ケーソンの過沈下問題、中心ズレ、平面回転、ケーソンの縦方向歪み、変形断裂、ケーソン内部への土入り、ケーソン外部の潰れなどの重大な安全および品質問題を回避することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のケーソン構造は、内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差するフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されている。前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、前記井戸壁の最下端には斜面を有する刃先が形成されている。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るケーソン構造を地下に精確に沈設する方法は、下記のようなステップを備えている。
【０００９】
（１）施工領域を選び、当該施工領域内に、複数の支持杭体を、その一部の長さが当該施工領域の地面上に露出するように打ち込むステップ；
【００１０】
（２）前記施工領域内にケーソン構造を構築し、当該ケーソン構造は、内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差するフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されているケーソン構造であって、前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、かつ、当該ケーソン構造のベースフレーム梁および内側支持ブロックは、ジャッキを介して、前記施工領域内の一部の支持杭体上にそれぞれ支持され、当該ケーソン構造の外側支持ブロックは、縦方向に積層された一組のパッドブロックおよび最下端のパッドブロックの下方に支持されたジャッキを介して、前記施工領域の一部の支持杭体上に支持されており、縦方向に積層された複数のパッドブロックの周辺には、当該パッドブロックの位置を制限して、当該パッドブロックを縦方向のみで運動させるストッパー装置が設置されており、前記ベースフレーム梁および前記内側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ内部支持杭体および内部ジャッキを構成し、前記外側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ外部支持杭体および外部ジャッキを構成し、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキ中の各々は、台座および当該台座内で所定ストロークの伸縮が可能な支え棒を有し、すべてのジャッキの支え棒は初期には伸長状態となっており、すべての内部ジャッキの支え棒の上端は、内側支持ブロックおよびベースフレーム梁に固定されかつその下に懸垂しており、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキを、全体的に、交互する第１バッチのジャッキと第２のジャッキとに分けるステップ；
【００１１】
（３）すべての内外部ジャッキを、各々のジャッキの支え棒が台座へ所定の距離が縮むように操作し、かつ前記支え棒と前記台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留して、ケーソンを、施工領域内で一回目に所定の深さまで沈設し、井戸壁の刃先を地下に挿入するステップ；
【００１２】
（４）前記第１バッチのジャッキを２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第２バッチのジャッキに集中させ、当該第１バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第１バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第１バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第１バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップ；
【００１３】
（５）第２バッチのジャッキを操作して２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第１バッチのジャッキに集中させ、当該第２バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第２バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第２バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第２バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップ；
（６）各外部ジャッキの支え棒の周辺に位置しているストッパー装置を取り外すステップと；
【００１４】
（７）各ジャッキの支え棒がすべて台座に向かって一定の距離を縮むように、すべての内部および外部ジャッキを操作して、支え棒と台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留させて、ケーソンを、施工領域内で再び所定の深さまで沈設するステップ；
【００１５】
（８）ケーソンのボトムにある土を一層抉り出して、各内部支持杭体の一部を土から露出させるステップ；
【００１６】
（９）ケーソンが次々に沈設されるように、かつ各外部ジャッキ上のパッドブロックがすべて抜き出されるまで、ステップ（４）、（５）、（６）、（７）および（８）を順に繰り返して行って、各外部ジャッキを、対応する外側支持ブロックに直接押しつけるステップ；
【００１７】
（１０）すべての内部および外部ジャッキを、各ジャッキの支え棒が台座に向かって漸次に縮まれるように操作して、ケーソンを所定の深さまで漸次に沈みこむステップ；
【００１８】
（１１）ジャッキを回分的に取り外し、且つ、すべての支持杭体の頂部に、支持台のコンクリートを、当該すべての支持杭体の頂部が支持台のコンクリートによりケーソンを支持するまで打設させて、精確に最終の沈設を実現するステップ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ケーソンの適切な部位に複数の支持ブロック及び支点を設置したため、ケーソンが支持杭体とジャッキにより均一に支持されることができ、ケーソン構造の剛性要求を大幅に低減し、ケーソン構造の変形又は断裂を防止し、施工および使用の安全性を高める。また、支持ブロック及び支点と、ジャッキ及び管杭とを互いに組み合わせて操作する施工方法を採用することにより、ケーソンを制御しながら精確に予定の地下の深さまでに沈設することができ、伝統的な施工方法におけるケーソンの突出、ケーソンの過沈下問題、中心ズレ、平面回転、ケーソンの縦方向歪み、変形断裂、ケーソン内部への土入り、ケーソン外部の潰れなどの重大な安全および品質問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係るケーソン１００の上平面を示す構造図であって、支持杭体全体のがケーソン平面上の分布位置および支持杭体とケーソンとの係合関係を示している。
【図２】図２は、図１に示されたケーソンの正面立面図であって、井戸壁の外壁面の外側支持ブロックとパッドブロックおよび地下に打設された対応する管杭との係合関係を示している。
【図３】図３は、図１に示されたケーソンのＢ〜Ｂ断面の構造図であって、刃先と地面との係合状況、およびケーソンのベースフレーム梁と地下に打設された対応する管杭との係合関係を示している。
【図４】図４は、図３に示されたケーソンのＡ〜Ａ断面を示す構造図である。
【図５】図５は、図１に示されたケーソンのＣ〜Ｃ断面を示す構造図である。
【図６】図６は、図２に示されたケーソンの一部の外側支持ブロックおよびパッドブロックおよびジャッキおよび地下に打設された管杭の係合関係を局部的に示す図である。
【図７】図７は、図６に示された構成のＥ〜Ｅ断面を示す構造図である。
【図８】図８は、図６に示された構成のＤ〜Ｄ断面を示す構造図である。
【図９】図９は、図８に示されたガイドパッドレールの立面構造図である。
【図１０】図１０は、図６に示されたパッドブロックの平面構造図である。
【図１１】図１１は、図６に示されたストッパー板の立面構造図である。
【図１２ａ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示す図である。
【図１２ｂ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示す図である。
【図１２ｃ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示す図である。
【図１２ｄ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示す図である。
【図１３ａ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示し、ケーソンのベースフレーム梁の下にあるジャッキとジャッキを支持する管杭の変化状況を示す図である。
【図１３ｂ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示し、ケーソンのベースフレーム梁の下にあるジャッキとジャッキを支持する管杭の変化状況を示す図である。
【図１３ｃ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示し、ケーソンのベースフレーム梁の下にあるジャッキとジャッキを支持する管杭の変化状況を示す図である。
【図１３ｄ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示し、ケーソンのベースフレーム梁の下にあるジャッキとジャッキを支持する管杭の変化状況を示す図である。
【図１４】図１４は、土をケーソン内から取り出す装置とケーソンの配列平面図である。
【図１５】図１５は、土をケーソン内から取り出す装置とケーソンの配列平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明のケーソンを地下に沈設する方法について詳細に説明する。
【００２２】
先ず、本発明のケーソン構造に関して説明を行う。図１〜図１１のように、ケーソン１００の全体構造は長方体構造であり、例えば、鉄筋コンクリート構造または鋼製構造等でも可能である。該鉄ケーソン１００は４つの相互に連結することで密閉される井戸壁１０２を含み、任意２つの相対する井戸壁１０２は相互に平行することで、４つの井戸壁１０２は共に長方体形状を構成する。それぞれの井戸壁１２０は内壁面１１０および該内壁面１１０に相対する外壁面１０８を含む。任意２つの相対する井戸壁１０２の内壁面１１０間には水平面および縦方向面内で相互に平行する複数のベースフレーム梁が設けられている。例えば、２つの横方向に設けられている井戸壁１０２間にベースフレームサイドメンバ１０４を設けることが可能で、２つの縦方向に設けられている井戸壁１０２間にベースフレームクロスメンバ１０６を設けることが可能である。クロスメンバ１０６および対応するサイドメンバ１０４が相互に直交し、これにより、それらは全体構造でケーソン１００のために水平に支持する構造強度を提供する。
【００２３】
ここで、ケーソン１００の最下端（即ち、ケーソンを構成した後、最も地面に隣接する一端）のベースフレームクロスメンバおよびサイドメンバはケーソンの底部水平ベースフレーム梁１２６（図３を参照）を構成し、その後の施工過程において、主にケーソン１００の部分的な支持に使用される。
【００２４】
それぞれのベースフレームは井戸壁１０２の内壁面１１０上に設けられているベースフレーム柱１１６を介して相応する井戸壁１０２上に固定して連結する。また、必要なベースフレーム梁間には内隔離壁１２４（図３を参照）が設けられ、これにより、更にケーソン１００の全体構造の強度を補強する。
【００２５】
特に、それぞれの井戸壁１０２の外壁面１０８上において、ケーソン１００に隣接する頂端（即ち、地面から離れる箇所）上には複数の同一高さ（ケーソンの最下端に相対する高さ）の外側支持ブロック１１２が設けられている。全ての井戸壁１０２上の外側支持ブロック１１２の高さは同じである。これと類似するように、それぞれの井戸壁１０２の内壁面１１０上には複数の同一高さ（ケーソンの最下端に相対する高さ）の内側支持ブロック１１４が設けられている。全ての井戸壁１０２上の内側支持ブロック１１４の高さは同じである。特に、全ての内側支持ブロック１１４の高さは外側支持ブロック１１２の高さよりはるかに低くて、該内外側支持ブロック（現場用語：牛腿）の存在により、かつ支持杭体およびジャッキを介して均一に分布してケーソンを支持し、これにより、極大的にケーソン構造に対する剛性要求を低減し、即ち、本発明はケーソン構造の構造部材断面を非常に大きくする必要がなくても、ケーソン施工の沈下および使用の安全性を実現することができる。図３および図５に示すように、それぞれの井戸壁１０２の底部（地面と接触する部分）は斜面を有する刃先１２８を形成し、その縁が比較的に鋭利であるため、全体のケーソン１００を容易に地面以下に沈設することができる。
【００２６】
下記では本発明のケーソン１００を正確に地下に沈設する方法、即ち、ケーソンがどのように安定および順番に地下に沈み込むかに関して説明する。先ず、該方法と関連する支持構造に関して説明を行う。安定的にケーソンを地下に支持させるため、図２、図３および図５のように、地下３００（図５を参照）の下部に所定数の支持杭体（例えば、管杭１１８）を打設する。優先的に、管杭１１８を地下の地盤支持層２００に接触するまでに沈設する（図５を参照）。管杭の数および分布はケーソンの構造および地下状況に関連する。本実施例において、管杭１１８を優先的に地下３００の下部に打設し、かつ頂端を地面３００上に所定距離ほど露出し、かつ管杭１１８は好ましくケーソン１１０の任意２つのベースフレーム梁（クロスメンバおよびサイドメンバ）が交叉する部位、外側支持ブロック１１２および内側支持ブロック１１４に対応する部位により支持され、管杭１１８もベースフレーム梁１２６の下方により支持される（図３を参照）。図１、図２において、黒色円環または白色円環を用いて管杭の分布位置を示す。大量で均一に分布された管杭１１８はケーソン１００の安定な沈下、精確に最終の沈設する過程で重要な作用を果たすことができる。
【００２７】
地下に打設された管杭１１８および内側支持ブロック１１４間にはケーソンの高さの調整に用いるジャッキ１２０（図５を参照）が設置され、このように、地下に打設される管杭１１８およびベースフレーム梁１２６間にはケーソン高さの調整に用いるジャッキ１２０（図３を参照）が設けられ、地下に打設される管杭１１８および外側支持ブロック１１２間にはジャッキ１２０が設置されている以外に、ジャッキ１２０および外側支持ブロック１１２間には複数のパッドブロック１２２（図２および図５を参照）が移動可能に設置される。沈み込み作業を便利にするため、井戸内のジャッキの頂部は上部相応構造に相互に固定して懸垂されている。
【００２８】
下記では外側支持ブロック１１２およびジャッキ１２０、パッドブロック１２２および管杭１１８間の位置関係を詳細に説明する。図６〜図１１及び図１のように、外側支持ブロック１１２は井戸壁１０２の外壁面１０８から外に向かって突出して形成される。それぞれの外側支持ブロック１１２は外壁面１０８から外側に延伸した基部１６０および該基部１６０から下に向かって延伸した２つのストッパー壁１３４を有する。２つの前記ストッパー壁１３４と前記基部１６０および外壁面１０８間は共に半閉空間を形成する。該半閉空間内には中空の長方体状のガイドパッドレール１３０が設置されており、該ガイドパッドレール１３０および２つの前記ストッパー壁１３４間には長方体状のパッドブロック１２２が収納されている。また、前記２つのストッパー壁１３４間がストッパー板１３２を介して互いに接続されることで、パッドブロック１２２を前記２つのストッパー壁１３４、ガイドパッドレール１３０およびストッパー板１３２により囲まれた空間内に制限し、施工工程において、パッドブロック１２２は側面から落ちることがない。パッドブロック１２２が沈み込む過程で側面から落ちないことを確保する構造はパッドブロック１２２のストッパー装置を構成する。また、それぞれのジャッキ１２０は従来のジャッキにすることが可能であり、ケーソンの高さ調整に用いられ、例えば、ジャッキ１２０として、好ましくは、台座５０４および該台座５０４上で該台座５０４に相対して手柄（図に示せず）の操作により上下に位置を移動させる装置であり、即ち、伸縮可能な支え棒５０２である。注意すべきことは、前記ストッパー壁１３４はケーソン１００の全体の高さで縦方向に延伸する。かつ、前記ストッパー壁１３４は臨時構造であり、ケーソンが沈み込む全過程において、パッドブロックの漸次抽出に従って漸次に一部が切断され、全てのパッドブロックが抽出された後に、前記ストッパー壁１３４は完全に除去される。
【００２９】
前記の実施例では、長方体状のケーソンを用いて説明したが、本発明のケーソンに対して平面形状の構造に制限することではない。逆に、ケーソンは円形状、正多角形状、長い長方体または各種の対称しない異形平面形状などのケーソン構造でも可能である。
【００３０】
本発明のケーソンを安定に地下に沈設する施工方法は、主に全ての負荷の隣接する支持杭体間での交替転移変化原理およびジャッキの高さ調整可能な原理を利用して実現される。図１２ａ〜図１３ｄでは本発明の方法の作業過程を示している。先ず、図１２ａおよび図１３ａではそれぞれケーソンの外部および内部の開始状態を示している。即ち、所定数の管杭１１８を先に地面内に打設することにより、ケーソン１００が管杭１１８上に支持される。具体的には、外側支持ブロック１１２は複数のパッドブロック１２２と最下端のパッドブロック１２２および対応する管杭１１８間のジャッキ１２０を介して管杭１１８上に支持され、ケーソン１００内部のベースフレーム梁１２６は直接にジャッキ１２０を介して相応する管杭１１８により支持されると共に、ケーソン１００内部の内側支持ブロックも直接にジャッキ１２０を介して相応の管杭１１８により支持される（図５を参照）。この際に、ケーソン１００の重さ（負荷）は全体（井戸壁内および井戸壁外）の管杭１１８上に作用し、即ち、全ての管杭１１８は同時にケーソン１００の重さを受取る。かつ、このとき、全体のジャッキ１２０は伸長状態になり、その台座５０４上の支え棒５０２は最高箇所に位置する。ケーソン１００の刃先１２８は地下に挿入し始まる。ここで、便利に説明するため、全ての内外ジャッキは全体的に相互に交叉する第１バッチジャッキ（例えば、図１の黒色円環で表示するジャッキ）および第２バッチジャッキ（例えば、図１に白色円環で表示するジャッキ）に区分する。
【００３１】
続いて、図１２ｂおよび図１３のように、全てのジャッキ１２０を操作することで、全体のジャッキ１２０の支え棒５０２が縮まれ、その際に、全体のケーソン１００が支え棒５０２の縮みにより所定距離に沈み込むことで、ケーソン１００の刃先は再び地下内に挿入され、かつ、全体のケーソン１００の一部の重さはその下面の土質を有効的に押圧し、これにより、地層土のケーソン１００に対する水平の締め作用を増加し、ケーソン１００の安定性を増加する。かつ、地層土がケーソン１００の一部の重さを受取り始めるため、ケーソンのジャッキに対する負荷はすぐに低下する。
【００３２】
図１２ｃおよび図１３ｃでは本発明の次のステップの操作を示す。便利に説明するため、井戸壁外のパッドブロック１２２に対して上から下に向かって１から番号を付け、最上面のパッドブロックの番号が１号パッドブロックで、残りはこのように類推する。図６〜図１１のように、該操作では、先に第１バッチジャッキ（内部および外部ジャッキを含む）を所定距離（例えば、３０〜５０ミリメートル）に縮み、最上面のパッドブロック（１号パッドブロック）を外側支持ブロック１１２の２つのストッパー壁１３４間から抽出する。その後、即時に第１バッチの中の外部ジャッキを操作することで、外部ジャッキが伸長して次のパッドブロック１２２を支持し、即ち、２号パッドブロックである。この際に、２号パッドブロックは外側支持ブロック１１２に接触するパッドブロックに変換する。
【００３３】
続いて、第１バッチジャッキの内部ジャッキ下部の内部管杭（即ち、内部ジャッキを支持する管杭、内部支持杭体でも呼ぶ）の最上端を所定長さに切断する。その後、第１バッチジャッキの内部ジャッキの支え棒を再び支持し、これにより、ベースフレーム梁（または内側支持ブロック）および内部管杭間に支持される。このとき、ケーソンの全ての負荷は同時に第１バッチおよび第２バッチジャッキ上に集中される。それから、ストッパー壁１３４を最下端から一部を切断することで、その最下端のケーソンに対する沈み込みによる障碍を防止する。
【００３４】
続いて、第２バッチジャッキ（内部および外部ジャッキ）に対して所定距離（例えば、３０〜５０ｍｍ）に縮み、最上面のパッドブロック（１号パッドブロック）を外側支持ブロック１１２の２つのストッパー壁１３４間から抽出する。それから、第２バッチの外部ジャッキをすぐに操作することで、外部ジャッキが伸長されて次のパッドブロック１２２（即ち、２号パッドブロック）を支持する。この際に、２号パッドブロックは外側支持ブロック１１２に接触するパッドブロックに変換する。その後、第１バッチジャッキの内部ジャッキ下部の内部管杭（即ち、内部ジャッキを支持する管杭）の最上端を所定長さに切断する。第２バッチジャッキの内部ジャッキの支え棒を再び支持し、これにより、ベースフレーム梁（または内側支持ブロック）および内部管杭間により支持される。これまでに、ケーソンの全ての負荷は再び同時に第１バッチおよび第２バッチブロック上に集中され、かつ全ての外側支持ブロック上の１号パッドブロック１２２は抽出されており、全ての内部支持杭体の長さは所定長さに切断される。その後、ストッパー壁１３４の最下端の一部を切断することで、その下端のケーソンに対する沈み込みによる障碍を防止する。
【００３５】
その後、図１２ｄおよび図１３ｄのように、内部および外部のジャッキ１２０の支え棒を再び縮み、これにより、ケーソン１００が再び全体的に下へ所定距離に沈み込み、即ち、外部ジャッキの１つの工程が短縮される。
【００３６】
続く施工過程は図１２ｃおよび１３ｃで説明する過程とほぼ同じであり、但し、抽出されたパッドブロックが２号パッドブロックである。その後、続いて図１２ｄおよび１３ｄで説明する工程を行う。操作の連続的な循環に従って、全てのパッドブロックが抽出され、ストッパー壁の全てが切断さるまでにパッドブロックが漸次に抽出されてケーソンが漸次に下降する。全ての内外ジャッキを操作することで、それぞれのジャッキの支え棒が台座に向かって漸次に縮まれ、ケーソンが漸次に設定された高さに沈み込む。その後、ジャッキを回分的に取り外し、全ての支持杭体の頂部が支持台のコンクリートによりケーソンを支持するまでに、支持杭体の頂部に支持台のコンクリートを打込むことで、更に精確な最終の沈設を実現する。
【００３７】
前記過程において、ケーソンの漸次な沈み込みに従って、内部管杭を切断する必要があるが、内部管杭の大部分が地下に埋め込まれているため、施工の際に連続的に内部管杭周囲（即ち、井戸の内底）の土を掘り出す必要がある。図１４，１５のように、複合フリッジ式ガントリ吊５００および該複合フリッジ式ガントリ吊５００に係合するベルト機６００により共に実現される。両者はケーソン１００の頂部上に設置され、かつ、ケーソン１００のベースフレーム梁間に分離空間を有するため、便利に土を掘り出すことができる。それ以外に、複合フリッジ式ガントリ吊５００は掘削機を井戸内に吊り入れて土掘り作業を行うことができる。
【００３８】
本発明では、先ず、ケーソン構造を提供し、当該ケーソン構造は、内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差するフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されており、前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、前記井戸壁の最下端には斜面を有する刃先が形成されている。
【００３９】
好ましくて、前記外側支持ブロックは、基部および当該基部から下に向かって延伸した一対のストッパー壁を有している。また、前記基部およびストッパー壁は、井戸壁の全体の高さに沿って縦方向に延伸されている。前記ストッパー壁内には長方体状のガイドパッドレールが設置されている。
また、本発明では、前記ケーソン構造を地下に精確に沈設する方法を提供し、その方法は下記ステップを含む。
【００４０】
（１）施工領域を選び、当該施工領域内に、複数の支持杭体を、その一部の長さが当該施工領域の地面上に露出するように打ち込むステップ；
【００４１】
（２）前記施工領域内にケーソン構造を構築し、当該ケーソン構造は、内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差する複数のフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されているケーソン構造であって、前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは、内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、かつ、当該ケーソン構造のベースフレーム梁および内側支持ブロックは、ジャッキを介して、前記施工領域内の一部の支持杭体上にそれぞれ支持され、当該ケーソン構造の外側支持ブロックは、縦方向に積層された一組のパッドブロックおよび最下端のパッドブロックの下方に支持されたジャッキを介して、前記施工領域の一部の支持杭体上に支持されており、縦方向に積層された複数のパッドブロックの周辺には、当該パッドブロックの位置を制限して、当該パッドブロックを縦方向のみで運動させるストッパー装置が設置されており、前記ベースフレーム梁および前記内側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ内部支持杭体および内部ジャッキを構成し、前記外側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ外部支持杭体および外部ジャッキを構成し、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキ中の各々は、台座および当該台座内で所定ストロークの伸縮が可能な支え棒を有し、すべてのジャッキの支え棒は初期には伸長状態となっており、すべての内部ジャッキの支え棒の上端は、内側支持ブロックおよびベースフレーム梁に固定されかつその下に懸垂しており、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキを、全体的に、交互する第１バッチのジャッキと第２のジャッキとに分けるステップ；
【００４２】
（３）すべての内外部ジャッキを、各々のジャッキの支え棒が台座へ所定の距離が縮むように操作し、かつ前記支え棒と前記台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留して、ケーソンを、施工領域内で一回目に所定の深さまで沈設し、井戸壁の刃先を地下に挿入するステップ；
【００４３】
（４）前記第１バッチのジャッキを２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第２バッチのジャッキに集中させ、当該第１バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第１バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第１バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第１バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップ；
【００４４】
（５）第２バッチのジャッキを操作して２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第１バッチのジャッキに集中させ、当該第２バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第２バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第２バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第２バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップ；
（６）各外部ジャッキの支え棒の周辺に位置しているストッパー装置を取り外すステップと；
【００４５】
（７）各ジャッキの支え棒がすべて台座に向かって一定の距離を縮むように、すべての内部および外部ジャッキを操作して、支え棒と台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留させて、ケーソンを、施工領域内で再び所定の深さまで沈設するステップ；
【００４６】
（８）ケーソンのボトムにある土を一層抉り出して、各内部支持杭体の一部を土から露出させるステップ；
【００４７】
（９）ケーソンが次々に沈設されるように、かつ各外部ジャッキ上のパッドブロックがすべて抜き出されるまで、ステップ（４）、（５）、（６）、（７）および（８）を順に繰り返して行って、各外部ジャッキを、対応する外側支持ブロックに直接押しつけるステップ；
【００４８】
（１０）すべての内部および外部ジャッキを、各ジャッキの支え棒が台座に向かって漸次に縮まれるように操作して、ケーソンを所定の深さまで漸次に沈みこむステップ；
【００４９】
（１１）ジャッキを回分的に取り外し、且つ、すべての支持杭体の頂部に、支持台のコンクリートを、当該すべての支持杭体の頂部が支持台のコンクリートによりケーソンを支持するまで打設させて、精確に最終の沈設を実現するステップ。
【００５０】
具体的には、ケーソン構造の外側支持ブロックは、基部および当該基部から下に向かって延伸した一対のストッパー壁を有し、基部およびストッパー壁は、井戸壁の全体の高さに沿って縦方向に延伸され、前記ストッパー壁内には長方体状のガイドパッドレールが設置されており、前記一組のパッドブロックは、基部とストッパー壁とガイドパッドレールとにより囲まれた空間内に設置され、且つ長方体状のストッパー板により前記二つのストッパー壁を互いに接続することで、パッドブロックが二つのストッパー壁、ガイドパッドレールおよびストッパー板により囲まれた空間に制限され、前記二つのストッパー壁、ガイドパッドレールおよびストッパー板の共により、パッドブロックを縦方向のみに動作させる、前記ストッパー装置を構成する。前記支持杭体は、高強度コンクリート管杭または鉄管杭であり、管杭を地下の地盤支持層まで埋め込める。
【００５１】
本発明によれば、支持ブロックとジャッキと管杭とを互いに組み合わせて操作する施工方法を採用することにより、ケーソンを制御しながら精確に予定の地下の深さまで沈設することができ、伝統的な施工方法におけるケーソンの突出、ケーソンの過沈下問題、中心ズレ、平面回転、ケーソンの縦方向歪み、変形断裂、ケーソン内部への土入り、ケーソン外部の潰れなどの重大な安全および品質問題を回避することができる。
【００５２】
前記内外支持ブロックは鉄筋コンクリート構造または鋼製構造からなることが可能である。内外支持ブロックは単独的に独立した支持体ブロックでもいいし、水平に連続する囲み桁式又はトップ・ビーム式支持体ブロックでもいい。また、前記ジャッキはいろんな種類の機械式昇降機構であって、上記実施例で特定したジャッキに限られることではない。ケーソンの井戸壁外側支持ブロック、井戸壁内側支持ブロック、井戸内ベースフレーム梁などの底面支持構造は単独でしようすることも可能であり、適切に組み合わせて使用することも可能であり、異なるケーソン構造設計要求に合わせてもいい。また、本発明は平面面積がもっと大きくて、形状がもっと複雑で、サイズが更に大きくて、地盤がもっと軟弱であり、かつ、沈下の深さがもっと深いケーソンのプロジェクトにも適用され、製造コストを低減させ、もっと高い経済性を求めることが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造および施工方法に関し、特に、ケーソン構造および当該ケーソン構造を安定に地下に沈設する施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーソンは地下空間構造物又は高層建築の基礎又は深層坑支保施工に使用される構造であり、独特な工程応用条件を持っている。例えば、一般的に良質な硬土地質条件では、ケーソン技術を採用しなくてその他の床掘り施工技術方法を採用したほうがもっと経済的である。しかし、柔らかい地層では、地層が柔らかくて安定性が低いため、一般的な床掘り支保構造にすると高い支保費用が掛かると共に、施工の時間が長くなり、施工のリスクも高くなる。
【０００３】
そのため、ケーソンは河とか海などの柔らかい地層条件での施工に幅広く応用されている。しかし、ケーソンが柔らかい地層条件での施工に応用されるに当たって、設計及び施工操作が不適切である場合、ケーソンの突出、ケーソンの過沈下問題、中心ズレ、平面回転、ケーソンの縦方向歪み、変形断裂、ケーソン内部への土入り、ケーソン外部の潰れなどの重大な安全および品質問題が起こり易い。その主な理由としては、ケーソンのある部位（例えば、長方形ケーソンの対角線）の縦方向の平面剛性（または、最小の縦方向の断面捩り剛性）の先天的な欠点があるためである。また、従来のケーソン構造及びその施工方法では、ケーソンの工程上の安定的な沈下を保障することができないためである。そのため、実際施工工程において、数多くのケーソンには歪み問題が発生し、施工における危険性も高い。沈下過程において、絶えずに修正することによりケーソンのバランスを取るが、これは施工の難度を高めることになり、施工の工期を延ばし、コストアップの結果に至る。このような伝統技術の欠点はケーソン施工において、長期に渡って解決できなかった問題であった。
【０００４】
ケーソンを利用して施工する方法により深層坑支保施工を行うことは長い間研究したテーマである。しかし、現在の最大面積を有するケーソンであっても中小規模面積の床掘り施工にしか利用できない。従来において、更に大きい面積、更に大きい円状直径、更に大きい長方形、更に大きい内部分格サイズ、更に複雑な形の非対称の平面形状を有するケーソンを作るのは極めて難しいことである。これはケーソンの自身剛性が足りなくて、安定的に沈下しかつ精確に沈下完了できない特性により決められ、従って、ケーソンの大面積化、平面形状複雑化、コストタウンが難しくなり、ケーソンの応用も制限されている。これらはケーソンの設計と応用において長い間解決できなかった課題でもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的はケーソン構造を提供することにあり、伝統的なケーソン構造上に均一に分布された支持ブロックを設置することにより本発明のケーソン構造を形成し、支持杭体とジャッキを均一に分布かつ支持させることにより、ケーソン構造に対する剛性要求を大幅に低減させることができ、ケーソン構造の変形又は断裂を防止し、施工および使用の安全性を高める。
【０００６】
本発明のもう１つの目的はケーソン構造を安定かつ精確に地下に沈設する施工方法を提供することにあり、当該方法によれば、ケーソンを制御しながら精確に地下に沈設することができ、伝統的な施工方法におけるケーソンの突出、ケーソンの過沈下問題、中心ズレ、平面回転、ケーソンの縦方向歪み、変形断裂、ケーソン内部への土入り、ケーソン外部の潰れなどの重大な安全および品質問題を回避することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のケーソン構造は、内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差するフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されている。前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、前記井戸壁の最下端には斜面を有する刃先が形成されている。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るケーソン構造を地下に精確に沈設する方法は、下記のようなステップを備えている。
【０００９】
（１）施工領域を選び、当該施工領域内に、複数の支持杭体を、その一部の長さが当該施工領域の地面上に露出するように打ち込むステップ；
【００１０】
（２）前記施工領域内にケーソン構造を構築し、当該ケーソン構造は、内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差するフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されているケーソン構造であって、前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、かつ、当該ケーソン構造のベースフレーム梁および内側支持ブロックは、ジャッキを介して、前記施工領域内の一部の支持杭体上にそれぞれ支持され、当該ケーソン構造の外側支持ブロックは、縦方向に積層された一組のパッドブロックおよび最下端のパッドブロックの下方に支持されたジャッキを介して、前記施工領域の一部の支持杭体上に支持されており、縦方向に積層された複数のパッドブロックの周辺には、当該パッドブロックの位置を制限して、当該パッドブロックを縦方向のみで運動させるストッパー装置が設置されており、前記ベースフレーム梁および前記内側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ内部支持杭体および内部ジャッキを構成し、前記外側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ外部支持杭体および外部ジャッキを構成し、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキ中の各々は、台座および当該台座内で所定ストロークの伸縮が可能な支え棒を有し、すべてのジャッキの支え棒は初期には伸長状態となっており、すべての内部ジャッキの支え棒の上端は、内側支持ブロックおよびベースフレーム梁に固定されかつその下に懸垂しており、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキを、全体的に、交互する第１バッチのジャッキと第２のジャッキとに分けるステップ；
【００１１】
（３）すべての内外部ジャッキを、各々のジャッキの支え棒が台座へ所定の距離が縮むように操作し、かつ前記支え棒と前記台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留して、ケーソンを、施工領域内で一回目に所定の深さまで沈設し、井戸壁の刃先を地下に挿入するステップ；
【００１２】
（４）前記第１バッチのジャッキを２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第２バッチのジャッキに集中させ、当該第１バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第１バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第１バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第１バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップ；
【００１３】
（５）第２バッチのジャッキを操作して２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第１バッチのジャッキに集中させ、当該第２バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第２バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第２バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第２バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップ；
（６）各外部ジャッキの支え棒の周辺に位置しているストッパー装置を取り外すステップと；
【００１４】
（７）各ジャッキの支え棒がすべて台座に向かって一定の距離を縮むように、すべての内部および外部ジャッキを操作して、支え棒と台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留させて、ケーソンを、施工領域内で再び所定の深さまで沈設するステップ；
【００１５】
（８）ケーソンのボトムにある土を一層抉り出して、各内部支持杭体の一部を土から露出させるステップ；
【００１６】
（９）ケーソンが次々に沈設されるように、かつ各外部ジャッキ上のパッドブロックがすべて抜き出されるまで、ステップ（４）、（５）、（６）、（７）および（８）を順に繰り返して行って、各外部ジャッキを、対応する外側支持ブロックに直接押しつけるステップ；
【００１７】
（１０）すべての内部および外部ジャッキを、各ジャッキの支え棒が台座に向かって漸次に縮まれるように操作して、ケーソンを所定の深さまで漸次に沈みこむステップ；
【００１８】
（１１）ジャッキを回分的に取り外し、且つ、すべての支持杭体の頂部に、支持台のコンクリートを、当該すべての支持杭体の頂部が支持台のコンクリートによりケーソンを支持するまで打設させて、精確に最終の沈設を実現するステップ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ケーソンの適切な部位に複数の支持ブロック及び支点を設置したため、ケーソンが支持杭体とジャッキにより均一に支持されることができ、ケーソン構造の剛性要求を大幅に低減し、ケーソン構造の変形又は断裂を防止し、施工および使用の安全性を高める。また、支持ブロック及び支点と、ジャッキ及び管杭とを互いに組み合わせて操作する施工方法を採用することにより、ケーソンを制御しながら精確に予定の地下の深さまでに沈設することができ、伝統的な施工方法におけるケーソンの突出、ケーソンの過沈下問題、中心ズレ、平面回転、ケーソンの縦方向歪み、変形断裂、ケーソン内部への土入り、ケーソン外部の潰れなどの重大な安全および品質問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係るケーソン１００の上平面を示す構造図であって、支持杭体全体のがケーソン平面上の分布位置および支持杭体とケーソンとの係合関係を示している。
【図２】図２は、図１に示されたケーソンの正面立面図であって、井戸壁の外壁面の外側支持ブロックとパッドブロックおよび地下に打設された対応する管杭との係合関係を示している。
【図３】図３は、図１に示されたケーソンのＢ〜Ｂ断面の構造図であって、刃先と地面との係合状況、およびケーソンのベースフレーム梁と地下に打設された対応する管杭との係合関係を示している。
【図４】図４は、図３に示されたケーソンのＡ〜Ａ断面を示す構造図である。
【図５】図５は、図１に示されたケーソンのＣ〜Ｃ断面を示す構造図である。
【図６】図６は、図２に示されたケーソンの一部の外側支持ブロックおよびパッドブロックおよびジャッキおよび地下に打設された管杭の係合関係を局部的に示す図である。
【図７】図７は、図６に示された構成のＥ〜Ｅ断面を示す構造図である。
【図８】図８は、図６に示された構成のＤ〜Ｄ断面を示す構造図である。
【図９】図９は、図８に示されたガイドパッドレールの立面構造図である。
【図１０】図１０は、図６に示されたパッドブロックの平面構造図である。
【図１１】図１１は、図６に示されたストッパー板の立面構造図である。
【図１２ａ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示す図である。
【図１２ｂ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示す図である。
【図１２ｃ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示す図である。
【図１２ｄ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示す図である。
【図１３ａ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示し、ケーソンのベースフレーム梁の下にあるジャッキとジャッキを支持する管杭の変化状況を示す図である。
【図１３ｂ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示し、ケーソンのベースフレーム梁の下にあるジャッキとジャッキを支持する管杭の変化状況を示す図である。
【図１３ｃ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示し、ケーソンのベースフレーム梁の下にあるジャッキとジャッキを支持する管杭の変化状況を示す図である。
【図１３ｄ】図１〜図１１に示されたケーソンを地下に打設する途中の外側支持ブロック、パッドブロック、ジャッキおよび対応する管杭の変化状況を順に示し、ケーソンのベースフレーム梁の下にあるジャッキとジャッキを支持する管杭の変化状況を示す図である。
【図１４】図１４は、土をケーソン内から取り出す装置とケーソンの配列平面図である。
【図１５】図１５は、土をケーソン内から取り出す装置とケーソンの配列平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明のケーソンを地下に沈設する方法について詳細に説明する。
【００２２】
先ず、本発明のケーソン構造に関して説明を行う。図１〜図１１のように、ケーソン１００の全体構造は長方体構造であり、例えば、鉄筋コンクリート構造または鋼製構造等でも可能である。該鉄ケーソン１００は４つの相互に連結することで密閉される井戸壁１０２を含み、任意２つの相対する井戸壁１０２は相互に平行することで、４つの井戸壁１０２は共に長方体形状を構成する。それぞれの井戸壁１２０は内壁面１１０および該内壁面１１０に相対する外壁面１０８を含む。任意２つの相対する井戸壁１０２の内壁面１１０間には水平面および縦方向面内で相互に平行する複数のベースフレーム梁が設けられている。例えば、２つの横方向に設けられている井戸壁１０２間にベースフレームサイドメンバ１０４を設けることが可能で、２つの縦方向に設けられている井戸壁１０２間にベースフレームクロスメンバ１０６を設けることが可能である。クロスメンバ１０６および対応するサイドメンバ１０４が相互に直交し、これにより、それらは全体構造でケーソン１００のために水平に支持する構造強度を提供する。
【００２３】
ここで、ケーソン１００の最下端（即ち、ケーソンを構成した後、最も地面に隣接する一端）のベースフレームクロスメンバおよびサイドメンバはケーソンの底部水平ベースフレーム梁１２６（図３を参照）を構成し、その後の施工過程において、主にケーソン１００の部分的な支持に使用される。
【００２４】
それぞれのベースフレームは井戸壁１０２の内壁面１１０上に設けられているベースフレーム柱１１６を介して相応する井戸壁１０２上に固定して連結する。また、必要なベースフレーム梁間には内隔離壁１２４（図３を参照）が設けられ、これにより、更にケーソン１００の全体構造の強度を補強する。
【００２５】
特に、それぞれの井戸壁１０２の外壁面１０８上において、ケーソン１００に隣接する頂端（即ち、地面から離れる箇所）上には複数の同一高さ（ケーソンの最下端に相対する高さ）の外側支持ブロック１１２が設けられている。全ての井戸壁１０２上の外側支持ブロック１１２の高さは同じである。これと類似するように、それぞれの井戸壁１０２の内壁面１１０上には複数の同一高さ（ケーソンの最下端に相対する高さ）の内側支持ブロック１１４が設けられている。全ての井戸壁１０２上の内側支持ブロック１１４の高さは同じである。特に、全ての内側支持ブロック１１４の高さは外側支持ブロック１１２の高さよりはるかに低くて、該内外側支持ブロック（現場用語：牛腿）の存在により、かつ支持杭体およびジャッキを介して均一に分布してケーソンを支持し、これにより、極大的にケーソン構造に対する剛性要求を低減し、即ち、本発明はケーソン構造の構造部材断面を非常に大きくする必要がなくても、ケーソン施工の沈下および使用の安全性を実現することができる。図３および図５に示すように、それぞれの井戸壁１０２の底部（地面と接触する部分）は斜面を有する刃先１２８を形成し、その縁が比較的に鋭利であるため、全体のケーソン１００を容易に地面以下に沈設することができる。
【００２６】
下記では本発明のケーソン１００を正確に地下に沈設する方法、即ち、ケーソンがどのように安定および順番に地下に沈み込むかに関して説明する。先ず、該方法と関連する支持構造に関して説明を行う。安定的にケーソンを地下に支持させるため、図２、図３および図５のように、地下３００（図５を参照）の下部に所定数の支持杭体（例えば、管杭１１８）を打設する。優先的に、管杭１１８を地下の地盤支持層２００に接触するまでに沈設する（図５を参照）。管杭の数および分布はケーソンの構造および地下状況に関連する。本実施例において、管杭１１８を優先的に地下３００の下部に打設し、かつ頂端を地面３００上に所定距離ほど露出し、かつ管杭１１８は好ましくケーソン１１０の任意２つのベースフレーム梁（クロスメンバおよびサイドメンバ）が交叉する部位、外側支持ブロック１１２および内側支持ブロック１１４に対応する部位により支持され、管杭１１８もベースフレーム梁１２６の下方により支持される（図３を参照）。図１、図２において、黒色円環または白色円環を用いて管杭の分布位置を示す。大量で均一に分布された管杭１１８はケーソン１００の安定な沈下、精確に最終の沈設する過程で重要な作用を果たすことができる。
【００２７】
地下に打設された管杭１１８および内側支持ブロック１１４間にはケーソンの高さの調整に用いるジャッキ１２０（図５を参照）が設置され、このように、地下に打設される管杭１１８およびベースフレーム梁１２６間にはケーソン高さの調整に用いるジャッキ１２０（図３を参照）が設けられ、地下に打設される管杭１１８および外側支持ブロック１１２間にはジャッキ１２０が設置されている以外に、ジャッキ１２０および外側支持ブロック１１２間には複数のパッドブロック１２２（図２および図５を参照）が移動可能に設置される。沈み込み作業を便利にするため、井戸内のジャッキの頂部は上部相応構造に相互に固定して懸垂されている。
【００２８】
下記では外側支持ブロック１１２およびジャッキ１２０、パッドブロック１２２および管杭１１８間の位置関係を詳細に説明する。図６〜図１１及び図１のように、外側支持ブロック１１２は井戸壁１０２の外壁面１０８から外に向かって突出して形成される。それぞれの外側支持ブロック１１２は外壁面１０８から外側に延伸した基部１６０および該基部１６０から下に向かって延伸した２つのストッパー壁１３４を有する。２つの前記ストッパー壁１３４と前記基部１６０および外壁面１０８間は共に半閉空間を形成する。該半閉空間内には中空の長方体状のガイドパッドレール１３０が設置されており、該ガイドパッドレール１３０および２つの前記ストッパー壁１３４間には長方体状のパッドブロック１２２が収納されている。また、前記２つのストッパー壁１３４間がストッパー板１３２を介して互いに接続されることで、パッドブロック１２２を前記２つのストッパー壁１３４、ガイドパッドレール１３０およびストッパー板１３２により囲まれた空間内に制限し、施工工程において、パッドブロック１２２は側面から落ちることがない。パッドブロック１２２が沈み込む過程で側面から落ちないことを確保する構造はパッドブロック１２２のストッパー装置を構成する。また、それぞれのジャッキ１２０は従来のジャッキにすることが可能であり、ケーソンの高さ調整に用いられ、例えば、ジャッキ１２０として、好ましくは、台座５０４および該台座５０４上で該台座５０４に相対して手柄（図に示せず）の操作により上下に位置を移動させる装置であり、即ち、伸縮可能な支え棒５０２である。注意すべきことは、前記ストッパー壁１３４はケーソン１００の全体の高さで縦方向に延伸する。かつ、前記ストッパー壁１３４は臨時構造であり、ケーソンが沈み込む全過程において、パッドブロックの漸次抽出に従って漸次に一部が切断され、全てのパッドブロックが抽出された後に、前記ストッパー壁１３４は完全に除去される。
【００２９】
前記の実施例では、長方体状のケーソンを用いて説明したが、本発明のケーソンに対して平面形状の構造に制限することではない。逆に、ケーソンは円形状、正多角形状、長い長方体または各種の対称しない異形平面形状などのケーソン構造でも可能である。
【００３０】
本発明のケーソンを安定に地下に沈設する施工方法は、主に全ての負荷の隣接する支持杭体間での交替転移変化原理およびジャッキの高さ調整可能な原理を利用して実現される。図１２ａ〜図１３ｄでは本発明の方法の作業過程を示している。先ず、図１２ａおよび図１３ａではそれぞれケーソンの外部および内部の開始状態を示している。即ち、所定数の管杭１１８を先に地面内に打設することにより、ケーソン１００が管杭１１８上に支持される。具体的には、外側支持ブロック１１２は複数のパッドブロック１２２と最下端のパッドブロック１２２および対応する管杭１１８間のジャッキ１２０を介して管杭１１８上に支持され、ケーソン１００内部のベースフレーム梁１２６は直接にジャッキ１２０を介して相応する管杭１１８により支持されると共に、ケーソン１００内部の内側支持ブロックも直接にジャッキ１２０を介して相応の管杭１１８により支持される（図５を参照）。この際に、ケーソン１００の重さ（負荷）は全体（井戸壁内および井戸壁外）の管杭１１８上に作用し、即ち、全ての管杭１１８は同時にケーソン１００の重さを受取る。かつ、このとき、全体のジャッキ１２０は伸長状態になり、その台座５０４上の支え棒５０２は最高箇所に位置する。ケーソン１００の刃先１２８は地下に挿入し始まる。ここで、便利に説明するため、全ての内外ジャッキは全体的に相互に交叉する第１バッチジャッキ（例えば、図１の黒色円環で表示するジャッキ）および第２バッチジャッキ（例えば、図１に白色円環で表示するジャッキ）に区分する。
【００３１】
続いて、図１２ｂおよび図１３のように、全てのジャッキ１２０を操作することで、全体のジャッキ１２０の支え棒５０２が縮まれ、その際に、全体のケーソン１００が支え棒５０２の縮みにより所定距離に沈み込むことで、ケーソン１００の刃先は再び地下内に挿入され、かつ、全体のケーソン１００の一部の重さはその下面の土質を有効的に押圧し、これにより、地層土のケーソン１００に対する水平の締め作用を増加し、ケーソン１００の安定性を増加する。かつ、地層土がケーソン１００の一部の重さを受取り始めるため、ケーソンのジャッキに対する負荷はすぐに低下する。
【００３２】
図１２ｃおよび図１３ｃでは本発明の次のステップの操作を示す。便利に説明するため、井戸壁外のパッドブロック１２２に対して上から下に向かって１から番号を付け、最上面のパッドブロックの番号が１号パッドブロックで、残りはこのように類推する。図６〜図１１のように、該操作では、先に第１バッチジャッキ（内部および外部ジャッキを含む）を所定距離（例えば、３０〜５０ミリメートル）に縮み、最上面のパッドブロック（１号パッドブロック）を外側支持ブロック１１２の２つのストッパー壁１３４間から抽出する。その後、即時に第１バッチの中の外部ジャッキを操作することで、外部ジャッキが伸長して次のパッドブロック１２２を支持し、即ち、２号パッドブロックである。この際に、２号パッドブロックは外側支持ブロック１１２に接触するパッドブロックに変換する。
【００３３】
続いて、第１バッチジャッキの内部ジャッキ下部の内部管杭（即ち、内部ジャッキを支持する管杭、内部支持杭体でも呼ぶ）の最上端を所定長さに切断する。その後、第１バッチジャッキの内部ジャッキの支え棒を再び支持し、これにより、ベースフレーム梁（または内側支持ブロック）および内部管杭間に支持される。このとき、ケーソンの全ての負荷は同時に第１バッチおよび第２バッチジャッキ上に集中される。それから、ストッパー壁１３４を最下端から一部を切断することで、その最下端のケーソンに対する沈み込みによる障碍を防止する。
【００３４】
続いて、第２バッチジャッキ（内部および外部ジャッキ）に対して所定距離（例えば、３０〜５０ｍｍ）に縮み、最上面のパッドブロック（１号パッドブロック）を外側支持ブロック１１２の２つのストッパー壁１３４間から抽出する。それから、第２バッチの外部ジャッキをすぐに操作することで、外部ジャッキが伸長されて次のパッドブロック１２２（即ち、２号パッドブロック）を支持する。この際に、２号パッドブロックは外側支持ブロック１１２に接触するパッドブロックに変換する。その後、第１バッチジャッキの内部ジャッキ下部の内部管杭（即ち、内部ジャッキを支持する管杭）の最上端を所定長さに切断する。第２バッチジャッキの内部ジャッキの支え棒を再び支持し、これにより、ベースフレーム梁（または内側支持ブロック）および内部管杭間により支持される。これまでに、ケーソンの全ての負荷は再び同時に第１バッチおよび第２バッチブロック上に集中され、かつ全ての外側支持ブロック上の１号パッドブロック１２２は抽出されており、全ての内部支持杭体の長さは所定長さに切断される。その後、ストッパー壁１３４の最下端の一部を切断することで、その下端のケーソンに対する沈み込みによる障碍を防止する。
【００３５】
その後、図１２ｄおよび図１３ｄのように、内部および外部のジャッキ１２０の支え棒を再び縮み、これにより、ケーソン１００が再び全体的に下へ所定距離に沈み込み、即ち、外部ジャッキの１つの工程が短縮される。
【００３６】
続く施工過程は図１２ｃおよび１３ｃで説明する過程とほぼ同じであり、但し、抽出されたパッドブロックが２号パッドブロックである。その後、続いて図１２ｄおよび１３ｄで説明する工程を行う。操作の連続的な循環に従って、全てのパッドブロックが抽出され、ストッパー壁の全てが切断さるまでにパッドブロックが漸次に抽出されてケーソンが漸次に下降する。全ての内外ジャッキを操作することで、それぞれのジャッキの支え棒が台座に向かって漸次に縮まれ、ケーソンが漸次に設定された高さに沈み込む。その後、ジャッキを回分的に取り外し、全ての支持杭体の頂部が支持台のコンクリートによりケーソンを支持するまでに、支持杭体の頂部に支持台のコンクリートを打込むことで、更に精確な最終の沈設を実現する。
【００３７】
前記過程において、ケーソンの漸次な沈み込みに従って、内部管杭を切断する必要があるが、内部管杭の大部分が地下に埋め込まれているため、施工の際に連続的に内部管杭周囲（即ち、井戸の内底）の土を掘り出す必要がある。図１４，１５のように、複合フリッジ式ガントリ吊５００および該複合フリッジ式ガントリ吊５００に係合するベルト機６００により共に実現される。両者はケーソン１００の頂部上に設置され、かつ、ケーソン１００のベースフレーム梁間に分離空間を有するため、便利に土を掘り出すことができる。それ以外に、複合フリッジ式ガントリ吊５００は掘削機を井戸内に吊り入れて土掘り作業を行うことができる。
【００３８】
本発明では、先ず、ケーソン構造を提供し、当該ケーソン構造は、内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差するフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されており、前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、前記井戸壁の最下端には斜面を有する刃先が形成されている。
【００３９】
好ましくて、前記外側支持ブロックは、基部および当該基部から下に向かって延伸した一対のストッパー壁を有している。また、前記基部およびストッパー壁は、井戸壁の全体の高さに沿って縦方向に延伸されている。前記ストッパー壁内には長方体状のガイドパッドレールが設置されている。
また、本発明では、前記ケーソン構造を地下に精確に沈設する方法を提供し、その方法は下記ステップを含む。
【００４０】
（１）施工領域を選び、当該施工領域内に、複数の支持杭体を、その一部の長さが当該施工領域の地面上に露出するように打ち込むステップ；
【００４１】
（２）前記施工領域内にケーソン構造を構築し、当該ケーソン構造は、内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差する複数のフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されているケーソン構造であって、前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは、内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、かつ、当該ケーソン構造のベースフレーム梁および内側支持ブロックは、ジャッキを介して、前記施工領域内の一部の支持杭体上にそれぞれ支持され、当該ケーソン構造の外側支持ブロックは、縦方向に積層された一組のパッドブロックおよび最下端のパッドブロックの下方に支持されたジャッキを介して、前記施工領域の一部の支持杭体上に支持されており、縦方向に積層された複数のパッドブロックの周辺には、当該パッドブロックの位置を制限して、当該パッドブロックを縦方向のみで運動させるストッパー装置が設置されており、前記ベースフレーム梁および前記内側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ内部支持杭体および内部ジャッキを構成し、前記外側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ外部支持杭体および外部ジャッキを構成し、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキ中の各々は、台座および当該台座内で所定ストロークの伸縮が可能な支え棒を有し、すべてのジャッキの支え棒は初期には伸長状態となっており、すべての内部ジャッキの支え棒の上端は、内側支持ブロックおよびベースフレーム梁に固定されかつその下に懸垂しており、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキを、全体的に、交互する第１バッチのジャッキと第２のジャッキとに分けるステップ；
【００４２】
（３）すべての内外部ジャッキを、各々のジャッキの支え棒が台座へ所定の距離が縮むように操作し、かつ前記支え棒と前記台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留して、ケーソンを、施工領域内で一回目に所定の深さまで沈設し、井戸壁の刃先を地下に挿入するステップ；
【００４３】
（４）前記第１バッチのジャッキを２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第２バッチのジャッキに集中させ、当該第１バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第１バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第１バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第１バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップ；
【００４４】
（５）第２バッチのジャッキを操作して２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第１バッチのジャッキに集中させ、当該第２バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第２バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第２バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第２バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップ；
（６）各外部ジャッキの支え棒の周辺に位置しているストッパー装置を取り外すステップと；
【００４５】
（７）各ジャッキの支え棒がすべて台座に向かって一定の距離を縮むように、すべての内部および外部ジャッキを操作して、支え棒と台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留させて、ケーソンを、施工領域内で再び所定の深さまで沈設するステップ；
【００４６】
（８）ケーソンのボトムにある土を一層抉り出して、各内部支持杭体の一部を土から露出させるステップ；
【００４７】
（９）ケーソンが次々に沈設されるように、かつ各外部ジャッキ上のパッドブロックがすべて抜き出されるまで、ステップ（４）、（５）、（６）、（７）および（８）を順に繰り返して行って、各外部ジャッキを、対応する外側支持ブロックに直接押しつけるステップ；
【００４８】
（１０）すべての内部および外部ジャッキを、各ジャッキの支え棒が台座に向かって漸次に縮まれるように操作して、ケーソンを所定の深さまで漸次に沈みこむステップ；
【００４９】
（１１）ジャッキを回分的に取り外し、且つ、すべての支持杭体の頂部に、支持台のコンクリートを、当該すべての支持杭体の頂部が支持台のコンクリートによりケーソンを支持するまで打設させて、精確に最終の沈設を実現するステップ。
【００５０】
具体的には、ケーソン構造の外側支持ブロックは、基部および当該基部から下に向かって延伸した一対のストッパー壁を有し、基部およびストッパー壁は、井戸壁の全体の高さに沿って縦方向に延伸され、前記ストッパー壁内には長方体状のガイドパッドレールが設置されており、前記一組のパッドブロックは、基部とストッパー壁とガイドパッドレールとにより囲まれた空間内に設置され、且つ長方体状のストッパー板により前記二つのストッパー壁を互いに接続することで、パッドブロックが二つのストッパー壁、ガイドパッドレールおよびストッパー板により囲まれた空間に制限され、前記二つのストッパー壁、ガイドパッドレールおよびストッパー板の共により、パッドブロックを縦方向のみに動作させる、前記ストッパー装置を構成する。前記支持杭体は、高強度コンクリート管杭または鉄管杭であり、管杭を地下の地盤支持層まで埋め込める。
【００５１】
本発明によれば、支持ブロックとジャッキと管杭とを互いに組み合わせて操作する施工方法を採用することにより、ケーソンを制御しながら精確に予定の地下の深さまで沈設することができ、伝統的な施工方法におけるケーソンの突出、ケーソンの過沈下問題、中心ズレ、平面回転、ケーソンの縦方向歪み、変形断裂、ケーソン内部への土入り、ケーソン外部の潰れなどの重大な安全および品質問題を回避することができる。
【００５２】
前記内外支持ブロックは鉄筋コンクリート構造または鋼製構造からなることが可能である。内外支持ブロックは単独的に独立した支持体ブロックでもいいし、水平に連続する囲み桁式又はトップ・ビーム式支持体ブロックでもいい。また、前記ジャッキはいろんな種類の機械式昇降機構であって、上記実施例で特定したジャッキに限られることではない。ケーソンの井戸壁外側支持ブロック、井戸壁内側支持ブロック、井戸内ベースフレーム梁などの底面支持構造は単独でしようすることも可能であり、適切に組み合わせて使用することも可能であり、異なるケーソン構造設計要求に合わせてもいい。また、本発明は平面面積がもっと大きくて、形状がもっと複雑で、サイズが更に大きくて、地盤がもっと軟弱であり、かつ、沈下の深さがもっと深いケーソンのプロジェクトにも適用され、製造コストを低減させ、もっと高い経済性を求めることが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差するフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されているケーソン構造であって、前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、前記井戸壁の最下端には斜面を有する刃先が形成されている、ことを特徴とするケーソン構造。
【請求項２】
前記外側支持ブロックは、基部および当該基部から下に向かって延伸した一対のストッパー壁を有している、ことを特徴とする請求項１に記載のケーソン構造。
【請求項３】
前記基部およびストッパー壁は、井戸壁の全体の高さに沿って縦方向に延伸され、かつ、前記ストッパー壁は前記外壁面から突出されており、前記ストッパー壁内には長方体状のガイドパッドレールが設置され、当該ガイドパッドレールは前記井戸壁の外壁面に固定されている、ことを特徴とするケーソン構造。
【請求項４】
ケーソン構造を地下に精確に沈設する方法であって、
（１）施工領域を選び、当該施工領域内に、複数の支持杭体を、その一部の長さが当該施工領域の地面上に露出するように打ち込むステップ；
（２）前記施工領域内にケーソン構造を構築し、当該ケーソン構造は、内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差するフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されているケーソン構造であって、前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、かつ、当該ケーソン構造のベースフレーム梁および内側支持ブロックは、ジャッキを介して、前記施工領域内の一部の支持杭体上にそれぞれ支持され、当該ケーソン構造の外側支持ブロックは、縦方向に積層された一組のパッドブロックおよび最下端のパッドブロックの下方に支持されたジャッキを介して、前記施工領域の一部の支持杭体上に支持されており、縦方向に積層された複数のパッドブロックの周辺には、当該パッドブロックの位置を制限して、当該パッドブロックを縦方向のみで運動させるストッパー装置が設置されており、前記ベースフレーム梁および前記内側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ内部支持杭体および内部ジャッキを構成し、前記外側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ外部支持杭体および外部ジャッキを構成し、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキ中の各々は、台座および当該台座内で所定ストロークの伸縮が可能な支え棒を有し、すべてのジャッキの支え棒は初期には伸長状態となっており、すべての内部ジャッキの支え棒の上端は、内側支持ブロックおよびベースフレーム梁に固定されかつその下に懸垂しており、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキを、全体的に、交互する第１バッチのジャッキと第２のジャッキとに分けるステップ；
（３）すべての内外部ジャッキを、各々のジャッキの支え棒が台座へ所定の距離が縮むように操作し、かつ前記支え棒と前記台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留して、ケーソンを、施工領域内で一回目に所定の深さまで沈設し、井戸壁の刃先を地下に挿入するステップ；
（４）前記第１バッチのジャッキを２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第２バッチのジャッキに集中させ、当該第１バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第１バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第１バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第１バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップ；
（５）第２バッチのジャッキを操作して２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第１バッチのジャッキに集中させ、当該第２バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第２バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第２バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第２バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップと、
（６）各外部ジャッキの支え棒の周辺に位置しているストッパー装置を取り外すステップと；
（７）各ジャッキの支え棒がすべて台座に向かって一定の距離を縮むように、すべての内部および外部ジャッキを操作して、支え棒と台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留させて、ケーソンを、施工領域内で再び所定の深さまで沈設するステップ；
（８）ケーソンのボトムにある土を一層抉り出して、各内部支持杭体の一部を土から露出させるステップ；
（９）ケーソンが次々に沈設されるように、かつ各外部ジャッキ上のパッドブロックがすべて抜き出されるまで、ステップ（４）、（５）、（６）、（７）および（８）を順に繰り返して行って、各外部ジャッキを、対応する外側支持ブロックに直接押しつけるステップ；
（１０）すべての内部および外部ジャッキを、各ジャッキの支え棒が台座に向かって漸次に縮まれるように操作して、ケーソンを所定の深さまで漸次に沈みこむステップ；
（１１）ジャッキを回分的に取り外し、且つ、すべての支持杭体の頂部に、支持台のコンクリートを、当該すべての支持杭体の頂部が支持台のコンクリートによりケーソンを支持するまで打設させて、精確に最終の沈設を実現するステップ。
【請求項５】
ケーソン構造の外側支持ブロックは、基部および当該基部から下に向かって延伸した一対のストッパー壁を有し、前記基部およびストッパー壁は、井戸壁の全体の高さに沿って縦方向に延伸され、かつ、前記ストッパー壁は前記外壁面から突出されており、前記ストッパー壁内には長方体状のガイドパッドレールが設置されており、前記一組のパッドブロックは、基部とストッパー壁とガイドパッドレールとにより囲まれた空間内に設置され、且つ長方体状のストッパー板により前記二つのストッパー壁を互いに接続することで、パッドブロックが二つのストッパー壁、ガイドパッドレールおよびストッパー板により囲まれた空間に制限され、前記二つのストッパー壁、ガイドパッドレールおよびストッパー板の共により、パッドブロックを縦方向のみに動作させる、前記ストッパー装置を構成する、ことを特徴とする請求項４に記載のケーソン構造を地下に精確に沈設する方法。
【請求項６】
前記支持杭体は、高強度コンクリート管杭または鉄管杭 であり、管杭を地下の地盤支持層まで埋め込める、ことを特徴とする請求項４に記載のケーソン構造を地下に精確に沈設する方法。
【請求項１】
内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差するフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されているケーソン構造であって、前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、前記井戸壁の最下端には斜面を有する刃先が形成されている、ことを特徴とするケーソン構造。
【請求項２】
前記外側支持ブロックは、基部および当該基部から下に向かって延伸した一対のストッパー壁を有している、ことを特徴とする請求項１に記載のケーソン構造。
【請求項３】
前記基部およびストッパー壁は、井戸壁の全体の高さに沿って縦方向に延伸され、かつ、前記ストッパー壁は前記外壁面から突出されており、前記ストッパー壁内には長方体状のガイドパッドレールが設置され、当該ガイドパッドレールは前記井戸壁の外壁面に固定されている、ことを特徴とするケーソン構造。
【請求項４】
ケーソン構造を地下に精確に沈設する方法であって、
（１）施工領域を選び、当該施工領域内に、複数の支持杭体を、その一部の長さが当該施工領域の地面上に露出するように打ち込むステップ；
（２）前記施工領域内にケーソン構造を構築し、当該ケーソン構造は、内壁面と当該内壁面に対向している外壁面を有する、閉合された井戸壁を備えており、前記内壁面の間には、水平面および垂直面内で相互交差するフレーム梁および井戸壁の最下端に近付いたベースフレーム梁が複数設置されているケーソン構造であって、前記内壁面には同一高さの内側支持ブロックが複数形成され、前記外壁面には同一高さの外側支持ブロックが複数形成され、かつ外側支持ブロックは内側支持ブロックより高く設置されており、前記ベースフレーム梁の底面は刃先がない平面であり、かつ、当該ケーソン構造のベースフレーム梁および内側支持ブロックは、ジャッキを介して、前記施工領域内の一部の支持杭体上にそれぞれ支持され、当該ケーソン構造の外側支持ブロックは、縦方向に積層された一組のパッドブロックおよび最下端のパッドブロックの下方に支持されたジャッキを介して、前記施工領域の一部の支持杭体上に支持されており、縦方向に積層された複数のパッドブロックの周辺には、当該パッドブロックの位置を制限して、当該パッドブロックを縦方向のみで運動させるストッパー装置が設置されており、前記ベースフレーム梁および前記内側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ内部支持杭体および内部ジャッキを構成し、前記外側支持ブロックを支持する支持杭体およびジャッキは、それぞれ外部支持杭体および外部ジャッキを構成し、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキ中の各々は、台座および当該台座内で所定ストロークの伸縮が可能な支え棒を有し、すべてのジャッキの支え棒は初期には伸長状態となっており、すべての内部ジャッキの支え棒の上端は、内側支持ブロックおよびベースフレーム梁に固定されかつその下に懸垂しており、すべての内部ジャッキおよび外部ジャッキを、全体的に、交互する第１バッチのジャッキと第２のジャッキとに分けるステップ；
（３）すべての内外部ジャッキを、各々のジャッキの支え棒が台座へ所定の距離が縮むように操作し、かつ前記支え棒と前記台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留して、ケーソンを、施工領域内で一回目に所定の深さまで沈設し、井戸壁の刃先を地下に挿入するステップ；
（４）前記第１バッチのジャッキを２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第２バッチのジャッキに集中させ、当該第１バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第１バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第１バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第１バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第１バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップ；
（５）第２バッチのジャッキを操作して２０〜５０ｍｍ縮むように操作して、ケーソンのすべての負荷を前記第１バッチのジャッキに集中させ、当該第２バッチのジャッキを無負荷状態としてから、当該第２バッチのジャッキの各外側支持ブロックと対応する外部ジャッキとの間に設置されている一組のパッドブロックのうちで、一番高いパッドブロックを抜き出し、その後、前記第２バッチのジャッキ中の各外部ジャッキを、その各々の支え棒が台座に対して上に向かって伸長するように操作して、当該組における残りパッドブロック中の最上端に位置するパッドブロックと外側支持ブロックとを接触させ、かつ両方を互いに緊密に押し付け、その後、前記第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの下に位置する内部支持杭体を一定の長さに切断して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体との間に大きい隙間を形成させ、そして、第２バッチのジャッキ中の各内部ジャッキの台座が支え棒に対して下に向かってドロップするように、その内部ジャッキの各々を操作して、第２バッチのジャッキ中の内部ジャッキの台座と切断後の残りの内部支持杭体とを互いに緊密に押し付けて、ケーソンのすべての負荷を、第１バッチおよび第２バッチのジャッキ上に集中させるステップと、
（６）各外部ジャッキの支え棒の周辺に位置しているストッパー装置を取り外すステップと；
（７）各ジャッキの支え棒がすべて台座に向かって一定の距離を縮むように、すべての内部および外部ジャッキを操作して、支え棒と台座との間に３０ｍｍ以上の行程隙間を保留させて、ケーソンを、施工領域内で再び所定の深さまで沈設するステップ；
（８）ケーソンのボトムにある土を一層抉り出して、各内部支持杭体の一部を土から露出させるステップ；
（９）ケーソンが次々に沈設されるように、かつ各外部ジャッキ上のパッドブロックがすべて抜き出されるまで、ステップ（４）、（５）、（６）、（７）および（８）を順に繰り返して行って、各外部ジャッキを、対応する外側支持ブロックに直接押しつけるステップ；
（１０）すべての内部および外部ジャッキを、各ジャッキの支え棒が台座に向かって漸次に縮まれるように操作して、ケーソンを所定の深さまで漸次に沈みこむステップ；
（１１）ジャッキを回分的に取り外し、且つ、すべての支持杭体の頂部に、支持台のコンクリートを、当該すべての支持杭体の頂部が支持台のコンクリートによりケーソンを支持するまで打設させて、精確に最終の沈設を実現するステップ。
【請求項５】
ケーソン構造の外側支持ブロックは、基部および当該基部から下に向かって延伸した一対のストッパー壁を有し、前記基部およびストッパー壁は、井戸壁の全体の高さに沿って縦方向に延伸され、かつ、前記ストッパー壁は前記外壁面から突出されており、前記ストッパー壁内には長方体状のガイドパッドレールが設置されており、前記一組のパッドブロックは、基部とストッパー壁とガイドパッドレールとにより囲まれた空間内に設置され、且つ長方体状のストッパー板により前記二つのストッパー壁を互いに接続することで、パッドブロックが二つのストッパー壁、ガイドパッドレールおよびストッパー板により囲まれた空間に制限され、前記二つのストッパー壁、ガイドパッドレールおよびストッパー板の共により、パッドブロックを縦方向のみに動作させる、前記ストッパー装置を構成する、ことを特徴とする請求項４に記載のケーソン構造を地下に精確に沈設する方法。
【請求項６】
前記支持杭体は、高強度コンクリート管杭または鉄管杭 であり、管杭を地下の地盤支持層まで埋め込める、ことを特徴とする請求項４に記載のケーソン構造を地下に精確に沈設する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１２ｃ】
【図１２ｄ】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１３ｃ】
【図１３ｄ】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１２ｃ】
【図１２ｄ】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１３ｃ】
【図１３ｄ】
【図１４】
【図１５】
【公表番号】特表２０１１−５１０１９５（Ｐ２０１１−５１０１９５Ａ）
【公表日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４３３６４（Ｐ２０１０−５４３３６４）
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２００９／０７００３８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０９４９１２
【国際公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【出願人】（５１０１９４２８６）
【出願人】（５１０１９４２９７）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２００９／０７００３８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０９４９１２
【国際公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【出願人】（５１０１９４２８６）
【出願人】（５１０１９４２９７）
【Ｆターム（参考）】
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