路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソンおよびその沈設方法
【課題】ニューマチックケーソン工法と開削工法の組合せを可能とする、路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソンとその沈設方法の提供。
【解決手段】気密装置は、中間杭周面に摺動可能に気密に取付けられる内周部と、ニューマチックケーソンの圧気床板に気密に固定される外周部とを含み、軸線を半径方向に可動とする環状体として、相互に気密結合しうる二つ割半部の形で形成される。この気密装置を備えるニューマチックケーソンの沈設方法は、路面覆工直下に掘削した一次掘削面において、先に打設されている各中間杭をその周囲に間隙を置いて貫挿させて取り込んで圧気床板を構築し、圧気床板上面で各中間杭を両側から二つ割半部で挟んで互いに結合し、中間杭の軸方向に摺動可能かつ半径方向に移動可能に気密に気密装置を取付けるので、圧気床板と中間杭の間を気密にしてニューマチックケーソンを沈下させる。
【解決手段】気密装置は、中間杭周面に摺動可能に気密に取付けられる内周部と、ニューマチックケーソンの圧気床板に気密に固定される外周部とを含み、軸線を半径方向に可動とする環状体として、相互に気密結合しうる二つ割半部の形で形成される。この気密装置を備えるニューマチックケーソンの沈設方法は、路面覆工直下に掘削した一次掘削面において、先に打設されている各中間杭をその周囲に間隙を置いて貫挿させて取り込んで圧気床板を構築し、圧気床板上面で各中間杭を両側から二つ割半部で挟んで互いに結合し、中間杭の軸方向に摺動可能かつ半径方向に移動可能に気密に気密装置を取付けるので、圧気床板と中間杭の間を気密にしてニューマチックケーソンを沈下させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、道路、公園等の地表面を覆工で使用可能とする間、その直下に地下構造物をニューマチックケーソン工法で構築する場合において、覆工の中間位置支保のため打設した中間杭の周面と、中間杭挿通のためニューマチックケーソンの圧気床板に設けた開口の周面との間の気密装置、ならびにこの気密装置を用いて覆工の中間杭の存在下で可能となるニューマチックケーソン工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路等の直下に地下構造物を構築する場合や、例えば地下道路に接続して換気設備等を収容する地下構造物を建設する場合等に専ら採用されているのは開削工法である。この開削工法では、所定領域の地表面から掘削すべき溝や立坑のような掘削空間の周壁部に地下構造物の底面となる所定深さ以上の杭打ちを行い、地表面覆工と山留壁を構築し、所定深さまで地盤を掘削する。その後、この場合、通常は掘削空間の内径または幅が増えれば地表面覆工の桁のスパンが延びるのでその中間を支承する中間杭が掘削空間内に打設され、地下構造物は打設された中間杭を巻き込んで掘削空間内に構築される。地下構造物に巻き込まれた中間杭の一部は構造物に残置され、残りは撤去される。
【０００３】
一方、開削工法は開放的な掘削を行うので、比較的に安定した地盤を対象とする場合に適しているが、例えば地下水が存在する地盤では、地盤掘削と共に湧出する地下水をくみ上げることになるが、これにより周辺の地下水位を下げ、井戸枯れや地盤沈下の原因となる。これを避け、開削工法による掘削において地下水による地盤のボイリングやヒービングの発生を予防するために採りうる方策は、山留壁の根入れ長を大きくすること、掘削面の地盤改良等であるが、これらはいずれも工期を長引かせ、工費を増大させる。
【０００４】
地下構造物を構築するについて地下水への対策の面でも優れているのがニューマチックケーソン工法であり、その一種に路下式ケーソン工法の名がある通り、路面覆工の直下で一次掘削面と呼ばれる小深度地点まで実質的に開削工法と同様に掘削し、一次掘削面からニューマチックケーソンを構築しながら所定深度まで掘削を進め、ケーソンを沈下させて行く工法である。この場合も掘削空間内に地下構造物としてのケーソンを構築するため、路面覆工支保用の中間杭を打設することは中間杭を貫通させてケーソンを構築することとなるが、ニューマチックケーソンにおいてはその先端底部に、掘削地盤の安定化と地下水湧出防止のために高気圧に維持した圧気作業室が設けられるので、中間杭の貫通は圧気作業室を高気圧に維持することを不可能とする。したがって構築すべき地下構造物が大型である場合、あるいは覆工すべき道路等の幅が大きい場合には使用する覆工用材も長大となるため、中間杭の使用は避けられず、ニューマチックケーソン工法を適用することはできない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「チェックポイントに基づく土木施工管理の実務」１３巻「トンネル・地下鉄工事」横田高良・栗原和夫著、昭和５６年２月２５日、株式会社山海堂発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ニューマチックケーソン工法は上記の通り掘削地盤の安定化と地下水湧出防止を意図するものであり、開削工法よりはるかに工期や構造物の品質の点で有利であるが、大規模の路面覆工を中間杭打設によって可能とする開削工法と組み合わせて双方の利点を生かすことができれば、更に有利となることは明らかである。そのためにはニューマチックケーソンの圧気作業室の天井をなす圧気床板と、圧気床板を貫通する中間杭との間に、圧気作業室からの高気圧に抗して気密性を保つこと、更に、打設され固定された中間杭に対して掘削進行と共に沈下するニューマチックケーソンの圧気床板の垂直移動を許す気密性であること、更にまた、路面覆工を支保する多数の中間杭の全てが完全に垂直であることはありえず、更に、ニューマチックケーソンの掘削沈下時に、ケーソンが全く傾かずかつ水平変位もせずに沈下することはなく、幾分かの傾きや水平変位を生じることは止むを得ない。従って、圧気床板の垂直移動の間に生ずる中間杭の相対的な水平移動や傾斜を吸収する気密性であること、を満たす気密構成を実現する必要がある。本発明はこのような問題点を解決すべき課題として提案されたものである。
【０００７】
従って本発明は、中間杭が打設された大規模路面覆工等の直下で、掘削地盤安定化と湧水防止のための圧気作業室を区画する圧気床板を備えるニューマチックケーソンを掘削沈下させるために、ケーソン内部を上下に貫通する中間杭の周面と圧気床板の中間杭貫挿用開口の周面との間の相対的な上下左右の移動を吸収する気密装置を有するニューマチックケーソンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明による請求項１の路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソンは、内周部を路面覆工の中間杭の周面に軸方向に摺動可能にかつ気密に取り付け、外周部をニューマチックケーソンの圧気床板の上面に気密に取り付けられ、かつ全体として互いに気密に結合される二つ割半部に形成されかつ軸線を半径方向に可動とした環状体でなる気密装置を備えることを特徴とする。
請求項２の路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソンは、請求項１記載のものにおいて、気密装置が、内周部を、中央に中間杭を貫挿する貫挿穴とその周縁にフランジを含む筒状部を有しかつ弾性材でなる裁頭円錐体とし、外周部を、裁頭円錐体と一体に設けた環状板部とすることを特徴とする。
請求項３の路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソンは、請求項１記載のものにおいて、気密装置が、内周部は中間杭の周面を摺動可能とする間隙を置いて包囲する貫挿穴を中央に有する環状可動体でなり、外周部は環状可動体の外周部分を上下面と外周面から、実質的に同心状に、外周面に対し可動空間を置いて包囲する環状ケースでなり、環状可動体は貫挿穴の周面に沿って中間杭との間隙を気密にかつ摺動可能に封止するように設けた内方シール、および外周部分の上下面とこれら上下面に対向する環状ケースの内面との間の間隙を気密にかつ摺動可能に封止する外方シールを備え、環状ケースは環状可動体の貫挿穴と同心の中央穴を有し、中央穴の径は中間杭を貫挿したときに少なくとも可動空間と同一の幅の環状空間を中間杭周囲に残す値であり、環状可動体と環状ケースは、それぞれ直径線に沿って二等分された一対の半部に形成され、各半部は中間杭周面を包囲して相互に気密に緊締されることを特徴とする。
上記目的達成のため、本発明による請求項４の路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法は、路面等の地表面の所定領域の四方に山留壁を構築し、山留壁が囲む地表面から地盤の掘削を開始して地表面に沿う覆工を設置し、第一の所定深度の一次掘削面まで山留支保工を行いつつ地盤を掘削し、山留壁と山留支保工に囲まれた一次掘削面上の作業空間においてニューマチックケーソンの刃口と圧気床板を構築して圧気作業室を形成し、上端にマテリアルロックとマンロックのそれぞれを備えるマテリアルシャフトとマンシャフトを下端において圧気床板を貫通させて設置し、圧気作業室を高気圧による圧気状態に維持し、掘削土砂をマテリアルシャフトとマテリアルロックを介して排出しかつ圧気床板上に側壁を構築しつつ圧気作業室内の地盤を第二の所定深度まで掘削すると共にニューマチックケーソンを沈下させ、完成させる各工程よりなるニューマチックケーソンの沈設方法において、覆工を設置する工程に先立って、所定領域の規模に応じて決まる間隔で覆工支保用の複数の中間杭を地盤中に実質的に垂直に、第二の所定深度を越えて打設し、圧気作業室を形成する工程において、中間杭を摺動可能に貫挿させて開口部を形成しつつ圧気床板を構築し、内周部を中間杭の周面に摺動可能にかつ気密に取付けると共に外周部を圧気床板の上面に気密に取付ける、全体として気密に結合される二つ割半部に形成されかつ軸線を半径方向に可動とした気密装置を、圧気床板の上面において二つ割半部で中間杭を挟んで半部同士を結合し、中間杭と圧気床板との間に取付けることを特徴とする。
請求項５の路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法は、請求項４記載の方法において、気密装置を取付ける工程で用いる気密装置を、請求項２に記載するものとすることを特徴とする。
請求項６の路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法は、請求項４記載の方法において、気密装置を取付ける工程で用いる気密装置を、請求項３に記載するものとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
路面覆工支保用として掘削地盤に打設した中間杭を摺動可能に貫挿させて、ニューマチックケーソンの圧気作業室を区画する圧気床板を構築し、中間杭の周面と圧気床板の上面との間を本発明による気密装置により、中間杭の軸方向と半径方向とに摺動可能にかつ気密に結合するので、従来は組合せ施工が不可能であった、中間杭による支保を必要とする大型の路面覆工と大型の地下構造物としてのニューマチックケーソンの構築とを併合して行うことが可能となり、それによって地盤掘削の安全性の向上、工期の短縮、そして工費の削減の面で顕著な効果が見られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施例１によるニューマチックケーソン沈設方法の、道路面下の一次掘削面におけるニューマチックケーソン沈下工事開始時の状況を略図的に示す断面図である。
【図２】図２は図１の方法の、二次掘削面におけるニューマチックケーソン沈下工事終了時の状況を略図的に示す断面図である。
【図３】図３は本発明による圧気床板と中間杭の間の気密装置の、一方の二つ割半部の中間杭への取付け位置における側面図である。
【図４】図４は図３の気密装置の二つ割半部の結合状態における、一部を取り除いて示す上面図である。
【図５】図５は本発明の実施例３による気密装置の、一方の二つ割半部の取付け位置における側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１および図２を参照し、実施例１として先ず本発明による気密装置を用いたニューマチックケーソンの沈設方法を説明し、次いで図３および図４について本発明による路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置にかかる実施例２の詳細を説明し、更に図５について気密装置にかかる実施例３を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、後述する本発明の気密装置を用いて、大規模の路面覆工直下において施行するニューマチックケーソン工法の初期段階、特に、山留壁構築と中間杭打設と路面覆工架設を行って路面覆工直下に掘削した作業空間の底面をなす一次掘削面１１上において、中間杭１４を取り込んでニューマチックケーソンＡの先端部分を構築し、一次掘削面１１の地盤Ｅを更に掘削してニューマチックケーソンＡの沈下を開始しようとする状態を示す。
【００１３】
この状態に至る工程を順に述べれば、先ず、地表面１０の所定領域の四方を囲んで山留壁１３を地中に、一次掘削面１１を越える深さまで構築する。例えば筒状鋼管でなる複数本の中間杭１４を、路面覆工１５の主桁１６ないし横桁１７を設置すべき線に沿って、ニューマチックケーソンＡを沈下させる所定深度の二次掘削面１２を越える深さまで、実質的に垂直に打設する。所定領域の地表面１０の掘削を開始し、主桁１６と横桁１７を中間杭１４の頂部に載せ、山留壁１３間に架橋し、覆工板１８を載置して路面覆工１５を架設する。路面覆工とは道路面を仮設することをさすが、道路面に限らず、他のいかなる種類の地表面であっても良い。路面覆工１５または隣接の地表面１０の適宜の位置に、残土排出及び掘削操作制御設備１９を設置する。地盤掘削の進行と共に、必要に応じて対向する山留壁１３間に山留腹起し２０と切梁２１を架設し、山留アンカー定着材２２を介し山留壁１３を通して周囲地盤に山留アンカー２３を打ち込み、山留壁支保工を施工する。路面覆工１５または切梁２１の下方において、ニューマチックケーソンＡの先端部分を構築するに充分な作業空間２４を提供する所定深度の一次掘削面１１まで、山留壁１３に囲まれた地盤Ｅを掘削する。
【００１４】
一次掘削面１１上の、中間杭１４が林立する作業空間２４において、ニューマチックケーソンＡの底面をなすと共に下面四辺から突き出す刃口Ｂ１で囲まれた圧気作業室Ｄを下面側に区画する圧気床板Ｂを、中間杭１４を貫挿させて取り込みながら構築する。その際には、中間杭１４の間の空間に、中間杭１４の周面に対しては摺動を可能とする間隙を確保してコンクリート等を打設し、圧気床板Ｂが構築されることとなる。圧気床板Ｂの構築と共に、実施例２および３において詳述する本発明による気密装置Ｋが、中間杭１４の各々の周面とそれを取り巻く圧気床板Ｂの上面との間に取付けられる。略述すれば、気密装置Ｋは内周部を中間杭１４の周面に摺動可能にかつ気密に取付けると共に外周部を圧気床板Ｂの上面に気密に固定する、全体として相互に気密に結合される二つ割半部として形成されかつ軸線を半径方向に可動としている。この二つ割半部の各々の内周部で各中間杭１４を挟持し、二つ割半部同士を気密に結合し、外周部を圧気床板Ｂの上面に固定して気密装置Ｋを取付ける。
【００１５】
圧気床板Ｂの構築と共に、ケーソン掘削機（図示しない）等の機資材と排出土砂バケットを昇降させるマテリアルシャフトＦと、作業員が昇降するマンシャフトＨのそれぞれの下端を固定的に貫通させる。マテリアルシャフトＦとマンシャフトＨの上端にはそれぞれ圧気扉を備えるマテリアルロックＧとマンロックＩが設置される。図示は省くが、マテリアルシャフトＦとマンシャフトＨの下端開口にも圧気扉を設置し、圧気作業室Ｄ内に、残土排出及び掘削操作制御設備１９により遠隔操作されるケーソン掘削機を配置し、圧気作業室Ｄのための圧気配管を設置し、掘削残土排出設備を設置した後、ケーソン掘削機を操作して圧気作業室Ｄ内の一次掘削面１１から再び地盤Ｅの掘削を開始する。圧気床板Ｂの側部上面にニューマチックケーソンＡの側壁Ｃの第一段階Ｃ１を構築し、掘削残土を排出して掘削進行と共にニューマチックケーソンＡを沈下させる。これらの動作を反復して、所定深度の二次掘削面１２に至る。その間、気密装置ＫはニューマチックケーソンＡの沈下と共に中間杭１４の周面を摺動しつつ、中間杭１４の周面と圧気床板Ｂの開口Ｊの周面との間の間隙を気密に封じ、圧気作業室Ｄからの気圧漏れを防止する。
【００１６】
図２に、二次掘削面１２に到達した状態のニューマチックケーソンＡを示す。掘削と沈下を反復する間に、作業空間２４内において側壁Ｃの各段階Ｃ２〜Ｃｎが逐次構築され、側壁の所定高さにおいて蓋板Ｌが中間杭１４やマテリアルシャフトＦとマンシャフトＨまたはそれらのロックＧ、Ｉを取り込んで構築される。マテリアルシャフトＦとマンシャフトＨはそれぞれセグメントを追加して延長されているが、中間杭１４自体は初めの打設状態から変わらず、中間杭１４の周面に取付けた気密装置Ｋの位置が、一次掘削面１１上の圧気床板Ｂの位置から二次掘削面１２上の位置への沈下に伴って変化している。中間杭１４は完全な垂直性を保つとは限らず、中間杭周面と圧気床板の開口周面との相対距離は変化するが、本発明による気密装置Ｋの軸線の半径方向における可動性がこの相対距離の変化を吸収し、装置の気密性は保たれる。
【００１７】
ニューマチックケーソンＡの沈下終了と共に圧気作業室Ｄにおける圧気状態での地盤掘削も終了する。圧気作業室内の機資材は撤去され、中埋めコンクリートが周知の手段で圧気作業室Ｄ内および中間杭１４と圧気床板の開口Ｊとの間の間隙に打設され、固化した後に気密装置Ｋは撤去される。また、必要に応じて中間杭も撤去される。マテリアルシャフトＦとそのロックＧおよびマンシャフトＨとそのロックＩも撤去され、最上の蓋板Ｌが構築される。その後、一次掘削面１１上の作業空間２４での地下構造物の仕上げ作業完了と共に、残りの空間を土砂等で埋め戻し、山留壁支保工と路面覆工を撤去し、路盤を再び形成し、周知の方法で路面を復旧して工事を終える。
【実施例２】
【００１８】
図３および図４に、実施例２として本発明の実施に最良の形態におけるニューマチックケーソンと中間杭の間の気密装置Ｋを示す。全体として二重構造の環状体のうちの内周部分をなす環状可動体３０と外周部分をなす環状ケース４０は、それぞれ直径線に沿って分割された二つ割半部３１、３２および４１、４２として形成され、図３はそれらの一方の半部３１と４１または３２と４２の組み合わせ状態を分割面で見た側面図であり、図４は装置全体の組合せから一方の環状ケース半部を取り除いた状態の上面図である。環状可動体３０はニューマチックケーソンの沈下と共に中間杭１４に沿ってその軸線方向に気密状態で摺動し、かつ中間杭１４の軸線の相対的な横移動に応答して半径方向に摺動するに対して、環状ケース４０はニューマチックケーソンの圧気床板Ｂの上面に固定されて環状可動体３０を半径方向に摺動可能にかつ気密状態で保持する。
【００１９】
気密装置Ｋの内周部分をなす環状可動体３０の各半部３１、３２は、組み合わせ状態において中央に中間杭１４を貫挿させる貫挿穴３３を形成し、貫挿穴３３の内周面の略中央に環状の内方シール３４を備える。勿論、内方シール３４も二つ割りされるが、Ｏリング状のもの、断面矩形状のもの、リップ形のもののいずれでも良く、材質としては天然ゴム、人造ゴム、ウレタンゴム、あるいは鋼繊維ブラシのいずれでも良い。貫挿穴３３の径は中間杭１４の径よりもやや大きく、相互間に間隙を形成するが、内方シール３４はこの間隙を封止して中間杭１４の周面に摺動可能に圧接する。図では、内方シール３４は貫挿穴３３の内周面の略中央、つまり環状可動体３０の厚さ方向の略中央に一列のみ設置されるが、必要に応じて複数列とすることもできる。また上記のいずれかの形状の内方シール材は、例えば取付け板とボルトにより、貫挿穴３３の内周面に形成した溝に取付けられる。望ましくは、例えば内方シール３４の上下あるいはいずれか一方に、土砂の侵入を防ぐ土砂ス クレーパー、ブラシ型土砂シール、ジェット水噴射装置などを設置すると良い。
【００２０】
環状可動体３０は、更に、上下面のそれぞれに外周縁に沿って設けた２本の環状溝の内側の溝に、一端を上下面から突き出して埋め込みした上下一対の外方シール３５を備え、環状ケース４０の後述の対向内面との間隙を摺動可能に封止する。外側の環状溝にはメタルベアリングやボールベアリングのようなベアリング３６を設置して、対向内面との間隙を一定に保ち、環状可動体３０の移動を円滑化し、かつ外方シール３５の封止を円滑にする。
【００２１】
環状可動体３０を可動に保持する環状ケース４０は、その半部４１、４２の各々が環状可動体３０の半部３１、３２の各々の外周部を上下から上記の間隙を置いて挟みこむ上板４３と下板４４、ならびに上下板４３、４４の外周を結合する側板４５により、断面をコ字状に形成される。側板４５の内周面は、環状可動体３０の半径方向の振動を許す可動空間４６を、環状可動体３０の外周面との間に設ける。可動空間４６の半径方向幅寸法は、ニューマチックケーソンの沈下精度や中間杭の打設精度と安全率を勘案して設定される。中間杭１４を貫挿する環状ケース４０の中央穴４７の径は、中間杭１４の周囲に少なくとも可動空間４６の幅と同じ幅の環状空間を残す値とする。望ましくは、適宜の手段により可動空間４６にオイルやグリースのような充填材を充填する。
【００２２】
環状可動体３０の各半部３１、３２は、ニューマチックケーソンＡの圧気床板Ｂが中間杭１４を貫挿して構築された後、中間杭１４を挟んで図３に現れた直径線に沿う分割面において互いに、例えばシート状シールを介して接合され、分割面に直交して両半部３１、３２を貫通するボルト孔３７の両端のボルトポケット３８間を貫通させたボルトナット３９を緊締して両半部３１、３２を気密に結合し、気密装置Ｋの内周部分としての環状可動体３０が形成される。
【００２３】
次いで、気密装置Ｋの外周部分をなす環状ケース４０の各半部４１、４２を、上記のように形成された環状可動体３０の外周部に中間杭１４の両側から被せて、図３に見られるように、環状可動体３０の上下面の外方シール３５を環状ケース４０の上下板４３、４４の内面に摺動可能に当接させ、両半部４１、４２を分割面においてシート状シールを介して接合し、分割面に直交して上下板４３、４４を貫通するボルト孔４８の両端のボルトポケット４８ａ間に挿通したボルトナット４８ｂを緊締して両半部４１、４２を気密に結合する。環状可動体３０との同心位置において例えば側板４５を縦に貫通するボルト孔に圧気床板から立ち上がるアンカーボルトを挿通して緊締し、気密装置Ｋの外周部分として環状ケース４０を圧気床板Ｂの上面に固定し、本発明による気密装置Ｋが完成する。
【実施例３】
【００２４】
本発明による簡素化された他の実施形態における気密装置を、実施例３として図５に示す。この気密装置５０は全体として例えば伸縮性に富むゴムで、中間杭１４を取り囲む環状体５１として作成され、内周部５２で中間杭１４の周面に摺動可能にかつ気密に取付けられ、外周部５３でニューマチックケーソンの圧気床板Ｂの上面に例えばアンカーボルト５４で固定される。気密装置５０は実施例２と同じく一対の二つ割半部として作られ、互いに中間杭１４を挟んで分割面を接合し、接着剤またはボルトナットで気密に結合される。望ましい形態として、環状体５１は裁頭円錐形に作られ、その内周部５２は円筒形に形成されて上端縁にフランジを有し、フランジに隣接して例えばバネ材または高弾性ゴムでなるバンドを巻き、内周部５２を補強する。弾性材でなる環状体５１は平板状であっても中間杭１４の半径方向の移動に十分対応可能であるが、図示のような円錐形であれば更に対応性が高くなる。適応する弾性材としては、特に耐久性を考慮すれば、例えば鋼繊維や炭素繊維で補強したゴムが挙げられる。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ ニューマチックケーソン
Ｂ 圧気床板
Ｂ１ 刃口
Ｃ 側壁
Ｄ 圧気作業室
Ｅ 地盤
Ｆ マテリアルシャフト
Ｇ マテリアルロック
Ｈ マンシャフト
Ｉ マンロック
Ｊ 開口
Ｋ 気密装置
Ｌ 蓋板
１０ 地表面
１１ 一次掘削面
１２ 二次掘削面
１３ 山留壁
１４ 中間杭
１５ 路面覆工
１６ 主桁
１７ 横板
１８ 覆工板
１９ 残土排出及び掘削操作制御設備
２０ 山留腹起し
２１ 切梁
２２ 山留アンカー定着材
２３ 山留アンカー
２４ 作業空間
３０ 環状可動体
３１ 二つ割半部
３２ 二つ割半部
３３ 貫挿穴
３４ 内方シール
３５ 外方シール
３６ ベアリング
３７ ボルト孔
３８ ボルトポケット
３９ ボルトナット
４０ 環状ケース
４１ 二つ割半部
４２ 二つ割半部
４３ 上板
４４ 下板
４５ 側板
４６ 可動空間
４７ 中央穴
４８ ボルト孔
４８ａ ボルトポケット
４８ｂ ボルトナット
４９ アンカーボルト
５０ 気密装置
５１ 環状体
５２ 内周部
５３ 外周部
５４ アンカーボルト
５５ バンド
【技術分野】
【０００１】
この発明は、道路、公園等の地表面を覆工で使用可能とする間、その直下に地下構造物をニューマチックケーソン工法で構築する場合において、覆工の中間位置支保のため打設した中間杭の周面と、中間杭挿通のためニューマチックケーソンの圧気床板に設けた開口の周面との間の気密装置、ならびにこの気密装置を用いて覆工の中間杭の存在下で可能となるニューマチックケーソン工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路等の直下に地下構造物を構築する場合や、例えば地下道路に接続して換気設備等を収容する地下構造物を建設する場合等に専ら採用されているのは開削工法である。この開削工法では、所定領域の地表面から掘削すべき溝や立坑のような掘削空間の周壁部に地下構造物の底面となる所定深さ以上の杭打ちを行い、地表面覆工と山留壁を構築し、所定深さまで地盤を掘削する。その後、この場合、通常は掘削空間の内径または幅が増えれば地表面覆工の桁のスパンが延びるのでその中間を支承する中間杭が掘削空間内に打設され、地下構造物は打設された中間杭を巻き込んで掘削空間内に構築される。地下構造物に巻き込まれた中間杭の一部は構造物に残置され、残りは撤去される。
【０００３】
一方、開削工法は開放的な掘削を行うので、比較的に安定した地盤を対象とする場合に適しているが、例えば地下水が存在する地盤では、地盤掘削と共に湧出する地下水をくみ上げることになるが、これにより周辺の地下水位を下げ、井戸枯れや地盤沈下の原因となる。これを避け、開削工法による掘削において地下水による地盤のボイリングやヒービングの発生を予防するために採りうる方策は、山留壁の根入れ長を大きくすること、掘削面の地盤改良等であるが、これらはいずれも工期を長引かせ、工費を増大させる。
【０００４】
地下構造物を構築するについて地下水への対策の面でも優れているのがニューマチックケーソン工法であり、その一種に路下式ケーソン工法の名がある通り、路面覆工の直下で一次掘削面と呼ばれる小深度地点まで実質的に開削工法と同様に掘削し、一次掘削面からニューマチックケーソンを構築しながら所定深度まで掘削を進め、ケーソンを沈下させて行く工法である。この場合も掘削空間内に地下構造物としてのケーソンを構築するため、路面覆工支保用の中間杭を打設することは中間杭を貫通させてケーソンを構築することとなるが、ニューマチックケーソンにおいてはその先端底部に、掘削地盤の安定化と地下水湧出防止のために高気圧に維持した圧気作業室が設けられるので、中間杭の貫通は圧気作業室を高気圧に維持することを不可能とする。したがって構築すべき地下構造物が大型である場合、あるいは覆工すべき道路等の幅が大きい場合には使用する覆工用材も長大となるため、中間杭の使用は避けられず、ニューマチックケーソン工法を適用することはできない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「チェックポイントに基づく土木施工管理の実務」１３巻「トンネル・地下鉄工事」横田高良・栗原和夫著、昭和５６年２月２５日、株式会社山海堂発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ニューマチックケーソン工法は上記の通り掘削地盤の安定化と地下水湧出防止を意図するものであり、開削工法よりはるかに工期や構造物の品質の点で有利であるが、大規模の路面覆工を中間杭打設によって可能とする開削工法と組み合わせて双方の利点を生かすことができれば、更に有利となることは明らかである。そのためにはニューマチックケーソンの圧気作業室の天井をなす圧気床板と、圧気床板を貫通する中間杭との間に、圧気作業室からの高気圧に抗して気密性を保つこと、更に、打設され固定された中間杭に対して掘削進行と共に沈下するニューマチックケーソンの圧気床板の垂直移動を許す気密性であること、更にまた、路面覆工を支保する多数の中間杭の全てが完全に垂直であることはありえず、更に、ニューマチックケーソンの掘削沈下時に、ケーソンが全く傾かずかつ水平変位もせずに沈下することはなく、幾分かの傾きや水平変位を生じることは止むを得ない。従って、圧気床板の垂直移動の間に生ずる中間杭の相対的な水平移動や傾斜を吸収する気密性であること、を満たす気密構成を実現する必要がある。本発明はこのような問題点を解決すべき課題として提案されたものである。
【０００７】
従って本発明は、中間杭が打設された大規模路面覆工等の直下で、掘削地盤安定化と湧水防止のための圧気作業室を区画する圧気床板を備えるニューマチックケーソンを掘削沈下させるために、ケーソン内部を上下に貫通する中間杭の周面と圧気床板の中間杭貫挿用開口の周面との間の相対的な上下左右の移動を吸収する気密装置を有するニューマチックケーソンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明による請求項１の路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソンは、内周部を路面覆工の中間杭の周面に軸方向に摺動可能にかつ気密に取り付け、外周部をニューマチックケーソンの圧気床板の上面に気密に取り付けられ、かつ全体として互いに気密に結合される二つ割半部に形成されかつ軸線を半径方向に可動とした環状体でなる気密装置を備えることを特徴とする。
請求項２の路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソンは、請求項１記載のものにおいて、気密装置が、内周部を、中央に中間杭を貫挿する貫挿穴とその周縁にフランジを含む筒状部を有しかつ弾性材でなる裁頭円錐体とし、外周部を、裁頭円錐体と一体に設けた環状板部とすることを特徴とする。
請求項３の路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソンは、請求項１記載のものにおいて、気密装置が、内周部は中間杭の周面を摺動可能とする間隙を置いて包囲する貫挿穴を中央に有する環状可動体でなり、外周部は環状可動体の外周部分を上下面と外周面から、実質的に同心状に、外周面に対し可動空間を置いて包囲する環状ケースでなり、環状可動体は貫挿穴の周面に沿って中間杭との間隙を気密にかつ摺動可能に封止するように設けた内方シール、および外周部分の上下面とこれら上下面に対向する環状ケースの内面との間の間隙を気密にかつ摺動可能に封止する外方シールを備え、環状ケースは環状可動体の貫挿穴と同心の中央穴を有し、中央穴の径は中間杭を貫挿したときに少なくとも可動空間と同一の幅の環状空間を中間杭周囲に残す値であり、環状可動体と環状ケースは、それぞれ直径線に沿って二等分された一対の半部に形成され、各半部は中間杭周面を包囲して相互に気密に緊締されることを特徴とする。
上記目的達成のため、本発明による請求項４の路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法は、路面等の地表面の所定領域の四方に山留壁を構築し、山留壁が囲む地表面から地盤の掘削を開始して地表面に沿う覆工を設置し、第一の所定深度の一次掘削面まで山留支保工を行いつつ地盤を掘削し、山留壁と山留支保工に囲まれた一次掘削面上の作業空間においてニューマチックケーソンの刃口と圧気床板を構築して圧気作業室を形成し、上端にマテリアルロックとマンロックのそれぞれを備えるマテリアルシャフトとマンシャフトを下端において圧気床板を貫通させて設置し、圧気作業室を高気圧による圧気状態に維持し、掘削土砂をマテリアルシャフトとマテリアルロックを介して排出しかつ圧気床板上に側壁を構築しつつ圧気作業室内の地盤を第二の所定深度まで掘削すると共にニューマチックケーソンを沈下させ、完成させる各工程よりなるニューマチックケーソンの沈設方法において、覆工を設置する工程に先立って、所定領域の規模に応じて決まる間隔で覆工支保用の複数の中間杭を地盤中に実質的に垂直に、第二の所定深度を越えて打設し、圧気作業室を形成する工程において、中間杭を摺動可能に貫挿させて開口部を形成しつつ圧気床板を構築し、内周部を中間杭の周面に摺動可能にかつ気密に取付けると共に外周部を圧気床板の上面に気密に取付ける、全体として気密に結合される二つ割半部に形成されかつ軸線を半径方向に可動とした気密装置を、圧気床板の上面において二つ割半部で中間杭を挟んで半部同士を結合し、中間杭と圧気床板との間に取付けることを特徴とする。
請求項５の路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法は、請求項４記載の方法において、気密装置を取付ける工程で用いる気密装置を、請求項２に記載するものとすることを特徴とする。
請求項６の路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法は、請求項４記載の方法において、気密装置を取付ける工程で用いる気密装置を、請求項３に記載するものとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
路面覆工支保用として掘削地盤に打設した中間杭を摺動可能に貫挿させて、ニューマチックケーソンの圧気作業室を区画する圧気床板を構築し、中間杭の周面と圧気床板の上面との間を本発明による気密装置により、中間杭の軸方向と半径方向とに摺動可能にかつ気密に結合するので、従来は組合せ施工が不可能であった、中間杭による支保を必要とする大型の路面覆工と大型の地下構造物としてのニューマチックケーソンの構築とを併合して行うことが可能となり、それによって地盤掘削の安全性の向上、工期の短縮、そして工費の削減の面で顕著な効果が見られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施例１によるニューマチックケーソン沈設方法の、道路面下の一次掘削面におけるニューマチックケーソン沈下工事開始時の状況を略図的に示す断面図である。
【図２】図２は図１の方法の、二次掘削面におけるニューマチックケーソン沈下工事終了時の状況を略図的に示す断面図である。
【図３】図３は本発明による圧気床板と中間杭の間の気密装置の、一方の二つ割半部の中間杭への取付け位置における側面図である。
【図４】図４は図３の気密装置の二つ割半部の結合状態における、一部を取り除いて示す上面図である。
【図５】図５は本発明の実施例３による気密装置の、一方の二つ割半部の取付け位置における側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１および図２を参照し、実施例１として先ず本発明による気密装置を用いたニューマチックケーソンの沈設方法を説明し、次いで図３および図４について本発明による路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置にかかる実施例２の詳細を説明し、更に図５について気密装置にかかる実施例３を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、後述する本発明の気密装置を用いて、大規模の路面覆工直下において施行するニューマチックケーソン工法の初期段階、特に、山留壁構築と中間杭打設と路面覆工架設を行って路面覆工直下に掘削した作業空間の底面をなす一次掘削面１１上において、中間杭１４を取り込んでニューマチックケーソンＡの先端部分を構築し、一次掘削面１１の地盤Ｅを更に掘削してニューマチックケーソンＡの沈下を開始しようとする状態を示す。
【００１３】
この状態に至る工程を順に述べれば、先ず、地表面１０の所定領域の四方を囲んで山留壁１３を地中に、一次掘削面１１を越える深さまで構築する。例えば筒状鋼管でなる複数本の中間杭１４を、路面覆工１５の主桁１６ないし横桁１７を設置すべき線に沿って、ニューマチックケーソンＡを沈下させる所定深度の二次掘削面１２を越える深さまで、実質的に垂直に打設する。所定領域の地表面１０の掘削を開始し、主桁１６と横桁１７を中間杭１４の頂部に載せ、山留壁１３間に架橋し、覆工板１８を載置して路面覆工１５を架設する。路面覆工とは道路面を仮設することをさすが、道路面に限らず、他のいかなる種類の地表面であっても良い。路面覆工１５または隣接の地表面１０の適宜の位置に、残土排出及び掘削操作制御設備１９を設置する。地盤掘削の進行と共に、必要に応じて対向する山留壁１３間に山留腹起し２０と切梁２１を架設し、山留アンカー定着材２２を介し山留壁１３を通して周囲地盤に山留アンカー２３を打ち込み、山留壁支保工を施工する。路面覆工１５または切梁２１の下方において、ニューマチックケーソンＡの先端部分を構築するに充分な作業空間２４を提供する所定深度の一次掘削面１１まで、山留壁１３に囲まれた地盤Ｅを掘削する。
【００１４】
一次掘削面１１上の、中間杭１４が林立する作業空間２４において、ニューマチックケーソンＡの底面をなすと共に下面四辺から突き出す刃口Ｂ１で囲まれた圧気作業室Ｄを下面側に区画する圧気床板Ｂを、中間杭１４を貫挿させて取り込みながら構築する。その際には、中間杭１４の間の空間に、中間杭１４の周面に対しては摺動を可能とする間隙を確保してコンクリート等を打設し、圧気床板Ｂが構築されることとなる。圧気床板Ｂの構築と共に、実施例２および３において詳述する本発明による気密装置Ｋが、中間杭１４の各々の周面とそれを取り巻く圧気床板Ｂの上面との間に取付けられる。略述すれば、気密装置Ｋは内周部を中間杭１４の周面に摺動可能にかつ気密に取付けると共に外周部を圧気床板Ｂの上面に気密に固定する、全体として相互に気密に結合される二つ割半部として形成されかつ軸線を半径方向に可動としている。この二つ割半部の各々の内周部で各中間杭１４を挟持し、二つ割半部同士を気密に結合し、外周部を圧気床板Ｂの上面に固定して気密装置Ｋを取付ける。
【００１５】
圧気床板Ｂの構築と共に、ケーソン掘削機（図示しない）等の機資材と排出土砂バケットを昇降させるマテリアルシャフトＦと、作業員が昇降するマンシャフトＨのそれぞれの下端を固定的に貫通させる。マテリアルシャフトＦとマンシャフトＨの上端にはそれぞれ圧気扉を備えるマテリアルロックＧとマンロックＩが設置される。図示は省くが、マテリアルシャフトＦとマンシャフトＨの下端開口にも圧気扉を設置し、圧気作業室Ｄ内に、残土排出及び掘削操作制御設備１９により遠隔操作されるケーソン掘削機を配置し、圧気作業室Ｄのための圧気配管を設置し、掘削残土排出設備を設置した後、ケーソン掘削機を操作して圧気作業室Ｄ内の一次掘削面１１から再び地盤Ｅの掘削を開始する。圧気床板Ｂの側部上面にニューマチックケーソンＡの側壁Ｃの第一段階Ｃ１を構築し、掘削残土を排出して掘削進行と共にニューマチックケーソンＡを沈下させる。これらの動作を反復して、所定深度の二次掘削面１２に至る。その間、気密装置ＫはニューマチックケーソンＡの沈下と共に中間杭１４の周面を摺動しつつ、中間杭１４の周面と圧気床板Ｂの開口Ｊの周面との間の間隙を気密に封じ、圧気作業室Ｄからの気圧漏れを防止する。
【００１６】
図２に、二次掘削面１２に到達した状態のニューマチックケーソンＡを示す。掘削と沈下を反復する間に、作業空間２４内において側壁Ｃの各段階Ｃ２〜Ｃｎが逐次構築され、側壁の所定高さにおいて蓋板Ｌが中間杭１４やマテリアルシャフトＦとマンシャフトＨまたはそれらのロックＧ、Ｉを取り込んで構築される。マテリアルシャフトＦとマンシャフトＨはそれぞれセグメントを追加して延長されているが、中間杭１４自体は初めの打設状態から変わらず、中間杭１４の周面に取付けた気密装置Ｋの位置が、一次掘削面１１上の圧気床板Ｂの位置から二次掘削面１２上の位置への沈下に伴って変化している。中間杭１４は完全な垂直性を保つとは限らず、中間杭周面と圧気床板の開口周面との相対距離は変化するが、本発明による気密装置Ｋの軸線の半径方向における可動性がこの相対距離の変化を吸収し、装置の気密性は保たれる。
【００１７】
ニューマチックケーソンＡの沈下終了と共に圧気作業室Ｄにおける圧気状態での地盤掘削も終了する。圧気作業室内の機資材は撤去され、中埋めコンクリートが周知の手段で圧気作業室Ｄ内および中間杭１４と圧気床板の開口Ｊとの間の間隙に打設され、固化した後に気密装置Ｋは撤去される。また、必要に応じて中間杭も撤去される。マテリアルシャフトＦとそのロックＧおよびマンシャフトＨとそのロックＩも撤去され、最上の蓋板Ｌが構築される。その後、一次掘削面１１上の作業空間２４での地下構造物の仕上げ作業完了と共に、残りの空間を土砂等で埋め戻し、山留壁支保工と路面覆工を撤去し、路盤を再び形成し、周知の方法で路面を復旧して工事を終える。
【実施例２】
【００１８】
図３および図４に、実施例２として本発明の実施に最良の形態におけるニューマチックケーソンと中間杭の間の気密装置Ｋを示す。全体として二重構造の環状体のうちの内周部分をなす環状可動体３０と外周部分をなす環状ケース４０は、それぞれ直径線に沿って分割された二つ割半部３１、３２および４１、４２として形成され、図３はそれらの一方の半部３１と４１または３２と４２の組み合わせ状態を分割面で見た側面図であり、図４は装置全体の組合せから一方の環状ケース半部を取り除いた状態の上面図である。環状可動体３０はニューマチックケーソンの沈下と共に中間杭１４に沿ってその軸線方向に気密状態で摺動し、かつ中間杭１４の軸線の相対的な横移動に応答して半径方向に摺動するに対して、環状ケース４０はニューマチックケーソンの圧気床板Ｂの上面に固定されて環状可動体３０を半径方向に摺動可能にかつ気密状態で保持する。
【００１９】
気密装置Ｋの内周部分をなす環状可動体３０の各半部３１、３２は、組み合わせ状態において中央に中間杭１４を貫挿させる貫挿穴３３を形成し、貫挿穴３３の内周面の略中央に環状の内方シール３４を備える。勿論、内方シール３４も二つ割りされるが、Ｏリング状のもの、断面矩形状のもの、リップ形のもののいずれでも良く、材質としては天然ゴム、人造ゴム、ウレタンゴム、あるいは鋼繊維ブラシのいずれでも良い。貫挿穴３３の径は中間杭１４の径よりもやや大きく、相互間に間隙を形成するが、内方シール３４はこの間隙を封止して中間杭１４の周面に摺動可能に圧接する。図では、内方シール３４は貫挿穴３３の内周面の略中央、つまり環状可動体３０の厚さ方向の略中央に一列のみ設置されるが、必要に応じて複数列とすることもできる。また上記のいずれかの形状の内方シール材は、例えば取付け板とボルトにより、貫挿穴３３の内周面に形成した溝に取付けられる。望ましくは、例えば内方シール３４の上下あるいはいずれか一方に、土砂の侵入を防ぐ土砂ス クレーパー、ブラシ型土砂シール、ジェット水噴射装置などを設置すると良い。
【００２０】
環状可動体３０は、更に、上下面のそれぞれに外周縁に沿って設けた２本の環状溝の内側の溝に、一端を上下面から突き出して埋め込みした上下一対の外方シール３５を備え、環状ケース４０の後述の対向内面との間隙を摺動可能に封止する。外側の環状溝にはメタルベアリングやボールベアリングのようなベアリング３６を設置して、対向内面との間隙を一定に保ち、環状可動体３０の移動を円滑化し、かつ外方シール３５の封止を円滑にする。
【００２１】
環状可動体３０を可動に保持する環状ケース４０は、その半部４１、４２の各々が環状可動体３０の半部３１、３２の各々の外周部を上下から上記の間隙を置いて挟みこむ上板４３と下板４４、ならびに上下板４３、４４の外周を結合する側板４５により、断面をコ字状に形成される。側板４５の内周面は、環状可動体３０の半径方向の振動を許す可動空間４６を、環状可動体３０の外周面との間に設ける。可動空間４６の半径方向幅寸法は、ニューマチックケーソンの沈下精度や中間杭の打設精度と安全率を勘案して設定される。中間杭１４を貫挿する環状ケース４０の中央穴４７の径は、中間杭１４の周囲に少なくとも可動空間４６の幅と同じ幅の環状空間を残す値とする。望ましくは、適宜の手段により可動空間４６にオイルやグリースのような充填材を充填する。
【００２２】
環状可動体３０の各半部３１、３２は、ニューマチックケーソンＡの圧気床板Ｂが中間杭１４を貫挿して構築された後、中間杭１４を挟んで図３に現れた直径線に沿う分割面において互いに、例えばシート状シールを介して接合され、分割面に直交して両半部３１、３２を貫通するボルト孔３７の両端のボルトポケット３８間を貫通させたボルトナット３９を緊締して両半部３１、３２を気密に結合し、気密装置Ｋの内周部分としての環状可動体３０が形成される。
【００２３】
次いで、気密装置Ｋの外周部分をなす環状ケース４０の各半部４１、４２を、上記のように形成された環状可動体３０の外周部に中間杭１４の両側から被せて、図３に見られるように、環状可動体３０の上下面の外方シール３５を環状ケース４０の上下板４３、４４の内面に摺動可能に当接させ、両半部４１、４２を分割面においてシート状シールを介して接合し、分割面に直交して上下板４３、４４を貫通するボルト孔４８の両端のボルトポケット４８ａ間に挿通したボルトナット４８ｂを緊締して両半部４１、４２を気密に結合する。環状可動体３０との同心位置において例えば側板４５を縦に貫通するボルト孔に圧気床板から立ち上がるアンカーボルトを挿通して緊締し、気密装置Ｋの外周部分として環状ケース４０を圧気床板Ｂの上面に固定し、本発明による気密装置Ｋが完成する。
【実施例３】
【００２４】
本発明による簡素化された他の実施形態における気密装置を、実施例３として図５に示す。この気密装置５０は全体として例えば伸縮性に富むゴムで、中間杭１４を取り囲む環状体５１として作成され、内周部５２で中間杭１４の周面に摺動可能にかつ気密に取付けられ、外周部５３でニューマチックケーソンの圧気床板Ｂの上面に例えばアンカーボルト５４で固定される。気密装置５０は実施例２と同じく一対の二つ割半部として作られ、互いに中間杭１４を挟んで分割面を接合し、接着剤またはボルトナットで気密に結合される。望ましい形態として、環状体５１は裁頭円錐形に作られ、その内周部５２は円筒形に形成されて上端縁にフランジを有し、フランジに隣接して例えばバネ材または高弾性ゴムでなるバンドを巻き、内周部５２を補強する。弾性材でなる環状体５１は平板状であっても中間杭１４の半径方向の移動に十分対応可能であるが、図示のような円錐形であれば更に対応性が高くなる。適応する弾性材としては、特に耐久性を考慮すれば、例えば鋼繊維や炭素繊維で補強したゴムが挙げられる。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ ニューマチックケーソン
Ｂ 圧気床板
Ｂ１ 刃口
Ｃ 側壁
Ｄ 圧気作業室
Ｅ 地盤
Ｆ マテリアルシャフト
Ｇ マテリアルロック
Ｈ マンシャフト
Ｉ マンロック
Ｊ 開口
Ｋ 気密装置
Ｌ 蓋板
１０ 地表面
１１ 一次掘削面
１２ 二次掘削面
１３ 山留壁
１４ 中間杭
１５ 路面覆工
１６ 主桁
１７ 横板
１８ 覆工板
１９ 残土排出及び掘削操作制御設備
２０ 山留腹起し
２１ 切梁
２２ 山留アンカー定着材
２３ 山留アンカー
２４ 作業空間
３０ 環状可動体
３１ 二つ割半部
３２ 二つ割半部
３３ 貫挿穴
３４ 内方シール
３５ 外方シール
３６ ベアリング
３７ ボルト孔
３８ ボルトポケット
３９ ボルトナット
４０ 環状ケース
４１ 二つ割半部
４２ 二つ割半部
４３ 上板
４４ 下板
４５ 側板
４６ 可動空間
４７ 中央穴
４８ ボルト孔
４８ａ ボルトポケット
４８ｂ ボルトナット
４９ アンカーボルト
５０ 気密装置
５１ 環状体
５２ 内周部
５３ 外周部
５４ アンカーボルト
５５ バンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部を路面覆工の中間杭の周面に軸方向に摺動可能にかつ気密に取り付け、外周部をニューマチックケーソンの圧気床板の上面に気密に取り付けられ、かつ全体として互いに気密に結合される二つ割半部に形成されかつ軸線を半径方向に可動とした環状体でなる気密装置を備えることを特徴とする、路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソン。
【請求項２】
気密装置が、内周部を、中央に中間杭を貫挿する貫挿穴とその周縁にフランジを含む筒状部を有しかつ弾性材でなる裁頭円錐体とし、外周部を、裁頭円錐体と一体に設けた環状板部とすることを特徴とする、請求項１記載の路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソン。
【請求項３】
気密装置が、
内周部は中間杭の周面を摺動可能とする間隙を置いて包囲する貫挿穴を中央に有する環状可動体でなり、
外周部は環状可動体の外周部分を上下面と外周面から、実質的に同心状に、外周面に対し可動空間を置いて包囲する環状ケースでなり、
環状可動体は貫挿穴の周面に沿って中間杭との間隙を気密にかつ摺動可能に封止するように設けた内方シール、および外周部分の上下面とこれら上下面に対向する環状ケースの内面との間の間隙を気密にかつ摺動可能に封止する外方シールを備え、
環状ケースは環状可動体の貫挿穴と同心の中央穴を有し、中央穴の径は中間杭を貫挿したときに少なくとも可動空間と同一の幅の環状空間を中間杭周囲に残す値であり、
環状可動体と環状ケースは、それぞれ直径線に沿って二等分された一対の半部に形成され、各半部は中間杭周面を包囲して相互に気密に緊締される
ことを特徴とする、請求項１記載の路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソン。
【請求項４】
路面等の地表面の所定領域の四方に山留壁を構築し、山留壁が囲む地表面から地盤の掘削を開始して地表面に沿う覆工を設置し、第一の所定深度の一次掘削面まで山留支保工を行いつつ地盤を掘削し、山留壁と山留支保工に囲まれた一次掘削面上の作業空間においてニューマチックケーソンの刃口と圧気床板を構築して圧気作業室を形成し、上端にマテリアルロックとマンロックのそれぞれを備えるマテリアルシャフトとマンシャフトを下端において圧気床板を貫通させて設置し、圧気作業室を高気圧による圧気状態に維持し、掘削土砂をマテリアルシャフトとマテリアルロックを介して排出しかつ圧気床板上に側壁を構築しつつ圧気作業室内の地盤を第二の所定深度まで掘削すると共にニューマチックケーソンを沈下させ、完成させる各工程よりなるニューマチックケーソンの沈設方法において、
覆工を設置する工程に先立って、所定領域の規模に応じて決まる間隔で覆工支保用の複数の中間杭を地盤中に実質的に垂直に、第二の所定深度を越えて打設し、
圧気作業室を形成する工程において、中間杭を摺動可能に貫挿させて開口を形成しつつ圧気床板を構築し、内周部を中間杭の周面に摺動可能にかつ気密に取付けると共に外周部を圧気床板の上面に気密に取付ける、全体として気密に結合される二つ割半部に形成されかつ軸線を半径方向に可動とした気密装置を、圧気床板の上面において二つ割半部で中間杭を挟んで半部同士を結合し、中間杭と圧気床板との間に取付ける
ことを特徴とする、路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法。
【請求項５】
気密装置を取付ける工程で用いる気密装置を、請求項２に記載するものとすることを特徴とする、請求項４記載の路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法。
【請求項６】
気密装置を取付ける工程で用いる気密装置を、請求項３に記載するものとすることを特徴とする、請求項４記載の路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法。
【請求項１】
内周部を路面覆工の中間杭の周面に軸方向に摺動可能にかつ気密に取り付け、外周部をニューマチックケーソンの圧気床板の上面に気密に取り付けられ、かつ全体として互いに気密に結合される二つ割半部に形成されかつ軸線を半径方向に可動とした環状体でなる気密装置を備えることを特徴とする、路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソン。
【請求項２】
気密装置が、内周部を、中央に中間杭を貫挿する貫挿穴とその周縁にフランジを含む筒状部を有しかつ弾性材でなる裁頭円錐体とし、外周部を、裁頭円錐体と一体に設けた環状板部とすることを特徴とする、請求項１記載の路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソン。
【請求項３】
気密装置が、
内周部は中間杭の周面を摺動可能とする間隙を置いて包囲する貫挿穴を中央に有する環状可動体でなり、
外周部は環状可動体の外周部分を上下面と外周面から、実質的に同心状に、外周面に対し可動空間を置いて包囲する環状ケースでなり、
環状可動体は貫挿穴の周面に沿って中間杭との間隙を気密にかつ摺動可能に封止するように設けた内方シール、および外周部分の上下面とこれら上下面に対向する環状ケースの内面との間の間隙を気密にかつ摺動可能に封止する外方シールを備え、
環状ケースは環状可動体の貫挿穴と同心の中央穴を有し、中央穴の径は中間杭を貫挿したときに少なくとも可動空間と同一の幅の環状空間を中間杭周囲に残す値であり、
環状可動体と環状ケースは、それぞれ直径線に沿って二等分された一対の半部に形成され、各半部は中間杭周面を包囲して相互に気密に緊締される
ことを特徴とする、請求項１記載の路面覆工直下における圧気床板と中間杭の間の気密装置を有するニューマチックケーソン。
【請求項４】
路面等の地表面の所定領域の四方に山留壁を構築し、山留壁が囲む地表面から地盤の掘削を開始して地表面に沿う覆工を設置し、第一の所定深度の一次掘削面まで山留支保工を行いつつ地盤を掘削し、山留壁と山留支保工に囲まれた一次掘削面上の作業空間においてニューマチックケーソンの刃口と圧気床板を構築して圧気作業室を形成し、上端にマテリアルロックとマンロックのそれぞれを備えるマテリアルシャフトとマンシャフトを下端において圧気床板を貫通させて設置し、圧気作業室を高気圧による圧気状態に維持し、掘削土砂をマテリアルシャフトとマテリアルロックを介して排出しかつ圧気床板上に側壁を構築しつつ圧気作業室内の地盤を第二の所定深度まで掘削すると共にニューマチックケーソンを沈下させ、完成させる各工程よりなるニューマチックケーソンの沈設方法において、
覆工を設置する工程に先立って、所定領域の規模に応じて決まる間隔で覆工支保用の複数の中間杭を地盤中に実質的に垂直に、第二の所定深度を越えて打設し、
圧気作業室を形成する工程において、中間杭を摺動可能に貫挿させて開口を形成しつつ圧気床板を構築し、内周部を中間杭の周面に摺動可能にかつ気密に取付けると共に外周部を圧気床板の上面に気密に取付ける、全体として気密に結合される二つ割半部に形成されかつ軸線を半径方向に可動とした気密装置を、圧気床板の上面において二つ割半部で中間杭を挟んで半部同士を結合し、中間杭と圧気床板との間に取付ける
ことを特徴とする、路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法。
【請求項５】
気密装置を取付ける工程で用いる気密装置を、請求項２に記載するものとすることを特徴とする、請求項４記載の路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法。
【請求項６】
気密装置を取付ける工程で用いる気密装置を、請求項３に記載するものとすることを特徴とする、請求項４記載の路面覆工直下におけるニューマチックケーソンの沈設方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１８５２２６（Ｐ２０１０−１８５２２６Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３０１５０（Ｐ２００９−３０１５０）
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００２０７７８０）大豊建設株式会社 (77)
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００２０７７８０）大豊建設株式会社 (77)
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