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技術 躯体沈設工法

出願人 大成建設株式会社株式会社加藤建設
発明者 渡邊知英遠藤智宮地孝佐藤充弘濱田良幸石田隆古川貴浩
出願日 2016年6月23日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2016-124503
公開日 2017年12月28日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-227054
状態 特許登録済
技術分野 地盤の乾燥維持,ケーソン
主要キーワード 補強対策 内側空 コンクリート製部材 ケーソン構造 オープンケーソン工法 施工段階 一置換体 施工対象地盤
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年12月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

躯体の外周囲を原地盤に乱すことなく、安定して躯体を沈設することが可能な躯体沈設工法を提案する。

解決手段

複数本置換体2,2,…を形成する工程と、筒状の躯体1を沈設する工程とを備える躯体沈設工法であって、複数本の置換体2,2,…を、躯体1の断面形状に応じて筒状に配置するとともに、躯体1の外面よりも内側に位置するように形成する。置換体2は、地盤を柱状に削孔するとともに掘削孔の内部に砂を充填することにより形成する。

概要

背景

立坑構造物基礎構築する工法として、筒状の躯体地中圧入するケーソン工法やPCウェル工法等(以下、単に「躯体沈設工法」という)が知られている。
このような躯体沈設工法の施工対象地盤硬質土層を含んでいる場合には、躯体を安定して圧入することができないおそれがある。そのため、図6(a)および(b)に示すように、硬質土層に対して先行削孔を行い、躯体101の直下(躯体101の刃口103が接触する箇所)の原地盤を砂等に置き換え置換体102を形成してから躯体101を圧入する場合がある。また、特許文献1には、躯体の直下の地盤掘削手段により掘削することで、躯体の周方向に沿って複数の掘削孔を形成しておき、この掘削孔の集合体に躯体を圧入する沈設工法が開示されている。
なお、原地盤が軟弱地盤の場合には、躯体の周方向に沿って先行掘削を行い、躯体直下の原地盤を砂等に置き換えることで、躯体の支持力を確保しつつ、躯体を圧入する場合がある。

概要

躯体の外周囲を原地盤に乱すことなく、安定して躯体を沈設することが可能な躯体沈設工法を提案する。複数本の置換体2,2,…を形成する工程と、筒状の躯体1を沈設する工程とを備える躯体沈設工法であって、複数本の置換体2,2,…を、躯体1の断面形状に応じて筒状に配置するとともに、躯体1の外面よりも内側に位置するように形成する。置換体2は、地盤を柱状に削孔するとともに掘削孔の内部に砂を充填することにより形成する。

目的

本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、躯体の外周囲の原地盤を乱すことなく、安定して躯体を沈設することが可能な躯体沈設工法を提案することを課題とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

複数本置換体を形成する工程と、筒状の躯体沈設する工程と、を備える躯体沈設工法であって、前記複数本の置換体を、前記躯体の断面形状に応じて筒状に配置するとともに、前記躯体の外面よりも内側に位置するように形成することを特徴とする、躯体沈設工法。

請求項2

前記置換体よりも前記躯体の中心側に、第二の置換体を形成する工程を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の躯体沈設工法。

請求項3

地盤を柱状に削孔するとともに掘削孔の内部に砂を充填することにより前記置換体を形成することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の躯体沈設工法。

技術分野

0001

本発明は、躯体沈設工法に関する。

背景技術

0002

立坑構造物基礎構築する工法として、筒状の躯体を地中圧入するケーソン工法やPCウェル工法等(以下、単に「躯体沈設工法」という)が知られている。
このような躯体沈設工法の施工対象地盤硬質土層を含んでいる場合には、躯体を安定して圧入することができないおそれがある。そのため、図6(a)および(b)に示すように、硬質土層に対して先行削孔を行い、躯体101の直下(躯体101の刃口103が接触する箇所)の原地盤を砂等に置き換え置換体102を形成してから躯体101を圧入する場合がある。また、特許文献1には、躯体の直下の地盤掘削手段により掘削することで、躯体の周方向に沿って複数の掘削孔を形成しておき、この掘削孔の集合体に躯体を圧入する沈設工法が開示されている。
なお、原地盤が軟弱地盤の場合には、躯体の周方向に沿って先行掘削を行い、躯体直下の原地盤を砂等に置き換えることで、躯体の支持力を確保しつつ、躯体を圧入する場合がある。

先行技術

0003

特許第3967494号公報

発明が解決しようとする課題

0004

躯体101の沈設箇所に応じて地盤を砂等によって置き換えて置換体102を形成すると、躯体101の外周囲の地盤も含めて砂等に置換することになる。そのため、躯体101の外周囲の地盤が乱された状態になり、躯体101の外周囲に補強材注入する等の対策工を施す場合がある。躯体101の外周囲への補強対策には、手間と費用がかかる。
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、躯体の外周囲の原地盤を乱すことなく、安定して躯体を沈設することが可能な躯体沈設工法を提案することを課題とする。

課題を解決するための手段

0005

前記課題を解決するために、本発明は、複数本の置換体を形成する工程と、筒状の躯体を沈設する工程とを備える躯体沈設工法であって、前記複数本の置換体を、前記躯体の断面形状に応じて筒状に配置するとともに、前記躯体の外面よりも内側に位置するように形成することを特徴としている。
かかる躯体沈設工法によれば、躯体の外側の原地盤が乱されることがない。そのため、躯体の外周囲に対して補強する必要がない。また、硬質土層を含む地盤に躯体を沈設する際は、躯体直下の硬質土層の一部が置換体側に押し込められるため、躯体圧入時の先端抵抗力の低減化が可能となり、ひいては、躯体の安定的な圧入が可能となる。一方、軟弱地盤に躯体を沈設する場合は、躯体の直下の地盤が躯体の外面よりも内側に位置するように形成された置換体により支持されるので躯体の圧入が安定する。
ここで、「筒状に配置」には、置換体の一部が隣接する他の置換体と重なる場合、隣り合う置換体同士が重なることなく当接している場合および隣り合う置換体同士の間に隙間が形成されている場合を含むものとする。
また、本明細書における「躯体」には、コンクリート製部材鋼製部材を含むとともに、本設部材として使用する場合や仮設部材として使用する場合も含むものとする。

0006

前記躯体沈設工法は、前記置換体よりも前記躯体の中心側に、第二の置換体を形成する工程を備えていてもよい。
かかる躯体沈設工法によれば、第二の置換体を利用することで、クラムシェル等による躯体の内側の地盤掘削が容易となり、施工性の向上を図ることが可能となる。
なお、前記置換体は、地盤を柱状に削孔するとともに掘削孔の内部に砂を充填することにより形成すればよい。

発明の効果

0007

本発明の躯体沈設工法によれば、躯体の外周囲の原地盤を乱すことなく、安定して躯体を沈設することが可能となる。

図面の簡単な説明

0008

第一の実施形態に係る躯体沈設工法を示す図であって、(a)は正面図、(b)は平面図である。
(a)〜(d)は、第一の実施形態に係るケーソン構造構築方法の各施工段階を示す横断面図である。
(a)および(b)は他の形態に係る躯体沈設工法の平面図である。
躯体圧入時の躯体の刃口を模式的に示す断面図である。
第二の実施形態に係る躯体沈設工法を示す断面図である。
従来の躯体沈設工法を示す図であって、(a)は平面図、(b)は躯体圧入時の躯体の刃口を模式的に示す断面図である。

実施例

0009

<第一の実施形態>
第一の実施形態では、硬質土層(例えば、泥岩軟岩巨礫、N>50以上の粘土混じり砂礫層等)を有する地盤に躯体(ケーソン)を圧入する場合について説明する。本実施形態の躯体1は、図1に示すように、複数のセグメント11,11,…を組み合わせることにより平面視円形に形成されている。躯体1は、セグメント11によりセグメントリング12を形成し、このセグメントリング12を上下方向に連設することにより形成されている。本実施形態では鋼製セグメントを使用する。なお、セグメントを構成する材料は限定されるものではなく、例えばコンクリート製であってもよい。また、躯体1は、筒状の部材により形成してもよい。さらに、躯体1は必ずしも円筒状である必要はなく、例えば、角筒状であってもよい。
なお、躯体1の下端の刃口13は、下に向うに従って厚みが小さくなるように、内面側がテーパ状を呈している。
躯体1の沈設作業は、地盤に対して置換体2を形成した状態で行う。

0010

次に図面を参照して本実施形態の躯体沈設工法を説明する。
本実施形態の躯体沈設工法は、躯体の沈設とともに躯体の内空部の地盤掘削を行ういわゆるオープンケーソン工法であって、アンカー設置工程、第一置換工程、第二置換工程、沈設工程および掘削工程を備えている。
アンカー設置工程は、図2(a)に示すように、躯体1の沈設予定地の周囲に所定数のアンカー41を設置する工程である。
アンカー41は、躯体1の沈設時において、ジャッキ42(図2(c)参照)による圧入力に対して十分な耐力発現することが可能となるように、本数や定着長等が設定されている。アンカー41の先端には、定着体43が形成されている。なお、アンカー41の形式や構成等は限定されるものではなく、適宜公知のアンカーから選定すればよい。また、アンカー41の本数や配置も限定されるものではなく、想定される躯体1の圧入力に応じて適宜設定すればよい。また、アンカー設置工程は、躯体1の圧入方法圧入装置4の形式)によっては省略してもよい。

0011

第一置換工程は、図2(b)に示すように、複数本の第一置換体2,2,…を形成する工程である。
第一置換体2は、オールケーシング工法により掘削孔を形成した後、当該掘削孔の内部に砂を充填するとともにケーシング抜き出すことにより形成されている。本実施形態の第一置換体2は円柱状を呈している。ここで、第一置換体2の長さ(深さ)は、躯体1の高さ(深さ)と同等に形成する。なお、第一置換体2の構築方法はオールケーシング工法に限定されるものではない。例えば、アースオーガ等により乱した土砂に改良材撹拌混合することにより構築してもよい。また、第一置換体2の長さ(深さ)は、地盤状況に応じて適宜決定すればよい。例えば、部分的に硬質土層を有する地盤の場合には、硬質土層のみに対して第一置換体2を形成すればよい。さらに、第一置換体2は、必ずしも砂により形成する必要はなく、例えば、砂利再生材などで形成してもよいし、掘削孔内流動化処理土を充填することにより形成してもよい。
第一置換体2,2,…は、図1(b)に示すように、躯体1の内周面に沿うように、円筒状(平面視円形)に配置する。第一置換体2は、隣接する他の第一置換体2と部分的に重ね合わされた状態で形成されている。

0012

なお、第一置換体2は、図3(a)に示すように、間欠的に配置することで、隣り合う第一置換体2,2との間に隙間を形成してもよい。また、第一置換体2は、躯体1の外面よりも外側に突出しないように、躯体1の外面よりも内側に配置されていれば、必ずしも躯体1の内周面に沿う位置に形成する必要はない。また、異なる直径により形成された第一置換体2を円筒状に配置してもよい。例えば、図3(b)に示すように、直径が大きな大径置換体21と、大径置換体21よりも直径が小さい小径置換体22とを交互に配置してもよい。さらに、第一置換体2の配置は、躯体1の形状に応じて適宜設定すればよく、円筒状である必要はない。

0013

第二置換工程は、図1(b)に示すように、円形に配置された第一置換体2,2,…の中心側(躯体1の中心側)に、第二置換体3を形成する工程である。
本実施形態では、躯体1の中心部に4本の第二置換体3,3,…を形成する。第二置換体3同士の間には所定の隙間が形成されている。また、第二置換体3は、躯体1の半径方向に隣接する第一置換体2との間にも第二置換体3同士の隙間と同等の隙間が形成されている。なお、第二置換体3は必要に応じて形成すればよい。また、第二置換体3の外径、本数および配置は限定されるものではなく、躯体1の形状寸法や地盤状況等に応じて適宜決定すればよい。また、第二置換体3の施工方法は、第一置換体2と同様とする。
なお、第二置換体は、必ずしも砂により形成する必要はなく、例えば、砂利や再生材などで形成してもよいし、掘削孔内に流動化処理土を充填することにより形成してもよい。また、第二置換体は、必要に応じて形成する。

0014

沈設工程は、図2(c)に示すように、躯体1を圧入(沈設)する工程である。
沈設工程では、アンカー設置工程において配置されたアンカー41を利用してジャッキ42の圧入力により躯体1を圧入する。
なお、躯体1の圧入は、躯体1の上端梁部材44を横設し、この梁部材44の両端部に設置されたジャッキ42により梁部材44に圧入力を付与することで行う。すなわち、躯体1の圧入は、アンカー41を介してジャッキ42により梁部材44を下方向に押し込むことにより行う。なお、圧入装置4(アンカー41、ジャッキ42等)の構成は限定されるものではない。
躯体1を圧入すると、図4に示すように、刃口13の直下の地盤G0が破砕されるとともに、原地盤よりも軟質な第一置換体2側(躯体1の内側)に押し込められて、削ぎ取られた状態となる。そのため、躯体1の圧入が安定する。

0015

掘削工程は、図2(d)に示すように、躯体1の圧入後、躯体1内空側を地盤掘削して立坑を形成する工程である。本実施形態では、クラムシェル(図示せず)を利用して、地上部から掘削を行う。具体的には、クラムシェルを広げた状態で、クラムシェルの歯の部分を置換体(第一置換体2または第二置換体3)に挿入し、クラムシェルを引き上げることで、置換体2,3とともに置換体2,3同士の間の未置換部分の掘削を行う。
沈設工程と掘削工程とを繰り返すことにより、所定の深さの立坑を形成する。

0016

本実施形態の躯体沈設工法によれば、躯体1の外側の原地盤が乱されることがないため、躯体1の外周囲に対して補強する必要がない。そのため、従来の躯体沈設工法に比べて、施工の手間および施工費の低減化を図ることができる。
また、躯体1の内面に沿って原地盤よりも軟質な第一置換体2,2,…が形成されているため、掘削が困難な(躯体の圧入が困難な)硬質土層を含む地盤であっても、刃口13が接する躯体1の直下の地盤を崩しやすく、躯体圧入時の先端抵抗力の低減化が可能となり、ひいては、躯体1の安定的な圧入が可能である。
また、躯体1の外面側を原地盤に当接させた状態で形成することができるため、原地盤との摩擦抵抗による地下構造物(立坑)の安定性を見込むことができる。
また、躯体1の内側に間欠的に第二置換体3を形成すると、第二置換体3によって、刃口13の圧入に伴って崩された地盤を吸収しやすくなる。また、躯体1の内側空間の地盤が崩しやすくなり、地盤掘削の施工性が向上する。また、第二置換体によって地盤の一部が砂などで置換されるので、上部(地上部)からのクラムシェルバケット等による掘削が容易となる。
第一置換体2および第二置換体3は、地盤に形成した掘削孔の内部に、入手しやすい砂を充填することにより形成しているため、比較的安価である。

0017

<第二の実施形態>
第二の実施形態では、軟弱地盤に躯体(ケーソン)を圧入する場合について説明する。本実施形態では、円筒状に形成されたコンクリート製の躯体1を使用する。図5に示すように、躯体1の下部には作業室15が形成されている。作業室15は、躯体1の直下の地盤を掘削するための空間であって、躯体1の底版14と刃口と地盤とに囲まれている。なお、躯体1を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、鋼製部材であってもよい。また、躯体1は必ずしも円筒状である必要はなく、例えば、角筒状であってもよい。

0018

本実施形態の躯体沈設工法は、作業室15において地盤を掘削するとともに躯体1の沈設を行ういわゆるニューマチックケーソン工法であって、置換工程と、沈設工程とを備えている。

0019

置換工程は、複数本の置換体2,2,…を形成する工程である。
置換体2は、原地盤(軟弱地盤)よりも硬質となるように、地盤内セメント系固化材噴射撹拌することにより円柱状に形成する。なお、置換体2の施工方法は限定されるものではなく、例えば、アースオーガ等により鉛直方向に掘削孔を削孔した後、当該掘削孔の内部に砂や砕石等を充填することにより形成してもよい。置換体2の長さ(深さ)は、躯体1の高さ(深さ)と同等となるように形成する。置換体2の強度(固化材の配合等)は、地盤状況や躯体1の重量等に応じて適宜決定する。
置換体2,2,…は、躯体1の外周面よりも突出することがないように、躯体1の外面に沿って円筒状(平面視円形)に配置する。この他の置換体2の詳細は、第一の実施形態で示した第一置換体2と同様なため、詳細な説明は省略する。

0020

沈設工程は、躯体1を圧入(沈設)する工程である。
沈設工程では、作業室15内において躯体1の直下の地盤を掘削するとともに、躯体1を沈設する。
躯体1の外周囲に沿って周囲の地盤よりも硬質な置換体2が形成されているため、躯体1の過沈下および不等沈下が防止されている。その結果、躯体1の圧入が安定する。
本実施形態の躯体沈設工法によれば、躯体の直下の地盤に隣接して置換体を形成することで、躯体の支持力を向上させて、ひいては、躯体の圧入が安定する。

0021

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

0022

硬質土層を含む地盤に本発明の躯体沈設工法を採用する場合には、硬質土層(原地盤)よりも強度が低い置換体を形成する。一方、軟弱地盤に本発明に躯体沈設工法を採用する場合には、軟弱地盤(原地盤)以上の強度の置換体を形成すればよい。
前記実施形態では、躯体が円筒状の場合について説明したが、躯体の平面形状は限定されるものではなく、例えば矩形状、他の多角形状、楕円状等であってもよい。

0023

1躯体
11セグメント
12セグメントリング
13刃口
2 第一置換体(置換体)
3 第二置換体(第二の置換体)
4 圧入装置

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