JP6401574B2 - Pneumatic caisson method - Google Patents
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Description
本発明は、ニューマチックケーソン工法に関するものであり、特に、効率的に作業室内へ送気を行うことが可能なニューマチックケーソン工法に関するものである。 The present invention relates to a pneumatic caisson method, and more particularly to a pneumatic caisson method capable of efficiently supplying air into a work chamber.
ニューマチックケーソン工法は、筺体の下部にケーソン作業室を設け、このケーソン作業室内に地下水圧に相当する圧縮空気を送り込んで、ケーソン作業室内への地下水の流入を抑制し、ケーソン作業室内で掘削を行いながら、筺体を地盤中に沈下させて、地下構造物を構築する工法である。ニューマチックケーソン工法により構築する地下構造物は、橋梁や構造物の基礎、地下調整池、シールドトンネルの立坑、地下鉄やトンネルの本体構造物等である。 In the pneumatic caisson method, a caisson work room is provided at the bottom of the housing, and compressed air equivalent to groundwater pressure is sent into the caisson work room to suppress the inflow of groundwater into the caisson work room, and excavation is performed in the caisson work room. This is a construction method that builds an underground structure by sinking the skeleton into the ground while performing. The underground structures constructed by the pneumatic caisson method include bridges and foundations of structures, underground adjustment ponds, shafts of shield tunnels, and subway and tunnel main structures.
具体的には、筒状筐体の下部に設けたケーソン作業室の下端部に、下方へ向かって鋭角状となった刃を設けておき、筒状筐体の自重および載荷によって筒状筐体を地中に沈設する。その後、筒状筐体を増設して、筒状筐体を所望の大きさにしていきながら、筒状筐体を沈設する際の載荷として利用する(例えば、特許文献1参照)。 Specifically, a blade that has an acute angle downward is provided at the lower end of the caisson working chamber provided at the bottom of the cylindrical casing, and the cylindrical casing is formed by its own weight and loading. Sunk into the ground. Thereafter, the cylindrical casing is added and used as a load when the cylindrical casing is sunk while making the cylindrical casing a desired size (see, for example, Patent Document 1).
上述したように、ニューマチックケーソン工法では、ケーソン作業室内への地下水流入量が適正量となるように送気圧力を設定して、ケーソン作業室内に圧送する空気圧を管理することが必要となる。しかし、適正な地下水流入量に対する送気圧力は、施工場所の土質や透水係数等により一律に決定することができないのが現状である。 As described above, in the pneumatic caisson method, it is necessary to set the air supply pressure so that the amount of groundwater flowing into the caisson work chamber becomes an appropriate amount, and to manage the air pressure pumped into the caisson work chamber. However, the current situation is that the air supply pressure for the appropriate amount of groundwater inflow cannot be determined uniformly depending on the soil quality, hydraulic conductivity, etc. of the construction site.
すなわち、ケーソン作業室の底盤から流入する地下水量が、作業上許容される水量となるように、作業気圧を計画して施工する必要がある。この作業気圧は、平均地下水面から刃口までの深さと土質等に対応した係数とに基づいて定められる。作業圧力は、以下の式(1)により求められる。
Pw=0.0098×m(H+1.0) ・・・ 式(1)
但し、
Pw:作業気圧(MPa)
H:平均水面から刃口までの深さ(メートル)
m:土質等に対応した係数
That is, it is necessary to plan and construct the working air pressure so that the amount of groundwater flowing from the bottom of the caisson work room becomes the amount of water allowed for work. This working air pressure is determined based on the depth from the average underground water surface to the blade edge and the coefficient corresponding to the soil quality and the like. The working pressure is obtained by the following equation (1).
P w = 0.0098 × m (H + 1.0) Formula (1)
However,
P w : Working atmospheric pressure (MPa)
H: Depth (meter) from average water surface to blade edge
m: Coefficient corresponding to soil quality
日本圧気技術協会の指針によると、係数mは下記表1のように定められている。しかし、実際の施工においては、このようにして定めた作業気圧が必ずしも適正なものとはいえない場合がある。すなわち、実施工においては、底盤から少量の地下水の流入を許容した状態で作業を行うことが可能であり、数多くの実績により、計算により求めた作業気圧よりも低い作業気圧であっても、安全かつ適正な作業が可能なことが実証されている。 According to the Japan Pressure Technology Association guidelines, the coefficient m is determined as shown in Table 1 below. However, in actual construction, the working air pressure determined in this way may not always be appropriate. In other words, in the construction work, it is possible to work in a state where a small amount of groundwater is allowed to flow from the bottom, and it is safe even if the working air pressure is lower than the working air pressure obtained by calculation based on many achievements. And it has been demonstrated that proper work is possible.
図4を参照して、土丹における実施工の作業気圧について説明する。図4に示すように、ケーソンの施工対象地盤が土丹である場合に、地盤には自然水圧p’が生じている状態で、作業気圧Pwはp’の0.7倍程度が適切な圧力となる。この状態では、底盤から流入する地下水量が少量であるため、実施工において何ら問題は生じない。 With reference to FIG. 4, the working atmospheric pressure of the construction work in Dotan will be described. As shown in FIG. 4, when the caisson construction target ground is Dotan, the natural pressure p ′ is generated on the ground, and the working pressure P w is appropriately about 0.7 times p ′. It becomes pressure. In this state, since the amount of groundwater flowing from the bottom is small, no problem occurs in the implementation.
また、上述したように、ケーソン作業室内への地下水流入量は、施工地盤の透水係数に応じて変化する。すなわち、図5に示すように、透水係数が大きければ透気係数が小さくなり、透水係数が小さくなれば透気係数が大きくなる。また、透水係数は飽和度に依存している。したがって、施工地盤の飽和度を適正に管理することにより、作業気圧を所定の計画値よりも低く設定することができる。 In addition, as described above, the amount of groundwater flowing into the caisson work chamber changes according to the hydraulic conductivity of the construction ground. That is, as shown in FIG. 5, the air permeability coefficient is smaller the larger the permeability, the permeability is permeability coefficient becomes larger the smaller. The hydraulic conductivity depends on the degree of saturation. Therefore, the working air pressure can be set lower than the predetermined planned value by appropriately managing the saturation of the construction ground.
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、施工地盤の飽和度を適正に管理することにより、一般的な計画値よりも作業気圧を低く設定して、作業効率を高めることが可能なニューマチックケーソン工法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and by appropriately managing the saturation of the construction ground, it is possible to set the working air pressure lower than a general plan value and increase the working efficiency. It aims to provide a new pneumatic caisson method.
本発明に係るニューマチックケーソン工法は、上述した目的を達成するために提案されたもので、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係るニューマチックケーソン工法は、ケーソンの沈設に先行して、当該ケーソンを沈設する周囲の地盤中に、送気口の深度がそれぞれ異なる複数の送気管を一組として、複数組の送気管を複数箇所に挿入する。そして、送気口の深度に応じた圧力で地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、ケーソン作業室内への地下水流入量を低減させることを特徴とするものである。 The pneumatic caisson method according to the present invention has been proposed to achieve the above-described object, and has the following features. That is, in the pneumatic caisson method according to the present invention, prior to caisson settling, a plurality of sets of airpipes with different depths of the air inlets are set in the surrounding ground where the caisson is set. Insert air supply pipes at multiple locations. Then, the ground is desaturated by injecting gas into the ground at a pressure corresponding to the depth of the air supply port, and the amount of groundwater flowing into the caisson work chamber is reduced.
また、本発明に係るニューマチックケーソン工法は、ケーソンの沈設に先行して、当該ケーソンを沈設する周囲の地盤中の複数箇所に、長さ方向に沿ってそれぞれ深度が異なる複数の送気口を有する送気管を挿入する。そして、地盤の深度に応じて選択した送気口から、当該送気口の深度に応じた圧力で地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、ケーソン作業室内への地下水流入量を低減させることを特徴とするものである。In addition, the pneumatic caisson method according to the present invention has a plurality of air inlets with different depths along the length direction at a plurality of locations in the surrounding ground where the caisson is set, prior to the caisson setting. Insert the airpipe you have. Then, the ground is desaturated by injecting gas into the ground at a pressure corresponding to the depth of the air inlet from the air inlet selected according to the depth of the ground, and the amount of groundwater inflow into the caisson work chamber It is characterized by reducing.
上述したニューマチックケーソン工法において、送気口の深度が大きくなるに従って、送気する気体圧力を高めながら地盤中に気体を注入することが好ましい。In the above-described pneumatic caisson method, it is preferable to inject gas into the ground while increasing the gas pressure to be supplied as the depth of the air supply port increases.
本発明に係るニューマチックケーソン工法によれば、ケーソンの沈設に先行して、地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、一般的な計画値よりも作業気圧を低く設定して、作業効率を高めることが可能となる。 According to the pneumatic caisson method according to the present invention, prior to the caisson settling, the ground is desaturated by injecting gas into the ground, and the working pressure is set lower than the general planned value. It becomes possible to increase work efficiency.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図1〜図3は本発明の実施形態に係るニューマチックケーソン工法の説明図である。また、図4は実施工における作業気圧の説明図、図5は飽和度と透水係数及び透気係数との関係を示す説明図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1-3 is explanatory drawing of the pneumatic caisson method which concerns on embodiment of this invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of the working air pressure in the construction work, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the degree of saturation, the water permeability coefficient, and the air permeability coefficient.
本発明の実施形態に係るニューマチックケーソン工法は、図1〜図3に示すように、ケーソン10の沈設に先行して、地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、ケーソン作業室内への地下水流入量を低減させるものであり、ケーソン10を沈設する周囲の地盤中に、送気口21を有する送気管20を挿入し、送気口21の深度が大きくなるに従って、送気する気体圧力を高めながら地盤中に気体を注入するようになっている。
In the pneumatic caisson method according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 to 3, prior to the
送気管20は、地盤中に挿入することができればどのような材質や形状であってもよいが、例えば、円筒状の鋼管を用いることができる。また、送気管20には送気口21を設けるとともに、所定圧力の気体(例えば空気)を送気するための送気ポンプ30を連通接続してある。また、送気ポンプ30と送気管20との間に圧力調整弁40を設けることにより、送気圧力を調整することができる。さらに、複数の送気管20が存在する場合には、送気ポンプ30と送気管20との間に切替弁(図示せず)を設けることにより、送気を行う送気管20を切り替えることができる。以下、具体的な実施形態について説明する。
The
<第1の実施形態>
第1の実施形態は、図1に示すように、ケーソン10を沈設する周囲の地盤中に、送気口21の深度が異なる複数の送気管20を挿入する。各送気管20には、例えば、地盤中に挿入する先端部付近に送気口21を設けてある。送気管20の太さ、送気口21の大きさ、送気口21を設ける位置、送気口21の数、送気圧力は、ケーソン10を沈設する地盤の土質や周辺環境等に応じて適宜変更して実施する(第2の実施形態、第3の実施形態において同様)。
<First Embodiment>
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of
そして、各送気管20の送気口21から、深度に応じた圧力で地盤中に気体を注入して当該地盤を不飽和化することにより、地盤の深度に応じて確実に不飽和化を行うことができる。地盤が不飽和化されると、透水係数が小さくなり、ケーソン作業室への送気圧力を一般的な計画値よりも小さく設定したとしても、ケーソン作業室内への地下水の浸入を適切にコントロールすることができる(第2の実施形態、第3の実施形態において同様)。
And by injecting gas into the ground at a pressure corresponding to the depth from the
<第2の実施形態>
第2の実施形態は、図2に示すように、ケーソン10を沈設する周囲の地盤中に、長さ方向に沿って複数の送気口21を有する送気管20を挿入する。第2の実施形態に係る送気管20は、内部にパッカー50を挿入するようになっている。パッカー50は、柔軟性及び可撓性を有する袋状の部材(例えばゴム袋)からなる。また、パッカー50には、その内部に液体(例えば水)若しくは気体(例えば空気)を注入してパッカー50を膨張させるためのパイプ51が連通接続されている。また、パイプ51には、パッカー50の内部に液体若しくは気体を送り込むためのポンプ52及び圧力調整弁53が連通接続されている。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, as shown in FIG. 2, an
そして、収縮状態のパッカー50を所望の深度に挿入し、パイプ51を介してパッカー50の内部に液体若しくは気体を充満させることにより、パッカー50の外周部が送気管20の内面に密着して送気管20を密閉状態とすることができる。この状態で、パッカー50より下方の送気管20内に送気を行うことにより、地盤の深度に応じて選択した送気口21から、当該送気口21の深度に応じた圧力で地盤中に気体を注入することができる。なお、パッカー50より下方の送気管20内に送気を行うためには、送気管20内に送気パイプ(図示せず)を挿入し、この通気パイプの挿入位置(挿入深度)を調整すればよい。
Then, the
また、パイプ51を介してパッカー50の内部から液体若しくは気体を抜き取ることにより、パッカー50の外周部が送気管20の内面から離脱し、パッカー50を移動させることができる。
Further, by extracting the liquid or gas from the inside of the
なお、パッカー50は一つのみでもよく、この場合には、パッカー50の直下に位置する送気口21から地盤中に気体を注入する。図2に示す例では、上下一対のパッカー50を設け、両パッカー50の内部に液体若しくは気体を充満させることにより、両パッカー50に挟まれた区間を閉鎖して、当該閉鎖区間の送気口21から地盤中に気体を注入するようになっている。
Note that only one
<第3の実施形態>
第3の実施形態は、図3に示すように、ケーソン10を沈設する周囲の地盤中に、当該ケーソン10の沈設に伴い、当該ケーソン10の沈設位置よりも下方に送気口21が位置するようにして送気管20を挿入する。すなわち、ケーソン10の沈設に先行して、ケーソン10の沈設位置よりも下方に送気口21が位置するように、順次、送気管20の挿入深度を変更し、予め、ケーソン10を沈設する地盤を不飽和化しておく。この際、送気口21の深度に応じた圧力で地盤中に気体を注入する。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, as shown in FIG. 3, in the surrounding ground where the
<作業気圧>
作業気圧は、先に説明したように、自然水圧p’の0.7倍程度とするが、本発明では、ケーソン10を沈設する際に地盤が不飽和化されているため、一般的な計画値よりも作業気圧を低く設定しても、安全かつ適切な作業を行うことが可能となる。
<Working pressure>
As described above, the working air pressure is about 0.7 times the natural water pressure p ′. However, in the present invention, since the ground is desaturated when the
10 ケーソン
20 送気管
21 送気口
30 送気ポンプ
40 圧力調整弁
50 パッカー
51 パイプ
52 ポンプ
53 圧力調整弁
10
Claims (3)
各送気管の送気口から、当該送気口の深度に応じた圧力で前記地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、
ケーソン作業室内への地下水流入量を低減させることを特徴とするニューマチックケーソン工法。 Prior to caisson settling, in the surrounding ground where the caisson is set up, a plurality of air pipes with different depths of the air inlets are set as one set, and multiple sets of air pipes are inserted at multiple locations,
From the air inlet of each air pipe, the ground is desaturated by injecting gas into the ground at a pressure according to the depth of the air inlet,
Pneumatic caisson method characterized by reducing the amount of groundwater flowing into the caisson work room.
前記地盤の深度に応じて選択した前記送気口から、当該送気口の深度に応じた圧力で前記地盤中に気体を注入することにより当該地盤を不飽和化し、From the air inlet selected according to the depth of the ground, the ground is desaturated by injecting gas into the ground at a pressure according to the depth of the air inlet,
ケーソン作業室内への地下水流入量を低減させることを特徴とするニューマチックケーソン工法。Pneumatic caisson method characterized by reducing the amount of groundwater flowing into the caisson work room.
を特徴とする請求項1又は2に記載のニューマチックケーソン工法。The pneumatic caisson method according to claim 1 or 2.
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