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1 ニューマチックケーソン基礎工法について ( 国道 267 号宮都大橋 ) 北薩地域振興局建設部 資料を協力いただいた方 渡利建設 監理技術者下久保さん現場代理人石神さん オリエンタル白石 鹿児島営業所児島さん 北薩地域振興局甑島支所安田技術主査

2 - 様々な地下構造物への適用 - 橋梁基礎シールド立坑鉄道基礎 道路トンネル 下水ポンプ場 地下調整池 ニューマチックケーソン工法の歴史 ( 世界 ) エッフェル塔 ブルックリン橋 1841 年フランスで開発 パリのエッフェル塔やニューヨークのブルックリン橋など 欧米で橋梁基礎や建築物の基礎として 数多く採用

3 ニューマチックケーソン工法の歴史 ( 日本 ) 永代橋 関東大震災 (1923 年 ) により倒壊した隅田川の永代橋等の復旧工事に採用 ( ケーソン沈下関係 ) Wc : 躯体自重 沈下力 W = Wc + Ww Ww : 水荷重 沈下抵抗力 Wr= U + F + Q U : 揚圧力 押し込む F : 周面摩擦力 W > Wr ケーソンは沈下する Q : 刃口反力 コップ Wc 構築 圧縮空気 Wc F Ww F 圧縮空気 Pw 圧縮空気 U Pa 水圧 Q Pw=Pa 地下水圧 Q

4 艤装設備 排土設備 送気設備 予備設備 救急 安全設備 地上遠隔操作室 掘削設備 ニューマチックケーソン主要設備 掘削設備 送気設備 予備 救急設備 艤装設備 排土設備 ケーソンショベル スクリュー型コンフ レッサー 非常用エンシ ンコンフ レッサー マテリアルロック アースバケット 地上遠隔操作室 空気清浄機 レシーハ ータンク 非常用発動発電機 マンロック 土砂ホッハ ー 圧力調整装置救急用再圧室 AB キャリア

5 ニューマチックケーソン工法による施工手順 ( 橋梁基礎 ) 1 初期構築 2 艤装 3 掘削 沈下構築マテリアルロックマンロックセントル支保工構築排土 ケーソンショベル 6 橋脚構築完成 5 沈下完了地耐力試験打設 4 最終リフト構築掘削 沈下 中埋めコンクリート 支持層 沈下 掘削技術の変遷 ( 人力掘削から機械化施工 ) 函内ブルドーザー (1962 年 ) 人力掘削 機械化施工 の始まり 函内バックホー (0.1m3)

6 掘削技術の変遷 ( 本格的な機械化施工の開始 ) 天井走行ケーソンショベル (1972 年 ) 国交省基準の採用は 2000 年 (H11 年 )~ 天井走行レール 反力 天井走行レール 0.15m 3 バケット 天井スラブで掘削反力を受け止める 掘削能力が大きい 懸垂式のため地盤の影響を受けない 軟弱から硬質地盤の掘削が可能 施工技術 ( 土質への対応 - 軟弱地盤 ) 沈下力が過大 支持地盤が軟弱 沈下抵抗力確保 B B 堀残し工 地盤改良工 A A 地盤抵抗 掘残し幅 B A 開口率 α= A A : ケーソン底面積 A : 掘削されている面積付け刃口工

7 施工技術 ( 土質への対応 - 硬質地盤 ) ブレ - カ - 油圧フ レーカ ツインヘッダ 削岩用ドリフタ - 軟岩 ツインヘッタタ ー 転石層掘削 軟岩 ~ 硬岩の一部 発破火薬装填 大玉石 ( 転石 ) 岩盤 施工技術 ( 土質への対応 - 地中障害物 ) 作業室内で処置 撤去しながら新構造物の築造が可能 処置 撤去 地中障害物 旧基礎 ( オ - フ ンケ - ソン ) 新設ケーソン刃口

8 築島盛土築島盛土築島盛土鋼矢板コルケ ートセル鋼矢板鋼矢板による一重締切工コルケ ートセルによる一重締切工鋼矢板によるニ重締切工 1 初期構築 2 艤装 3 掘削 沈下構築マテリアルロックマンロックセントル支保工構築排土 初期構築後は陸上施工と同様な手順 鋼矢板一重締切による築島工 ( 宮都大橋 P1 橋脚 ) 鋼矢板 皿板 刃口金物

9 鋼矢板二重締切による築島工 日経コントラクションに記事

10 S lim C aisson M ethod 狭隘地での工法比較 鉄道と建物の間に高架橋を建設する場合 杭基礎で施工する場合 敷地境界を越える ニューマチックケーソン基礎で施工する場合 敷地境界内での施工が可能 敷地境界

11 スリムケーソン施工状況 総武線市川本八幡間外環こ道橋新設ニューマチックケーソン工法による道路トンネルの構造 平面図 ケーソン函体 総武線高架橋を道路トンネルとして施工されたケーソン函体を基礎として受替え ケーソン函体 断面図 ケーソン函体 ケーソン函体

12 埼玉線北与野 大宮間高速埼玉東西連絡道 地域冷暖房センター 新幹線橋台 新幹線 JR 埼京線 JR 移送線 埼京線橋脚 埼玉線北与野 大宮間高速埼玉東西連絡道 ニューマチックケーソン工法による道路トンネルの施工 交差部 換気塔部 上り機送線 平面図 (A2) 上野方 (P1) 4 号ケーソン 3 号ケーソン 6 号ケーソン 5 号ケーソン 2,500 (A1) 2 号ケーソン 1 号ケーソン 大宮市食肉中央卸売市場 縦断図 JR 高架 3,500 26,300 5,600 6 号ケーソン 5 号ケーソン 4 号ケーソン 3 号ケーソン 3 号ケーソン 1 号ケーソン 32, OE24(2) 工区 23,600 2,500 28,200 10,000 29,700 2,500 38,000 2,500 46,000 2,500 32,500 3,500 施工区間延長 221.5m OE24(4) 工区

13 埼玉線北与野 大宮間高速埼玉東西連絡道 ニューマチックケーソン工法による道路トンネルの構造 800 6,624 2,200 計画高 ,500 6,664 西行 2,800 17,270 1,000 2,000 2,300 3,000 東行 1,736 7,970, , ,300 8,340 37,715 西行 1,800 12,050 1,800 2,300 2,000 東行 1, ,300 11,570 7,780 33,614 24,800 15,650 1 号ケーソン断面図 4 号ケーソン断面図 施工状況

14 オリエンタル白石 児島さん

15 平成 23 年度安全協議会にて撮影撮影日平成 23 年 10 月 8 日 国道 267 号 施工箇所 川内川 施工順序 2 仮設工仮締切工 3 ニューマチックケーソン基礎工 4 橋脚躯体工 1 仮設工仮桟橋工

16 鋼矢板 4 型 L=10.00m (38@400) 2850 つなぎ固定材 L-xx10 L=1.20m 頭つなぎ H-300x300x10x15 つなぎ固定材 L-xx10 L=1.20m 腹起ブラケット 鋼矢板 4 型 L=10.00m P2 橋脚側 頭つなぎ H-300x300x10x15 平面図 側面図 ( 橋軸方向 ) A1 橋台側 P2 橋脚側 A1 橋台側 X6000= (41@400) 施工基面 施工順序 5X6000= X2000= 橋脚は前工区で施工済み 機械搬入 ダウンザホールハンマ

17 打込み状況 桁材 横継材取付 覆工板取付 仮設高欄 施工完了

18 つなぎ固定材 L-xx10 L=1.20m 平面図 側面図 鋼矢板 4 型 L=10.00m つなぎ固定材 L-xx10 L=1.20m 頭つなぎ H-300x300x10x 腹起ブラケット (41@400) 鋼矢板 4 型 L=10.00m 頭つなぎ H-300x300x10x (38@400) 平面図 側面図 鋼矢板 4 型 L=10.00m つなぎ固定材 L-xx10 L=1.20m つなぎ固定材 L-xx10 L=1.20m 頭つなぎ H-300x300x10x 腹起ブラケット (41@400) 鋼矢板 4 型 L=10.00m 2950 頭つなぎ H-300x300x10x (38@400)

19 盛土材搬入 敷均し状況 水替え状況

20 平面図 S=1:50 断面図 S=1: @1200 = @300 =2400 8@300 = @300 = @ 300 =600 2@300 = @1200 = @300 = @300 = @1200 = @300 =600 2@300 = @300 = @300 =4200 8@300 = @1200 = 皿板設置 設置完了

21 P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 X3053= 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No A1 橋台側 P2 橋脚側 G1 G2 G3 G4 G H.W.L R= 施工時水位 φ L=4.000m 2 M.W.L 化粧型枠 t=50mm 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm 最深河床線 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット マテリアルロックシャフト孔上部 下部 φ1500 L=4.000m Dc4 土質凡例地層名河床堆積物 Ds3 記号土質名 砂礫 火砕流堆積物 1 凝灰質砂 ( シラス ) 洪積礫質土 4 砂 礫 P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 X3053= 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No A1 橋台側 P2 橋脚側 G1 G2 G3 G4 G H.W.L R= 施工時水位 φ L=4.000m 2 M.W.L 化粧型枠 t=50mm 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm 最深河床線 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 第 1 ロット目 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット マテリアルロックシャフト孔上部 下部 φ1500 第 1 ロット目 L=4.000m 土質凡例地層名記号 Dc4 河床堆積物 Ds3 土質名砂礫 火砕流堆積物 1 凝灰質砂 ( シラス ) 洪積礫質土 4 砂 礫

22 P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 X3053= 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No A1 橋台側 P2 橋脚側 G1 G2 G3 G4 G H.W.L R= 施工時水位 中詰めコンクリート中詰めコンクリート σck=24n/mm σck=24n/mm マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ φ L=4.000m M.W.L 化粧型枠 t=50mm 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 第 2 ロット目 最深河床線 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 第 2 ロット目 Ds3 マテリアルロックシャフト孔上部 下部 φ1500 L=4.000m 土質凡例地層名記号土質名 Dc4 河床堆積物 砂礫 火砕流堆積物 1 凝灰質砂 ( シラス ) 洪積礫質土 4 砂 礫 P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 X3053= 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No A1 橋台側 P2 橋脚側 G1 G2 G3 G4 G H.W.L R= 施工時水位 φ L=4.000m 2 化粧型枠 t=50mm 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm 最深河床線 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ 第 3 ロット目 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット M.W.L 第 3 ロット目 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット Ds3 マテリアルロックシャフト孔上部 下部 φ1500 L=4.000m 土質凡例地層名記号土質名 Dc4 河床堆積物 砂礫 火砕流堆積物 1 凝灰質砂 ( シラス ) 洪積礫質土 4 砂 礫

23 P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 X3053= 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No A1 橋台側 P2 橋脚側 G1 G2 G3 G4 G H.W.L R= 施工時水位 φ L=4.000m 2 M.W.L 化粧型枠 t=50mm 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm 最深河床線 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット マテリアルロックシャフト孔上部 下部 φ1500 Ds3 L=4.000m 土質凡例地層名記号土質名 Dc4 河床堆積物 砂礫 火砕流堆積物 1 凝灰質砂 ( シラス ) 洪積礫質土 4 砂 礫 P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 X3053= 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No A1 橋台側 P2 橋脚側 G1 G2 G3 G4 G H.W.L R= 施工時水位 化粧型枠 t=50mm φ L=4.000m 2 M.W.L 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm 最深河床線 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 中詰コンクリート 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 中詰コンクリート Ds3 マテリアルロックシャフト孔上部 下部 φ1500 L=4.000m 土質凡例地層名記号土質名 Dc4 河床堆積物 砂礫 火砕流堆積物 1 凝灰質砂 ( シラス ) 洪積礫質土 4 砂 礫

24 P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 X3053= 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No A1 橋台側 P2 橋脚側 G1 G2 G3 G4 G H.W.L R= 第 4 ロット目 施工時水位 第 4 ロット目 φ L=4.000m 2 M.W.L 化粧型枠 t=50mm 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm 最深河床線 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット マテリアルロックシャフト孔上部 下部 φ1500 L=4.000m Dc4 土質凡例地層名河床堆積物 Ds3 記号土質名 砂礫 火砕流堆積物 1 凝灰質砂 ( シラス ) 洪積礫質土 4 砂 礫 P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 X3053= 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No A1 橋台側 P2 橋脚側 G1 G2 G3 G4 G R= H.W.L 第 5 ロット目 第 5 ロット目 施工時水位 φ L=4.000m 2 M.W.L 化粧型枠 t=50mm 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm 最深河床線 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット マテリアルロックシャフト孔上部 下部 φ1500 L=4.000m Dc4 土質凡例地層名河床堆積物 Ds3 記号土質名 砂礫 火砕流堆積物 1 凝灰質砂 ( シラス ) 洪積礫質土 4 砂 礫

25 セントル支保工 鉄筋組立 生コン打設 施工完了

26 機材組立 函内掘削 土砂搬出 1 築島埋戻し 土砂搬出 2

27 鉄筋ガス圧接 鉄筋組立 型枠組立 コンクリート打設工 施工完了

28 鉄筋組立 生コン打設 P1 橋脚工施工完了

29 築島盛土撤去 鋼矢板引抜き 仮桟橋撤去 汚濁防止フェンス撤去

30 右岸側 左岸側 施工時の状況 困ったこと 掘削沈下時,2m の転石 上部工との工程調整 ( クリック ) 掘削沈下毎の位置確認 良かったこと 躯体にクラックが入らなかった 川の増水が無かった

31 11 月 27 日開通 P1 橋脚の基礎設計 直接基礎 ( 鋼矢板による締切施工 ) 直接基礎 ( ニューマチックケーソン施工 ) 場所打ち杭基礎 ニューマチックケーソン基礎 施工性および経済性で ニューマチックケーソン基礎 が優位である

3 5 6 7 8 9 0 0 2 2 工法革命 ジャイロプレス工法 工法概要 地中構造物を残置したままで 機能の再生 強化を図る 発展的構造物コンセプトを実現 先端ビット付き鋼管杭と圧入+回転が生み出す 回転圧入力 により杭の貫入が可能 圧入力 ジャイロプレス工法は 圧入工法の優位性を確保した圧入機 ジャイロプレス工法により 基礎と躯体を一体化した構造部材 先端ビット付き鋼管杭 を 回転圧入して地中に貫入さ

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