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
- 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
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
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
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)
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
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
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
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
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
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
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
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 12.2 1,500 6,664 西行 2,800 17,270 1,000 2,000 2,300 3,000 東行 1,736 7,970,800 81 1 3,88 800 5,300 8,340 37,715 西行 1,800 12,050 1,800 2,300 2,000 東行 1,8 800 4,300 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
オリエンタル白石 児島さん
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
2850 16140 14860 鋼矢板 4 型 L=10.00m 9500 15200(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 15200 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 12000 6000 20000 8000 46000 A1 橋台側 2000 5X6000=0 8000 8000 2950 26.500 2000 173 40 154 60 105 00 16400(41@400) 施工基面 21.410 1 2 3 4 5 6 7 8 施工順序 5X6000=0 8000 8000 2950 2000 6000 18000 12X2000=2 1 2 3 4 5 6 7 8 46000 1 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
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
つなぎ固定材 L-xx10 L=1.20m 平面図 側面図 16140 2 14860 鋼矢板 4 型 L=10.00m つなぎ固定材 L-xx10 L=1.20m 15200 頭つなぎ H-300x300x10x15 2950 腹起ブラケット 17340 15460 10500 16400(41@400) 鋼矢板 4 型 L=10.00m 1 4 2950 3 頭つなぎ H-300x300x10x15 2850 9500 2850 15200(38@400) 平面図 側面図 16140 14860 15200 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-300x300x10x15 2950 腹起ブラケット 17340 15460 10500 16400(41@400) 鋼矢板 4 型 L=10.00m 2950 頭つなぎ H-300x300x10x15 2850 9500 2850 15200(38@400)
盛土材搬入 敷均し状況 水替え状況
0 0 0 0 平面図 S=1:50 断面図 S=1:5 10 00 1200 110 0 2@1200 =2400 1 55 0 1200 0 550 28 50 48 00 2850 8@300 =2400 8@300 =2400 250 150 14@300 =4200 250 150 200 1050 1150 150 300 2@ 300 =600 2@300 =600 250 200 1150 1050 388 1 4@1200 =4800 1 10 7200 22@300 =6600 10 250 22@300 =6600 10 150 7200 1 4@1200 =4800 1 8 150 250 50 9 10 519 500 4 15 50 50-300 4 9 1 19 6 6 6 6 2 232 5 6 7 6 50 6 3 4 50 456 200 9 10 0 10 0 10 0 10 0 7 200 1050 1150 200 250 2@300 =600 2@300 =600 300 150 1150 1050 207 200 55 0 8@300 =2400 14@300 =4200 8@300 =2400 15 0 28 50 250 150 48 00 250 2850 10 00 1200 110 0 2@1200 =2400 1 1200 0 550 皿板設置 設置完了
P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 14300 7150 7150 1044 4X3053=12212 1044 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No.5+ 0.000 A1 橋台側 P2 橋脚側 2600 1300 1300 G1 G2 G3 G4 G5 29.278 29.278 H.W.L. 28.070 R= 250 00 2400 9500 2400 21.978 21.978 10778 12278 施工時水位 21.410 φ1500 2 L=4.000m 2 M.W.L. 20.000 化粧型枠 t=50mm 2750 2750 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm2 10500 9500 9500 2600 500 500 3450 3450 2250 5000 2250 最深河床線 12.970 1 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ1500 1700 2300 11 1200 500 5500 5600 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 200 1050 8000 1050 200 200 1050 7000 1050 200 10500 9500 17.000 17.000 2300 1700 11 150 500 1200 5500 5600 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 14300 7150 7150 1044 4X3053=12212 1044 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No.5+ 0.000 A1 橋台側 P2 橋脚側 2600 1300 1300 G1 G2 G3 G4 G5 29.278 29.278 H.W.L. 28.070 R= 250 00 2400 9500 2400 21.978 21.978 10778 12278 施工時水位 21.410 φ1500 2 L=4.000m 2 M.W.L. 20.000 化粧型枠 t=50mm 2750 2750 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm2 10500 9500 9500 2600 500 500 3450 3450 2250 5000 2250 最深河床線 12.970 1 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ1500 1700 2300 11 1200 500 5500 5600 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 200 1050 8000 1050 200 200 1050 7000 1050 200 10500 9500 17.000 17.000 第 1 ロット目 2300 1700 11 150 500 1200 5500 5600 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
P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 14300 7150 7150 1044 4X3053=12212 1044 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No.5+ 0.000 A1 橋台側 P2 橋脚側 2600 1300 1300 G1 G2 G3 G4 G5 29.278 29.278 H.W.L. 28.070 R= 250 00 2400 9500 2400 21.978 21.978 10778 12278 施工時水位 21.410 2750 2750 中詰めコンクリート中詰めコンクリート σck=24n/mm2 10500 σck=24n/mm2 9500 500 9500 500 5000 2250 2250 1 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ1500 1700 11 φ1500 2 L=4.000m 2 2300 1200 500 M.W.L. 20.000 化粧型枠 t=50mm 5500 5600 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 17.000 17.000 第 2 ロット目 最深河床線 12.970 2300 1700 3450 2600 3450 200 1050 8000 1050 200 200 1050 7000 1050 200 10500 9500 11 150 500 1200 5500 5600 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 14300 7150 7150 1044 4X3053=12212 1044 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No.5+ 0.000 A1 橋台側 P2 橋脚側 2600 1300 1300 G1 G2 G3 G4 G5 29.278 29.278 H.W.L. 28.070 R= 250 00 2400 9500 2400 21.978 21.978 10778 12278 施工時水位 21.410 φ1500 2 L=4.000m 2 化粧型枠 t=50mm 2750 2750 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm2 10500 9500 9500 2600 500 500 3450 3450 2250 5000 2250 最深河床線 12.970 1 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ1500 1700 2300 11 1200 500 第 3 ロット目 5500 5600 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット M.W.L. 20.000 200 1050 8000 1050 200 200 1050 7000 1050 200 10500 9500 17.000 17.000 2300 1700 11 150 500 1200 第 3 ロット目 5500 5600 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
P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 14300 7150 7150 1044 4X3053=12212 1044 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No.5+ 0.000 A1 橋台側 P2 橋脚側 2600 1300 1300 G1 G2 G3 G4 G5 29.278 29.278 H.W.L. 28.070 R= 250 00 2400 9500 2400 21.978 21.978 10778 12278 施工時水位 21.410 φ1500 2 L=4.000m 2 M.W.L. 20.000 化粧型枠 t=50mm 2750 2750 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm2 10500 9500 9500 2600 500 500 3450 3450 2250 5000 2250 最深河床線 12.970 1 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ1500 1700 2300 11 1200 500 5500 5600 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 200 1050 8000 1050 200 200 1050 7000 1050 200 10500 9500 17.000 17.000 2300 1700 11 150 500 1200 5500 5600 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 14300 7150 7150 1044 4X3053=12212 1044 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No.5+ 0.000 A1 橋台側 P2 橋脚側 2600 1300 1300 G1 G2 G3 G4 G5 29.278 29.278 H.W.L. 28.070 R= 250 00 2400 9500 2400 21.978 21.978 10778 12278 施工時水位 21.410 化粧型枠 t=50mm φ1500 2 L=4.000m 2 M.W.L. 20.000 2750 2750 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm2 10500 9500 9500 2600 500 500 3450 3450 2250 5000 2250 最深河床線 12.970 1 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ1500 1700 2300 11 1200 500 5500 5600 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 中詰コンクリート 200 1050 8000 1050 200 200 1050 7000 1050 200 10500 9500 17.000 17.000 2300 1700 11 150 500 1200 5500 5600 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
P1 橋脚構造一般図 ( その 1) S= 1 : 上流側 正面図 14300 7150 7150 1044 4X3053=12212 1044 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No.5+ 0.000 A1 橋台側 P2 橋脚側 2600 1300 1300 G1 G2 G3 G4 G5 29.278 29.278 H.W.L. 28.070 R= 250 00 2400 9500 2400 第 4 ロット目 21.978 21.978 10778 施工時水位 21.410 第 4 ロット目 12278 φ1500 2 L=4.000m 2 M.W.L. 20.000 化粧型枠 t=50mm 2750 2750 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm2 10500 9500 9500 2600 500 500 3450 3450 2250 5000 2250 最深河床線 12.970 1 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ1500 1700 2300 11 1200 500 5500 5600 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 200 1050 8000 1050 200 200 1050 7000 1050 200 10500 9500 17.000 17.000 2300 1700 11 150 500 1200 5500 5600 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 14300 7150 7150 1044 4X3053=12212 1044 道路中心 ( 構造中心 ) 下流側 断面図 No.5+ 0.000 A1 橋台側 P2 橋脚側 2600 1300 1300 G1 G2 G3 G4 G5 29.278 29.278 R= 250 00 H.W.L. 28.070 第 5 ロット目 第 5 ロット目 2400 9500 2400 21.978 21.978 10778 12278 施工時水位 21.410 φ1500 2 L=4.000m 2 M.W.L. 20.000 化粧型枠 t=50mm 2750 2750 中詰めコンクリート 中詰めコンクリート σck=24n/mm2 σck=24n/mm2 10500 9500 9500 2600 500 500 3450 3450 2250 5000 2250 最深河床線 12.970 1 マテリアルロックシャフト孔 1 上部 下部 φ1500 1700 2300 11 1200 500 5500 5600 第 1 ロット 第 2 ロット 第 3 ロット 200 1050 8000 1050 200 200 1050 7000 1050 200 10500 9500 17.000 17.000 2300 1700 11 150 500 1200 5500 5600 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
セントル支保工 鉄筋組立 生コン打設 施工完了
機材組立 函内掘削 土砂搬出 1 築島埋戻し 土砂搬出 2
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
鉄筋組立 生コン打設 P1 橋脚工施工完了
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
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
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