特許 7521141 ケーソンのアースバケット飛翔防止構造及び排土方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-12

(45)【発行日】2024-07-23

(54)【発明の名称】ケーソンのアースバケット飛翔防止構造及び排土方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 23/06 20060101AFI20240716BHJP

   E02D 23/04 20060101ALI20240716BHJP

【ＦＩ】

E02D23/06 A

E02D23/06 Z

E02D23/06 C

E02D23/04 C

E02D23/04 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024039901

(22)【出願日】2024-03-14

【審査請求日】2024-03-14

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000103769

【氏名又は名称】オリエンタル白石株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(74)【代理人】

【識別番号】100198214

【弁理士】

【氏名又は名称】眞榮城 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】福田 淳二

(72)【発明者】

【氏名】倉知 禎直

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】特許第４４５５５４３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第２７３３７８３（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２３／００－２３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マテリアルロックの封止ドアが破損して高圧作業室内の圧縮空気が開放されてマテリアルシャフト内に流入した場合でもアースバケットが圧縮空気で押し出されて飛翔しないように防止するケーソンのアースバケット飛翔防止構造であって、
前記高圧作業室で掘削された掘削土砂を搬出するアースバケットを挿通するための前記マテリアルシャフトには、シャフト内から外部へ連通して前記圧縮空気を瞬時に逃がして、前記アースバケットの飛翔事故を確実に防止することが可能な開口面積を有する開口部が形成されていること
を特徴とするケーソンのアースバケット飛翔防止構造。

【請求項2】

前記開口部は、前記封止ドアの上部ロックドアよりも上方に形成されていること
を特徴とする請求項１に記載のケーソンのアースバケット飛翔防止構造。

【請求項3】

前記開口部の開口面積の合計は、前記マテリアルシャフト内の断面積と同程度であること
を特徴とする請求項２に記載のケーソンのアースバケット飛翔防止構造。

【請求項4】

ニューマチックケーソン工法における排土方法であって、
高圧作業室で掘削された掘削土砂を搬出するアースバケットを挿通するためのマテリアルシャフトは、請求項１ないし３のいずれかに記載のケーソンのアースバケット飛翔防止構造を有するとともに、
前記アースバケットの巻き上げ排土時には、前前記アースバケットが前記封止ドアの上部ロックドアを通過すると、前記封止ドアの下部ロックドアが閉鎖された状態でも前記上部ロックドアを閉鎖すること
を特徴とする排土方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ケーソンのアースバケット飛翔防止構造及びニューマチックケーソン工法における排土方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ニューマチックケーソン工法では、圧縮空気を高圧作業室内に送り込み、高圧作業室内で掘削した土砂は、マテリアルシャフトを通じてアースバケット等の排土設備で外部へ排出することで排土作業を行っている。また、アースバケット通過時には、上下一対のドアを開閉することで土砂搬出と気圧保持の両立を図っている。

【0003】

しかし、ニューマチックケーソン工法での掘削深さが深くなると、排土設備によりアースバケットで高圧作業室内から吊り上げる行程も長くなり、万が一アースバケットを吊り上げるワイヤロープが切断してしまった場合、落下する高さも高くなることが想定される。ワイヤロープが切断される事故が発生した際、最悪の場合、マテリアルロックの一対のドアの一方が開いた状態で高所からアースバケットが落下する事態が想定され、ドアが落下の衝撃で破壊されるおそれがある。その場合、高圧作業室内の高い気圧が一気に開放されて、マテリアルロックに流入し、土砂を積載したアースバケットがマテリアルロックから大砲のように外部に押し出されて飛翔してしまうような人命にかかわる大きな事故に繋がりかねない懸念がある。

【0004】

一方、マテリアルロックから出る排気音や漏気音は大きく、消音マフラーを装着するなどの対策が必要である。例えば、特許文献１には、上部ハッチ１５と下部ハッチ１６間にエアロック１７を設け、このエアロック１７に送気管１８と排気管２３とを取り付けたマテリアルロック９において、前記エアロック１７の内部に、送気管１８から供給される高圧空気によって発生する騒音を消去する消音装置を、前記エアロック１７の内側周囲に略環状に設けて構成した消音機能付きマテリアルロックが開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００２３］～［００４４］、図面の図１，図２等参照）。

【0005】

また、特許文献２には、消音ドームにおける防音ドアと筒状部の気密性が充分に得られ、また消音ドアに設けられたワイヤロープ挿通孔を略一様な大きさに維持し、漏気量の増大を防ぎ、また小型化できる消音・防音機能に優れたマテリアルロックの消音装置が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００２３］～［００３２］、図面の図１～図３等参照）。

【0006】

しかし、このような特許文献１の消音機能付きマテリアルロック及び特許文献２のマテリアルロックの消音装置は、あくまでも漏気に起因する音を小さくする消音装置であり、前述のワイヤロープの切断に起因するアースバケットの飛翔事故の問題について考えられたものでは無く、当然アースバケットの飛翔事故を防げるものでは無かった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００４－１４３７３４号公報

【文献】特開２０１４－２１８７９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、アースバケットの飛翔事故を確実に防止可能なケーソンのアースバケット飛翔防止構造及びニューマチックケーソン工法における排土方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１に係るケーソンのアースバケット飛翔防止構造は、マテリアルロックの封止ドアが破損して高圧作業室内の圧縮空気が開放されてマテリアルシャフト内に流入した場合でもアースバケットが圧縮空気で押し出されて飛翔しないように防止するケーソンのアースバケット飛翔防止構造であって、前記高圧作業室で掘削された掘削土砂を搬出するアースバケットを挿通するための前記マテリアルシャフトには、シャフト内から外部へ連通して前記圧縮空気を瞬時に逃がして、前記アースバケットの飛翔事故を確実に防止することが可能な開口面積を有する開口部が形成されていることを特徴とする。

【0010】

請求項２に係るケーソンのアースバケット飛翔防止構造は、請求項１に記載のケーソンのアースバケット飛翔防止構造において、前記開口部は、前記封止ドアの上部ロックドアよりも上方に形成されていることを特徴とする。

【0011】

請求項３に係るケーソンのアースバケット飛翔防止構造は、請求項２に記載のケーソンのアースバケット飛翔防止構造において、前記開口部の開口面積の合計は、前記マテリアルシャフト内の断面積と同程度であることを特徴とする。

【0012】

請求項４に係る排土方法は、ニューマチックケーソン工法における排土方法であって、
高圧作業室で掘削された掘削土砂を搬出するアースバケットを挿通するためのマテリアルシャフトは、請求項１ないし３のいずれかに記載のケーソンのアースバケット飛翔防止構造を有するとともに、前記アースバケットの巻き上げ排土時には、前記アースバケットが前記封止ドアの上部ロックドアを通過すると、前記封止ドアの下部ロックドアが閉鎖された状態でも前記上部ロックドアを閉鎖することを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

請求項１～４に係る発明によれば、アースバケットのワイヤロープが切断されて土砂を積載した状態の重いアースバケットが落下してマテリアルロックの封止ドアが破損して高圧作業室内の圧縮空気が開放されてマテリアルシャフト内に流入した場合であっても、土砂を積載したアースバケットがマテリアルロックから大砲のように外部に押し出されて飛翔してしまうような人命にかかわる大事故を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るケーソンのアースバケット飛翔防止構造を適用したケーソン用シャフト全体を模式的に示す透視側面図である。

【図2】図２は、同上のケーソン用シャフトの一般シャフト単体を示す透視正面図である。

【図3】図３は、同上の一般シャフト単体を示す平面図である。

【図4】図４は、同上のケーソン用シャフトのスリットシャフトの内筒部の内部展開図である。

【図5】図５は、従来の排土方法によるケーソン用シャフトの巻き上げ排土時の封止ドアの開閉運用状況を示す模式断面図である。

【図6】図６は、同上のケーソン用シャフトのワイヤロープ切断時の事故発生状況を示す模式断面図である。

【図7】図７は、本発明の実施形態に係る排土方法によるケーソン用シャフトの巻き上げ排土時の封止ドアの開閉運用状況を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係るケーソンのアースバケット飛翔防止構造及び排土方法の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0016】

［ケーソンのアースバケット飛翔防止構造］
（ケーソン用シャフト）
先ず、図１を用いて、本発明の実施形態に係るケーソンのアースバケット飛翔防止構造１（以下、単にアースバケット飛翔防止構造１ともいう）を適用したケーソン用シャフト１００について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るケーソンのアースバケット飛翔防止構造１を適用したケーソン用シャフト１００全体を模式的に示す透視正面図である。なお、符号５は、高圧作業室５を示している。

【0017】

本実施形態として説明するケーソン用シャフト１００は、スリムケーソンと呼ばれるシャフト断面積が４０ｍ²未満の小口径ケーソンでも機械化掘削が可能な円筒状のマテリアルシャフト２とその周りの断面ドーナツ状のマンシャフト３が一体化したペアシャフト形式のケーソン用シャフトを例示して説明する。勿論、本発明に係るケーソンのアースバケット飛翔防止構造は、小口径のスリムケーソンに限られず、マテリアルシャフトとマンシャフトが分離した一般的な規模のケーソンの単独のマテリアルシャフト２にも適用可能である。

【0018】

ケーソン用シャフト１００は、図１に示すように、マテリアルシャフトの周りにマンシャフトが形成されて一体化したペアシャフト形式の一般シャフト１０を基本形態とするシャフトである。このケーソン用シャフト１００は、ケーソン躯体２００に接続する下端から説明すると、避難経路のためのスペースを確保するスペシャルシャフト１１と、ボトムドア１２ａを有するボトムドア室１２を備えている。このボトムドア１２ａは、マテリアルシャフト２及びマンシャフト３の両方を封止する封止ドアである。

【0019】

そして、ケーソン用シャフト１００には、ロック部として下部ロックドア１３ａを有する下ロック室１３、上部ロックドア１４ａを有する上ロック室１４が設けられるとともに、その上に、上部ロックドア１４ａの開閉機構の動作スペースを確保するためのロック室上部シャフト１５が備えられている。

【0020】

この下部ロックドア１３ａ及び上部ロックドア１４ａは、マテリアルシャフト２を封止する封止ドアとなっている。また、下ロック室１３、上ロック室１４、及びロック室上部シャフト１５が、ロック機構であるロック部を構成する。

【0021】

そして、このロック部の最上段であるロック室上部シャフト１５より上方（上段）には、ケーソン用シャフト１００の一般シャフト１０を基本形態とする一般シャフト部が設けられている。この一般シャフト部の最下段には、一般シャフト１０にシャフト内から外部へ連通して圧縮空気を逃がすことが可能な開口部１０ａ’（図４参照）が形成されている本発明の特徴部分であるスリットシャフト１０’が設けられている。

【0022】

また、スリットシャフト１０’の上方（上段）には、一般シャフト１０が３段積み重ねて設けられている。

【0023】

なお、ケーソン用シャフト１００の最上段には、油圧ユニットや操作機器類が設置された上部シャフト１６が設けられ、この上部シャフト１６の周りには、踊り場１６ａが形成されている。

【0024】

（一般シャフト及びスリットシャフト）
次に、図２～図４を用いて、前述のケーソン用シャフト１００の一般シャフト１０及びスリットシャフト１０’についてさらに詳細に説明する。また、前述のように、一般シャフト１０とスリットシャフト１０’との相違点は、開口部１０ａ’が有るか否かであるので、一般シャフト１０と同一構成は同一符号で示し、まとめて説明する。図２は、ケーソン用シャフト１００の一般シャフト１０単体を示す透視正面図であり、図３は、一般シャフト１０単体を示す平面図である。そして、図４は、スリットシャフト１０’の内筒部の内部展開図である。

【0025】

図２，図３に示すように、スリットシャフト１０’及び一般シャフト１０は、マテリアルシャフト２を構成する厚さ９ｍｍの鋼板からなる筒状の内筒部２０と、その内筒部２０の上端に溶接で接合された幅７５ｍｍ厚さ１９ｍｍのフラットバーからなる上フランジ２１と、内筒部２０の下端に溶接で接合された幅７５ｍｍ厚さ１９ｍｍのフラットバーからなる下フランジ２２を備えている。なお、本実施形態に係るスリットシャフト１０’及び一般シャフト１０では、内筒部２０は、高さ２０００ｍｍ×内径Ｄ１＝８６０ｍｍに設定されている。

【0026】

この上フランジ２１及び下フランジ２２は、図３に示すように、他のシャフトとボルト接合するための複数のボルト孔２１ａ（２２ａ）がそれぞれ穿設されている。また、図２，図３に示すように、上フランジ２１及び下フランジ２２は、補剛材としてフランジリブ２３，２４を介して内筒部２０に直交するように接合されている。

【0027】

さらに、スリットシャフト１０’及び一般シャフト１０は、厚さ１２ｍｍの鋼板からなる筒状の外筒部３０と、その外筒部３０の上端に溶接で接合された幅９０ｍｍ厚さ２５ｍｍのフラットバーからなる上フランジ３１と、外筒部３０の下端に溶接で接合された幅９０ｍｍ厚さ２５ｍｍのフラットバーからなる下フランジ３２を備えている。この外筒部３０は、高さ２０００ｍｍ×外形Ｄ２＝２１００ｍｍに設定されている。

【0028】

この上フランジ３１及び下フランジ３２は、図３に示すように、他のシャフトとボルト接合するための複数のボルト孔３１ａ（３２ａ）がそれぞれ穿設されているとともに、図２，図３に示すように、上フランジ３１及び下フランジ３２は、補剛材としてフランジリブ３３，３４を介して外筒部３０に直交するように接合されている。

【0029】

スリットシャフト１０’及び一般シャフト１０は、前述の内筒部２０と外筒部３０との間の断面ドーナツ状の空間がマンシャフト３となっており、このマンシャフト３には、タラップではなく、一定幅の踏板（踏面）や蹴上を有する螺旋階段３５が形成されている。このため、垂直タラップと相違して落下事故のおそれが少なく作業員が安全かつ迅速に昇降して高圧作業室５に出入りすることができる。

【0030】

なお、符号３６は、ケーソン用シャフト１００の組立、スリットシャフト１０’及び一般シャフト１０の揚重の際にシャックル等を掛け止めるための厚さ１６ｍｍの鋼板からなる吊り金具３６である。また、符号Ｐは、マンシャフト３に設置されている各種の配管Ｐを示している。

【0031】

そして、図４に示すように、スリットシャフト１０’には、シャフト内から外部へ連通して圧縮空気を逃がすことが可能な開口部１０ａ’が形成されている。このため、後述のように、アースバケットＥＢを吊り上げるワイヤロープが切断されて土砂を積載したアースバケットＥＢが落下し、その衝撃で下部ロックドア１３ａが破壊された場合であっても、圧縮空気をマテリアルシャフト２からそれより大きな空間であるマンシャフト３に逃がすことができ、アースバケットＥＢの飛翔事故を確実に防止することができる。

【0032】

なお、スリットシャフト１０’は、図１に示すように、上部ロックドア１４ａの上方に設けられている。このため、開口部１０ａ’は、封止ドアである上部ロックドア１４ａの上方に形成されていることになり、上部ロックドア１４ａが万が一事故で損傷した場合に高圧作業室５から流入する圧縮空気をその直上でマテリアルシャフト２からマンシャフト３に逃がすことができることになる（図６も参照）。

【0033】

また、本実施形態に係る開口部１０ａ’は、図４に示すように、直径φ＝３００ｍｍの円形の穴であり、マンシャフト３からマテリアルシャフト２内へ作業員が落下しないように、エキスパンドメタル又はパンチングメタルなどの落下防止柵１０ｂ’が取り付けられている。

【0034】

なお、本実施形態に係る開口部１０ａ’は、図４に示すように、全部で８か所設けられており、スリットシャフト１０’の内径Ｄ１が８６０ｍｍであることを勘案すると、開口部の開口面積の合計は、マテリアルシャフト２内の断面積と同程度となっている。（１５０×１５０×π×８＝１８０，０００π≒４３０×４３０×π＝１８４，９００π）このため、マテリアルシャフト２内へ圧縮空気が流入しても瞬時にマンシャフト３へ逃がすことができ、アースバケットＥＢの飛翔事故を確実に防止することができる。

【0035】

［排土方法］
次に、図５～図７を用いて、本発明の実施形態に係る排土方法について説明する。前述のアースバケット飛翔防止構造１を適用したケーソン用シャフト１００を用いて、排土する場合を例示して説明する。図５は、従来の排土方法によるケーソン用シャフト１００の巻き上げ排土時の封止ドアの開閉運用状況を示す模式断面図であり、図６は、ワイヤロープ切断時の事故発生状況を示す模式断面図である。また、図７は、本発明の実施形態に係る排土方法によるケーソン用シャフト１００の巻き上げ排土時の封止ドアの開閉運用状況を示す模式断面図である。

【0036】

図５に示すように、従来の排土方法では、ケーソン用シャフト１００の巻き上げ排土時の封止ドアの開閉運用状況では、アースバケットＥＢに土砂を積載して排土施設である構造用クレーン（図示せず）でワイヤロープを巻き上げる際には、マテリアルロックである下部ロックドア１３ａを閉じ、上部ロックドア１４ａを開いた状態において、構造用クレーンで巻き上げて排土していた。その理由は、高圧作業室５の圧縮空気は、下部ロックドア１３ａで封止されているので、圧気状態が保持されており、アースバケットＥＢを吊り上げて排土する作業に支障がないからである。

【0037】

しかし、背景技術で述べたように、構造用クレーン等で不具合が生じ、アースバケットＥＢを吊り上げるワイヤロープが切断された場合、図６に示すように、土砂を積載したアースバケットＥＢが落下して、その衝撃で下部ロックドア１３ａが破壊されることで高圧作業室５の高い気圧が一気に開放されて、マテリアルシャフト２に流入し、土砂を積載したアースバケットＥＢがマテリアルシャフト２から大砲のように外部に押し出されて飛翔してしまう事故が発生するおそれがある。特に、スリムケーソンなどの小規模ケーソンは、比較的狭隘な住宅密集地においても施工されるものであり、万が一アースバケットの飛翔事故が発生した場合に重大な事故になりかねないという問題が顕著であった。

【0038】

しかし、本実施形態に係るケーソン用シャフト１００では、前述のように、スリットシャフト１０’に、マテリアルシャフト２内から外部のマンシャフト３へ連通して圧縮空気を逃がすことが可能な開口部１０ａ’が形成されている。このため、アースバケットＥＢを吊り上げるワイヤロープが切断されて土砂を積載したアースバケットＥＢが落下し、その衝撃で下部ロックドア１３ａが破壊された場合であっても、圧縮空気をマテリアルシャフト２からそれより大きな空間であるマンシャフト３に逃がすことができ、アースバケットＥＢの飛翔事故を確実に防止することができる。

【0039】

その上、本発明の実施形態に係る排土方法では、図７に示すように、ケーソン用シャフト１００の巻き上げ排土時の封止ドアは、下部ロックドア１３ａを閉じた後、上部ロックドア１４ａをアースバケットＥＢが通過すると上部ロックドア１４ａも閉鎖する。このため、万が一、アースバケットＥＢを吊り上げるワイヤロープが切断された場合に上部ロックドア１４ａが破壊されても下部ロックドア１３ａで高圧作業室５の高い気圧がマテリアルシャフト２に流入されることを防ぐことができる。

【0040】

以上説明した本発明の実施形態に係るアースバケット飛翔防止構造１では、スリットシャフト１０’に開口部１０ａ’が形成されているので、アースバケットＥＢを吊り上げるワイヤロープが切断されて土砂を積載したアースバケットＥＢが落下し、その衝撃で下部ロックドア１３ａが破壊された場合であっても、圧縮空気をマテリアルシャフト２からそれより大きな空間であるマンシャフト３に逃がすことができ、アースバケットＥＢの飛翔事故を確実に防止することができる。

【0041】

その上本発明の実施形態に係る、排土方法では、ケーソン用シャフト１００の巻き上げ排土時に、下部ロックドア１３ａを閉じた後、上部ロックドア１４ａをアースバケットＥＢが通過すると上部ロックドア１４ａも閉鎖するので、万が一、上部ロックドア１４ａが破壊されても下部ロックドア１３ａで高圧作業室５の高い気圧がマテリアルシャフト２に流入されることを防ぐことができる。

【0042】

以上、本発明の実施形態に係るケーソンのアースバケット飛翔防止構造１及びそれを用いた排土方法について詳細に説明した。しかし、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

【符号の説明】

【0043】

１００：ケーソン用シャフト
２００：ケーソン躯体
ＥＢ：アースバケット
Ｐ：配管
１：（ケーソンの）アースバケット飛翔防止構造
２：マテリアルシャフト
１０：一般シャフト
１０’：スリットシャフト
１０ａ’：開口部
１０ｂ’：落下防止柵
２０：内筒部
２１：上フランジ
２１ａ：ボルト孔
２２：下フランジ
２３，２４：フランジリブ
３：マンシャフト
３０：外筒部
３１：上フランジ
３１ａ：ボルト孔
３２：下フランジ
３３，３４：フランジリブ
３５：螺旋階段
３６：吊り金具
５：高圧作業室
１１：スペシャルシャフト
１２：ボトムドア室
１２ａ：ボトムドア
１３：下ロック室
１３ａ：下ロックドア（マテリアルロックの封止ドア）
１４ａ：上ロックドア（マテリアルロックの封止ドア）
１５：ロック室上部シャフト
１６：上部シャフト
１６ａ：踊り場

【要約】

【課題】アースバケットの飛翔事故を確実に防止可能なケーソンのアースバケット飛翔防止構造及びニューマチックケーソン工法における排土方法を提供する。
【解決手段】マテリアルロックの封止ドアが破損して高圧作業室内の圧縮空気が開放されてマテリアルシャフト（２）内に流入した場合でもアースバケットが圧縮空気で押し出されて飛翔しないように防止するケーソンのアースバケット飛翔防止構造において、高圧作業室で掘削された掘削土砂を搬出するアースバケットを挿通するためのマテリアルシャフト（２）に、シャフト内から外部へ連通して前記圧縮空気を逃がすことが可能な開口部１０ａ’を形成する。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】