ケーソン（工学）

ボックスケーソンとは、側面と底面があり、上部が開いているプレハブ式の箱型構造物です。通常は、平らに整地された基礎の上に設置されます。設置後、バラストを充填して、橋脚の基礎など、工事の一部となります。中空のコンクリート構造物は一般的に水よりも密度が低いため、バラストを充填するまでは、ボックスケーソンが現場から移動しないように固定する必要があります。潮汐域などでは、複雑なアンカーシステムが必要になる場合もあります。調整可能なアンカーシステムとGPS測量を組み合わせることで、技術者はボックスケーソンをピンポイントの精度で配置することができます。

オープンケーソンはボックスケーソンと似ていますが、底面がない点が異なります。軟弱粘土（例えば河床など）での使用に適していますが、地中に大きな障害物がある場所には適していません。軟弱地盤や地下水位が高い場所など、開削工法が困難な場所では、オープンケーソンを用いて、深層マンホール、ポンプ場、マイクロトンネル工法、パイプジャッキング工法などの発進・受入ピットを設置することもできます。

ケーソンは、自重、上部に載せたコンクリートまたは水のバラスト、あるいは油圧ジャッキによって沈下されます。ケーソンの先端部（または切削シュー）は、垂直沈下を容易にするために鋭角に傾斜しており、通常は鋼鉄製です。シューは摩擦を軽減するためにケーソン本体よりも幅が広く、先端部には加圧されたベントナイトスラリーが供給されることがあります。ベントナイトスラリーは水中で膨張し、窪みや空隙を埋めることで沈下を安定させます。開口部のあるケーソンは、沈下中に水が溜まることがあります。掘削された材料は、クレーンに取り付けられたクラムシェル型掘削機のバケットによって掘削されます。

地盤面の下層土は、掘削や支持力に適さない場合があります。ケーソン内の水（地下水位が高いため）は、下層の軟弱地盤の浮力と釣り合っています。排水すると、基礎が「パイピング」または「沸騰」し、ケーソンが沈下する可能性があります。この問題を解決するために、地表から杭を打ち込み、次のような役割を果たすことがあります。

• 耐力壁とは、荷重をより深い地盤に伝達する壁のことである。
• 錨は、その表面と打ち込まれた周囲の土壌との界面における摩擦によって浮力に抵抗するため、浮力に抵抗する。

H形鋼（あらゆる軸方向の曲げに対する抵抗力があるため、一般的な柱形鋼）は、岩盤やその他のより硬い地盤に向かって「傾斜」した角度で​​打ち込まれることがあります。H形鋼は基礎から突き出た状態で残されます。水中には鉄筋コンクリート製のプラグを設置することができ、この工法はトレミーコンクリート打設と呼ばれます。ケーソンから水を抜くと、このプラグが杭頭として機能し、地盤の上向きの力に抵抗します。

モノリシックケーソン（または単にモノリス）は、他のタイプのケーソンよりも大きいが、オープンケーソンに似ている。このようなケーソンは、船舶の衝撃に対する耐性が求められる岸壁などでよく見られる。

浅いケーソンは外気にさらされる場合があるが、軟弱な泥を貫く空気圧ケーソン（加圧ケーソンとも呼ばれる）は、底のない箱で、上部が密閉され、圧縮空気が充填されて深部で水や泥が入らないようになっている。エアロックによってチャンバーへのアクセスが可能になる。作業員（アメリカ英語ではサンドホッグと呼ばれる）は、作業スペースの端から泥や岩屑（マックと呼ばれる）を、チューブ（マックチューブと呼ばれる）で地上と繋がった水で満たされたピットに運び込む。地上のクレーンは、クラムシェルバケットで土砂を取り除く。チューブ内の水圧は空気圧と釣り合い、余分な空気はマックチューブを通って排出される。加圧空気の流れは、作業員の定期的な換気を確保し、ケーソンの底部への泥や水の過剰な流入を防ぐために一定でなければならない。ケーソンが岩盤に到達すると、サンドホッグはエアロックから出て、箱の中にコンクリートを充填し、強固な基礎杭を形成する。^{[ 10 ]}

空気圧式（圧縮空気式）ケーソンは、乾燥した作業環境を提供できるという利点があり、コンクリート打設に適しています。また、他の工法では隣接する構造物の沈下を引き起こす可能性がある基礎工事にも適しています。

ケーソン内の加圧環境から出る建設作業員は、減圧症を避けるために、体組織に溶解した不活性ガスが無症状で放出される速度で減圧しなければならない。減圧症はケーソン作業員で最初に確認された症状で、職業上の危険を認識して当初は「ケーソン病」と呼ばれていた。加圧ケーソンの助けを借りて建設されたブルックリン橋の建設では、建設中に多数の作業員がケーソン病で死亡または永久的な障害を負った。^{[ 11 ]}耳、副鼻腔、肺の気圧外傷や低気圧性骨壊死もその他のリスクである。^{[ 12 ]}