(57)【要約】【課題】  ケーソン壁の前面に配置された消波ブロックの撤去や、上部コンクリートの撤去作業及び中詰材の抜き取り作業が必要ではなく、低コストで消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤及び護岸に対して耐衝撃補強を行うことが可能な既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造を提供する。【解決手段】  既設のケーソン１３の上部から、中詰材１４が充填されたケーソン１３の内部へ達する挿入孔１２０を穿孔する工程（ａ）と、挿入孔１２０内に噴射ノズル（注入管）１４０を挿入する工程（ｃ）と、噴射ノズル１４０を回転させながら硬化材を噴射して中詰材１４を攪拌することにより、所定範囲において中詰材１４を補強し、曲げ変形を抑制すると共に押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させる工程（ｄ，ｅ，ｆ）と、を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤及び護岸に対して耐衝撃補強を行うための方法であって、
既設ケーソンの上部から、中詰材が充填されたケーソン内部へ達する挿入孔を穿孔する工程と、
前記挿入孔内に注入管を挿入する工程と、
前記注入管から中詰材内に硬化材を注入することにより中詰材を補強し、曲げ変形を抑制すると共に押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させる工程と、
を含むことを特徴とする既設ケーソンの耐衝撃補強方法。
【請求項２】
前記押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させる工程は、
前記注入管である噴射ノズルを回転させながら硬化材を噴射して中詰材を攪拌し、所定範囲において中詰材を補強する噴射攪拌工法を採用することを特徴とする請求項１に記載の既設ケーソンの耐衝撃補強方法。
【請求項３】
前記挿入孔を穿孔する工程の後に、前記挿入孔内にケーシングを挿入し、前記ケーシング内に前記注入管を挿入して位置決めを行った後に、前記ケーシングを引き抜く工程を含み、
前記硬化材の注入は、ケーシングを引き抜いた後に実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の既設ケーソンの耐衝撃補強方法。
【請求項４】
消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤及び護岸に対する耐衝撃補強構造であって、
消波ブロックに対向するケーソン内部に充填した中詰材に対して、挿入孔を介して硬化材を注入することにより形成された耐衝撃補強部を備えたことを特徴とする既設ケーソンの耐衝撃補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤や護岸に対して耐衝撃補強を行うための既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤や護岸においては、高波浪時に波の力により消波ブロックが移動し、ケーソン壁に衝突して、ひび割れや穴あきなどが発生する損傷事例が多数報告されている。一般的なケーソン式防波堤における被災状況の一例を図８に示す。図８は、消波ブロックがケーソンへ衝突する様子を示す模式図である。
【０００３】
一般的な消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤は、海底に敷設したマウンド２０の上に防波堤本体１０を構築し、防波堤本体１０の波が衝突する側（例えば外洋側）に消波ブロック５０を積み上げた構造となっている。この防波堤本体１０は、海底に敷設したマウンド２０の上にケーソン１３を設置すると共に、ケーソン１３の内部に砂等の中詰材１４を充填し、ケーソン１３の上部に蓋コンクリート１２と上部コンクリート１１を打設して構築されている（図２参照）。
【０００４】
このようなケーソン式防波堤では、台風等の影響で高波浪が発生すると、図８に示すように、波浪のエネルギーにより消波ブロック５０が移動して防波堤本体１０に衝突し、ケーソン壁１５に穴があくおそれがある。そして、ケーソン壁１５に穴があくと、ケーソン１３内に充填した中詰材（図示せず）が流出してケーソン１３の重量を減少させるため、防波堤滑動に対する安定性を低下させてしまう。
【０００５】
既設のケーソン１３の耐衝撃性を向上させるための方法として、以下に説明する２つの方法が考えられる。図９は、従来の耐衝撃補強方法の第１の例を示す模式図、図１０は、従来の耐衝撃補強方法の第２の例を示す模式図である。
【０００６】
第１の耐衝撃補強方法は、図９に示すように、ケーソン壁１５の外側に設置された消波ブロック５０を一時的に撤去し、ケーソン壁１５のコンクリート厚さが増すようにコンクリートを打ち足したり、あるいはケーソン壁１５の前面に緩衝材や鋼板を取り付けたりして補強壁２００を形成するものである。
【０００７】
第２の耐衝撃補強方法は、図１０に示すように、ケーソン１３の上部に打設した上部コンクリート１１を一時的に撤去すると共に中詰材１４を抜き取り、中詰材１４をコンクリート２２０に置き換えたり、あるいはケーソン壁１５の内面に鉄板２１０を取り付けたりするものである。
【０００８】
また、従来、一般的な鉄筋コンクリート構造物に対するせん断補強方法が種々提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された技術は、補強すべき鉄筋コンクリート構造物の所定箇所に所定深さの孔を穿孔し、当該孔内に棒状の補強部材を装入した後に、自己硬化型充填材を充填するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２７５９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上述した従来の方法では種々の不都合が生じるおそれがある。すなわち、従来の耐衝撃補強方法の第１の例では、消波ブロック５０の撤去作業が必要であり、コストが上昇する。また、消波ブロック５０が撤去されている期間は、防波堤が波浪に対して不安定な状態となる。さらに、消波ブロック５０は、長期間の波浪による沈下や消波ブロック５０同士の噛み合いによって安定した状態となるが、消波ブロック５０を再度設置し直すことにより、せっかく安定した状態となっていた消波ブロック５０が初期の不安定な状態に戻ってしまう。
【００１１】
また、従来の耐衝撃補強方法の第２の例では、上部コンクリート１１及び蓋コンクリート１２の撤去工事と、中詰材１４の抜き取り工事が必要であり、コストが上昇する。また、上部コンクリート１１が撤去されると共に中詰材１４が抜き取られている期間は、防波堤が波浪に対して不安定な状態となる。
【００１２】
なお、特許文献１に記載された技術は、鉄筋コンクリート基礎のような構造物において、既設構造がせん断破壊に対して十分な安全を確保できない場合に、鉄筋量を増加することによって、せん断耐力のみを向上させるものである。したがって、本発明のように、壁状の鉄筋コンクリート構造物において、曲げ変形を抑制すると共に押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させることはできない。また、特許文献１に記載された技術の対象となる基礎コンクリート内部には、通常、柱部材の鉄筋が定着されていたり、あるいは新設時に設置されたせん断補強鉄筋が存在したりするため、横方向から補強部材を挿入することは現実的ではない。さらに、自己硬化型充填材を流し込むことを考えると、対象構造物を横方向に補強することは考えられない。
【００１３】
また、一般的な壁構造物の上部には、鉄筋コンクリートの上部構造が存在し、あるいは壁自体の鉄筋にせん断補強鉄筋が配置されており、補強工事を行うことは困難である。また、水路や半地下の道路のような構造物の壁部では、上部コンクリートが存在しない場合もあるが、このような構造物ではそもそも耐衝撃補強の必要がない。一方、ケーソンは、その上部に上部コンクリートや蓋コンクリートが存在するが、通常は無筋コンクリートが使用されるため、穿孔に対する制約がない。
【００１４】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、ケーソン壁の前面に配置された消波ブロックの撤去や、上部コンクリートの撤去作業及び中詰材の抜き取り作業が必要ではなく、低コストで消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤や護岸に対して耐衝撃補強を行うことが可能な既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。
すなわち、本発明の既設ケーソンの耐衝撃補強方法は、消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤及び護岸に対して耐衝撃補強を行うための方法であって、既設ケーソンの上部から、中詰材が充填されたケーソン内部へ達する挿入孔を穿孔する工程と、挿入孔内に注入管を挿入する工程と、注入管から中詰材内に硬化材を注入することにより中詰材を補強し、曲げ変形を抑制すると共に押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させる工程と、を含むことを特徴とするものである。
ここで、押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させる工程は、注入管である噴射ノズルを回転させながら硬化材を噴射して中詰材を攪拌し、所定範囲において中詰材を補強する噴射攪拌工法を採用することが好ましい。
【００１６】
この際、挿入孔を穿孔する工程の後に、挿入孔内にケーシングを挿入し、ケーシング内に注入管を挿入して位置決めを行った後に、ケーシングを引き抜く工程を含み、硬化材の注入は、ケーシングを引き抜いた後に実施することが好ましい。
【００１７】
本発明の既設ケーソンの耐衝撃補強構造は、消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤及び護岸に対する耐衝撃補強構造であって、消波ブロックに対向するケーソン内部に充填した中詰材に対して、挿入孔を介して硬化材を注入することにより形成された耐衝撃補強部を備えたことを特徴とするものである。なお、耐衝撃補強部は、挿入孔内に注入管である噴射ノズルを挿入して硬化材を中詰材内に噴射し、所定範囲において中詰材を補強する噴射攪拌工法により形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造によれば、消波ブロックの移動や中詰材の抜き取り等を行うことなく、いわゆる硬化材の噴射攪拌工法により中詰材を補強処理することにより、低コストで、曲げ変形を抑制すると共に押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させることができる。さらに、消波ブロックを移動させないので、消波ブロックの安定状態を乱すことがなく、防波堤が波浪に対して安定な状態のままで耐衝撃補強工事を行うことができる。
【００１９】
また、挿入孔内にケーシングを挿入し、このケーシングを用いて中詰材中に注入管を挿入することにより、正確且つ確実に補強範囲を設定することができる。さらに、押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させる工程において、噴射攪拌工法を用いることにより、上部コンクリートに開ける孔の数を減少させると共に、より範囲を限定した固化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法の手順を示す模式図。
【図２】本発明の実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造を適用する消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤の模式図。
【図３】本発明の実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造のイメージを示す模式図。
【図４】噴射攪拌工法の概要を示す模式図。
【図５】噴射攪拌工法の概要を示す模式図。
【図６】噴射攪拌工法の概要を示す模式図。
【図７】噴射攪拌工法の概要を示す模式図。
【図８】消波ブロックがケーソンへ衝突する様子を示す模式図。
【図９】従来の耐衝撃補強方法の第１の例を示す模式図。
【図１０】従来の耐衝撃補強方法の第２の例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造の概要＞
以下、図面を参照して、本発明に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法の手順を示す模式図である。また、図２は、本発明の実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造を適用する消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤の模式図である。図３は、本発明の実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造のイメージを示す模式図である。
【００２２】
本発明の実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造は、消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤及び護岸に対して耐衝撃補強を行うためのものであり、特に、曲げ変形を抑制すると共に押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させることができるようになっている。以下に説明する実施形態では、押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させる工程において、特に好ましい工法として噴射攪拌工法を用いている。これは、上部コンクリートに開ける孔の数を減少させると共に、より範囲を限定した固化を可能とするためであるが、当該工程において、薬液注入工法のような他の固化方法を使用することもできる。なお、以下の実施形態では、ケーソン式防波堤について説明するが、本発明は消波ブロック被覆式のケーソン式護岸に適用できるのは勿論である。
【００２３】
＜消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤＞
本発明の実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造を適用する消波ブロック被覆式のケーソン式防波堤は、図２に示すように、海底に敷設したマウンド２０の上に防波堤本体１０を構築し、防波堤本体１０の波が衝突する側（例えば外洋側）に消波ブロック５０を積み上げた構造となっている。この防波堤本体１０は、海底に敷設したマウンド２０の上に被覆石３０を敷設し、この被覆石３０上にケーソン１３を設置すると共に、ケーソン１３の内部に砂等の中詰材１４を充填し、ケーソン１３の上部に蓋コンクリート１２と上部コンクリート１１を打設して構築される。また、ケーソン１３の下端部側面には、根固ブロック４０が設置されている。ケーソン１３は、鉄筋コンクリート製のケーソン壁１５を外殻体として、この外殻体の内部に中詰材１４が充填されている。
【００２４】
＜耐衝撃補強方法の手順＞
ここで、前面側のケーソン壁１５の構造は、２つの隔壁の間を考えると、鉛直方向に長い面部材と考えることができる。そして、破壊モードとしては、短辺方向の曲げ破壊、長辺方向の曲げ破壊、押し抜きせん断破壊の３つを想定することができる。これらの破壊モードの中で、消波ブロック５０におけるケーソン壁１５の穴あきは、特に、押し抜きせん断破壊が大きな影響を与えていると考えることができる。そこで、本発明の実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造では、曲げ変形を抑制すると共に押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させることを目的として、図１に示すように、ケーソン１３内に充填されている中詰材１４を所定範囲で補強処理する。
【００２５】
すなわち、図３に示すように、ケーソン１３の内部には砂等の中詰材１４が充填されているが、消波ブロック５０に対向する前面側に位置する中詰材１４を所定範囲で補強して耐衝撃補強部１７０を形成することにより、曲げ変形を抑制すると共に押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させることができる。
【００２６】
本実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法は、図１において（ａ）〜（ｆ）に示す手順で行われる。上述したように、耐衝撃補強を実施する前のケーソン１３に対して、波浪のエネルギーにより消波ブロック５０が移動して防波堤本体１０に衝突すると、ケーソン壁１５に穴があくおそれがある。
そこで、まず、クローラドリル１１０を用いて、上部コンクリート１１の上方から蓋コンクリート１２を貫通して中詰材１４が充填されたケーソン１３の内部へ達する挿入孔１２０を穿孔する（図１（ａ））。続いて、挿入孔１２０内にケーシング１３０を挿入し（図１（ｂ））、さらに、ケーシング１３０内に噴射ノズル１４０を挿入した後、ケーシング１３０を引き抜く（図１（ｃ））。この際、挿入孔１２０の精度を計測して、正確な位置に噴射ノズル１４０が挿入されていることを確認することが好ましい。
【００２７】
続いて、駆動装置１００により噴射ノズル１４０を回転させながら硬化材を噴射して中詰材１４を攪拌する（図１（ｄ））。この際、噴射ノズル１４０の噴射口（図示せず）の方向を制御することにより、所望の範囲で中詰材１４を補強して耐衝撃補強部１７０を形成することができる。そして、噴射ノズル１４０を上方へ向かって引き抜きながら耐衝撃補強部１７０を順次形成し（図１（ｅ））、噴射ノズル１４０を引き抜いて、上部コンクリート１１及び蓋コンクリート１２の挿入孔１２０の空隙部に充填材１５０を充填する（図１（ｆ））。なお、図示しないが、噴射ノズル１４０には、硬化材を貯留するための貯留タンク、硬化材を送出するためのポンプ等が接続されている。
【００２８】
＜噴射攪拌工法＞
次に、本発明の実施形態に係る既設ケーソンの耐衝撃補強方法及び耐衝撃補強構造で用いる噴射攪拌工法について説明する。図４〜図７は、噴射攪拌工法の概要を示す模式図である。
噴射攪拌工法は、例えば土壌改良に用いられる工法で、図４〜図７に示すように、先端部に複数の噴射口１６０を有する多孔管等の噴射ノズル１４０を施工対象となる地盤中に挿入し、噴射口１６０から所定圧力及び所定噴射量で硬化材を噴射して噴射ノズル１４０を回転させることにより、土壌を攪拌しながら硬化材を混入し、土壌を改良しようとするものである。このような噴射攪拌工法は、噴射ノズル１４０の回転範囲と、硬化材の噴射圧力及び噴射量を調整することにより、所望の範囲で土壌を改良することができる点に特徴がある。
【００２９】
具体的には、図４〜図７に示すように、噴射口１６０の位置や噴射ノズル１４０の回転範囲を調整して硬化材を噴射することにより、円筒状（図４）、壁状（図５）、扇状（図６）、格子状（図７）等、種々の範囲を処理することができる。なお、噴射口１６０の位置は、１箇所であってもよいし、２箇所以上であってもよい。また、噴射口１６０を２箇所以上設ける場合には、その位置を適宜設定することにより、効率よく所望範囲に硬化材を噴射することができる。
【００３０】
＜他の実施形態＞
上述したように、本実施形態では、ケーソン１３に充填した中詰材１４に硬化材を混入して、中詰材１４を補強することにより、ケーソン１３の耐衝撃補強を行っている。このような耐衝撃補強を行うと共に、ケーソン１３の外側面を構成するケーソン壁１５の上方から、当該ケーソン壁１５の内部下方へ向かって補強部材挿入孔を穿孔し、この補強部材挿入孔内に鉄筋等の補強部材を挿入すると共に、自己硬化型充填材を充填することにより、より一層、曲げ変形を抑制すると共に押し抜きせん断破壊に対する耐力を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  防波堤本体
１１  上部コンクリート
１２  蓋コンクリート
１３  ケーソン
１４  中詰材
１５  ケーソン壁
２０  マウンド
３０  被覆石
４０  根固ブロック
５０  消波ブロック
６０  鉄筋
７０  穿孔装置
８０  補強部材挿入孔
９０  回転軸
１００  駆動装置
１１０  クローラドリル
１１０  充填ノズル
１２０  挿入孔
１３０  ケーシング
１４０  噴射ノズル（注入管）
１５０  充填材
１６０  噴射口
１７０  耐衝撃補強部
２００  補強壁
２１０  鉄板
２２０  コンクリート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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