(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
港湾や河川等の水中構築物に対して耐震補強等の作業を行うために水中構築物周辺の堆積土砂を掘削排除する場合において、水中における堆積土砂を掘削排除したい領域の境界線上にＨ型鋼等の枠形成部材を配置し、当該枠形成部材の内面側にＴ型鋼又はＨ型鋼等の土留め部材のガイド部材を縦方向に所定間隔ごとに取り付け、当該ガイド部材どうしの間に、土留め部材を挿し込み、土留め部材の上端側から杭打機で振動を与えて土留め部材を堆積土砂の中へ打ち込み、土砂を掘削排除したい領域の外側に対する土留めを行うようにしたことを特徴とする水中における土留め工法。
【請求項２】
土留め部材を堆積土砂の中へ打ち込んだ後、土留め部材で囲まれた領域の堆積土砂を掘削排除し、土留め部材の任意の深さ位置で土留め部材にＬ型やコの字型のブラケット部材を溶接固定し、該ブラケットと土留め部材との間に、Ｈ型鋼又は角柱鋼等の補強部材を嵌合装着し、土留め部材の中間部の補強を行うようにした請求項１に記載の水中における土留め工法。
【請求項３】
枠形成部材にワイヤーを取り付け水面上のフロートに連結して枠部材を水中に配置した請求項１又は２に記載の水中における土留め工法。
【請求項４】
水上の構築物又は台船等からクレーン等を介して前記枠形成部材を吊り下げて枠部材を水中に配置した請求項１又は２に記載の水中における土留め工法。
【請求項５】
枠形成部材の下方に水底に届く脚を取り付けることで枠部材を水中に配置した請求項１又は２に記載の水中における土留め工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋脚やケーソン等の水中構築物に耐震補強工事を施す場合等において、市販品であるライナープレート等を用いて必要最小限の土留め工事を行い、工期の短縮化、掘削排除する土砂の量の大幅な削減並びに費用の大幅な削減を実現することのできる水中における土留め工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近では、巨大地震に対する備えとしてあらゆる構築物に対する耐震補強工事が施されている。例えば、水中における橋脚への耐震補強工事は、橋脚部分に対して鉄筋コンクリートの巻き立て、鋼板の巻き立て、炭素繊維やアラミド繊維の巻き立て等が行われており、これらの工事はすべて乾式で行われる。そのため、最もオーソドックスな施工方法としては、先ず、図６に示すように、水中における堆積土砂Ｆを掘削排除して橋脚１の地中Ｇに埋もれていた地中基礎構造物（フーチンググ）２を露出させている。堆積土砂の掘削排除は、図示しないクレーンを備えた作業船を準備し、クレーンにクラムシェル又はバックホーを取り付けてこれで掬い取って行っている。
【０００３】
その後、特許文献３に記載された仮締切構造体の施工方法等によって、フーチング２上の橋脚１の周囲をライナープレートで囲繞し、ライナープレート内の水を排除し、足場を構築しながら前記鉄筋コンクリートの巻き立て等の耐震補強工事を乾式で行っていた。なお、図６において、符号３は基礎杭であり、４は橋桁である。
【０００４】
従来においては、他にも、特許文献１及び２に示すような、耐震補強工事がある。特許文献１に示す耐震補強工事は、先ず、フーチングの周囲に鋼板矢板製の土留め壁を所定深度まで打設形成した後、土留め壁で囲まれた内部の土砂を掘削排除している。鋼板矢板の打設は、クレーンを備えた作業船を準備し、鋼板矢板の打設機をクレーンで吊り下げて行うのが一般的である。そして、鋼板矢板の打設後は、図６に示す場合と同じように、特許文献３に記載された仮締切構造体の施工方法等によって、乾式環境を形成し、前記所定の耐震補強工事を行っている。
【０００５】
特許文献２に示す耐震補強工事は、作業船を使用して、鋼板矢板の水中土留め壁を設けている。土留め壁は、作業船に搭載されたクレーンに矢板打設機を取付けて行っている。水中土留め壁が設けられると、作業船のクレーンにクラムシェル又はバックホーを取付けて、フーチンググの外周、およびフーチング上部側の堆積土砂を掘削除去している。そして、フーチングの上部側に、特許文献３に記載された仮締切構造体の施工方法等によって、乾式環境を形成し、前記所定の耐震補強工事を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３２３９８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２３２０４４号公報
【特許文献３】特許第４６２５５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、図６に示す場合にあっては、鋼板矢板等で土留め工事を行っていないため、フーチング２の周囲の堆積土砂Ｆを広範囲に亘って掘削排除しなければならず、堆積土砂の掘削排除する量が膨大となり、工期が長期化し、また排除した土砂を一時的に保管しておくための台船の数が多くなるという欠点があった。しかも、耐震補強工事が完了した後は、排除した土砂を埋め戻すことが必要であり、埋め戻す土砂の量も膨大となり、全体の工期が更に長期化し、費用が大幅に増大する原因となっていた。
更に、堆積土砂の掘削排除は、クレーンを備えた作業船を準備する必要があり、大型の設備が必要であった。この大型の設備は、更なるコストの増大をもたらすものであった。
【０００８】
一方、特許文献１及び特許文献２に記載された耐震補強工事では、クレーンを備えた作業船を準備し、鋼板矢板等の土留め壁形成部材を打設する必要があり、大型の設備が必要であり、また鋼板矢板の費用が嵩むという欠点があった。
【０００９】
更に、特許文献１及び２に示す場合は、いずれもクレーンを備えた作業船を準備する必要があるが、このような大型の設備機械を搬入することのできない浅瀬の場所や周囲の構築物の存在により、クレーンを使用することができないような環境下では、このような工法を採用できないことがあった。そのため、前記大型設備による鋼板矢板等の打ち込みが不可能であり、図６に示す、広範囲の堆積土砂の排除を、水中作業員が手掘りで行う必要があった。そして、堆積土砂の排除後は、周囲に土嚢を積み上げる等で土留めを行った後、フーチング２に乾式環境を形成し、その上で耐震補強工事を行う必要があり、工期が大幅に長期化するという欠点と、水中作業員に与える負担が大きいという欠点があった。
【００１０】
そこで、本発明は従来の前記問題点に鑑みてこれを改良除去したものであって、任意の領域にＨ型鋼等を連結して枠形成部材を配置し、その内側に縦方向にＴ型鋼又はＨ型鋼等を取り付け、これらの間に土留め壁形成部材を挿し込み、作業員が水中で土留め壁形成部材を打設するようにした水中における土留め工法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために本発明が採用した請求項１の手段は、港湾や河川等の水中構築物に対して耐震補強等の作業を行うために水中構築物周辺の堆積土砂を掘削排除する場合において、水中における堆積土砂を掘削排除したい領域の境界線上にＨ型鋼等の枠形成部材を配置し、当該枠形成部材の内面側にＴ型鋼又はＨ型鋼等の土留め部材のガイド部材を縦方向に所定間隔ごとに取り付け、当該ガイド部材どうしの間に、土留め部材を挿し込み、土留め部材の上端側から杭打機で振動を与えて土留め部材を堆積土砂の中へ打ち込み、土砂を掘削排除したい領域の外側に対する土留めを行うようにしたことを特徴とする水中における土留め工法である。
【００１２】
本発明が採用した請求項２の手段は、土留め部材を堆積土砂の中へ打ち込んだ後、土留め部材で囲まれた領域の堆積土砂を掘削排除し、土留め部材の任意の深さ位置で土留め部材にＬ型やコの字型のブラケット部材を溶接固定し、該ブラケットと土留め部材との間に、Ｈ型鋼又は角柱鋼等の補強部材を嵌合装着し、土留め部材の中間部の補強を行うようにした請求項１に記載の水中における土留め工法である。
【００１３】
本発明が採用した請求項３の手段は、枠形成部材にワイヤーを取り付け水面上のフロートに連結して枠部材を水中に配置した請求項１又は２に記載の水中における土留め工法である。
【００１４】
本発明が採用した請求項４の手段は、水上の構築物又は台船等からクレーン等を介して前記枠形成部材を吊り下げて枠部材を水中に配置した請求項１又は２に記載の水中における土留め工法である。
【００１５】
本発明が採用した請求項５の手段は、枠形成部材の下方に水底に届く脚を取り付けることで枠部材を水中に配置した請求項１又は２に記載の水中における土留め工法である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、市販品であるＨ型鋼などを利用して、例えば、橋脚の周囲に枠形成部材を形成している。その内面側には、縦方向にＨ型鋼又はＴ型鋼等の土留め部材のガイド部材を縦方向に所定間隔ごとに取り付けている。そして、当該ガイド部材どうしの間に、土留め部材を挿し込み、土留め部材の上端側から杭打機で振動を与えて土留め部材を堆積土砂の中へ打ち込むことで土留めを行うようにしている。
これであれば、クレーンを装備した作業船等の大型の設備は全く不要であり、作業員が手作業で行う小型の杭打ち機を準備するだけでよい。また必要最小限の領域に土留めを行うことができるので、掘削排除する土砂の量が少なくなり、工期の短縮、経費削減の実現が可能である。
【００１７】
請求項２の発明によれば、土留め部材を打ち込む深さが深くなる場合は、土留め部材を打ち込んだ後、囲まれた領域の堆積土砂を掘削排除し、任意の深さ位置で土留め部材にＬ型アングルやコの字型アングル等のブラケットを所定間隔ごとに溶接固定している。そして、これらのブラケットにＨ型鋼や角柱鋼等の補強部材を架け渡し、土留め部材の中間部を補強するようにしている。
【００１８】
請求項３乃至５の発明によれば、請求項１の発明の枠形成部材の水中の任意の位置に配置固定するようにしている。請求項３では、フロートで吊り下げており、請求項４ではクレーンで吊り下げており、請求項５では脚を取り付けている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる土留め工法を示すものであり、橋脚の周囲に土留めを行う場合の全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる土留め工法を示すものであり、枠形成部材へ土留め部材を挿し込んだ状態を示す一部拡大斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる土留め工法を示すものであり、土留め部材の地中への打ち込み状態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる土留め工法を示すものであり、橋脚のフーチングの周囲に土留め部材を打ち込んだ状態を示す縦断面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる土留め工法を示すものであり、土留め部材の中間に配置した補強部材の取り付け状態を示す斜視図である。
【図６】従来の堆積土砂を掘削排除する場合の橋脚の周囲を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を、水中における橋脚に対して行う耐震補強工事の前工程として、土留め工事を行う場合の実施の形態に基づいて説明する。先ず、図１に示すように、橋脚１の周囲の水中の任意の高さ位置に枠形成部材５を配置する。枠形成部材５で囲まれた領域は、橋脚１の周囲の堆積土砂を掘削排除したい最小限の領域とすることができる。具体的には、フーチング２の周囲の近くに設定すればよい。この実施の形態の場合、枠形成部材５はＨ型鋼で形成した場合を図示している。Ｈ型鋼は、図２に示すように、Ｈ型鋼どうしの端面を突き合せた後、プレート６を当てがい、ボルト７及びナットで相互に連結すればよい。またＨ型鋼の枠形成部材５は、図３及び図４に示すように、枠形成部材５の中間連結部５Ａにフックボルト８を取り付け、ワイヤ９を介してフロート１０に連結してフロート９から吊り下げて水中の所定高さ位置に配置している。
【００２１】
この枠形成部材５の内面側には、図２及び図３に示すように、土留め部材１１のガイド部材１２を縦方向に溶接固定している。具体的には、ガイド部材１２としてＹ型鋼、Ｔ型鋼、Ｈ型鋼などが適用可能であり、図面はＨ型鋼の場合を示している。ガイド部材１２は、所定間隔ごとに枠形成部材５の内面側に取り付けられており、長さは数十ｃｍから１ｍ程度で十分である。土留め部材１１は、特許文献３に記載されたライナープレートを縦方向にして使用することが可能であり、例えば、市販品である幅５００ｍｍ、長さ１５００ｍｍの波型のライナープレートを利用することができる。土留め部材１１としのライナープレートは、図２に示すように、左右両端側の縦フレーム１１Ａ，１１Ｂと、これらの縦フレームどうしを連結する波型プレート部１１Ｃとより成っている。
【００２２】
土留め部材１１の打ち込みは、水中に潜った作業員が手動式のエアー杭打機（図示せず）を土留め部材１１の上端側に設置し、これを駆動させて行えばよい。打ち込む深さは、図４に示すように、フーチング２の上端面よりも若干深くなるようにすればよい。このようにして、橋脚１の周囲の枠形成部材５に沿ってフーチング２の直近の周囲に土留め部材１１を打ち込んだ後は、クラムシェルやバックホー、又はエジェクター方式のジェットポンプ等を利用して土留め部材１１で囲まれた領域の堆積土砂を排除する。クラムシェル又はバックホーを使用することができる作業現場においては、これにより堆積土砂を掘削排除すればよい。
【００２３】
クラムシェル又はバックホー等の大型設備を使用できない環境下での作業現場においては、水中作業員がエジェクター方式のジェットポンプを利用して堆積土砂を排除することが可能である。エジェクター方式のジェットポンプは、直角方向に向きを変えた管路の湾曲部分において、下流側へ向けて駆動高圧水を噴射する高圧水供給管路を設け、その途中に絞りを設けて高圧水をジェット噴射できるようにし、前記絞りに臨んで空気吸入管路を設け、ジェット噴射水による負圧により空気を吸引させ、気泡を混ぜて搬送するようにしている。当初から気泡を均等に混入させて搬送する方式であるので、キャビテーションを起こすということがなく、また目詰まりの発生もない。高圧水のジェット噴射により、管路の吸入口側に負圧が発生し、砂、砂利、小石等の砂利類の搬送が可能となる。搬送できる砂利類の大きさは、ポンプ口径（管路の直径）の９０％のものまで可能であり、１２ｃｍの口径のものでは、１０．８ｃｍ程度の大きさの小石をも搬送することが可能である。図４は、枠形成部材５で囲まれた領域内の堆積土砂を、フーチング２の上端面の高さまで排除した状態を示している。
【００２４】
ところで、堆積土砂がフーチング２の上端面からかなりの高さまで堆積している場合は、図３に示すように、土留め部材１１の左右両端フレーム１１Ａ，１１Ｂの上下端を平板プレート１３とボルト１４及びナットで締結し、土留め部材１１を継ぎ足すようにすればよい。図面では、左右両端フレーム１１Ａ，１１Ｂの前後端面側で平板プレート１３とボルト１４及びナットで連結する場合を示しているが、左右両側面側で連結するようにしてもよく、また波型の連結板により波型プレート部１１Ｃの部分（図２参照）で連結するようにしてもよい。このようにかなりの高さの堆積土砂があると、土留め部材１１の中間部は土圧に対して十分でないときがある。その場合は、図５に示すように、ある程度の深さまで土留め部材１１で囲まれた領域の堆積土砂を排除した後、土留め部材１１の任意の中間部にＬ型アングルやコの字型アングル等のブラケット１４を溶接固定する。そして、これらのブラケット１４どうしに跨って横方向にＨ型鋼や角柱鋼等の補強部材１５を嵌合装着し、中間部の土圧に対する補強を行うようにしている。
【００２５】
枠形成部材５で囲まれた領域の堆積土砂の排除が、図４に示すように、フーチング２の上端面が露出するようになるまで行われた後は、特許文献３に記載されたような仮締切構造体を橋脚１の周囲のフーチング２上に構築し、仮締切構造体内の水を排除し、乾式にて橋脚１に耐震補強工事を行えばよい。
【００２６】
このように、本発明によれば必要最小限の領域に土留め部材１１を打ち込んで、その内面側の堆積土砂を掘削排除するようにしたから、排除する土砂の量が少なく、排除した土砂を一時的に貯留しておくための台船の数の軽減、工期の短縮、経費の大幅な削減が行え、大型の設備も不要とすることができる。しかも、排除した土砂を埋め戻しする場合は、その工事も簡単に行え、更なる工期の短縮、経費の削減が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上の説明は、水中における橋脚に対して耐震補強工事を施す場合の土留め工法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ケーソン等に対して乾式で耐震補強工事や修理工事等を行う場合にも適用することが可能である。またその他、鋼管杭の補修や岸壁等のようなあらゆる水中構築物に対し、乾式で何らかの工事を行う場合の土留め工法としても利用することが可能である。また枠形成部材５を水中に配置する方法としては、フロート１０から吊り下げる場合を説明したが、作業船や地上に配置したクレーンから吊り下げるようにしてもよく、枠形成部材５に脚を取り付けて海底や水底へ支持させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１…橋脚
２…フーチング
５…枠形成部材
８…フックボルト
９…ワイヤー
１０…フロート
１１…土留め部材
１２…ガイド部材
１４…ブラケット
１５…補強部材
【要約】
【課題】クレーンを備えた作業船等の大型の設備を必要とせず、また必要最小限の堆積土砂を排除するだけでよく、工期短縮、コスト削減等を実現することのできる水中における土留め工法を提供する。
【解決手段】水中における堆積土砂を掘削排除したい領域の境界線上にＨ型鋼等の枠形成部材を配置し、当該枠形成部材の内面側にＴ型鋼又はＨ型鋼等の土留め部材のガイド部材を縦方向に所定間隔ごとに取り付け、当該ガイド部材どうしの間に、土留め部材を挿し込み、土留め部材の上端側から杭打機で振動を与えて土留め部材を堆積土砂の中へ打ち込み、土砂を掘削排除したい領域の外側に対する土留めを行うようにした。
【選択図】図４【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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