(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石材又はブロック材を含む骨材を水底に投下し、その表面形状を適宜形状に整正し、その上面である据付面に水中据付構造体を据え付ける水中基礎骨材構造物を安定化させる方法であって、
前記水中基礎骨材構造物の表面形状を適宜形状に整正した後、前記据付面に前記水中据付構造体を据え付け、前記水中基礎骨材構造物と水中据付構造体とがなす構造の固有振動数に近い振動数の振動を加振手段により発生させて前記水中基礎骨材構造物の骨材を振動させることにより地震に対して安定となるようにすること
を特徴とする水中基礎骨材構造物の安定化方法。
【請求項２】
請求項１記載の水中基礎骨材構造物の安定化方法において、
前記加振手段は、前記水中据付構造体の頂面に固定されて加振を行う加振機であること
を特徴とする水中基礎骨材構造物の安定化方法。
【請求項３】
請求項２記載の水中基礎骨材構造物の安定化方法において、
前記加振機は、駆動手段により回転駆動される駆動軸に不平衡重錘を取り付けて回転させることにより振動を発生させる機械的加振機であること
を特徴とする水中基礎骨材構造物の安定化方法。
【請求項４】
請求項２記載の水中基礎骨材構造物の安定化方法において、
前記加振機は、円筒型の本体に固定された環状の励磁コイルと、前記励磁コイルの内部に可動状態で支持された可動体と、前記励磁コイルとの間に磁気空隙を配して前記可動体に配置された駆動コイルを有し、前記励磁コイルに通電することにより前記可動体を振動させる動電式加振機であること
を特徴とする水中基礎骨材構造物の安定化方法。
【請求項５】
請求項２記載の水中基礎骨材構造物の安定化方法において、
前記加振機は、本体内で直線的に移動可能な状態で支持された移動体と、前記移動体に装着された重錘と、前記移動体を往復駆動させる直線往復駆動手段を有し、前記直線往復駆動手段により前記移動体を直線往復駆動することにより振動を発生させる重錘往復式加振機であること
を特徴とする水中基礎骨材構造物の安定化方法。
【請求項６】
請求項１記載の水中基礎骨材構造物の安定化方法において、
前記加振手段は、前記水中据付構造体の上部の水域側面を周期的に押圧する船舶であること
を特徴とする水中基礎骨材構造物の安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーソン等の水中据付構造体を据え付けるための基礎捨石等の水中基礎骨材構造物を安定化させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
港湾において船舶を安全に係留させ、貨物の積卸し、旅客の乗降を安全かつ円滑に行うための施設として係留施設が設置される。この係留施設として、重力式係船岸が用いられる。重力式係船岸の一つとしてケーソン式係船岸が用いられる場合がある（特許文献１を参照）。図６に示すように、ケーソン式係船岸２００は、海底Ｂ上に建設された基礎捨石（捨石マウンド）２０１と、基礎捨石２０１の上に設置されるケーソン（函塊）２０２を有して構成されている。
【０００３】
ケーソン２０２は、鉄筋コンクリート等からなる箱状の構造体である。ケーソン式係船岸２００を構築する場合には、まず、石材を海底に向けて投下して堆積させ、基礎捨石２０１の堤体を形成する。この石材投下作業は、例えばグラブ装置等を搭載した作業船を用いたり、陸に近い箇所では陸上からクレーン等を利用して行う。この際、潜水士等により、その表面形状を適宜形状に整正し、上面２０１ａ（以下、「据付面」という。）を略水平面状に、側面２０１ｂ及び２０１ｃ（以下、「傾斜面」という。）を斜面状に仕上げる。次に、基礎捨石２０１の据付２０１ａに、ケーソン２０２の底面を密着させるようにして据え付け、設置する。このケーソン据付作業は、例えばクレーン作業船等を用いて行う。次に、ケーソン２０２の陸側（図６における右側）に土砂が投下されて埋め立てられ、裏込部２０３となる。ケーソン２０２の頂面２０２ｂと裏込部２０３の地表面にかけて、コンクリートを施工し、コンクリート床版２０４を構築し、このコンクリート床版２０４の上に、クレーン等の積卸設備等（図示せず）が設置される。
【０００４】
上記したケーソン式係船岸２００においては、巨大地震時には、大きな水平地震力Ｅが作用し、基礎捨石２０１が数メートル程度、海側（図６における左側）へ水平すべり変形すると予測されている。このような大きな水平すべり変形が生じると、裏込部２０３がＤのように陥没したり、割裂（クラック）Ｃが発生し、コンクリート床版２０４が破損するなどの被害が生じ、コンクリート床版２０４の上に設置されたクレーン等の積卸設備等が損傷するおそれがある。
【特許文献１】特開平１１−４３９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、大きな水平地震力が作用した場合にも裏込部の陥没や割裂等を防止し得る基礎捨石の安定化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る水中基礎骨材構造物の安定化方法は、
石材又はブロック材を含む骨材を水底に投下し、その表面形状を適宜形状に整正し、その上面である据付面に水中据付構造体を据え付ける水中基礎骨材構造物を安定化させる方法であって、
前記水中基礎骨材構造物の表面形状を適宜形状に整正した後、前記据付面に前記水中据付構造体を据え付け、前記水中基礎骨材構造物と水中据付構造体とがなす構造の固有振動数に近い振動数の振動を加振手段により発生させて前記水中基礎骨材構造物の骨材を振動させることにより地震に対して安定となるようにすること
を特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係る水中基礎骨材構造物の安定化方法は、請求項１記載の水中基礎骨材構造物の安定化方法において、前記加振手段は、前記水中据付構造体の頂面に固定されて加振を行う加振機であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項３に係る水中基礎骨材構造物の安定化方法は、請求項２記載の水中基礎骨材構造物の安定化方法において、前記加振機は、駆動手段により回転駆動される駆動軸に不平衡重錘を取り付けて回転させることにより振動を発生させる機械的加振機であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項４に係る水中基礎骨材構造物の安定化方法は、請求項２記載の水中基礎骨材構造物の安定化方法において、前記加振機は、円筒型の本体に固定された環状の励磁コイルと、前記励磁コイルの内部に可動状態で支持された可動体と、前記励磁コイルとの間に磁気空隙を配して前記可動体に配置された駆動コイルを有し、前記励磁コイルに通電することにより前記可動体を振動させる動電式加振機であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項５に係る水中基礎骨材構造物の安定化方法は、請求項２記載の水中基礎骨材構造物の安定化方法において、前記加振機は、本体内で直線的に移動可能な状態で支持された移動体と、前記移動体に装着された重錘と、前記移動体を往復駆動させる直線往復駆動手段を有し、前記直線往復駆動手段により前記移動体を直線往復駆動することにより振動を発生させる重錘往復式加振機であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項６に係る水中基礎骨材構造物の安定化方法は、請求項１記載の水中基礎骨材構造物の安定化方法において、前記加振手段は、前記水中据付構造体の上部の水域側面を周期的に押圧する船舶であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る水中基礎骨材構造物の安定化方法は、基礎捨石等の水中基礎骨材構造物の表面形状を適宜形状に整正した後、水中基礎骨材構造物の上面である据付面に水中据付構造体を据え付け、水中基礎骨材構造物と水中据付構造体とがなす構造の固有振動数に近い振動数の振動を加振手段により発生させて水中基礎骨材構造物の骨材を振動させるようにした。このため、共振に近い振動となり、水中基礎骨材構造物を構成する複数の骨材には大きな振幅の力が作用する。これにより、骨材がそれぞれ微少な移動を行い、骨材どうしの噛み合わせ状態が変化していき、最も動きにくいところで静止する。このことにより、この加振作業の後に地震が発生して大きな地震力が作用しても、骨材はもはや大きな移動を行うことはなく、水中基礎骨材構造物と水中据付構造体とがなす構造は地震に対して安定となる、という利点がある。したがって、その後に裏込材を投入して埋め立てを行えば、耐震性の高い係留施設等を構築することができる、という利点を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に説明する第１実施例は、水中基礎骨材構造物である基礎捨石の表面形状を適宜形状に整正した後、基礎捨石上に水中据付構造体であるケーソンを据え付け、ケーソンの頂面に加振機（機械的加振機）を固定し、基礎捨石とケーソンからなる捨石・ケーソン構造の固有振動数に近い振動数の振動を加振機により発生させるようにするものであり、簡易な装置と手順により基礎捨石の石材を振動させ、地震に対して安定な構造にすることができ、本発明を実現するための構成として最良の形態である。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明を行う。図１は、本発明に係る水中基礎骨材構造物の安定化方法の第１実施例である基礎捨石安定化工法における加振工程を説明する図である。
【００１５】
図１に示すように、この基礎捨石安定化工法においては、水中基礎骨材構造物である基礎捨石（捨石マウンド）２０１の上面である据付面２０１ａと傾斜面２０１ｂ及び２０１ｃの表面形状を適宜形状に整正した後、基礎捨石２０１の上面である据付面２０１ａに、水中据付構造体であるケーソン２０２を据え付けた後に行う。
【００１６】
まず、ケーソン２０２の頂面２０２ｂの上に、加振機１０１を固定する。図２は、本発明の第１実施例である基礎捨石安定化工法の加振工程に用いる加振機の一例の構成を説明する図である。図２に示すように、基台１と、電動モータ２と、駆動軸３と、円盤２と、不平衡重錘５を有して構成されている。
【００１７】
基台１は、鋼板等からなる板状部材であり、この上に電動モータ２が固定されている。電動モータ２の回転軸である駆動軸３の先端付近には、鋼板等からなる円盤４が取り付けられている。円盤４には、重量の大きな不平衡重錘５が、駆動軸３の回転中心線Ｌに対して非対称となるように取り付けられている。この加振機１０１は、機械式加振機と呼ばれる。
【００１８】
上記した加振機１０１の固定には、例えば、略Ｌ字状断面を有する固定金具１１１と、加振機１０１を固定金具１１１に固定する固定ボルト１１２と、固定金具１１１をケーソン２０２に固定する固定ボルト１１３などを用いる。
【００１９】
次に、図１に示す状態で、電源（図示せず）から電動モータ２に電流を流すと、電動モータ２の駆動軸３が回転する。このとき、駆動軸３に取り付けられた円盤４の重量は、回転中心線Ｌに関して不均衡となっているため、回転に伴い、振動が発生する。この工程を、以下、「加振工程」という。この振動は、基台１からケーソン２０２に伝達され、基礎捨石２０１とケーソン２０２からなる構造（以下、「捨石・ケーソン構造」という。）に伝えられる。この結果、振動は、基礎捨石２０１の個々の石材Ｓにも伝達される。この振動の振動数（毎秒当たりの振動の波の個数）は、電動モータ２の回転数（毎秒当たりの回転の回数）に比例し、振動の振幅は、不平衡重錘５の重量と配置位置などによって調整できる。
【００２０】
上記の加振工程においては、加振機１０１に発生させる振動の振動数は、捨石・ケーソン構造の固有振動数の値に近い値に設定される。固有振動数とは、捨石・ケーソン構造を振動系としてみたとき、その慣性性能、その剛性、その減衰性能の３つのパラメータによって決定される振動数であり、その振動系に固有の値となるものである。また、固有振動数ｆ１の逆数（１／ｆ１）は、「固有周期」と呼ばれる。捨石・ケーソン構造の固有振動数は、おおむね０．２〜２．０ヘルツ程度の値であり、固有周期は、おおむね０．５〜５秒程度の値である。
【００２１】
図３は、本発明の第１実施例である基礎捨石安定化工法の加振工程における作用を説明するグラフである。このグラフの横軸は加振機１０１の振動数となっており、このグラフの縦軸は捨石・ケーソン構造に発生する振動の振幅の値となっている。図３に示すように、加振機１０１に発生させる振動数の値を、捨石・ケーソン構造の固有振動数ｆ１の値に近い値とすると、捨石・ケーソン構造の振動の振幅は、「共振現象」により、非常に大きな値となる。したがって、加振機１０１に発生させる振動の振動数を、捨石・ケーソン構造の固有振動数の値に近い値、例えばｆ１に設定して振動させると、加振機１０１の振動の振幅が小さくても、共振作用により、大きな振幅の振動を基礎捨石２０１の個々の石材Ｓに与えることができる。
【００２２】
このような原理により、基礎捨石２０１を構成する複数の石材Ｓには大きな振幅の振動、すなわち加振力が作用する。これにより、石材Ｓがそれぞれ微少な移動を行い、石材Ｓどうしの噛み合わせ状態が変化していき、最も動きにくいところで静止する。これにより、おのおのの石材Ｓどうしは、互いに「なじんだ」状態となる。このことにより、この加振作業の後に地震が発生して大きな地震力が作用しても、石材Ｓは、もはや大きな移動を行うことはなく、捨石・ケーソン構造は、地震に対して安定となる。このことは、２００３年に発生した十勝沖地震の際に、釧路港の第４埠頭（新設埠頭）が被災したにもかかわらず、過去に地震を経験していた第１〜第３埠頭には被害が無かった例からも推察することができる。なお、上記の加振工程の加振時間は、１０秒〜２分程度の短い時間にとどめ、基礎捨石２０１を過大に振動させることを避けるようにする。
【００２３】
上記した加振工程の後、裏込工程が行われる。図４は、本発明の第１実施例である基礎捨石安定化工法における裏込工程の完了状態を示す図である。図４に示すように、ケーソン２０２の陸側（図４における右側）に、裏込材２０５、例えば土砂等が投下され、これにより裏込部が構築される。図示はしていないが、裏込工程の後、ケーソン２０２の頂面２０２ｂと裏込部の地表面にかけて、コンクリートが施工され、コンクリート床版（図示せず。図６の符号３０４を参照。）を構築し、このコンクリート床版の上に、クレーン等の積卸設備等（図示せず）が設置され、ケーソン式係船岸が建設される。
【００２４】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００２５】
例えば、上記実施例においては、水中据付構造体（例えばケーソン２０２）や水中基礎骨材構造物（例えば基礎捨石２０１）が構築される箇所が海底付近である例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他の箇所、例えば、海底以外の他の箇所、例えば、湖、池、沼等の内水部の水底付近に構築されるようにしてもよい。
【００２６】
また、上記実施例においては、骨材として、石材Ｓを例に挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、他の組成又は構成の骨材、例えば、岩又は人工骨材（コンクリート等により形成された骨材）であってもよい。あるいは、石と岩と人工骨材の適宜の組み合わせも含まれる。
【００２７】
また、本発明は、上記した第１実施例の場合とは異なる構成の加振機を用いることも可能である。図５は、本発明の第１実施例である基礎捨石安定化工法に用いる加振機の他の例の構成を説明する図である。
【００２８】
図５に示すように、この加振機１０２は、支持フレーム１１と、本体１２と、励磁コイル１３と、可動体１４と、バネ１７を有して構成されている。可動体１４には、駆動コイル１５と、ポールピース１６が設けられている。
【００２９】
本体１２は、円筒形状に形成されており、本体１２には、環状の励磁コイル１３が固定されている。可動体１４は、円柱形状に形成されており、励磁コイル１３の内部に可動状態で支持されている。可動体１４の外周付近には、励磁コイル１３との間に磁気空隙δを配するようにして、駆動コイル１５が配置されている。
【００３０】
上記のような構成により、電源（図示せず）から励磁コイル１３に通電すると、駆動コイル１５の取り付けられた可動体１４が交番的に振動する。各コイルの長さを適宜に設定することにより、振動による振幅又は力（加振力）をコイル電流に比例させることができる。この型式の加振機は、「動電式加振機」と呼ばれる。この動電式加振機は、加振の振動数と振幅とを独立に制御可能である。
【００３１】
また、図示はしていないが、本発明は、上記した動電式加振機とは異なる構成の加振機を用いることも可能である。この加振機は、本体内で直線的に移動可能な状態で支持された移動体と、移動体に装着された重錘と、移動体を往復駆動させる直線往復駆動手段を有して構成され、直線往復駆動手段により移動体を直線往復駆動することにより振動を発生させるもの（以下、「重錘往復式加振機」という。）である。移動体を往復駆動させる直線往復駆動手段としては、電動モータとクランク機構等からなりピストン等を往復駆動させるスライダ・クランク機構、リニアモータ、電磁石を用いたソレノイド等が使用可能である。
【００３２】
また、図示はしていないが、本発明は、上記した重錘往復式加振機とは異なる構成の加振手段を用いることも可能である。すなわち、上記したように、捨石・ケーソン構造の固有振動数は、おおむね０．２〜２．０ヘルツ程度の値であり、固有周期は、おおむね０．５〜５秒程度の値であるから、かなりゆっくりとした振動である。このため、図１におけるケーソン２０２の上部の水域側面２０２ｃを、船舶（図示せず）により周期的に押圧するようにしても、上記と同様の作用・効果を発揮させることは可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、港湾における重力式係船岸などの基礎となる基礎捨石等の水中基礎骨材構造物を構築する土木・建築業、海岸付近等でケーソン式係船岸等の船舶係留施設を利用する海運業や港湾関連企業等で実施可能であり、これらの産業で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施例である基礎捨石安定化工法における加振工程を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施例である基礎捨石安定化工法の加振工程に用いる加振機の一例の構成を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施例である基礎捨石安定化工法の加振工程における作用を説明するグラフである。
【図４】本発明の第１実施例である基礎捨石安定化工法における裏込工程の完了状態を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例である基礎捨石安定化工法に用いる加振機の他の例の構成を説明する図である。
【図６】従来のケーソン式係船岸における問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  基台
２  電動モータ
３  駆動軸
４  円盤
５  不平衡重錘
１１  支持フレーム
１２  本体
１３  励磁コイル
１４  可動体
１５  駆動コイル
１６  ポールピース
１７  バネ
１０１、１０２  加振機
１１１  固定金具
１１２、１１３  固定ボルト
２００  ケーソン式係船岸
２０１  基礎捨石
２０１ａ  据付面
２０１ｂ、２０１ｃ  傾斜面
２０２  ケーソン
２０２ａ  ケーソン底面
２０２ｂ  ケーソン頂面
２０２ｃ  ケーソン海側面
２０３  裏込部
２０４  コンクリート床版
２０５  裏込材
Ｂ  海底
Ｃ  割裂
Ｄ  陥没
Ｅ  水平地震力
ｆ１  固有振動数
Ｌ  回転中心線
Ｓ  石材
Ｖ  振動
Ｗ  海水
δ  磁気空隙
【図１】
0003713543.tif 000002
【図２】
0003713543.tif 000003
【図３】
0003713543.tif 000004
【図４】
0003713543.tif 000005
【図５】
0003713543.tif 000006
【図６】
0003713543.tif 000007