(57)【要約】【課題】水中基礎において、水底地盤の上部軟弱層を改良してその地盤強度を高め、構造体を安定して水底地盤に設置すること。【解決手段】橋脚等の建造物を構築するための構造体１を水底地盤Ｇに打ち込んだ複数の杭８，９により固定する水中基礎において、杭８，９の内部に抜き出し可能に挿入した薬剤注入装置により地盤補強用の薬剤１２を杭８，９の先端から水底地盤Ｇの下部支持層に注入して球根状の地盤補強部１６を形成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋脚等の建造物を構築するための構造体を水底地盤に打ち込んだ複数の杭により固定する水中基礎において、
前記杭の内部に抜き出し可能に挿入した薬剤注入装置により地盤補強用の薬剤を前記杭の先端から前記水底地盤の下部支持層に注入して球根状の地盤補強部を形成したことを特徴とする水中基礎。
【請求項２】
橋脚等の建造物を構築するための構造体を水底地盤に打ち込んだ複数の杭により固定する水中基礎において、
前記構造体を構成する複数の部材の内部を通して地盤補強用の薬剤を注入し、その各先端から前記水底地盤の上部軟弱層に押し出して球根状の地盤補強部を形成したことを特徴とする水中基礎。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋脚等の建造物を構築するための構造体を水底地盤に打ち込んだ複数の杭により固定する水中基礎に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、橋梁の水中基礎には直接基礎、杭基礎、ケーソン基礎、鋼管基礎、ジャケット式基礎などが従来から知られている。本発明は、特に、たとえばジャケット式基礎のように水中地盤に打ち込んだ杭等を用いて構造体を固定する水中基礎の改良に係るものであり、以下では、従来のジャケット式水中基礎について図６及び図７を参照して説明する。
【０００３】
図６は従来のジャケット式水中基礎によって設置された橋脚の一例を示す概略斜視図である。この図６に示すように、ジャケット構造体１は、水底地盤（図示せず）上に建造物としての橋桁２の橋脚３を構築するためのものである。すなわち、ジャケット構造体１は、複数の連結部材４によって連結されている複数の杭ガイド部材（一般に「レグ」と称され、鋼管から成る）５，６と、これらの各杭ガイド部材５，６の上端集合部に装着された中空状をなすフーチング７とから構成されている。
【０００４】
このジャケット構造体１について更に詳細に説明すると、フーチング７は例えば図示するように矩形箱型形状に形成されており、中央部寄りに４本の直杭ガイド部材５の上端部が貫入し、外側に４本の斜杭ガイド部材６の上端部が貫入している。これらの杭ガイド部材は所定長さの円筒形状をなし、直杭ガイド部材５に対して斜杭ガイド部材６は下部が外方に広がっており、各杭ガイド部材同志が複数の連結部材４によって一体に連結されている。これらの杭ガイド部材５，６は、ジャケット構造体１が水底地盤に設置されるときに、鋼管から成る直杭８及び斜杭９をガイドして水底地盤に打ち込むためのものである。
【０００５】
なお、本例では２つのジャケット構造体１が並設されて門型をなす橋脚を支持して橋桁となっているが、斜張橋や吊橋の場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなジャケット式水中基礎において、図７に示すように、ジャケット構造体１が設置される水中地盤Ｇは、一般に、上部の軟弱層（粘土層）Ｇ１と下部の支持層（堅い地層）Ｇ２とから成っており、杭ガイド部材５，６が上部軟弱層Ｇ１の上面にまで又はその上下付近にまで延在し、これらの杭ガイド部材の先端（下端）内部から杭８，９が突出して下部支持層Ｇ２中に打ち込まれるようになっている。
【０００７】
したがって、このようなジャケット式水中基礎においては、水底地盤Ｇの支持層Ｇ２の上に軟弱層Ｇ１が堆積しているので、この軟弱層部分の地盤強度が弱く、ジャケット構造体１を安定して水底地盤に設置することが困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上述べた事情に鑑みなされたもので、特に、橋脚等の建造物を構築するための構造体を水底地盤に水底地盤に打ち込んだ複数の杭により固定する水中基礎において、水底地盤の上部軟弱層を改良してその地盤強度を高め、上記構造体を安定して水底地盤に設置することができる手段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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る本発明は、橋脚等の建造物を構築するための構造体を水底地盤に打ち込んだ複数の杭により固定する水中基礎において、前記杭の内部に抜き出し可能に挿入した薬剤注入装置により地盤補強用の薬剤を前記杭の先端から前記水底地盤の下部支持層に注入して球根状の地盤補強部を形成したことを特徴とする。
【００１０】
この手段によれば、杭の先端であって水底地盤の下部支持層に球根状の地盤補強部を形成したので、この球根状の地盤補強部がアンカー部となって支持力及び引抜力を増大せしめ、たとえ軟弱層があっても、構造体を安定して水底地盤に設置することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明は、橋脚等の建造物を構築するための構造体を水底地盤に打ち込んだ複数の杭により固定する水中基礎において、前記構造体を構成する複数の部材の内部を通して地盤補強用の薬剤を注入し、その各先端から前記水底地盤の上部軟弱層に押し出して球根状の地盤補強部を形成したことを特徴とする。
【００１２】
この手段によれば、軽量でそれほど大きな支持力を必要としない簡易な建造物であれば、この建造物を構築するための構造体を、杭を用いないで水底地盤の上部軟弱層に直接設置することができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る本発明は、橋脚等の建造物を構築するための構造体を水底地盤に打ち込んだ複数の杭により固定する水中基礎において、前記杭の内部に抜き出し可能に挿入した薬剤注入装置により地盤補強用の薬剤を前記杭の先端から前記水底地盤の下部支持層に注入して球根状の地盤補強部を形成したので、この球根状の地盤補強部がアンカー部となって支持力及び引抜力を増大せしめ、たとえ軟弱層があっても、ジャケット構造体を安定して水底地盤に設置することできる。
【００１４】
また、請求項２に係る本発明は、橋脚等の建造物を構築するための構造体を水底地盤に打ち込んだ複数の杭により固定する水中基礎において、前記構造体を構成する複数の部材の内部を通して地盤補強用の薬剤を注入し、その各先端から前記水底地盤の上部軟弱層に押し出して球根状の地盤補強部を形成したので、軽量でそれほど大きな支持力を必要としない簡易な建造物であれば、この建造物を構築するためのジャケット構造体を、杭を用いないで水底地盤の上部軟弱層に直接設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳述するが、ここでは、本発明をジャケット式水中基礎に適用した場合を例示している。
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態を示し、（Ａ）はそのジャケット式水中基礎の概略側面図及び（Ｂ）は（Ａ）の要部の拡大断面図である。
【００１７】
図１において、ジャケット構造体（構造体）１は、図６及び図７に示した従来のジャケット構造体と同じであって、４本の直杭ガイド部材５及び４本の斜杭ガイド部材６が水底地盤Ｇの上部軟弱層Ｇ１の上面にまで又はその上下付近にまで延在し、これらの杭ガイド部材５，６の先端（下端）内部からそれぞれ直杭８及び斜杭９が突出して、下部支持層Ｇ２中に打ち込まれるようになっている。
なお、ジャケット構造体１においては、必要に応じて図示省略の補強部材（ブレース等）が適宜使用される。
【００１８】
しかして、本実施形態によれば、杭ガイド部材５、６の先端内部から突出して延びている杭８，９の頭部分（一般に「杭頭」と称されている）に多数の薬剤注入穴１１を穿設し、地盤補強用の薬剤（例えば、セメントミルク又はベントナイト）１２を杭８，９の内部に流し込んで薬剤注入穴１１から水底地盤Ｇの上部軟弱層Ｇ１に押し出し、杭８，９の頭部分のまわりに地盤補強部１３を形成している。なお、図１の（Ｂ）は直杭８の一部分を示しているが、斜杭９も同様なものである。
【００１９】
したがって、本実施形態によれば、地盤補強用の薬剤１２を鋼管よりなる杭８，９の内部から杭の頭部分に穿設した薬剤注入穴１１を通して水底地盤Ｇの上部軟弱層Ｇ１に押し出し、杭の頭部分のまわりに地盤補強部１３を形成したので、水底地盤Ｇの上部軟弱層Ｇ１を改良してその地盤強度を高め、ジャケット構造体１を安定して水底地盤Ｇに設置することできる。
【００２０】
また、このように水底地盤Ｇの上部軟弱層Ｇ１に杭８，９の頭部分のための地盤補強部１３を形成して軟弱層を地盤補強することにより、下部支持層Ｇ２への杭８，９の打ち込み深さを一点鎖線で示す従来例よりも浅くすることができる。
【００２１】
図２は上記第１実施形態の変形例を示し、杭８，９の頭部分の外周部に粘土粉砕突起１４を設けたものである。したがって、本変形例によれば、地盤補強用の薬剤を注入するに先だって、杭８，９の打ち込みにより、杭の頭部分の外周部に設けた突起１４が軟弱層Ｇ１の粘土を粉砕しておくので、薬剤の注入、押し出しを容易にすることができる。
【００２２】
なお、粘土粉砕突起１４は、図２に示すように、軟弱層Ｇ１の粘土の粉砕を容易にするためにスパイラル状突起とするのが最適であるが（この場合、薬剤注入穴１１はスパイラル状突起１４に沿って穿設するとよい）、これに限られるものではなく、多数の小突起を規則的に又は不規則的に設けたり、或いは多数の細長い突起を杭の長手方向に沿って設けたりすることができる。
【００２３】
図３は上記第１実施形態の他の変形例を示し（（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれその杭の縦断面図及び横断面図であって、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である）、杭８，９の内部にその長手方向に沿って延びて先端（下端）が閉じている複数の独立する薬剤注入通路１５を設け、これらの薬剤注入通路１５に沿って複数の薬剤注入穴１１を穿設したものである。したがって、本変形例によれば、地盤補強用の薬剤を杭８，９の内部に設けた複数の独立する薬剤注入通路１５を通して注入、押し出しができ、これにより少ない量の薬剤で地盤補強部を容易に形成することができる。
【００２４】
なお、薬剤注入通路１５はその先端が閉じているので、最適には、杭８，９の打ち込み時に、薬剤を予め薬剤注入通路１５内に装填しておいて軟弱層の粘土中の水が薬剤注入穴１１から杭内に侵入しないようにし、杭打ち込みの後に、上方から薬剤に圧力を加えて薬剤注入穴１１から薬剤を軟弱層に押し出すようにすると良い。
【００２５】
次に、図４の（Ａ）は本発明の第２実施形態を示し、橋脚等の建造物を構築するためのジャケット構造体１を水底地盤Ｇに固定する複数の杭８，９を、杭ガイド部材５，６の内部を通して打ち込みするジャケット式水中基礎において、杭８，９の内部に抜き出し可能に挿入した薬剤注入装置により地盤補強用の薬剤を杭８，９の先端から水底地盤Ｇの下部支持層Ｇ２に注入して球根状の地盤補強部１６を形成したものである。
【００２６】
したがって、本実施形態によれば、杭８，９の先端であって水底地盤Ｇの下部支持層Ｇ２に球根状の地盤補強部１６を形成したので、この球根状の地盤補強部がアンカー部となって支持力及び引抜力を増大せしめ、たとえ軟弱層Ｇ１があっても、ジャケット構造体１を安定して水底地盤Ｇに設置することができる。
【００２７】
杭の内部に抜き出し可能に挿入される薬剤注入装置としては種々の型式のものを採用できるが、最も簡単な方法は、図４の（Ｂ）に示すように、杭８，９の内部に薬剤注入パイプ１７を挿入し、その先端から薬剤１２を押し出して、水底地盤Ｇの下部支持層Ｇ２に球根状の地盤補強部１６を形成するようにすることができる。
【００２８】
他の例としては、図４の（Ｃ）に示すように、薬剤注入ロッド１８の先端に薬剤注入ノズル本体１９を設けておき、杭８，９の打ち込み時には、この薬剤注入ノズル本体１９が杭の先端（下端）と閉じるように固定しておいて（一点鎖線で示している）、軟弱層Ｇ１の粘土中の水が杭内に入り込まないようにする。そして、杭の打ち込みの後に、薬剤注入ロッド１８を下降させて薬剤注入ノズル本体１９を杭８，９の先端から突出させ、それから薬剤注入ノズル本体１９内から薬剤注入ノズル２０を延ばして、薬剤注入ロッド１８及びそれ故薬剤注入ノズル本体１９を回転させ、これにより薬剤注入ノズル２０から薬剤を周囲に噴射させて、水底地盤Ｇの下部支持層Ｇ２に球根状の地盤補強部１６を形成するようにすることができる。
【００２９】
次に、図５は本発明の第３実施形態を示し、橋脚等の建造物を構築するためのジャケット構造体１を水底地盤Ｇに設置するジャケット式水中基礎において、ジャケット構造体１を構成する複数の部材、本例では従来の杭ガイド部材５，６をそのまま用いて、それらの各内部を通して地盤補強用の薬剤を注入し、その各先端から水底地盤Ｇの上部軟弱層Ｇ１に押し出して球根状の地盤補強部２１を形成したものである。
なお、図中の符合１０はジャケット構造体１に固定されている底版プレートであり、水底地盤Ｇ上に位置してジャケット構造体１の沈下を防止したり、注入した薬剤の浮き上がりを防止する機能を有している。
【００３０】
したがって、本実施形態によれば、軽量でそれほど大きな支持力を必要としない簡易な建造物であれば、この建造物を構築するためのジャケット構造体１を、杭を用いないで水底地盤Ｇの上部軟弱層Ｇ１に直接設置することができる。
【００３１】
最後に、橋脚等の建造物を構築するためのジャケット構造体を水底地盤に設置する前には、一般に、その設置場所に位置決め用のセッテングパイル（仮杭）が打ち込まれるので、このセッテングパイルに多数の小穴を穿設して砂杭のような役目をさせ、軟弱層の粘土中の水をセッテングパイル内に取り込んで軟弱層の地盤強度を局部的に予め高めておけば、その後の本発明の薬剤による地盤補強部の形成との組み合わせによって、軟弱層の地盤を一層効果的に補強することができるものである。
【００３２】
上述した実施形態では、水中基礎のうちジャケット式水中基礎への適用例を示して説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、たとえば杭基礎などのように、鋼管等中空の杭や構造部材を使用する他の水中基礎への適用が可能なことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、（Ａ）はそのジャケット式水中基礎の概略側面図及び（Ｂ）は（Ａ）の要部の拡大断面図である。
【図２】上記第１実施形態の変形例を示し、その杭の一部の側面図である。
【図３】上記第１実施形態の他の変形例を示し、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれその杭の一部の縦断面図及び横断面図であって、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示し、（Ａ）はそのジャケット式水中基礎の概略側面図、（Ｂ）及び（Ｃ）はその薬剤注入装置の二例を示す要部の図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示し、そのジャケット式水中基礎の概略側面図である。
【図６】従来のジャケット式水中基礎を用いて構築される橋脚の一例を示す概略斜視図である。
【図７】図６の水中基礎におけるジャケット構造体の設置状態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ジャケット構造体（構造体）
２  橋桁
３  橋脚
４  連結部材
５  直杭ガイド部材
６  斜杭ガイド部材
７  フーチング
８  直杭
９  斜杭
１０  底版プレート
１１  薬剤注入穴
１２  薬剤
１３  地盤補強部
１４  粘土粉砕突起
１５  薬剤注入通路
１６  地盤補強部
１７  薬剤注入パイプ
１８  薬剤注入ロッド
１９  薬剤注入ノズル本体
２０  薬剤注入ノズル
２１  地盤補強部
Ｇ  水底地盤
Ｇ１  上部軟弱層
Ｇ２  下部支持層
【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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