(57)【要約】【課題】既設鋼管杭式桟橋の地震による被災を、安価で簡単に抑制することができる既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法および鋼管杭式桟橋を提供する。【解決手段】護岸の水域側に設置され、水中の地盤１５中に下端部が設置された鋼管杭１１と該鋼管杭１１に支持された上部工１２とを有する既設鋼管杭式桟橋１の地震被災抑制方法であって、水域側の地盤の一部を撤去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
護岸の水域側に設置され、水中の地盤中に下端部が設置された鋼管杭と該鋼管杭に支持された上部工とを有する既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法であって、
水域側の地盤の一部を撤去することを特徴とする既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法。
【請求項２】
前記護岸と前記鋼管杭との距離と、水深と、地盤の強度とに応じて、前記地盤の撤去範囲を調整することを特徴とする請求項１に記載の既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法。
【請求項３】
前記鋼管杭が設置された地盤が、液状化層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法。
【請求項４】
護岸の水域側に設置され、水中の地盤中に下端部が設置された鋼管杭と該鋼管杭に支持された上部工とを有する鋼管杭式桟橋であって、
前記鋼管杭を水域側に押し出す護岸前面の地盤の一部が撤去されていることを特徴とする鋼管杭式桟橋。
【請求項５】
護岸の水域側に設置され、水中の地盤中に下端部が設置された鋼管杭と該鋼管杭に支持された上部工とを有する鋼管杭式桟橋であって、
前記鋼管杭のうちの最陸側の鋼管杭の陸側地盤が、最陸側の鋼管杭に変形を及ぼさない地盤高さであることを特徴とする鋼管杭式桟橋。
【請求項６】
前記鋼管杭が設置された地盤が、液状化層を有することを特徴とする請求項４または５に記載の鋼管杭式桟橋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法および鋼管杭式桟橋に関し、特に、鋼管杭式桟橋の陸側の護岸が、船舶が接岸する海底面に向かって低くなる傾斜面や盛土を有する既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法および地震被災が抑制される鋼管杭式桟橋に関する。
【背景技術】
【０００２】
大きな船を接岸するための構造として、鋼矢板等で構築された護岸と護岸の水域側に設置された桟橋とからなる構造がある。この構造では、該護岸の建設費を低減するために、例えば、傾斜面を有する盛土が鋼矢板等の護岸の水域側に設けられることがある。そして、桟橋としては、鋼管杭と該鋼管杭に支持された上部工とを有する鋼管杭式桟橋がある。
【０００３】
このような鋼管杭式桟橋が上記盛土を有する護岸の水域側に設置されている場合、鋼管杭式桟橋の地震時の代表的な被災は、非特許文献１に示すように、地震により鋼管杭式桟橋の背後にある盛土を有する護岸が周囲の地盤の液状化によって海側（水域側）に変形することで、鋼管杭が座屈等の曲げ変形を起こすことに起因している。したがって、このような地震による地盤の液状化の対策がされていない鋼管杭式桟橋や、建設後の設計地震の見直し等により液状化対策が必要となった鋼管杭式桟橋は、耐震補強する必要がある。なお、非特許文献１のように、護岸と鋼管杭式桟橋の距離が短く盛土中に鋼管杭が位置する場合に限らず、護岸と鋼管杭式桟橋との距離が比較的長く盛土と鋼管杭が離れている場合においても、同様に、地震時に盛土を有する護岸によって鋼管杭が曲げ変形する場合がある。
【０００４】
ここで、既設鋼管杭式桟橋の耐震補強としては、液状化の発生が懸念される地盤に対して地盤改良を行なうことが一般的である（非特許文献２等参照）。しかしながら、非特許文献２のような地盤改良では、条件にもよるが広範囲な地盤改良を行なう必要があり、大規模な工事となり容易ではなく、補強コストが増大してしまう。
【０００５】
なお、後述する［実施例］で参照する非特許文献３についてもここに併せて記載する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】塩崎禎郎ほか：二次元有効応力解析による直杭式横桟橋の被災事例の再現計算，土木学会論文集Ａ１，Ｖｏｌ．６５，Ｎｏ．１  ｐｐ．８８１〜８９１，２００９
【非特許文献２】岡田和成ほか：（１−４）  供用中岸壁の大規模地盤改良工事における各種原位置試験による注入固化地盤の評価例，第１０回地盤改良シンポジウム論文集（２０１２年１０月），ｐｐ．４７〜５４
【非特許文献３】塩崎禎郎：座屈拘束ブレースを用いた鋼管杭式桟橋の制震化に関する研究，土木学会論文集Ｂ３，Ｖｏｌ．７１，Ｎｏ．２，ｐｐ．Ｉ＿１６７〜１７２，２０１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、既設鋼管杭式桟橋の地震による被災を、安価で簡単に抑制することができる既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法および鋼管杭式桟橋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】
【０００８】
本発明者らは上記課題を解決するために検討した結果、鋼管杭式桟橋の被災を抑制することを第一に考え、護岸自体の被災ひいては護岸の背後の重要構造物が存在しない陸域地盤の被災を許容することとし、鋼管杭を水域側に押し出す可能性がある、水域側の地盤の一部を撤去することにより、安価で簡単に鋼管杭式桟橋の地震による被災を抑制することができることを知見し、本発明を完成させた。
【０００９】
本発明は以上のような知見に基づいてなされたものであり、要旨は以下のとおりである。
【００１０】
［１］  護岸の水域側に設置され、水中の地盤中に下端部が設置された鋼管杭と該鋼管杭に支持された上部工とを有する既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法であって、
水域側の地盤の一部を撤去することを特徴とする既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法。
【００１１】
［２］  前記護岸と前記鋼管杭との距離と、水深と、地盤の強度とに応じて、前記地盤の撤去範囲を調整することを特徴とする［１］に記載の既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法。
【００１２】
［３］  前記鋼管杭が設置された地盤が、液状化層を有することを特徴とする［１］または［２］に記載の既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法。
【００１３】
［４］  護岸の水域側に設置され、水中の地盤中に下端部が設置された鋼管杭と該鋼管杭に支持された上部工とを有する鋼管杭式桟橋であって、
前記鋼管杭を水域側に押し出す護岸前面の地盤の一部が撤去されていることを特徴とする鋼管杭式桟橋。
【００１４】
［５］  護岸の水域側に設置され、水中の地盤中に下端部が設置された鋼管杭と該鋼管杭に支持された上部工とを有する鋼管杭式桟橋であって、
前記鋼管杭のうちの最陸側の鋼管杭の陸側地盤が、最陸側の鋼管杭に変形を及ぼさない地盤高さであることを特徴とする鋼管杭式桟橋。
【００１５】
［６］  前記鋼管杭が設置された地盤が、液状化層を有することを特徴とする［４］または［５］に記載の鋼管杭式桟橋。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、鋼管杭式桟橋が設置された護岸の水域側の地盤の一部を撤去するという安価で簡単な方法により、鋼管杭式桟橋の地震による被災を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】地震被災抑制対象の既設鋼管杭式桟橋の構造例を示す模式図である。
【図２】本発明の地震被災抑制対象の既設鋼管杭式桟橋の地震時の被災形態を示す模式図である。
【図３】本発明の地震被災抑制方法を適用した既設鋼管杭式桟橋の構造例を示す模式図である。
【図４】本発明の地震被災抑制方法を適用した既設鋼管杭式桟橋の地震時の被災形態を示す模式図である。
【図５】本発明の地震被災抑制方法を適用した既設鋼管杭式桟橋の構造例を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例における入力地震動の波形を示す図である。
【図７】本発明の地震被災抑制対象の既設鋼管杭式桟橋の地震時応答解析による残留変形図である。
【図８】本発明の地震被災抑制方法を適用した既設鋼管杭桟橋の地震時応答解析による残留変形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法は、護岸の水域側に設置され、水中の地盤中に下端部が設置された鋼管杭と該鋼管杭に支持された上部工とを有する既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法であって、護岸の水域側の地盤の一部を撤去する、詳しくは、護岸と既設鋼管杭式桟橋との間の地盤もしくは、これらに既設鋼管杭式桟橋の直下の地盤も含む地盤の一部を撤去することを特徴とする。なお、護岸の水域側の当初の地盤の上に盛土が施されている場合は、その盛土も護岸の水域側の地盤に含める。
【００１９】
このような本発明の既設鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法について、ここでは、護岸の水域側の当初の地盤の上に施された盛土の全部又は一部を撤去する場合を例にして、図１〜図５を用いて以下に説明する。図１は、地震被災抑制対象の既設鋼管杭式桟橋の構造例を示す模式図である。図２は、本発明の地震被災抑制対象の既設鋼管杭式桟橋の地震時の被災形態を示す模式図である。図３は、本発明の地震被災抑制方法を適用した既設鋼管杭式桟橋の構造例を示す模式図であり、盛土部分を全部撤去した例である。図４は、本発明の地震被災抑制方法を適用した既設鋼管杭式桟橋の地震時の被災形態を示す模式図である。図５は、本発明の地震被災抑制方法を適用した既設鋼管杭式桟橋の構造例を示す模式図であり、盛土の一部を撤去した例である。
【００２０】
本発明の地震被災抑制対象である既設鋼管杭式桟橋１、すなわち本発明の地震被災抑制方法を行なう前の既設鋼管杭式桟橋１は、鋼管杭１１と鋼管杭１１に支持された上部工１２とを有し海１０に設置されている。図１においては、４列杭の鋼管杭式桟橋を例示してあり、上部工１２は図示しない渡版等で陸域と行き来可能になっている。鋼管杭１１は、海水中の地盤１５に下端部が設置されており、図１においては、海面近傍から地盤１５が有する液状化層１６よりも深い位置にある硬い支持層１７まで達している。液状化層１６とは、地震により液状化する可能性のある層である。図１においては、鋼管杭１１が支持層１７まで達する例を示したがこれに限定されず、鋼管杭１１は支持層１７まで達していなくてもよい。鋼管杭１１が支持層１７まで達していない場合は、例えば地盤１５と鋼管杭１１の表面の摩擦で鋼管杭１１を支える等すればよい。鋼管杭１１の下端部を地盤１５中に設置する方法は特に限定されず、例えば、鋼管杭を打ち込む方法、ジャッキ等を使って静的に鋼管杭を圧入する方法、鋼管杭を回転させながら所定の位置まで到達させる方法や、孔を掘ってから鋼管杭を差し込む方法等が挙げられる。
【００２１】
鋼管杭１１は特に限定されないが、例えば寸法は、直径（内径）は４００〜２６００ｍｍ、板厚は６〜３０ｍｍ程度である。また、鋼管杭１１の形状も限定されず、筒状のものでも、中空の多角形の角柱状でもよい。
【００２２】
そして、既設鋼管杭式桟橋１は、水域と陸域を区切る護岸の水域側（海１０側）に設置されている。該護岸は、本発明においては、水域側に盛土２１が設けられている護岸であり、盛土２１は水域側に向かって低くなる傾斜面２２を有する。図１においては、護岸として、地盤１５に設置された鋼矢板２５の水域側に盛土２１が設けられている護岸を例示している。
【００２３】
ここで、このような盛土２１による傾斜面２２を有する護岸は、図２に示すように、地震時に、周囲の地盤１５が液状化することによって、海側（水域側）に変形して、既設鋼管杭式桟橋１の鋼管杭１１を海側に押し出してしまう。なお、図２においては、点線で示す本発明の地震被災抑制方法を行なう前の既設鋼管杭式桟橋１および盛土２１を有する護岸が、地震による液状化によって海側に変形し鋼管杭１１を海側に押し出した構造を、実線で示している。これにより、鋼管杭１１に座屈等の曲げ変形が生じ、既設鋼管杭式桟橋１が被災する。
【００２４】
したがって、このような地震による液状化等の対策がされていない既設鋼管杭式桟橋１や、建築後の設計地震の見直し等により液状化対策が必要となった既設鋼管杭式桟橋１は、地震による被災を抑制する必要がある。
【００２５】
そこで、本発明においては、護岸前面の盛土２１があることで、護岸の変形による護岸前面の地盤の変位が、より遠方まで影響を及ぼすことを避けるために、盛土２１を撤去するという地震被災の抑制を行なう。本発明では、既設鋼管杭式桟橋１の被災（破壊）を抑制することを第一に考え、護岸自体の被災ひいては護岸の背後の重要構造物が存在しない陸域地盤の被災を許容することとし、鋼管杭１１を海側に押し出す可能性がある、護岸前面の盛土２１部分の全部もしくは一部を撤去している。
【００２６】
具体的には、例えば、図１における盛土２１を全部撤去することにより、図３に示すように、盛土２１を有さない護岸にする。このような対策によって、図４に示すように、地震時に既設鋼管杭式桟橋１の周囲の地盤が液状化した場合に、護岸自体の海側への倒れ量は増加するものの、護岸前面の水域側での変形は局所的になり、鋼管杭１１を海側に押し出すことが抑制され、鋼管杭１１に座屈等の曲げ変形が生じ既設鋼管杭式桟橋１が破壊することを抑制することができる。なお、図４においては、点線で示す盛土２１が撤去された護岸が、地震による液状化によって海側に変形した構造を、実線で示している。図３においては、盛土２１を全部撤去した例を示したが、盛土２１の撤去は、図５に示すように、盛土２１の一部のみを撤去して盛土２１Ａが残るようにしてもよい。このように、盛土２１を全部又は一部を適量除去することにより、鋼管杭１１を海側に押し出すことを抑止することができる。
【００２７】
このような盛土２１の全部又は一部の撤去は、盛土２１を撤去するという作業のみをすればよく、また、地盤改良材の使用が不要であるため、安価且つ簡単である。
【００２８】
盛土２１の撤去範囲は、本発明の地震被災抑制方法を行なう前に地震応答解析を実施して、鋼管杭の被災が抑制される最低限の範囲とする。あるいは、護岸と鋼管杭との距離と、水深と、地盤の強度とに応じて、盛土２１の撤去範囲を調整する。
【００２９】
また、本発明の地震被災抑制方法は、本発明の地震被災抑制方法を行なう前の護岸と鋼管杭１１との距離（ｄ）が２．０ｍ以上である、護岸と鋼管杭式桟橋の距離が長い既設鋼管杭式桟橋１に適用することが好ましい。従来、護岸と鋼管杭１１の距離が長い場合は、地震による液状化によって生じる護岸の変形がそれほど大きくなく、盛土２１を有する護岸であっても鋼管杭１１を変形させるほどの変形は生じないと考えられていたが、地震の大きさや地盤の種類によっては、護岸と鋼管杭１１との距離が長い場合であっても鋼管杭１１を変形させる場合がある。したがって、このような護岸と鋼管杭１１の距離が長い既存鋼管杭式桟橋１について、本発明の地震被災抑制方法で地震被災を抑制することが好ましい。
【００３０】
鋼管杭１１が設置された海水中の地盤１５、すなわち海底は、水深が例えば５．０ｍ以上である。
【００３１】
上述したように、本発明においては護岸自体の被災を許容することとしているため、盛土撤去による護岸の耐震性が低下するが、護岸の背後の地盤の少なくとも一部を軽量土に置き換えたり、護岸の少なくとも一部を補強する、例えば、鋼矢板２５を強固に固定したり、組み合わせ鋼矢板を使用する等することにより、護岸の耐震性の低下を抑制することはさまたげない。
【００３２】
図１においては、既設鋼管杭式桟橋１が有する全ての鋼管杭１１が、盛土２１よりも海側に配置されている例を示したが、護岸と既設鋼管杭式桟橋１の距離が短く盛土２１中に鋼管杭１１が位置している構造に、本発明の地震被災抑制方法を適用するようにしてもよい。
【００３３】
なお、上記では、海１０に設けられた既設鋼管杭式桟橋１について説明したが、既設鋼管杭式桟橋１が設けられる水域は海１０に限定されず、河川等でもよい。
【００３４】
また、上記では、護岸の水域側の当初の地盤の上に盛土が施されている場合に、その盛土を撤去するようにしているが、護岸の水域側の当初の地盤を掘削して、護岸の水域側の現在の地盤が形成されている場合等にも、同じように本発明を適用することができる。要するに、本発明のポイントは、水域側の地盤、つまり護岸と既設鋼管杭式桟橋との間の地盤、既設鋼管杭式桟橋の直下の地盤の一部を除去することである。
【００３５】
さらに、上記では、既設の鋼管杭式桟橋を念頭において説明したが、新たに鋼管杭式桟橋を設置する場合にも適用することができる。
【００３６】
そして、観点を変えれば、本発明は、護岸の水域側に設置され、水中の地盤中に下端部が設置された鋼管杭と該鋼管杭に支持された上部工とを有する鋼管杭式桟橋であって、鋼管杭式桟橋建設後に、耐震対策を目的として水域側の地盤の一部が撤去されていることを特徴とする鋼管杭式桟橋鋼管杭式桟橋である。
【００３７】
言い換えれば、鋼管杭を水域側に押し出す護岸前面の地盤の一部が撤去されていることを特徴とする鋼管杭式桟橋である。あるいは、鋼管杭のうちの最陸側の鋼管杭の陸側地盤が、最陸側の鋼管杭に変形を及ぼさない地盤高さであることを特徴とする鋼管杭式桟橋である。
【実施例】
【００３８】
以下に、本発明の更なる理解のために、地震応答解析による検討例を用いて説明するが、なんら本発明を限定するものではない。
【００３９】
検討対象は、鋼管杭式桟橋（鋼管杭の直径７００ｍｍ、板厚９ｍｍ、４列杭（奥行き６ｍピッチで））が水深−１０ｍの海に設けられ、鋼管杭式桟橋の背後の護岸は鋼管杭式桟橋の上部工の最も陸側地点から２４ｍの位置に鋼矢板護岸が配置され、鋼矢板と最も陸側の鋼管杭との最短距離は２５．５ｍである構成である。さらに、鋼矢板護岸の海側前面には、傾斜面を有し海底面から高さ４ｍの盛土が設けられている。この構成に対して、鋼管杭式桟橋の地震被災抑制対策として盛土を全部撤去する本発明の鋼管杭式桟橋の地震被災抑制方法の効果を検証した。なお、水深−１０ｍから−２０ｍまでがＮ値１０の液状化層であり、入力地震動は、図６に示すような、建築分野の告示波の最大加速度を１．３５倍とした波形を用いた。詳細の解析条件は非特許文献３の「３．有効応力解析による効果の確認」に記載されている方法と同等である。
【００４０】
本発明の地震被災抑制対象の鋼管杭式桟橋の地震応答解析による残留変形図、すなわち、盛土を撤去する前の鋼管杭式桟橋の地震時応答解析による残留変形図を、図７に示す。図７において左側が水域であり右側が陸域である。図７に示すように、護岸の海側への変形とともに盛土部分が海側に押し出されているため、鋼管杭式桟橋の最陸側の鋼管杭に変形が生じていることがわかる。
【００４１】
本発明の地震被災抑制方法を適用した既設鋼管杭桟橋の地震時応答解析による残留変形図、すなわち、盛土を撤去した場合の鋼管杭式桟橋の地震時応答解析による残留変形図を、図８に示す。図８において左側が水域であり右側が陸域である。図８示すように、護岸の海側への変形は増加しているものの、護岸前面の変形は局所的であり、鋼管杭式桟橋の最陸側の鋼管杭に変形を及ぼすまでの変形は生じていないことがわかる。
【符号の説明】
【００４２】
１  既設鋼管杭式桟橋
１０  海
１１  鋼管杭
１２  上部工
１５  地盤
１６  液状化層
１７  支持層
２１  盛土
２２  傾斜面
２５  鋼矢板
２６  陸
【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】
2019002271.tif 000007
【図６】
2019002271.tif 000008
【図７】
2019002271.tif 000009
【図８】
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