(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底地盤に支持されるように先行打設された杭の頭部を、所定重ねしろを設けて覆い、前記杭との隙間に充填されたコンクリートにより前記杭と接合される鋼管柱を備えた洋上鋼製構造物における充填コンクリートの漏洩防止構造であって、
前記杭の外周面に内周縁が固定されたリング状のシール支持部材と、
前記鋼管柱の内周面に外周縁が支持されるように前記シール支持部材の上方に設けられ、中央開口部を前記杭が貫通するリング状の弾性シール板と、を備え、
前記弾性シール板は、内周縁側の一部が前記中央開口部を貫通した杭と密着しながら略Ｕ字形状に弾性変形して前記コンクリートの漏洩を防止し、前記シール支持部材は、前記コンクリートの打設時に前記弾性シール板の略Ｕ字形状部位を下方から保持し、その後の変形進行を抑止することを特徴とする充填コンクリートの漏洩防止構造。
【請求項２】
海底地盤に支持されるように先行打設された杭の頭部を、所定重ねしろを設けて覆い、前記杭との隙間に充填されたコンクリートにより前記杭と接合される鋼管柱を備えた洋上鋼製構造物における充填コンクリートの漏洩防止構造であって、
前記鋼管柱の内周面に固定支持され、当初前記杭の外径より小さい中央開口径を有し、杭貫通のために内周縁の一部が切断されたリング状のシール支持部材と、
前記シール支持部材上に固定され、前記杭の外径より小さい中央開口径を有し、該中央開口を前記杭が貫通するリング状の弾性シール板と、を備え、
前記弾性シール板は、内周縁側の一部が弾性変形して前記中央開口部を貫通した杭と密着して前記コンクリートの漏洩を防止し、前記シール支持部材は、前記杭が前記中央開口部を貫通する際に、前記杭の貫通経路を確保する形状に内周縁側の一部が切断除去され、残余のリング状部位で前記コンクリートの打設時に前記弾性シール板が前記杭と密着した部位以外を保持し、その後の変形進行を抑止することを特徴とする充填コンクリートの漏洩防止構造。
【請求項３】
前記鋼管柱の内周面には、前記杭との隙間を形成し、前記コンクリートを打設するための空間を確保するスペーサが設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充填コンクリートの漏洩防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャケット構造物の鋼管杭連結部において、鋼管杭とジャケット下端の鋼管柱とを接合するために打設される充填コンクリートが海中に漏洩しないようにするための漏洩防止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の係留設備や桟橋、あるいは各種洋上構造物の基礎架台として、ジャケット構造物と呼ばれる、多数本の鋼管杭に支持された立体格子状の鋼管トラス構造物がある。ジャケット構造物が大型構造物となる場合には、工場で所定のブロックに製作され、設置位置まで搬送され、洋上において全体構造としてのジャケット構造物が組み立てられる。
【０００３】
すなわち、洋上をクレーン船等で搬送されたトラス形状の各ブロックは、あらかじめ所定位置に先行打設された鋼管杭群位置で、トラスの柱部材を構成する鋼管柱の下端が対応する鋼管杭の上端に接合され、さらに鋼管杭に支持された各ブロック間を連結することでジャケット構造物の全体構造が構築される。
【０００４】
図１は、対象海域１に構築されたジャケット構造物１０の一例を示した模式側面図である。ジャケット構造物１０は、工場製作した立体トラス構造からなるジャケット本体１０Ａとその上に構築されるスラブ状の上部工１０Ｂとからなり、あらかじめ海底地盤２の支持層３に支持されるように、所定位置に先行打設された複数本の鋼管杭２０に支持されている。一般に、ジャケット本体１０Ａの鋼管柱１１と鋼管杭２０とは、連結部５において、鋼管柱１１の内周面と鋼管杭２０の外周面との間にコンクリートやモルタルを充填して接合され、一体化される。
【０００５】
図７（ａ），（ｂ）は、従来のジャケット構造物における、ジャケット本体１０Ａの鋼管柱１１と、先行打設された鋼管杭２０との連結部５（図１参照）の構造に着目した部分拡大断面図である。図７（ａ）は、漏洩防止シート１０１を用いた充填コンクリートの漏洩防止構造の一例を示している。この従来例では、ジャケット構造物１０の立体トラスの一部の鋼管柱１１の下端１１ａと鋼管杭２０の周面２０ａとを合成樹脂製の漏洩防止シート１０１で覆い、この漏洩防止シート１０１をバンド（図示せず）で鋼管杭２０と鋼管柱１１に結束した状態で、鋼管柱１１の外周面と鋼管杭２０の内周面との隙間６に、間詰め用の充填コンクリート１５を打設して一体化させている。
【０００６】
図７（ｂ）は、他の従来例として、連結部５において、当てプレート１０２を鋼管柱１１の下端１１ａに取り付け、鋼管柱１１と鋼管杭２０との隙間６からの充填コンクリート１５の漏洩を防止する構造を示している。この当てプレート１０２は海中で鋼管杭２０の周面２０ａに溶接しておき、さらに海中で鋼管柱１１の下端１１ａを当てプレート１０２上に載せた状態で両者を溶接した後に、隙間６に充填コンクリート１５を打設する。
【０００７】
このように、ジャケット構造物では、ジャケット本体の鋼管柱と、先行打設された鋼管杭とを連結する場合、鋼管柱の内周面と鋼管杭の外周面との間の隙間にコンクリートやモルタルを充填して接合し、一体化するのが一般的である。
【０００８】
また、出願人は類似技術として、鋼構造建物において、溶接接合することなく、下節柱と上節柱とを接合する方法として、柱接合部にモルタルを打設して上下の柱を連結させる鋼管柱の接合方法を提案している（特許文献１参照）。この発明は、内部柱が鋼管杭に相当し、上節柱が鋼管柱に相当し、その隙間にモルタルを充填して両者を接合することで上下の柱（鋼管）を接合するという類似点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３２２２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図７（ａ）に示した漏洩防止構造を採用した場合、コンクリートの重量が作用する漏洩防止シート１０１の強度を考慮すると、下端から１m程度の高さで充填コンクリート１５を打設して固化させた後に、その上部の充填コンクリート１５を打設することが好ましい。そのため、隙間の高さ（長さ）によっては、充填コンクリート１５を２回あるいは複数回に分けて打設する必要があり、充填コンクリートの施工期間が長くなるとともに、施工コストも増加するという問題がある。
【００１１】
また、図７（ｂ）に示した漏洩防止構造を採用すると、鋼管柱１１と当てプレート１０２を海中で溶接する必要があり、荒天の場合には溶接作業が困難になり、作業に遅延が生じるという問題がある。
【００１２】
特許文献１に開示された接合方法では、上節柱と、下節柱とは同一外径からなり、リングプレートを配置した場合でも上下の柱間は密着した状態にできる。また内部柱の下端も下節柱にメタルタッチさせるようになっているので、モルタルが充填される接合部において、特にモルタルの漏洩防止手段を講じなくてもよい構造となっている。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、特に充填するコンクリートの漏洩を確実に防止でき、接合作業が迅速に行えるようにした、ジャケット構造物の連結部における充填コンクリートの漏洩防止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】
【００１４】
本発明の充填コンクリートの漏洩防止構造は、海底地盤に支持されるように先行打設された杭の頭部を、所定重ねしろを設けて覆い、前記杭との隙間に充填されたコンクリートにより前記杭と接合される鋼管柱を備えた洋上鋼製構造物における充填コンクリートの漏洩防止構造であって、前記杭の外周面に内周縁が固定されたリング状のシール支持部材と、前記鋼管柱の内周面に外周縁が支持されるように前記シール支持部材の上方に設けられ、中央開口部を前記杭が貫通するリング状の弾性シール板と、を備え、前記弾性シール板は、内周縁側の一部が前記中央開口部を貫通した杭と密着しながら略Ｕ字形状に弾性変形して前記コンクリートの漏洩を防止し、前記シール支持部材は、前記コンクリートの打設時に前記弾性シール板の略Ｕ字形状部位を下方から保持し、その後の変形進行を抑止することを特徴とする。
【００１５】
他の発明としての充填コンクリートの漏洩防止構造は、海底地盤に支持されるように先行打設された杭の頭部を、所定重ねしろを設けて覆い、前記杭との隙間に充填されたコンクリートにより前記杭と接合される鋼管柱を備えた洋上鋼製構造物における充填コンクリートの漏洩防止構造であって、前記鋼管柱の内周面に固定支持され、当初前記杭の外径より小さい中央開口径を有し、杭貫通のために内周縁の一部が切断されたリング状のシール支持部材と、前記シール支持部材上に固定され、前記杭の外径より小さい中央開口径を有し、該中央開口を前記杭が貫通するリング状の弾性シール板と、を備え、前記弾性シール板は、内周縁側の一部が弾性変形して前記中央開口部を貫通した杭と密着して前記コンクリートの漏洩を防止し、前記シール支持部材は、前記杭が前記中央開口部を貫通する際に、前記杭の貫通経路を確保する形状に内周縁側の一部が切断除去され、残余のリング状部位で前記コンクリートの打設時に前記弾性シール板が前記杭と密着した部位以外を保持し、その後の変形進行を抑止することを特徴とする。
【００１７】
前記鋼管柱の内周面には、前記杭との隙間を形成し、前記コンクリートを打設するための空間を確保するスペーサを設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、基礎としての鋼管杭と海洋構造としてのジャケットの鋼管柱との間の隙間に充填されるコンクリートが漏洩するのを確実に防止でき、連結部における鋼管杭と鋼管柱との連結を短期間で施工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】
【００１９】
【図１】本発明の充填コンクリートの漏洩防止構造を適用したジャケット構造物の一例を示した模式全体構造図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る充填コンクリートの漏洩防止構造を示した断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る充填コンクリートの漏洩防止構造とその施工手順（（ａ）〜（ｂ））を示した断面図。
【図４】図３中の（ＩＶ）を拡大した断面図であり、（ａ）はコンクリート打設前の断面図、（ｂ）はコンクリート打設後の断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る充填コンクリートの漏洩防止構造と、その施工手順（（ａ）〜（ｃ））を示した断面図。
【図６】図５中の（ＶＩ）を拡大した断面図であり、（ａ）はコンクリート打設前の断面図、（ｂ）はコンクリート打設後の断面図。
【図７】（ａ），（ｂ）は、ジャケット本体と杭との連結部に着目した従来のジャケット構造物の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態に係る充填コンクリートの漏洩防止構造について、添付図面を参照して説明する。図２は、第１の実施形態として、図１に示したジャケット構造物１０の連結部５を拡大して示した断面図である。
【００２１】
同図に示したように、連結部５の下端に設けられた充填コンクリートの漏洩防止部３０は、鋼管杭２０の外周面に沿って取り付けられたシール支持部材１２と、鋼管柱１１の内周面に固定部材１７を介して取り付けられたシール板１３とからなる。
【００２２】
シール支持部材１２は、鋼管杭２０の外径とほぼ等しい内径で、隙間６よりわずかに小さい幅を有するリング状に切り出された鋼板からなる。そして鋼管杭２０の外周面に対して鍔状をなすように、鋼管杭２０の外周の所定高さに溶接されている。シール支持部材１２は、上端からＨ1mの高さの鋼管杭２０の外周面に取り付けられている。そして、後述するように、隙間６内に打設された充填コンクリート１５がまだ固まらない段階で生じるコンクリート自重により変形したシール板１３を、その上面で支持する。
【００２３】
シール板１３は、たとえばクロロプレンゴム系の合成ゴムが用いられている。シール板１３は、所定幅を有するリング状に形成されており、無応力状態において、その外径は鋼管柱１１の内径とほぼ等しく、内径は鋼管杭２０の外径よりも小さい。鋼管柱１１の内周面には支持プレート１６（図４）が取り付けられており、シール板１３は支持プレート１６にボルト１７で固定されている。
【００２４】
鋼管杭２０、鋼管柱１１には、既製鋼管あるいは鋼板を管状に曲げ加工し、その継目を溶接した加工鋼管が用いられている。その直径寸法は、先行打設された鋼管杭２０の上端に鋼管柱１１の下端が所定の隙間６を有して挿入された状態で、充填コンクリートにより固定できる程度の寸法関係に設定されている。
【００２５】
そして、図２に示したように、鋼管杭２０と鋼管柱１１との間には、充填コンクリート１５が施工されている。この充填コンクリートの付着力により、鋼管杭２０と鋼管柱１１とが一体化されている。また、供用時に連結部５にせん断力等が作用した場合にも、この充填コンクリートが抵抗して連結部の連結状態が保持される。充填コンクリート１５は連結状態を保持するために必要な強度のコンクリートを用いればよい。
【００２６】
図３は、図２に示した連結部５の組立手順（図３（ａ），（ｂ））と組立後の形態（（ｃ））とを示した断面図である。図３（ａ）に示したように、鋼管杭２０はあらかじめ海底地盤の所定位置に先行打設されている。この鋼管杭２０に対して、図中下向き矢印で示したように、図示しないクレーン等に吊持されたジャケット本体１０（図２）の鋼管柱１１を降下させ、その下端を鋼管杭２０の上端に挿入していく。なお、無応力状態において、シール板１３の開口１３ｃの直径は鋼管杭２０の外径に比べて小さい。そのため、鋼管杭２０はシール板１３は、弾性変形して中央部に形成された開口１３ｃを押し広げるように挿入されていき、鋼管杭２０の全周とシール板１３の底面側１３ａの開口１３ｃからの所定範囲とが密着した状態となる。
【００２７】
図３（ｂ）は鋼管杭２０の鋼管柱１１への挿入が完了した状態を示している。鋼管柱１１の内周面の鋼管杭２０の上端に対応する位置には、レベル調整部１８が取り付けられている。このレベル調整部１８は、鋼管杭２０の上端に当接してジャケット本体１０の姿勢を調整する部材である。レベル調整部１８は、たとえば所定長さのＬ形鋼ピースからなり、鋼管杭２０が許容範囲内で傾いて打設された場合、その傾斜分を考慮して、その傾斜分をキャンセルしてジャケット本体（図示せず）が水平となるように鋼管柱１１内周面に取り付けたり、レベル調整部１８と鋼管杭２０の天端との間にライナープレート（図示せず）を挿入することで、連結部５での鋼管柱１１の水平状態を調整することができる。また、鋼管柱１１の内周面にはスペーサ１４が取り付けられており、鋼管杭２０と鋼管柱１１との間の隙間６が均等に確保されるようになっている。
【００２８】
図４は、図３中に示した破線範囲（ＩＶ）の充填コンクリートの漏洩防止部３０を拡大した断面図である。図４（ａ）は充填コンクリート打設前を、図４（ｂ）は充填コンクリート打設後の状態を示している。図４（ａ）に示したように、シール板１３は強制的に上方に折り曲げられた状態で、底面側１３ａが鋼管杭２０の外周面と密着している。シール板１３の合成ゴム材の板厚は、隙間６の距離Ｃに応じて、シール板１３が変形した際にシール板１３の開口側が十分変形して鋼管杭２０に密着できる好適な厚さを設定することが好ましい。
【００２９】
図４（ａ）の状態から、鋼管柱１１と鋼管杭２０との隙間６に充填コンクリート１５が充填される。隙間６内に打設された未硬化状態のコンクリートの自重により、シール板１３は下方へ押圧され、鋼管杭２０との密着状態を保持しながら下方に向けて、側面視して中間位置がＵ字形をなすように弾性変形する。弾性変形したシール板１３は底面側１３ａが鋼管杭２０に密着しつつＵ字形状部１３ｂが、図４（ｂ）に示したように、鋼管杭２０のシール支持部材１２に当接する。よって、隙間６にコンクリートが打設され、自重がこれ以上増加してもシール板１３はこの変形状態以上ほとんど変形しない。
【００３０】
上述した漏洩防止部３０によれば、以下のような効果を奏する。鋼管柱１１に鋼管杭２０を接合する際、シール板１３の開口１３ｃ側は鋼管杭２０に摺接して弾性変形する。そのため、鋼管杭２０とシール板１３の密着状態を強固なものとすることができる。これにより、鋼管杭２０と鋼管柱１１との隙間に打設した充填コンクリート１５の漏洩を確実に防止することができる。
【００３１】
また、本実施形態の漏洩防止部３０では、リング状のシール板１３の内径を鋼管杭２０の外径よりも小さくし、シール板１３と鋼管杭２０との接触面積を所定量確保している。そのため、たとえば鋼管杭２０の上端が杭中心から偏心して施工され、鋼管杭２０の杭中心が鋼管柱１１の設置位置の柱中心とずれた場合であっても、そのずれた分をシール板１３と鋼管杭２０との重なり量で調整できるため、シール板１３による鋼管杭２０との密着は確実に保持される。
【００３２】
さらに、充填コンクリート１５の自重により、Ｕ字形をなすように弾性変形するシール板１３を、鋼管杭２０のシール支持部材１２で支持する。そのため、充填コンクリート１５の自重による荷重が大きくても充填コンクリート１５の漏洩を防止ことができる。そのため、所定量の充填コンクリート１５を一度に施工することも可能であり、施工期間を短くすることが可能となる。
【００３３】
加えて、シール板１３やシール支持部材１２はあらかじめ工場で所定位置に取り付けられるため、基本的に海中での取付作業を必要としない。そのため、鋼管柱１１と鋼管杭２０との接合作業を効率よく行うことができ、施工期間の短縮、工事コストの低減を図ることができる。
【００３４】
なお、上述した漏洩防止部３０では、シール支持部材はリング状部材であったが、たとえば、所定長さのピースからなるシール支持部材を鋼管柱１１の内周面に等間隔に配置してもよい。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る充填コンクリートの漏洩防止構造について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る充填コンクリートの漏洩防止構造と、その施工手順（（ａ）〜（ｃ））を示した断面図である。なお、本実施形態の充填コンクリートの漏洩防止構造の構成部材のうち、第１の実施形態の同等部材には第１の実施形態と同一符号を付してある。
【００３６】
本実施形態の漏洩防止部３０（図６各図参照）は、上述した第１の実施形態の構造と異なり、シール支持部材１２が鋼管柱１１の内周面に取り付けられている。シール支持部材１２はリング状鋼板からなり、外縁が鋼管柱１１の内周面に溶接されている。シール支持部材１２の内径は鋼管杭２０の外径よりも小さく、後述するように鋼管杭２０の施工誤差を反映して切断するための切断しろ１２ａ（図５（ｂ））が設けられている。
【００３７】
シール板１３は、第１の実施形態と同じく、リング状をなしたクロロプレンゴム系の合成ゴム板である。シール板１３の外径は鋼管柱１１の内径とほぼ等しく、内径は鋼管杭２０の外径よりも小さい。シール板１３は、シール支持部材１２上に載置され、シール支持部材１２にボルト１７で固定されている（図５（ａ））。
【００３８】
なお、先行打設された鋼管杭２０には鉛直度、杭中心位置等、許容範囲内の施工誤差がある。このような場合であっても、ジャケット本体１０（図２）を支持する鋼管柱１１は、これらの鋼管杭２０の施工誤差に影響を受けることなく、設計位置に高精度で設置される必要がある。本実施形態では、連結部５における鋼管杭２０の設計位置からの誤差寸法を計測し、鋼管杭２０が挿通する範囲のシール支持部材１２の内縁側の所定範囲を切断する（図５（ｂ）中の切断しろ１２ａ）。たとえば、鋼管杭２０が傾いて施工されている場合には、シール支持部材１２は切断しろ１２ａは楕円状に切断される。これにより、鋼管杭２０に生じた施工誤差に影響されずに、鋼管柱１１を設計位置で接合することができる。
【００３９】
続いて、鋼管柱１１内に鋼管杭２０を収容していき、図５（ｃ）に示したように、レベル調整部材１８を鋼管杭２０の天端に当接させて鋼管柱１１と鋼管杭２０とを所定の位置関係とする。
【００４０】
図６は図５中の破線範囲（ＶＩ）を拡大して漏洩防止部３０を示した断面図で、（ａ）はコンクリート打設前の断面図、（ｂ）はコンクリート打設後の断面図を示している。図６（ａ）に示したように、第１の実施形態と同様に、この漏洩防止部３０においてもシール板１３は上方に向いて鋼管杭２０の外側面に沿うように密着する。
【００４１】
図６（ａ）に示した設置状態から、鋼管柱１１と鋼管杭２０との隙間６に充填コンクリート１５が充填される。充填されたコンクリートによりシール板１３は下方に押し下げられるが、図６（ｂ）に示したように、シール板１３がシール支持部材１２と接触することにより、それ以上の変形が抑制される（図６（ｂ））。このようにシール支持部材１２は、充填コンクリート１５により下方に押し下げられたシール板１３を支える機能を有している。シール板１３にこのような機能を保持させるため、鋼管杭２０とシール支持部材１２との隙間１９の距離ｄをシール板１３の厚さｔの２倍より小さくなるように、シール支持部材１２を切断することが好ましい（図６（ａ））。これにより、シール板１３が、鋼管杭２０とシール支持部材１２との隙間から抜け出すのを防止することができる。
【００４２】
なお、本発明の充填コンクリートの漏洩防止構造は上述した２つの実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１０      ジャケット本体
１１      鋼管柱
１２      シール支持部材
１２ａ    切断しろ
１３      シール板
１４      スペーサ
１５      充填コンクリート
１７      ボルト
１８      レベル調整部
２０      鋼管杭
３０      漏洩防止部
【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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