(57)【要約】【課題】施工後の圧密沈下を抑制することが可能であり、また周辺海域の潮流や生態系への影響を抑制することができて、工期の短縮や建設コストの削減ができる海洋構造物ユニット、海上地盤及びその施工方法を提供する。【解決手段】海洋構造物ユニット１は、内部に空気室を備え海底に着底するように海面下に配置された浮力構造体２１と、浮力を調整するため浮力構造体に設けられた浮力調整手段と、浮力構造体から海面上まで延びるように立設された複数の脚柱１４，２４と、脚柱上でほぼ水平に支持された桁材１１を含む床版とを備える。また海上地盤は、以上の海洋構造物ユニットを海底に複数並べ、隙間や上面を水砕スラグ３２により埋設して構築する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空気室を備え海底に着底するように海面下に配置された浮力構造体と、浮力を調整するため前記浮力構造体に設けられた浮力調整手段と、該浮力構造体から海面上まで延びるように立設された複数の脚柱と、該脚柱上でほぼ水平に支持された床版とを備えた海洋構造物ユニット。
【請求項２】
前記複数の脚柱は浮力構造体の内部まで連続するように設けられ、前記空気室には内部を区分けする隔壁が設けられたことを特徴とする請求項１記載の海洋構造物ユニット。
【請求項３】
前記浮力構造体の底面には、設置面からの水平抵抗力を高めて水平方向への滑動を抑制する抵抗部材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に記載の海洋構造物ユニット。
【請求項４】
前記脚柱には、床版の高さを自在に調整可能にする高さ調整手段が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の海洋構造物ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の海洋構造物ユニットの複数がそれぞれ海底に着底され、隣接する浮力構造体同士の隙間と前記各浮力構造体の上面が土砂、砂礫、水砕スラグなどの埋設材料により埋設され、隣接する前記床版同士が接合されたことを特徴とする海上地盤。
【請求項６】
内部に空気室を備える浮力構造体と、該浮力構造体から海面上まで延びるように立設された複数の脚柱とを備える海洋構造物ユニットの下方部分を陸上ヤードで形成し、前記下方部分を海上の所定位置まで曳航して海底に着底し、該下方部分の曳航・着底工程を繰り返して海洋構造物ユニットの下方部分の複数を海底に所定間隔で並べ、隣接する前記浮力構造体同士の隙間と前記各浮力構造体の上面を埋設材料により埋設し、陸上ヤードで形成された床版を含む海洋構造物ユニットの上方部分を、前記埋設材料による埋設工程の前、後あるいは途中において海上の所定位置まで繰り返し搬送し、前記上方部分を前記下方部分の複数の脚柱上に設け、隣接する前記上方部分の床版を接合させることを特徴とする海上地盤の構築方法。
【請求項７】
前記浮力構造体は浮力を調整する浮力調整手段を備え、下方部分の曳航時には前記浮力調整手段により浮力を高め、前記下方部分の海底への着底工程時には前記浮力調整手段により浮力を弱め重量を増加させることにより海底地盤の圧密沈下を促進し、前記上部構造体の床版の接合工程後には前記浮力調整手段により浮力を高めることを特徴とする請求項６に記載の海上地盤の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、海洋構造物ユニット、海上地盤及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海上に大規模な人工地盤を構築し、例えば、これを海上空港として利用することが既に実施されている。このような場合には、従来、埋立工法が採用されており、所定の海域の外周に護岸を構築し、その内側の海底に敷砂を入れ、次に海底地盤をサンドドレーンなどにより地盤改良した後に、土砂を埋立場所に投入して人工地盤を構築している。
【０００３】
上記のような埋立工法は、埋立海域が比較的浅い場合には経済的で信頼性があるものの、埋立海域が比較的深くなり、海底地盤が軟弱である場合には、下記のようにさまざまな問題の発生が懸念される。
▲１▼埋立海域が大水深になると埋立土量が増加し、浚渫土砂、山土など従来から使用してきた埋立材料の確保が難しくなる。
▲２▼埋立土量の増加に伴ない海底地盤に作用する上載荷重も増加するため、地盤が軟弱な場合には、埋立工事終了後に大きな圧密沈下が生じることがある。
▲３▼水深の増加に伴なって外周護岸も大規模化し、かつ埋立土量が増加することから工期は長期化し、建設コストも上昇する。
▲４▼広範囲に及ぶ海域を埋め立てることにより、当該海域における潮流を大きく変えてしまったり、また工事が大規模化することにより周辺海域の生態系へ影響を与えることが懸念され、環境保全の観点からは好ましいものではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その課題は、施工後の圧密沈下を抑制することが可能であり、また周辺海域の潮流や生態系への影響を抑制することができて、工期の短縮や建設コストの削減ができる海洋構造物ユニット、海上地盤及びその施工方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、内部に空気室を備え海底に着底するように海面下に配置された浮力構造体と、浮力を調整するため前記浮力構造体に設けられた浮力調整手段と、該浮力構造体から海面上まで延びるように立設された複数の脚柱と、該脚柱上でほぼ水平に支持された床版とを備えた海洋構造物ユニットが提供される。
本発明では、浮力調整手段により浮力構造体の浮力を調整し、浮力を弱めればその重量により海底の圧密沈下を促進することができ、逆に、浮力を強めれば海底への圧力が減少するので圧密沈下は極めて小さなものにできる。したがって、海洋構造物ユニットの海底への着底工事中は、圧密沈下を促進させて海底地盤の強度を高めることができて、一方、海洋構造物ユニットにおける床版上の使用を開始した後は圧密沈下を極めて小さくすることで構造体としての安定化が図れる。また海面下に配置された浮力構造体からは、脚柱が海面上まで延びるように設けられているため、潮流は脚柱間を通過することができて、周辺海域の潮流や生態系への影響を抑制することができる。
【０００６】
また本発明では、海洋構造物ユニットの複数がそれぞれ海底に着底され、隣接する前記浮力構造体同士の隙間と前記各浮力構造体の上面が土砂、砂礫、水砕スラグなどの埋設材料により埋設され、隣接する前記床版同士が接合されたことを特徴とする海上地盤が提供される。
本発明では、複数の海洋構造物ユニットを海底に並べ、浮力構造体同士の隙間とその上面を埋設材料で埋設するので、地震などの水平荷重が海上地盤に作用しても、埋設材料が抵抗材となって浮力構造体の滑動を抑制する。
【０００７】
本発明では、内部に空気室を備える浮力構造体と、該浮力構造体から海面上まで延びるように立設された複数の脚柱とを備える海洋構造物ユニットの下方部分を陸上ヤードで形成し、前記下方部分を海上の所定位置まで曳航して海底に着底し、該下方部分の曳航・着底工程を繰り返して海洋構造物ユニットの下方部分の複数を海底に所定間隔で並べ、隣接する前記浮力構造体同士の隙間と前記各浮力構造体の上面を埋設材料により埋設し、陸上ヤードで形成された床版を含む海洋構造物ユニットの上方部分を、前記埋設材料による埋設工程の前、後あるいは途中において海上の所定位置まで繰り返し搬送し、前記上方部分を前記下方部分の複数の脚柱上に設け、隣接する前記上方部分の床版を接合させることを特徴とする海上地盤の構築方法が提供される。
本発明では、複数の海洋構造物ユニットと上部構造体とを陸上ヤードであらかじめ形成し、これら複数の海洋構造物ユニットを曳航して海底に着底し、上部構造体は搬送して海洋構造物ユニットの脚柱上に設け、床版同士を接合させることにより海上地盤を構築するので、海上工事期間を短くすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の海洋構造物ユニットにおいて、前記浮力調整手段は、浮力構造体の重量を増減することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、浮力構造体の空気室に給水する給水手段と、空気室から外部に排水する排水手段とから構成することができる。ここで、給水手段は、例えば、海中から空気室まで海水が流れるように海中と空気室を接続する管体と、管体に設けられる開閉弁と、開閉弁を制御する制御手段を含む構成とすることができる。また排水手段は、例えば、海上と空気室を接続する管体と、管体に設けられる開閉弁と、空気室から海上に海水を圧送するためのポンプと、開閉弁及びポンプを制御する制御手段を含む構成とすることができる。
【０００９】
本発明の海洋構造物ユニットにおいて、前記複数の脚柱は浮力構造体の内部まで連続するように設け、前記空気室には内部を区分けする隔壁を設けることができる。このように脚柱と隔壁を設ければ、浮力構造体の構造強度を高めることができる。また所定の隔壁には貫通孔を設けても良く、隔壁により画成された隣合う空気室同士を連通させることができる。
【００１０】
本発明の海洋構造物ユニットにおいて、前記浮力構造体の底面には、設置面からの水平抵抗力を高めて水平方向への滑動を抑制する抵抗部材を設けても良い。この抵抗部材の形状は特に限定されるものではないが、例えば、下方に向かって突出するように所定の間隔で底面に設けた複数の凸部を抵抗部材としても良い。また本発明の海洋構造物ユニットにおいて、所定の脚柱には、浮力構造体の空気室まで連通するように材軸方向に延びる穴を設けることが好ましい。このように連通穴を設ければ、必要に応じて、空気室内の補修、維持管理のために作業を行なうことができる。
【００１１】
本発明の海洋構造物ユニットにおいて、前記脚柱には、床版の高さを自在に調整可能にする高さ調整手段を設けても良い。このように高さ調整手段を設ければ、浮力構造体を海底に着底設置した後に、たとえ不等沈下が生じて床版が傾斜しても、高さ調整手段を調整するだけで、床版の傾斜を補正することができる。
なお、この高さ調整手段は特に限定されるものではないが、例えば、全ての脚柱あるいは所定の脚柱の上端部にジャッキを設けることにより構成できる。
【００１２】
本発明の海上地盤において、埋設材料は、海底地盤が地震により揺れた場合であっても、埋設材料が浮力構造体間で抵抗材として作用することにより、浮力構造体の滑動を抑制することができるような材料から構成すれば良く、例えば、土砂、砂礫、水砕スラグなどを使用することが可能であり、特に、水砕スラグを使用した場合には、時間の経過とともに水砕スラグが硬化して粘着力の増加により抵抗土圧が大きくなるという効果が得られる。
また本発明の海上地盤において、隣接する床版の接合部の目地には、コンクリート、アスファルトなどの材料を充填し、さらに、接合された床版のうえは、コンクリート、アスファルトなどの材料でほぼ水平になるように舗装することが好ましい。
【００１３】
本発明の海上地盤の構築方法において、曳航時には海洋構造物ユニットの浮力を高め、海底への着底工程時と着底後には浮力を弱め重量を増加させ、上部構造体の床版の接合工程後には浮力を高めることが好ましい。このように浮力を適宜調整することにより、曳航時には搬送作業が容易に行なえ、また海底への着底後は、海底地盤の圧密沈下を促進することができて、さらに、床版の接合工程後には圧密沈下を抑制することで構造体としての安定化が図れる。
【００１４】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
図１は本発明の海上地盤の断面図であり、海上地盤は、海底地盤３５に改良体３４が設けられ、そのうえに水砕スラグ層３３が敷設され、この水砕スラグ層３３のうえに複数の海洋構造物ユニット１が設けられ、隣接する海洋構造物ユニット１の桁受け部材１５同士が接合され、隣接する海洋構造物ユニット１の浮力構造体２１同士の隙間と各浮力構造体２１の上面が水砕スラグ３２で埋め戻されている。図３は海上地盤における浮力構造体２１の配置を示した平面図であり、複数の海洋構造物ユニット１はこのように配置される。
【００１５】
さらに詳細に説明すれば、複数の海洋構造物ユニット１は、下方部分２０と上方部分１０とが接合部３１で接合されている。ここで、下方部分２０は、浮力構造体２１と柱脚２４と梁部材２３とからなるプレキャスト鉄筋コンクリート造の構造体であり、これが陸上ヤードにおいて形成され、海上所定位置まで曳航されて海底に着底されたものである。
浮力構造体２１は、上下両面と４つの側面とからなる函体であって、これは内部が空気室として使用できるように形成されており、上下両面間には図２の平面図に示したように柱脚２４の下端部２４ａが延びると共に隔壁２５が設けられ、これら隔壁２５のうち所定部分には貫通孔が設けられている。浮力構造体２１には、図示されていないが、水を海中から空気室に取り込んだり排出したりする給水手段及び排水手段が設けられている。この給水手段は、隔壁２５で画成された空気室と海中とを接続して空気室まで海水を導くことができるパイプと、該パイプの途中に設けられた開閉弁と、該開閉弁を制御するための制御装置とから構成される。また排水手段は、空気室の海水を海上まで導くことができるように空気室と海上とを接続するパイプと、該パイプの上端に設けられた開閉弁と、空気室から海上に海水を圧送するためのポンプと、開閉弁及びポンプを制御する制御手段を含む構成とすることができる。なお、排水手段におけるパイプは、後述する柱脚１４，２４内のマンホールを通して設置する。
浮力構造体２１の上面には複数の柱脚２４が立設され、これら柱脚２４はその上端が海水面から上に出るような長さに形成されている。また、これら柱脚２４は梁部材２３により連結されている。また浮力構造体２１の下面には複数の凸部２２が設けられており、これら凸部２２は水砕スラグ層３３に入り込んで浮力構造体２１の水平抵抗力を増加させる。なお、柱脚２４の長さは、下方部分２０を海底に設置したときに、柱脚２４の上端部が常に水面上に突出するように定められている。
【００１６】
次に、上方部分１０は、柱脚１４と梁部材１３と桁受け部材１５とからなるプレキャスト鉄筋コンクリート造の架構が、陸上ヤードにおいて、分割された状態で形成され、海上まで搬送された後に組立てられて下方部分２０の柱脚２４上に連結されたものである。桁受け部材１５の下方には底型枠（図示せず）が予め固定されており、桁受け部材１５のうえには複数の桁材１１が架け渡されて床版が構成され、これら桁材１１のうえにアスファルト層３６が敷設される。なお、隣接する海洋構造物ユニット１の桁材１１間に段差や傾斜が生じたような場合には、桁材１１の上にコンクリート層を設けて、これにより段差や傾斜は調整される。
連結された複数の柱脚１４と柱脚２４のうち、所定の柱脚１４，２４には、アスファルト層３６のうえから浮力構造体２１内部まで連通するように材軸方向に延びる穴（図示せず）が形成され、この穴は空気室内の補修、維持管理のためのマンホールとして使用される。
また上方部分１０の全ての柱脚１４、あるいは所定の脚柱１４の上端部にはジャッキ（図示せず）が設けられる。
【００１７】
次に、本発明の海上地盤の構築方法を説明する。
（１）プレキャスト部材の製造工程
上方部分１０を構成する柱脚１４と梁部材１３と桁受け部材１５とからなる架構は、複数に分割した形状で、プレキャスト鉄筋コンクリート構造物として陸上ヤードで形成する。また下方部分２０は、浮力構造体２１と全ての柱脚２４と全ての梁部材２３とが一体になった形状で、プレキャスト鉄筋コンクリート構造物として陸上ヤードで形成する。さらに、桁材１１は一本ずつプレキャスト鉄筋コンクリート構造物として陸上ヤードで形成する。
【００１８】
（２）海底地盤の改良工程
海底地盤が軟弱な場合には、サンドドレーン等の地盤改良を行なうことにより、海底地盤３５に改良体３４を構築する。次に、海底地盤３５のうえに水砕スラグを敷設し、海底面がほぼ水平になるように水砕スラグ層３３を形成する。
【００１９】
（３）海洋構造物ユニットの下方部分の曳航・設置工程
水砕スラグ層３３を敷設する工程が終了したら、陸上ヤードから海上の所定位置まで下方部分２０を曳航する。このとき、浮力構造体２１の空気室には海水を取り込まず、浮力が最も大きな状態で下方部分２０を曳航する。海上の所定位置に着いたら、浮力構造体２１の空気室に海水を取り込んで浮力を弱め、重量を大きくして下方部分２０を海底に着底する。このとき、浮力構造体２１の柱脚２４の上端は海水面から上に突き出ている。着底後は、浮力構造体２１の空気室を海水で充たして、下方部分２０の重量を最大にする。この重量の増加により海底地盤の圧密沈下を促進して海底地盤の強度の強化を図る。そして、以上のような下方部分２０の曳航・着底工程を繰り返し行ない、複数の下方部分２０を海底に所定間隔で並べる。下方部分２０の全てを海底に並べた後に、水砕スラグを海上から撒き出して、隣合う浮力構造体２１の隙間とその上面を水砕スラグ３２により埋設する。
【００２０】
（４）海洋構造物ユニットの上方部分の搬送・組立て工程
下方部分２０の全てを海底に並べた後に、複数に分割されて形成された上方部分を陸上ヤードから搬送船により海上の所定位置まで搬送し、海水面よりも高い位置にある柱脚２４の上端に、分割された上方部分を載せて接合する。以上の工程を繰り返し、上方部分１０の組立て作業を行なう。上方部分１０の組立てが終了したら、隣合う海洋構造物ユニット１の接合部３６の目地にアスファルト系材料を充填する。次に、桁材１１を陸上ヤードから搬送船により所定位置まで搬送し、上方部分１０の桁受け部材１５のうえに桁材１１を架け渡す。なお、上記上方部分の搬送・組立て工程は、隣合う浮力構造体２１の隙間とその上面を水砕スラグ３２で埋設する工程の前、後あるいは途中のいずれのタイミングにおいても行なうことができる。
【００２１】
（５）床版上の舗装工程
海洋構造物ユニットの上方部分の組立て工程が終了したら、浮力構造体２１の空気室から全ての海水を排出して、下方部分２０の重量を最も小さくして浮力を最大にする。このように浮力を最大にすることにより、圧密沈下を抑制することができて構造体としての安定化が図れる。また隣合う海洋構造物ユニットの桁材１１に段差が生じたり、桁材１１の上面に傾斜が生じたような場合には、桁材１１のうえがほぼ水平になるようにコンクリートを打設し、このコンクリート層のうえをアスファルトで舗装する。
以上のように（１）〜（５）工程を実施して海上地盤は構築される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の海洋構造物ユニット及び海上地盤では、浮力構造体に浮力調整手段が設けられているため、海洋構造物ユニットの海底への着底工事中は、この浮力調整手段により浮力を弱めればその重量により海底地盤の圧密沈下を促進させることができて、海底地盤の強度を高めることができる。一方、海洋構造物ユニットにおける床版上の使用を開始した後は、浮力調整手段により浮力を強めれば圧密沈下を極めて小さくすることで構造体としての安定化が図れる。また海洋構造物ユニットの浮力構造体を覆う埋め戻し厚は、海面下の限られた水深の部分であり、潮流の流れる断面積も大きく減ることなく、さらに、脚柱が海面上まで延びるように設けられるため、海水面は閉鎖されず開放状態が維持され、潮流は脚柱間を通過し、周辺海域の潮流や生態系への影響を抑制される。
本発明の海上地盤の構築方法では、複数の海洋構造物ユニットや上部構造体を陸上ヤードでプレキャスト部材として予め形成し、これら複数の海洋構造物ユニットを曳航して海底に着底し、上部構造体は海洋構造物ユニットの脚柱上に組み立てるだけで海上地盤を構築することができるので、海上工事期間を極めて短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の海上地盤の断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った平面図である。
【図３】海上地盤における各浮力構造体の配置を示した平面図である。
【符号の説明】
１　海洋構造物ユニット
１１　桁材
１４　脚柱
２１　浮力構造体
２４　脚柱
３２　水砕スラグ
【図１】
2004027708.tif 000003
【図２】
2004027708.tif 000004
【図３】
2004027708.tif 000005