(57)【要約】【課題】大規模なケーソンおよび捨石マウンドの構築が不要でコストの低減が期待できる他、工事中の水質汚濁の低減、工期短縮が可能なケーソン堤の構築方法およびケーソン堤を提供すること。【解決手段】海底１７の設置面１３を均してケーソン１を設置し、外壁６と内壁４との間に中詰砂９を投入する。次に、二重ケーシング１９を用いてケーソン１の底面１０に設けられた孔１１の下部に孔２３を掘削する。そして、孔２３とケーソン１の内部に鉄骨篭２７を設置してコンクリート２９を打設し、その上に中詰砂３３を投入する。さらに、中詰砂９、中詰砂３３の上に蓋コンクリート３５を設置し、ケーソン１の上端付近に上部コンクリート３７を打設して、防波堤３９を完成する。【選択図】　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底にケーソンを設置する工程（ａ）と、
前記ケーソンの下方に立坑を掘削する工程（ｂ）と、
前記立坑内にコンクリートを設置して基礎を形成する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とするケーソン堤の構築方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）は、前記ケーソン内に挿入されたパイプに設けられた掘削手段を回転させて前記立坑を掘削することを特徴とする請求項１記載のケーソン堤の構築方法。
【請求項３】
前記掘削手段が拡径可能であることを特徴とする請求項２記載のケーソン堤の構築方法。
【請求項４】
前記基礎は、場所打杭または深礎であることを特徴とする請求項１記載のケーソン堤の構築方法。
【請求項５】
前記コンクリートに補強材が埋設されることを特徴とする請求項１記載のケーソン堤の構築方法。
【請求項６】
前記補強材は、複数の鋼材を一体化したものであることを特徴とする請求項５記載のケーソン堤の構築方法。
【請求項７】
前記ケーソンは、鋼殻内に鉄筋が配置されたものであり、前記工程（ａ）の後に、前記鋼殻内にコンクリートが設置されることを特徴とする請求項１記載のケーソン堤の構築方法。
【請求項８】
前記基礎の上方に中詰材を設置する工程（ｄ）をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のケーソン堤の構築方法。
【請求項９】
前記ケーソンの側方を埋めたてる工程（ｅ）をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のケーソン堤の構築方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載されたケーソン堤の構築方法を用いて構築されたことを特徴とするケーソン堤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波のエネルギーを沖側に反射させて港内の静穏性を保ち、航行中または停泊中の船舶や港内施設の保全を図るためのケーソン堤の構築方法およびケーソン堤に係り、特に、捨石マウンドを基部にもたず、基礎を用いて海底に固定されるケーソン堤の構築方法およびケーソン堤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大深度部や波浪条件の厳しい場所での防波堤は、機能性を付加しやすく、経済的に建設しやすいケーソン式構造で建設されるものが多く、そのほとんどは直接基礎を用いた重力式構造である。図１１は、従来の防波堤１０１の立面図を示す。図１１に示すように、防波堤１０１を構築するには、海底１０３に捨石マウンド１０５を形成し、その上面にケーソン１０７を設置する。
【０００３】
他に、ケーソンに設けた孔に杭を打ち込み、ケーソンを地盤に固定して護岸構造物を構築する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３１１８４１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直接基礎を用いた重力式構造の防波堤では、防波堤の自重で波力に抵抗するため、直立堤では、大規模なケーソンの構築が必要となる。また、混成堤では、大規模な捨石マウンドの構築が必要となる。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大規模なケーソンおよび捨石マウンドの構築が不要でコストの低減が期待できる他、工事中の水質汚濁の低減、工期短縮が可能なケーソン堤の構築方法およびケーソン堤を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、水底にケーソンを設置する工程（ａ）と、前記ケーソンの下方に立坑を掘削する工程（ｂ）と、前記立坑内にコンクリートを設置して基礎を形成する工程（ｃ）とを具備することを特徴とするケーソン堤の構築方法である。
【０００８】
工程（ａ）では、必要に応じて水底を均し、ケーソンを設置する。ケーソンは、例えば、一部分または全体が、鋼殻内に鉄筋を配置して形成される。この場合、工程（ａ）の後に、鋼殻内にコンクリートを設置する。
【０００９】
工程（ｂ）では、ケーソン内に挿入されたパイプに設けられた掘削手段を回転させて、立坑を掘削する。掘削手段は、拡径可能なものを用いてもよい。工程（ｃ）では、必要に応じて、コンクリートに補強材を埋設する。補強材は、複数の鋼材を一体化したものであり、例えば、鉄骨篭、鉄筋篭等である。工程（ｃ）では、基礎として、場所打杭または深礎を形成する。
【００１０】
工程（ｃ）の後、必要に応じて、基礎の上方に砂等の中詰材を設置し、ケーソンの波力安定性を確保する。さらにその後、ケーソンの側方を埋めたてて護岸構造としてもよい。
【００１１】
第１の発明では、水底にケーソンを設置し、ケーソンの下方に立坑を掘削し、立坑内に補強材とコンクリートを設置して基礎を形成する。ケーソンと基礎を組み合わせることにより、外力に対する安定性が向上する。第１の発明は、大水深域、通常水深域のいずれにも適用できる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明のケーソン堤の構築方法を用いて構築されたケーソン堤である。
【００１３】
ケーソンは、コンクリートおよび補強材を用いて形成された基礎を用いて水底に固定される。基礎とは、例えば、場所打杭や深礎である。ケーソンは、例えば、鋼殻内に鉄筋コンクリートを設置して形成される。基礎の上方には、砂等の中詰材が設置される。また、ケーソンの側方が埋めたてられる場合もある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、海底１７に設置されたケーソン１の断面立面図、図２は、ケーソン１の平面図である。図１は、図２のＢ−Ｂによる断面図である。
【００１５】
図１、図２に示すように、ケーソン１は、例えば、上面が開放された直方体形状で、長方形状の底面１０、底面１０の周囲に設けられた長辺方向の外壁６ａと短辺方向の外壁６ｂ、外壁６ａの下端に沿って設けられた凸部８、底面１０上に設けられた内壁４、隔壁２等で構成される。
【００１６】
底面１０には、孔１１が設けられ、内壁４は、外壁６の内側に、孔１１の周囲に沿って配置される。隔壁２は、外壁６と内壁４の間の空間７を仕切る壁である。ケーソン１のＲＣ部５は鉄筋コンクリート構造、鋼殻部３は鋼板１２（図３）の間にコンクリートを充填した構造である。
【００１７】
図１に示すように、海底１７にケーソン１を設置するには、まず、防波堤施工海域外に設けられたフローティングドック（図示せず）内でＲＣ部５全体と鋼殻部３の一部を製作する。
【００１８】
図３は、鋼殻部３とＲＣ部５の接合部分付近の斜視図である。図３は、例えば、図１のＡに示す部分を拡大した斜視図である。フローティングドック内では、ＲＣ部５を製作した後、図３に示すように、ＲＣ部５の外壁６の両側面に、鋼板１２を設置する。ＲＣ部５の外壁６と鋼板１２とは、ジベル（図示せず）を用いて一体化される。２枚の鋼板１２の間には、ＲＣ部５の外壁６の鉄筋１４の上端部を配置しておく。なお、内壁２、隔壁４においても、外壁６と同様にしてＲＣ部５に鋼板１２を接合する。
【００１９】
図３に示すように、ＲＣ部５に鋼板１２を固定した後、防波堤施工海域外に設けられた仮マウンド上に製作途中のケーソン１を仮置きする。そして、図３に示す鋼殻部３の鋼板１２を、上方に延長する。
【００２０】
図１に示す防波堤施工海域では、海底１７に砂を敷き、設置面１３を均しておく。そして、仮マウンド上で製作したケーソン１を、図１に示す防波堤施工海域まで曳航し、均した設置面１３上に係留する。曳航中は、必要に応じて、ケーソン１の下端部に孔１１を塞ぐ蓋（図示せず）を設置しておく。蓋（図示せず）は、容易に取り外せる構造とするか、ウイングビット２１（図４）を貫通させられる材質（例えば、トンネル掘削時に立坑に設けられたコンクリート壁をシールド機で切削するＮＯＭＳＴ工法で用いられる、切削可能なコンクリート等）とする。
【００２１】
次に、位置調整を行いながら、ケーソン１を設置面１３上に沈設する。孔１１に設置された蓋（図示せず）が取り外せる構造の場合は、ケーソン１の沈設前後に蓋（図示せず）を撤去する。
【００２２】
ケーソン１を設置面１３に設置した後、ケーソン１の鋼殻部３の外壁６（隔壁２、内壁４）の壁内１６（図３）に、コンクリート（図示せず）を充填する。鋼殻部３の壁内１６に打設されたコンクリートは、鉄筋１４により、ＲＣ部５の外壁６（隔壁２、内壁４）と一体化される。
【００２３】
次に、図１に示すように、ケーソン１の外壁６と内壁４との間の空間７に、中詰砂９を投入する。中詰砂９を投入することにより、施工時の波力に対して安定を図る。壁内１６（図３）に充填されるコンクリート（図示せず）や中詰砂９の充填量は、施工時に受ける波力に対して、ケーソン１が滑動や転倒を起こさず、底面地盤に支持されるように算出される。
【００２４】
図４は、海底１７に孔２３を掘削する工程を示す図である。図１に示すようにケーソン１を海底１７に沈設した後、孔１１の周囲に沿って、海底１７に止水防護２５を施す。止水防護２５は、例えば、水ガラス系の薬液を用いて形成する。そして、水上に設置された全周回転掘削機（図示せず）とケーソン１内に挿入された二重ケーシング１９を用いて、孔１１の下方の海底１７の先行掘削を行う。二重ケーシング１９は、例えば径２０００ｍｍ程度のものを用いる。
【００２５】
次に、二重ケーシング１９の先端にウイングビット２１を設け、全周回転掘削機（図示せず）を用いてこれらを回転させ、孔１１の下方の海底１７に孔２３ａを掘削する。そして、ウイングビット２１を拡張して同じ場所を再度掘削し、孔２３ａの径を広げる。掘削土は、二重ケーシング１９内に取り込まれ、ケーソン１の外部へ送られる。なお、ケーソン１の下端部に孔１１を塞ぐ蓋（図示せず）が設置されている場合は、蓋（図示せず）に二重ケーシング１９およびウイングビット２１を貫通させて孔２３、孔２３ａを掘削する。
【００２６】
図５は、鉄骨篭２７を建て込む工程を示す図である。鉄骨篭２７は、鉄骨を筒状に配置し、一体化したものであり、陸上でプレハブ化され、分割して海上輸送される。図４に示すように、径を拡張した孔２３の掘削が終了した後、クレーン（図示せず）等を用いて、鉄骨篭２７をケーソン１および孔２３内に吊り降ろす。
【００２７】
図６は、孔２３内にコンクリート２９を打設する工程を示す図である。鉄骨篭２７を建て込んだ後、孔２３およびケーソン１内にコンクリート２９を打設し、大口径場所打基礎３１を形成する。コンクリート２９を打設する際、オーバーフローした水は、濁水処理やＰｈ処理を行った後、放流する。コンクリート２９は、孔２３内と、ケーソン１の内壁４に囲まれた部分に充填される。ケーソン１には、必要最低量のコンクリート２９を充填するのが望ましい。
【００２８】
大口径場所打基礎３１は、場所打杭または深礎であり、防波堤３９（図８）の完成時に受ける波力に対して、防波堤３９が滑動せず、底面地盤に支持されるように、適切な設計法を用いて設計される。二重ケーシング１９とウイングビット２１、全周回転掘削機（図示せず）を用いることにより、例えば、径１０．０ｍ程度の大口径場所打基礎３１を形成することができる。
【００２９】
図７は、大口径場所打基礎３１の上方に中詰砂３３を投入する工程を示す図である。図７に示すように、ケーソン１の内壁４に囲まれた部分の内部に充填されたコンクリート２９上に、中詰砂３３を投入する。そして、中詰砂３３の上面を均す。
【００３０】
図８は、防波堤３９の断面立面図を示す図、図９は、防波堤３９の平面図を示す。図８は、図９のＥ−Ｅによる断面図である。図９の上半部は、図８のＣ−Ｃによる断面図、下半部は図８の矢印Ｄに示す方向から見た平面図である。
【００３１】
内壁４内に充填された中詰砂３３の上面を均した後、図８に示すように、中詰砂３３と、ケーソン１の外壁６と内壁４との間に充填された中詰砂９との上面に、蓋コンクリート３５を設置する。そして、蓋コンクリート３５の上面に、上部コンクリート３７を設置する。
【００３２】
防波堤３９は、図２、図９に示すように、複数のケーソン１を並べて形成される。防波堤３９は、海側４３の側面６や上部コンクリート３７で波のエネルギを沖側に反射させて、港内の静穏性を保つ。
【００３３】
次に、第２の実施の形態について説明する。図１０は、護岸構造４５の断面立面図である。第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様にして、ケーソン１の設置から上部コンクリート３７の設置までを行う。その後、ケーソン１の陸側４１の外壁６の外側の埋立て４７を行い、護岸構造４５を完成する。護岸構造４５は、防波堤３９と同様に、複数のケーソン１を並べて形成される。
【００３４】
このように、第１、第２の実施の形態では、ケーソン１を海底１７に設置し、ケーソン１の内部に大口径場所打基礎３１を施工する。大口径場所打基礎３１を用いることにより、大深度部や波浪条件が厳しい場所においても、重力式のものより安定性のよい合理的な構造とすることができる。
【００３５】
第１、第２の実施の形態では、ケーソン１の製作と海底１７の均し作業を同時に行うことができ、捨石マウンドの設置等の付帯工事が少ないため、工期短縮が図れる。また、ケーソン１の内部で大口径場所打基礎３１を施工するため、海底１７の土砂を巻き上げるような工事が少なくなり、工事海域での水質汚濁を低減できる。
【００３６】
防波堤３９は、捨石マウンドを設置しない構造のため、捨石の材料を入手し難い地域でも容易に施工できる。また、波力に対してケーソン底面に作用する揚圧力を低減して考えることができるため、経済的な構造で設計できる。
【００３７】
なお、第１、第２の実施の形態では、ケーソン１をフローティングドックおよび防波堤設置海域外の海域で製作したが、製作場所はこれに限らない。浮力が確保できれば、護岸上の工場やドライドックなどで製作してもよい。防波堤設置海域外の海域への移動は、必要に応じて行えばよい。
【００３８】
第１、第２の実施の形態では、ケーソン１の下端部に孔１１を塞ぐ蓋（図示せず）をしてケーソン１を曳航したが、蓋（図示せず）の設置位置はこれに限らない。ケーソン１の上端部に孔１１を塞ぐ蓋（図示せず）を設置して、ケーソン１を曳航してもよい。この場合、蓋（図示せず）は、例えば鋼材等で形成され、ケーソン１内の圧力コントロールが可能となるようにバルブ等が設けられる。ケーソン１の孔１１を塞がなくても十分な浮力を確保できる場合は、蓋を設置せずにケーソン１を曳航してもよい。
【００３９】
図５では、大口径場所打基礎３１の補強材として、孔２３とケーソン１内に鉄骨篭２７を設置したが、鉄筋篭等の他の鋼材ユニットを用いてもよい。第１、第２の実施の形態では、ケーソン１内に中詰砂９、中詰砂３３を充填したが、これらの代わりに砕石等の他の中詰材を用いてもよい。また、中詰砂９、中詰砂３３等の中詰材は、防波堤３９や護岸構造４５の施工時や完成後に波に対する安定性が確保できるように、必要に応じて充填されるものである。
【００４０】
ケーソンの形状は、図１から図１０に示すものでなくてもよい。ケーソン１では、図２に示すように、底面１０の２ヶ所に孔１１を設けたが、孔の数はこれに限らない。隔壁２や内壁４は、必要に応じて配置する。
【００４１】
さらに、ケーソンの構造、材質は、上述したものに限らない。ケーソン１は、上半部を鋼殻部３、下半部をＲＣ部５としたが、曳航時に浮力を確保できる場合はケーソン全体をＲＣ構造としてもよい。また、浮力を確保できない場合は、ケーソン全体を鋼殻構造としてもよい。鋼殻構造のケーソンでは、外壁６、内壁４等の側面となる鋼板を組立て、対となる鋼板の間に鉄筋を配置してケーソンの鋼殻を完成した後、これを海底１７に設置し、鋼板の間にコンクリートを充填する。
【００４２】
図４、図５では、拡径可能なウイングビット２１を用いて孔２３、孔２３ａを掘削したが、拡径できないウイングビットを用いて孔を掘削し、大口径場所打基礎３１に相当する基礎を形成してもよい。第１、第２の実施の形態で説明した防波堤３９、護岸構造４５の構築方法は、大水深海域、水深が浅い海域のいずれにおいても適用できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、大規模なケーソンおよび捨石マウンドの構築が不要でコストの低減が期待できる他、工事中の水質汚濁の低減、工期短縮が可能なケーソン堤の構築方法およびケーソン堤を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】海底１７に設置されたケーソン１の断面立面図
【図２】ケーソン１の平面図
【図３】鋼殻部３とＲＣ部５の接合部分付近の斜視図
【図４】海底１７に孔２３を掘削する工程を示す図
【図５】鉄骨篭２７を建て込む工程を示す図
【図６】孔２３内にコンクリート２９を打設する工程を示す図
【図７】大口径場所打基礎３１の上方に中詰砂３３を投入する工程を示す図
【図８】防波堤３９の断面立面図
【図９】防波堤３９の平面図
【図１０】護岸構造４５の断面立面図
【図１１】従来の防波堤１０１の立面図
【符号の説明】
１………ケーソン
２………隔壁
３………鋼殻部
４………内壁
５………ＲＣ部
６………外壁
７………空間
９、３３………中詰砂
１０………底面
１１、２３、２３ａ………孔
１７………海底
１９………二重ケーシング
２７………鉄骨篭
２９………コンクリート
３１………大口径場所打基礎
３７………上部コンクリート
３９………防波堤
４５………護岸構造
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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