(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矢板基礎と上部躯体からなる水中構造物の施工方法であり、水中の基礎地盤内に矢板を打設して井筒を形成し、井筒が閉合された後、所定の位置で切断して、井筒の上部を引抜いて除去し、この井筒の頭部の上に予め製作された上部躯体を沈設し、上部躯体の底部は井筒頭部を覆う形状であり、前記上部躯体の底部と井筒頭部との間に止水材を介在させて、上部躯体の底部により井筒の上部開口を止水可能に覆い、井筒頭部内の水位を低下させて上部躯体を水圧で井筒頭部に固定した後、井筒頭部内で上部躯体の底部と井筒頭部とを一体化することを特徴とする水中構造物の施工方法。
【請求項２】
矢板基礎と上部躯体からなる水中構造物の施工方法であり、水中の基礎地盤内に矢板を打設して井筒を形成し、前記矢板の最上端が前記上部躯体の据付位置に位置するように矢板を打設することによって、この井筒の頭部の上に予め製作された上部躯体を沈設し、上部躯体の底部は井筒頭部を覆う形状とされ、これら上部躯体の底部と井筒頭部との間に止水材を介在させて、上部躯体の底部により井筒の上部開口を止水可能に覆い、井筒頭部内の水位を低下させて上部躯体を水圧で井筒頭部に固定した後、井筒頭部内で上部躯体の底部と井筒頭部とを一体化することを特徴とする水中構造物の施工方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の施工方法において、上部躯体の底部に蓋状のフーチングを設けてあることを特徴とする水中構造物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、矢板基礎により水中に構築される橋脚などの水中構造物の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管矢板基礎は、鋼管矢板を現場で打設して円形，小判形，長方形などの井筒状の閉鎖断面を形成し、この井筒の頭部に頂版を設けて剛結することにより、鋼管矢板単独の剛性のみならず井筒全体としての剛性を持たせ、所定の水平抵抗・鉛直支持力が得られるようにした基礎構造物である。また、この鋼管矢板基礎は、仮締切り兼用工法を採用することができ、鋼管矢板を躯体コンクリート施工時の仮締切り壁と基礎本体とに兼用できる利点がある。
【０００３】
図２は、橋脚における従来の鋼管矢板基礎の構造と標準的な施工方法の１例を示したものであり、概略、次のような手順で施工が行われる。
(1) 橋脚の設置箇所に作業台・導材を設置し、鋼管矢板１を導枠２を利用して打設する。外周の鋼管矢板１により円形等の閉鎖断面の井筒３が形成される。井筒３の内部には、必要に応じて、隔壁鋼管矢板や中打ち単独杭が打設される。
【０００４】
(2) 井筒３の頭部に支保工を設置し、外周鋼管矢板１の継手の止水工・外周鋼管矢板１の中詰めコンクリート工を行った後、井筒３内を掘削し、底面の敷砂（砂利）上に底盤コンクリート４を打設する。
【０００５】
(3) 井筒３内に支保工（腹起し，切梁，火打ち梁）５を設置しながら井筒３内の水を段階的に汲み上げ、井筒３内をドライアップする。
【０００６】
(4) 井筒３の内面の頂版部位置にコネクタ６を取付け、頂版部の鉄筋を配置した後、頂版コンクリート７を打設する。頂版コンクリート打設後、支保工５を解体撤去すると共に、躯体外周に鋼製型枠と足場支保工を組み、躯体コンクリート８を順次打設する。
【０００７】
(5) 頂版コンクリート７の上部を埋め戻し、井筒３内に水を注入した後、水中切断機を外周の鋼管矢板１内に挿入して鋼管矢板１を基礎本体部の上端で切断し、鋼管矢板１の仮締切り部を引き抜く。
【０００８】
(6) 仮設材を撤去することにより、鋼管矢板基礎本体部の頭部に下部が一体的に剛結された上部躯体（橋脚）が完成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のような従来の鋼管矢板基礎の構造および施工方法の場合、次のような課題があった。
【００１０】
(1) 井筒基礎の上部を仮締切り部として利用する構造のため、設計に際しては、施工時の土水圧等により発生する鋼管矢板の残留応力度と、完成後の設計外力により発生する応力度を合成して評価する必要があり、鋼管矢板等に完成後の基礎としての強度以上の強度が必要となり、鋼管矢板等が大型化する。
【００１１】
(2) 上部躯体の構築のため井筒内を掘削してドライアップするため、井筒内に支保工が必要となり、コストおよび工期が増加する。
【００１２】
(3) 上部躯体を施工する際に型枠の足場を井筒内に組む必要があり、この作業スペースを確保するため、井筒の径が必要以上に大きくなる。
【００１３】
本発明は、前述のような従来の課題を解決すべくなされたもので、その目的は、矢板基礎の上部を仮締切り壁として使用することによる矢板の残留応力を解消することができ、また井筒内の支保工や上部躯体の型枠の足場を無くすことができ、橋脚等の矢板井筒基礎の施工においてコストの低減および工期の短縮を図ることのできる水中構造物の施工方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、矢板基礎と上部躯体からなる水中構造物の施工方法であり、水中の基礎地盤内に矢板を打設して井筒を形成し、井筒が閉合された後、所定の位置で切断して、井筒の上部を引抜いて除去し、この井筒の頭部の上に予め製作された上部躯体（橋脚等）を沈設し、上部躯体の底部は井筒頭部を覆う形状であり、前記上部躯体の底部と井筒頭部との間に止水材を介在させて、上部躯体の底部により井筒の上部開口を止水可能に覆い、井筒頭部内の水位を低下させて上部躯体を水圧で井筒頭部に固定した後、井筒頭部内で上部躯体の底部と井筒頭部とを一体化することを特徴とする水中構造物の施工方法である。即ち、鋼管矢板等の矢板は、通常どおり、上部が水面から突出するように打設し、所定位置から上を切断除去することで、上部躯体を沈設できるようにする。上部躯体の底部と井筒頭部の一体化は、コンクリートの打設やその他の方法で行う。
【００１５】
本発明の請求項２は、矢板基礎と上部躯体からなる水中構造物の施工方法であり、水中の基礎地盤内に矢板を打設して井筒を形成し、前記矢板の最上端が前記上部躯体の据付位置に位置するように矢板を打設することによって、この井筒の頭部の上に予め製作された上部躯体を沈設し、上部躯体の底部は井筒頭部を覆う形状とされ、これら上部躯体の底部と井筒頭部との間に止水材を介在させて、上部躯体の底部により井筒の上部開口を止水可能に覆い、井筒頭部内の水位を低下させて上部躯体を水圧で井筒頭部に固定した後、井筒頭部内で上部躯体の底部と井筒頭部とを一体化することを特徴とする水中構造物の施工方法である。即ち、上部躯体は、プレファブの鋼殻やプレキヤストのコンクリート等を使用し、下部には、井筒の頭部を覆う蓋状のフーチングを設け、フーチングと井筒頭部の間には止水材を介在させる。また、矢板の最上端が前記切断位置（上部躯体の据え付け位置）に位置するように矢板を打設し、切断作業を省略するようにしてもよい。
【００１６】
本発明の請求項３は、請求項１または２に記載の施工方法において、上部躯体の底部に蓋状のフーチングを設けてあることを特徴とする水中構造物の施工方法である。
【００１８】
なお、上記の上部躯体は、構造体全体（発電所の取水塔など）に限らず、構造体の一部（橋梁の下部工など）も含むものとする。
以上のような構成において、井筒が形成されると、井筒頭部に上部躯体のフーチング等の底部を被せ、ドライアップさせた底部内に気中コンクリートを打設し、井筒基礎の頭部と上部躯体の下部を一体的に剛結することから、従来のように矢板の上部を仮締切り壁として使用する必要がなく、矢板には従来のような残留応力が発生することがないため、井筒は基礎としての強度だけを考慮すればよく、矢板等を小型化できるなど、部材の最適化を図ることができる。
【００１９】
また、予め製作された上部躯体を井筒基礎の頭部に容易に剛結することができるため、従来の支保工が不要となる。さらに、上部躯体を構築するための作業スペースを井筒内に確保する必要がなくなり、井筒基礎は構造上必要な大きさのものとすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。この実施形態は、水中に構築される橋脚の鋼管矢板基礎に本発明を適用した例である。図１は、本発明の施工方法の１例を工程順に示したものである。
【００２１】
図１に示すように、本発明で用いる上部躯体としての橋脚１１は、フーチング１１ａと躯体脚部１１ｂと橋座部１１ｃから構成され、これらをプレファブの鋼殻１２で形成し、沈設した鋼殻１２内にコンクリート１３を打設することで、鋼板とコンクリートの合成構造の橋脚１１が構築される。
【００２２】
フーチング１１ａは、鋼管矢板基礎（井筒）１０の平面形状より若干大きい形状の平板部１４と、この平板部１４の外縁から一体的に垂下するスカート部１５からなり、鋼管矢板の井筒１０の頭部を完全に覆うことのできる形状とされている。さらに、平板部１４の下面には、鋼管矢板の井筒１０の頭部天端に当接するゴム製等の板状等の止水材１６を周方向に連続して設けておき、フーチング内に水が侵入しないようにする。
【００２３】
なお、止水材１６は、図示例に限らず、スカート部１５の内面などに設け、この止水材がガイド材、緩衝材、あるいは位置決め材として働くようにしてもよい。また、スカート部１５は、長くして基礎地盤Ａ内に貫入できるようにし、止水性が向上するようにしてもよい。また、橋脚１１は、プレファブの鋼殻１２に限らず、プレキャストコンクリートやこれらの合成構造等でもよい。
【００２４】
以上のような構成において、次のような手順で施工を行う。
(1) 従来工法と同様に、作業台・導材を設置し（図示省略）、鋼管矢板１を打設する。外周の鋼管矢板１により円形等の閉鎖断面の井筒１０が形成される。井筒１０の内部には、必要に応じて、隔壁鋼管矢板や中打ち単独杭が打設される（図示省略）。次いで、外周鋼管矢板１の継手の止水工・外周鋼管矢板１の中詰めコンクリート工を行う。この止水工・中詰めコンクリート工は、次のステップの切断位置よりも下に施工する。
【００２５】
(2) 外周鋼管矢板１内に水中切断機を挿入して外周鋼管矢板１の所定の位置を切断し、切断した外周鋼管矢板１の上部を引き抜く。ここで、この切断は、各外周鋼管矢板１の天端レベルが一致するように精度良く行う必要がある。これにより、鋼管矢板の井筒１０が形成される。なお、本発明では、外周鋼管矢板１の上部を仮締切り壁として利用しないため、外周鋼管矢板１の上端が前記切断位置となるように打設し、切断作業を省略することもできる。
【００２６】
(3) 起重機船等で曳航した橋脚１１の鋼殻１２を鋼管矢板の井筒１０の上に沈設する。フーチング１１ａが鋼管矢板の井筒１０の頭部を覆い、止水材１６により鋼管矢板の井筒１０の頭部が密閉される。この状態から鋼殻１２内の水を排出してドライアップする。フーチング１１ａは水圧により鋼管矢板の井筒１０の頭部と一体化し、完全な止水がなされる。さらに、次のステップのコンクリート打設に際し、作業員の作業性を良くするため、鋼管矢板の井筒１０内の基礎地盤Ａ内の内部水を排出して水位を低下させる。
【００２７】
(4) フーチング１１ａ内における外周鋼管矢板１の上部内面にフーチング一体化用のスタッド筋１７等を取付けた後、フーチング１１ａ（鋼管矢板の井筒１０の頭部）内にコンクリート１３を気中で打設する。このコンクリート１３は、躯体脚部１１ｂの所定の位置まで打設する。この躯体脚部１１ｂの鋼殻内面には、一体化用のリブ（図示省略）が予め取付けられている。以上により、鋼管矢板の井筒１０の頭部に一体的に剛結された鋼とコンクリートによる合成構造の橋脚１１が完成する。
【００２８】
なお、以上は、橋脚に適用した場合について説明したが、これに限らず、発電所の海中放水塔などの水中構造物にも本発明を適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果を奏する。
(1) 井筒が形成されると、井筒頭部に上部躯体のフーチング等の底部を被せ、ドライアップさせた底部内に気中コンクリートを打設し、井筒基礎の頭部と上部躯体の下部を一体的に剛結することから、従来のように矢板の上部を仮締切り壁として使用する必要がないため、矢板には従来のような残留応力が発生することがなく、井筒矢板は完成後の基礎としての強度だけを考慮すればよく、矢板等を小型化できるなど、部材の最適化を図ることができ、コストの低減を図ることができる。
【００３０】
(2) 予め製作された上部躯体を井筒基礎の頭部に容易に剛結することができるため、従来の支保工が不要となり、コスト低減および工期の短縮を図ることができる。
【００３１】
(3) さらに、従来の上部躯体を構築するための作業スペースを井筒内に確保する必要がなくなり、井筒基礎は構造上必要な大きさものとすることができ、コスト低減および工期の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水中構造物の施工方法の１例を工程順に示す断面図である。
【図２】従来の橋脚の鋼管矢板基礎の施工方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
１…鋼管矢板
２…導枠
３…井筒
４…底盤コンクリート
５…支保工
６…コネクタ
７…頂版コンクリート
８…躯体コンクリート
１０…鋼管矢板の井筒
１１…橋脚
１１ａ…フーチング
１１ｂ…躯体脚部
１１ｃ…橋座部
１２…鋼殻
１３…コンクリート
１４…平板部
１５…スカート部
１６…止水材
１７…スタッド筋
【図１】
0004626052.tif 000002
【図２】
0004626052.tif 000003