(57)【要約】  【課題】  設計条件と実際の地盤状況が異なった場合でも安定性を確保すること。  【解決手段】  水中基礎構造物は、基礎躯体１０を備えている。躯体１０は、側壁部１２と、上底版部１４と、頂版部１６とを備えている。底版部１８の下端側には、スカート部２２が設けられており、スカート部２２は、外周壁２４と、隔壁２６とを有している。外周壁２４と隔壁２６内には、注入管２８が埋設されている。この注入管２８は、外周壁２４および隔壁２６の厚み方向のほぼ中心上にあって、外周壁２４ないしは隔壁２６の上下方向に延設され、上端は、連結部２０を貫通して、その上端に開口している。注入管２８には、噴射口３２が連通するようにして設けられている。基礎躯体１０が沈設設置されると、地盤改良材供給用配管３０を、注入管２８の上端に連結して、噴射口３２から水底地盤３４に向けて、地盤改良材を噴射させる。  【選択図】  図１
2005030132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁部と底版部とスカート部とを備えた基礎躯体を、前記スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、前記水底地盤の所定深度まで沈設させる水中基礎構造物において、
前記スカート部内に、前記基礎躯体に配設される地盤改良材の供給用配管との接続が可能な注入管を配置し、
前記スカート部の外表面に前記注入管と連通する噴射口を設けたことを特徴とする水中基礎構造物。
【請求項２】
前記スカート部は、前記底版部の下方に延設された外周壁と、この外周壁の内方に設けられた隔壁とを備え、
前記注入管を前記外周壁と隔壁との双方に設けたことを特徴とする請求項１記載の水中基礎構造物。
【請求項３】
前記噴射口は、前記外周壁と隔壁の厚み方向の両面に設けたことを特徴とする請求項１または２記載の水中基礎構造物。
【請求項４】
側壁部と底版部とスカート部とを備えた基礎躯体を、前記スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、前記水底地盤の所定深度まで沈設させる水中基礎の構築工法において、
前記スカート部内に、前記基礎躯体に配設される地盤改良材の供給用配管との接続が可能な注入管を配置し、
前記スカート部の外表面に前記注入管と連通する噴射口を設け、
前記基礎躯体の沈設後に、前記噴射口から地盤改良材を前記水底地盤中に噴射して、前記スカート部の周辺に地盤改良体を形成することを特徴とする水中基礎の構築工法。
【請求項５】
前記スカート部は、前記底版部の下方に延設された外周壁と、この外周壁の内方に設けられた隔壁とを備え、
前記注入管を前記外周壁と隔壁との双方に設け、
前記地盤改良体を前記外周壁と隔壁の周辺に形成することを特徴とする請求項４記載の水中基礎の構築工法。
【請求項６】
前記噴射口は、前記外周壁と隔壁の厚み方向の両面に設け、前記地盤改良体を前記外周壁および隔壁の両面側に形成することを特徴とする請求項４または５記載の水中基礎の構築方法。
【請求項７】
前記地盤改良体は、前記基礎躯体の設計荷重に対して、前記スカート部の支持力および周面摩擦力が不十分であると判断した際に形成することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項記載の水中基礎の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スカートサクション形式の水中基礎構造物および水中基礎の構築工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水中に基礎構造物を構築する工法の一種として、特許文献１に開示されているようなサクション基礎工法が知られている。特許文献１に開示されている基礎工法では、筒状の側壁部と、側壁部の下端に設けられた底版部と、側壁部の上端に設けられた上版部と、側壁部の下端から下方に延設されたスカート部とを備えた基礎躯体が、水中基礎構造物として用いられる。
【０００３】
このような水中基礎構造物を水底地盤中に設置する際には、スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、基礎躯体を所定深度まで沈設させ、その後に、底版部とスカート部とで画成された空間部内に、コンクリートやモルタルなどの硬化性充填材を間詰め注入して、これを硬化させ、しかる後に、基礎躯体の上方に上部工を構築することになる。
【０００４】
しかしながら、このような従来の水中基礎構造物ないしはその構築工法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１１１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわち、特許文献１に開示されている水中基礎構造物においては、スカート部を水底地盤中に貫入させて安定性を確保し、基礎に作用する荷重は、スカート部の支持力および周面摩擦により負担する。
【０００７】
ところが、水底地盤の性状は、事前調査により確認しているが、部分的な不均一性や、予測誤差などにより、スカート部を所定深度まで貫入することができない場合や、スカート部が傾斜状態で水底地盤中に貫入する場合がある。
【０００８】
このような場合には、スカート部での支持力が不足し、基礎の安定性が十分に確保することができないので、沈設設置した基礎を一度撤去して、再構築し直すこともあり、このような状況が発生すると、工期や工費に甚大な影響を及ぼすことになる。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、設計条件と実際の地盤状況が異なった場合でも安定性を確保することができる水中基礎構造物および水中基礎の構築工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、側壁部と底版部とスカート部とを備えた基礎躯体を、前記スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、前記水底地盤の所定深度まで沈設させる水中基礎構造物において、前記スカート部内に、前記基礎躯体に配設される地盤改良材の供給用配管との接続が可能な注入管を配置し、前記スカート部の外表面に前記注入管と連通する噴射口を設けた。
【００１１】
このように構成した水中基礎構造物によれば、スカート部内に、基礎躯体に配設される地盤改良材の供給用配管との接続が可能な注入管を配置し、スカート部の外表面に注入管と連通する噴射口を設けているので、基礎躯体を所定深度まで沈設した状態で、注入管に地盤改良材の供給用配管を接続して、噴射口から地盤改良材を水底地盤に噴出すると、スカート部の周辺に地盤改良体を形成することができ、このような地盤改良体を形成すると、スカート部の支持力および周面摩擦力が向上する。
【００１２】
このため、実際に施工した際に、設計条件と地盤性状が異なって、例えば、スカート部の貫入が不十分になった場合や、基礎躯体の沈設が傾斜して、それ以上の貫入ができない場合などに、地盤改良体を形成することで、支持力や周面摩擦力が大きくなり、沈設設置した基礎を一度撤去して、再構築し直す必要がなくなる。
【００１３】
前記スカート部は、前記底版部の下方に延設された外周壁と、この外周壁の内方に設けられた隔壁とを備え、前記注入管を前記外周壁と隔壁との双方に設けることができる。
【００１４】
前記噴射口は、前記外周壁と隔壁の厚み方向の両面に設けることができる。
また、本発明は、側壁部と底版部とスカート部とを備えた基礎躯体を、前記スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、前記水底地盤の所定深度まで沈設させる水中基礎の構築工法において、前記スカート部内に、前記基礎躯体に配設される地盤改良材の供給用配管との接続が可能な注入管を配置し、前記スカート部の外表面に前記注入管と連通する噴射口を設け、前記基礎躯体の沈設後に、前記噴射口から地盤改良材を前記水底地盤中に噴射して、前記スカート部の周辺に地盤改良体を形成するようにした。
【００１５】
このように構成した水中基礎の構築工法によれば、スカート部内に、基礎躯体に配設される地盤改良材の供給用配管との接続が可能な注入管を配置し、スカート部の外表面に注入管と連通する噴射口を設け、基礎躯体の沈設後に、噴射口から地盤改良材を水底地盤中に噴射して、スカート部の周辺に地盤改良体を形成するので、地盤改良体の形成で、スカート部の支持力および周面摩擦力が向上する。
【００１６】
前記スカート部は、前記底版部の下方に延設された外周壁と、この外周壁の内方に設けられた隔壁とを備え、前記注入管を前記外周壁と隔壁との双方に設け、前記地盤改良体を前記外周壁と隔壁の周辺に形成することができる。
【００１７】
前記噴射口は、前記外周壁と隔壁の厚み方向の両面に設け、前記地盤改良体を前記外周壁および隔壁の両面側に形成することができる。
【００１８】
前記地盤改良体は、前記基礎躯体の設計荷重に対して、前記スカート部の支持力および周面摩擦力が不十分であると判断した際に形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる水中基礎構造物および水中基礎の構築工法によれば、設計条件と実際の地盤状況が異なった場合でも安定性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１から図５は、本発明にかかる水中基礎構造物および水中基礎の構築工法の一実施例を示している。図１は、本発明にかかる水中基礎構造物の一実施例を示している。同図に示した水中基礎構造物は、スカートサクション形式の基礎構造であって、基礎躯体１０を備えている。
【００２２】
基礎躯体１０は、鋼製のものであって、両端が開口した筒状の側壁部１２と、側壁部の下端に設けられた上底版部１４と、側壁部１２の上端に設けられた頂版部１６とを備えている。
【００２３】
上底版部１４は、半球状のものを、４個端部同士を相互に連結した形状に形成され、側壁部１２の下端開口を閉塞するように設けられている。頂版部１６は、比較的厚みの厚い平板であって、側壁部１２の上端開口閉塞するように設けられている。
【００２４】
上底版部１４の下方には、半球状の下底版部１８が、連結部２０を介して一体に形成されていて、本実施例の場合は、上，下底版部１４，１８で概略球形状の底版部が形成されている。
【００２５】
また、下底版部１８の下端側には、スカート部２２が設けられている。スカート部２２は、外周壁２４と、隔壁２６とを有している。外周壁２４は、上，下底版部１４，１８を連結する連結部２０の外周に沿って、その延長上に延設されていて、下端が開口した環状に形成されている。
【００２６】
隔壁２６は、外周壁２４の内側にあって、上，下底版部１４，１８を連結する連結部２０の下端側に延設されている。外周壁２４と隔壁２６とは、同じ長さに形成されている。
【００２７】
スカート部２２を構成する外周壁２４と隔壁２６内には、注入管２８が埋設されている。この注入管２８は、外周壁２４および隔壁２６の厚み方向のほぼ中心上にあって、外周壁２４ないしは隔壁２６の上下方向に延設され、上端は、連結部２０を貫通して、その上端に開口している。
【００２８】
このような注入管２８は、外周壁２４および隔壁２６の周方向に沿って所定の間隔を隔てて、複数配置されている。各注入管２８の上端開口は、後述する地盤改良材の供給用配管３０の接続が可能になっている。
【００２９】
また、各注入管２８には、図２にその詳細を示すように、噴射口３２が連通するようにして設けられている。本実施例の場合、噴射口３２は、外周壁２４および隔壁２６の下端に開口するとともに、各外周壁２４および隔壁２６の厚み方向の表裏面に開口していて、表裏面の噴射口３２は、上下方向に所定の間隔を隔てて複数が段状に設けられている。
【００３０】
以上のように構成された水中基礎構造物は、スカート部２２の先端を水底地盤３４中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、スカート部２２の先端が表層地盤３６を貫通して、支持地盤３８に所定長さが貫入するように沈設設置される。
【００３１】
この際に、基礎躯体１０の頂版部１６上に地盤改良機４０を設置し、基礎躯体１０内に配置される地盤改良材供給用配管３０を、各注入管２８の上端に連結して、噴射口３２から水底地盤３４に向けて、地盤改良材を噴射させる。
【００３２】
なお、本実施例の場合、外周壁２４側に配置されている注入管２８は、基礎躯体１０の最外周にあって、躯体１０内で配管３０との接続ができないが、予めこの部位の注入管２８には、ダイバーの水中作業で接続管を連結しておき、躯体１０内で接続管と配管３０とを接続させる。
【００３３】
このとき使用する地盤改良材は、例えば、セメントなどの固化剤が含まれた液状のものが用いられる。このような固化剤を含む地盤改良剤が水底地盤３４に向けて噴射され、これが時間の経過とともに固化すると、図１に示すように、スカート部２２の外周壁２４と隔壁２６の周辺には、地盤改良体４２が形成される。
【００３４】
この場合、噴射口３２は、外周壁２４ないしは隔壁２６の先端と、厚み方向の表裏面に開口しているので、地盤改良体４２は、外周壁２４ないしは隔壁２６を中心として、その両面側に形成され、かつ、注入管２８が外周壁２４ないしは隔壁２６の周方向に沿って、所定の間隔を隔てて配置されているので、この配置に応じて地盤改良体４２も外周壁２４ないしは隔壁２６の周方向に沿って所定間隔を隔てて形成される。
【００３５】
以上のように構成した水中基礎構造物によれば、スカート部２２内に、基礎躯体１０に配設される地盤改良材の供給用配管３０との接続が可能な注入管２８を配置し、スカート部２２の外表面に注入管２８と連通する噴射口３２を設けているので、基礎躯体１０を所定深度まで沈設した状態で、注入管２８に地盤改良材の供給用配管３０を接続して、噴射口３２から地盤改良材を水底地盤３４に噴出すると、スカート部２２の周辺に地盤改良体４２を形成することができ、このような地盤改良体４２を形成すると、スカート部２２の支持力および周面摩擦力が向上する。
【００３６】
このため、実際に施工した際に、設計条件と地盤性状が異なって、例えば、スカート部２２の貫入が不十分になった場合や、基礎躯体１０の沈設が傾斜して、それ以上の貫入ができない場合などに、地盤改良体４２を形成することで、沈設設置した基礎を一度撤去して、再構築し直す必要がなくなる。
【００３７】
また、地盤改良体４２を形成すると、スカート部２２の支持力および周面摩擦力が向上するので、基礎躯体１０の根入れ長さが十分に確保できない場合でも、躯体１０の大型化を回避しつつ安定性を確保することができる。
【００３８】
次に、上記構成の水中基礎構造物の構築工法について、図３〜図５に基づいて説明する。図１に示した構造の基礎躯体１０は、沈設現場近傍の製作ヤードで製造されて、沈設現場まで曳航される。
【００３９】
沈設現場まで曳航された基礎躯体１０は、側壁部１２内に注水することや、バラスト荷重の載荷などにより、水底地盤３４上に沈設される。そして、スカート部２２の先端が水底地盤３４内にある程度貫入して、図３に示すように、スカート部２２内が水底地盤３４により閉塞されると、スカート部２２内を排水して、減圧することにより、サクション荷重を基礎躯体１０に作用させる。
【００４０】
このようなサクション荷重の印加により、図４に示すように、基礎躯体１０が水底地盤３４の所定深度まで沈下すると、次に、図５に示すように、基礎躯体１０の頂版部１６上に地盤改良機４０が設置され、この地盤改良機４０に付設されている地盤改良材の供給用配管３０が注入管２８の先端に接続される。
【００４１】
そして、地盤改良機４０を駆動して、地盤改良材を、配管３０を介して、注入管２８に送り込む。この際に用いる地盤改良材には、セメントなどの固化剤が含まれている。
【００４２】
注入管２８に送り込まれた地盤改良材は、注入管２８に連通している噴射口３２を介して、水底地盤３４側に向けて噴射され、時間の経過とともに固化する。この際に、水底地盤３４の土砂も固化されるので、地盤改良材が噴射されたスカート部２２の周辺には、地盤改良体４２が形成される。
【００４３】
注入管２８に対する地盤改良材の供給は、各注入管２８に順次行われ、全ての注入管２８に地盤改良材が供給されると水中基礎構造物の構築が完了する。この場合、外周壁２４に設けられている注入管２８と配管３０との接続は、前述した接続管を用いるか、あるいは、ダイバーの水中作業で接続する。
【００４４】
本実施例の場合、噴射口３２は、外周壁２４ないしは隔壁２６の先端と、厚み方向の表裏面に開口しているので、全ての注入管２８に地盤改良材を供給して地盤改良体４２を形成すると、形成された地盤改良体４２は、外周壁２４ないしは隔壁２６を中心として、その両面側に形成される。
【００４５】
また、注入管２８が外周壁２４ないしは隔壁２６の周方向に沿って、所定の間隔を隔てて配置されているので、この配置に応じて地盤改良体４２も外周壁２４ないしは隔壁２６の周方向に沿って所定間隔を隔てて形成される。
【００４６】
以上のように構成した水中基礎の構築工法によれば、スカート部２２内に、基礎躯体１０に配設される地盤改良材の供給用配管３０との接続が可能な注入管２８を配置し、スカート部２２の外表面に注入管２８と連通する噴射口３２を設け、基礎躯体１０の沈設後に、噴射口３２から地盤改良材を水底地盤３４中に噴射して、スカート部２２の周辺に地盤改良体４２を形成するので、地盤改良体４２の形成で、スカート部２２の支持力および周面摩擦力が向上する。
【００４７】
このような地盤改良体４２は、基礎躯体１０の設計荷重に対して、スカート部２２の支持力および周面摩擦力が不十分であると判断した際に形成することができ、このような場合に適用すると、実際に施工した際に、設計条件と地盤性状が異なって、例えば、スカート部２２の貫入が不十分になった場合や、基礎躯体１０の沈設が傾斜して、それ以上の貫入ができない場合などに、沈設設置した基礎を一度撤去して、再構築し直すことがなくなる。
【００４８】
なお、スカート部２２の支持力や周面摩擦が不十分であるとの判断は、基礎躯体１０の設計時に行うことができるとともに、施工時には、レベル計測値などにより行うことができる。
【００４９】
また、上記実施例では、側壁部１２の下端に上底版部１４と下底版部１８とを設け、下底版部１８の下方にスカート部２２を延設した基礎躯体１０を例示したが、本発明の実施は、この形態に限定されることはなく、例えば、筒状の側壁部１２の下端に直接スカート部２２を延設する基礎躯体にも適用することができる。
【００５０】
また、上記実施例では、基礎躯体１０として鋼製のものを例示したが、基礎躯体１０は、鉄筋コンクリート製のものでも良い。さらに、側壁部１２は、例えば、橋脚のような柱状のものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明にかかる水中基礎構造物は、橋梁基礎などの水中構造物として有効に利用され、また、本発明の構築工法は、このような構造物を構築する際に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明にかかる水中基礎構造物の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１の基礎躯体を設置する際に沈設現場に沈下させた状態の説明図である。
【図４】図３に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図５】図４に引き続いて行われる工程の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０        基礎躯体
１２        側壁部
１４        上底版部
１６        頂版部
１８        下底版部
２２        スカート部
２４        外周壁
２６        隔壁
２８        注入管
３０        地盤改良材供給用配管
３２        噴射口
３４        水底地盤
４２        地盤改良体
【図１】
2005030132.tif 000003
【図２】
2005030132.tif 000004
【図３】
2005030132.tif 000005
【図４】
2005030132.tif 000006
【図５】
2005030132.tif 000007