(57)【要約】   【課題】    底版の曲げ剛性を向上させ、ひいては曲げひび割れの発生や枠体との分離を未然に防止する。  【解決手段】本発明においては、鋼製パネル６を水域２に沈設し（１０２）、その中に水中コンクリートを打設して水底３上に底版３４を構築する（１０４）。底版３４を構築するにあたっては、鋼製パネル６内に設置された最下段の切り梁３６が水中コンクリートに埋設されるようにする。以下、ドライアップを行い（ステップ１０５）、底版３４上に橋脚１を構築し（１０６）、橋脚１の構築完了後、作業空間５１内に水を注水し（ステップ１０７）、鋼製パネル６を底版３４の直上で分離し、最上段の切り梁３５とともに上方枠体６ａを撤去する（１０８）。  【選択図】  図１
2005307700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川、湖沼等の水域に所定の枠体を該枠体の下縁が前記水域の水底に貫入されるようにかつ上縁が前記水域の水面より高い位置となるように沈設するとともに前記枠体で囲まれる平面領域内に杭を打設し、前記枠体内に設置された切り梁のうち、最下段の切り梁が埋設され前記杭の頭部が上方に突出するようにかつ前記枠体の下方内面と一体となるように前記枠体内に水中コンクリートを打設して前記水底上に底版を構築し、前記枠体及び前記底版で囲まれた空間から水を抜いて作業空間とし、前記杭の頭部と接合されるように該作業空間にて前記底版上に水中構造物を構築し、前記作業空間内に水を注水した後、前記枠体を前記底版の直上で上方枠体と下方枠体とに分離し、しかる後、前記最下段の切り梁を除くすべての切り梁及び前記上方枠体を撤去することを特徴とする水中構造物の構築方法。
【請求項２】
前記枠体の外側に近接した位置にて係留杭を打設し、該係留杭から反力をとることで前記枠体を下方に沈め又は上方に浮上させて所定の位置に位置決めし、しかる後、前記枠体を前記係留杭に連結することで、前記水中コンクリート打設前及び打設中における前記枠体の揺動、浮上及び沈降を防止する請求項１記載の水中構造物の構築方法。
【請求項３】
前記最下段の切り梁を平面格子状となるように配置する請求項１記載の水中構造物の構築方法。
【請求項４】
前記枠体を鋼製パネルで構成するとともに前記上方枠体と前記下方枠体との分離箇所が前記鋼製パネル同士の接合位置に一致するように該枠体を構成する請求項１記載の水中構造物の構築方法。
【請求項５】
前記杭の頭部のうち、前記底版に埋設される箇所の周面に凹凸を設けた請求項１記載の水中構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として河川等に橋脚を構築する場合に適用される水中構造物の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川に架け渡された橋梁は、施工当時は耐震基準を満足していたものの、現行の耐震基準はクリアできておらず、そのために耐震補強が必要となる場合がある。かかる場合において、橋脚を耐震補強する場合、作業空間をドライにすべく、仮締切りを行って河川からの水の流入を防止しなければならない。このような状況は、あらたに橋梁を構築する場合にも同様に生じる。
【０００３】
旧来、このような仮締切りは、橋脚の周囲に鋼矢板を隙間なく打ち込むことで行っていたが、かかる方法では多くの費用と時間を要するため、最近では、予め工場等で製作された枠体を現場に曳航し、これを現場に沈めて該枠体内の水を抜き、次いで、水中コンクリートを打設して底版を構築し、次いで、該底版上に水中構造物を構築し、しかる後、枠体を撤去するといった方法も採用されるようになってきた。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４２０８０
【特許文献２】特開昭６２−１２９４１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、枠体内から水を抜くと、底版には浮力が発生し、該浮力によって底版には曲げモーメントが発生する。そして、枠体及び底版の規模が大きくなればなるほど、発生する曲げモーメントも大きくなり、底版と枠体との間に隙間を生じさせあるいは底版に曲げひび割れを生じさせるという問題や、かかる隙間や曲げひび割れを介して枠体内に河川の水が浸入するという問題、さらには底版に生じた曲げ変形に起因して橋脚を精度良く施工することが困難になるといった数々の問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、底版の曲げ剛性を向上させ、ひいては曲げひび割れの発生や枠体との分離を未然に防止することが可能な水中構造物の構築方法を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る水中構造物の構築方法は請求項１に記載したように、河川、湖沼等の水域に所定の枠体を該枠体の下縁が前記水域の水底に貫入されるようにかつ上縁が前記水域の水面より高い位置となるように沈設するとともに前記枠体で囲まれる平面領域内に杭を打設し、前記枠体内に設置された切り梁のうち、最下段の切り梁が埋設され前記杭の頭部が上方に突出するようにかつ前記枠体の下方内面と一体となるように前記枠体内に水中コンクリートを打設して前記水底上に底版を構築し、前記枠体及び前記底版で囲まれた空間から水を抜いて作業空間とし、前記杭の頭部と接合されるように該作業空間にて前記底版上に水中構造物を構築し、前記作業空間内に水を注水した後、前記枠体を前記底版の直上で上方枠体と下方枠体とに分離し、しかる後、前記最下段の切り梁を除くすべての切り梁及び前記上方枠体を撤去するものである。
【０００８】
また、本発明に係る水中構造物の構築方法は、前記枠体の外側に近接した位置にて係留杭を打設し、該係留杭から反力をとることで前記枠体を下方に沈め又は上方に浮上させて所定の位置に位置決めし、しかる後、前記枠体を前記係留杭に連結することで、前記水中コンクリート打設前及び打設中における前記枠体の揺動、浮上及び沈降を防止するものである。
【０００９】
また、本発明に係る水中構造物の構築方法は、前記最下段の切り梁を平面格子状となるように配置するものである。
【００１０】
また、本発明に係る水中構造物の構築方法は、前記枠体を鋼製パネルで構成するとともに前記上方枠体と前記下方枠体との分離箇所が前記鋼製パネル同士の接合位置に一致するように該枠体を構成するものである。
【００１１】
また、本発明に係る水中構造物の構築方法は、前記杭の頭部のうち、前記底版に埋設される箇所の周面に凹凸を設けたものである。
【００１２】
本発明に係る水中構造物の構築方法においては、まず、河川、湖沼等の水域に所定の枠体を沈設する。
【００１３】
枠体を沈設するにあたっては、該枠体の下縁が水域の水底に貫入されるように、かつ上縁が水域の水面より高い位置となるように留意する。かかる枠体は、水中構造物を構築するための作業スペースに周囲の水域から水が流入するのを防止する締切り手段となる。
【００１４】
すなわち、本発明の水中構造物は、ドライな状態で施工され、施工完了後に水中構造物となる。
【００１５】
枠体は、工場で一体化されたものを現場に曳航するようにしてもよいし、現場で組み立てつつ沈設するようにしてもかまわない。また、鋼製、プレキャストコンクリート等、材質は問わない。
【００１６】
かかる枠体の沈設と相前後して又は同時に、枠体で囲まれる平面領域内に杭を打設する。かかる杭は、後工程で構築される水中構造物を支持する本設の基礎構造部材となる。
【００１７】
ここで、必要に応じ、枠体の外側に近接した位置にて係留杭を打設し、該係留杭から反力をとることで、枠体を下方に沈め又は上方に浮上させて所定の位置に位置決めし、しかる後、枠体を係留杭に連結する。
【００１８】
このようにすると、水中コンクリート打設前及び打設中における枠体の揺動、浮上及び沈降を防止することができるとともに、軟弱海底地盤への過剰な沈込み又は海底地盤への貫入不足を未然に回避することができる。
【００１９】
次に、枠体内に水中コンクリートを打設して水底上に底版を構築する。
【００２０】
ここで、水中コンクリートを打設して底版を構築するにあたっては、枠体内に設置された切り梁のうち、最下段の切り梁が水中コンクリートに埋設されるように該水中コンクリートを打設するとともに、杭が底版を貫通して該底版の上方に頭部が突出するように水中コンクリートを打設し、かつ水中コンクリートが枠体の下方内面と接触した状態で硬化することで底版と枠体とが一体となるようにする。
【００２１】
枠体内の切り梁は、枠体を沈設してから設置するようにしてもよいし、枠体を工場製作する際に予め設けておくようにしてもかまわない。また、切り梁は、複数段で構成するのが望ましいが、少なくとも底版を構成する水中コンクリート内に埋設される位置には設けるものとする。なお、最下段の切り梁とは、単一の段数の場合であれ、複数の段数であれ、底版を構成する水中コンクリート内に埋設される位置に設けられた切り梁を意味する。
【００２２】
水中コンクリートの強度発現後、枠体及び底版で囲まれた空間から水を抜く、いわゆるドライアップを行い、該空間を作業空間とする。
【００２３】
このようにすると、枠体に水平に作用する側方水圧は切り梁がこれに抵抗し、底版の下面に作用する浮力は該底版を貫通している杭と水底地盤との周面摩擦力で該浮力に抵抗する。
【００２４】
ここで、底版に鉛直上方に作用する浮力は、該底版に曲げモーメントを発生させるが、本発明では、底版に埋設された切り梁が補強部材として機能して底版の曲げ剛性を高めるので、底版の曲げ変形が抑制されることとなり、かくして曲げひび割れが発生しなくなるとともに、枠体との付着が切れて隙間が生じることもなくなり、従来よりも止水性が格段に向上する。
【００２５】
なお、最下段の切り梁を平面格子状となるように配置しておけば、底版の曲げ剛性を確実に高めることが可能となる。
【００２６】
次に、上述した作業空間にて底版上に水中構造物、例えば橋脚を構築する。水中構造物を構築するにあたっては、底版から突出している杭の頭部が水中構造物と接合されるようにする。
【００２７】
このようにすると、杭と水中構造物とは所望の接合度で連結されることとなり、水中構造物の耐震性が大幅に向上する。
【００２８】
すなわち、杭と水中構造物とを剛接するのであれば、杭径に対して十分大きな長さだけ水中構造物に埋設されるようにすればよいし、ピン接合するのであれば、埋設長さを短くすればよい。
【００２９】
なお、杭頭と水中構造物との接合箇所の接合度を剛接にすれば耐震性が向上するというものではなく、大地震時における杭頭破壊を防止することを重視するのであれば剛接よりもピン接の方がよいし、中小地震において水中構造物から杭頭に作用する水平力を杭を介して確実に地盤に伝達させるためには剛接の方が望ましい。
【００３０】
つまり、杭の頭部を底版から突出させるとともに水中構造物への埋設長さを適宜選択することが可能な構成とすることにより、耐震設計における設計方針に選択肢が増えるという作用効果を奏する。
【００３１】
また、上述したように、切り梁の埋設によって底版に生じる曲げ変形が抑制されるので、底版に作用する浮力によって水中構造物の構築に悪影響を及ぼす懸念もなくなる。
【００３２】
水中構造物の構築が完了したならば、作業空間内に水を注水する。
【００３３】
次に、枠体を底版の直上で上方枠体と下方枠体とに分離し、しかる後、最下段の切り梁を除くすべての切り梁及び上方枠体を撤去する。
【００３４】
ここで、枠体を鋼製パネルで構成するとともに上方枠体と下方枠体との分離箇所が鋼製パネル同士の接合位置に一致するように該枠体を構成しておけば、潜水作業による枠体の分離作業を容易に行うことができる。
【００３５】
上述した杭は、鋼管杭、ＰＣ杭等、その種類は問わないが、その頭部のうち、底版に埋設される箇所の周面に凹凸を設けたならば、底版との付着強度が向上し、底版に作用する浮力を杭を介して水底地盤に確実に伝達させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明に係る水中構造物の構築方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図１は、本実施形態に係る水中構造物の構築方法を実施する手順を示したフローチャート、図２乃至図６は各工程における作業図である。
【００３８】
これらの図に示すように、本実施形態に係る水中構造物の構築方法においては、まず、図２に示すように水中構造物としての橋脚１が構築される河川、湖沼等の水域２に拡がる水底３′を予め浚渫し、浚渫後に露出された箇所を橋脚１が構築される水底３とする（ステップ１０１）。
【００３９】
浚渫作業は、台船４に搭載されたクラムシェル５を用いて行えばよい。
【００４０】
次に、同図に示すように工場で製作された枠体としての鋼製パネル６を水域２に沈設する（ステップ１０２）。鋼製パネル６は、矩形ボックス状に工場製作し、これを現場に曳航すればよく、一体化されたものを沈設するようにしてもよいし、現場で組み立てながら沈設するようにしてもよい。
【００４１】
鋼製パネル６を沈設するにあたっては、該鋼製パネルの下縁が水域２の水底３に貫入されるように、かつ上縁が水域２の水面より高い位置となるように行う。かかる鋼製パネル６は、橋脚１を構築するための作業スペースに周囲の水域２から水が流入するのを防止する締切り手段となる。なお、鋼製パネル６は、水底３に貫入されやすいよう、その下縁をテーパー状に形成しておくのがよい。
【００４２】
一方、図３に示すように、鋼製パネル６の沈設と相前後して又は同時並行に、後工程で構築される橋脚１を支持する本設の基礎構造部材となる杭３１を鋼製パネル６で囲まれる平面領域内に打設するとともに、鋼製パネル６の外側に近接した位置にて係留杭３３を打設し該係留杭から反力をとることで、鋼製パネル６を下方に沈め又は上方に浮上させて所定の位置に位置決めし、しかる後、鋼製パネル６を係留杭３３に連結する（ステップ１０３）。かかる杭３１及び係留杭３３は、台船４に搭載された杭打機３２で打ち込めばよい。
【００４３】
ここで、係留杭３３から反力をとることで鋼製パネル６を下方に沈める場合には、必要に応じて水底３をさらに掘削する。
【００４４】
次に、図４に示すように、鋼製パネル６内に水中コンクリートを打設し、水底３上に底版３４を構築する（ステップ１０４）。
【００４５】
ここで、水中コンクリートを打設して底版３４を構築するにあたっては、鋼製パネル６内に設置された切り梁３５，３６のうち、最下段の切り梁３６が水中コンクリートに埋設されるように該水中コンクリートを打設するとともに、杭３１が底版３４を貫通して該底版の上方に頭部が突出するように水中コンクリートを打設し、かつ水中コンクリートが鋼製パネル６の下方内面と接触した状態で硬化することで底版３４と鋼製パネル６とが一体となるようにする。
【００４６】
次に、水中コンクリートの強度発現後、図５に示すように、鋼製パネル６及び底版３４で囲まれた空間から水を抜く、いわゆるドライアップを行い、該空間を作業空間５１とする（ステップ１０５）。
【００４７】
このようにすると、鋼製パネル６に水平に作用する側方水圧は切り梁３５がこれに抵抗し、底版３４の下面に作用する浮力は、底版３４の自重で抵抗するほか、底版３４との付着力を介して杭３１に伝達された後、杭３１と水底地盤との周面摩擦力によって支持されることで、底版３４の浮き上がりが防止される。加えて、鋼製パネル６が係留杭３３に連結固定されていることによっても、底版３４の浮き上がりが防止される。
【００４８】
次に、作業空間５１にて底版３４上に橋脚１を構築する（ステップ１０６）。橋脚１を構築するにあたっては、底版３４から突出している杭３１の頭部が該橋脚のフーチングと接合されるようにする。
【００４９】
ここで、杭３１と橋脚１とを剛接するのであれば、杭径に対して十分大きな長さだけ橋脚１に埋設されるようにすればよいし、ピン接合するのであれば、埋設長さを短くすればよい。
【００５０】
このようにすると、杭３１と橋脚１とを所望の接合度で連結することができる。
【００５１】
橋脚１の構築が完了したならば、作業空間５１内に水を注水する（ステップ１０７）。
【００５２】
次に、図６に示すように、鋼製パネル６を底版３４の直上で上方枠体６ａと下方枠体６ｂとに分離し、しかる後、最上段の切り梁３５とともに上方枠体６ａを撤去する（ステップ１０８）。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態に係る水中構造物の構築方法によれば、係留杭３３から反力をとることで、鋼製パネル６を下方に沈め又は上方に浮上させて所定の位置に位置決めし、しかる後、鋼製パネル６を係留杭３３に連結するようにしたので、水中コンクリート打設前及び打設中における鋼製パネル６の揺動、浮上及び沈降を防止することができるとともに、軟弱海底地盤への過剰な沈込み又は海底地盤への貫入不足を未然に回避することができる。
【００５４】
また、本実施形態に係る水中構造物の構築方法によれば、杭３１が底版３４を貫通して該底版の上方に頭部が突出するように水中コンクリートを打設するようにしたので、底版３４の下面に作用する浮力を、本設の基礎構造物である杭３１で抵抗することが可能となり、かくして、底版３４に作用する浮力を余裕をもって支持することが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態に係る水中構造物の構築方法によれば、鋼製パネル６内に設置された切り梁３５，３６のうち、最下段の切り梁３６を底板３４内に埋設するようにしたので、切り梁３６が補強部材として機能し、底版３４の曲げ剛性を高める。
【００５６】
したがって、底版３４の曲げ変形が抑制されることとなり、かくして曲げひび割れが発生しなくなるとともに、鋼製パネル６との付着が切れて隙間が生じることもなくなり、従来よりも止水性が格段に向上する。
【００５７】
また、本実施形態に係る水中構造物の構築方法によれば、橋脚１を構築するにあたり、底版３４から突出している杭３１の頭部を該橋脚のフーチングに埋設接合するようにしたので、橋脚１への埋設長さを適宜選択することによって、杭３１と橋脚１とを所望の接合度で連結することが可能となり、ひいては所望の耐震性を確保することが可能となる。
【００５８】
また、上述したように、切り梁３６を底版３４に埋設することによって該底版に生じる曲げ変形が抑制されるため、底版３４に作用する浮力によって橋脚１の構築に悪影響を及ぼす懸念もなくなる。
【００５９】
本実施形態では特に言及しなかったが、最下段の切り梁３６を平面格子状となるように配置しておけば、底版３４の曲げ剛性を確実に高めることが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、杭３１の頭部のうち、底版３４に埋設される箇所の周面に凹凸を設けたならば、底版との付着強度が向上し、底版３４に作用する浮力を杭３１を介して水底地盤に確実に伝達させることが可能となる。かかる凹凸は、杭３１の周面にスタッドを突設する、リブを突設するなど、公知の技術を用いて構成すればよい。
【００６１】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、上方枠体６ａと下方枠体６ｂとの分離箇所が鋼製パネル６のパネル接合位置に一致するように該鋼製パネル６を構成しておけば、潜水作業による鋼製パネル６の分離作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施形態に係る水中構造物の構築方法を実施する手順を示したフローチャート。
【図２】本実施形態に係る水中構造物の構築方法の作業図であり、(a)は平面図、(b)は断面図。
【図３】本実施形態に係る水中構造物の構築方法の作業図であり、(a)は平面図、(b)は断面図。
【図４】本実施形態に係る水中構造物の構築方法の作業図であり、(a)は平面図、(b)は断面図。
【図５】本実施形態に係る水中構造物の構築方法の作業図であり、(a)は平面図、(b)は断面図。
【図６】本実施形態に係る水中構造物の構築方法の作業図であり、(a)は平面図、(b)は断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１                            橋脚（水中構造物）
２                            水域
３                            水底
６                            鋼製パネル（枠体）
３１                          杭
３３                          係留杭
３４                          底版
３５                          切り梁
３６                          切り梁（最下段の切り梁）
５１                          作業空間
６ａ                          上方枠体
６ｂ                          下方枠体
【図１】
2005307700.tif 000003
【図２】
2005307700.tif 000004
【図３】
2005307700.tif 000005
【図４】
2005307700.tif 000006
【図５】
2005307700.tif 000007
【図６】
2005307700.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月25日(2004.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005307700.tif 000009
【図２】
2005307700.tif 000010
【図３】
2005307700.tif 000011
【図４】
2005307700.tif 000012
【図５】
2005307700.tif 000013
【図６】
2005307700.tif 000014