(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底面に敷設されるベーススラブと、前記ベーススラブの上に少なくとも直交する２方向に傾斜させて海上に突き出る高さに建てた複数の傾斜支柱と、海上において前記傾斜支柱の上端を強固に繋いだ柱頭部ブロックとで櫓形状に構成された構台ユニットが海底面上に建てられ、複数の構台ユニットの集合により海上人工地盤が構成され、上部建築物や構造物の基礎梁が水平に支持されていること、前記柱頭部ブロックの上面に、台座が、シヤーキーを介して載置され、この台座が直接又は免震装置等を介して間接的に上部建築物や構造物の基礎梁と緊結されていること、
をそれぞれ特徴とする、海上人工地盤。
【請求項２】
柱頭部ブロックと台座をつなぐシヤーキーを構成する凹部と凸部との間に、海底地盤から伝達される水平変位に対して追従可能な大きさの隙間が、前記凹部と凸部の直径差として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載した海上人工地盤。
【請求項３】
柱頭部ブロックは、基礎梁との間に不同沈下修正用ジャッキを必要数垂直に設置可能なスペースを有する大きさ、形状とされ、台座と柱頭部ブロックの間に不同沈下修正プレートを挟み込める構成とされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した海上人工地盤。
【請求項４】
軟弱な海底地盤は深層混合処理工法により地盤改良を行い、その海底面を捨て石によって均すこと、
海底面に敷設されるベーススラブと、前記ベーススラブの上に少なくとも直交する２方向に傾斜させて、海上に突き出る高さに建てた複数の傾斜支柱と、海上において前記傾斜支柱の上端を強固に繋ぐ柱頭部ブロックとで櫓形状に構成された構台ユニットを陸上で製作し、海上輸送して前記海底面の所定位置へ沈めて設置すること、
前記構台ユニットそれぞれの柱頭部ブロックの上面に、台座を、シヤーキーを介して載置すること、
各構台ブロックの台座の上に直接又は免震装置等を介して間接的に上部建築物や構造物の基礎梁を水平に構築し、緊結すること、
をそれぞれ特徴とする、海上人工地盤の構築工法。
【請求項５】
上部建築物や構造物の基礎梁の高さの調整、又は海底地盤の不同沈下に対する修正は、柱頭部ブロックと基礎梁との間に不同沈下修正ジャッキを必要数垂直に設置し、同ジャッキによるジャッキアップにより基礎梁のかさ上げを行い、台座と柱頭部ブロックとの間に修正プレートを挟み込み基礎梁の水平度を確保することを特徴とする、請求項４に記載した海上人工地盤の構築工法 。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主に不同沈下の影響を受ける軟弱地盤上に立地する海上に構築される大規模な人工地盤とその構築工法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、海上に国際空港の如く大規模な人工地盤を構築する技術としては、▲１▼埋立工事によるもの、▲２▼ケーソン等を海面に浮かべる浮体式構造によるもの、▲３▼重力式構造によるもの（特公昭５３−４０８２２号公報に記載された発明を参照）、▲４▼軟着底構造物によるもの（例えば特開平５−１４８８３０号公報に記載された発明を参照）、▲５▼杭桟橋（ジャケット）方式によるもの（例えば特開平８−１７０３４６号、特開平７−９０８３０号、特開平１０−７７６１５号、特開平１１−１１７２７６号公報に記載された発明など参照）などが種々知られ実施もされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の▲１▼埋立工事による海上人工地盤は、対象の海底地盤が層の厚い軟弱地盤であると、予想しがたいほどの埋立量を必要として工事期間が長引き、コストが莫大になる。その上に、隣接する既存の埋め立て地に立地する建物や施設に変形などの悪影響を与える。そうした悪影響を防止または抑制するためには大規模な地盤改良が必要になる。
【０００４】
上記▲２▼ケーソン等を海面に浮かべる浮体式構造による海上人工地盤は、免震性や水深の深さ、海底地盤の構成如何に対する対応性には優れている。しかし、陸地との接続部に通常ピンローラの渡り桟橋を架けるものの、潮位の変動に対する使用性が悪く、その管理や制御が複雑になる。
【０００５】
上記▲３▼重力式構造による海上人工地盤（特公昭５３−４０８２２号公報に記載された発明など）も、層が厚い軟弱地盤上で埋立工事を拡張する場合、隣接する既存の埋め立て地に立地する建物や施設に変形などの悪影響を与えるので、そうした悪影響を防止または抑制するために大規模な地盤改良が必要になる。また、構造物に浮力が働くため、水深が深い場所では浮力に抵抗させるバラストが必要になり、このバラストが極めて大きな慣性力を受け、さらに沈下を起こす悪循環が発生する。
【０００６】
上記▲４▼軟着底構造物による海上人工地盤（例えば特開平５−１４８８３０号公報に記載された発明を参照）は、前記重力式の場合ほどではないが、構造の一部が水中に没しているため、潮位の変動による有効重量（空気重量−浮力）の変化によって大きな地盤沈下を引き起こしたり、係留設備が必要に成ったりする。レベル２ぐらいの地震時での慣性力が大きく、滑動させる構造であるため、位置の復元修正が困難であるほか、特開平５−１４８８３０号公報記載の発明のように周辺に止水性防波堤を配置した構成の場合は、防波堤の構築にコストがかかるし、防波堤内の水質や環境保全のために海水交換が必要という問題がある。
【０００７】
上記▲５▼杭桟橋（ジャケット）方式による海上人工地盤（特開平８−１７０３４６号、特開平７−９０８３０号、特開平１０−７７６１５号、特開平１１−１１７２７６号公報に記載された発明など参照）は、支持杭であり「斜杭」を形成する鋼管杭を海底地盤下の支持層にまで深く打設するために莫大な施工コストがかかる。しかも、周辺からの水平方向変位や不同沈下によって「斜杭」に不利な複雑な外力が作用するという問題点もある。
【０００８】
この発明の目的は、不同沈下の影響を受ける軟弱地盤上に立地する海上人工地盤であって、発生した不同沈下に対して適時に適正な修正処理ができる「追従型」であり、圧密沈下が収束していない状態で、構造物の自重のみならず、周辺から構造物の荷重によって鉛直方向及び水平方向に変形が生ずる可能性の高い場所に好適に実施でき、また、拡張や増築によって沈下速度や変形の度合いが異なる場所に適用でき、不同沈下が生ずることを前提に実施される海上人工地盤及びその構築工法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る海上人工地盤は、
海底面に敷設されるベーススラブと、前記ベーススラブの上に少なくとも直交する２方向に傾斜させて海上に突き出る高さに建てた複数の傾斜支柱と、海上において前記傾斜支柱の上端を強固に繋いだ柱頭部ブロックとで櫓形状に構成された構台ユニットが海底面上に建てられ、複数の構台ユニットの集合により海上人工地盤が構成され、上部建築物や構造物の基礎梁が水平に支持されていること、前記柱頭部ブロックの上面に、台座が、シヤーキーを介して載置され、この台座が直接又は免震装置等を介して間接的に上部建築物や構造物の基礎梁と緊結されていること、をそれぞれ特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した海上人工地盤において、柱頭部ブロックと台座をつなぐシヤーキーを構成する凹部と凸部との間に、海底地盤から伝達される水平変位に対して追従可能な大きさの隙間が、前記凹部と凸部の直径差として形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した海上人工地盤において、柱頭部ブロックは、基礎梁との間に不同沈下修正用ジャッキを必要数垂直に設置可能なスペースを有する大きさ、形状とされ、台座と柱頭部ブロックの間に不同沈下修正プレートを挟み込める構成とされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載した発明に係る海上人工地盤の構築工法は、
軟弱な海底地盤は深層混合処理工法により地盤改良を行い、その海底面を捨て石によって均すこと、
海底面に敷設されるベーススラブと、前記ベーススラブの上に少なくとも直交する２方向に傾斜させて、海上に突き出る高さに建てた複数の傾斜支柱と、海上において前記傾斜支柱の上端を強固に繋ぐ柱頭部ブロックとで櫓形状に構成された構台ユニットを陸上で製作し、海上輸送して前記海底面の所定位置へ沈めて設置すること、
前記構台ユニットそれぞれの柱頭部ブロックの上面に、台座を、シヤーキーを介して載置すること、
各構台ブロックの台座の上に直接又は免震装置等を介して間接的に上部建築物や構造物の基礎梁を水平に構築し、緊結すること、
をそれぞれ特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載した海上人工地盤の構築工法において、上部建築物と構造物の基礎梁の高さの調整、又は海底地盤の不同沈下に対する修正は、柱頭部ブロックと基礎梁との間に不同沈下修正用ジャッキを必要数垂直に設置し、同ジャッキによるジャッキアップにより基礎梁のかさ上げを行い、台座と柱頭部ブロックとの間に修正プレートを挟み込み基礎梁の水平度を確保することを特徴とする 。
【００１４】
【発明の実施の形態及び実施例】
図１と図２は、請求項１〜３に記載した発明に係る海上人工地盤の基本的な実施形態を概念的に示している。図３は基礎梁１（又は床スラブ）の上に複数階の建築物２を建築した実施形態を示す。
【００１５】
本発明に係る海上人工地盤は、請求項４記載の発明のように、立地対象の海域における軟弱な海底地盤３を先ず深層混合処理工法により地盤改良を行い、もって強化した改良地盤４の海底面を捨て石５によって平坦に均し、その上に構築される。
【００１６】
この海上人工地盤の支持主体は、図３が分かりやすいように、前記のように平坦に均した海底面上に敷設されるベーススラブ１１と、前記ベーススラブ１１の上に少なくとも直交する２方向に傾斜させて（図５）、海面Ｗ．Ｌ．の上に突き出る高さに建てた複数の傾斜支柱１２と、海上において前記傾斜支柱１２の上端を強固に繋いだ柱頭部ブロック１３とで櫓形状（又は所謂トラス構造）に構成された構台ユニット１０である。この構台ユニット１０の構造原理は、前記の傾斜支柱１２に、上述した特開平８−１７０３４６号、特開平７−９０８３０号、特開平１０−７７６１５号、特開平１１−１１７２７６号公報に開示した斜杭又は斜組杭と同様な働きを期待している。但し、本発明の傾斜支柱１２は海底地盤へ根入れせず、ベーススラブ１１の上に立てたものでしかなく、支持杭ではない点が異なる。
【００１７】
前記構成の構台ユニット１０は、そのベーススラブ１１を海底面の上に着底させて設置し海底から海面Ｗ．Ｌ．の上に突き出る高さにまで建てる。例えば図２に示したように規則的に並べて配置した複数の構台ユニット１０の集合により、たて×よこが２００×４００ｍ規模の上部建築物の基礎梁１が水平に支持されている。したがってまた、海底地盤の不同沈下に対しては、変位の生じたエリアにおいて該当する構台ユニット１０について個別に行えば良い。
【００１８】
因みに、構台ユニット１０の大きさは、対象海域の水深にもよるが、一例としてベーススラブ１１の底面から柱頭部ブロック１３の上面までの高さが２０ｍ、１本の傾斜支柱１２の外径は１ｍ、その傾斜度は１５度、四辺形をなすベーススラブ１１の一辺の長さは１２ｍないし１７ｍ、同じく四辺形をなす柱頭部ブロック１３の一辺の長さは５ｍないし８ｍぐらいである。図５は４本の傾斜支柱１２が直交する対角線方向に、それぞれ内方へ１５度に傾斜させて立てられた構成の実施例を示している。傾斜支柱１２には、高強度のＰＣ杭、すなわちプレストレスト・ハイストレングス・コンクリート杭（ＰＨＣ杭）が好適に使用される。
【００１９】
上記のように巨大な構造物である構台ユニット１０は、陸上の建設ヤードで製作し、現地まで海上輸送し、位置決め後にクレーン船などを使用して前記海底面の所定位置へ着底させ設置する。したがって、現地での海上工事は最小限で済み、工期の短縮が図れる。隣接する構台ユニット１０同士は、必要に応じて各々のベーススラブ１１、１１を相互にエキスパンションジョイントなどで接合する。
【００２０】
前記柱頭部ブロック１０で基礎梁１を支持する構造は、図４に詳示したように、先ず柱頭部ブロック１０の上面に、台座６が、水平力に抵抗するシヤーキー７を介して載置される。この台座６が、図４の場合は免震装置８を介して間接的に基礎梁１とボルト止め等の手段で強固に緊結されている。もっとも、図４のように免震装置８を介して間接的に基礎梁１と緊結している構成は、海上人工地盤の免震性に配慮した結果であり、必須事項ではない。台座６で直接基礎梁１を支持させ、両者を直接緊結した構造でも同様に実施される。
【００２１】
いずれにしても、前記したように柱頭部ブロック１３と台座６をつなぐシヤーキー７で地震時の水平力に抵抗する構成なので、シヤーキー７は、相互に嵌まり合う凹部７ａと凸部７ｂとの組合わせで構成される。そして、凹部７ａと凸部７ｂの間に、海底地盤から伝達される水平変位に対して追従可能な大きさの隙間ｓが、前記凹部７ａと凸７ｂ部の直径差として形成されている（請求項２記載の発明）。
【００２２】
また、本発明が海底地盤の不同沈下に対する所謂追従性を前提とする関係上、上記構成の海上人工地盤における柱頭部ブロック１３は、図４に示したように、基礎梁１との間に不同沈下修正用ジャッキ９を必要数垂直に設置可能なスペースを有する大きさ、形状とされる。更に、台座６と柱頭部ブロック１３の間には不同沈下修正プレートを挟み込める構成とされている（請求項３記載の発明）。
【００２３】
したがって、海上人工地盤の構築工法の実施において、上部建築物や構造物の基礎梁１の高さの調整が必要な場合、又は海上人工地盤を構築後の供用過程において発生した海底地盤の不同沈下に対する修正の必要があるときは、図４のように、柱頭部ブロック１３と基礎梁１との間に不同沈下修正用ジャッキ９を必要数垂直に設置する。そして、不同沈下修正用ジャッキ９を駆動したジャッキアップにより、基礎梁１のかさ上げを必要量行い、それによって生じた台座６と柱頭部ブロック１３との隙間に修正プレート２０を必要枚数だけ挟み込み、もって基礎梁１の水平度を不同沈下などに追従して適時に適正に確保する（請求項５記載の発明）。
【００２４】
【本発明が奏する効果】
請求項４、５記載の発明に係る構築工法で構築される、請求項１〜３記載の発明に係る海上人工地盤は、不同沈下の影響を受ける軟弱地盤上に立地する海上人工地盤として好適に実施される。即ち、発生した不同沈下に対しては、変位を生じたエリアだけ、構台ブロック毎の単位で適時に適正な修正処理ができる「追従型」であるから、圧密沈下が収束していない状態で、構造物の自重のみならず、周辺から構造物の荷重によって鉛直方向及び水平方向に変形が生ずる可能性の高い場所に好適に実施できる。また、拡張や増築によって沈下速度や変形の度合いが異なる場所にも同様に適用でき、不同沈下が生ずることを前提に実施されるので、極めて実用的である。しかもユニット化構造であるため、上載施設能力に合わせた拡張や増設工事が容易に可能である。
【００２５】
その上、人工地盤下の空間は傾斜支柱の間が自由空間に成っているので、潮流への支障がなく、周辺環境への悪影響が少ない。同空間の有効利用を図れるし、しかも潮位の変動（干満差）が大きいところでも有効重量の変動が小さいので、バラストや係留装置の必要性が小さくて済む。
【００２６】
更に、本発明の海上人工地盤は、埋立工法によるものや重力式構造に比較して軽量であるため、軟弱地盤の改良規模（深度）が小さくて済む。浮力を受ける部分が小さいので、地震による慣性力が小さく、地震による水平力は傾斜支柱が効果的に抵抗するため耐震性が高い利点も大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る海上人工地盤の実施形態を示した立面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明に係る海上人工地盤の異なる実施形態を示した立面図である。
【図４】構台ユニットと基礎梁の取り合いを示した立面図である。
【図５】構台ユニットの平面図である。
【符号の説明】
３      海底地盤
１１    ベーススラブ
１２    傾斜支柱
１３    頭頭部ブロック
１０    構台ユニット
１      基礎梁
１３    台座
７      シヤーキー
８      免震装置
７ａ    凹部
７ｂ    凸部
ｓ      隙間
９      柱修正用ジャッキ
２０    修正用プレート
【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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