(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サクション荷重を加えて水底地盤に沈設する水中基礎の構築工法において、
水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体を、水底地盤中に先端側が貫入されるスカート部と、その上部側に連なるケーソン本体とに分割し、 前記スカート部を前記水底地盤上に沈設し、前記スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、 前記スカート部と底版とで隔成した隔成部内の排水を行なうことで、前記スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を前記水底地盤中に貫入させる水中基礎の構築工法であって、
前記底版は、前記スカート部に予め一体に形成し、前記水底地盤の掘削土砂を前記底版を貫通する排土配管を備えた掘削排土装置で排出することを特徴とする水中基礎の構築工法。
【請求項２】
サクション荷重を加えて水底地盤に沈設する水中基礎の構築工法において、 
水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体を、水底地盤中に先端側が貫入されるスカート部と、その上部側に連なるケーソン本体とに分割し、 前記スカート部を前記水底地盤上に沈設し、前記スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、 前記スカート部と底版とで隔成した隔成部内の排水を行なうことで、前記スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を前記水底地盤中に貫入させる水中基礎の構築工法であって、 
前記底版は、開閉自在な開口部を設けて前記スカート部に予め一体に形成し、前記開口部を解放した状態で、前記水底地盤の掘削土砂を排土装置で排出することを特徴とする水中基礎の構築工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水中基礎の構築工法に関し、特に、水深の浅い個所で、サクション荷重を有効に利用して水中基礎を構築することができる構築工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水中に基礎構造物を構築する際に、杭基礎の場合は、押し込み力として打撃や振動などの機械力を利用することができるが、例えば、大型の海岸や海洋構造物のような大水深基礎では、このような機械力により、基礎構造物を沈設することが困難になる。
【０００３】
そこで、このような大水深基礎構造物の構築工法の一つとして、スカート部を有するケーソンを、圧力差（サクション）を利用して、水底地盤中に沈設するサクション基礎工法と呼ばれている構築方法がある。
【０００４】
この構築方法は、筒状のケーソン本体の下端外周に、水底に貫入させて、水の流入を阻止するスカート部を設け、スカート部の先端側を水底地盤中に貫入させた状態で、スカート部内の水を排除することで、スカート部の内外に圧力差を発生させて、ケーソンを水底地盤中に沈設する。
【０００５】
ところで、このようなサクション基礎工法で水中基礎を構築する際に、基礎の設置個所の水深が浅い場合や、支持層の上部に軟弱層が、深く堆積していて、水深が浅くなっている場合には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、スカート部とケーソン本体とを一体化させてケーソンを構築すると、水深が浅いので、設置現場まで曳航することが困難になるし、曳航できたとしても、水底地盤上に設置することが難しい。
【０００７】
また、スカート部には、サクション荷重を加えるために、底版をその内周側に形成するが、サクション荷重によりスカート部を水底地盤中に貫入させる際には、通常、底版が水底地盤の上面に近接した位置まで貫入させることができる。
【０００８】
ところが、支持層の上部に軟弱層が、深く堆積していて、水深が浅くなっている場合には、スカート部の先端が支持層に到達するようにすると、底版の形成位置が、スカート部の先端よりも高い位置になる。
【０００９】
底版をスカート部の高い位置に設けると、水深が浅いため、底版が水面上に突出して、サクション力を作用させることができなくなるという問題があった。
【００１０】
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、水深の浅い個所において、サクション荷重を有効に利用して設置することができる水中基礎の構築工法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、サクション荷重を加えて水底地盤に沈設する基礎の構築工法において、水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体を、水底地盤中に先端側が貫入されるスカート部と、その上部側に連なるケーソン本体とに分割し、前記スカート部を前記水底地盤上に沈設し、前記スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、前記スカート部と底版とで隔成した隔成部内の排水を行なうことで、前記スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を前記水底地盤中に貫入させる水中基礎の構築工法であって、 前記底版は、前記スカート部に予め一体に形成し、前記水底地盤の掘削土砂を前記底版を貫通する排土配管を備えた掘削排土装置で排出するようにした。また、本発明は、サクション荷重を加えて水底地盤に沈設する水中基礎の構築工法において、水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体を、水底地盤中に先端側が貫入されるスカート部と、その上部側に連なるケーソン本体とに分割し、 前記スカート部を前記水底地盤上に沈設し、前記スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、 前記スカート部と底版とで隔成した隔成部内の排水を行なうことで、前記スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を前記水底地盤中に貫入させる水中基礎の構築工法であって、前記底版は、開閉自在な開口部を設けて前記スカート部に予め一体に形成し、前記開口部を解放した状態で、前記水底地盤の掘削土砂を排土装置で排出するようにした。
このように構成した基礎の構築工法によれば、水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体を、水底地盤中に先端側が貫入されるスカート部と、その上部側に連なるケーソン本体とに分割し、それぞれの長さが短くなるので、水深が浅くても、施工現場までの曳航および水底地盤上への設置が、容易に行なえる。また、スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を水底地盤中に貫入させるので、掘削量に応じて、スカート部と底版とで隔成した隔成部内の水底地盤の上面の深度が低下するので、掘削とサクション荷重の印加とを交互に繰り返すことにより、スカート部の先端側に底版を設けても、深い深度までスカート部を貫入させることができる。さらに、スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を水底地盤中に貫入させるので、掘削量に応じて、スカート部に加わる圧力差が大きくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。図１および図２は、本発明にかかる基礎の構築工法の基本になっている構成例を示している。
【００１３】
同図に示した水中基礎の構築工法では、水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体１０は、両端が開口した筒状に形成されていて、水底地盤１２中に先端側が貫入されるスカート部１４と、スカート部１４の側に連結されるケーソン本体１６とに分割されている。
【００１４】
スカート部１４の内周面には、後述するプレート状の底版１８が係止される環状の係止突起２０が設けられている。本実施例の場合には、ケーソン躯体１０は、上下方向で同じ径の筒形に形成され、その全長を略半分に分割した長さでスカート部１４とケーソン本体１６とに分割されている。
【００１５】
なお、ケーソン躯体１０の形状は、このような形状に限ることはなく、例えば、スカート部１４の径が、ケーソン本体１６よりも大きくなっていて、ケーソン躯体１０の全体形状が概略凸状のものであってもよいし、また、複数の円筒形を、外周の一部が相互に密着するように組合わせ配置した形状であってもよい。
【００１６】
ケーソン躯体１０のスカート部１４およびケーソン本体１６,底版１８は、例えば、構築現場近傍のドックなどで製作され、構築現場まで曳航運搬される。
ケーソン躯体１０が構築現場まで曳航されると、まず、スカート部１４が水底地盤１２上に沈設され、その上端上にケーソン本体１６が連結設置される。なお、本実施例では、スカート部１４を沈設した後に、その上端にケーソン本体１６を連結設置するが、例えば、スカート部１４の全長が比較的長い場合には、スカート部１４を、後述するように、所定長さだけサクション力により水底地盤１２中に貫入させた後に、ケーソン本体１６を連結するようにしてもよい。
【００１７】
ケーソン本体１６の連結設置が終了すると、スカート部１４で囲繞された水底地盤１２ａの土砂を掘削排土装置２２により掘削排土する。本実施例の掘削排土装置２２は、作業船２４に搭載されたクレーン２６に吊りさけ支持されたグラブバケット２８とから構成されている。
【００１８】
掘削排土装置２２によりスカート部１４で囲繞された水底地盤１２ａが所定の深さだけ掘り下げられると、図２に示すように、スカート部１４内に底版１８が設置される。
【００１９】
本構成例の場合には、底版１８は、スカート部１４の内周に設けられている係止突起２０上に外周縁が載るように、着脱自在に設置され、底版１８が係止突起１２に設置されると、スカート部１４で囲繞された水底地盤１２ａの上部側が、底版１８により水密状態に隔成される。
【００２０】
底版１８には、これを貫通するようにして、排水管３０が取付けられていて、排水管３０の上端側は、海面上に延設されている。このような底版１８の設置が完了すると、排水管３０の上端側に排水ポンプなどを設置して、スカート部１４と底版１８とで隔成した隔成部３２内の排水を行なう。
【００２１】
このような排水を継続すると、隔成部３２内の圧力が低下し、スカート部１４には、底版１８と水面上との水深差に対応したサクション荷重が作用し、これに伴なうサクション力を受けて、スカート部１４を含むケーソン躯体１０が水底地盤１２中に沈降していく。
【００２２】
そして、底版１８が掘削された水底地盤１２ａの面に近接すると、排水を停止して、底版１８を脱着して、実質的に図１の状態に戻し、再び掘削排土装置２２により、スカート部１４で囲繞された部分の水底地盤１２ａを掘削排土し、底版１８を設置して、サクション荷重によりケーソン躯体１０をさらに沈降させる。
【００２３】
以後は、同様の工程を複数回繰り返すことにより、スカート部１４を水底地盤１２の所定深度まで貫入させると、水中基礎構造物の構築が終了する。なお、この場合、スカート部１４を順次水底地盤１２中に貫入した際には、ケーソン躯体１０のケーソン本体１６上には、図２に示すように、ケーソン本体１６と同じ形状の打継ぎケーソン２９を、必要に応じて、現場施工ないしは予め製作したプレキャスト製品を順次連結形成する。
【００２４】
さて、以上のようにして行う水中基礎の構築工法によれば、ケーソン躯体１０は、スカート部１４とケーソン本体１６とに分割されているので、これらを一体に設けた場合よりも、それぞれの長さが短くなるので、水深が浅い海域でも容易に曳航することができる。
【００２５】
また、上記構成例の構築工法では、スカート部１４で囲繞された水底地盤１２ａを掘削した後に、スカート部１４にサクション荷重を加えて、その先端側を水底地盤１２中に貫入させるので、掘削量に応じて、スカート部１４と底版１８とで隔成した隔成部３２内の水底地盤１２ａの上面の深度が低下するので、掘削とサクション荷重の印加とを交互に繰り返すことにより、スカート部１４の先端側に底版１８を設けても、深い深度までスカート部１４を貫入させることができる。
【００２６】
さらに、上記構成例では、スカート部１４で囲繞された水底地盤１２ａを掘削した後に、スカート部１４にサクション荷重を加えて、その先端側を水底地盤１２中に貫入させるので、掘削量に応じて、スカート部１４に加わる圧力差が大きくなる。
【００２７】
図３は、本発明にかかる水中基礎の構築工法の第１実施例を示しており、上記構成例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００２８】
同図に示した実施例では、ケーソン躯体１０ａは、スカート部１４ａとケーソン本体１６ａとに分割されている。スカート部１４ａには、その内周面に底版１８ａが予め一体に形成されている。底版１８ａには、排水管３０ａが貫通するように設けられている。
【００２９】
本実施例の場合には、スカート部１４ａで囲繞された水底地盤１２ａの掘削排土装置２２ａは、水底土砂を吸引するサンドポンプ３４と、このポンプ３４に接続された排土配管３６とを有している。
【００３０】
排土配管３６は、底版１８を貫通して、水面上に延設されている。このように構成したケーソン躯体１０ａも、上記した構成例と同様に、スカート部１４ａを水底地盤１２上に沈設した後に、スカート部１４ａで囲繞された水底地盤１２ａを、掘削排土装置２２ａで掘削した後に、スカート部１４ａと底版１８ａとで隔成した隔成部３２ａ内の排水を行なうことで、スカート部１４ａにサクション荷重を加える工程を複数回繰り返すことにより、その先端側を水底地盤１２中の所定深度まで貫入させる。
【００３１】
この実施例の場合には、底版１８ａがスカート部１４ａに固定されているので、上記第１実施例のように底版１８ａの着脱工程が不要になり、施工が簡略化されるメリットがある。
【００３２】
図４は、本発明にかかる水中基礎の構築工法の第２実施例を示しており、上記した構成例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００３３】
同図に示した実施例では、ケーソン躯体１０ｂは、スカート部１４ｂとケーソン本体１６ｂとに分割されている。スカート部１４ｂには、その内周面に底版１８ｂが予め一体に形成されている。底版１８ｂには、排水管３０ｂが貫通するように設けられている。
【００３４】
また、底版１８ｂには、開閉自在な開口部３８が設けられている。本実施例の場合には、スカート部１４ｂで囲繞された水底地盤１２ａの掘削は、底版１８ｂの下方のスカート部１４ｂに取付けられた作業架台４０上を、海面上からの遠隔操作により走行する水中掘削機４２から構成され、水中掘削機４２で掘削された土砂は、開口部３８を介して挿入されるバケット４４や排土管などにて排土される。
【００３５】
このように構成したケーソン躯体１０ｂも、上記実施例と同様に、スカート部１４ｂを水底地盤１２上に沈設した後に、スカート部１４ｂで囲繞された水底地盤１２ａを、水中掘削機４２で掘削した後に、スカート部１４ｂと底版１８ｂとで隔成した隔成部３２ｂ内の排水を、開口部３８を閉止して行なうことで、スカート部１４ｂにサクション荷重を加える工程を複数回繰り返し、スカート部１４ｂの先端側を水底地盤１２中の所定深度まで貫入させる。
【００３６】
この実施例の場合には、上記第１実施例と同等の作用効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる水中基礎の構築工法によれば、水深の浅い個所において、サクション荷重を有効に利用して設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる水中基礎の構築工法の基本となる構成例を示す施工初期状態の断面説明図である。
【図２】図１に引き続いて行なわれる工程の断面説明図である。
【図３】本発明にかかる基礎の構築工法の第１実施例を示す施工状態の断面説明図である。
【図４】本発明にかかる基礎の構築工法の第２実施例を示す施工状態の断面説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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