(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮力調整可能な空間を有する底版と側版および水面上に位置する上版で構成され、内部を通水可能な空間とした複数の函体ユニットが、地均しされたた水底地盤上に隣接函体ユニット同士を接合して設置されていることを特徴とする通水可能な函体からなる人工地盤。
【請求項２】
函体ユニットに杭を差込可能な複数の貫通孔を形成し、水底地盤上に設置された函体ユニットは、貫通孔を通して水底地盤中に貫入された複数の杭と結合して支持されていることを特徴とする請求項１記載の通水可能な函体からなる人工地盤。
【請求項３】
函体ユニットの底版下側に水平抵抗版を突出させ、函体ユニットが地均しされたた水底地盤上に軟着底されていることを特徴とする請求項１記載の通水可能な函体からなる人工地盤。
【請求項４】
函体ユニットの底版と側版は鋼板製の外殻材に型鋼の補剛材を固着して製作され、内部空間の一部に中詰めコンクリートが充填されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の通水可能な函体からなる人工地盤。
【請求項５】
函体ユニット表面の没水部、干満部、飛沫部に耐食性金属薄板をライニングして防食したことを特徴とする請求項４記載の通水可能な函体からなる人工地盤。
【請求項６】
下記（１）〜（７）の工程、つまり、
（１）浮力調整可能な空間を有する底版と側版および水面上に位置する上版で構成され、内部を通水可能な空間とした函体ユニットを陸上ヤードまたはドックにて製作する。
（２）函体ユニット設置場所の水底地盤を所定水深になるように掘削し、地均ししておく。
（３）前記陸上ヤードまたはドックで製作した函体ユニットを設置場所に浮上曳航する。
（４）底版と側版のいずれか一方または両方の浮力調整用空間に適量の注水を行い浮力を減じ、地均しした水底地盤上に函体ユニットを軟着底させる。
（５）函体ユニットの貫通孔に杭を挿入して水底地盤中に貫入させた後函体ユニットと杭を結合し、または函体ユニットの底版下側に水平抵抗版を突出させる。
（６）２基目以降の函体ユニットは既設函体ユニットに隣接して配設した後、函体ユニット同士をレベルを調整して接合する。
（７）函体ユニットを水底に設置した後、函体ユニットの底版および側版の浮力調整用空間の一部にコンクリートを充填して中詰めする。
以上の工程によって築造されることを特徴とする通水可能な函体からなる人工地盤の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は海や、河川、湖等の軟弱地盤で比較的浅い水深の水面上に設置される大規模人工地盤とその施工方法に関するもので、特に迅速施工を可能とし、周辺水域の環境に対する悪影響がないようにした人工地盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、海上空間の有効利用のニーズに対応して、各種の大規模人工地盤の構想が提案されている。従来、人工地盤は締め切り堤を構築した後、廃棄物や土砂を投入して埋立てる方式が主流であったが、最近は大規模浮体（メガフロート）による人工地盤が提案され浮体空港や各種産業施設、レジャー施設等への利用が提案され話題になっている。この浮体形式の人工地盤はヤードやドックで製作した多数の箱型ユニットを浮上曳航して洋上で接合し、大型化したものをポンツーンや係留索で海底に係留して構築される。
【０００３】
この他、本発明に近似した先行技術として特開平8-232251で開示されている「人工地盤の構築方法」がある。この人工地盤は図１３に示すように水平な基盤部２３の中央位置に立ち上がる垂直壁２４が逆Ｔ字形に形成され、その躯体内部に中空状のエア室２５を有しエア抜き栓（図示せず）が取付けられた逆Ｔ字形ユニット２１を陸上で製作する。人工地盤の構築地点の海底地盤を水平に地均しした後、逆Ｔ字形ユニット２１を構築地点まで曳航し、隣接する垂直壁部２４を直交配置してエア栓を開け基盤部２３を海底地盤に着地する。そして垂直壁部２４の上方の海面上に床版２２を形成したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のうち埋立て方式は施工期間が長期に亘ることや、埋立て用土砂の採集・輸送による環境への影響や埋立て後の地盤沈下、埋立てによる周辺水域の生態系への悪影響等の課題がある。
【０００５】
また、浮体方式の場合は潮汐変化等による海面の変動に追随して人工地盤の上面のレベルが変化すること、浅い水深部に適用する場合は箱状浮体の底面が水底面と接近するため、水の流れを阻害して周辺水域の生態系への悪影響が懸念される。また、この浮体形式は深い水深において経済性を発揮できるといわれており、浅い水深部に適用した場合は経済的に不利になる課題等もある。
【０００６】
一方、特開平８−２３２２５１で開示されている「人工地盤」（図１３に示す）は、陸上で製作した逆Ｔ字形ユニット２１を人工地盤の構築地点まで浮上曳航し、エア栓を開け浮力を解除して基盤部２３を海底地盤に着地して設置するため現地の施工工期を短縮できる。また、海底地盤に設置された逆Ｔ字形ユニット２１は安定性がよく、さらに隣接する垂直壁部２４を直交配置して、当該垂直壁部２４の上方の海面上に床版２２を形成しているため、人工地盤下の水の流れが阻害されないため海中の生態系が保存されると記載されている。
【０００７】
しかし、この人工地盤は基盤部２３を海底地盤に着地して支持したものであるため軟弱地盤では十分な支持力が得られず、不同沈下が生じ易くなり大掛かりな地盤改良が必要となるとともに、地震等の水平外力を受けた際に水平移動しやすい。
また、逆Ｔ字形ユニット２１上に設ける上部床版２２は困難な接合となり、しかも現地作業となるため工期短縮とならない。
さらに、人工地盤下の水の流れは隣接する直交配置された垂直壁部２４の隙間を通るため水流が屈折して円滑な流れが得られない課題がある。
【０００８】
本発明の人工地盤は前記の課題を解消し、軟弱地盤の水底においても人工地盤を確実に支持し、周辺水域の環境や生態系に対する悪影響がないように人工地盤下の水の流れを円滑にしたもので、さらに現地工事の工期を短縮化できる施工法を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決する手段】
前記目的を達成する本発明の人工地盤は以下の構成を要旨とする。
図１以下に示す例を参照して説明すると、本発明の人工地盤１においては、浮力調整可能な空間１１を有する底版５と、側版４および水面上に位置する上版３で構成され、杭７を差込可能な複数の貫通孔８を底版５と上版３に形成し、内部を通水可能な空間６とした函体ユニット２が、地均しされたた水底地盤１０上に隣接函体ユニット２同士が接合されて複数配設されている。前記函体ユニット２は水底地盤中に貫入された複数の杭７と結合して支持したり、函体ユニット２の底版５の下側に水平抵抗版９を突出させて地均しされた水底地盤１０上に軟着底させるようにしてもよい。
【００１０】
また、前記函体ユニット２における底版５と側版４は、鋼板製の外殻材１２に型鋼の補剛材１３を固着して製作し、内部空間の全部または一部に中詰めコンクリート１５を充填するようにしてもよい。さらに、前記底版５と側版４と上版３を鋼板製の外殻材１２とした場合は、函体ユニット表面２の没水部、干満部、飛沫部に耐食製金属薄板をライニングして防食する。
【００１１】
また、本発明の人工地盤の施工方法については、図１０（ａ），（ｂ）、図１１（ａ），（ｂ）、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、次の（１）〜（７）の工程からなる。つまり、
（１）浮力調整可能な空間を有する底版５と側版４および水面上に位置する上版3で構成され、内部を通水可能な空間６とした函体ユニット２を陸上ヤードまたはドックにて製作する。
（２）函体ユニット設置場所の水底地盤を所定水深になるように掘削・地均ししておく。（図１０，ａ）
（３）前記陸上ヤードまたはドックで製作した函体ユニット２を設置場所に浮上曳航する。（図１０，ｂ）
（４）底版５と側版４のいずれか一方または両方の浮力調整用空間１１に注水して浮力を減じ、地均しした水底地盤上１０に函体ユニット２を沈設する。（図１１，ａ）
（５）函体ユニット２の貫通孔８に上方から杭7を差込み水底地盤１０中に貫通させ、杭頭部を函体ユニットに結合材１６で結合する。（図１１，ｂ、図１２，ａ）
または、函体ユニットの底版下側に水平抵抗版９を突出させる。この場合は前項の浮力調整用空間１１に注水して浮力を減じる工程において、函体重量が重くならないように浮力を残し、軟着底させ水底地盤１０への荷重を小さくする。
（６）２基目以降の函体ユニット２は既設函体ユニットに隣接して配設した後、レベルを調整して接合材１７にて接合する。（１２，ｂ）
（７）函体ユニット２を水底に設置した後、函体ユニット２の底版５および側版４の浮力調整用空間１１の一部にコンクリート１５を充填して中詰めする。
以上の工程によって築造されることを特徴とする通水可能な函体からなる人工地盤の施工方法である。
【００１２】
【作用】
本発明の人工地盤１は、函体ユニット２の内部を通水可能な空間６としていることに大きな特徴がある。つまり、この通水可能な空間６を有することによって、河口部河川水や水際の潮流等の水流を阻害して周辺の流況に変化を生じさせることがないため、洪水を引起こしたり、魚類や貝類等の水中生物の生育環境を乱したりすることがない。また、函体ユニット２に作用する水流は側版４のみで受けるため水流から受ける受圧面積が小さく設計外力を軽減できる。
【００１３】
また、函体ユニット２の浮力調整用空間１１は、陸上ヤードまたはドックで製作された函体ユニット２を浮上曳航する際浮力を与え、水底地盤１０に沈設した後は軟着底させて、函体ユニット２を支持するこの水底地盤１０に作用させる荷重を小さくする。また函体ユニット２を杭支持したものでは杭７に対する鉛直荷重を軽減することができる。
【００１４】
函体ユニット２は上版３を水面より上方に位置させて曳航するため、底版５と側版４下部の没水部しか浮力が利用できない。このため、底版５と側版４がより大きな浮力を得やすいように鋼板製の外殻材１２に型鋼の補剛材１３を固着し、コンクリートに比べて軽量化できかつ、より大きな浮力調整用空間１１が形成され、さらに、剛性も確保されるようにしたのがよい。この場合、函体ユニット２を水底地盤１０に沈設した後に内部空間の全部または一部に中詰めのコンクリート１５を充填し、更なる剛性を確保する方がよい。
なお、鋼板製の外殻材１２は中詰めのコンクリート１５の充填作業時に永久型枠として作用する。
【００１５】
底版５と側版４を鋼板製の外殻材１２とした場合は、防食メンテナンスフリーとするため、函体ユニット２表面の没水部、干満部、飛沫部に耐食製金属薄板をライニングしたほうがよい。
【００１６】
また、本発明の人工地盤の施工方法においては、、前記函体ユニット２を陸上ヤードまたはドックにて完成形に近い状態に製作し、設置場所に曳航した後予め地均しした水底地盤１０に沈設した後に、函体ユニット２の貫通孔８に杭７を差込んで水底地盤１０中に杭７を貫入して結合したり、または水平抵抗版９を突出させて構築するため施工が容易で、かつ現地工期を短縮できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の人工地盤を構築する実施形態について図を参照して説明する。
図１は，本発明の内部を通水可能とした函体ユニット２を杭支持した人工地盤１の実施形態の部分斜視図である。この人工地盤１は、例えば、図８に斜視図で示すように、河口部１９に設置した人工地盤として実施され、あるいは図９に平面図として示すように臨海部２０に設置した人工地盤として実施される。
そして、従来の埋立て方式や，通水空間を有しない函体で前記の立地に人工地盤を構築すると、河川幅を狭めるため大雨時に洪水を引起こしたり流れが変化し、また、潮流の流れが変化して河底や周辺臨海部の洗掘・堆砂によって魚介類の生育環境を乱す恐れがあるが、本発明ではこのような環境への悪影響が生じない。
【００１８】
図１以下によってさらに説明する。本発明の人工地盤１は複数の函体ユニット２を接合して構成される躯体が水底地盤１０上に設置され、水底地盤１０下の支持層に貫入された鋼管杭７で支持されている。躯体をなす函体ユニット２は、人工地盤面１となる上版３と側版４と底版５で構成され、側版４が開口されて函体ユニット内部を通水可能な空間６とされている。この通水空間６は河川水や潮流等の水流１９方向に設ければよいが、水流１９が回遊したり定まらない場合は図示例のように直交する方向も通水可能としたほうがよい。
【００１９】
図２は函体ユニット２の斜視図である。函体ユニット２は陸上ヤードやドックで製作され、現地に浮上曳航された後、沈設される。このため底版５内には図４（ｂ）に示すように注排水バルブ１４を備えた浮力調整用の空間１１を有する。なお、底版５のみで浮力が不足する場合は図７に示すように側版４の下部にも浮力調整空間１１を有せしめる。
【００２０】
この浮力調整用空間１１は函体ユニット２を現地で水底に沈設した後、適切な浮力を保持する部分を残してコンクリート１５を充填・中詰めする。（図５参照）
函体ユニット２は全体を鉄筋コンクリート構造、鉄骨や鋼板とコンクリートの合成構造としてもよいが、図４（ａ）に示す上版３、図４（ｂ）に示す底版５、図７に示す側板４のように鋼板製の外殻材１２に型鋼の補剛材１３を溶接したものにすると、函体ユニット２の剛性に対する重量をコンクリートに比べて軽量化でき、底版５の浮力調整空間１１を大きくとれる。なお鋼殻製の外殻材１２内の浮力調整空間１１の全部または一部には、函体ユニット設置後現地にて中詰コンクリート１５が充填される。
【００２１】
函体ユニット２には図２に示すように、側版４の近傍位置において、上版３と底版５には、この上版３から底版５を貫いて鋼管杭７を差し込み可能な貫通孔８が複数設けられている。鋼管杭７は函体ユニット２を水底地盤１０に設置した後、この上下の貫通孔８を通して水底地盤１０中に貫入される。なお、貫通孔８と鋼管杭７の間は、函体ユニット２の浮力調整用空間１１に対して水密的となるように接合されていて、この貫通部から前記空間１１内に水が流入しない。
上版３と底版５の各貫通孔８に差込まれた鋼管杭７は、底版５の貫通孔８を貫通した位置で切断され、切断された鋼管杭７の頭部は、図５に示すように函体ユニット２の底版５と強固に結合されている。この結合は詳細な説明は省くが結合部材１６，１６ａを介した溶接、スタッドやシアキーを介在させたコンクリート１５やグラウト等の公知の手段を用いてよい。底版上面の貫通孔８は蓋２６で閉じられる。なお、鋼管杭７の上部は上版３の上面まで伸長し、その位置で切断し、かつ水密的な接合処理を施してもよい。また、鋼管杭７はコンクリート杭にしてもよい。
人工地盤１は図６、図７に示すように，隣接する函体ユニット２同士を水底地盤１０に設置した状態でレベルを合わせて接合して構成される。接合手段は隣接する函体ユニット２の端面を高精度に位置決めすることが難しいため、ある程度の設置誤差があっても接合可能な方法を用いた方がよい。この函体ユニット２間の具体的な接合手段としては、ボルト接合や溶接などの接合部材（図では、接合部材１７として略図的に示す）で接合したり、ＰＣ鋼棒・鋼線を利用する。さらに、接合部は函体ユニット２に設けたジベル（図示せず）と充填コンクリート１５によって一体化するのもよい。
【００２２】
また、函体ユニット２の外表面のうち没水部、干満部、飛沫部は厳しい腐蝕環境に晒されるため鋼製函体にした場合は防食の必要がある。防食手段は従来の重防食塗装や没水部は電気防食の併用が適用できるが、経年劣化に対する塗替え等のメンテナンスが必要となる。
そこで、永年に渡ってメンテナンスフリーで防食性能を保持できるチタンやステンレス等の耐蝕性薄金属をライニングする防食法を採用するのが望ましい。
【００２３】
次に本発明に係る人工地盤の施工方法について、図１０（ａ），（ｂ）、図１１（ａ），（ｂ）、図１２（ａ），（ｂ）を参照して、下記（１）〜（８）の順で工程を説明する。
（１）人工地盤設置場所の水底は水深が浅く、函体ユニット２を引き込むことができない場合は事前に所定深さに掘削して地均ししておく。（図１０（ａ）に示す）
（２）陸上ヤードやドックで製作された函体ユニット２を浮力調整用空間１１を空にして浮上させた状態で設置場所まで曳航する。（図１０（ｂ）に示す）
（３）所定の設置場所に着いたら排気バルブと注水バルブ１４（図４（ｂ）に示す）を開き、浮力調整用空間１１に注水して浮力を減じ函体ユニット２を徐々に沈めていき、地均ししておいた水底地盤上１０に着地させる。この際、浮力調整用空間１１の全てに注水しないで、或る程度の浮力を残しておき函体ユニットを軟着底させた方が鋼管杭７の支持力負担を軽減できる。（図１１（ａ）に示す）
（４）次に函体ユニット２の貫通孔８に鋼管杭７を差し込み、ハンマー打撃や圧入工法等によって水底地盤１０中に貫入させる。鋼管杭７の接続延長は通常は溶接方式とされるが、迅速施工するにはネジ込み等のクイックジョイント方式を採用した方が望ましい。（図１１（ｂ）に示す）
（５）すべての鋼管杭７の貫入が終わったら、鋼管杭７の頭部と函体ユニット２を結合部材１６を介した溶接やスタッドジベル、シアキーを付けたコンクリート１５やグラウト等により結合する。鋼管杭７の余長部分は切断し、函体底版５の上面には蓋２６をしておく。（図１２（ａ）に示す）
（６）鋼製函体ユニット２の場合、浮力調整用空間１１には前記の注排水バルブを介してコンクリート１５を充填中詰めする。
（７）２基目以降の函体ユニット２は、隣接する既設函体ユニット２に並べて位置決めした状態で水底地盤１０上に沈設した後、レベルを合わせ接合材１７によって函体ユニット２の端部を接合して一体化する。（図１２（ｂ）に示す）
（８）函体ユニット２の上面にはコンクリートやアスファルト等の仕上げ材２７（図１，図７に示す）を施して完成する。
【００２４】
図３は、函体ユニット２に杭を用いない方式の人工地盤用函体ユニットの例である。本発明の方式は函体ユニット２に十分な浮力を残し、水底地盤１０に軟着底させるため水底地盤に大きな荷重を与えないで済むがその分、水平抵抗力が減少するため函体ユニット２が水底面で滑動しやすくなる。その対策として図３の例では、底版５の下側に鋼管杭７に代えて水平抵抗版９を突出させている。この水平抵抗版９は浅い水深の海域を曳航時に障害となる場合は、水底１０に函体ユニット２を設置後施工できるように予め函体ユニット底版５に前記杭７の貫通孔８と同様な孔を設けておく。そしてこの孔を利用して下方の水底地盤１０を掘削し、鋼製の水平抵抗版を設置したり、鉄筋コンクリートを打設してなる水平抵抗版を設ける。
【００２５】
【実施例】
本発明に係る人工地盤の具体的実施例の諸元について一例を示すと以下のとおりである。
水深４ｍの軟弱地盤に平面広さ５００ｍ×３００ｍの人工地盤を築造する場合、５０ｍ×１００ｍの函体ユニットを３０基接合して構成する。
函体ユニット２は全体高さ１１ｍで、内部は２方向とも通水可能な空間とされている。函体ユニットは鋼管杭支持または水平抵抗版を設けて軟着底設置され、上版レベルは＋７ｍ（水面）、底版レベルは−４ｍ（水底面）となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る人工地盤は軟弱地盤の水底においても人工地盤を確実に支持し、周辺水域の環境や生態系に対する悪影響がないように人工地盤下の水の流れを円滑にしたもので、さらに現地工事の工期を短縮化できる施工法であり、次のような立地条件に適用すると大きな効果を奏する。
【００２７】
▲１▼水底地盤の土質が軟弱で、比較的水深の浅い水際（臨海部）の場合。
人工地盤躯体をなす函体ユニットは主として杭によって水底地盤下の支持層で確実に支持されるか、または函体底版が水底地盤で軟着底状態で支持されるため、水底地盤の土質が軟弱であっても沈下が生じない。
また、杭を用いないで函体底版を水底地盤に軟着底状態で支持したものは水平抵抗版を設けているため、地震時などの水平荷重に対して水平移動が生じない。
【００２８】
▲２▼河口や水際のような流水のある場所。
人工地盤躯体をなす函体ユニットは内部を通水可能な空間としているため、河口部に設置して川幅を狭めても人工地盤下の流水を阻害しないため、洪水を引き起こすようなことがない。また、河口や水際部の周辺水域の河川水や潮流等に対して流況変化を生じさせることがなく、魚介類の水中生物の生態系を乱すような環境への悪影響がない。
【００２９】
▲３▼空港のような既設の施設・構造物の拡張の場合。
人工地盤の躯体は固定的に支持しているため、浮体人工地盤のように潮汐変化や、上載荷重によってレベルが変化することがなく、既設の施設・構造物と変動する段差が生じない。
▲４▼函体ユニットの底版と側版を鋼板製の外殻材に型鋼の補剛材を固着したものにした場合、函体ユニットの重量を軽減でき、かつ大きな浮力が得やすくい。また、底版と側版を鋼板製の外殻材とした場合函体ユニット表面の没水部、干満部、飛沫部に耐食製金属薄板をライニングすれば防食メンテナンスフリーとすることができる。
【００３０】
さらに、本発明の人工地盤の施工方法においては、函体ユニットを陸上ヤードやドックで完成形に近い状態に製作し、現地に曳航して設置するため現地工事の工期を短縮化できる。また、地均しした水底地盤に着地させて函体ユニット同士の接合を行うため作業が容易、かつ確実にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る人工地盤の実施例の一部斜視図。
【図２】函体ユニットの第１例の斜視図（杭支持方式）。
【図３】函体ユニットの第２例の斜視図（軟着底方式）。
【図４】（ａ）は函体ユニットを鋼殻構造とした場合の上版の断面図。（ｂ）は函体ユニットを鋼殻構造とした場合の底版の断面図。
【図５】底版と杭（鋼管杭）の結合構造例の断面図。
【図６】函体ユニットの接合図。
【図７】図６の（ｃ）部の拡大断面図。
【図８】本発明の人工地盤を河口部に設置した例の斜視図。
【図９】本発明の人工地盤を臨海部に設置した例の斜視図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明の人工地盤の設置方法に係る第１，第２工程図。
【図１１】（ａ），（ｂ）は本発明の人工地盤の設置方法に係る第３，第４工程図。
【図１２】（ａ），（ｂ）は本発明の人工地盤の設置方法に係る第５，第６工程図。
【図１３】従来例の斜視図。
【符号の説明】
１  人工地盤
２  函体ユニット
３  上版
４  側版
５  底版
６  通水空間
７  杭（鋼管杭）
８  貫通孔
９  水平抵抗版
１０  水底地盤
１１  浮力調整用空間
１２  鋼板（鋼殻）
１３  補剛材
１４  注排水バルブ
１５  コンクリート
１６  結合部材
１７  接合材
１８  河口部
１９  水流
２０  臨海部
２１  逆Ｔ字ユニット
２２  床版
２３  基盤部
２４  垂直壁
２５  エア室
２６  蓋
２７  仕上げ材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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