(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型の布袋を水底に降ろして、その底部を環状のアンカーにより水底に固定した後、前記布袋の開口端部側を環状のフロートで吊上げて該布袋を円筒形状に展開させ、次に、該布袋の周りを拘束バンドで囲み、該拘束バンドを、前記布袋の底部側から所定のピッチで上昇させて、各上昇位置で、該拘束バンドで囲まれた布袋内領域に流動性を有する水中硬化材料を供給し、順次硬化させて硬化層を積層していくことを特徴とする円柱状水中構造物の構築工法。
【請求項２】
布袋が、透水性を有することを特徴とする請求項１に記載の円柱状水中構造物の構築工法。
【請求項３】
布袋が、予めその外周面に縦横に縫着したベルトにより補強されていることを特徴とする請求項１または２に記載の円柱状水中構造物の構築工法。
【請求項４】
アンカーが、陸上で布袋の内底部に配置固定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の円柱状水中構造物の構築工法。
【請求項５】
フロートを水没させ、布袋の開口に臨む領域にトレミー台船を乗入れて、トレミー管を通じて水中硬化材料を供給することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の円柱状水中構造物の構築工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動性を有する水中硬化材料を水中投入して水中構造物を構築する工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、突堤、防波堤、埋立地内の中仕切り堤等を構築するには、岩ずりや礫などの築堤材料を水中に直接投棄して堆積させる工法が多く採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した築堤工法によれば、築堤材料を水中に直接投棄するため、堆積部分が断面台形状に拡がって堤体が大断面化し、比較的高価な岩ずりや礫が大量に必要となって、コスト負担が大きくなるという問題があった。
【０００４】
なお、築堤材料として土砂を用いることにより、上記したコスト負担を軽減することができるが、この場合は、上記した堤体の大断面化が顕著となり、大水深で規模が大きくなる堤体への適用は、実質不可能となる。
また、鋼矢板やコンクリート矢板を打設してなる矢板壁、あるいは杭に支持させた鋼製型枠により計画築堤領域を囲んで、この中にモルタルやコンクリートあるいは改良土などの水中硬化材料を投入、硬化させて、堤体の小断面化を図ることも一部で行われているが、この場合は、矢板壁や型枠の構築に多大の工数と費用とを要し、根本的な解決には至らない。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点を解決することを課題としてなされたもので、その目的とするところは、岩ずりや礫などの比較的高価な材料を用いることなく、かつ特別の矢板壁や型枠を用いることなく小断面の水中構造物を構築することを可能にし、もって工期短縮やコスト低減に寄与する水中構造物の構築工法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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工法は、大型の布袋を水底に降ろして、その底部を環状のアンカーにより水底に固定した後、前記布袋の開口端部側を環状のフロートで吊上げて該布袋を円筒形状に展開させ、次に、該布袋の周りを拘束バンドで囲み、該拘束バンドを、前記布袋の底部側から所定のピッチで上昇させて、各上昇位置で、該拘束バンドで囲まれた布袋内領域に流動性を有する水中硬化材料を供給し、順次硬化させて硬化層を積層していくことを特徴とする。
【０００８】
上記のように構成した発明においては、フロートから布袋に張力が加えられているので、布袋が、その内部に供給された水中硬化材料の土圧に抵抗し、したがって、水中硬化材料の供給量すなわち堆積厚さを適当に設定することで、布袋は所定の円筒形状を維持し、この水中硬化材料の供給とその硬化待ちとを繰り返すことで、円板状の硬化層が順次積層されて、円柱状水中構造物が完成する。
しかして、本発明においては、布袋の周りを囲む拘束バンドが布袋を外側から補強するので、布袋は土圧に十分に耐え、結果として水中硬化材料の供給量を増やして、各硬化層の厚さを可及的に増大させることができる。
【０００９】
上記した本発明において用いる布袋は、透水性を有する構造とするのが望ましく、これにより水中硬化材料の圧密化が進み、構築される水中構造物の強度が向上する。
また、この布袋は、予めその外周面に縦横に縫着したベルトにより補強されている構造とするのが望ましく、これにより布袋に大きな張力を加えることが可能になる。
また、上記アンカーは、陸上で布袋の内底部に配置固定されるようにしてよく、この場合は、水中作業を大幅に省略することができて、布袋の据付作業が著しく向上する。
上記本発明においてはさらに、フロートを水没させ、布袋の開口に臨む領域にトレミー台船を乗入れて、トレミー管を通じて水中硬化材料を供給するようにしてもよく、この場合は、効率よく水中硬化材料を供給することができる。
【００１０】
上記した本発明で用いる水中硬化材料の種類は任意であり、モルタルやコンクリートを単独で用いることができることはもちろん、土砂中にセメントや石灰などの硬化材を混入した改良土を用いることができる。改良土を用いる場合は、その主材料としての土砂は浚渫土砂であっても、あるいはシールド工法で発生した土砂であってもよく、コスト的に有利となる。この場合、前記した土砂に硬化材を混入する方法としては、土砂を空気圧送する輸送管中に固化材を供給して混合する管中混合方式、あるいは土砂の輸送元で固化材を混合した後、空気圧送する事前混合方式を採用することができる。また、この改良土には、所望により石炭灰、軽量材等を副材料として混入してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１乃至図９は、本発明に係る水中構造物の構築工法の第１の実施の形態を示したものである。本第１の実施の形態は、海底１上に海面に突出する円柱状の水中構造物２（図９）を構築しようとするもので、その構築に際しては、図２に示すように展開することにより有底円筒形状となる大型の布袋３を用意し、先ず、この布袋３を海底１に降ろして、その底部を内側から環状のアンカー４により海底１に固定し（図３）、次に、図１に示すようにこの布袋３の開口端部側を環状のフロート５で吊上げて該布袋３を前記した所定の円筒形状に展開させる。その後、同じく図１に示すように前記布袋３の周りを、流体を封入した可撓性の拘束バンド６で囲み、該拘束バンド６を、布袋３の底部側から所定のピッチで上昇させて、各上昇位置で、拘束バンド６で囲まれた布袋３内の領域に、トレミー台船７からトレミー管８を通じて流動性を有する水中硬化材料９を供給し、これを順次硬化させて、図９に示すように各硬化層１０を積層した円柱状の水中構造物２を完成させる。
【００１３】
上記布袋３は、ここでは、図２に示すようにその開口端側が裁頭円錐状に絞られており、したがって、正確には有底筒状をなす本体部１１と裁頭円錐状をなす絞り部１２とを連接した構造となっている。この布袋３は、透水性を有しかつ十分なる引張強さを有する材料、例えばポリエステル繊維シートからなっており、その外周面に逢着した複数の縦ベルト１３と横ベルト１４とにより補強されている。布袋３の大きさは、一例として、その本体部１１の外径Ｄ1 が１５〜２０ｍ、口径Ｄ2 が１０〜１２ｍとなっており、また、その全高Ｈは最高潮位に対応する水深Ｌ（図１）よりもわずか大きくなるように設定されている。
【００１４】
本実施の形態においては、上記のごとく用意した布袋３の内底部に、陸上において前記アンカー４を配置し、予め布袋３とアンカー４とを連結一体化してサブアセンブリ体１５（図３）とし、これを、図４に示すように適宜の吊具１６を利用して起重機船１７で吊って陸上から海上の施工現場まで搬送し、海底１の所定箇所に据付ける。アンカー４は、ここではポリエチレン製のスパイラル管１８内にコンクリート１９を打設してなるもので（図３）、フロート５の浮力に抗して布袋３の底部を海底１に定着させるに足る十分なる重量を有している。
【００１５】
上記サブアセンブリ体１５を製作するには、例えば図５に示すように、陸上の平坦地に、布袋３の本体部１１の外径Ｄ1 と同じ直径を有するピッチ円に外接するように複数の外側土嚢２０を所定のピッチで並べた後、これら外側土嚢２０の内側に底部３ａが拡がるように布袋３をセットする。次に、この布袋３の底部３ａの上に前記外側土壌２０に内接するように前記スパイラル管１８を配置し、さらにこのスパイラル管１８の内側に複数の内側土嚢２１を所定のピッチで並べて、両土嚢２０と２１とにより挟むようにしてスパイラル管１８を位置固定する。その後、スパイラル管１８に予め設けられた複数の注入口１８ａを通じて管内にコンクリートを流し込み、そのまま養生硬化させ、これにてアンカー４は完成する。そして、このアンカー４が完成した後は、内側土嚢２１を取除いて、アンカー４と布袋３とを適宜の締結具を用いて結合して前記サブアセンブリ体１５を完成させ、布袋３の本体部１１と絞り部１２とは折り畳んだ状態として（図３）、前出図４に示した態様で施工現場へ搬送する。なお、前記サブアセンブリ体１５の製作に際して、予め布袋３の底部３ａの下面から放射方向へ複数の吊りロープ２２（図１、４）を引出しておくことで、この吊りロープ２２を、前記吊具１６によるサブアセンブリ体１５の吊上げに用いることができる。
【００１６】
上記サブアセンブリ体１５の海底１への据付けを終えたら、前出図４に示したように作業船２３から潜水士２４を海底１に降ろし、布袋３に前記フロート５を取付ける。フロート５は、ゴム引き布シートを素材とする袋状物からなっており、その内部に空気を供給することで扁平状態から断面だ円形乃至円形に膨張するようになっている。このフロート５には、図６に示すようにその円周方向に等配して複数のフック（カラビナ）２５が設けられ、一方、布袋３の外面の補強用縦ベルト１３には、布袋３の本体部１１と絞り部１２との境界付近に位置して前記フック２５に係合可能な複数のシャックル２６が設けられている。フロート５の取付けに際しては、これを扁平状態として海底１に沈め、潜水士２４がフック２５をシャックル２６に順次引掛けて、フロート５を布袋３に保持させる。その後、このフロート５内に空気を圧送すると、フロート５が膨張して浮上し、これに引張られて布袋３が円筒形状に展開する。本実施の形態においては、布袋３の本体部１１と絞り部１２との境界付近にフロート５を取付けているので、図１に示すように、フロート５は海中に所定深さだけ沈んだ状態となり、したがって、布袋３の開口に臨む領域にトレミー台船７を乗入れできるようになる。
【００１７】
上記フロート５による布袋３の展開を終えたら、この布袋３の本体部１１の周りを前記可撓性の拘束バンド６で囲む。この拘束バンド６もまた、フロート５と同様にゴム引き布シートを素材とする袋状物からなっており、その内部に流体（ここでは海水）を供給することで扁平状態から断面だ円形乃至円形に膨張する。この拘束バンド６には、図７に示すようにその円周方向に等配して複数対のフック（カラビナ）２７が設けられ、一方、布袋３の外面の補強用縦ベルト１３には、その円周方向と高さ方向とに等配して前記フック２７に係合可能な複数のシャックル２８が設けられている。拘束バンド６を布袋３に取付けるには、フロート５の場合と同様、これを扁平状態として海底１に沈め、潜水士２４がフック２７をシャックル２８に順次引掛けて、拘束バンド６を布袋３に保持させる。そして、この状態で拘束バンド６に海水を供給すると、拘束バンド６が膨張して布袋３を外側から局部的に押え、布袋３は、前記拘束バンド６による押えの利いた部分が剛体的に円筒形状を維持するようになる。
【００１８】
本第１の実施の形態においては、最初に、上記拘束バンド６を、前出図１に示したように布袋３の底部のアンカー４に近接する部位に位置決めし、その位置で内部に海水を供給して膨張させる。この準備完了後、トレミー台船７を布袋３の開口に臨む領域に乗入れ、図１に示すように、トレミー台船７からトレミー管８を布袋３の内底部付近まで延ばし、先ずアンカー４の高さまで水中硬化材料９を供給し、そのまま養生させて下地となる円板状の硬化層１０Ａを形成する。この硬化層１０Ａの打設により布袋３の底部は強固に海底１に定着し、したがって、その後、フロート５に供給する空気量を増やして浮力を増しても、布袋３の支持は安定する。なお、緊急時に対処するため、前記吊りロープ２２を布袋３のシャックル２７、２５を通して上方へ延ばして、その端部をトレミー台船７に係止させておく。
【００１９】
次に、同じく図１に示すように、トレミー管８を通じて上記下地の硬化層１０Ａ上に水中硬化材料９を供給し、拘束バンド６の頂部とほぼ同じ高さレベルまで水中硬化材料９を堆積させてその供給を停止する。この水中硬化材料９の供給により布袋３の周壁には土圧が作用するが、拘束バンド６が布袋３を外側から補強しているので、布袋３は所定の円筒形状を維持する。したがって、水中硬化材量９を供給した後、所定時間（１〜２日）養生させると、下地の硬化層１０Ａ上には第２層目の円板状の硬化層１０Ｂが形成される（図８）。本第１の実施の形態においては、前記養生の途中で拘束バンド６内の海水を半分程度抜く。すると、拘束バンド６は断面収縮し、残存する土圧により布袋３がわずかに拡張（拡径）し、結果として硬化層１０Ｂの外面形状が整えられる。
【００２０】
上記硬化層１０Ｂを形成するための養生が最終段階に達したら、フック２７をシャックル２８から外して拘束バンド６を布袋３から離脱させ、該拘束バンド６をほぼその幅（高さ）分だけ上昇させて、布袋３に付け直す。その後、拘束バンド６内に海水を供給して再びこれを膨張させ、さらに、前記した手順で水中硬化材料９の供給とその養生（硬化待ち）とを繰返して、第３層目の硬化層を積層形成し、以降、前記した作業工程を繰り返して、硬化層を順次積層していく。
【００２１】
このようにして、ほぼフロート４を取付けた部位まで硬化層が積層されたら、トレミー台船７を布袋３の上方域から退去させ、図８に示すように最上層の硬化層１０Ｇの中央に支柱２９を建込む。そして、この支柱２９の上端に前記吊りロープ２２を引張り込んで、布袋３の絞り部１２を所定の裁頭円錐形状に展開させる。その後、例えば起重機船１７から吊下げた注入管３０を利用して、前記布袋３の絞り部１２内に水中硬化材料９を供給し、そのまま養生固化させてさらに硬化層をかさ上げしていく。この際、海面付近の作業となるため、波浪の影響で水中硬化材料９が外部へ流出しようとするが、布袋３の絞り部１２によって開口部が絞られているので、その流出が抑制され、この結果、海面付近の硬化層を安定して形成できる。このようにして、図９に示すように上部が海上に露出する１つの円柱状の水中構造物２が完成し、これからフロート５を撤去して工事は終了する。
【００２２】
なお、上記第１の実施の形態の実施に際しては、図１０に示すように、２つの拘束バンド６，６を連結して、これらを一体的に布袋３に取付けるようにしてもよく、この場合は、２つの拘束バンド６で囲まれた布袋３の領域内に一度に水中硬化材料９を供給して、一回の打設でより厚肉の硬化層１０′を形成することができ、円柱状の水中構造物２をより短期間で構築できるようになる。
【００２３】
図１１は、上記第１の実施の形態の工法を利用した築堤工法を示したものである。本築堤工法においては、上記第１の実施の形態の工法を所定のピッチで実施し、この際、相隣接する円柱状水中構造物２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…の周面を相互に接触させるようにする。各水中構造物２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…を相互に接触させるには、上記第１の実施の形態の実施に際し、拘束バンド６による布袋３の拘束を、水中硬化材料９の養生の初期段階で解放するようにすればよく、これにより、土圧を受けて布袋３が拡張し、結果として各硬化層が側方へ膨出して相互に接触するようになる。なお、この築堤工法は、各水中構造物２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…を１つずつ完成させるように実施しても、あるいは、複数並列して同時に完成させるように実施してもよいものである。
【００２４】
図１２および図１３は、本発明に係る水中構造物の構築工法の第２の実施の形態を示したものである。本第２の実施の形態においては、上記第１の実施の形態で用いた布袋３から絞り部１２（図２）を省略した単純な有底円筒形状の大型の布袋３１を用意する。そして、上記第１の実施の形態と同様に、この布袋３１を、その内底部に予め配置したアンカー３２と共に海底１に降ろして、その底部を海底１に定着させ、続いて、この布袋３１の開口端部側を環状のフロート３３で吊上げて該布袋３１を前記した所定の円筒形状に展開させ、その後、この布袋３１の開口端部内の相対向する壁間を複数の緊張ロープ３４で連結する。なお、布袋３１を縦バンド３５および横バンド３６で補強する点は第１の実施形態と同様である。また、アンカー３２の製作方法、フロート３３の構造、布袋３１に対するフロート３３の結合構造等は前記第１の実施の形態における場合とほぼ同様であるので、ここでは、それらの説明を省略する。
【００２５】
上記準備完了後、例えば作業船（図示略）から布袋３１内に供給管３７を延ばし、先ずアンカー３２の高さまで水中硬化材料９を供給し、そのまま養生させて下地となる円板状の硬化層１０Ａを形成し、次に、この硬化層１０Ａ上に所定厚さに水中硬化材料９を供給して、その養生硬化を待つ。本第２の実施の形態においては、布袋３１の開口部の相対向する壁間を連結する複数の緊張ロープ３４が布袋３１に加える張力を増大させて、その形状維持に寄与するので、水中硬化材料９から土圧がかかっても布袋３１はわずか拡張するだけとなる。すなわち、水中硬化材料９の養生硬化により下地の硬化層１０Ａ上にはこれよりわずか大径の第２層目の円板状の硬化層１０Ｂが形成され、以降、水中硬化材料９の供給とその養生とを所定のピッチで繰り返すことで、最終的に、円柱形状の水中構造物が完成する。
【００２６】
本第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で必要とした拘束バンド６が不要になるので、施工はより簡単となり、第１の実施の形態よりも工期は短縮する。なお、上記緊張ロープ３４は、予め布袋３１に取付けておいてもよい。また、この緊張ロープ３４は、布袋３１の開口部付近だけでなく、その内部側にも配設してもよいものである。ここで用いる布袋３１には、前記第１の実施の形態における絞り部１２（図２）を設けてもよいことはもちろんで、この場合は、第１の実施の形態と同様の手順で（図８）、最終の硬化層を積層する。
【００２７】
図１４および図１５は、上記第２の実施の形態の工法を発展させた築堤工法を示したものである。本築堤工法においては、計画築堤領域の輪郭とほぼ同じ長尺矩形の底面形状を有する布袋４１を用意し、この布袋４１を、その内底部に予め配置した同じ長尺矩形のアンカー４２と共に海底１に降ろして、その底部を海底１に定着させた後、この布袋４１の開口端部側をアンカー４２より一回り小さい長尺矩形のフロート４３で吊上げて該布袋４１を山形に展開させ、その後、この布袋４１の開口端部内の相対向する内縁間を複数の緊張ロープ４４で連結する。
【００２８】
上記準備完了後、例えば作業船（図示略）から布袋４１内に供給管４５を延ばし、先ずアンカー４２の高さまで水中硬化材料９を供給し、そのまま養生させて下地となる矩形の硬化層５０Ａを形成し、次に、この硬化層５０Ａ上に所定厚さに水中硬化材料９と供給して、その養生硬化を待つ。本築堤工法においては、布袋４１の開口部の相対向する内縁間を連結する複数の緊張ロープ４４が布袋４１に加える張力を増大させて、その形状維持に寄与するので、水中硬化材料９から土圧がかかってもわずか拡張するだけとなる。すなわち、水中硬化材料９をそのまま養生硬化させることで、下地の硬化層５０Ａ上には第２層目の矩形状の硬化層５０Ｂが形成される。したがって、この水中硬化材料９の供給とその養生とを所定のピッチで繰返すことで、硬化層が順次積層して、最終的に断面台形状をなす堤体が完成する。本築堤工法によれば、一回の工事で必要とする堤体が完成するので、上記した円柱状水中構造物２を連接する築堤工法（図１１）に比べて工期が短縮する。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る水中構造物の構築工法によれば、アンカーとフロートとを用いて水中に展開させた布袋内に水中硬化材料を供給し、これを層状に硬化させて積層していくことで、岩ずりや礫などの比較的高価な材料に頼ることなく、小断面化した円柱状水中構造物または堤体を高能率に構築することができ、工期の短縮はもとより工費の低減に大きく寄与する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水中構造物の構築工法の第１の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態で用いる布袋の構造を示す斜視図である。
【図３】第１の実施の形態で用いる布袋とアンカーとの海底への据付け状態を示す断面図である。
【図４】布袋とアンカーとを組合せたサブアセンブリ体の海底への据付け状況を示す模式図である。
【図５】布袋とアンカーとの組合せてサブアセンブリ体とする組立手順を示す模式図である。
【図６】第１の実施の形態で用いる布袋とフロートとの結合構造を示す断面図である。
【図７】第１の実施の形態で用いる布袋と拘束バンドとの結合構造を示す断面図である。
【図８】第１の実施の形態の最終段階を模式的に示す断面図である。
【図９】第１の実施の形態で完成した円柱状水中構造物の構造を示す断面図である。
【図１０】第１の実施の形態の変形例を模式的に示す断面図である。
【図１１】第１の実施の形態を利用した築堤工法により完成させた堤体の構造を模式的に示す平面図である。
【図１２】本発明に係る水中構造物の構築工法の第２の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図１３】第２の実施の形態で用いる布袋の展開状態を示す斜視図である。
【図１４】第２の実施の形態を発展させた構築工法を模式的に示す断面図である。
【図１５】第２の実施の形態を発展させた構築工法を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１    海底（水底）
２、２Ａ〜２Ｃ  円柱状水中構造物
３、３１、４１  布袋
４、３２、４２  アンカー
５、３３、４３  フロート
６    拘束バンド
７    トレミー台船
８    トレミー管
９    水中硬化材料
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｇ、１０′、５０Ａ、５０Ｂ  硬化層
１３、１４、３５、３６  補強用ベルト
３４、４４  緊張ロープ
【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】
0003790951.tif 000013
【図１３】
0003790951.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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