(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底地盤に設置して構造物を建設するジャケット構造体において、連結部材によって複数の杭ガイド部材が一体に連結され、下端部に前記水底地盤に対する高さ調整を行う高さ調整手段が設けられ、前記高さ調整手段が、前記杭ガイド部材の下端部に装着された取付架台と、該取付架台に装着された複数の油圧ジャッキと、該各油圧ジャッキによって上下移動する複数の脚部とを有したことを特徴とするジャケット構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋脚などの水上に立設する構造物を建設する場合に、水底地盤に設置して用いられるジャケット構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、橋梁基礎には、直接基礎、場所打ち杭基礎、鋼管杭基礎、ケーソン基礎などが従来から知られている。例えば、杭基礎によって建設された橋脚では、複数本の杭が海底地盤の軟弱地盤を貫通して支持地盤まで打ち込まれ、この各杭上に鉄筋コンクリートによってフーチングが構築され、このフーチングの上に橋脚を立設し、この橋脚がフーチング内に予め埋め込まれたアンカーフレームにアンカーボルトにより接合されている。また、ケーソン基礎によって建設された橋脚では、海底の支持地盤を所定広さ整地し、この地盤整地面に内部にコンクリートが打設されたケーソンを設置し、このケーソンの上に橋脚を立設し、この橋脚がケーソン内に予め埋め込まれたアンカーフレームにアンカーボルトにより接合されている。
【０００３】
ところが、このような杭基礎の場合、比較的水深の大きい海底に橋脚を構築するときに、技術的に困難性が伴い、高コストとなってしまうという問題がある。また、ケーソン基礎の場合、水深数十ｍ程度までの海底ならば問題ないが、それよりも深い海底にあっては、地盤整地面を形成するのに大規模な海上工事を必要とし、高コストで工事期間も長くなり、その間に航路を制限しなければならず、更に、支持地盤の上層に軟弱地盤があると、地盤改良工事も必要となってしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、海底地盤に鉄筋コンクリートによるフーチングを構築したり、内部にコンクリートが打設されたケーソンを設置するのを不要とすることで、建設工事の容易化や低コスト化を図ったものとしてジャケット式基礎を用いた技術がある。図１２に従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚の概略を示す。
【０００５】
従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚において、図１２に示すように、海底の支持地盤001に対して、多数のガイドパイプ002が連結部材003によって連結されて構成されたジャケット構造体004を設置し、図示しない杭打ち機によって各ガイドパイプ002を用いて複数本の杭005が支持地盤001に打ち込まれている。そして、このジャケット構造体004上に鉄筋コンクリートによってフーチング006が構築されている。このフーチング006内には予めアンカーボルト007とアンカーフレーム008が埋め込まれており、このフーチング006の上に橋脚009が立設して接合されている。
【０００６】
なお、このような技術は、例えば、特開昭６１−５７７２１号公報に「マルチパイルジャケット構造の水中基礎施工法」として開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のジャケット式基礎施工法において、ジャケット構造体004を支持地盤001に水平状態で設置する必要から、予め、支持地盤001に受台を設置している。図１３に従来のジャケット構造体の設置作業を表す概略を示す。まず、図１３(ａ)に示すように、支持地盤001にセッティングパイル011を打設し、図１３(ｂ)に示すように、このセッティングパイル011の上部を切断して受台012を固定する。そして、複数の受台012が設置されたら、図１３(ｃ)に示すように、ジャケット構造体004を沈降してこの受台012上に載置し、前述した杭005の打ち込み作業を行う。
【０００８】
このように支持地盤001に予め受台012を設け、この受台012上にジャケット構造体004を沈降して載置しているため、受台012の設置作業が水中での作業となり、作業性が悪く作業者にかかる負担が大きいという問題がある。また、受台012の高さによりジャケット構造体004の水平度を調整することから、このジャケット構造体004を高精度に姿勢調整することができないという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するものであって、姿勢調整を容易に且つ高精度に行うことで設置作業の作業性の向上を図ったジャケット構造体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明のジャケット構造体は、水底地盤に設置して構造物を建設するジャケット構造体において、連結部材によって複数の杭ガイド部材が一体に連結され、下端部に前記水底地盤に対する高さ調整を行う高さ調整手段が設けられ、前記高さ調整手段が、前記杭ガイド部材の下端部に装着された取付架台と、該取付架台に装着された複数の油圧ジャッキと、該各油圧ジャッキによって上下移動する複数の脚部とを有したことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１に本発明の第１実施形態に係るジャケット構造体を用いた設置された橋脚の概略、図２に本実施形態のジャケット構造体の概略、図３に本実施形態の高さ調整装置の正面視、図４に図３のIV−IV断面、図５及び図６にジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略、図７に高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略を示す。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のジャケット構造体１１は、上部の軟弱地盤と下部の支持地盤とから構成される図示しない水底地盤上に設置して構造物としての橋桁３１の橋脚３２を建設するためのものである。即ち、このジャケット構造体１１は、連結部材１２によって連結された複数の杭ガイド部材（レグ）１３，１４と、この各杭ガイド部材１３，１４の上端集合部に装着された中空形状をなすフーチング１５とから構成されている。
【００１８】
このジャケット構造体１１について詳細に説明すると、図１及び図２に示すように、フーチング１５は上鋼板１６と下鋼板１７と４枚の外周鋼板１８により矩形箱型形状に形成されており、中央部寄りに直杭用の４つの杭ガイド部材１３の上端部が貫入し、外側に斜杭用の４つの杭ガイド部材１４の上端部が貫入している。この杭ガイド部材１３，１４は所定長さの円筒形状をなし、杭ガイド部材１３に対して杭ガイド部材１４は下部が外方に広がっており、各杭ガイド部材１３，１４同志が複数の連結部材１２によって一体に連結されている。この杭ガイド部材１３，１４は、ジャケット構造体１１が水底地盤上に設置されたときに、ガイドとして直杭１９及び斜杭２０をこの水底地盤に打ち込むためのものである。
【００１９】
各杭ガイド部材１３，１４の上端部はフーチング１５の上鋼板１６及び下鋼板１７に貫入して上方に開口しているが、このフーチング１５の内部には図示しない複数の縦梁部材が格子状に配設され、杭ガイド部材１３，１４がフーチング１５の内面に連結支持されている。また、フーチング１５内には橋脚３２の下部が貫入し、縦梁部材に連結支持され、フーチング１５から上方に向けて橋脚３２が立設されることとなる。
【００２０】
また、このジャケット構造体１１が水底地盤に設置されたとき、フーチング１５が飛沫帯に位置するように構成されており、このフーチング１５の外周部に防食処理が施されており、この防食処理としては、例えば、表面にチタン合金などの高耐食性金属を固定したり、被覆コンクリートを介して犠牲鋼板を固定するようにしている。
【００２１】
更に、ジャケット構造体１１にて、４本の杭ガイド部材１３の下端部には水底地盤Ｇに対して高さ調整を行う高さ調整装置２１が設けられている（図２には、１つの杭ガイド部材１３にだけ高さ調整装置２１を記載）。この高さ調整装置２１において、図３及び図４に示すように、杭ガイド部材１３の下端部にはリング形状をなす取付架台２２が相対移動自在に嵌合し、複数の取付ボルト２３により杭ガイド部材１３に取付けられている。この取付架台２２の下端部にはフランジ２４が固定され、４つのリブ２５により補強されている。一方、水底地盤Ｇに設置される支持架台２６はリング形状をなし、上端部にフランジ２７が固定され、４つのリブ２８により補強されており、下端部にリング形状の支持板２９が固定されている。そして、取付架台２２のフランジ２４には４本の油圧ジャッキ３０が装着されており、駆動ロッド３０ａの先端部が支持架台２６のフランジ２７に連結されている。
【００２２】
従って、４本の杭ガイド部材１３の下端部に取付架台２２が複数の取付ボルト２３により取付けられ、支持架台２６の支持板２９が水底地盤Ｇに設置された状態で、各油圧ジャッキ３０を同期して伸縮することで、支持架台２６に対して取付架台２２を介して杭ガイド部材１３を上下移動し、その高さを調整することができる。この場合、各油圧ジャッキ３０の作動制御はジャケット構造体１１の上方から遠隔操作により可能となっている。
【００２３】
ここで、上述したジャケット構造体１１を用いた橋桁３１及び橋脚３２の建設工法について、図５乃至図７を用いて説明する。
【００２４】
図５(ａ)に示すように、ジャケット構造体１１は所定の工場のドック４１にて製作され、予め、杭ガイド部材１３の下端部に高さ調整装置２１を装着しており、製作が完了するとドック４１内に海水を入れてこのジャケット構造体１１を浮上させる。この場合、図５(ｂ)に示すように、ジャケット構造体１１は中空形状をなすフーチング１５により浮力を得ると共に、各杭ガイド部材１３，１４内に上端部から圧力空気を供給（圧気）することで浮力を得て、ジャケット構造体１１を海上４２に浮かべて全体のバランスをとっている。そして、前後一対の曵船４３によって海上４２に浮かんだジャケット構造体１１を牽引し、設置場所まで運搬する。
【００２５】
そして、ジャケット構造体１１が設置場所まで曳航されると、図６(ａ)に示すように、杭ガイド部材１３，１４内へ注水を行うことで、ジャケット構造体１１のバランスをとりながら沈めていき、水底地盤Ｇに位置決め載置し、ジャケット構造体１１の姿勢、つまり、水平度を調整する。即ち、図７(ａ)に示すように、ジャケット構造体１１の４つの杭ガイド部材１３の下端部にはそれぞれ高さ調整装置２１が装着されており、各高さ調整装置２１の支持架台２６が水底地盤Ｇに設置している。ジャケット構造体１１には水準器が搭載されており、水底地盤Ｇが傾斜しているときには、この高さ調整装置２１を作動して傾いている杭ガイド部材１３を上昇する。この場合、図７(ｂ)に示すように、各油圧ジャッキ３０を同期して伸長することで、支持架台２６に対して取付架台２２と一体の杭ガイド部材１３を上昇してその高さを調整し、ジャケット構造体１１の水平度を調整する。
【００２６】
このようにジャケット構造体１１が水底地盤Ｇの所定の位置に位置決めされて水平度が調整されるると、図６(ａ)に戻り、まず、このジャケット構造体１１の上部に搭載した杭打ちハンマ４４を用いてジャケット構造体１１の杭ガイド部材１３内に直杭１９を挿入し、この杭打ちハンマ４４により直杭１９を水底地盤Ｇへ打ち込んでいく。次に、図６(ｂ)に示すように、杭打ちハンマ４４を用いてジャケット構造体１１の杭ガイド部材１４内に斜杭２０を挿入し、この杭打ちハンマ４４により斜杭２０を水底地盤Ｇへ打ち込んでいく。
【００２７】
そして、この杭打ち作業により各杭ガイド部材１３，１４を介して直杭１９及び斜杭２０が水底地盤Ｇへ打ち込まれると、杭ガイド部材１３，１４と各杭１９，２０とを溶接等により連結固定し、内部にコンクリートを打設することで、ジャケット構造体１１を水底地盤Ｇに固定することができる。その後、杭打ち作業が完了して多数の杭１９，２０によってジャケット構造体１１が水底地盤Ｇに設置されると、図６(ｃ)に示すように、ジャケット構造体１１の上部に橋桁３１を建設する。
【００２８】
このように本実施形態にあっては、連結部材１２によって複数の杭ガイド部材１３，１４を連結すると共に、杭ガイド部材１３の下端部に高さ調整装置２１を装着してジャケット構造体１１を構成し、このジャケット構造体１１を海上４２から沈降して水底地盤Ｇに載置し、このときに高さ調整装置２１を作動してジャケット構造体１１の姿勢（水平度）を調整した後、杭１９，２０を杭ガイド部材１３，１４を通して水底地盤Ｇに打ち込んで固定している。
【００２９】
従って、水底地盤Ｇが傾斜していても、複数の杭ガイド部材１３に装着された所定の高さ調整装置２１を遠隔により作動して高さ調整を行うことで、ジャケット構造体１１の姿勢を調整して容易に水平状態に位置決めすることができる。そのため、作業者による水中での作業が不要となって作業性が向上すると共に、各油圧ジャッキ３０の伸縮量をそれぞれ調整することで、ジャケット構造体１１の水平度を微調整することができ、ジャケット構造体１１を高精度に姿勢調整することができる。そして、高さ調整装置２１は支持架台２６の支持板２９が水底地盤Ｇに設置されるため、軟弱地盤であっても支持架台２６は杭ガイド部材１３を介してジャケット構造体１１を支持することができる。なお、水底地盤Ｇが軟弱地盤の場合は、水底地盤Ｇ上に面圧シートを敷設し、この面圧シート上に高さ調整装置２１を介してジャケット構造体１１を設置してもよい。
【００３０】
また、水中にコンクリートを打設する必要がなくなって作業が簡素化されると共に作業期間も短くなり、また、ジャケット構造体１１の小型軽量化が図れると共に、フーチング１５の重量が軽減されて転倒モーメントが減少し、構造物を安定して支持でき、更に、フーチング１５上に橋脚３２を容易に立設して製造コストを低減できると共に作業性を向上できる。
【００３１】
更に、工場から設置場所への運搬時にその浮力によって海上４２を曳航し、杭ガイド部材１３，１４等に注水することで沈下させればよく、運搬用の大型クレーン船や台船が不要となると共に、設置時の吊上げ・吊下げ作業も不要となり、コスト低減、作業時間の短縮による作業効率の向上が図れる。また、このフーチング１５が密閉中空形状であるために、ジャケット構造体１１の設置後に浮力が作用し、橋脚３２からジャケット構造体１１に作用する荷重を低減することができ、ジャケット構造体１１を支持する杭１９，２０の本数を減少してジャケット構造体１１の小型軽量化が図れる。また、連結部材１２により杭ガイド部材１３，１４を連結し、フーチング１５内でこの杭ガイド部材１３，１４を縦梁部材２１を介して連結したことで、振動に対してこのジャケット構造体１１全体が撓んでその揺れを吸収することで、コンクリートなどの剛体に対して耐震性に優れている。
【００３２】
図８に本発明の第２実施形態に係るジャケット構造体に装着された高さ調整装置の正面視、図９に高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略、図１０に本発明の第３実施形態に係るジャケット構造体に装着された高さ調整装置の正面視、図１１に高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３３】
図８に示すように、第２実施形態の高さ調整装置５１において、杭ガイド部材１３の下端部には円筒形状をなす取付架台５２が相対移動自在に嵌合し、複数の取付ボルト５３により杭ガイド部材１３に取付けられている。この取付架台５２の上端部には取付フランジ５４が固定され、４つのリブ５５により補強されている一方、取付架台５２の下端部には２つの支持フランジ５６が固定されている。また、取付架台５２の取付フランジ５４に４本の油圧ジャッキ５７が装着されており、各駆動ロッド５８の先端部は連結フランジ５９を介して脚部６０が固定され、各脚部６０は支持フランジ５６を貫通して下方に延出している。
【００３４】
従って、図９(ａ)に示すように、４本の杭ガイド部材１３の下端部に複数の取付ボルト５３により取付架台５２を取付けた状態で、ジャケット構造体１１を沈降させたとき、水底地盤Ｇが傾斜していると高さ調整装置５１が水底地盤Ｇ上に適正に設置されたない。この場合、図９(ｂ)に示すように、傾斜した水底地盤Ｇに応じて各油圧ジャッキ５７の伸長量を異ならせることで、各脚部５９の下端部が水底地盤Ｇに適正に設置して杭ガイド部材１３を支持することができると共に、その高さを調整することができる。
【００３５】
図１０に示すように、第３実施形態の高さ調整装置６１において、ジャケット構造体１１の下端部の四方には枠体６２によりゴム製の伸縮タンク６３が装着される一方、ジャケット構造体１１の上部にはエアポンプ６４及び操作弁６５が搭載されており、このエアポンプ６４及び操作弁６５はエアホース６６により各伸縮タンク６３に接続されている。なお、伸縮タンク６３に水（海水）を供給して伸縮するようにしてもよい。
【００３６】
従って、ジャケット構造体１１の下端部に伸縮タンク６３を取付けた状態で、ジャケット構造体１１を沈降させると、各高さ調整装置９１は、図１１(ａ)に示すように、伸縮タンク６３が収縮状態で水底地盤Ｇに設置している。ジャケット構造体１１の高さを調整する場合には、エアポンプ６４を作動して操作弁６５を開放し、エアホース６６を通して所定の伸縮タンク６３にエアを供給すると、図１１(ｂ)に示すように、伸縮タンク６３が膨張することで杭ガイド部材１３，１４を上昇し、その高さを調整してジャケット構造体１１の水平度を調整することができる。
【００３７】
なお、上述した各実施形態において、各高さ調整装置２１，５１を杭ガイド部材１３の下端部に装着したが、杭ガイド部材１４の下端部や連結部材１２であってもよい。
【００３８】
また、上述の実施形態では、ジャケット構造体１１のフーチング１５を矩形箱型形状に形成したが、その形状に限定されるものではなく、円形箱型形状でもよい。また、図１に詳細に示すように、２つのジャケット構造体１１を並設して設置し、門型をなす橋脚３２を支持して吊り橋としたが、斜張橋であってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上、上述した実施形態によって詳細に説明したように請求項１の発明のジャケット構造体によれば、連結部材によって複数の杭ガイド部材を一体に連結して構成し、下端部に水底地盤に対する高さ調整を行う高さ調整手段を設け、前記高さ調整手段が、前記杭ガイド部材の下端部に装着された取付架台と、該取付架台に装着された複数の油圧ジャッキと、該各油圧ジャッキによって上下移動する複数の脚部とを有したので、水底地盤が傾斜していても高さ調整装置により高さ調整を行うことで、ジャケット構造体の姿勢を調整して容易に水平状態に位置決めすることができ、作業者による水中での作業を不要として作業性を向上することができると共に、水平度を微調整することで高精度に姿勢調整することができる。さらに、傾斜した水底地盤に応じて各油圧ジャッキを個別に作動して伸長量を異ならせることで、各脚部の下端部が水底地盤に適正に設置して杭ガイド部材を支持することができ、ジャケット構造体１１を安定して支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るジャケット構造体を用いた設置された橋脚の概略図である。
【図２】本実施形態のジャケット構造体の概略図である。
【図３】本実施形態の高さ調整装置の正面図である。
【図４】図３のIV−IV断面図である。
【図５】ジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略図である。
【図６】ジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略図である。
【図７】高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るジャケット構造体に装着された高さ調整装置の正面図である。
【図９】高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るジャケット構造体に装着された高さ調整装置の正面図である。
【図１１】高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略図である。
【図１２】従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚の概略図である。
【図１３】従来のジャケット構造体の設置作業を表す概略図である。
【符号の説明】
１１  ジャケット構造体
１２  連結部材
１３  杭ガイド部材
１５  フーチング
１９  直杭（鋼管杭）
２０  斜杭（鋼管杭）
２１  高さ調整装置
２２  取付架台
２６  支持架台
２９  支持板
３０  油圧ジャッキ
３１  橋桁
３２  橋脚（構造物）
５１  高さ調整装置
５２  取付架台
５７  油圧ジャッキ
６０  脚部
６１  高さ調整装置
６３  伸縮タンク
６４  エアポンプ
Ｇ    水底地盤
【図１】
0003790452.tif 000002
【図２】
0003790452.tif 000003
【図３】
0003790452.tif 000004
【図４】
0003790452.tif 000005
【図５】
0003790452.tif 000006
【図６】
0003790452.tif 000007
【図７】
0003790452.tif 000008
【図８】
0003790452.tif 000009
【図９】
0003790452.tif 000010
【図１０】
0003790452.tif 000011
【図１１】
0003790452.tif 000012
【図１２】
0003790452.tif 000013
【図１３】
0003790452.tif 000014