(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底地盤が深部より岩盤層、洪積層、沖積層から構成される海上に、天端高さの低い埋立地盤を造成し、該埋立地盤上に建設される桟橋構造であって、一端部が前記岩盤層に打ち込まれ、他端部が埋立地盤の地表より高い位置にある多数の鋼管杭と、該鋼管杭上に敷設される床版とを備えることを特徴とする海上構造物。
【請求項２】
前記埋立地盤は、締固め砂杭造成工法により地盤強化されたものであることを特徴とする請求項１記載の海上構造物。
【請求項３】
前記埋立地盤を支持する軟弱な沖積層は、バーチカルドレーン工法により地盤強化されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の海上構造物。
【請求項４】
空港の滑走路であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の海上構造物。
【請求項５】
海上の軟弱地盤を改良して護岸造成用改良地盤を構築する地盤改良工程、前記護岸造成用改良地盤に護岸を造成する護岸造成工程、前記造成された護岸の内側の沖積層上に埋立材を埋立、低天端の埋立地盤を形成する埋立工程、前記埋立地盤、前記沖積層及び洪積層を貫通して支持層となる岩盤層に鋼管杭を打ち込む基礎杭打設工程、前記鋼管杭の上方に床版を設置する床版設置工程、を行うことを特徴とする海上構造物施工方法。
【請求項６】
海上の軟弱地盤を改良して護岸造成用改良地盤及び護岸の内側の沖積層を改良して埋立地盤用改良地盤をそれぞれ構築する地盤改良工程、前記護岸造成用改良地盤に護岸を造成する護岸造成工程、前記埋立地盤支持用改良地盤の上に埋立材を埋立、低天端の埋立地盤を形成する埋立工程、前記埋立地盤、前記埋立地盤支持用改良地盤及び洪積層を貫通して支持層となる岩盤層に鋼管杭を打ち込む基礎杭打設工程、前記鋼管杭の上方に床版を設置する床版設置工程、を行うことを特徴とする海上構造物施工方法。
【請求項７】
前記埋立工程後、該埋立地盤を改良する地盤改良工程を、更に行うことを特徴とする請求項５又は６記載の海上構造物施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海上での計画高さの高い空港滑走路等の海上構造物及び海上構造物施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
我が国は島国であるため、空港の建設場所として、海上が選択されることがある。また、海上に建設されている既存の空港もあり、既存海上空港の滑走路の拡張工事が行われることもある。一方、海上には船舶が往来している。このため、海上空港の建設及び既存海上空港の拡張工事では、これら船舶の運行の障害とならないよう、海上での計画高さの高い滑走路の建設が必要となる。具体的には、海面から２０〜３０ｍもある高い場所に滑走路を建設することがある。
【０００３】
通常、海上に構造物を建設する場合、埋立工法が適用される。前記のような計画高さが高い構造物の建設に埋立工法を適用する場合について、図４を参照して説明する。当該埋立は、例えば、海底地盤層から埋立地表に向けて、岩盤などからなる支持層１０ａ、１０〜２０ｍ程度の深さの洪積層１０ｂ、３０〜４０ｍ程度の深さの沖積層１０ｃ及び水深１０〜２０ｍの海上地形に適用される。先ず、軟弱地盤である沖積層１０ｃにおいて、護岸となるケーソン構築用の改良地盤１０４が締固め砂杭造成工法などにより造成され、次いで、該改良地盤１０４を起点に水平方向に改良地盤１０１が造成される。改良地盤１０４上に構築されるケーソン１０５は海面上、２０〜３０ｍもの高さを有するため、改良地盤１０１には高さが３０〜５０ｍもある高天端の埋立地盤１０６を造成することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記埋立工法により建設された海上構造物１００ａは、(1)護岸であるケーソンの天端１５１が高いため、地盤沈下対策や耐震対策などで護岸建設コストが高くなる、(2)大量の埋立材が必要となり、建設コストを上昇させる、(3)供用後の残留沈下対策として、埋立材のうち、山砂部分１０２を少なく、軽量材部分１０３を多く採るにしても、軽量材が多量に必要となり、コストを上昇させる、(4)長期間に亘り発生する残留沈下により、床版上の舗装の補修が必要となり維持費がかかる、という種々の問題がある。一方、埋立工法に代わる工法として、桟橋の建設工法も考えられる。海上の桟橋構造物は、図５に示すように、沖積層１０ｃである軟弱地盤上に、鋼管杭１１２が通る筒状管１１５を筋交い部材１１６で結合したジャケット１１４を設置し、ジャケット１１４の筒状管１１５を通して、支持層１０ａで支持される鋼管杭１１２を多数打設し、この多数の鋼管杭１１２の上に床版１１３を敷設することにより建設される。ジャケット１１４の設置は、海上での計画高さが高いため、地震時に発生する水平力に抵抗するために設置せざるを得ない。このような海上構造物１００ｂは、床版１１３を支持する鋼管杭１１２が支持層１０ａまで打ち込まれるため、残留沈下が少ない点で有利である。更に、地震時に発生する水平力を鋼管杭１１２とジャケット１１４で支持することができる。しかしながら、上記桟橋構造は(1)耐震対策上、鋼管杭やジャケットの数量が膨大となり、建設コストを上昇させる、(2)鋼管杭の本数が多く、打設に多くの時間を要するため工期が長くなる、（3）海上の鋼管杭であるため、防食工事が必要で、維持費が嵩む、という問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、残留沈下が無く、地震時に発生する水平力に抵抗でき、建設コストや維持費の上昇を抑制し、利用度の高い海上構造物及び海上構造物施工方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、護岸の天端を低く抑え、低天端の埋立工法を採用し、この低天端の埋立地盤の上に桟橋構造物を建設して得られる海上構造物は、埋立材料の量が少なくて済み、且つ岩盤層まで鋼管杭を打ち込むため残留沈下が無く、また、地震時に発生する水平力は低天端の埋立地盤で支持できるため、ジャケットが不要となり建設コストの上昇を抑制し、且つ鋼管杭は陸上に建設されるため防食工事がほとんど不要となること、更に、埋立土と桟橋との地上空間が発生するため、倉庫などに使用でき、利用度の高いものとなることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明（１）は、海底地盤が深部より岩盤層、洪積層、沖積層から構成される海上に、天端高さの低い埋立地盤を造成し、該埋立地盤上に建設される桟橋構造であって、一端部が前記岩盤層に打ち込まれ、他端部が埋立地盤の地表より高い位置にある多数の鋼管杭と、該鋼管杭上に敷設される床版とを備える海上構造物を提供するものである。また、本発明（２）は、前記埋立地盤は、締固め砂杭造成工法により地盤強化されたものである前記（１）記載の海上構造物を提供するものである。また、本発明（３）は、前記埋立地盤を支持する軟弱な沖積層は、バーチカルドレーン工法により地盤強化されたものである前記(1)又は（２）記載の海上構造物を提供するものである。また、本発明（４）は、空港の滑走路である前記（１）〜（３）記載の海上構造物を提供するものである。
【０００８】
本発明（５）は、海上の軟弱地盤を改良して護岸造成用改良地盤を構築する地盤改良工程、前記護岸造成用改良地盤に護岸を造成する護岸造成工程、前記造成された護岸の内側の沖積層上に埋立材を埋立、低天端の埋立地盤を形成する埋立工程、前記埋立地盤、前記沖積層及び洪積層を貫通して支持層となる岩盤層に鋼管杭を打ち込む基礎杭打設工程、前記鋼管杭の上方に床版を設置する床版設置工程、を行う海上構造物施工方法を提供するものである。また、本発明（６）は、海上の軟弱地盤を改良して護岸造成用改良地盤及び護岸の内側の沖積層を改良して埋立地盤用改良地盤をそれぞれ構築する地盤改良工程、前記護岸造成用改良地盤に護岸を造成する護岸造成工程、前記埋立地盤支持用改良地盤の上に埋立材を埋立、低天端の埋立地盤を形成する埋立工程、前記埋立地盤、前記埋立地盤支持用改良地盤及び洪積層を貫通して支持層となる岩盤層に鋼管杭を打ち込む基礎杭打設工程、前記鋼管杭の上方に床版を設置する床版設置工程、を行うことを特徴とする海上構造物施工方法を提供するものである。また、本発明（７）は、前記埋立工程後、該埋立地盤を改良する地盤改良工程を、更に行う前記（５）又は（６）記載の海上構造物施工方法を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における海上構造物を図１を参照して説明する。図１は本例における海上構造物の模式図である。海上構造物１は、海底地盤が深部より岩盤層１０ａ、洪積層１０ｂ、沖積層１０ｃから構成される海上に、天端高さの低い埋立地盤７を造成し、該埋立地盤７上に建設される桟橋構造であって、一端部２１が岩盤層１０ａに打ち込まれ、他端部２２が埋立地盤の地表Ａより高い位置にある多数の鋼管杭２と、鋼管杭２上に敷設される床版３とを備える。また、海上埋立区域内の周りの少なくとも一部には、護岸が形成され、本例では、護岸造成用改良地盤４の上にケーソン５を配置するケーソン式護岸を構成している。海上構造物１の各構成要素の大きさは、特に制限されるものではないが、一例を示すと、計画高さである海面S.L.から床版３までの高さＨが、７〜３０ｍ、洪積層１０ｂの高さが、１０〜２０ｍ、沖積層１０ｃの高さが、３０〜４０ｍ、水深が１０〜２０ｍ、海面S.L.からケーソン５の天端５１までの高さ、すなわち、海面S.L.から埋立地盤７の表面までの高さｈが２〜１０ｍ、好ましくは４〜５ｍ程度である。海面S.L.から埋立地盤７の表面までの高さｈが高すぎると、埋立層厚が大きくなり、埋立材が多量に必要となると共に、残留沈下の問題が生じる。海上構造物１は、計画高さＨが特に、２０〜３０ｍもの高い場合においても本発明の効果が顕著に発揮される。
【００１０】
護岸造成用改良地盤４は、例えば、ケーソン等の護岸が設置されるため、沖積層１０ｃの地盤強度を改良したもので、通常、締固め砂杭造成工法（以下、単に「ＳＣＰ」とも言う）により行われる。本発明において、護岸造成用改良地盤４の内側の埋立区域内に造成される天端高さの低い埋立地盤７は、埋立たままであっても、地盤強化されたものであってもよいが、地盤強化されたものが、埋立地盤の密度が増加し、地震時の液状化を防止できる点で好ましい。埋立地盤７としては、通所、山砂が使用される。埋立地盤７の地盤強化方法としては、ＳＣＰまたはサンドドレーン工法（以下、単に「ＳＤ」とも言う）が挙げられるが、このうち、ＳＣＰが、液状化を防止すると共に、鋼管杭の水平力を確実に支えることができる点で好適である。また、埋立地盤７を支持する軟弱な沖積層１０ｃは、地盤強化されたものでも、地盤強化されていなくても、いずれでもよいが、地盤強化されたものが好ましい。沖積層１０ｃの地盤強化方法としては、ＳＤ及びペーパードレーン工法などのバーチカルドレン工法が挙げられる。
【００１１】
海上構造物１において、床版３は低天端の埋立地盤７上から地中深く、支持層である岩盤層１０ａにまで打ち込まれた多数の鋼管杭２の上に敷設される。床版３は通常、裏面に鋼管杭２の先端部に嵌合される嵌合部を設けた、所定の大きさのプレキャストコンクリート板（ＰＣ板）を、鋼管杭２の上方から次々と嵌め込む方法により形成される。これにより、埋立区域内には、縦横それぞれ、数百ｍ〜数ｋｍの広大な人工敷地が形成される。また、床版３上は、必要に応じて舗装される。鋼管杭２と隣接する鋼管杭２との間隔は、土質、地盤の設計強度などによって適宜決定されるが、概ね５〜十数ｍである。また、鋼管杭２は全て支持杭とせず、その一部を水平抵抗をとるための短い杭としてもよい。鋼管杭２による鉛直方向の支持は、長い支持鋼管杭で持たせ、水平方向の支持は、その他の短い鋼管杭で持たせば、鋼管杭の使用量を実質的に低減できる。また、埋立地盤７の地表と床版３との間は高さ数ｍ〜２０数ｍの地上空間部８が形成される。このような海上構造物１としては、特に制限されないが、空港の滑走路が挙げられる。本発明において、該空港の滑走路とは、広く解釈するものであり、誘導路等を含めた空港施設全体を言う。
【００１２】
本例の海上構造物１は、計画高さが高い構造物であるにもかかわらず、低天端の埋立で済み、且つ床版３を支持する鋼管杭２が支持層１０ａまで打ち込まれているため、埋立材を多量に使用する必要がなく、且つ残留沈下が無い。また、地震時の水平力に対しては埋立地盤７で支持できるため、桟橋のみで構成される構造物に比べて、ジャケット等は不要であり、更に鋼管杭２の打設本数を減らすことができる。また、床版３下は陸上化でき、且つ地上空間部８を形成できるため、鋼管杭の防食工事は大幅に削減できると共に、地上空間部８は倉庫、駐車場などに有効利用できる。
【００１３】
次に、本発明の実施の形態における海上構造物の施工方法について、図２及び図３を参照して説明する。図２（Ａ）は地盤改良工程、（Ｂ）は護岸造成工程、（Ｃ）は埋立工程、図３（Ｄ）はＳＣＰによる埋立地盤改良工程、（Ｅ）は基礎杭打設工程、（Ｆ）は床版設置工程をそれぞれ説明するための図である。
【００１４】
本例においては、海上の軟弱地盤である沖積層１０ｃを改良して護岸造成用改良地盤を構築し、更に、護岸の内側の沖積層１０ｃを改良して埋立地盤支持用改良地盤を構築する地盤改良工程が実施される（図２（Ａ））。当該工程において、地盤改良の対象となる軟弱地盤は、通常、埋立区域内の沖積層１０ｃである。先ず、ＳＣＰ船６０ａにより、沖積層１０ｃに多数の締固め砂杭が打設され、護岸造成用改良地盤４が造成される。次いで、護岸造成用改良地盤４の内側の埋立区域の軟弱地盤に対して、ＳＤ船６０ｂによる砂杭打設が行われ、埋立地盤支持用改良地盤６が構築される。この埋立区域内の軟弱地盤の地盤改良工法には、砂杭打設を含めたバーチカルドレーン工法を用いることができる。なお、本発明の海上構造物施工方法で用いる締固め砂杭造成工法、サンドドレーン工法及びこれらの工法を含むバーチカルドレン工法は公知の工法が適用される。埋立地盤支持用改良地盤６の造成の終点領域には、もう一方の護岸造成用改良地盤４が同様のＳＣＰ船６０ａにより造成される（図２（Ｂ））。
【００１５】
次いで、護岸造成用改良地盤４に護岸を造成する護岸造成工程が実施される。当該工程においては、起重機船６０ｃで運ばれたケーソン５が護岸造成用改良地盤４上に設置される。設置状態でのケーソン５の天端５１は、海面より数ｍ程度の高さである。この程度の高さであれば、護岸の機能を奏すると共に、低天端高での埋立が可能である（図２（Ｂ））。
【００１６】
次いで、前記埋立地盤支持用改良地盤６の上に埋立材を埋立、低天端の埋立地盤７を形成する埋立工程が実施される。当該工程においては、土運船６０ｅで運ばれた山砂が揚土船６０ｄで埋立地盤支持用改良地盤６上に埋立られる（図２（Ｃ））。また、山砂で埋立られた埋立地盤７は、特に制限されないが、ＳＣＰ施工機６０ｆを使用し、締固め砂杭を多数打設して地盤を改良すれば、地震時における液状化を防止することができる。また、当該工程の締固め砂杭造成工法は陸上で施工されるため、ＳＣＰ施工機６０ｆを多く投入でき、該工程における工期を短縮することができる（図３（Ｄ））。
【００１７】
次いで、埋立地盤７、埋立地盤支持用改良地盤６及び洪積層１０ｂを貫通して岩盤層１０ａに鋼管杭２を打ち込む基礎杭打設工程を実施する（図３（Ｅ））。なお、図３（Ｅ）中、符号１０ｂは作図の都合上、省略してある。当該工程においては、鋼管杭打設機６０ｇを用いて、埋立区域内を適宜の間隔で多数の鋼管杭２を打設する。鋼管杭２は円形断面が好ましく、また、杭径及び杭長も設計事項であり、適宜決定される。また、鋼管杭２は全て長い支持杭とせず、その一部を水平力を支持するための短い杭としてもよい。この場合、長い支持杭と短い杭は交互に打設することが好ましい。また、鋼管杭２の打設は、鋼管杭２の周りに公知の滑材を塗布して行うことが、鋼管杭２が打設された後、地盤沈下により鋼管杭２に作用する負の摩擦力を低減させることができる点で好適である。
【００１８】
次いで、前記鋼管杭の上方に床版を設置する床版設置工程を実施する（図３（Ｆ））。当該工程においては、床版３が鋼管杭２の上に敷設される。敷設方法としては、特に制限されないが、例えば、裏面に嵌合部を有する所定の大きさのＰＣ板を、クローラクレーンを用いて、鋼管杭２の上方から次々と嵌め込む方法が挙げられる。鋼管杭２と隣接する鋼管杭２との間隔は、土質、地盤の設計強度などによって適宜決定されるが、概ね５〜十数ｍである。当該工程の実施により、埋立区域内には、縦横それぞれ、数百ｍ〜数ｋｍの広大な人口敷地が形成される。また、床版３上は、必要に応じて舗装される。
【００１９】
本例の海上構造物施工方法によれば、護岸であるケーソンの天端５１が低いため、護岸建設コストを低減できる。低天端の埋立地盤であるため、埋立材の使用量を低減できる。地震時の水平力を埋立地盤で支えるため、鋼管杭の本数が少なくて済み、建設費の削減と工期の短縮が可能となる。床版下は陸上化されているため、防食工事などが不要となる。また、埋立工程の後、該低天端の埋立地盤を砂杭造成により地盤強度を改良する地盤改良工程を、更に行う場合、当該施工は陸上で行うことになり、施工機を多く投入できるため、工期が短縮できる。
【００２０】
本発明の海上構造物において、床版は傾斜度１％程度のわずかな傾斜を有していてもよい。特に、海上構造物が滑走路の場合、船舶の運航で規制される高さが、広大な滑走路の一部の側である場合、当該部分は計画高さを２０〜３０ｍとし、数ｋｍ離れた他方の側は数ｍの計画高さで十分な場合に適用できる。また、このような傾斜した床版を有する海上構造物の場合、計画高さの低い一部の側は、埋立地盤を利用しない、沖積層の上に建設する桟橋構造とすることができる。
【００２１】
本発明の海上構造物の施工方法において、埋立地盤支持用改良地盤６は、改良地盤とすることなく、沖積層１０ｃの上に、低天端の埋立地盤７を造成することもできる。すなわち、海上の軟弱地盤を改良して護岸造成用改良地盤４を構築する地盤改良工程、護岸造成用改良地盤４にケーソン５などの護岸を造成する護岸造成工程、造成された護岸の内側の沖積層１０ｃ上に埋立材を埋立、低天端の埋立地盤７を形成する埋立工程の各工程を行い、この埋立地盤７の上に上記実施の形態例と同様の桟橋を建設する方法であってもよい。すなわち、本発明の海上構造物及び海上構造物の施工方法において、沖積層及び該沖積層の上に造成される低天端の埋立地盤としては、地盤改良されていない沖積層と地盤改良されていない埋立地盤の組み合わせ、地盤改良されていない沖積層と地盤改良された埋立地盤の組み合わせ、地盤改良された沖積層と地盤改良されていない埋立地盤の組み合わせ、地盤改良された沖積層と地盤改良された埋立地盤の組み合わせの４形態である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の海上構造物は、計画高さが高い構造物であるにもかかわらず、低天端の埋立で済み、且つ床版を支持する鋼管杭が岩盤層まで打ち込まれているため、埋立材を多量に使用する必要がなく、且つ残留沈下を無くすることができる。また、地震時の水平力に対しては低天端の埋立地盤で支持できるため、桟橋のみで構成される構造物に比べて、ジャケット等は不要であり、更に鋼管杭の打設本数を減らすことができる。また、床版下は陸上化でき、且つ地上空間部を形成できるため、鋼管杭の防食工事は不要で維持コストを大幅に削減できると共に、地上空間部は倉庫、駐車場などに有効利用できる。また、本発明の海上構造物施工方法は、護岸の天端が低いため、護岸建設コストを低減できる。低天端の埋立であるため、埋立材の使用量を低減できる。地震時の水平力を埋立地盤で支えるため、鋼管杭の本数が少なくて済み、建設費の削減と工期の短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における海上構造物の模式図である。
【図２】（Ａ）は地盤改良工程、（Ｂ）は護岸造成工程、（Ｃ）は埋立工程をそれぞれ説明するための図である。
【図３】（Ｄ）はＳＣＰによる埋立地盤改良工程、（Ｅ）は基礎杭打設工程、（Ｆ）は床版設置工程をそれぞれ説明するための図である。
【図４】計画高さの高い海上構造物に従来の埋立工法を適用した場合の説明図である。
【図５】計画高さの高い海上構造物に従来の桟橋工法を適用した場合の説明図である。
【符号の説明】
１、１００ａ、１００ｂ      海上構造物
２      鋼管杭
３      床版
４、１０４    護岸造成用改良地盤
５、１０５    ケーソン
６、１０１    埋立地盤支持用改良地盤
７      低天端の埋立地盤
８      地上空間部
１０ａ    岩盤層
１０ｂ    洪積層
１０ｃ    沖積層
５１、１５１  ケーソンの上端
１０２    山砂
１０３    軽量土
１０６    高天端の埋立地盤
【図１】
0003851150.tif 000002
【図２】
0003851150.tif 000003
【図３】
0003851150.tif 000004
【図４】
0003851150.tif 000005
【図５】
0003851150.tif 000006