(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、
連結部材によって連結された複数の杭ガイド部材と、
前記各杭ガイド部材の上端部を内部に貫入された中空形状をなすフーチングと、
前記フーチングの内部に格子状に配設されて前記杭ガイド部材と当該フーチングとを連結する複数の縦梁部材と
を備え、
前記フーチング内に貫入した前記杭ガイド部材の一部が、当該フーチングを上方に貫通するように上端部を延設されて、延設された当該上端部に前記構造物の脚部を設けられるように当該脚部を連結可能な連結部を有している
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８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８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】
ところが、上述した従来のジャケット式基礎の場合、複数本の杭005の打ち込みによりジャケット構造体004を設置した後、このジャケット構造体004の上に水中でコンクリートを打設してフーチング006を構築しており、作業が面倒なものになると共に作業期間が長くなってしまうという問題がある。また、大きな橋の橋脚のように、ジャケット構造体004の上部にかかる荷重が大きい場合には、支持地盤001に打ち込む杭005を増やす必要があり、ガイドパイプ002の本数を増やすことでジャケット構造体004及びフーチング006が大型化してしまう。そして、フーチング006が大型化すると、地震発生時など橋脚などの構造物が振動した場合、フーチング006に働く慣性力が大きくなり、杭005に多大な力が作用して構造物が不安定なものとなってしまう。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するものであって、小型軽量化及び低コスト化を図ることで構造物の建設作業の作業性の向上を図ると共に耐震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。
【０００９】
【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本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、連結部材によって連結された複数の杭ガイド部材と、前記各杭ガイド部材の上端部を内部に貫入された中空形状をなすフーチングと、前記フーチングの内部に格子状に配設されて前記杭ガイド部材と当該フーチングとを連結する複数の縦梁部材とを備え、前記フーチング内に貫入した前記杭ガイド部材の一部が、当該フーチングを上方に貫通するように上端部を延設されて、延設された当該上端部に前記構造物の脚部を設けられるように当該脚部を連結可能な連結部を有していることを特徴とするものである。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１に本発明の第１実施形態に係るジャケット構造体によって構築された橋脚の概略、図２に本実施形態のジャケット構造体の概略、図３にジャケット構造体におけるフーチング部の水平断面、図４及び図５にジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略を示す。
【００１６】
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、各杭ガイド部材１３の上端部がこのフーチング１５を上方に貫通して橋脚３２として適用される連結部３３が形成され、この連結部３３に橋脚３２が連結可能となっている。そして、本実施形態では、一対のジャケット構造体１１は、フーチング１５同志が連結部材３４により一体に連結されている。
【００１７】
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乃至図３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。
【００１８】
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、杭ガイド部材１３の上端部はこのフーチング１５を貫通して所定長さだけ上方に突出し、橋脚３２の下端部が連結可能な連結部３３を形成している。そして、このフーチング１５の内部には複数の縦梁部材２１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。
【００１９】
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。
【００２０】
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４及び図５を用いて説明する。
【００２１】
図４(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４(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。
【００２２】
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５(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に位置決め載置する。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ると、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５(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（支持地盤）へ打ち込んでいく。
【００２３】
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及び各杭１９，２０内の海水及び土砂を排出してから、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。そして、このように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５(ｃ)に示すように、ジャケット構造体１１における各杭ガイド部材１３の連結部３３に杭ガイド部材１３と同構造の管部材を連結することで橋脚３２を延仲して、橋桁３１を建設する。
【００２４】
このように本実施形態のジャケット構造体１１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を連結し、この各杭ガイド部材１３，１４の上端集合部に中空形状をなす鋼板製のフーチング１５を装着して構成し、杭ガイド部材１３の上端部をフーチング１５を貫通して所定長さだけ上方に突出し、橋脚３２の下端部が連結可能な連結部３３を形成したことで、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。
【００２５】
また、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。
【００２６】
なお、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。
【００２７】
また、上述の実施形態にて、ジャケット構造体１１の水底地盤Ｇへの設置後、各杭ガイド部材１３，１４は海中に存在するために潮流等によって振動が発生する虞がある。そのため、この杭ガイド部材１３，１４の外周面に鋼線をらせん状に巻き付けたスパイラル構造としたり、杭ガイド部材１３，１４の外周面に多数の凹部を形成したディンプル構造としたり、杭ガイド部材１３，１４の外周面に多数の針部材を設けた構造とすることで、潮流の水圧を軽減して振動を防止する用にしてもよい。
【００２８】
図６に本発明の第２実施形態に係るジャケット構造体によって構築された橋脚の概略、図７に本発明の第３実施形態に係るジャケット構造体によって構築された橋脚の概略を示す。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。
【００２９】
第２実施形態では、図６に示すように、本実施形態のジャケット構造体５１は、軟弱地盤と支持地盤とから構成される水底地盤Ｇ上に設置して構造物としての橋桁３１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５１は、連結部材５２によって連結された複数の杭ガイド部材（レグ）５３，５４と、この各杭ガイド部材５３，５４の上端集合部に装着された中空形状をなすフーチング５５とから構成されている。そして、このジャケット構造体５１は杭１９，２０により水底地盤Ｇに設置され、それ自体が水中基礎及び橋脚を兼ねているため、その高さが橋桁３１の建設高さに合わせて設定されており、このジャケット構造体５１のフーチング５５上に橋桁３１を直接建設可能となっている。
【００３０】
従って、水中にコンクリートを打設する必要がなく、作業が簡素化されると共に作業期間も短くなって作業性を向上でき、また、フーチング５５上に橋桁３１を直接建設できるため、橋桁の製作が不要となって製造コストを低減できる。
【００３１】
第３実施形態では、図７に示すように、本実施形態のジャケット構造体６１は、軟弱地盤と支持地盤とから構成される水底地盤Ｇ上に設置して構造物としての橋桁３１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６１は、連結部材６２によって連結された複数の杭ガイド部材（レグ）６３，６４と、この各杭ガイド部材６３，６４の上端集合部に装着された中空形状をなすフーチング６５とから構成されている。そして、このジャケット構造体６１は杭１９，２０により水底地盤Ｇに設置され、太い杭ガイド部材６３の上端部がフーチング６５を貫通して所定長さだけ上方に突出して橋脚６６を構成しており、その高さが橋桁３１の建設高さに合わせて設定され、この橋脚６６に橋桁３１が建設可能となっている。
【００３２】
従って、水中にコンクリートを打設する必要がなく、作業が簡素化されると共に作業期間も短くなって作業性を向上でき、また、杭ガイド部材６３の上端部がフーチング６５を貫通して橋桁６６を構成しているため、橋桁の製作が不要となって製造コストを低減できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のジャケット構造体によれば、連結部材によって連結された複数の杭ガイド部材と、この各杭ガイド部材の上端部を内部に貫入された中空形状をなすフーチングと、このフーチングの内部に格子状に配設されて杭ガイド部材とフーチングとを連結する複数の縦梁部材とを備え、フーチング内に貫入した杭ガイド部材の一部が、フーチングを上方に貫通するように上端部を延設されて、延設された当該上端部に構造物の脚部を設けられるように当該脚部を連結可能な連結部を有しているので、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て低コスト化されると共に作業期間も短くなり、作業性を向上することができる。また、フーチングの重量が軽減されてジャケット構造体の小型軽量化を図ることができると共に、転倒モーメントが減少して構造物を安定して支持することができ、耐震性を向上することができる。さらに、別途、橋脚建設用の連結部材を設ける必要がなくなって構造の簡素化及び低コスト化を図ることができると共に、杭ガイド部材と橋脚が一体化されて耐震性を向上することができる。
【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によって構築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】ジャケット構造体におけるフーチング部の水平断面図である。
【図４】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】本発明の第２実施形態に係るジャケット構造体によって構築された橋脚の概略図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るジャケット構造体によって構築された橋脚の概略図である。
【図８】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。
【符号の説明】
１１，５１，６１  ジャケット構造体
１２，５２，６２  連結部材
１３，１４，５３，５４，６３，６４  杭ガイド部材
１５，５５，６５  フーチング
１９  直杭
２０  斜杭
２１  縦梁部材
３１  橋桁
３２，６６  橋脚（構造物）
３３  連結部
３４  連結部
Ｇ    水底地盤
【図１】
0003776751.tif 000002
【図２】
0003776751.tif 000003
【図３】
0003776751.tif 000004
【図４】
0003776751.tif 000005
【図５】
0003776751.tif 000006
【図６】
0003776751.tif 000007
【図７】
0003776751.tif 000008
【図８】
0003776751.tif 000009