JP2000212969A - ハニカム構造のケ―ソン基礎 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外殻部材を厚くしなくても沈設時の水圧に耐
えうる構造であって、軽量化が可能で、施工が容易なハ
ニカム構造のケーソン基礎を提供する。 【解決手段】 フーチング１の外壁枠３、頂版部５及び
底版部６とに囲まれたＲＣ製の箱体を沈設し、この箱体
内にコンクリートを打設して構築するケーソン基礎にお
いて、前記箱体は外壁枠３がアーチ構造により形成さ
れ、前記箱体内部を仕切る隔壁４がハニカム構造により
形成され、外壁枠３と隔壁４とが接続されていることを
特徴とする。この構成により、本発明のＲＣ製箱体は仮
設時の型枠の機能を果たすと共に、ハニカム構造の隔壁
が打設したコンクリートと一体となって完成系の構造と
して機能することで、従来の鋼製ケーソンが型枠として
しか機能しなかったことより、鉄筋コンクリート構造の
品質確保ができ有利となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大水深海域に設置
する長大橋梁の基礎（橋脚）や石油（ガス）プラットホ
ームの基礎などを施工する際に用いるハニカム構造のケ
ーソン基礎に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、長大橋梁の基礎（橋脚）を大水深
海域に設置する場合は鋼殻又はＲＣ（鉄筋コンクリー
ト）のケーソン基礎を用いて施工する。このケーソン基
礎は、海上における石油（ガス）プラットホームの建
設、防波堤や護岸の海中構造物の設置、浮体式構造物等
の場合にも用いられる。

【０００３】このケーソン基礎は、従来フーチング部分
を形成する外殻を矩形形状（箱形ケーソンという）にし
てドライドッグ等製作ヤードで組設した後に、ケーソン
基礎を静穏域で浮かせて沈設位置まで曳航し、注水しな
がら水中に沈設し、しかる後に水中コンクリートを箱形
ケーソン内に打設して施工する。

【０００４】ところで、箱形ケーソンを海底の定位置に
沈設・設置した際、沈設する水深が大きい場合には、矩
形の外殻部材に対し大きな水圧（曲げモーメント）が作
用する。

【０００５】そこで、外殻を曲げモーメントに対抗でき
る構造にするために、従来の箱形ケーソンは、外殻部
材を厚くし、外殻部材を格子梁構造にしたり、内壁
の間隔を狭くする方法を採用していた。また、曲げ強度
の高い鋼材を外殻部材として用いる（鋼殻ケーソンとい
う）こともあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＲＣ等
の箱形ケーソンを、外殻部材を厚くし、格子梁構造
を併用し、内壁間隔を小さくしたりすると、ケーソン
自重が大きくなり、静穏域でケーソンを浮かせる場合、
ケーソンの製作ヤードに大水深の静穏域が必要となり、
この製作ヤードの立地条件からＲＣケーソンの採用が出
来ないことが生じたり、浮体の沈設安定性が確保できな
い恐れがあった。

【０００７】更に、外殻部材に鋼殻を採用した場合（鋼
殻ケーソン）は軽量化とはなるが、工場でのケーソン加
工・製作費が増大し、コスト高となる問題があった。ま
た、鋼殻は仮設の型枠として機能するだけで、鋼殻内に
打設する水中コンクリートがＲＣ構造を構成する場合、
完成系においてコンクリートの品質に問題があった。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みて創案されたも
のであり、外殻部材を厚くしたり鋼殻化しなくても沈設
時の水圧に耐えることができ、軽量化が可能で、鉄筋コ
ンクリート構造の品質も良く、施工が容易なハニカム構
造のケーソン基礎を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記課題を
解決するために以下の手段を採用した。本発明に係るハ
ニカム構造のケーソン基礎は、フーチングの外殻を沈設
し、この外殻内にコンクリートを打設して鉄筋コンクリ
ート構造を構築するケーソン基礎において、前記外殻は
前記フーチングの外壁を囲む外壁枠がアーチ構造により
形成され、前記外殻内部を仕切る隔壁がハニカム構造に
より形成され、前記外壁枠と前記隔壁とが接続されてい
ることを特徴とする。

【００１０】なお、アーチ構造は、断面形状が円弧状の
アーチ胴板を多数隣接して相互に連結した形状であり、
アーチ胴板に対し垂直方向からかかる荷重に強い。ま
た、ハニカム構造は、断面形状が正六角形となる中空六
角柱を多数隣接して相互に連結した形状であり、ハニカ
ム状の隔壁は側方からの圧縮力に強い。

【００１１】また、前記隔壁は断面形状がＹ字型の型材
を多数隣接するとともに、このＹ字型材の３つの側端部
をそれぞれ結合してハニカム構造を形成するようにすれ
ば、ハニカム構造の組立作業が効率よくできる。

【００１２】さらに、前記外壁枠および前記隔壁の上端
と接続する前記フーチングの頂版部は上部方向からかか
る荷重（曲げモーメント）に強い半球構造（部分球殻構
造）とすることが好ましい。

【００１３】本発明のハニカム構造のケーソン基礎は、
その外殻をハニカム構造とアーチ構造を組み合わせた曲
げモーメントに強い構造にすることによって、従来の外
殻に比して構成部材厚が薄くできる。このようにしてケ
ーソン基礎の軽量化が可能になると、外殻部分を海中で
はなく陸上（製作ヤード）等で組み立てること（プレキ
ャスト構造化）が可能になる。その結果、鉄筋をプレキ
ャスト外殻内に収納することができ、水中鉄筋コンクリ
ート構造とならないので、鉄筋コンクリート構造の品質
が確保できる。

【００１４】本発明のハニカム構造のケーソン基礎は、
仮設時の型枠の役割をすると共に、完成系においてこの
型枠が水中コンクリートや気中コンクリートと一体構造
となり、鉄筋コンクリート構造として機能することで、
従来の鋼殻ケーソンが型枠としてしか機能しなかったこ
とより鉄筋コンクリート構造の品質確保ができ有利とな
る。

【００１５】また、この外殻が軽量であれば、沈設時の
浮体安定性が高くなり、ケーソン基礎を曳航する作業
や、バラスト水により海中の所定位置に沈設定着する作
業が容易である。

【００１６】更に、前記外殻はフーチングの頂版または
底版に立設する中空円筒構造の柱枠を有するように構成
すれば、柱枠はリング効果により軽量化が可能になる。
また、柱枠の完成形に対する主筋や帯鉄筋を予め外殻を
構成する円筒構造内に納めることも可能になる。従っ
て、外殻内に水中コンクリートを打設（水中コンクリー
ト工法）した後に、中空円筒部に気中コンクリートの打
設作業が迅速にできる。

【００１７】このように、ケーソン基礎及び柱部の軽量
化により、ケーソン基礎の設置水深８０ｍ程度を想定し
て試算した場合、ドライドッグや水深１５ｍ程度の岸壁
においてケーソン基礎の構築を完了することが可能にな
る。

【００１８】更にまた、前記底版の上面に所定厚みのバ
ラストコンクリートを打設することにより、２０ｍ程度
の静穏域において沈設時の浮体の安全性を確保すること
ができる。従って、従来のＲＣケーソン基礎のような大
水深の静穏海域を必要としない。

【００１９】本発明のハニカム構造のケーソン基礎は、
大水深海域に設置する長大橋梁の基礎（橋脚）や石油
（ガス）プラットホームの基礎や防波堤や護岸の海中構
造物の基礎や、体式構造物の基礎に用いられる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本実施の形態に係るハニカ
ム構造のケーソン基礎を図１〜図４に基づいて説明す
る。なお、本実施の形態に係るハニカム構造のケーソン
基礎は、大水深の海域に設置する長大橋梁基礎を例に説
明する。

【００２１】［構造の説明］図１の正面図に示すよう
に、ハニカム構造のケーソン基礎は、基礎の下部となる
フーチング部１と、このフーチング部１上に直立する２
本の柱部２とで構成される。この柱部２は橋脚に相当す
る。

【００２２】フーチング部１は、フーチングの外殻内に
コンクリートを打設して鉄筋コンクリート構造が構築さ
れる。また、前記外殻は、前記フーチングの外壁を囲む
外壁枠３を有するとともに、隔壁４（図３及び図４参
照）によってその内部を仕切られている。そして、外壁
枠３および隔壁４の上端には、前記フーチングの頂版部
５が設けられ、外壁枠３および隔壁４の下端には前記フ
ーチングの底版部６が設けられている。

【００２３】外壁枠３は、断面形状が円弧状の胴板（ア
ーチ胴板）を複数隣接して並べ、アーチ胴板の隣接部を
互いに結合したアーチ構造により形成されている。すな
わち、外壁枠３は、図３の平面図に示すように、同径円
弧のアーチ胴板を縦側に７個、横側に７個ずつ配列して
隣接部を結合したものである。そして、このアーチ構造
は、アーチ胴板に対し垂直方向からかかる荷重に強い。

【００２４】外殻内部を仕切る隔壁４は、図３及び図４
に示すように、その断面形状が正六角形となる中空の六
角柱を多数隣接して結合したハニカム構造により形成さ
れている。なお、隔壁４は断面形状がＹ字型の型材を多
数隣接するとともに、このＹ字型材の３つの側端部をそ
れぞれ結合してハニカム構造を形成することも出来る構
造である。そして、前記側端部と側端部との継手構造に
は、コッター継手を用いる。

【００２５】また、この隔壁４と外壁枠３とは結合して
いる。隔壁４は、外壁枠３と結合する箇所では、隔壁４
の端部がアーチ胴板の隣接部と交点を結ぶように形成さ
れている。そして、このハニカム構造の隔壁４は、側方
からの圧縮力に強い。

【００２６】前記頂版部５は、上部方向からかかる荷重
に強い半球構造（部分球殻構造）により形成されてい
る。この頂版部５は、図１または図２に示すように、隔
壁４の六角柱の中空室の頂部を１つずつ覆うように半球
状の部分球殻を載せた構造である。そして、この部分球
殻構造は、アーチ構造と同様に球面に対し垂直方向から
かかる荷重に強い。なお、この実施の形態の頂版部５
は、ＲＣ（鉄筋コンクリート）構造であるが、鋼製であ
ってもよい。

【００２７】前記底版部６は、フーチング部１の底版を
塞ぐ平面のＲＣ構造である。一方、柱部２は、柱上部か
らフーチング部１との接続部分にかけて二股に分かれた
逆Ｙ字形状を有している。この柱部２は、その表面を覆
う柱枠２０にコンクリートを打設して構築される。

【００２８】柱枠２０は、フーチング部１と接続する分
岐した脚枠２０ａ，２０ｂを有し、この脚枠２０ａ，２
０ｂは柱上部において一体となっている。柱枠２０は中
空円筒構造により形成され、図示してはいないが円筒構
造内の中空部に主筋や帯筋を所定間隔で多数配置してい
る。

【００２９】前記脚枠２０ａと脚枠２０ｂは、所定間隔
をおいてフーチング部１の頂版部５および底版部６に対
して直立しＲＣ構造により結合されている。また、柱枠
２０の高さ方向の寸法は、フーチング部１が海底に沈設
された時、柱枠２０の上端部が海面１０より上に出るよ
うに設計されている。

【００３０】以上述べたフーチング部１の外壁枠３，隔
壁４，頂版部５，底版部６及び柱枠２０はＰＣ構造とし
て現地ヤードで組み立てる。また、組立の際に底版部６
の上面に所定厚みのバラストコンクリート７を打設す
る。このバラストコンクリート７は、浮体安定性を高
め、ケーソン基礎（外殻）を沈設する時、バランス良く
沈設できるようにするためのものである。

【００３１】［施工手順の説明］次に、本発明のハニカ
ム構造のケーソン基礎を用いた施工手順を説明する。フ
ーチング部１および柱部２の外殻は、プレキャスト構造
であり、陸上のヤードで製作する。その際、柱枠２０の
中空円筒部内に補強用の主筋や帯鉄筋を予め所定間隔で
配置する。

【００３２】次に、陸上のヤードで製作したフーチング
部１および柱部２の外殻（ケーソン基礎）を静穏域に浮
かせ、バラストコンクリート（気中コンクリート）９を
注入し、浮体安定性を高める。

【００３３】次に、前記ケーソン基礎（外殻）を沈設位
置まで曳航し、外殻に注水して水中に沈設する。この
際、ケーソン基礎（外殻）はポンプ配管により注水して
沈むが、柱枠２０の上端部は海面１０より上に出てい
る。

【００３４】なお、フーチング部１の外殻は、その骨組
をハニカム構造とアーチ構造を組み合わせ、底版側は部
分球殻化構造を組み合わせて形成されているので、沈設
によって生じる高水圧に対抗できる構造である。

【００３５】次に、海中のフーチング部１の外殻内に水
中コンクリートを打設するためにコンクリート吐出管
（図示せず）をケーソン基礎（外殻）の沈設位置（コン
クリート打設位置）まで吊り下ろす。すなわち、コンク
リート打設管を水中に下ろしながら、コンクリート吐出
管をコンクリート打設位置に誘導することによって、コ
ンクリート吐出管を正確に設置する。

【００３６】次に、フーチング部１の外殻（すなわち、
ハニカム構造部分とアーチ構造部分）に水中コンクリー
トを打設する。なお、水中コンクリート工法は、水中に
おいてコンクリートを打設する公知の方法である。この
水中コンクリート工法は、材料の分離を防ぐために、特
に粘性に富んだ水中コンクリートを使用する。また、水
溶性混和剤を用いた特殊コンクリートを使用してもよ
い。この水中コンクリート工法では、コンクリートポン
プを使用してコンクリート吐出管より水中コンクリート
を吐出する。

【００３７】水中コンクリートの打設が終了すれば、次
に、気中コンクリートを海面１０より上に出ている柱枠
２０の上端部から打設する。コンクリート打設後、コン
クリート吐出管等の撤収作業は、前記展開と逆の手順で
行う。

【００３８】以上のように、本発明のケーソン基礎は仮
設時の型枠と共に、水中コンクリート、気中コンクリー
トと一体構造となり、完成系の構造として機能すること
で、従来の鋼製ケーソンが型枠としてしか機能しなかっ
たことより有利となる。また、フーチング部１および柱
部２は、プレキャスト構造であり、陸上ヤードにおいて
製作する。従って、寸法・形状共に高品質を確保するこ
とができる。

【００３９】さらに、隔壁４はＹ字型の型材を多数隣接
結合してハニカム構造を形成したので、ハニカム構造の
組立作業が効率よくできる。なお、柱部２においては、
柱部材の外周付近に配置する主筋や帯鉄筋を予め外殻の
円筒部材内に埋め込むことが可能であり、現場（海上な
いし海中）における配筋などの作業工程を大幅に削減す
ることができる。

【００４０】このハニカム構造のケーソン基礎は、ハニ
カム構造とアーチ構造を組み合わせた曲げモーメントに
強い構造なので、従来の外殻に比して構成部材厚が薄く
できるから、ケーソン基礎全体の軽量化となる。

【００４１】また、この外殻が軽量であれば、沈設時の
浮体安定性が高くなり、ケーソン基礎を海水中の所定の
位置に沈設定着する作業が容易である。このように、フ
ーチング部１及び柱部２の軽量化により、ケーソン基礎
の設置水深８０ｍ程度を想定して試算した場合、ドライ
ドッグや水深１５ｍ程度の岸壁において構築を完了する
ことが可能になる。

【００４２】更にまた、底版部６上部にバラストコンク
リートを打設することにより、２０ｍ程度の静穏域にお
いて沈設時の浮体の安全性を確保することができる。従
って、従来のような大水深の静穏海域を必要としない。

【００４３】なお、上述の実施の形態では、長大橋梁の
基礎（橋脚）を大水深海域に設置する場合のケーソン基
礎について説明したが、本発明のハニカム構造のケーソ
ン基礎は、海上に石油（ガス）プラットホームを建設す
る場合や、防波堤や護岸の海中構造物を設置する場合
や、浮体式構造物を設置する場合にも用いられる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ーチ構造の外壁枠とハニカム構造の隔壁とを組み合わせ
て外殻を形成したので、外殻が曲げモーメントに強い構
造となり、外殻部材を厚くしなくても沈設時の水圧に耐
えることができる。

【００４５】また本発明によれば、従来の外殻に比して
構成部材厚を薄くできるので、ケーソン基礎全体の軽量
化が図れる。更に、この軽量化によって、外殻部分を海
上ではなく陸上等で精度良く組み立てて搬送できるの
で、ケーソン基礎を容易に施工することができ、ケーソ
ン製作費が増大するといった問題は解消する。

【００４６】さらに、本発明によれば、ケーソン基礎の
主要鉄筋は、プレキャスト部材または気中コンクリート
に入り、水中鉄筋コンクリートで問題となる品質上の課
題が解消される。また、本発明はハニカム構造の隔壁と
打設するコンクリートとの間の一体化が設計でき、鋼殻
ケーソンが型枠としてしか機能しないことに対して鉄筋
コンクリート構造の品質確保ができ有利になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るハニカム構造のケーソン基
礎の正面断面図

【図２】本実施の形態に係るハニカム構造のケーソン基
礎の側面断面図

【図３】本実施の形態に係るハニカム構造のケーソン基
礎の平面図

【図４】外壁枠及び隔壁の部分斜視図

【符号の説明】

１…フーチング部 ２…柱部 ３…外殻枠 ４…隔壁 ５…頂版部 ６…底版部 ７…バラストコンクリート １０…海面 １１…海底 ２０…柱枠

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フーチングの外殻を沈設し、この外殻内に
   コンクリートを打設して鉄筋コンクリート構造を構築す
   るケーソン基礎において、 前記外殻は前記フーチングの外壁を囲む外壁枠がアーチ
   構造により形成され、前記外殻内部を仕切る隔壁がハニ
   カム構造により形成され、前記外壁枠と前記隔壁とが接
   続されていることを特徴とするハニカム構造のケーソン
   基礎。
2. 【請求項２】前記隔壁は断面形状がＹ字型の型材を多数
   隣接するとともに、このＹ字型材の３つの側端部をそれ
   ぞれ結合してハニカム構造を形成する請求項１記載のハ
   ニカム構造のケーソン基礎。
3. 【請求項３】前記外壁枠および前記隔壁の上端と接続す
   る前記フーチングの頂版部が部分球殻構造により形成さ
   れている請求項１または２のいずれかに記載のハニカム
   構造のケーソン基礎。
4. 【請求項４】前記外殻は前記フーチングの頂版または底
   版に立設する中空円筒構造の柱枠を有する請求項１また
   は３のいずれかに記載のハニカム構造のケーソン基礎。