JP2002088777A - ジャケット構造体の杭との接合方法及び該接合方法に用いられる拡管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中作業を不要として作業者による労働負荷
の軽減が図れると共に接合部長さも縮小できて施工性の
向上が図れるジャケット構造体の杭との接合方法及び該
接合方法に用いられる拡管装置を提供する。 【解決手段】 ジャケット構造体の各杭ガイド部材１３
（１４）と各杭１９（２０）とを接合する際に、前記各
杭ガイド部材１３（１４）内面の接合部位に予め複数条
形成された横リブ３７及び縦リブ３８の内側に前記各杭
１９（２０）を挿入した状態で、前記各杭１９（２０）
内に拡管装置５０を吊設し、該拡管装置５０により前記
各杭１９（２０）を前記リブ形状に沿い塑性変形させて
噛み合い接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
用いられる水中基礎におけるジャケット構造体の杭との
接合方法及び該接合方法に用いられる拡管装置に関す
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９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９に示すように、海底の支持地盤00
1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。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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなジャケット式基礎を施工する場合、ガイドパイプ00
2と杭005とを接合する方法として、従来、例えば図１０
に示すようなものがある。これは、ガイドパイプ002と
杭005との間にグラウト010又はセメントミルク、コンク
リート等を充填してガイドパイプ002と杭005とを接合す
るものである。この例では、水中での作業となるのでグ
ラウト010の充填範囲の上下には流体圧力で膨張するシ
ール011が設けられ、シール011によりガイドパイプ002
と杭005との間の気密を保った状態で配管によりグラウ
ト010を打設するようになっている。

【０００７】ところが、上述した接合方法にあっては、
水中でのグラウト打設で作業上困難を伴うと共に、設計
上の安全率を過大に見込まなければならないことから、
設計上合理的でない、定着長さ（接合部長さ）Ｌが長く
なるという問題点があった。

【０００８】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、水中作業を不要として作業者による労働負荷の
軽減が図れると共に接合部長さも縮小できて施工性の向
上が図れるジャケット構造体の杭との接合方法及び該接
合方法に用いられる拡管装置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
めの請求項１の発明のジャケット構造体の杭との接合方
法は、ジャケット構造体の杭ガイド部材と杭部材とを接
合する際に、前記杭ガイド部材内面の接合部位に予め複
数条形成されたリブの内側に前記杭部材を挿入した状態
で、前記杭部材内に拡管装置を吊設し、該拡管装置によ
り前記杭部材を前記リブ形状に沿い塑性変形させて噛み
合い接合することを特徴とする。

【００１０】また、前記杭ガイド部材の接合部位の外面
に予めリブが複数条形成されることを特徴とする。

【００１１】また、請求項３の発明の拡管装置は、前記
杭部材内に水密状態で挿入可能な筒状本体の外周面に開
口された多数の噴孔から圧力水を噴出するよう構成され
ることを特徴とする。

【００１２】また、請求項４の発明の拡管装置は、前記
杭部材内に挿入可能な筒状本体の周壁から油圧ジャッキ
を介して支圧板を放射状にかつ軸方向に多段的に突出す
るように構成されることを特徴とする。

【００１３】また、請求項５の発明の拡管装置は、前記
杭部材内に気密状態で挿入可能な遠隔操作の爆発装置で
構成されることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るジャケット構
造体の杭との接合方法及び該接合方法に用いられる拡管
装置の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

【００１５】［第１実施例］図１は本発明の第１実施例
に係る水中基礎上に構築された橋脚及び橋桁の概略斜視
図、図２は同じくジャケット構造体の概略斜視図、図３
は同じくジャケット構造体の杭との接合方法の工程図、
図４は同じく拡管装置の構造説明図、図５及び図６は同
じく水中基礎上に橋脚及び橋桁を構築する作業工程図で
ある。

【００１６】図１に示すように、本実施例のジャケット
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建造物とし
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、これらの杭ガイド部材１３，１４の上端集合部に装
着された中空形状のフーチング１５とから構成される。

【００１７】このジャケット構造体１１をさらに詳述す
ると、図２にも示すように、フーチング１５は上鋼板１
６と下鋼板（図示略）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は所定長さの円筒管からなり、
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
各杭ガイド部材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、ガイドとして同じく円
筒管からなる直杭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、各杭ガイド部材
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、図示しない前記縦梁部材に連結支持されている。そ
して、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。

【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】そして、このジャケット構造体１１では、
各杭ガイド部材１３（１４）を直杭１９（及び斜杭２
０）に接合する際には、図３に示すように、拡管装置５
０が用いられる。以下、図３の工程図に沿って説明す
る。

【００２１】先ず、図３の（ａ）に示すように、各杭ガ
イド部材１３（１４）の外周面には予め横リブ３６が複
数段（図中では４段）に亙って付設される。また、各杭
ガイド部材１３（１４）の内周面には予め横リブ３７が
複数段（図中では３段）に亙って付設されると共に縦リ
ブ３８が周方向へ４等配されて付設される。

【００２２】次に、図３の（ｂ）に示すように、各杭ガ
イド部材１３（１４）内に各杭１９（２０）を重合させ
る。この場合、施工法によっては、各杭１９（２０）が
ジャケット構造体１１の施工にに先立って打設される場
合がある。

【００２３】次に、図３の（ｃ）に示すように、各杭１
９（２０）内に後述する拡管装置５０を図示しないクレ
ーン等で吊り下げながら挿入する。

【００２４】そして、図３の（ｄ）に示すように、拡管
装置５０で各杭１９（２０）を拡管すると、各杭１９
（２０）は各杭ガイド部材１３（１４）の内周面に付設
した横リブ３７及び縦リブ３８に沿って塑性変形し、特
に横リブ３７により軸方向に噛み合い摩擦抵抗が生じる
と共に縦リブ３８により周方向に噛み合い摩擦抵抗が生
じて両者１９（２０），１３（１４）は堅く接合され
る。この際、各杭ガイド部材１３（１４）の外周面に付
設した横リブ３６により、拡管時の各杭ガイド部材１３
（１４）の拘束効果が得られる。

【００２５】前記拡管装置５０は、図４に示すように、
筒状本体５１の外周面に開口された多数の噴孔５２から
圧力水を噴出するもので、筒状本体５１には水圧ポンプ
５３からの圧力水がバルブ５４及びホース５５を介して
供給されるようになっている。尚、図中５６は各杭１９
（２０）の拡管部位の内部を水密にするためのシール材
である。

【００２６】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
及び図６を用いて説明する。

【００２７】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１
３，１４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。

【００２８】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（支持
地盤）へ打ち込んでいく。

【００２９】この杭打ち作業により各杭ガイド部材１
３，１４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１
９，２０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とを前述した拡管装置５
０を用いて接合・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。

【００３０】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６(ｃ)に示すように、ジャ
ケット構造体１１の上部に橋脚３２を立設して橋桁３１
を建設する。

【００３１】このように本実施例の水中基礎にあって
は、ジャケット構造体１１の杭ガイド部材１３，１４と
各杭１９，２０との接合に拡管装置５０を用いるので、
当該拡管装置５０を各杭１９，２０内に挿入するだけで
済み、作業者にあっては水中作業が不要となるので、作
業者による労働負荷の軽減が図れる。また、本実施例で
は、水圧により各杭１９，２０内に均等な圧力負荷がか
かる利点がある。言い換えれば、各杭１９，２０の各杭
ガイド部材１３，１４内面のリブ形状に沿った拡管が可
能になる。また、各杭１９，２０が各杭ガイド部材１３
（１４）内面の横リブ３７及び縦リブ３８に沿って塑性
変形し、両者１９（２０），１３（１４）は堅く接合さ
れて高い継手効率が得られるので、グラウト継手よりも
短い接合部長さでの設計が可能となる。

【００３２】尚、本実施例では、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、中空形
状であれば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を支持するようにしたが、１つのジャケット構
造体１１を設置し、Ｉ型の橋脚を支持するようにしても
よい。

【００３３】［第２実施例］図７は本発明の第２実施例
に係る拡管装置の構造説明図である。尚、第１実施例で
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。

【００３４】これによれば、拡管装置５０は、筒状本体
５１の周壁から油圧ジャッキ６０を介して支圧板６１を
放射状にかつ軸方向に多段的に突出するように構成され
る。

【００３５】これによるも、各杭１９，２０が支圧板６
１により強制的に各杭ガイド部材１３（１４）内面の横
リブ３７及び縦リブ３８に沿って塑性変形され、第１実
施例と同様の作用・効果が得られる。また、本実施例で
は、シール材５６（図４参照）が不要となる利点があ
る。

【００３６】［第３実施例］図８は本発明の第３実施例
に係る拡管装置の構造説明図である。尚、第１実施例で
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。

【００３７】これによれば、拡管装置５０は、遠隔操作
の爆発装置７０で構成される。尚、図中７１は各杭１９
（２０）の拡管部位の内部を気密にするためのシール材
である。

【００３８】これによるも、各杭１９，２０が爆風によ
り各杭ガイド部材１３（１４）内面の横リブ３７及び縦
リブ３８に沿って塑性変形され、第１実施例と同様の作
用・効果が得られる。また、本実施例では、急速な施工
が可能となる利点がある。

【００３９】尚、本発明は上記各実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能である
ことはいうまでもない。例えば、拡管装置として他の構
造のものを用いても良い。

【００４０】

【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の杭
との接合方法によれば、ジャケット構造体の杭ガイド部
材と杭部材とを接合する際に、前記杭ガイド部材内面の
接合部位に予め複数条形成されたリブの内側に前記杭部
材を挿入した状態で、前記杭部材内に拡管装置を吊設
し、該拡管装置により前記杭部材を前記リブ形状に沿い
塑性変形させて噛み合い接合するので、水中作業を不要
として作業者による労働負荷の軽減が図れると共に接合
部長さも縮小できて施工性の向上が図れる

【００４１】また、請求項２の発明のジャケット構造体
の杭との接合方法によれば、前記杭ガイド部材の接合部
位の外面に予めリブが複数条形成されるので、拡管時の
各杭ガイド部材の拘束効果が得られる。

【００４２】また、請求項３の発明の拡管装置によれ
ば、前記杭部材内に水密状態で挿入可能な筒状本体の外
周面に開口された多数の噴孔から圧力水を噴出するよう
構成されるので、請求項１の発明と同様の作用・効果が
得られる。また、水圧により各杭部材内に均等な圧力負
荷がかかる利点がある。

【００４３】また、請求項４の発明の拡管装置によれ
ば、前記杭部材内に挿入可能な筒状本体の周壁から油圧
ジャッキを介して支圧板を放射状にかつ軸方向に多段的
に突出するように構成されるので、請求項１の発明と同
様の作用・効果が得られる。また、シール材が不要とな
る利点がある。

【００４４】また、請求項５の発明の拡管装置によれ
ば、前記杭部材内に気密状態で挿入可能な遠隔操作の爆
発装置で構成されるので、請求項１の発明と同様の作用
・効果が得られる。また、急速な施工が可能となる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る水中基礎上に構築さ
れた橋脚及び橋桁の概略斜視図である。

【図２】同じくジャケット構造体の概略斜視図である。

【図３】同じくジャケット構造体の杭との接合方法の工
程図である。

【図４】同じく拡管装置の構造説明図である。

【図５】同じく水中基礎上に橋脚及び橋桁を構築する作
業工程図である。

【図６】同じく水中基礎上に橋脚及び橋桁を構築する作
業工程図である。

【図７】本発明の第２実施例に係る拡管装置の構造説明
図である。

【図８】本発明の第３実施例に係る拡管装置の構造説明
図である。

【図９】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１０】同じくプラグ接合法の説明図である。

【符号の説明】

１１ ジャケット構造体 １２ 連結部材 １３，１４ 杭ガイド部材 １５ フーチング １９ 直杭 ２０ 斜杭 ３１ 橋桁 ３２ 橋脚（構造物） ３６ 横リブ ３７ 横リブ ３８ 縦リブ ４１ ドック ４２ 海上 ４３ 曳船 ４４ 杭打ちハンマ ５０ 拡管装置 ５１ 筒状本体 ５２ 噴孔 ５３ 水圧ポンプ ５４ バルブ ５５ ホース ５６ シール材 ６０ 油圧ジャッキ ６１ 支圧板 ７０ 爆発装置 ７１ シール材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川 賢紀 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 2D046 CA07 DA03 DA62

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジャケット構造体の杭ガイド部材と杭部
   材とを接合する際に、前記杭ガイド部材内面の接合部位
   に予め複数条形成されたリブの内側に前記杭部材を挿入
   した状態で、前記杭部材内に拡管装置を吊設し、該拡管
   装置により前記杭部材を前記リブ形状に沿い塑性変形さ
   せて噛み合い接合することを特徴とするジャケット構造
   体の杭との接合方法。
2. 【請求項２】 前記杭ガイド部材の接合部位の外面に予
   めリブが複数条形成されることを特徴とする請求項１記
   載のジャケット構造体の杭との接合方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のジャケット構造体
   の杭との接合方法に用いられる拡管装置であって、前記
   杭部材内に水密状態で挿入可能な筒状本体の外周面に開
   口された多数の噴孔から圧力水を噴出するよう構成され
   ることを特徴とする拡管装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載のジャケット構造体
   の杭との接合方法に用いられる拡管装置であって、前記
   杭部材内に挿入可能な筒状本体の周壁から油圧ジャッキ
   を介して支圧板を放射状にかつ軸方向に多段的に突出す
   るように構成されることを特徴とする拡管装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載のジャケット構造体
   の杭との接合方法に用いられる拡管装置であって、前記
   杭部材内に気密状態で挿入可能な遠隔操作の爆発装置で
   構成されることを特徴とする拡管装置。