JP2002364006A - 水中基礎の構築工法 - Google Patents
水中基礎の構築工法Info
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Abstract
可能になる。 【解決手段】 水中基礎は、ケーソン躯体10と、杭基
礎11とを備えている。ケーソン躯体10は、側壁部1
2と、底版部14と、スカート部16とを備えている。
基礎の構築工法では、このケーソン躯体10の沈設前
に、杭基礎11の水底地盤26中への打設が行われる。
杭基礎11の荷重支持力は、ケーソン躯体10を水底地
盤26に沈設させる際に、スカート部16先端に作用さ
せることができるプレロード荷重を求め、供用荷重とプ
レロード荷重との差分を推定演算し、この差分が杭基礎
11に要求される荷重支持力とされる。杭基礎11が打
設されると、次に、ケーソン躯体10の沈設が行われ
る。ケーソン躯体10の沈設に当たっては、サクション
荷重を発生させて行われる。ケーソン躯体10の沈設が
終了すると、硬化性グラウト材30の充填して、ケーソ
ン躯体10と杭基礎11とが一体化される。
Description
工法に関し、特に、サクション荷重を有効に作用させて
水中基礎を構築する工法に関するものである。
合は、押し込み力として打撃や振動などの機械力を利用
することができるが、例えば、大型の護岸や海洋構造物
のような大水深基礎では、このような機械力により、基
礎構造物を沈設することが困難になる。
の一つとして、スカート部を有するケーソン躯体を、圧
力差(サクション)を利用して、水底地盤中に沈設する
サクション基礎工法と呼ばれている構築方法がある。
スカート基礎は、ケーソン基礎,鋼管矢板ケーソン基礎
などに代わる新しい基礎形式として、その用途の拡大が
期待されている。
の構築工法の一例が示されており、同図に示したサクシ
ョン基礎工法では、ケーソン躯体1は、筒状の側壁部2
と、この側壁部2の下端側を閉塞する底版部3と、底版
部3の外周縁下方に延設されたスカート部4とを備えて
いる。
その壁厚内に揚水通路5が貫通形成され、底版部3を貫
通するように揚水管6が設けられている。水中基礎を構
築する際には、ケーソン躯体1が水底地盤7に沈設され
る。
盤7中に貫入させて、水の流入を阻止し、この状態で、
スカート部4内の水を排水通路5や、底版部3を貫通す
る揚水管6を介して排除し、これによりスカート部4内
の圧力を下げて、スカート部4の内外にサクション荷重
を発生させて、このサクション荷重を利用して、ケーソ
ン躯体1を水底地盤中に沈設する。
に利用するためには、所定の深度まで沈設した後、図5
に示すように、底版部3と水底地盤7との間にモルタル
などの硬化性グラウト8を充填し、かつ、揚水管6を介
して、スカート部4で囲繞した水底地盤7の水を揚水排
除して、サクション荷重を水底地盤7に伝達させること
が有効である。
施工が容易で、十分に水底地盤7中に根入れされたケー
ソン躯体1は、滑動,転倒,引き抜きに対する抵抗も著
しく増大するという長所がある。
盤7が、軟弱層7aと、その下部に支持層7bとが存在
している場合には、スカート部4の先端は、支持層7b
に到達するように沈設され、硬化性グラウト8は、軟弱
層7aと底版部3との間に充填させることになる。この
ようなケーソン躯体1では、軟弱層7aに荷重が負荷さ
れるので、上部工の完成後にも、軟弱層7aの圧密化に
より継続的な沈下が発生する。そこで、従来は、このよ
うな継続的な沈下を防止するために、.軟弱層7aを
除去する方法。.軟弱層7aを事前に圧密化させる
か、または、地盤改良により安定化させる方法。.ケ
ーソン躯体1をサクション貫入させる際に、スカート部
4の先端に、供用時よりも大きな荷重を印加して、大き
いプレロード荷重を作用させる方法のいずれかの補助工
法を採用していた。
の構築工法には、以下に説明する技術的な課題があっ
た。
法では、軟弱層7aの除去により、多大な掘削除去費用
がかかる。また、の補助工法では、軟弱層7aの沈下
が、落ち着くまでに、長時間を要し、工期が非常に長く
かかる。
よりも大きなプレロード荷重に、耐えうる仕様にする
と、ケーソン躯体1の構造形状が過大になり、非常に不
経済な設計となる。
てなされたものであって、その目的とするところは、工
期の長期化を回避しつつ、経済的な構築が可能になる水
中基礎の構築工法を提供することにある。
に、本発明は、筒状の側壁と、前記側壁の下端に形成さ
れた底版部と、前記底版部の下方に延設されるスカート
部とを備えたケーソン躯体に、サクション荷重を作用さ
せて水底地盤中に沈設する水中基礎の構築工法におい
て、前記ケーソン躯体の沈設予定個所の水底地盤中に、
下端が支持層に到達する杭基礎を打設した後に、前記杭
基礎の上方に前記ケーソン躯体を沈設して、両者を一体
化させて、供用荷重を前記杭基礎と前記ケーソン躯体と
で分担するようにした。
よれば、ケーソン躯体の沈設予定個所の水底地盤中に、
下端が支持層に到達する杭基礎を打設した後に、杭基礎
の上方にケーソン躯体を沈設して、両者を一体化させ
て、供用荷重を杭基礎とケーソン躯体とで分担するの
で、水底地盤に荷重分担させる必要がなくなり、その結
果、供用荷重を加えたときに水底地盤の圧密沈下が発生
しない。
しないと、その除去や地盤改良が不要になり、かつ、ス
カート部を供用過剰よりも大きなプレロードに耐え得る
構造形状に設計する必要もなくなる。
底地盤に沈設させる際に、前記スカート部先端に作用さ
せることができるプレロード荷重と、前記ケーソン躯体
に上部工を構築した際の供用荷重とに基づいて、両荷重
の差分を推定演算し、この差分を分担させることができ
る。
は、前記底版下の前記スカート部で囲繞された空間内
に、前杭基礎の頭部を突出させ、前記空間内に硬化性グ
ラウト材を注入充填して行うことができる。
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1か
ら図3は、本発明にかかる水中基礎の構築工法の一実施
例を示している。
0と、杭基礎11とを備えている。ケーソン躯体10
は、円筒ないしは角形形状の側壁部12と、この側壁部
12の下端側を閉塞する底版部14と、底版部14の外
周縁下方に延設されたスカート部16とを備えている。
成されており、周縁が側壁部12の内面に一体に固設さ
れている。スカート部16は、側壁部12の下方側を、
そのまま直径を変えることなく下方に延長させた同一断
面形状に形成されていて、その壁厚内に揚水通路18
が、周方向に所定の間隔を隔てて複数貫通形成されてい
る。
貫通するようにして揚水管20が複数取付けられてい
る。以上のように構成されたケーソン躯体10は、地上
の製作ヤードなどで構築され、基礎の構築現場まで曳航
され、水底地盤26に沈設される。本実施例の水中基礎
の構築工法では、このケーソン躯体10の沈設前に、ま
ず、図1に示すように、杭基礎11の水底地盤26中へ
の打設が行われる。
本実施例の杭基礎11は、水底地盤26の表層側の軟弱
層26aを貫通して、その下端が支持層26bに到達す
るように打設される。
重支持力は、以下のように設定される。杭基礎11の荷
重支持力の決定では、まず、ケーソン躯体10を水底地
盤26に沈設させる際に、スカート部16の先端に作用
させることができるプレロード荷重を求める。
と、側壁12の下端に形成された底版部14と、底版部
14の下方に延設されるスカート部16とを備えたケー
ソン躯体10の自重と、このケーソン躯体10に加え得
るバラスト荷重と、ケーソン躯体10のスカート部16
内の減圧によって発生するサクション荷重との加算値と
して求められる。
注入する水や載置可能な錘などの重量から決定される。
なお、ケーソン躯体10は、上部工を構築した際の供用
荷重に、所定の安全率を見込んで必要な支持力を算定
し、この支持力から適正な断面形状などが、通常の設計
法に従って設計されている。
た際の供用荷重と、前述したプレロード荷重との差分を
推定演算し、この差分の荷重量が杭基礎11に要求され
る荷重支持力とし、この荷重支持力に基づいて杭基礎1
1の本数や断面形状,配置間隔などを決定する。
と、これに基づいて選択された杭基礎11が、図1に示
すように、水底地盤26中に打設される。この場合の杭
基礎11は、この後に沈設されるケーソン躯体10のス
カート部16内に、それぞれが位置するように打設され
る。
の表面から上方に若干突出するように打設され、所定数
の打設が終了すると、次に、図2に示すように、ケーソ
ン躯体10の沈設が行われる。
らこれを覆うようにして沈設される。この沈設に当たっ
ては、スカート部16の下端側を水底地盤26中に貫入
させて、水の流入を阻止し、この状態で、スカート部1
6内の水を、揚水通路18や、揚水管20を介して排除
することで、スカート部16内の圧力を下げて、スカー
ト部16の内外にサクション荷重を発生させて、ケーソ
ン躯体10を水底地盤26中に沈設する。
に徐々に貫入して、ケーソン躯体10の沈設が進行し、
図3に示すように、底版部14が水底地盤26の上面に
近接し、スカート部16の下端が支持層26bの、所定
の深度まで貫入すると、ケーソン躯体10の沈設を終了
する。
側に、水底地盤26の表面と、スカート部16とで隔成
された空間28が形成され、杭基礎11の杭頭は、この
空間28内に突出している。
性グラウト材30の充填注入が行われ、このグラウト材
30硬化が終了すると、ケーソン躯体10と杭基礎11
とが一体化されて、水中基礎の構築が完了する。
築工法によれば、ケーソン躯体10の沈設予定個所の水
底地盤26中に、下端が支持層26bに到達する杭基礎
11を打設した後に、杭基礎11の上方にケーソン躯体
10を沈設して、両者を一体化させて、供用荷重を杭基
礎11とケーソン躯体10とで分担するので、水底地盤
26に荷重分担させる必要がなくなり、その結果、供用
荷重を加えたときに水底地盤の圧密沈下が発生しない。
発生しないと、軟弱層26aの除去や地盤改良が不要に
なり、かつ、スカート部16を、供用荷重よりも大きな
プレロードに耐え得る構造形状に設計する必要もなくな
り、工期の長期化を回避しつつ、経済的な構築が可能に
なる。
ケーソン躯体10を設計した際に、ケーソン躯体10に
作用させることができるプレロード荷重で不足する荷重
を、予め打設する杭基礎11で分担させるようにしてい
る。
aの強度,層厚にかかわらず、ケーソン躯体10を合理
的で経済的なものにすることができ、しかも、沈下特性
も改善できる。
躯体10に本発明を適用した場合を例示したが、本発明
の実施は、この形状のケーソン躯体10に限られること
はなく、例えば、スカート部16内が隔壁により仕切ら
れた形状のケーソン躯体など、他の形状のケーソン躯体
10に適用することもできる。
本発明にかかる水中基礎の構築工法によれば、工期の長
期化を回避しつつ、経済的な構築が可能になる。
を示す初期工程の断面説明図である。
明図である。
明図である。
程の断面説明図である。
明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 筒状の側壁と、前記側壁の下端に形成さ
れた底版部と、前記底版部の下方に延設されるスカート
部とを備えたケーソン躯体に、サクション荷重を作用さ
せて水底地盤中に沈設する水中基礎の構築工法におい
て、 前記ケーソン躯体の沈設予定個所の水底地盤中に、 下端が支持層に到達する杭基礎を打設した後に、前記杭
基礎の上方に前記ケーソン躯体を沈設して、両者を一体
化させて、 供用荷重を前記杭基礎と前記ケーソン躯体とで分担する
ことを特徴とする水中基礎の構築工法。 - 【請求項2】 前記杭基礎は、前記ケーソン躯体を前記
水底地盤に沈設させる際に、前記スカート部先端に作用
させることができるプレロード荷重と、前記ケーソン躯
体に上部工を構築した際の供用荷重とに基づいて、両荷
重の差分を推定演算し、 この差分を分担させるようにすることを特徴とする請求
項1記載の水中基礎の構築工法。 - 【請求項3】 前記ケーソン躯体と前記杭基礎との一体
化は、前記底版下の前記スカート部で囲繞された空間内
に、前杭基礎の頭部を突出させ、前記空間内に硬化性グ
ラウト材を注入充填して行うことを特徴とする請求項1
または2記載の水中基礎の構築工法。
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