JP2004137807A - Construction method for caisson embankment and caisson embankment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波のエネルギーを沖側に反射させて港内の静穏性を保ち、航行中または停泊中の船舶や港内施設の保全を図るためのケーソン堤の構築方法およびケーソン堤に係り、特に、捨石マウンドを基部にもたず、基礎を用いて海底に固定されるケーソン堤の構築方法およびケーソン堤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、大深度部や波浪条件の厳しい場所での防波堤は、機能性を付加しやすく、経済的に建設しやすいケーソン式構造で建設されるものが多く、そのほとんどは直接基礎を用いた重力式構造である。図11は、従来の防波堤101の立面図を示す。図11に示すように、防波堤101を構築するには、海底103に捨石マウンド105を形成し、その上面にケーソン107を設置する。
【0003】
他に、ケーソンに設けた孔に杭を打ち込み、ケーソンを地盤に固定して護岸構造物を構築する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−311841
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直接基礎を用いた重力式構造の防波堤では、防波堤の自重で波力に抵抗するため、直立堤では、大規模なケーソンの構築が必要となる。また、混成堤では、大規模な捨石マウンドの構築が必要となる。
【0006】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大規模なケーソンおよび捨石マウンドの構築が不要でコストの低減が期待できる他、工事中の水質汚濁の低減、工期短縮が可能なケーソン堤の構築方法およびケーソン堤を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第1の発明は、水底にケーソンを設置する工程(a)と、前記ケーソンの下方に立坑を掘削する工程(b)と、前記立坑内にコンクリートを設置して基礎を形成する工程(c)とを具備することを特徴とするケーソン堤の構築方法である。
【0008】
工程(a)では、必要に応じて水底を均し、ケーソンを設置する。ケーソンは、例えば、一部分または全体が、鋼殻内に鉄筋を配置して形成される。この場合、工程(a)の後に、鋼殻内にコンクリートを設置する。
【0009】
工程(b)では、ケーソン内に挿入されたパイプに設けられた掘削手段を回転させて、立坑を掘削する。掘削手段は、拡径可能なものを用いてもよい。工程(c)では、必要に応じて、コンクリートに補強材を埋設する。補強材は、複数の鋼材を一体化したものであり、例えば、鉄骨篭、鉄筋篭等である。工程(c)では、基礎として、場所打杭または深礎を形成する。
【0010】
工程(c)の後、必要に応じて、基礎の上方に砂等の中詰材を設置し、ケーソンの波力安定性を確保する。さらにその後、ケーソンの側方を埋めたてて護岸構造としてもよい。
【0011】
第1の発明では、水底にケーソンを設置し、ケーソンの下方に立坑を掘削し、立坑内に補強材とコンクリートを設置して基礎を形成する。ケーソンと基礎を組み合わせることにより、外力に対する安定性が向上する。第1の発明は、大水深域、通常水深域のいずれにも適用できる。
【0012】
第2の発明は、第1の発明のケーソン堤の構築方法を用いて構築されたケーソン堤である。
【0013】
ケーソンは、コンクリートおよび補強材を用いて形成された基礎を用いて水底に固定される。基礎とは、例えば、場所打杭や深礎である。ケーソンは、例えば、鋼殻内に鉄筋コンクリートを設置して形成される。基礎の上方には、砂等の中詰材が設置される。また、ケーソンの側方が埋めたてられる場合もある。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の第1の実施の形態について詳細に説明する。図1は、海底17に設置されたケーソン1の断面立面図、図2は、ケーソン1の平面図である。図1は、図2のB−Bによる断面図である。
【0015】
図1、図2に示すように、ケーソン1は、例えば、上面が開放された直方体形状で、長方形状の底面10、底面10の周囲に設けられた長辺方向の外壁6aと短辺方向の外壁6b、外壁6aの下端に沿って設けられた凸部8、底面10上に設けられた内壁4、隔壁2等で構成される。
【0016】
底面10には、孔11が設けられ、内壁4は、外壁6の内側に、孔11の周囲に沿って配置される。隔壁2は、外壁6と内壁4の間の空間7を仕切る壁である。ケーソン1のRC部5は鉄筋コンクリート構造、鋼殻部3は鋼板12(図3)の間にコンクリートを充填した構造である。
【0017】
図1に示すように、海底17にケーソン1を設置するには、まず、防波堤施工海域外に設けられたフローティングドック(図示せず)内でRC部5全体と鋼殻部3の一部を製作する。
【0018】
図3は、鋼殻部3とRC部5の接合部分付近の斜視図である。図3は、例えば、図1のAに示す部分を拡大した斜視図である。フローティングドック内では、RC部5を製作した後、図3に示すように、RC部5の外壁6の両側面に、鋼板12を設置する。RC部5の外壁6と鋼板12とは、ジベル(図示せず)を用いて一体化される。2枚の鋼板12の間には、RC部5の外壁6の鉄筋14の上端部を配置しておく。なお、内壁2、隔壁4においても、外壁6と同様にしてRC部5に鋼板12を接合する。
【0019】
図3に示すように、RC部5に鋼板12を固定した後、防波堤施工海域外に設けられた仮マウンド上に製作途中のケーソン1を仮置きする。そして、図3に示す鋼殻部3の鋼板12を、上方に延長する。
【0020】
図1に示す防波堤施工海域では、海底17に砂を敷き、設置面13を均しておく。そして、仮マウンド上で製作したケーソン1を、図1に示す防波堤施工海域まで曳航し、均した設置面13上に係留する。曳航中は、必要に応じて、ケーソン1の下端部に孔11を塞ぐ蓋(図示せず)を設置しておく。蓋(図示せず)は、容易に取り外せる構造とするか、ウイングビット21(図4)を貫通させられる材質(例えば、トンネル掘削時に立坑に設けられたコンクリート壁をシールド機で切削するNOMST工法で用いられる、切削可能なコンクリート等)とする。
【0021】
次に、位置調整を行いながら、ケーソン1を設置面13上に沈設する。孔11に設置された蓋(図示せず)が取り外せる構造の場合は、ケーソン1の沈設前後に蓋(図示せず)を撤去する。
【0022】
ケーソン1を設置面13に設置した後、ケーソン1の鋼殻部3の外壁6(隔壁2、内壁4)の壁内16(図3)に、コンクリート(図示せず)を充填する。鋼殻部3の壁内16に打設されたコンクリートは、鉄筋14により、RC部5の外壁6(隔壁2、内壁4)と一体化される。
【0023】
次に、図1に示すように、ケーソン1の外壁6と内壁4との間の空間7に、中詰砂9を投入する。中詰砂9を投入することにより、施工時の波力に対して安定を図る。壁内16(図3)に充填されるコンクリート(図示せず)や中詰砂9の充填量は、施工時に受ける波力に対して、ケーソン1が滑動や転倒を起こさず、底面地盤に支持されるように算出される。
【0024】
図4は、海底17に孔23を掘削する工程を示す図である。図1に示すようにケーソン1を海底17に沈設した後、孔11の周囲に沿って、海底17に止水防護25を施す。止水防護25は、例えば、水ガラス系の薬液を用いて形成する。そして、水上に設置された全周回転掘削機(図示せず)とケーソン1内に挿入された二重ケーシング19を用いて、孔11の下方の海底17の先行掘削を行う。二重ケーシング19は、例えば径2000mm程度のものを用いる。
【0025】
次に、二重ケーシング19の先端にウイングビット21を設け、全周回転掘削機(図示せず)を用いてこれらを回転させ、孔11の下方の海底17に孔23aを掘削する。そして、ウイングビット21を拡張して同じ場所を再度掘削し、孔23aの径を広げる。掘削土は、二重ケーシング19内に取り込まれ、ケーソン1の外部へ送られる。なお、ケーソン1の下端部に孔11を塞ぐ蓋(図示せず)が設置されている場合は、蓋(図示せず)に二重ケーシング19およびウイングビット21を貫通させて孔23、孔23aを掘削する。
【0026】
図5は、鉄骨篭27を建て込む工程を示す図である。鉄骨篭27は、鉄骨を筒状に配置し、一体化したものであり、陸上でプレハブ化され、分割して海上輸送される。図4に示すように、径を拡張した孔23の掘削が終了した後、クレーン(図示せず)等を用いて、鉄骨篭27をケーソン1および孔23内に吊り降ろす。
【0027】
図6は、孔23内にコンクリート29を打設する工程を示す図である。鉄骨篭27を建て込んだ後、孔23およびケーソン1内にコンクリート29を打設し、大口径場所打基礎31を形成する。コンクリート29を打設する際、オーバーフローした水は、濁水処理やPh処理を行った後、放流する。コンクリート29は、孔23内と、ケーソン1の内壁4に囲まれた部分に充填される。ケーソン1には、必要最低量のコンクリート29を充填するのが望ましい。
【0028】
大口径場所打基礎31は、場所打杭または深礎であり、防波堤39(図8)の完成時に受ける波力に対して、防波堤39が滑動せず、底面地盤に支持されるように、適切な設計法を用いて設計される。二重ケーシング19とウイングビット21、全周回転掘削機(図示せず)を用いることにより、例えば、径10.0m程度の大口径場所打基礎31を形成することができる。
【0029】
図7は、大口径場所打基礎31の上方に中詰砂33を投入する工程を示す図である。図7に示すように、ケーソン1の内壁4に囲まれた部分の内部に充填されたコンクリート29上に、中詰砂33を投入する。そして、中詰砂33の上面を均す。
【0030】
図8は、防波堤39の断面立面図を示す図、図9は、防波堤39の平面図を示す。図8は、図9のE−Eによる断面図である。図9の上半部は、図8のC−Cによる断面図、下半部は図8の矢印Dに示す方向から見た平面図である。
【0031】
内壁4内に充填された中詰砂33の上面を均した後、図8に示すように、中詰砂33と、ケーソン1の外壁6と内壁4との間に充填された中詰砂9との上面に、蓋コンクリート35を設置する。そして、蓋コンクリート35の上面に、上部コンクリート37を設置する。
【0032】
防波堤39は、図2、図9に示すように、複数のケーソン1を並べて形成される。防波堤39は、海側43の側面6や上部コンクリート37で波のエネルギを沖側に反射させて、港内の静穏性を保つ。
【0033】
次に、第2の実施の形態について説明する。図10は、護岸構造45の断面立面図である。第2の実施の形態では、第1の実施の形態と同様にして、ケーソン1の設置から上部コンクリート37の設置までを行う。その後、ケーソン1の陸側41の外壁6の外側の埋立て47を行い、護岸構造45を完成する。護岸構造45は、防波堤39と同様に、複数のケーソン1を並べて形成される。
【0034】
このように、第1、第2の実施の形態では、ケーソン1を海底17に設置し、ケーソン1の内部に大口径場所打基礎31を施工する。大口径場所打基礎31を用いることにより、大深度部や波浪条件が厳しい場所においても、重力式のものより安定性のよい合理的な構造とすることができる。
【0035】
第1、第2の実施の形態では、ケーソン1の製作と海底17の均し作業を同時に行うことができ、捨石マウンドの設置等の付帯工事が少ないため、工期短縮が図れる。また、ケーソン1の内部で大口径場所打基礎31を施工するため、海底17の土砂を巻き上げるような工事が少なくなり、工事海域での水質汚濁を低減できる。
【0036】
防波堤39は、捨石マウンドを設置しない構造のため、捨石の材料を入手し難い地域でも容易に施工できる。また、波力に対してケーソン底面に作用する揚圧力を低減して考えることができるため、経済的な構造で設計できる。
【0037】
なお、第1、第2の実施の形態では、ケーソン1をフローティングドックおよび防波堤設置海域外の海域で製作したが、製作場所はこれに限らない。浮力が確保できれば、護岸上の工場やドライドックなどで製作してもよい。防波堤設置海域外の海域への移動は、必要に応じて行えばよい。
【0038】
第1、第2の実施の形態では、ケーソン1の下端部に孔11を塞ぐ蓋(図示せず)をしてケーソン1を曳航したが、蓋(図示せず)の設置位置はこれに限らない。ケーソン1の上端部に孔11を塞ぐ蓋(図示せず)を設置して、ケーソン1を曳航してもよい。この場合、蓋(図示せず)は、例えば鋼材等で形成され、ケーソン1内の圧力コントロールが可能となるようにバルブ等が設けられる。ケーソン1の孔11を塞がなくても十分な浮力を確保できる場合は、蓋を設置せずにケーソン1を曳航してもよい。
【0039】
図5では、大口径場所打基礎31の補強材として、孔23とケーソン1内に鉄骨篭27を設置したが、鉄筋篭等の他の鋼材ユニットを用いてもよい。第1、第2の実施の形態では、ケーソン1内に中詰砂9、中詰砂33を充填したが、これらの代わりに砕石等の他の中詰材を用いてもよい。また、中詰砂9、中詰砂33等の中詰材は、防波堤39や護岸構造45の施工時や完成後に波に対する安定性が確保できるように、必要に応じて充填されるものである。
【0040】
ケーソンの形状は、図1から図10に示すものでなくてもよい。ケーソン1では、図2に示すように、底面10の2ヶ所に孔11を設けたが、孔の数はこれに限らない。隔壁2や内壁4は、必要に応じて配置する。
【0041】
さらに、ケーソンの構造、材質は、上述したものに限らない。ケーソン1は、上半部を鋼殻部3、下半部をRC部5としたが、曳航時に浮力を確保できる場合はケーソン全体をRC構造としてもよい。また、浮力を確保できない場合は、ケーソン全体を鋼殻構造としてもよい。鋼殻構造のケーソンでは、外壁6、内壁4等の側面となる鋼板を組立て、対となる鋼板の間に鉄筋を配置してケーソンの鋼殻を完成した後、これを海底17に設置し、鋼板の間にコンクリートを充填する。
【0042】
図4、図5では、拡径可能なウイングビット21を用いて孔23、孔23aを掘削したが、拡径できないウイングビットを用いて孔を掘削し、大口径場所打基礎31に相当する基礎を形成してもよい。第1、第2の実施の形態で説明した防波堤39、護岸構造45の構築方法は、大水深海域、水深が浅い海域のいずれにおいても適用できる。
【0043】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、大規模なケーソンおよび捨石マウンドの構築が不要でコストの低減が期待できる他、工事中の水質汚濁の低減、工期短縮が可能なケーソン堤の構築方法およびケーソン堤を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】海底17に設置されたケーソン1の断面立面図
【図2】ケーソン1の平面図
【図3】鋼殻部3とRC部5の接合部分付近の斜視図
【図4】海底17に孔23を掘削する工程を示す図
【図5】鉄骨篭27を建て込む工程を示す図
【図6】孔23内にコンクリート29を打設する工程を示す図
【図7】大口径場所打基礎31の上方に中詰砂33を投入する工程を示す図
【図8】防波堤39の断面立面図
【図9】防波堤39の平面図
【図10】護岸構造45の断面立面図
【図11】従来の防波堤101の立面図
【符号の説明】
1………ケーソン
2………隔壁
3………鋼殻部
4………内壁
5………RC部
6………外壁
7………空間
9、33………中詰砂
10………底面
11、23、23a………孔
17………海底
19………二重ケーシング
27………鉄骨篭
29………コンクリート
31………大口径場所打基礎
37………上部コンクリート
39………防波堤
45………護岸構造[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of constructing a caisson embankment and a caisson embankment for reflecting the energy of waves to the offshore side to maintain calmness in a port, and to maintain a ship or a facility in a port while navigating or anchoring. The present invention relates to a caisson embankment construction method and a caisson embankment that is fixed to the seabed using a foundation without a rubble mound as a base.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, breakwaters at large depths and in places with severe wave conditions are often constructed with a caisson-type structure that is easy to add functionality and economical to construct, and most of them are gravity-type structures that use direct foundations. Structure. FIG. 11 shows an elevation view of a
[0003]
In addition, there is a method of driving a pile into a hole provided in a caisson, fixing the caisson to the ground, and constructing a seawall structure (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-311841
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a gravity type breakwater using a direct foundation, a large-scale caisson needs to be constructed in an upright embankment because the weight of the breakwater resists wave power. In addition, large-scale rubble mounds need to be constructed for hybrid embankments.
[0006]
The present invention has been made in view of such a problem, and aims at reducing the cost without requiring construction of a large-scale caisson and rubble mound, and reducing water pollution during construction. Another object of the present invention is to provide a caisson embankment construction method and a caisson embankment capable of shortening the construction period.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a step (a) of installing a caisson on the bottom of a water, a step (b) of excavating a shaft below the caisson, and installing concrete in the shaft. And (c) forming a foundation.
[0008]
In the step (a), the water bottom is leveled as necessary, and a caisson is installed. The caisson is formed, for example, partially or entirely by arranging a reinforcing bar in a steel shell. In this case, concrete is installed in the steel shell after the step (a).
[0009]
In step (b), a shaft is excavated by rotating excavating means provided on a pipe inserted into the caisson. The excavating means may be one capable of expanding the diameter. In the step (c), if necessary, a reinforcing material is embedded in the concrete. The reinforcing material is obtained by integrating a plurality of steel materials, and is, for example, a steel frame cage, a reinforcing bar cage, or the like. In the step (c), a cast-in-place pile or a deep foundation is formed as a foundation.
[0010]
After the step (c), if necessary, a filling material such as sand is placed above the foundation to secure the wave force stability of the caisson. After that, the caisson may be buried on its side to form a seawall.
[0011]
In the first invention, a caisson is installed on the bottom of the water, a shaft is excavated below the caisson, and a reinforcing material and concrete are installed in the shaft to form a foundation. Combining the caisson with the foundation improves stability against external forces. The first invention can be applied to both deep water areas and normal deep water areas.
[0012]
A second invention is a caisson embankment constructed using the caisson embankment construction method of the first invention.
[0013]
The caisson is fixed to the bottom with a foundation formed using concrete and reinforcement. The foundation is, for example, a cast-in-place pile or a deep foundation. The caisson is formed, for example, by installing reinforced concrete in a steel shell. Filling material such as sand is placed above the foundation. In some cases, the side of the caisson is buried.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional elevation view of the
[0015]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0016]
A
[0017]
As shown in FIG. 1, in order to install the
[0018]
FIG. 3 is a perspective view of the vicinity of the joint between the
[0019]
As shown in FIG. 3, after the steel plate 12 is fixed to the
[0020]
In the breakwater construction sea area shown in FIG. 1, sand is laid on the
[0021]
Next, the
[0022]
After the
[0023]
Next, as shown in FIG. 1, filling
[0024]
FIG. 4 is a diagram illustrating a step of excavating the
[0025]
Next, a wing bit 21 is provided at the tip of the double casing 19, and the wing bit 21 is rotated using an all-round rotary excavator (not shown), and a hole 23 a is excavated in the
[0026]
FIG. 5 is a diagram showing a process of erection of the
[0027]
FIG. 6 is a view showing a step of placing
[0028]
The large-diameter cast-in-place foundation 31 is a cast-in-place pile or a deep foundation, and is suitable so that the breakwater 39 does not slide and is supported by the bottom ground against wave force received when the breakwater 39 (FIG. 8) is completed. It is designed using a simple design method. By using the double casing 19, the wing bit 21, and a full-rotation excavator (not shown), for example, a large-diameter cast-in-place foundation 31 having a diameter of about 10.0 m can be formed.
[0029]
FIG. 7: is a figure which shows the process of pouring in the filling sand 33 above the large diameter cast-in-place foundation 31. FIG. As shown in FIG. 7, the filling sand 33 is poured into the concrete 29 filled in the portion surrounded by the
[0030]
FIG. 8 shows a sectional elevation view of the breakwater 39, and FIG. 9 shows a plan view of the breakwater 39. FIG. 8 is a sectional view taken along line EE in FIG. The upper half of FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 8, and the lower half is a plan view seen from the direction indicated by arrow D in FIG.
[0031]
After leveling the upper surface of the filling sand 33 filled in the
[0032]
The breakwater 39 is formed by arranging a plurality of
[0033]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 10 is a sectional elevation view of the revetment structure 45. In the second embodiment, the steps from installation of the
[0034]
As described above, in the first and second embodiments, the
[0035]
In the first and second embodiments, the production of the
[0036]
Since the breakwater 39 does not have a rubble mound, it can be easily constructed even in an area where rubble material is difficult to obtain. In addition, since it is possible to reduce the lifting pressure acting on the bottom surface of the caisson with respect to wave force, it is possible to design with an economical structure.
[0037]
In the first and second embodiments, the
[0038]
In the first and second embodiments, the
[0039]
In FIG. 5, the
[0040]
The shape of the caisson need not be that shown in FIGS. In the
[0041]
Further, the structure and material of the caisson are not limited to those described above. The upper half of the
[0042]
4 and 5, the
[0043]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is not necessary to construct a large-scale caisson and a rubble mound, and cost reduction can be expected. In addition, a caisson embankment capable of reducing water pollution during construction and shortening the construction period can be provided. Construction method and caisson embankment can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional elevation view of a
1 ...
Claims (10)
前記ケーソンの下方に立坑を掘削する工程(b)と、
前記立坑内にコンクリートを設置して基礎を形成する工程(c)と、
を具備することを特徴とするケーソン堤の構築方法。(A) installing a caisson on the bottom of the water;
Excavating a shaft below the caisson (b);
(C) placing concrete in the shaft and forming a foundation;
A method for constructing a caisson embankment, comprising:
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