JP2005016006A - ジャケットの設置方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】人工地盤等に用いられる杭式桟橋用のジャケットを容易な手段により、高い品質で施工可能とするジャケットの設置方法を提供する。
【解決手段】水底地盤1の所定配置に打設した杭のうち少なくとも3本以上の仮支持兼用杭2aの上端を水底から所定高さにレベル調整した杭の頭部に、予め前記仮支持兼用杭2aに対応する仮支持用レグ4b内の所定高さ位置に受け材18を固定し、その他のレグは杭の上端に被せた杭頭蓋13と離れるように空間を有する上方位置の内部に支圧板17を固定したプレハブジャケット3を吊降ろして嵌挿し、レグ下端部のグラウト空間26をドライ状態にしてグラウト注入管25からグラウト材6を注入してプレハブジャケット3のレグと杭を結合固定するジャケットの設置方法。
【選択図】 図5

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、桟橋、橋脚、護岸、防波堤・消波堤および人工地盤等の用途のために水底地盤上に設置されるジャケットの設置方法に関する。
【0002】
【従来技術】
水底地盤上に設置されるジャケットは、元々石油掘削用に開発されたものであって、レグとブレースを陸上ヤードにて組立たものを設置場所に移送し、水底地盤に立設してレグ内に杭を挿通してグラウト材で固定したものであった。
【0003】
しかし、レグ内の全長に杭を挿通する必要性や、レグのサイズを杭径より大きくしなければならないこと等の不経済性を解消するため、出願人等は改良技術を特開平07−216844号「水中骨組み構造とその施工方法」(特許文献1)として出願している。
【0004】
【特許文献1】
特開平07−216844号公報
【0005】
この発明は図9に示すように、所定位置の水底地盤1にあらかじめ打設された複数の杭2の頭部に、レグ4とブレース5で構成され、下側の鉛直方向に突出するレグ接続部4aを備えた骨組構造体(プレハブジャケット3)の該レグ接続部4aを所定長(L)挿入し、レグ接続部4aと杭2の頭部をグラウト材6によって固定するものである。
【0006】
従って、従来の水中骨組構造(ジャケット)のようにレグの全長に渡って杭を挿入しないでよく、また杭径の制約を受けないでレグの合理的設計ができ、レグ材をH鋼、ボックス柱、鋼管等から自由に選択でき、無駄な杭材、グラウト材の使用を排除できる。このため、作業量を軽減できると共に、格点部の補強手段としてレグ板厚を厚くする必要がない等の利点を有する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来技術に取上げた特開平07−216844では、以下の改良すべき課題があった。
【0008】
図9に示すように、杭2とレグ4の接続は、杭2の内径より小さい径のレグ接続部4aとこの上端に杭2の外径より大きい径の支持材7を設けておき、先行して打設した杭2内にレグ接続部4aを挿入し、杭2の上端に前記支持材7を当接して杭上にプレハブジャケット3を支持し、レグ接続部4aと杭2の内周隙間にグラウト材6を注入して固定している。
【0009】
このため、事前に打設しておく全ての杭2の上端を水底面から正確に一定の高さに揃えておく必要があったが、この高さ調整作業は水中作業となるため困難であった。
【0010】
従って、全ての杭2の上端とレグ4に設けた支持材7を完全に当接させることは難しく、プレハブジャケット3の鉛直荷重を均等に杭2に伝達することが困難となるため大きな鉛直荷重が作用するプレハブジャケット3においては、改良すべき課題があった。
【0011】
また、レグ4と杭2の固定はモルタル等のグラウト材6をレグ接続部4aと杭2の内周隙間に水と置換して注入するため高い強度のグラウト材6が得られ難く、また、品質管理も難しかった。
【0012】
本発明は、上記従来技術の課題を解消し、プレハブジャケットを仮支持するため杭は少なくとも3本とし、その他の杭は正確な高さ調整を不要として施工誤差を吸収可能とし、且つ鉛直荷重を均等に支持可能とし、またジャケットと杭を結合するグラウト材はドライ状態で注入して高い強度と品質を確保したジャケットの設置方法を提供する。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の構成の要旨は以下のとおりである。
【0014】
水底地盤の所定配置に打設した杭の頭部に、現地に移送したプレハブジャケットのレグの下部を嵌挿し、レグと杭頭間にグラウト材を充填して結合するジャケットの設置方法において、
▲1▼水底地盤の所定配置に打設した杭のうち少なくとも3本以上の仮支持兼用杭の上端を水底から所定高さにレベル調整し、その他の杭は上端を仮支持兼用杭とほぼ同じ高さとし、全ての杭の上端に杭頭蓋を被せておき、
▲2▼プレハブジャケットには、予め前記仮支持兼用杭に対応する仮支持用レグ内の所定高さ位置に受け材を固定し、その他のレグは杭の上端に被せた杭頭蓋と離れるように空間を有する上方位置の内部に支圧板を固定しておき、また全てのレグの下端部にはレグ内周と杭外周との隙間をシールするシール材とレグ下部の前記支圧板または受け材から下方のシール材に至るグラウト空間にグラウト材を注入する注入配管を設けておき、
▲3▼現地に移送した前記プレハブジャケットをフローターまたはクレーンで持ち上げ、前記仮支持兼用杭の頭部に対応する仮支持用レグを位置決めした後降ろして全ての杭にレグを嵌挿してプレハブジャケットを水平状態に仮支持兼用杭で仮支持する。
▲4▼次に、レグ下端部のグラウト空間に注入配管からグラウト材を注入してプレハブジャケットのレグと杭を結合固定してプレハブジャケットの設置を完了することを特徴とするジャケットの設置方法である。
【0015】
前記グラウト材は注入空間をドライ状態にして注入することが望ましい。
ドライ状態にしてグラウト材を注入する注入手段は、レグ下端部にレグ内の圧力が外水圧より高い状態で開き、低い状態で閉じる逆止弁を有する排水孔を設けておき、グラウト材の注入空間に圧縮空気を送ってレグ内の水を排出後、送気を停止して大気圧状態でグラウト材を注入することができる。
【0016】
また、レグの下端部に排水手段を設け、グラウト材の注入空間のレグ内に下端の水圧以上の圧縮空気を連続して送ってレグ内の排水状態を保ち、前記圧縮空気圧以上の圧力でグラウト材を注入するようにしてもよい。
【0017】
【作用】
(1)プレハブジャケットを持ち上げてレグを杭の頭部に嵌挿して降ろすと、仮支持用レグの内部の所定高さに固定した受け材が、所定高さに揃えて上端に杭頭蓋を被せた仮支持兼用杭によってプレハブジャケットを水平状態に且つ自動的に仮支持することができる。
【0018】
従来のようなジャケットの仮受け杭が不要となる。仮支持用レグはプレハブジャケット下面のできるだけ外側に位置するものを選択した方がよい。また、仮支持用レグは少なくとも3本以上とする。
【0019】
(2)仮支持用レグ以外のレグと杭は、杭の頭部に、杭の杭頭蓋と空間を有する上方位置の内部に支圧板を固定したレグを嵌挿し、この空間部にグラウト材を充填して結合固定する。すなわち、杭頭の杭頭蓋とレグ内の支圧板との間に空間を有するようにしているので、多少の打ち止め高さの差異があっても杭の上端を切断等によってレベル調整する必要がなく杭頭の正確なレベル作業を省略できる。また、杭の杭頭蓋とレグの支圧板間に充填するコンクリートやモルタル等のグラウト材で鉛直荷重の伝達を均等に行なうことができる。
【0020】
(3)グラウト材の注入空間をドライ状態にしてグラウト材を注入する場合は、強度の高い高品質のグラウト材を得ることができ、設計グラウト長を短くできる。
【0021】
(3−1)ドライグラウトの手段としてレグ下端部に逆止弁(逆止蓋)付きの排水孔を設けた場合は、圧縮空気を送ってグラウト空間を排水した後、送気を停止してレグ内を大気圧状態にしてグラウト材を注入することができるため低圧のグラウトポンプを使用でき、作業が容易となる。
【0022】
(3−2)また、レグ内に下端の水圧以上の圧縮空気を連続的に送りながらレグ内の排水状態を保ちグラウト材を注入する方法では、レグ下端のシールが不完全であってもドライ状態を保ってグラウトできる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【0024】
図1は本発明の実施形態を示す例であって、陸上ヤード等で製作したプレハブジャケット3を台船に搭載して現地に移送し、事前に打設した杭2上にクレーンにて吊降ろし中の側面図、図2は杭頭部にプレハブジャケット3におけるレグ4の下部を嵌挿して設置した側面図である。
【0025】
図3はプレハブジャケット3の移送・設置のために昇降装置8を備えたフローター9を用いた例であって、プレハブジャケット3を搭載して現地に移送し、ジャッキ等の昇降装置8によってプレハブジャケット3を下降して杭頭部に仮支持した後、フローター9を離脱するものである。
【0026】
本実施形態のプレハブジャケット3は、大型桟橋(人工地盤)用のものであって、図1,2に示すように、上部に水平ブレース5a、鉛直ブレース5c、斜めブレース5bからなるトラスを構成し、このトラスの左右中間に鉛直方向にレグ材4を設け、レグ4の下側は水平ブレース5aと斜めブレース5bで連結されている。また、レグ4の下側結合部は、下方に向かって拡径するテーパー管10および拡径管11を直列に一体に備えたテーパー付き拡径管12を介して拡径して水底地盤1に打設された杭2の頭部に嵌挿可能とし、レグ下端部と杭頭部を固定するための手段を構成している。
【0027】
上記レグ4は、杭2に嵌挿可能な内径サイズとすれば、テーパー付拡径管12を用いて拡径する必要はなく全長を同一径としてもよい。
【0028】
プレハブジャケット3は、図4の杭配置を示す平面図に示すように、奥行き(長手)方向に間隔をおいてレグ4を配置し、各レグ4を水平・斜めブレース5a,5bで連結した骨組み構造のブロックとして製作する。
【0029】
図4はプレハブジャケット3のレグ4を固定する杭2の配置を示す平面図であって、12本のレグ4を有するブロックのプレハブジャケット3を対象とするものである。これらの杭2はプレハブジャケット3を設置する前に、導枠付作業船や仮設杭に固定した導枠等を用いてレグ4の配置に合わせて事前に打設しておく必要がある。
【0030】
上記杭2のうちプレハブジャケット3を設置する際に仮支持するための仮支持兼用杭2aを選択する必要がある。本設の杭を兼ねた仮支持兼用杭2aは少なくとも3本以上とし、できるだけプレハブジャケット3の外側レグ4に対応するものとし、且つ安定してプレハブジャケット3を支持できる配置とする。この実施形態では外側4本を仮支持兼用杭2aとしている。仮支持兼用杭2aは上端の高さを正確に所定高さにレベル調整しておく必要がある。
【0031】
前記仮支持兼用杭2aの上端高さは、やっとこ杭を介在してバイブロハンマーや油圧ハンマーを用いて打設する場合、水上にて最終打ち止め高さを測量して決める。また、水中切断機を用いて所定高さに切断してレベル調整することもできる。
【0032】
仮支持兼用杭2a以外の杭2は、あまり正確に高さを調整しておく必要はない。この理由は、後で述べるとおり杭頭部とレグ4の支圧板17の間を空間として施工誤差を吸収可能としているためである。
【0033】
全ての杭2,2aは打設後、上端に杭頭蓋13を被せておく。図5および図6に示す杭頭蓋13は杭2,2aの外径と同じ径とした円形鋼板14の下方に杭2内に挿入可能とした横断面十字形の補強リブ15を溶接したものである。
なお、前記仮支持兼用杭2aの上端高さを調整するため杭頭蓋13の円形鋼板14を重ねて厚さを変えてもよい。
【0034】
図5および図6は仮支持用レグ4bまたはその他のレグ4の下部と杭頭部の結合手段を示すものであって、図5は仮支持兼用杭2aと仮支持用レグ4bの結合部の構造である。仮支持用レグ4bの下側内部に上面に横断面十字形の補強リブ16を設けた支圧板17を溶接固定し、その下方はテーパー付拡径管12を介して杭2を嵌挿可能な径に拡径しており、予め所定の高さに設定されている仮支持兼用杭2aの上端に杭頭蓋13を被せた高さ位置の仮支持用レグ4内に受け材18を固定している。この受け材18は拡径部のレグ内径と同じ径の円形鋼板19の上部に横断面十字形の補強リブ20を設けたものをとし、拡径部のレグ内面に溶接固定している。受け材18はプレハブジャケット3の設置時に一時的に少ない本数の仮支持兼用杭2aでジャケット重量を支持するためこれに耐えるように設計する必要がある。また、受け材18の円形鋼板19には適宜箇所に孔21を明けておき、グラウト時の排水用の圧縮空気の送気および支圧板17との間にグラウト材6を充填可能とする。なお、前記仮支持用レグ4bは支圧板17を省いて受け材18のみとしてもよい。この場合は当然支圧板17と受け材18間のグラウト材6の充填もない。
【0035】
すべてのレグ4の下端部には、杭2,2aの外周面との間のリング状隙間を塞ぐシール材22を設ける。図に示すシール材22は、弾性変形可能なゴム板を半円筒状に形成したものをレグ4の下端部内周に取り付けたものである。
【0036】
シール材22は、この他、ゴムチューブを収縮した状態でレグ下端の内周にセットしておき、杭頭部に嵌挿した後チューブを膨らましてシールする手段を用いてもよい。
【0037】
前記レグ4内の支圧板17を貫通している配管23は、支圧板17とシール材22との間のグラウト空間26内の水を排出するための圧縮空気の送気用管23であって、外水圧以上の空気圧を送気してレグ下端部に設けた排水孔24から排水する。
【0038】
図のレグ下端部の杭外周との隙間に配管されているものはグラウト注入管25である。
【0039】
図6は前記仮支持兼用杭2a以外の杭2と仮支持用レグ4b以外のレグ4との結合部の構造であって、受け材18がない以外は仮支持用レグ4bおよび仮支持兼用杭2aと同じ構成である。この場合、杭頭蓋13と高レベル位置に離れて空間を介した支圧板17間の寸法hは、杭2の打設高さの誤差吸収範囲となる。また、この間に充填したグラウト材6によって、プレハブジャケット3の鉛直荷重を杭頭蓋13に均等に負担させることができる。なお、杭2,2aに作用する設計荷重が大きい場合は、杭打設後の杭中にコンクリートを打設して補強することもできる。
【0040】
【施工手順】
以下、本発明に係るジャケットの設置方法の施工手順を説明する。
【0041】
▲1▼水底地盤1の所定配置に杭頭が所要高さ突出するように複数の杭2,2aをバイブロハンマーや油圧ハンマー等によって打設する。この際、予め定めた少なくとも3箇所以上の仮支持兼用杭2a上端を所定高さにレベル調整しておく。この仮支持兼用杭2aは、できるだけプレハブジャケット底面の外側に位置するものを選択した方が水平精度をよくすることができる。
【0042】
杭2aの上端レベル調整は、杭2aの打設時に正確に測量して所定高さで打ち止めとするか、または打設した杭2aの上部を水中切断してレベル調整する。
【0043】
前記仮支持兼用杭2a以外の杭2は、杭2の上端高さを正確に決める必要はなく、ほぼ仮支持兼用杭2aの高さに合わせておけばよい。この理由は、レグ4内高レベル位置の支圧板17までの空間で施工誤差を吸収できるためである。
【0044】
▲2▼杭2,2aの打設が完了したら、全ての杭2,2aの上端に杭頭蓋13を被せる。杭頭蓋13は、杭2,2aの外径と同じ円盤状の円形鋼板14の内側(下側)に杭内に挿入可能な寸法とした横断面十字形の補強リブ15を備えており、このような杭頭蓋13を杭2,2aの上端にセットする。杭2,2aの上端高さを微調整するために杭頭蓋13の厚さを変化または重ねてもよい。
【0045】
▲3▼台船に搭載またはフローター9に搭載して移送してきたプレハブジャケット3をクレーン船で吊上げ、ダイバーの誘導によって水中の仮支持兼用杭2a上に対応する仮支持用レグ4bを位置決めしてプレハブジャケット3を吊降ろし、各杭頭部にレグ4,4bを嵌挿する。なお、図3に示すようにプレハブジャケット3を昇降装置8付のフローター9に搭載して現地に移送してきた後、前記と同様に位置決めしてプレハブジャケット3を下降して各杭頭部にレグ4,4bを嵌挿するようにしてもよい。
【0046】
仮支持兼用杭2aは、レベル調整した少なくとも3本以上としているため仮支持用レグ4bを嵌挿すると受け材18で自動的にプレハブジャケット3の水平状態が確保でき、また同時に他の全てのレグ4を杭2に嵌挿することができる。
【0047】
▲4▼仮支持兼用杭2a上にプレハブジャケット3を仮支持したら、結合するためにすべてのレグ4,4bの下端部のグラウト空間26に、コンクリートやモルタル等のグラウト材6を注入する。このグラウト材6の注入は、グラウト材6の強度を高め品質を確保するうえからドライ状態にして行なうのが望ましい。
【0048】
▲5▼グラウト材6の注入空間をドライにするには各種の方法がある。例えば、レグ下端と杭2,2aの外周間をシール材22によってシールし、レグ4,4b内のグラウト材注入空間26に圧縮空気を送り、前記シールの隙間または別途設けた排水孔24から排水してドライ状態とする。
【0049】
図7は、排水孔24の出口に常時閉止する方向にバネにより付勢された開閉蓋を備えた逆止弁(逆止蓋)29を設けたものである。この逆止弁29付きの排水孔24を用いると、水深圧Pよりも高い圧縮空気圧APの圧縮空気28を送気して、グラウト注入空間26内の水を全て排水した後、送気を停止しても外水圧Pで排水孔24の逆止弁29が閉じてドライ状態を保持してグラウト材6を注入できる。
【0050】
また、図8はドライグラウトの手段としてレグ4の下端部に排水孔24等を設けて排水可能とし、レグ4内に下端の水圧P以上の圧縮空気28を連続的に送りながらレグ4内をドライ状態に保ちグラウト材6を注入する構成図である。
【0051】
このグラウト手段では、グラウト注入空間26を排水するためコンプレッサー30からレグ下端位置の外水圧Pより高い圧力の圧縮空気圧APで圧縮空気28を送り続ける。そしてグラウトポンプ31により前記の圧縮空気圧AP以上の圧力のグラウトポンプ圧GPでグラウト材6を注入する。なお、グラウト材6の注入に応じてグラウト注入空間26の圧力が高まらないように圧縮空気送気用管23の途中にはリリーフバルブ32を設けておき、レグ下端位置の外水圧Pと同じ圧力を保持するようにしている。
【0052】
また、グラウト注入にあたり排水孔24からのグラウト材6の洩れを少なくするため、ダイバー作業によって初期段階で排水孔24を閉止するようにしてもよい。このグラウト手段を用いれば、止水シールが不完全であってもドライ状態を保持してグラウトすることができる利点がある。
【0053】
【発明の効果】
(1)プレハブジャケット底面の外側に位置する少なくとも3本の仮支持兼用杭のみ上端をレベル調整すれば、対応する仮支持用レグの受け材によってプレハブジャケットを水平状態に且つ自動的に仮支持することができ、仮受け杭の設置が不要である。
【0054】
(2)仮支持用レグ以外のレグと杭は、嵌挿した杭の杭頭蓋と支圧板の空間部にグラウト材を充填して結合固定するため、杭の打ち止め高さに多少の差異があっても空間部で施工誤差を吸収でき杭頭の正確なレベル作業を省略できる。また、杭の杭頭蓋とレグの支圧板間に充填するコンクリートやモルタル等のグラウト材で鉛直荷重の伝達を均等に行なうことができる。
【0055】
(3)グラウト材の注入空間をドライ状態にしてグラウト材を注入する場合は、強度の高い高品質のグラウト材を得ることができ、設計グラウト長を短くできる。
【0056】
また、ドライグラウトの手段としてレグ下端部に逆止弁(蓋)付きの排水孔を設ければ、圧縮空気を送ってグラウト注入空間内の水を排水した後、圧縮空気の送気を停止してレグ内を大気圧状態にして容易にグラウト材を注入することができる。
【0057】
(4)また、レグ内に下端の水圧以上の圧縮空気を連続的に送りながらレグ内の排水状態を保ちグラウト材を注入する方法では、レグ下端のシールが不完全であってもドライ状態を保ってグラウトできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であって、事前に打設した杭上にクレーンにてプレハブジャケットを吊降ろし中の側面図である。
【図2】杭の頭部にプレハブジャケットにおけるレグの下部を嵌挿して設置した側面図である。
【図3】昇降装置を備えたフローターに搭載したジャケットである。
【図4】事前に打設した杭の配置平面図である。
【図5】仮支持兼用杭とレグ下端部の結合部断面図である。
【図6】その他の杭とレグ下端部の結合部断面図である。
【図7】レグ下端部の排水孔付近を示す図である。
【図8】圧縮空気で排水しながらドライ状態でグラウト材を注入する構成図である。
【図9】従来のジャケットの例を示す図である。
【符号の説明】
1 水底地盤
2a 仮支持兼用杭
2 杭
3 骨組み構造体(プレハブジャケット)
4a レグ接続部
4b 仮支持用レグ
4 レグ
5a 水平ブレース
5b 斜めブレース
5c 鉛直ブレース
5 ブレース
6 グラウト材
7 支持材
8 昇降装置
9 フローター
10 テーパー管
11 拡径管
12 テーパー付拡径管
13 杭頭蓋
14 円形鋼板
15 補強リブ
16 補強リブ
17 支圧板
18 受け材
19 円形鋼板
20 補強リブ
21 孔
22 シール材
23 送気用管
24 排水孔
25 グラウト注入配管
26 グラウト空間
28 圧縮空気
29 逆止弁(逆止蓋)
30 コンプレッサー
31 グラウトポンプ
32 リリーフバルブ

Claims (4)

  1. 水底地盤の所定配置に打設した杭の頭部に、現地に移送したプレハブジャケットのレグの下部を嵌挿し、レグと杭頭間にグラウト材を充填して結合するジャケットの設置方法において、
    ▲1▼水底地盤の所定配置に打設した杭のうち少なくとも3本以上の仮支持兼用杭の上端を水底から所定高さにレベル調整し、その他の杭は上端を仮支持兼用杭とほぼ同じ高さとし、全ての杭の上端に杭頭蓋を被せておき、
    ▲2▼プレハブジャケットには、予め前記仮支持兼用杭に対応する仮支持用レグ内の所定高さ位置に受け材を固定し、その他のレグは杭の上端に被せた杭頭蓋と離れるように空間を有する上方位置の内部に支圧板を固定しておき、また全てのレグの下端部にはレグ内周と杭外周との隙間をシールするシール材とレグ下部の前記支圧板または受け材から下方のシール材に至るグラウト空間にグラウト材を注入する注入配管を設けておき、
    ▲3▼現地に移送した前記プレハブジャケットをフローターまたはクレーンで持ち上げ、前記仮支持兼用杭の頭部に対応する仮支持用レグを位置決めした後降ろして全ての杭にレグを嵌挿してプレハブジャケットを水平状態に仮支持兼用杭で仮支持する。
    ▲4▼次に、レグ下端部のグラウト空間に注入配管からグラウト材を注入してプレハブジャケットのレグと杭を結合固定してプレハブジャケットの設置を完了することを特徴とするジャケットの設置方法。
  2. レグの下端部からグラウト材を注入する際に、グラウト材の注入空間をドライ状態にしてグラウト材を注入することを特徴とする請求項1記載のジャケットの設置方法。
  3. ドライ状態にしてグラウト材を注入する注入手段は、レグ下端部にレグ内の圧力が外水圧より高い状態で開き、低い状態で閉じる逆止弁を有する排水孔を設けておき、グラウト材の注入空間に圧縮空気を送ってレグ内の水を排出後、送気を停止して大気圧状態でグラウト材を注入することを特徴とする請求項2記載のジャケットの設置方法。
  4. グラウト材の注入空間をドライ状態にしてグラウト材を注入する注入手段は、レグの下端部に排水手段を設け、グラウト材の注入空間のレグ内に下端の水圧以上の圧縮空気を連続して送ってレグ内の排水状態を保ち、前記圧縮空気圧以上の圧力でグラウト材を注入するようにした請求項2記載のジャケットの設置方法。
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