JP2005023730A - スカートサクション基礎構造体および同構造体の設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 空間の隅々まで簡単に充填することが可能で、養生期間を必要としない基礎構造体の提供
【解決手段】 基礎構造体は、ケーソン躯体１０を備えている。躯体１０は、側壁部１２と、上底版部１４と、頂版部１６とを備えている。版部１４の下方には、下底版部１８が、連結部２０を介して一体に形成されている。底版部１８の下端側には、スカート部２２が設けられており、躯体１０の下端には、スカート部２２と下底版部１８とで、外周と上方とが囲繞され、下端が開口した空間部２４が形成されている。空間部２４は、隔壁２６により複数の小空間２４ａに区画されている。各小空間２４ａ内には、不透水性袋体３０が設置されている。袋体３０は、ケーソン躯体１０を水底地盤３６の所定深度まで沈設した後に、水Ｗを注水して、各小空間２４ａを充満するように拡大されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、スカートサクション基礎構造体および同構造体の設置方法に関するものである。

水中に基礎構造物を構築する工法の一種として、特許文献１に開示されているようなサクション基礎工法が知られている。特許文献１に開示されている基礎工法では、筒状の側壁部と、側壁部の下端に設けられた底版部と、側壁部の上端に設けられた上版部と、側壁部の下端から下方に延設されたスカート部とを備えたケーソン躯体が、サクション基礎構造体として用いられる。

このようなサクション基礎構造体を水底地盤中に設置する際には、スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、ケーソン躯体を所定深度まで沈設させ、その後に、底版部とスカート部とで画成された空間部内に、コンクリートやモルタルなどの硬化性充填材を間詰め注入して、これを硬化させ、しかる後に、ケーソン躯体の上方に上部工を構築することになる。

しかしながら、このような従来のサクション基礎構造体ないしはその設置方法には、以下に説明する技術的な課題があった。
特開２００１−３１１１６７号公報

すなわち、特許文献１に開示されているサクション基礎構造体においては、底版部とスカート部とで画成された空間部内に、コンクリートやモルタルなどの硬化性充填材を間詰め注入して、これを硬化させることで、上部荷重を水底地盤に伝達している。

ところが、コンクリートやモルタルなどの充填材は、粘性があるので、空間部内の隅々まで充填することが難しく、その上に、確実に充填されたか否かの確認も困難であり、さらに、仮に間隙が残存することが確認されたとしても、充填材が硬化した後に、間隙を埋めることは、非常に困難であった。

また、間詰め注入されたコンクリートやモルタルなどの充填材は、所定の強度が発現されるまでは、基礎の荷重を水底地盤に伝達させることができないので、養生期間が必要であり、これが施工期間の長期化の一因となっていた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、空間の隅々まで簡単に充填することが可能で、しかも、養生期間を必要としないスカートサクション基礎構造体および同構造体の設置方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、筒状の側壁部と、底版部と、スカート部とを備えたケーソン躯体を、前記スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、前記ケーソン躯体を所定深度まで沈設させるスカート・サクション基礎構造体において、前記底版部と前記スカート部とで囲繞された空間部内に、前記ケーソン躯体を所定深度まで設置した後に、低粘性流体を注入して拡大させる不透水性袋体を設置した。

このように構成したスカートサクション基礎構造体によれば、底版部とスカート部とで囲繞された空間部内に、ケーソン躯体を所定深度まで設置した後に、低粘性流体を注入して拡大させる不透水性袋体を設置しているので、不透水性袋体内に粘性流体を注入すると、袋体が拡大して、空間部に隙間を生じることなく低粘性流体を充満することができる。

空間部に低粘性流体を充満させると、上部荷重を、低粘性流体を介して水底地盤に伝達することができる。

この場合、低粘性流体は、従来のコンクリートやモルタルなどの充填材に比べて、粘性が低いので、空間部内の隅々まで簡単に充填することができ、隙間も生じない。

また、低粘性流体は、不透水性袋体内に注入されていて、外部へ流出しないので、これが空間部に充満すると、直ちに上部荷重を水底地盤に伝達することが可能になり、施工期間の短縮化を図ることができる。

前記空間部には、当該空間部を複数の小空間に区画する隔壁が設けられ、前記不透水性袋体を前記小空間のそれぞれに設置することができる。

この構成によれば、水底地盤に傾斜があって、小空間の大きさが異なる場合に簡単に対応することができる。

前記低粘性流体は、水で構成することができる。

この構成によれば、水は、非圧縮性材料なので、上部荷重をそのまま水底地盤に伝達することができる。

前記不透水性袋体は、圧力センサーを設置して、自動的に一定圧力に制御することができる。

また、本発明は、筒状の側壁部と、前記側壁部の下端に設けられた底版部と、前記側壁部の下端から下方に延設されたスカート部とを備えたケーソン躯体を、前記スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、前記ケーソン躯体を所定深度まで沈設させるスカート・サクション基礎構造体の設置方法において、前記底版部と前記スカート部とで囲繞された空間部内に、予め不透水性袋体を設置し、前記ケーソン躯体を所定深度まで設置した後に、前記不透水性袋体内に低粘性流体を注入して拡大させるようにした。

このように構成したスカートサクション基礎構造体の設置方法によれば、底版部とスカート部とで囲繞された空間部内に、予め不透水性袋体を設置し、ケーソン躯体を所定深度まで設置した後に、不透水性袋体内に低粘性流体を注入して拡大させるので、不透水性袋体内に粘性流体を注入すると、袋体が拡大して、空間部に隙間を生じることなく低粘性流体が充満する。

空間部に低粘性流体を充満させると、上部荷重を、低粘性流体を介して水底地盤に伝達することができる。

この場合、低粘性流体は、従来のコンクリートやモルタルなどの充填材に比べて、粘性が低いので、空間部内の隅々まで簡単に充填することができ、隙間も生じない。

また、低粘性流体は、不透水性袋体内に注入されていて、外部へ流出しないので、これが空間部に充満すると、直ちに上部荷重を水底地盤に伝達することが可能になり、施工期間の短縮化を図ることができる。

前記空間部には、当該空間部を複数の小空間に区画する隔壁が設けられ、前記不透水性袋体を前記小空間のそれぞれに設置し、前記不透水性袋体内に順次前記低粘性流体を注入することができる。

前記低粘性流体は、非圧縮性の水で構成することができる。
前記不透水性袋体内に圧力センサーを設置し、前記不透水性袋体内に充満させた前記低粘性流体圧を一定に保つことができる。

本発明にかかるスカートサクション基礎構造体および同構造体の設置方法によれば、空間の隅々まで簡単に充填することが可能で、しかも、養生期間を必要としないので、施工期間の短縮化が図れる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１から図４は、本発明にかかるスカートサクション基礎構造体および同構造体の設置方法の一実施例を示している。

図１は、本発明にかかるスカートサクション基礎構造体の一実施例を示している。同図に示したスカートサクション基礎構造体は、ケーソン躯体１０を備えている。

ケーソン躯体１０は、鋼製のものであって、両端が開口した筒状の側壁部１２と、側壁部の下端に設けられた上底版部１４と、側壁部１２の上端に設けられた頂版部１６とを備えている。

上底版部１４は、半球状のものを、４個端部同士を相互に連結した形状に形成され、側壁部１２の下端開口を閉塞するように設けられている。頂版部１６は、比較的厚みの厚い平板であって、側壁部１２の上端開口閉塞するように設けられている。

上底版部１４の下方には、半球状の下底版部１８が、連結部２０を介して一体に形成されていて、本実施例の場合は、上，下底版部１４，１８で概略球形状の底版部が形成されている。

また、下底版部１８の下端側には、外周の連結部２０をそのまま垂直下方に延設するようにして、環状のスカート部２２が設けられており、ケーソン躯体１０の下端には、スカート部２２と下底版部１８とで、外周と上方とが囲繞され、下端が開口した空間部２４が形成されている。

本実施例の場合、空間部２４は、隔壁２６により複数の小空間２４ａに区画されている。隔壁２６は、スカート部２２の内側にあって、連結部２０の垂直延長上に配置されていて、各隔壁２６の下端は、スカート部２２の下端と同じ位置になっている。

隔壁２６により区画された小空間２４ａ内には、下，上底版部１８，１４を貫通して、上底版部１４の上方に開口する水抜き管２８がそれぞれ設置されている。また、各小空間２４ａ内には、不透水性袋体３０が設置されている。

この不透水性袋体３０は、例えば、膜構造建築の天井材として用いられているガラス繊維を四フッ化エチレン樹脂、ないしは、塩化ビニル樹脂で被覆した膜材料や、ポリエステル繊維を塩化ビニル樹脂で被覆した膜材料、高耐久性ゴム，ゴムアスファルトなどで構成され、これらで構成されたシート材の外周を封止して袋状に形成したものであって、伸縮性を備えたものが用いられている。

不透水性袋体３０には、注水管３２の一端が個別に接続され、各注水管３２の他端側は、下，上底版部１８，１４と頂版部１６とを貫通して、ケーソン躯体１０の上端まで延設され、上端側に止水弁３４が設けられている。

不透水性袋体３０は、ケーソン躯体１０を水底地盤３６の所定深度まで沈設した後に、低粘性流体、例えば、水Ｗを注水して、各小空間２４ａを充満するように拡大されている。

袋体３０が水Ｗの注入により拡大する際には、小空間２４ａ内の水は、袋体３０の拡大に伴って、水抜き管２８から外部に排出され、これにより袋体３０が、小空間２４ａの全域を満たすようにして拡大させることができる。

この場合、ケーソン躯体１０を水底地盤３６の所定深度まで沈設した際に、小空間２４ａの容積は、図１に示すように、水底地盤３６の傾斜で異なることになるが、本実施例では、隔壁２６で区画された小空間２４ａ内にそれぞれ不透水性袋体３０が設置されているので、小空間２４ａ内に容積に合わせて水Ｗを注水することができ、過剰な注水により、部分的な水底地盤３６の圧密化を回避することができる。

各不透水性袋体３０内に所定量の水Ｗの注水が終了すると、止水弁３４を閉じて、袋体３０の拡大状況を維持する。なお、不透水性袋体３０が各小空間２４ａを充満するように拡大したか否かの確認は、例えば、注水管３２ないしは袋体３０内に圧力センサーを設置して、圧力センサーの検出圧力により確認することができ、圧力に過不足があれば、水Ｗの注水量で調節すればよい。

また、この場合、止水弁３４に替えて、例えば、電磁制御弁を設置し、この電磁制御弁の開閉を、前述した圧力センサーに基づいて行うようにすれば、自動的に不透水性袋体３０の充満状態（所定の圧力状態）を維持することもできる。

なお、不透水性袋体３０内に注入する低粘性流体は、水Ｗに限る必要はなく、例えば、水にベントナイトなどを懸濁させた泥水や、オイルなどであっても良い。

さて、以上のように構成したスカートサクション基礎構造体によれば、下底版部１８とスカート部２２とで囲繞された空間部２４内に、ケーソン躯体１０を所定深度まで設置した後に、低粘性流体（水Ｗ）を注入して拡大させる不透水性袋体３０を設置しているので、不透水性袋体３０内に粘性流体（水Ｗ）を注入すると、袋体３０が拡大して、空間部２４に隙間を生じることなく低粘性流体（水Ｗ）を充満することができる。

空間部２４に低粘性流体（水Ｗ）を充満させると、上部荷重を、低粘性流体（水Ｗ）を介して水底地盤３６に伝達することができる。

この場合、低粘性流体（水Ｗ）は、従来のコンクリートやモルタルなどの充填材に比べて、粘性が低いので、空間部２４内の隅々まで簡単に充填することができ、隙間も生じない。

また、低粘性流体（水Ｗ）は、不透水性袋体３０内に注入されていて、外部へ流出しないので、これが空間部２４に充満すると、直ちに上部荷重を水底地盤３６に伝達することが可能になり、施工期間の短縮化を図ることができる。

また、本実施例の場合、空間部２４は、隔壁２６を設けて複数の小空間２４ａに区画し、不透水性袋体３０を小空間２４ａのそれぞれに設置しているので、水底地盤３６に傾斜があって、小空間２４ａの大きさが異なる場合に簡単に対応することができる。さらに、本実施例の場合には、低粘性流体は、水Ｗで構成しており、水は、非圧縮性材料なので、上部荷重をそのまま水底地盤３６に伝達することができる。

次に、上記構成のスカートサクション基礎構造体の設置方法について、図２〜図４に基づいて説明する。図１に示した構造のケーソン躯体１０は、沈設現場近傍の製作ヤードで製造されて、沈設現場まで曳航される。

この際に、不透水性袋体３０は、図２に示すように、収縮させた状態て、各注水管３２の先端に係止して、小空間２４ａ内に予め設置される。沈設現場まで曳航されたケーソン躯体１０は、側壁部１２内に注水することや、バラスト荷重の載荷などにより、水底地盤３６上に沈設される。

そして、スカート部２２および隔壁２６の先端が水底地盤３６内にある程度貫入して、図３に示すように、小空間２４ａの下端側が水底地盤３６により閉塞されると、小空間２４ａ内を排水して、減圧することにより、サクション荷重をケーソン躯体１０に作用させる。

このようなサクション荷重の印加により、ケーソン躯体１０が水底地盤３６の所定深度まで沈下すると、サクション荷重の印加を停止して、図４に示すように、各小空間２４ａ内に設置されている不透水性袋体３０内に水Ｗ（低粘性流体）を注入して拡大させる。

図４には、水Ｗを不透水性袋体３０内に注入して、小空間２４ａ内に拡大充満させる過程が示されている。これらの図に示した過程では、左から２個目までの袋体３０が既に拡大が完了した状態で、３番目の袋体３０が拡大途中にあり、４番目の袋体３０は、まだ水Ｗが注入されていない。

水Ｗは、注水管３２を介して、各袋体３０内に注入され、袋体３０の拡大充満が確認されると、止水弁３４が閉塞される。そして、不透水性袋体３０に順次水Ｗを注水して、全部が拡大されると、ケーソン躯体１０の設置が完了する。なお、拡大された不透水性袋体３０は、前述した圧力センサーと電磁制御弁とにより、一定の圧力状態に保つことができる。

以上のように構成したスカートサクション基礎構造体の設置方法によれば、不透水性袋体３０内に水Ｗを注入すると、袋体３０が拡大して、小空間部２４ａに隙間を生じることなく水Ｗが充満する。このようにして、小空間部２４ａに水Ｗを充満させると、上部荷重を、低粘性流体を介して水底地盤に伝達することができる。

この場合、低粘性流体である水Ｗは、従来のコンクリートやモルタルなどの充填材に比べて、粘性が低いので、小空間部２４ａ内の隅々まで簡単に充填することができ、隙間も生じない。

また、水Ｗは、不透水性袋体３０内に注入されていて、外部へ流出しないので、これが小空間部２４ａに充満すると、直ちに上部荷重を水底地盤３６に伝達することが可能になり、施工期間の短縮化を図ることができる。

なお、上記実施例では、側壁部１２の下端に上底版部１４と下底版部１８とを設け、下底版部１８の下方にスカート部２２を延設したケーソン躯体１０を例示したが、本発明の実施は、この形態に限定されることはなく、例えば、筒状の側壁部１２の下端に直接スカート部２２を延設するケーソン躯体にも適用することができる。

本発明にかかるスカートサクション基礎構造体の一実施例を示す縦断面図である。 図１の構造体を設置する際に沈設現場まで曳航した際の説明図である。 図２に引き続いて行われる工程の説明図である。 図３に引き続いて行われる工程の説明図である。

符号の説明

１０ ケーソン躯体
１２ 側壁部
１４ 上底版部
１６ 頂版部
１８ 下底版部
２２ スカート部
２４ 空間部
２４ａ 小空間部
２６ 隔壁
３０ 不透水性袋体
３６ 水底地盤
Ｗ 水（低粘性流体）

Claims (8)

1. 筒状の側壁部と、底版部と、スカート部とを備えたケーソン躯体を、前記スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、前記ケーソン躯体を所定深度まで沈設させるスカート・サクション基礎構造体において、
   前記底版部と前記スカート部とで囲繞された空間部内に、前記ケーソン躯体を所定深度まで設置した後に、低粘性流体を充満して、上部荷重を前記水底地盤に伝達する不透水性袋体を設置することを特徴とするスカートサクション基礎構造体。
2. 前記空間部には、当該空間部を複数の小空間に区画する隔壁が設けられ、前記不透水性袋体を前記小空間のそれぞれに設置することを特徴とする請求項１記載のスカートサクション基礎構造体。
3. 前記低粘性流体は、水で構成することを特徴とする請求項１または２記載のスカートサクション基礎構造体。
4. 前記不透水性袋体は、圧力センサーを設置して、自動的に一定圧力に制御されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のスカートサクション基礎構造体。
5. 筒状の側壁部と、底版部と、スカート部とを備えたケーソン躯体を、前記スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、前記ケーソン躯体を所定深度まで沈設させるスカート・サクション基礎構造体の設置方法において、
   前記底版部と前記スカート部とで囲繞された空間部内に、予め不透水性袋体を設置し、前記ケーソン躯体を所定深度まで設置した後に、前記不透水性袋体内に低粘性流体を充満して、上部荷重を前記水底地盤に伝達することを特徴とするスカートサクション基礎構造体の設置方法。
6. 前記空間部には、当該空間部を複数の小空間に区画する隔壁が設けられ、前記不透水性袋体を前記小空間のそれぞれに設置し、前記不透水性袋体内に順次前記低粘性流体を注入することを特徴とする請求項５記載のスカートサクション基礎構造体の設置方法。
7. 前記低粘性流体は、非圧縮性の水で構成することを特徴とする請求項５または６記載のスカートサクション基礎構造体の設置方法。
8. 前記不透水性袋体内に圧力センサーを設置し、前記不透水性袋体内に充満させた前記低粘性流体圧を一定に保つことを特徴とする請求項４から７のいずれか１項記載のスカートサクション基礎構造体の設置方法。

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