JP2005139758A - 基礎構造物構成部材と基礎構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】形状が複雑なため製作コストや建設コストが嵩み、製作期間も長期化する従来のコンクリートケーソン等の基礎構造物に代えて、構成が簡潔で、製作コスト、建設コストを低減でき、製作期間も短期化できる新規な基礎構造物構成部材と基礎構造物を提供する。
【解決手段】１本又は複数本の杭に連結され、当該部材を介して基礎構造物が構築される基礎構造物構成部材１０は、水平部材２ｂの一方の端部に立設部材２ａが一体的に設けられ、さらに必要に応じて、水平部材２ｂの他方の端部にも立設部材２ｃが一体的に設けられ、前記水平部材２ｂの所定箇所に杭挿通用開口部３が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、護岸、岸壁、防波堤などの水域構造物や擁壁、砂防ダムなどの基礎構造物構成部材と基礎構造物に関する。

従来より基礎構造物としてコンクリートケーソンが知られているが、これは、鉄筋コンクリート製函体の内部に中詰材として土砂等を充填し、これらの重量によって土水圧、波力などに抵抗するものである。

しかし、函体の形状が複雑なため製作コストが嵩み、製作期間も長期化していた。また、土砂等を充填した函体の重量が重いため、基礎地盤が軟弱な場合、地盤改良を行う必要があり、建設コストが嵩んでいた。

また、形状が画一化されているため、様々な機能・効果を付与することが困難であった。
港湾の施設の技術上の基準・同解説（下），ｐ５９４〜５９５，（社）日本港湾協会，平成１１年４月

本発明は、これらの問題点を解消できる基礎構造物構成部材と基礎構造物を提供することを目的とする。

第１の発明は、１本又は複数本の杭に連結され、当該部材を介して基礎構造物が構築される基礎構造物構成部材であって、水平部材２ｂの一方の端部に立設部材２ａが一体的に設けられ、前記水平部材２ｂの所定箇所に杭挿通用開口部３が設けられていることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、水平部材２ｂの他方の端部に立設部材２ｃが一体的に設けられていることを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明において、立設部材２ａ、２ｃの少なくとも一方の所定箇所に所定形状の通水用開口部３０が設けられていることを特徴とする。

第４の発明は、第１〜第３の発明において、水平部材２ｂが鉄筋コンクリート製または鉄骨鉄筋コンクリート製からなり、杭挿通用開口部３が鋼管１１０から構成されていることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、鋼管１１０の内面にズレ止め突起１２０が一体的に配設されていることを特徴とする。

第６の発明は、基礎地盤１００に打設等の手段で杭４が配置され、前記杭４は、鉛直方向に１または２以上配設された前記基礎構造物構成部材における水平部材２ｂに設けられた杭挿通用開口部３に挿通されている基礎構造物を特徴とする

第７の発明は、第６の発明において、立設部材２ａの向きが上向きまたは下向きであるように基礎構造物構成部材が杭４に配設されていることを特徴とする。

第８の発明は、第６または第７の発明において、鉛直方向に１または２以上配設された前記基礎構造物構成部材における少なくとも最下段の水平部材２ｂの上面に土砂等２００が載置されていることを特徴とする。

第９の発明は、第６〜第８の発明において、杭４の頭部が連結材５で連結されていることを特徴とする。

第１０の発明は、第６〜第９の発明において、既設構造物の前面側において、立設部材２ａを既設構造物と離れるように設置し、立設部材２ａと既設構造物の間に土砂等２００を配置したことを特徴とする。

第１１の発明は、第６〜第１０の発明において、杭挿通用開口部３を挿通している杭４の外面における所定範囲にズレ止め突起１２０が配設されていることを特徴とする。

第１２の発明は、第６〜第１１の発明において、杭挿通用開口部３と杭４により構成部材された空隙部１４０にモルタルなどの経時硬化性材料１５０が充填されていることを特徴とする。

（１）基礎構造物構成部材の形状が略Ｌ形または略溝形であるため、製作が容易である。このため、製作コストを低減でき、製作期間も短縮することができる。

（２）略Ｌ形または略溝形の基礎構造物構成部材を適宜組み合わせて使用するため、様々な機能・効果を付与することができる。

（３）基礎構造物構成部材を杭によって支持すると、比較的な軟弱な地盤でも地盤改良を行わないですむ場合がある。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。

図１（ａ）（ｂ）は、実施形態１を示し、請求項１に対応するもので、基礎構造物構成部材１０は、所定の板厚、所定の長さを有してコンクリート等で構成され、水平部材２ｂの一方の端部に立設部材２ａを一体的に設けて、かつ前記水平部材２ｂの所定箇所に杭挿通用開口部３を設けて構成される。

図１（ｃ）、（ｄ）は、実施形態２を示し、請求項２に対応するもので、基礎構造物構成部材１０は、コンクリート等で構成され、水平部材２ｂの両方の端部に立設部材２ａ、２ｃを一体的に設け、前記水平部材２ｂの所定箇所に杭挿通用開口部３を設けて構成される。

図２（ａ）、（ｂ）は、実施形態３を示し、図２（ｃ）、（ｄ）は、実施形態４を示し、図３（ａ）、（ｂ）は、実施形態５を示す。各実施形態３〜５は、請求項３に対応するもので、基礎構造物構成部材１０の前記水平部材２ｂの端部に設ける立設部材２ａ、２ｃの少なくとも一方の所定箇所に所定形状の通水用開口部３０を設けて構成される。

前記通水用開口部３０の形状は任意でよく、図２（ａ）、（ｂ）の実施形態３では、通水用開口部３０は円孔状に設けられ、図２（ｃ）、（ｄ）の実施形態４では、通水用開口部３０は長方形状に設けられ、図３（ａ）、（ｂ）の実施形態５では、通水用開口部３０は溝状に設けられている。

図４（ａ）〜（ｃ）は、実施形態６を示し、請求項４、５に対応するものである。また、図（ｄ）は、同図（ａ）のＨ部の拡大図である。実施形態６において、基礎構造物構成部材１０の少なくとも水平部材２ｂは、鉄筋コンクリート製または鉄骨鉄筋コンクリート製であり、また、杭挿通用開口部３が鋼管１１０から構成されている。

前記鋼管１１０の外周にはスタッド等からなるズレ止め突起１２０突設されており、水平部材２ｂにおけるコンクリートとの一体化が確実になされている。さらに鋼管１１０の内周にも各種形状のズレ止め突起１２０が設けられており、杭４を挿通した後、鋼管１１０内周と杭外周の間隙に経時硬化性充填材を充填したとき、該充填材にズレ止め突起１２０が食い込むことで杭と基礎構造物構成部材１０との一体化が確実になる。

図５は、実施形態７を示し、図１（ａ）に示す実施形態１に係る基礎構造物構成部材１０を用いて構築した基礎構造物１１を示し、請求項６、７、８、９、１０に対応する。

図５において、基礎地盤１００に打設等の手段で前列の杭４と後列の杭４が所定の間隔をあけて配置されている。前記杭４は、鉛直方向に間隔をあけて複数配設された基礎構造物構成部材１０における水平部材２ｂに設けられた杭挿通用開口部３に挿通されている。

さらに説明すると、基礎構造物構成部材１０は、上下に間隔をあけて２つ配置されており、下側の基礎構造物構成部材１０（１０ａ）は、水平部２ｂを基礎地盤１１０に載置すると共に、海側７に位置する立設部材２ａの向きが上向きに配置されている。また、上側の基礎構造物構成部材１０（１０ｂ）は、背面地盤（既設構造物側）８の側に位置する立設部材２ａの向きが下向きである。

前列の杭４と後列の杭４は下側の基礎構造物構成部材１０（１０ａ）の水平部材２ｂの杭挿通用開口部３を挿通して上方部に立ち上がっており、各杭列の頭部４ａは、上側の基礎構造物構成部材１０（１０ｂ）の水平部材２ｂの杭挿通用開口部３を挿通して上方に突出している。

上側の基礎構造物構成部材１０（１０ｂ）の水平部材２ｂの上面には、コンクリート版からなる連結材５が構築されており、杭頭部４ｂが連結材５の中に埋設され一体化されている。

背面地盤８の既設土留め壁９は鋼矢板又は鋼管矢板で構成されていて、この土留め壁９の上端部９ａは笠コンクリート５ａに埋設され、連結材５と笠コンクリート５ａとの間には連結版１３が配置されている。

また、上下の基礎構造物構成部材１０ａ、１０ｂにおける、少なくとも最下段の水平部材２ｂの上面に土砂等２００が載置されている。この土砂等２００は、立設部材２ａの上端に近いレベルまで配しされている。なお、土砂等２００の表層には、適宜手段の洗掘防止層が配置されることもある。この洗掘防止層として自然石を配設すると、水生生物の付着基材として機能し、魚貝類の蝟集効果を発揮することが期待できる。

また、上側の基礎構造物構成部材１０（１０ｂ）の下向きの立設部材２ａは、背面地盤８の土留め壁（既設構造物を含む）９と離れるように間隔をあけて配設されており、この間にも土砂等２００ａが配設されている。

上下の基礎構造物構成部材１０ａ、１０ｂにおける、下向きと上向きの立設部材２ａの先端は互いに重なり合う高さ配置されている。したがって、基礎構造物構成部材１０（１０ｂ）の下向きの立設部材２ａと背面地盤８の土留め壁９の間において、土砂等２００ａが連結材５の下面に達するまで充填され、かつ前方の土砂等２００と一体となり、土砂上面は水平面を安定に形成できる。

図６は、実施形態８を示し、図１（ａ）に示す実施形態１に係る基礎構造物構成部材１０を用いて構築した基礎構造物１１を示し、請求項９に対応する。

図６において、基礎地盤１００に打設等の手段で前列の杭４と後列の杭４が配置され、各杭４は、実施形態１に係る基礎構造物構成部材１０における水平部材２ｂに設けられた杭挿通用開口部３に挿通されている。

さらに説明すると、基礎構造物構成部材１０の水平部材２ｂは、基礎地盤１００に設置され、海側７に位置する立設部材２ａの向きが上向きであり、既設構造物１２との間に間隔をあけて配置されている。

前列の杭４と後列の杭４は下側の基礎構造物構成部材１０の水平部材２ｂの杭挿通用開口部３を挿通して上方部に立ち上がっており、杭頭部４ａは、コンクリート版からなる連結材５の中に埋設され一体化されている。

背面地盤８には土留め壁として機能する既設構造物１２が配置されており、既設構造物１２の上端部と連結材５との間には連結版１３が配設されている。

基礎構造物構成部材１０における立設部材２ａと既設構造物１２と水平部材２ｂとで升（空間部）が構成されており、この升を埋めるように水平部材２ｂの上面には土砂等２００が配置されている。土砂等２００は、立設部材２ａの上端に近いレベルまで充填されている。

図７は、実施形態９を示し、図４（ａ）、（ｂ）に示す実施形態６に係る基礎構造物構成部材１０を用いて構築した基礎構造物１１を示する。

図７において、基礎地盤１００に打設等の手段で前列の杭４と後列の杭４が配置され、前記杭４は、鉛直方向に複数段に配設された基礎構造物構成部材１０における各水平部材２ｂに設けられた杭挿通用開口部３に挿通されている。

さらに説明すると、下段の基礎構造物構成部材１０の水平部材２ｂが基礎地盤１００に配置され、その両端部の立設部材２ａの上端に、上段の基礎構造物構成部材１０の水平部材２ｂを段重ね状態で配置してあり、杭４は、上下段の基礎構造物構成部材１０の水平部材２ｂの杭挿通用開口部３を挿通して立ち上がっており、杭頭部４ａは、コンクリート版からなる連結材５が構築されており、杭頭部４ａが連結材５に設けられた杭孔１４に挿通され、一体的に結合されている。連結材５は、上段の基礎構造物構成部材１０の立設部材２ａの上端で支持されている。

実施形態９に係る基礎構造物１１は、その一側に背面地盤や既設構造物が存在しておらず、両側が海側７であり、海中に独立して構築された例を示している。具体的には、防波堤、波除堤、離岸堤などの波浪制御構造物としての適用例である。

図８は、実施形態１０を示し、図１（ａ）に示す実施形態１に係る基礎構造物構成部材１０を２つ用いて、それぞれの立設部材２ａの先端をつき合わせて配置して構築した基礎構造物１１を示す。

図８において、基礎地盤１００に打設等の手段で前列の杭４と後列の杭４が配置され、前記杭４は、鉛直方向に２つ配設された基礎構造物構成部材１０における水平部材２ｂに設けられた杭挿通用開口部３に挿通されている。

さらに説明すると、上下に間隔をあけて配置される、基礎構造物構成部材１０のうち、上側の基礎構造物構成部材１０ｂの立設部材２ａは下向きに配置し、下側の基礎構造物構成部材１０ａの立設部材２ａは上向きに配置し、かつ、それぞれの立設部材２ａの先端をつき合わせて配置する。また各立設部材２ａは背面地盤８の側に配置して設けてある。

前列の杭４と後列の杭４は下側の基礎構造物構成部材１０（１０ａ）の水平部材２ｂの杭挿通用開口部３を挿通して上方部に立ち上がっており、さらに、上側の基礎構造物構成部材１０（１０ｂ）の水平部材２ｂの杭挿通用開口部３を挿通して上方に突出している。

上側の基礎構造物構成部材１０（１０ｂ）の水平部材２ｂの上面には、コンクリート版からなる連結材５が構築されており、杭頭部４ａが連結材５が埋設され一体化されている。

背面地盤８の既設土留め壁９は鋼矢板又は鋼管矢板で構成されていて、この土留め壁９の上端部９ａは笠コンクリート５ａに埋設され、連結材５と笠コンクリート５ａとの間には連結版１３が配置されている。

また、上側と下側の基礎構造物構成部材１０（１０ａ、１０ｂ）のそれぞれの下向きと上向きの立設部材２ａとで壁１５が構築されており、この壁１５は、背面地盤８の土留め壁（既設構造物を含む）９と離れるように配設されており、両壁１５と９の間に土砂等２００が充填されている。

図９（ａ）、（ｂ）は、請求項１１、１２に対応し、図５〜図８に示す基礎構造物１１において、各基礎構造物構成部材１０の水平部材２ｂの杭挿通用開口部３を鋼管１１０で構成し、鋼管１１０内を杭４が挿通している詳細を示している。

図９において、前記鋼管１１０の外周にはズレ止め（スタッド）１２０が突設されており、水平部材２ｂにおけるコンクリートとの一体化が確実になされている。さらに鋼管１１０の内周にも各種形状のズレ止め突起１２０が設けられており、他方、杭４の外面における所定範囲にズレ止め突起１２０が配設されており、この杭４を鋼管１１０に挿通した後、鋼管１１０内周と杭外周の空隙部１４０にモルタルなどの経時硬化性充填材１５０を充填する。このとき、充填材１５０にズレ止め突起１２０と突起１２０が食い込むことで杭４と基礎構造物構成部材１０との一体化が確実になる。

図６〜図８では、図１（ａ）、（ｂ）に示す基礎構造物構成部材１０を上下２段に図示の組み合わせで配置し、さらに、杭４および連結材５に組み込んで構成した基礎構造物の数例を示した。前記上下２段に基礎構造物構成部材１０を組み合わせる組み合わせ例は、図示以外にも各種あり、その組み合わせ例の表を図１０に示す。

図１０において、「上段」と記した欄の横列及び、「下段」と記した欄の縦列には、図１（ａ）、（ｂ）に示す基礎構造物構成部材１０の断面形状及び、配置の形態を模式図で示している。

そして、「上段」と記した欄の横列、「下段」と記した欄の縦列に示す各基礎構造物構成部材１０の組み合わせを、前記横列と縦枠の交わる枠内に「Ａ−１・・「Ａ−６」、「Ｆ−１」・・「Ｆ−６」等の英文字と数字で示されている。

この表には、横列に示す６例の配置態様とした上段の各基礎構造物構成部材１０と、縦列に示す６例の配置態様とした下段の各基礎構造物構成部材１０との上下段の組み合わせ例が、６×６＝３６例示されている。したがって、本発明では、少なくともこれら３６例の組み合わせを適宜選択して実施することができる。

その他、実施形態で説明した事項につき、補足説明すると以下のとおりである。
（１）鋼管１１０として内面突起付き鋼管または内外面突起付き鋼管を使用してもよい。
（２）杭４として、少なくとも鋼管１１０に対応する個所に外面突起付き鋼管を使用しても よい。
（３）請求項８、請求項９における土砂等とは、土砂、石、コンクリートブロック塊などをいう。
（４）請求項１２における空隙部１４０に、経時硬化性材料１５０を充填しない場合もある。
（５）下段の基礎構造物構成部材と上段の基礎構造物構成部材の間、上段の基礎構造物構成部材と連結材の間に隙間を設けて配置する場合もある。

本発明において、各実施形態に示した構成を適宜設計変更して実施することができ、これらは各請求項に記した範囲に含まれるものである。

（ａ）は、実施形態１に係る基礎構造物構成部材の断面図、（ｂ）は、同（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。（ｃ）は、実施形態２に係る基礎構造物構成部材の断面図、（ｄ）は、同（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）は、実施形態３に係る基礎構造物構成部材の断面図、（ｂ）は、同（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は、実施形態４に係る基礎構造物構成部材の断面図、（ｄ）は、同（ｃ）のＤ−Ｄ線断面図、 （ａ）は、実施形態５に係る基礎構造物構成部材の断面図、（ｂ）は、同（ｅ）のＥ−Ｅ線断面図である。 （ａ）は、実施形態６に係る基礎構造物構成部材の断面図、（ｂ）は、同（ａ）のＦ−Ｆ線矢視図、（ｃ）は、同（ａ）のＧ−Ｇ線矢視図、（ｄ）は、同（ａ）のＨ部の詳細図である。 図１（ａ）、（ｂ）に示す基礎構造物構成部材を上下２段に配設して組み込んだ基礎構造物の一例の断面図である。 図１（ａ）、（ｂ）に示す基礎構造物構成部材を１段配置として組み込んだ基礎構造物の断面図である。 図４に示す基礎構造物構成部材を上下２段に配設して組み込んだ基礎構造物の一例の断面図である。 図１（ａ）、（ｂ）に示す基礎構造物構成部材を上下２段に配設して組み込んだ基礎構造物の他の例の断面図である。 （ａ）は、図５〜図８における基礎構造物構成部材の水平部材の杭挿通用開口部の一例の詳細図、（ｂ）は、その杭挿通用開口部に杭を挿通した状態の詳細図である。 実施形態１〜６に示す基礎構造物構成部材を上下２段に組み合わせ、杭を用いて基礎構造物を構成する場合おける、基礎構造物構成部材の組み合わせ例を示す図である。

符号の説明

２ａ 立設部材
２ｂ 水平部材
２ｃ 立設部材
３ 杭挿通用開口部
４ 杭
４ａ 杭頭部
５ 連結材
７ 海側
８ 背面地盤
９ 土留め壁
１０ 基礎構造物構成部材
１１ 基礎構造物
１２ 既設構造物
１３ 連結版
１４ 杭挿通孔
１５ 壁
１６ ズレ止め突起
３０ 通水用開口部
１００ 基礎地盤
１１０ 鋼管
１２０ ズレ止め突起
１４０ 空隙部
１５０ 経時硬化性材料
２００ 土砂等

Claims (12)

1. １本又は複数本の杭に連結され、当該部材を介して基礎構造物が構築される基礎構造物構成部材であって、水平部材（２ｂ）の一方の端部に立設部材（２ａ）が一体的に設けられ、前記水平部材（２ｂ）の所定箇所に杭挿通用開口部（３）が設けられていることを特徴とする基礎構造物構成部材。
2. 水平部材（２ｂ）の他方の端部に立設部材（２ｃ）が一体的に設けられていることを特徴とする請求項１記載の基礎構造物構成部材。
3. 立設部材（２ａ）、（２ｃ）の少なくとも一方の所定箇所に所定形状の通水用開口部（３０）が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の基礎構造物構成部材。
4. 水平部材（２ｂ）、立設部材（２a）、立設部材（２ｃ）が鉄筋コンクリート製または鉄骨鉄筋コンクリート製からなり、杭挿通用開口部（３）が鋼管（１１０）から構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の基礎構造物構成部材。
5. 鋼管（１１０）の内面にズレ止め突起（１２０）が一体的に配設されていることを特徴とするとする請求項４記載の基礎構造物構成部材。
6. 基礎地盤（１００）に打設等の手段で杭（４）が配置され、前記杭（４）は、鉛直方向に１または２以上配設された前記基礎構造物構成部材における水平部材（２ｂ）に設けられた杭挿通用開口部（３）に挿通されていることを特徴とする基礎構造物。
7. 立設部材（２ａ）の向きが上向きまたは下向きであるように基礎構造物構成部材が杭（４）に配設されていることを特徴とする請求項６記載の基礎構造物。
8. 鉛直方向に１または２以上配設された前記基礎構造物構成部材における少なくとも最下段の水平部材（２ｂ）の上面に土砂等（２００）が載置されていることを特徴とする請求項６または７に記載の基礎構造物。
9. 杭（４）の頭部が連結材（５）で連結されていることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の基礎構造物。
10. 既設構造物の前面側において、立設部材（２ａ）を既設構造物と離れるように設置し、立設部材（２ａ）と既設構造物の間に土砂等（２００）を配置したことを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の基礎構造物。
11. 杭挿通用開口部（３）を挿通している杭（４）の外面における所定範囲にズレ止め突起（１２０）が配設されていることを特徴とする請求項６〜１０の何れか１項に記載の基礎構造物。
12. 杭挿通用開口部（３）と杭（４）により構成部材された空隙部（１４０）にモルタルなどの経時硬化性材料（１５０）が充填されていることを特徴とする請求項６〜１１の何れか１項に記載の基礎構造物。

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