JP2005226326A - 既設橋脚基礎の補強構造および既設橋脚基礎の補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既設橋脚基礎の補強工事を簡単に行うことができるようにすること。
【解決手段】水中地盤Ｇに形成されたケーソン基礎１２を取り囲むように複数の鋼管矢板１４を表面層Ａの比較的浅い位置まで打ち込んだ後、ケーソン基礎１２及び鋼管矢板１４間の地盤Ｇを掘削して掘削空間Ｘを形成する。掘削空間Ｘにおいて、ケーソン基礎１２の表面に鋼管矢板１４側へ突出する第１鉄筋２１を打設し、各鋼管矢板１４の表面にケーソン基礎１２側へ突出する第２鉄筋２２を水中溶接した後、第１鉄筋２１および第２鉄筋２２を介してケーソン基礎１２および鋼管矢板１４を接続する水中コンクリート２３を打設する。第１鉄筋２１および第２鉄筋２２は、水中コンクリート２３とケーソン基礎１２及び鋼管矢板１４との間で浮力を伝達させる。最後に、掘削空間Ｘ内を排水した後、水中コンクリート２３の上側に補強フーチング２５を打設して本補強構造を構築する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、既設橋脚基礎の補強構造および既設橋脚基礎の補強方法に関する。

従来、既設橋脚基礎の耐震補強工法として、仮締切兼用鋼管矢板基礎工法が用いられている（例えば、非特許文献１を参照）。この工法では、図９に示すように、まず橋脚２の既設フーチング４の周囲を取り囲むように鋼管矢板６を河床の支持層の深さまで打ち込み、この鋼管矢板６と既設フーチング４との間にコンクリートを打設して、接続フーチング８を構築する。このような工法によれば、鋼管矢板６を接続フーチング８の施工のための仮締切構造として機能させつつ、工事完了後は、既設フーチング４、接続フーチング８、および鋼管矢板６を一体化させて橋脚２の基礎部を補強できる。なお、鋼管矢板６を硬い支持層まで打設するために、鋼管矢板６の打設には、例えば、特許文献１等に開示されるように、ウォータジェット併用による油圧圧入工法が用いられる。
特開２０００−９６５６６号公報 「土木工法事典 改定Ｖ」，初版第２刷，産業調査会 事典出版センター，２００１年９月４日，ｐ．２６６

しかしながら、このような工法では、図９からも分かるように、多数の鋼管矢板６を打設することが必要である。そして、前述したように、鋼管矢板６の打設をウォータジェットを併用して実施するものの、支持層への圧入作業は容易ではない。また、橋脚２の基礎部の補強は橋梁の桁下での作業となり、高さ制限があるため、長い鋼管矢板を一度に圧入することができない。このため、短い鋼管矢板を小刻みに継ぎながら圧入しなければならず工期が非常に長くなる。以上より、橋脚基礎の補強工事が煩雑になるという問題がある。

本発明の目的は、補強工事を簡単に行うことができる既設橋脚基礎の補強構造および既設橋脚基礎の補強方法を提供することにある。

本発明は、水中地盤に構築された既設橋脚基礎の補強構造であって、前記既設橋脚基礎を取り囲むように前記水中地盤に打設された仮締切り材と、この仮締切り材および前記既設橋脚基礎の間に打設された水中コンクリートと、この水中コンクリートと前記既設橋脚基礎及び前記仮締切り材との間で鉛直方向の応力を伝達させるための応力伝達手段とを備えることを特徴とする。
ここで、前記既設橋脚基礎としては、ケーソン基礎等の井筒型基礎であればよい。また、前記応力伝達手段としては、例えば鋼管矢板等を採用できる。

本発明の補強構造によれば、既設橋脚基礎と仮締切り材との間の水を抜き取った場合においても、水中コンクリートおよび応力伝達手段により、本補強構造に掛かる河川等の水圧による鉛直方向へのせん断応力（浮力）に対して十分に抵抗できる。このため、仮締切り材の根入れ寸法を従来よりも小さくできるから、仮締切り材の打設作業を軽減でき、既設橋脚基礎の補強工事を簡単に行うことができる。

ここで、前記応力伝達手段は、前記仮締切り材及び／又は前記既設橋脚基礎に突設された鉄筋を含む構成を採用できる。また、以上の既設橋脚基礎の補強構造において、前記応力伝達手段は、前記仮締切り材及び／又は前記既設橋脚基礎に取り付けられた凹凸を有する鋼板を含む構成を採用してもよい。

本発明は、水中地盤に構築された既設橋脚基礎の補強方法であって、前記既設橋脚基礎を取り囲むように前記水中地盤に仮締切り材を打設し、前記既設橋脚基礎と前記仮締切り材との間の地盤を水中掘削し、この水中掘削された掘削空間において、前記既設橋脚基礎及び前記仮締切り材に応力伝達手段を取り付け、前記掘削空間に水中コンクリートを打設することを特徴とする。

本発明の既設橋脚基礎の補強構造および既設橋脚基礎の補強方法によれば、既設橋脚基礎の補強工事を簡単に行うことができるという効果がある。

本発明の一実施形態に係る橋脚基礎の補強工法および橋脚基礎の補強構造について説明する。図１〜図６は、本実施形態に係る橋脚基礎の補強工法を説明するための図である。なお、図１，図３〜図６には、河川等Ｒの水平面Ｌ１と、河川等Ｒの底面Ｌ２と、支持層面Ｌ３とが示され、底面Ｌ２および支持層面Ｌ３の間が表面層Ａであり、Ｌ３より下側の層が支持層Ｂである。

本補強工法は、まず、図１に示すように、河川等Ｒの水中地盤Ｇに形成され、橋脚１０を構成する既設橋脚基礎としてのケーソン基礎１２を取り囲むように、仮締切り材としての複数本の鋼管矢板１４を、圧入により地盤に対して鉛直方向に打ち込む。具体的には、図１に示すように、鋼管矢板１４を、河川等Ｒの水中地盤Ｇの表面層Ａの中の比較的浅い位置まで打ち込む。また、図２の平面図に示すように、鋼管矢板１４を、ケーソン基礎１２を例えば平面視円形状に取り囲むように打ち込む。なお、鋼管矢板１４を圧入により打ちこむのは、打撃による衝撃が橋脚に悪影響を与えたり、衝撃音の発生により周囲環境を悪化させたりすること等を防止するためである。
次に、図１に示すように、鋼管矢板１４の内側の中空部分にコンクリートを打設して、中詰コンクリート部１７を形成する。

次に、図３に示すように、ケーソン基礎１２と鋼管矢板１４との間の水中地盤Ｇを、鋼管矢板１４の下端部近傍の深さ位置まで水中掘削し、水中地盤Ｇに掘削空間Ｘを形成する。次に、図４に示すように、掘削空間Ｘにおいて、ケーソン基礎１２の外周表面に鋼管矢板１４側（水平方向）へ突出する応力伝達手段としてのジベル筋等の第１鉄筋２１を打設する。また、各鋼管矢板１４の表面にケーソン基礎１２側（水平方向）へ突出する応力伝達手段としてのジベル筋等の第２鉄筋２２を水中溶接により取りつける。

続いて、水中コンクリート工法を用いて、掘削空間Ｘにコンクリート製の水中コンクリート２３を打設する。具体的には、掘削空間Ｘの底面とケーソン基礎の頂版部１２Ａの下端位置程度まで水中コンクリート２３を構築する。これにより、第１鉄筋２１および第２鉄筋２２を介して、ケーソン基礎１２および鋼管矢板１４を一体的に構築する。このような構造とすることにより、水中コンクリート２３および鋼管矢板１４は、河川等Ｒの水による浮力に抵抗できて、安定した状態を維持できる。

次に、図５に示すように、掘削空間Ｘ内に溜まった河川等Ｒの水を抜き取る。次に、この排水された掘削空間Ｘにおいて、ケーソン基礎１２の表面および鋼管矢板１４の表面のそれぞれに鉄筋２４を配置する。次に、水中コンクリート２３の上部からケーソン基礎１２の頂版部１２Ａと略同じ高さ位置までコンクリートを打設し、補強フーチング２５を構築する。なお、以上の記載では説明を省略したが、本補強構造には、補強フーチング２５を支持するための基礎杭が適宜設けられている。この基礎杭は、例えば一部の鋼管矢板１４をスタンドパイプとして打設してもよいし、Ｈ型鋼等を打設するなど周知の方法で構築できる。
最後に、図６に示すように、水中地盤Ｇから水中に突出した鋼管矢板１４の一部を除去して、本補強構造全体を水中地盤Ｇ中に埋設した補強構造を構築し、本補強工法の施工作業を終了する。

本実施形態によれば、ケーソン基礎１２と鋼管矢板１４との間の水を抜き取った後においても、水中コンクリート２３、第１鉄筋２１、および第２鉄筋２２により、本補強構造に掛かる河川等の水圧による鉛直方向へのせん断応力（浮力）に対して十分に抵抗できる。これにより、水中掘削の際に水中地盤Ｇの安定が保持できる深さ位置まで鋼管矢板１４を打ち込むだけですむから、水中地盤Ｇへの根入れ長の寸法を従来よりも小さくできる。従って、鋼管矢板１４の圧入作業量を軽減でき、橋脚１０を構成するケーソン基礎１２の補強工事を簡単に行うことができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。図７は、本発明の変形例に係る既設橋脚基礎の補強構造を示す平面図である。図８は、前記変形例に係る既設橋脚基礎の補強構造を部分的に示す側面図である。図７，図８に示すように、本変形例に係る補強構造は、前記実施形態の補強構造とは、前記第２鉄筋の代わりに凹凸を有する鋼板としての山型鋼８０を採用している点と、前記第１鉄筋２１に加えて凹凸を有する鋼板としての波型鋼板８２を採用している点とで相違している。なお、前記実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付して、説明を省略または簡略化する。

山型鋼８０は、図７，図８に示すように、隣接する鋼管矢板１４に跨って接合された断面く字状の鋼製部材であり、く字状の頂部がケーソン基礎１２側へ突出している。山型鋼８０は、図８に示すように、水平方向に例えば３列などの複数並列に配置されている。また、波型鋼板８２は、図７，図８に示すように、ケーソン基礎１２の表面に沿って周状に配置され、鋼管矢板１４側へ突出する突出部分を有している。これらの山型鋼８０および波型鋼板８２の一部が水平方向に突出していることにより、水中コンクリート２３および鋼管矢板１４が鉛直方向へ位置ずれを起こすことを防止している。従って、このような補強構造においても、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、前記実施形態において、応力伝達手段として鉄筋２１，２２を採用したが、これに限らず、例えば、鉄筋２１，２２のうちのいずれか一方だけを鉄筋とし、他方を前記変形例のような山型鋼等とすることもできる。
また、前記実施形態において、補強対象である既設橋脚基礎をケーソン基礎１２としたが、これに限らず、他の井筒型基礎であってもよい。また、前記実施形態では、仮締切り材として鋼管矢板を採用したが、これには限定されない。

本実施形態に係る既設橋脚基礎の補強工法を説明するために、部分的に切り欠いた側面図（その１）である。 前記既設橋脚基礎の補強工法を説明するための平面図である。 前記既設橋脚基礎の補強工法を説明するために、部分的に切り欠いた側面図（その２）である。 前記既設橋脚基礎の補強工法を説明するために、部分的に切り欠いた側面図（その３）である。 前記既設橋脚基礎の補強工法を説明するために、部分的に切り欠いた側面図（その４）である。 前記既設橋脚基礎の補強工法を説明するために、部分的に切り欠いた側面図（その５）である。 本発明の変形例に係る既設橋脚基礎の補強構造を示す平面図である。 前記変形例に係る既設橋脚基礎の補強構造を部分的に示す側面図である。 従来の既設橋脚基礎の補強工法を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 橋脚
１２ ケーソン基礎（既設橋脚基礎）
１４ 鋼管矢板（仮締切り材）
２１ 第１鉄筋（応力伝達手段）
２２ 第２鉄筋（応力伝達手段）
２３ 水中コンクリート
２４ 鉄筋
２５ 補強フーチング
８０ 山型鋼（凹凸を有する鋼板）
８２ 波型鋼板（凹凸を有する鋼板）
Ａ 表面層
Ｂ 支持層
Ｇ 水中地盤
Ｌ１ 水平面
Ｌ２ 底面
Ｌ３ 支持層面
Ｒ 河川等
Ｘ 掘削空間

Claims (4)

1. 水中地盤に構築された既設橋脚基礎の補強構造であって、
   前記既設橋脚基礎を取り囲むように前記水中地盤に打設された仮締切り材と、
   この仮締切り材および前記既設橋脚基礎の間に打設された水中コンクリートと、
   この水中コンクリートと前記既設橋脚基礎及び前記仮締切り材との間で鉛直方向の応力を伝達させるための応力伝達手段とを備えることを特徴とする既設橋脚基礎の補強構造。
2. 請求項１に記載の既設橋脚基礎の補強構造において、
   前記応力伝達手段は、前記仮締切り材及び／又は前記既設橋脚基礎に突設された鉄筋を含むことを特徴とする既設橋脚基礎の補強構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の既設橋脚基礎の補強構造において、
   前記応力伝達手段は、前記仮締切り材及び／又は前記既設橋脚基礎に取り付けられた凹凸を有する鋼板を含むことを特徴とする既設橋脚基礎の補強構造。
4. 水中地盤に構築された既設橋脚基礎の補強方法であって、
   前記既設橋脚基礎を取り囲むように前記水中地盤に仮締切り材を打設し、
   前記既設橋脚基礎と前記仮締切り材との間の地盤を水中掘削し、
   この水中掘削された掘削空間において、前記既設橋脚基礎及び前記仮締切り材に応力伝達手段を取り付け、
   前記掘削空間に水中コンクリートを打設することを特徴とする既設橋脚基礎の補強方法。
   

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