JP2006194031A

JP2006194031A - 柱体の構築工法

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Publication number: JP2006194031A
Application number: JP2005008834A
Authority: JP
Inventors: Kinichi Kobayashi; 勤一小林; Hitoshi Takeuchi; 等武内
Original assignee: PS Mitsubishi Construction Co Ltd
Current assignee: PS Mitsubishi Construction Co Ltd
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】河川等に橋脚基礎等を構築する場合、一渇水期中に柱体を完成することができるように、構築工程を合理化し短工期化する。
【解決手段】柱体構築位置１０の四周を囲む囲い３０を立設し、柱体５０下端の定着盤２３内に柱体５０の断面より大きい断面の立坑４０を掘削し、掘削した立坑４０内に中空筒体からなるプレキャストコンクリート躯体５１を積重して柱体５０を形成し、囲い３０内の堆積物２４を清掃除去し、立坑４０の内壁４２とプレキャストコンクリート躯体５１の外周との間にコンクリート６０を打設し、柱体５０と定着盤２３とを一体化させる。
【選択図】図１（ｂ）

Description

本発明は、河川等に橋脚基礎等の柱体を構築する工法に関する。

河川等に橋脚基礎等を構築する場合、従来、人口島等を造成し、その中を掘削してケーソンを圧入して柱体を構築するなどの技術がある。このような構築工法では、一渇水期（６〜８ヶ月）あるいはそれより短期間に工事を完工することは困難なことが多い。このため最初の渇水期には柱体の基礎として定着盤中にいわゆるべた基礎を施工し、その上に面摩擦により移動を防止した安定な柱体下部躯体を形成し、次いで洪水期に対処するため仮設工を撤去し、次の渇水期に改めて土砂や流石に埋まった柱体周囲を掘削すると共に再び仮設工を施工するという重複作業を余儀なくされていた。数回の渇水期に亘る構築工事では、このような重複作業を避けることができず、全体工期の短縮が困難であった。

岩盤に直接支持される建家の安定性を確保するため建家下部を強固な岩盤中に埋め込み、地盤底部反力及び地盤側面反力を利用するように建家とその側部の岩盤との間を岩盤と同等の物理性状を有する材料で置換する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。

この技術は、水中構造物ではなく、地上の建屋に適用されるものである。

水底に拡幅部を有する据付孔を掘削しこの孔内に構造物の根入部を挿入し、孔内に固化材を注入して根固めする技術がある（例えば、特許文献２参照。）。

この技術は、水底に脚を固定する鉄塔などに用いられる技術で、例えば定着根入部が多数本の鉄骨であるような構造物の定着根固め技術である。
特開平８−８６１１７号公報（第２−５頁、図１）特開２０００−１７６４７号公報（第２−４頁、図１）

本発明は河川等に橋脚基礎等を構築する場合、一渇水期中に橋脚の柱体を完成することができるように、柱体の構築工程を短工期化し、合理化した柱体構築技術を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする柱体の構築工法である。

すなわち、本発明は、柱体構築位置にその四周を囲繞するほぼ鉛直の囲いを水底に根入れして立設し、柱体下端の定着盤内に柱体断面より大きい断面の立坑を掘削し、掘削した立坑の底面上に中空筒体からなる柱体のプレキャストコンクリート躯体を積重して柱体を形成すると共に、前記定着盤内の立坑内壁とのプレキャストコンクリート躯体外周との間の堆積物を清掃除去してコンクリートを打設し、躯体と定着盤とを一体化することを特徴とする柱体の構築工法である。このコンクリートは、設計上必要な強度を有するものとする。上記工事はすべて水中工事となる。

本発明では、まず、柱体構築位置にその四周を囲繞するほぼ鉛直の囲いを水底に根入れして立設する。この囲いは、内部を掘削すると共に囲い内の土砂や岩屑等を清掃除去して定着盤と柱体基部外周との間に設計上必要な強度のコンクリートを密実に施工できるようにするものである。従って、この囲いは土留壁などのような格別な強度を必要としない仮設構造物であり、鋼材やプレキャストコンクリート部材等を用いて容易に施工することができる構造のものとする。

次に、本発明は一渇水期中に柱体を構築することができるように短工期化するために堅牢な岩盤等の定着盤中に立坑を掘削し、この立坑内にプレキャスト製作した中空筒体のコンクリート躯体を設置する。

立坑は全断面を掘削して形成した通常の縦孔でもよく、場合によっては、大径ボーリング孔を連接して形成したドーナツ状の断面をもつ環状溝状でもよい。

立坑は、コンクリート躯体断面より大きい断面で掘削し、この立坑の壁面と立坑内に設置したプレキャストコンクリート躯体の側面との間の空隙を清掃する。この空隙に所要強度を有するコンクリート等を施工する。土砂や岩石屑等を清掃除去することにより、強度の高いコンクリートが異物を介在させることなく直接、定着盤とプレキャストコンクリート躯体に強固に付着し、これらを一体化する。従って、プレキャストコンクリート躯体の水平方向移動が完全に拘束される。

従来は、定着盤内に、底面が定着盤に直接接する、いわゆる、べたコンクリート基礎を形成し、その上に質量の大きい密実な柱体を載置し、べた基礎底面と定着盤との摩擦によって横移動を防止するようにしていた。

本発明は質量の大きい柱体に代り、プレキャスト製作しやすい軽量の中空筒体を用いる。この中空筒体を上述の掘削した立坑の底面上に設置し、中空筒体を迅速積重して柱体を形成する。迅速施工のため、柱体にはプレキャスト製品を用いる。

例えば、前記柱体はプレキャストコンクリートセグメント組立筒体又はプレキャストコンクリート輪切り筒体から構成される。筒体の断面形状は、円形、楕円形、小判形、長円形、矩形、６角形、その他何れの形状でもよい。このような中空柱体のセグメント又は輪切筒体は軽量で積重作業が容易であり、底面に及ぼす総荷重も低減する。

しかし、一方、このような筒体は底面積が小さく岩盤面との摩擦による完全な横移動防止を期待することができない。そこで、本発明では定着盤内のプレキャストコンクリート躯体側面と定着盤壁面（立坑内壁面）との間の間隙にコンクリートを打設してプレキャストコンクリート躯体側面と定着盤とを一体化し、プレキャストコンクリート躯体が定着盤内で横移動するのを防止した。なお、前記プレキャスト躯体の内側にも定着盤と一体化させる構造体や充填材等を施工することとしてもよい。

本発明により、べたコンクリート基礎としての底面摩擦抵抗が大きい重い柱体を設置する必要がなく、底面積の小さい軽量なプレキャストコンクリート躯体から成る柱体を短期間に迅速に施工することが可能となった。

なお、前記囲いに水密性を付与し、囲い内の水位を囲い外の水位より高めることにより、前記囲いが内側に倒れ込むのを容易に防止することができ、囲い内の作業が制約されないので好ましい。囲いの内外の水位差は実情に応じて定めればよく、ポンプで囲い外の水を囲い内に供給すればよい。また囲いの水密性は、必ずしも完璧であることを必要とする訳ではなく、ポンプの能力等にマッチするように、実情に応じて対応すればよい。

また、前記囲いと前記柱体との間に上下に長いスペーサを介装し、躯体と定着盤との一体化が完了するまで前記囲いを健全に保持するようにしてもよい。このスペーサは上方から吊下げて用いる。このようにすることにより、立設強度が大きい囲いを設ける必要がなく、囲い内に腹起しや切梁等、諸作業の邪魔になる仮設物を設ける必要がない。囲いは内部の清掃排土やコンクリート打設のための所要期間だけ囲いとしての機能を保持する簡易な構造のものでよい。

なお前記スペーサには囲いと柱体とが離間する方向に作動するジャッキを用いることにより、必要に応じて囲いと柱体との間隔を調整して諸作業を容易にすることができ、また作業終了後、スペーサを容易に吊上撤去することができ、囲いの撤去も容易となる。

次に本発明方法と主要部は一致するが、一部を変更した柱体の構築方法を提供する。この第２の発明は、柱体構築位置にその四周を囲繞するほぼ鉛直の囲いを水底に根入れして立設し、柱体下端の定着盤内に柱体断面より大きい断面の立坑を掘削し、掘削した立坑内に砂を充填し、次に充填された砂の一部を回収しながら立坑内に中空筒体からなるプレキャストコンクリート躯体を積重して柱体を形成し、一方、前記囲い内の水底堆積物に薬液を注入して堆積物を固化させ、前記定着盤内の立坑内に前記充填された砂と置換するコンクリートを打設し、躯体と定着盤とを一体化することを特徴とする。

この方法では、定着盤内に掘削した立坑内に砂を充填し、異物の進入を防止すると共に、定着盤より上方の囲い内に堆積物等を薬液注入によって固化させ、外部に排出しないようにした。従って、堆積物等の量が多い条件の時は、排出泥土の量を少くすることができるので有利である。注入する薬液としては例えばセメントミルクや水ガラス等を用い、注入ポンプを用いて堆積物中に圧入する。

この方法では、さらに前記プレキャストコンクリート躯体沈設時に、立坑内の砂を回収しつつ躯体を沈設し、沈設後立坑内に生じた空間に砂を補充し、その後、前記薬液注入を行うとすればよい。この場合、例えばプレキャストコンクリート躯体の壁内を上下貫通する多数の縦孔を設け、この縦孔を利用して砂の回収を容易に行うことができる。またプレキャストコンクリート躯体の軽量化も図ることができる。

また前記砂の充填、置換、回収、補充をリバース工法によって行うことによって、これらの砂の移動を容易に行うことができる。

さらに、この方法では、立坑掘削を定着盤の中心部を残したリング溝状に形成することとしてもよく、前記立坑掘削は中心部に地山を残したリング状の立坑を形成し、該立坑内にセグメント組立筒体を立設することとしてもよい。その可否は定着盤の状況等やケーソンの、規模、状況、用途その他を十分勘案して決定するとよい。

前記中心部に残された地山とセグメント組立筒体との間の隙間の砂をコンクリート又はモルタルと置換することとしてもよい。

なお、前記プレキャストコンクリート躯体は躯体壁内に上下貫通する多数の縦孔を備えたものとすれば一層の軽量化を図ることができ、砂が充填された立坑内に沈設するとき、この縦孔を砂の吸出孔又は砂を強制移動させる流体の噴出孔として利用することができ、砂と躯体との置換が容易となる。

従来、橋脚等の構築に当っては、定着盤内に直接に質量の大きい密実柱体を形成し、いわゆる、べたコンクリート基礎を形成し、底面の摩擦により横移動を防止していた。このため、柱体全体の重さが大となり、柱体全体の積重を短期間に行うことは困難であった。

本発明では、軽量でプレキャスト製作しやすい中空筒体を用い、これを迅速積重して柱体を形成するので、柱体が軽量で積重作業が容易で底面に及ぼす荷重も低減するので柱体を迅速に高く立ち上げることが可能となった。

一方、筒体は底面積が小さく底面摩擦による横移動防止を期待することができないが、本発明では柱体の下端側面を強固なコンクリートで固定し定着盤と一体化したので横移動防止の問題を解決することができた。

本発明によれば、河川等に構築する橋脚などの構築工程を合理化し短工期化することができ、大型の柱体でも一渇水期中に施工することができるようになった。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１（ａ）〜図１（ｃ）は本発明の実施例の柱体の構築工法を示す工程図、図２（ａ）〜図２（ｃ）は立坑の形状をドーナツ形とした実施例を示す工程図である。

本発明の柱体の構築工法は、次のとおりである。

（ａ）基礎の構築場所を矢板等で取り囲む（図１（ａ））。

構築すべき柱体位置の四周を囲繞するほぼ鉛直の囲い３０を水面２１上から水底２２に根入れして立設する。

（ｂ）基礎の構築位置を掘削し、立坑を施工する。

図１（ｂ）に示すように、基礎の構築位置に立坑４０を掘削する。この立坑４０の横断面は柱体５０の横断面より大きい断面とする。図１（ｂ）は全断面掘削した立坑４０を示している。図２（ａ）、図２（ｂ）は立坑４０を環状溝状に形成した場合の例を示すもので、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。形成すべき環状溝状の形状に沿って多数の縦孔４５をボーリング機４６等によって掘削するか、又は、ボーリング機４６を横移動させること等によって形成することができる。この場合、立坑４０は中央に残存部４４が残り、内外の壁面４２、４３が形成される。

他方、仮設ヤード等にて、柱体５０をセグメント又は輪切り状の躯体５１に分割して予め、プレキャスト製作しておく。このプレキャスト製作された躯体５１を、掘削された立坑４０内に設置する。次いで、掘削した立坑４０の底面４１上に中空筒体から成るプレキャストコンクリート躯体５１を積重して柱体５０を形成する。柱体５０（中空筒体）は、プレキャストコンクリートセグメント組立筒体又はプレキャストコンクリート輪切り筒体を用いて、これにプレストレスを導入しながら迅速に組立てることが可能である。図１（ｂ）は、柱体５０を積重した状態を示している。躯体５１をＰＣ鋼材又は鉄筋等により接続することにより、一体の立設柱体５０を形成する。

（ｃ）囲い３０で囲まれている区域内の定着盤２３上方の堆積物（軟弱層等）２４、および、定着盤と躯体間にある土砂や岩石屑などをサンドポンプ等で除去する。

（ｄ）清掃された立坑４０の壁面４２と躯体５１との間の空隙に、水中不分離コンクリート６０等を打設し、図１（ｃ）に示すように、柱体５０と定着盤２３とを一体化する。図２（ｃ）は、環状溝状の立坑４０内に躯体５１を配設し、立坑４０の内外壁面４２、４３と躯体５１との間にコンクリート６０を施した例を示している。

定着盤２３内の立坑内壁４２とプレキャストコンクリート躯体５１の外周との間に打設するコンクリート６０は設計上必要な強度を有するコンクリート６０とする。コンクリート６０は水中コンクリートとなるので、トレミー管等を用いて、分離を起こさないようにコンクリート打設を慎重に行う。コンクリート打設位置は予め清掃してあるので、躯体と定着盤とを完全に一体化することができる。なお、図１（ｃ）の場合にも、中空の柱体５０の内部に定着盤２３と一体化させるためのコンクリートその他の補強構造物や充填物等を施工することとしてもよい。

（ｅ）以上の工程終了後、囲い３０を撤去する。

以上の本発明による合理化された構築工程により、大型の柱体であっても一渇水期中に迅速に施工することができるようになり、貢献するところが極めて大である。

図３（ａ）〜（ｃ）は第２の発明の実施例を示す工程図である。図３（ａ）は立坑掘削時の平面図、図３（ｂ）は立坑４０内にプレキャストコンクリート躯体５１を積重した工程の縦断面図、図３（ｃ）は薬液注入により囲い３０内の堆積物を固化させ、立坑４０内の壁面４２と躯体５１間にコンクリート６０を打設した状態を示している。

囲い３０を立設した後、まず立坑４０を掘削する。

図３（ａ）では柱体５０を沈設すべき位置にボーリング孔４５を連接してリング溝状の立坑４０を形成している。この立坑４０には、砂を充填し、河床２２の堆積物等が立坑内に落下しないようにする。砂を充填したり排出したりするために鉛直な鋼管４７を適宜配設しておくとよい。

図３（ｂ）は、囲い３０内の水位２１ａを囲い３０の外側の水面２１より高い位置に保って、囲い３０が内側に倒れるのを防止している。

図３（ｂ）に示すように、プレキャストコンクリート躯体５１を立坑４０内に沈設する。このとき躯体５１に多数の鉛直上下貫通孔５２を設けておき、この貫通孔５２から躯体下の砂を吸引又はブローしつつ沈設するとよい。この貫通孔５２は、躯体の軽量化にも貢献するものである。なおこの貫通孔５２に代り、前述の鋼管４７を用いてもよい。プレキャストコンクリート躯体の沈設、積重が完了したら立坑４０内の減少した分の砂を補充する。

次に、図３（ｃ）に示すように、水底２２の堆積物に薬液を注入して堆積物の固化体２５を形成する。このとき、立坑４０内には砂が充満しており、薬液が進入しないので立坑内は固化しない。

注入する薬液としては、セメントミルク、水砕スラグスラリー、水ガラス等を用いればよく、薬液注入パイプを用いて堆積物中に注入する。薬液注入によって固化された水底の堆積物は、系外に排出する必要がないので好ましい。特に水底堆積物が多量のときには大量の廃棄物の排出を要しないのでメリットが大きい。

堆積物の固化体２５を形成した後、立坑４０内に充填された砂５３を除去し、除去跡にコンクリートを打設する。コンクリートは定着盤と躯体とを一体化させるのに十分な強度を有するものとすればよい。このコンクリートは砂と置換するので、堆積物などの異物が混入せず、容易に所望の強度のコンクリートを得ることができる。

躯体５１の内側にも、必要に応じて、コンクリート又はモルタルその他の充填材を充填するとよい。図３（ｃ）では躯体の内側に砂が残置されている状態の例を示している。

図４は上記図３（ａ）〜（ｃ）の工程において、鋼管４７を用いてリバース工法により立坑掘削屑の排出を行うと共に、さらに砂の充填、回収等を行う場合の例を示したもので、矢印４８は砂の回収工程を示している。リバース工法は、リバースサーキュレーションドリル工法の略称であって、本来、ビットの回転によって掘削した土砂をドリルパイプを通じて水とともに吸い出す技術である。例えば、鋼管４７を用いて立坑内水位を高く維持するように水を補給し、この水圧差で孔壁の安定を図るものである。

図５は、定着盤２３に立坑内残存部４４を残して立坑を掘削する場合を示しており、その可否は条件に応じて定められる。

次に、図６は囲い３０の倒れ込み等を防止するスペーサ７０の一例を示す模式図である。スペーサ７０は、Ｈ形鋼などから成る組立品である。例えば、スペーサ７０は吊下可能な長柱７１から腕木７２を張出し、この腕木７２に当接部７３を設けたものである。当接部７３は囲い３０又は柱体５０に当接し両者の間隔を保持する。スペーサ７０のフック７４をクレーンによって吊り、囲い３０と柱体５０との間に上方から挿入し、囲い３０の倒れ込みを防止すると共に、必要な作業を行うための隙間空間を確保する。

図７はこのようなスペーサ７０に付属するか又は別体のジャッキ装置８０を示す模式図で、吊下棒８１にジャッキ８２を取付け、フック８３によって上方から吊下可能にしたものである。囲い３０を撤去する場合等に必要に応じてスペーサ７０と囲い３０との間にこのジャッキ装置８０を介入し、囲い３０を押拡げてスペーサ７０を段階的に吊下げ設置する際、又は抜き取りの際に使用する。その後、囲い３０を撤去する。

実施例の工程図である。実施例の工程図である。実施例の工程図である。他の実施例を示す平面図である。図２（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。他の実施例の説明図である。さらに別の実施例の工程を示す平面図である。図３（ａ）の次の工程を示す縦断面図である。図３（ｂ）の次の工程を示す縦断面図である。リバース工法の説明図である。実施例の縦断面図である。実施例のスペーサの模式図である。実施例のジャッキの模式図である。

符号の説明

１０柱体構築位置
２１水面
２１ａ囲い内水位
２２水底
２３定着盤
２４堆積物
２５堆積物固化体
３０囲い
４０立坑
４１立坑底面
４２、４３立坑内壁
４４残存部
４５ボーリング孔
４６ボーリング機
４７鋼管
４８矢印
５０柱体
５１躯体
５２中空孔
５３砂
５４砂
６０コンクリート
７０スペーサ
７１長柱
７２腕木
７３当接部
７４フック
８０ジャッキ装置
８１吊下棒
８２ジャッキ
８３フック

Claims

柱体構築位置にその四周を囲繞するほぼ鉛直の囲いを水底に根入れして立設し、柱体下端の定着盤内に柱体断面より大きい断面の立坑を掘削し、掘削した立坑の底面上に中空筒体からなる柱体のプレキャストコンクリート躯体を積重して柱体を形成すると共に、前記定着盤内の立坑内壁とプレキャストコンクリート躯体外周との間の堆積物を清掃除去してコンクリートを打設し、躯体と定着盤とを一体化することを特徴とする柱体の構築工法。
前記柱体はプレキャストコンクリートセグメント組立筒体又はプレキャストコンクリート輪切り筒体から成ることを特徴とする請求項１記載の柱体の構築工法。
前記プレキャスト躯体内側にも定着盤と一体化させる充填材を施工することを特徴とする請求項１又は２記載の柱体の構築工法。
前記囲いに水密性を付与し、囲い内の水位を囲い外の水位より高めて、前記囲いの倒れを防止することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の柱体の構築工法。
前記囲いと前記柱体との間に上下に長いスペーサを介装し、躯体と定着盤との一体化が完了するまで前記囲いを健全に保持することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の柱体の構築工法。
前記スペーサは前記囲いが前記柱体から離間する方向に作動するジャッキを備えたことを特徴とする請求項５記載の柱体の構築工法。
柱体構築位置にその四周を囲繞するほぼ鉛直の囲いを水底に根入れして立設し、柱体下端の定着盤内に柱体断面より大きい断面の立坑を掘削し、掘削した立坑内に砂を充填し、次に充填された砂の一部を回収しながら立坑内に中空筒体からなるプレキャストコンクリート躯体を積重して柱体を形成し、一方、前記囲い内の水底堆積物に薬液を注入して堆積物を固化させ、前記定着盤内の立坑内に前記充填された砂と置換するコンクリートを打設し、躯体と定着盤とを一体化することを特徴とする柱体の構築工法。
前記プレキャストコンクリート躯体を積重した後、立坑内に生じた空間に砂を補充し、その後、前記薬液注入を行うことを特徴とする請求項７記載の柱体の構築工法。
前記砂の充填、置換、回収、補充をリバース工法によって行うことを特徴とする請求項７又は８記載の柱体の構築工法。
前記立坑掘削は前記中心部に地山を残したリング状の立坑を形成し、該立坑内にセグメント組立筒体を立設することを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載の柱体の構築工法。
前記中心部に残された地山とセグメント組立筒体との間の隙間の砂をコンクリート又はモルタルと置換することを特徴とする請求項１０記載の柱体の構築工法。
前記プレキャストコンクリート躯体は躯体壁内に上下貫通する多数の縦孔を備えたことを特徴とする請求項６〜１１の何れかに記載の柱体の構築工法。