JP2011043047A - 既設重力式岸壁の改修補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】岸壁占有期間を可及的に短縮し得、かつ条件に応じてタイ材の控え工に対する係止位置を任意に設定可能で、充分な耐転倒モーメント強度を効果的に得ることができる既設重力式岸壁の改修構造を提供する。
【解決手段】水際にケーソン２を沈設させて形成した既設重力式岸壁の改修補強構造であって、筒状に形成された鋼板２０ａの内部にコンクリート２２が充填されて、陸地側に該ケーソンから所定距離を隔てて配されるとともに、下端部が所定深度まで打設されて立て込まれた新設の控え工１９と、該ケーソン上端部の頂版１０に形成された係止部３０から該新設の控え工の鋼板内部の所定高さ位置に向けて延設されて、両端が該鋼板と該頂版の係止部とに止着された新設のタイ材２４とを有し、該タイ材は既設ケーソン側から該新設の控え工に向けて下方に傾斜されて設置されている。
【選択図】図３

Description

本発明はケーソンを水際に沈設して形成されている既設重力式岸壁の改修補強方法およびその改修補強構造に係わり、特に、改修施工時の岸壁占有期間を可及的に短縮することができる既設重力式岸壁の改修補強方法およびその改修補強構造に関する。

港湾の岸壁構造として、図１に示すように、水際に岸壁面を形成するコンクリートケーソン２を沈設した重力式岸壁がある。この重力式岸壁は、沈設するケーソン２の下部には基礎捨石層４が形成されて、当該基礎捨石層４上にケーソン２が載置されて沈設されるとともに、ケーソン２の内部には中詰砂９が充填されて、その上端部にはコンクリート製の頂版１０が設けられて塞がれている。また、ケーソン２の陸地側には裏込め石層６が形成されて、この裏込め石層６を覆い尽くして土砂層８が設けられている。

ところで、この様な既設の重力式岸壁において、老朽化の対策や耐震補強等のために改修補強が必要になることがあるが、従来このような改修補強の工法として、特許第２５１７９５１号公報に示されているものが知られている。この工法は、図２に示すように、既設のケーソン２の底部に基礎捨石層４を貫通して支持地盤１２まで根入れした鋼杭１４を設けて、ケーソン２の安定性を確保するものであり、以下の（１）〜（８）の手順で施工されるようになっている。
（１）孔あき部を有する鋼杭１４を準備する（頂部盲板付）。
（２）ケーソン２の頂版１０上面より、ボーリング等で用いられる先端に刃先を設けた掘削機をガイド管に取り付け、当該ケーソン２の底版上面まで掘削する。
（３）ガイド管よりやや小径の掘削を上記（２）と同様に基礎捨石層４下面まで行う。
（４）上記（１）の鋼杭１４をバイブロハンマーあるいはディーゼルハンマー等で、支持地盤１２内まで根入れし、孔あき部を液状化地盤および基礎捨石層４部分に位置させる。
（５）鋼杭１４上部を石材で埋戻す。
（６）蓋１４ａを施工する。当該蓋１４ａの一体化のためのケーソン底版へのドリル孔の施工は潜水夫により、またはケーソン２の頂版１０上面より行う。
（７）ガイド管を撤去し、中詰砂９を埋め戻す。
（８）ケーソン２の上面コンクリート（頂版１０）を補修する。

特許第２５１７９５１号公報

しかしながら、上述のような施工手順で行われる従来の既設重力式岸壁の改修補強にあっては、ケーソン２の底部に鋼杭１４を打設するためには、ケーソン２の頂版１０上にかなり大型の掘削機を設置しなければならないので、工事に際しては広いスペースを占拠してしまうことになり、当該工事中は岸壁が稼働できなくなってしまう。

また、鋼杭１４の上端部をケーソン２の底版に一体化させるための蓋１４ａを設ける必要があり、当該蓋１４ａの施工はガイド管内の底部で行わねばならないので、当該作業は非常に面倒で煩わしいものとなる。

またさらに、鋼管１４の打設後には、ケーソン２内に再度中詰砂９を充填しなければならない。加えて良好な地盤１４が深い処にある場合には、削孔深度も大きなものとなってしまう。これ故、工期が長期化するとともに工費の面でも不利であった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、工事のための岸壁占有期間及びスペースを可及的に短縮及び縮小することができ、かつ補強用として共に新設するタイ材と控え工との止着位置を条件に応じて任意に設定して簡易に止着可能で、充分な耐転倒モーメント強度と滑動抵抗強度とを効果的に得ることができる既設重力式岸壁の改修補強構造を提供することにある。

本発明に係る既設重力式岸壁の改修補強構造は、水際にケーソンを沈設させて形成した既設重力式岸壁の改修補強構造であって、筒状に形成された鋼板の内部にコンクリートが充填されて、陸地側に該ケーソンから所定距離を隔てて配されるとともに、下端部が所定深度まで打設されて立て込まれた新設の控え工と、該ケーソン上端部の頂版に形成された係止部から該控え工の鋼板内部の所定高さ位置に向けて延設されて、両端が該鋼板と該頂版の係止部とに止着された新設のタイ材と、を有し、該タイ材は既設ケーソン側から該新設の控え工に向けて下方に傾斜されて設置されている、ことを特徴とする（請求項１）。

ここで、前記新設の控え工が非液状化層に所定深さ根入されて設置される構成となし得る（請求項２）。
あるいは、前記新設の控え工が前記既設のケーソンの延設方向に沿って適宜間隔を空けて複数設けられている構成となし得る（請求項３）。

また、前記新設の控え工の外郭を形成する鋼板が鋼管である構成となし得る（請求項４）。

また、前記新設の控え工の外郭を形成する鋼板が鋼矢板である構成となし得る（請求項５）。

また、前記新設の控え工が前記既設のケーソンの延設方向に沿って連壁状に形成されるとともに、前記新設のタイ材は所定の配設ピッチで複数並設されている構成となし得る（請求項６）。

上述のように構成される本発明の既設重力式岸壁の改修補強構造によれば、既設ケーソンから所定距離を隔てた陸地側に陸上部から打設配置した筒状の鋼板の所定高さ位置に向けて、既設ケーソン上端の頂版に形成した係止部から削孔し、この削孔を通じて当該鋼板と既設ケーソンとを新設のタイ材で連結固定し、かつその筒状の鋼板内にはコンクリートを中詰め充填して新設の控え工とするので、工事期間中の岸壁占有は既設ケーソンの一部と当該既設ケーソンから所定距離を隔てた陸地側背後部分の遊休地等に止めて施工することができ、既設ケーソン近傍の陸上部を掘りおこす必要がない。よって、改修補強工事に伴う岸壁占有時間の大幅な短縮化及び占有スペースの可及的名縮小化を図ることができ、もって岸壁稼働時間を可及的に確保することができるようになる。

更には、既設ケーソンの底部に鋼管を打設して補強する従来の工法に比して、工期の短縮化が図れるとともに工費の低減化も図ることができる。

また、筒状の鋼板内にコンクリートが充填されてなる新設の控え工は、その剛性を高く形成することができるばかりか、その筒状の鋼板と既設ケーソンとを連結する新設のタイ材を条件に応じて当該鋼板の任意の高さ位置に連結して簡易に止着することができ、既設ケーソンの効果的な補強を行って充分な耐転倒モーメント強度及び滑動抵抗強度を得ることができる。

また、新設の控え工の下端を非液状化層に所定長根入させることによって、液状化現象にも対処することが可能となる。

本発明の適用対象となる既設ケーソン岸壁の構造を示す縦断面図である。 従来における既設重力式岸壁の補強構造を示す縦断面図である。 本発明に係わる既設重力式岸壁の改修補強構造の第１の実施の形態例を示すもので、施工完了時の状態を示す縦断面図である。 図４の平断面を概略的に示す図である。 第１の実施の形態例の施工途中の初期状態を示す縦断面図である。 第１の実施の形態例の施工途中のタイ材設置終了状態を示す縦断面図である。 本発明に係わる既設重力式岸壁の改修補強構造の第２の実施の形態例を示す概略平面図である。 本発明に係わる既設重力式岸壁の改修補強構造の第３の実施の形態例を示す概略平面図である。

以下に本発明の実施の形態例について添付図面に基づいて詳述する。図３〜図６は本発明に係る既設重力式岸壁の改修補強構造の第１の実施形態を示すものであり、図３はその施工完了時の状態を示す縦断面図、図４はその概略平断面図、図５は施工途中の初期状態を示す縦断面図、図６は施工途中のタイ材の設置終了状態を示す立て断面図である。

これらの図において、２は既設ケーソン、４は基礎捨石層、６は裏込め石層、８は土砂層、９は中詰砂、１０は頂版、１２は支持層である。即ち、この実施の形態は図１に示した既設重力式岸壁に対する改修補強の例を示している。

図３と図４とに示すように、上記既設ケーソン２は陸地側に当該既設ケーソン２から所定距離を隔てた位置に設けられる新設の控え工１９と、この新設の控え工１９と既設ケーソン２の陸地側上端部とを繋ぐタイ材２４とによって補強されるようになっている。

この改修補強にあたっては、先ず最初の工程として、図５に示すように、既設ケーソン２の延設方向に沿って複数の立て坑１８が、上記既設ケーソン２から陸地側に所定距離を隔てた位置に形成される。この立て坑１８は周囲を鋼板で筒状に包囲してその内部を掘削して形成される。本図示例の実施の形態では、上記立て坑１８の外郭を形成する鋼板には鋼管２０が用いられている。

上記鋼管２０は適宜間隔を空けて複数打設されて立て込まれ、当該図示例では、ケーソン２の内部を格子状に区画する隔壁２ａの形成ピッチに相応した所定ピッチで配設されている。また、各鋼管２０の下端部２０ａは液状化を生じることがない礫層等の非液状化層１５中に所定深さ根入れされて設けられる。

そして、上記鋼管２０の立て込みが終了すると、その内部の土砂が掘削撤去されて立て坑１８が形成される。また、既設ケーソン２側では、当該既設ケーソン２の上端部に設けられている頂版１０の陸地側端部に上記タイ材２４の係止部３０を形成すべく当該陸地側端部が既設ケーソン２の延設方向に沿って開削されて開口２６が形成される。なお、当該開口２６の側部には土砂層８が崩れるの防止するために予め土留板２７が設けられる。

そして、上記立て坑形成工程及び頂版開削工程とが終了すると、次に新設タイ材設置工程が行われる。この新設タイ材設置工程では、図６に示すように、先ず鋼管２０内部の所定高さまでコンクリート２２が打設される。ここで、当該打設面の高さ位置は、タイ材２４の係止作業性を鑑みて当該タイ材２４の係止高さ位置よりも略１ｍ前後下方にとされる。また、タイ材２４の係止高さ位置は土圧や海水の水圧等によってケーソン２が受ける転倒モーメント及び滑動に影響を及ぼす諸条件を考慮して決定するのが望ましい。ここで、既設ケーソン２側から鋼管２０に向けて下方に傾斜させてタイ材２４を設置するようにその係止位置を設定すれば、既設ケーソン２に水平力が加わってタイ材２４に張力が作用した際に、その鉛直方向分力で当該既設ケーソン２を下方に押し付けることができ、既設ケーソン２の底部の摩擦力を増大させて当該既設ケーソン２底部の水平方向への滑動を抑制できるようになる。

また、頂版１０が開削されて露出したケーソン２の上端部にはタイ材２４の一端部を係止するための係止部３０が形成される。この係止部３０は縦断面が略Ｌ字状に形成されて、既設ケーソン２の陸地側端部に位置する外周縦壁２ｂの上端面と内壁面とに係合されて設けられる。そしてＬ字形の外側の角部に斜面が形成され、当該斜面がタイ材２４の係止面３０ａとされている。この係止面３０の傾斜角度は下降傾斜配置されるタイ材２４の配設角に直交する角度に設定される。

次にその係止面の側方海側に削孔機２８を設置して、既設ケーソン２の上端部側から鋼管２０に向けて掘削して削孔を形成し、この削孔内に新設のタイ材２４を挿通配置する。削孔は係止部３０の係止面３０ａから尖設し、係止部３０と鋼管３０を貫通させて形成し、タイ材２４の先端は鋼管２０を貫通させて立て坑１８内に突出させる。

ここで、上記削孔は、例えば特開２００１−３３６３８９号公報等に示されているような小口径推進工法によって行う。この小口径推進工法についてその概略を説明すると、当該工法は外管及び布設管を地中に押し込み、同時に外管の先端部のエアハンマ装置により地山を打撃掘削するものである。削孔機２８にはそのヘッドにセンタービットとドラムカッターとが装着されており、これらにより地盤を切削し、推進装置による推進と共にカッターフェイスの開口部から圧密された土砂を取り込む。切羽の地山保持は、ベースマシンでドラムカッターを地山に押し付け、切羽全面地山を圧密状態とすることと、切羽に水圧を加えることで行うようになっている。そして、当該工法によれば、周囲２ｍ程のスペースに削孔機２８を設置して、直径１５ｃｍ程の小径の削孔を１００ｍ程の長さに亘って掘削可能である。また、ＴＶカメラ付き電子セオドライトによる位置測定システムと、偏心掘削方式による方向修正機能とを有していて、高精度の削孔の施工が可能となっている。

そして、上記タイ材２４の先端が削孔から立て坑１８内に突出されたならば、その先端をスペーサを介して鋼管２０の内面に止着固定する。即ち、タイ材２４の先端には雄ねじ部を一体的に設けておき、この雄ねじ部を鋼管２０内面に当接するスペーサを介してナットで締結固定する。また、削孔と新設のタイ材２４との間、及び鋼管２０とタイ材２４との間とには止水材を設けて止水処理をする。爾後、削孔機２８を撤去して、タイ材２４の一端を係止部３０の係止面３０ａにスペーサを介して止着固定する。この固定は上記先端部と同様のナットによる締結、或いは溶接等であってもかまわない。また、鋼管２０にはその止着予定位置に予めタイ材２４を挿通するための開口を尖設形成しておいても良い。

上記新設タイ材設置工程が終了したならば、次に立て坑１８内へのコンクリート充填工程を行う。このコンクリート充填工程は、鋼管２０内にその全長に亘ってコンクリート２２を充填中詰めして、当該鋼管２０を新設の控え工１９としての機能を有した鋼管杭に形成するためにおこなわれるものである。即ち、鋼管２０は新設の控え工１９の外郭を形成するものとなる。そして、このコンクリート２２の充填後には極めて高剛性の控え工たる鋼管杭に形成できる。また、既設ケーソン２上端部の開削した開口２６にも、削孔機２８の撤去後に、その係止部３０の側方の開削されたままの余剰の開口部分にコンクリート２２を充填して頂版１０と面一にして平滑に形成する。

なお、鋼管２０の径はφ１５００〜２０００ｍｍ程度とするのが望ましい。また、新設のタイ材２４はその長さが３０ｍ前後になるが、削孔機２８は地上部に設置されるので、当該タイ材２４にはロッド材あるいはロープのいずれを使用しても連続供給することが可能である。

また、図示例では鋼管２０の下端は非液状化層１５に根入れさせているが、これは液状化現象を考慮する必要が有る場合の設定であり、液状化現象に対処させる必要が無い場合には、その下端を非液状化層１５の上方で止める構成となし得る。
また、図示例では係止部３０を設けるために頂版１０を開削して開口させているが、頂版１０の上面側に傾斜した係止面を有する凹部を掘削形成して設ける様にしても良い。

以上のようにして構成される既設重力式岸壁の改修補強構造では、工事期間中の岸壁占有は既設ケーソン２の一部と、当該既設ケーソン２から充分に距離をとって離間させた陸地側背後部分の遊休地に止めて施工することができるので、既設ケーソン２近傍の陸上部を掘りおこす必要がない。このため、改修補強工事に伴う岸壁占有時間の大幅な短縮化を図ることができ、もって岸壁稼働時間を可及的に確保することができるようになる。

図７は本発明に係る既設重力式岸壁の改修補強構造の第２の実施形態例を示す平面図である。ここで、同図において、前述の第１の実施の形態例と同一の部材には同一の符合を付してその詳しい説明は省略し、以下にはその相違する点について詳述する。

図示するように、当該図示例では、最終的に新設の控え工１９とされる立て坑１８の外郭を形成するために、筒状に打設される鋼板には上述の鋼管２０に代えて鋼矢板２０ａが用いられている。即ち、上記鋼矢板２０ａは矩形に打設されて筒状に形成される。つまり、この第２の実施形態は、新設の控え工１９の外郭を形成することになる筒状の鋼板に鋼矢板２０ａを用いる以外は、図３〜図６に示した第１の実施形態に準ずるものであり、その施工に際しては、基本的に同様の、立て坑形成工程、頂版開削工程、新設タイ材設置工程、コンクリート充填工程とを行う。

図８は本発明に係る既設重力式岸壁の改修補強構造の第３の実施形態例を示す平面図である。この第３の実施形態にあっても、筒状に打設する鋼板には、やはり鋼矢板２０ａが用いられるが、ここでは既設ケーソン２の延設方向に沿って平行に配置されて横長の溝状に立て坑１８を形成するようにしている。即ち、この立て坑１８はコンクリート２２が打設された後に新設の控え工１９として形成されると、連壁状の形態を呈することになる。また、その施工に際しては、基本的に同様の、立て坑形成工程、頂版開削工程、新設タイ材設置工程、コンクリート充填工程とを行う。

２ ケーソン
４ 基礎捨石層
６ 裏込め石層
８ 土砂層
９ 中詰砂
１０ 頂版
１２ 支持層
１８ 立て抗
１９ 控え工
２０ 鋼管
２０ａ 鋼矢板
２２ コンクリート
２４ タイ材
２６ 開口
２８ 削孔機
３０ 係止部
３０ａ 係止面

Claims (6)

1. 水際にケーソンを沈設させて形成した既設重力式岸壁の改修補強構造であって、
   筒状に形成された鋼板の内部にコンクリートが充填されて、陸地側に該ケーソンから所定距離を隔てて配されるとともに、下端部が所定深度まで打設されて立て込まれた新設の控え工と、
   該ケーソン上端部の頂版に形成された係止部から該新設の控え工の鋼板内部の所定高さ位置に向けて延設されて、両端が該鋼板と該頂版の係止部とに止着された新設のタイ材と、
   を有し、
   該タイ材は既設ケーソン側から該新設の控え工に向けて下方に傾斜されて設置されている、
   ことを特徴とする既設重力式岸壁の改修補強構造。
2. 前記新設の控え工が非液状化層に所定深さ根入されて設置されることを特徴とする請求項１に記載の既設重力式岸壁の改修補強構造。
3. 前記新設の控え工が前記既設のケーソンの延設方向に沿って適宜間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の既設重力式岸壁の改修補強構造。
4. 前記新設の控え工の外郭を形成する鋼板が鋼管であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の既設重力式岸壁の改修補強構造。
5. 前記新設の控え工の外郭を形成する鋼板が鋼矢板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の既設重力式岸壁の改修補強構造。
6. 前記新設の控え工が前記既設のケーソンの延設方向に沿って連壁状に形成されるとともに、前記新設のタイ材は所定の配設ピッチで複数並設されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の既設重力式岸壁の改修補強構造。

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