JP2011117275A

JP2011117275A - 港湾構造物およびその構築方法

Info

Publication number: JP2011117275A
Application number: JP2010243813A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Okada; 淳岡田; Hideki Honda; 秀樹本田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】中詰材として製鋼スラグを用い、且つ製鋼スラグの膨張による躯体の損傷が生じにくい港湾構造物を提供する。
【解決手段】内部が中空の躯体Ａと、その中空内部に充填された中詰部Ｂを有する港湾構造物において、中詰部Ｂは、製鋼スラグを主体とする中詰材からなる内側中詰部b1と、固結性および膨張性のない粒状中詰材からなり、内側中詰部b1の全体を包囲する外側中詰部b2で構成される。外側中詰部b2は、内側中詰部b1を構成する製鋼スラグが膨張した際に、この膨張を吸収し、膨張による圧力が躯体Ａに及ばないようにする。その結果、製鋼スラグの膨張による躯体Ａの損傷が防止される。
【選択図】図４

Description

本発明は、設置ケーソンや鋼板セルなどの港湾構造物とその構築方法に関する。

設置ケーソンは、基礎マウンド上に設置されるケーソン躯体と、その中空内部に充填される中詰部（中詰材）などで構成される。従来、中詰材としては、天然砂、天然砕石などの天然材料が多く用いられてきたが、近年、環境保護の観点から天然材料の採取が困難になりつつあり、代替材料の使用が求められている。その代替材料の一つとして、製鋼スラグが挙げられる。製鋼スラグは、鉄鋼製造プロセスで大量に発生するものであるため、安価で且つ大量に入手することができる。また、製鋼スラグは天然材料と比較して比重が大きいため、港湾構造物の安定性の面でも有利であると言える。

しかしながら、製鋼スラグは、未反応のままスラグ中に残存した遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを含んでいるため、水と接触した場合、以下のような水和反応により約２倍の体積膨張を引き起こす。
ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）_２
ＭｇＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）_２
そのため、製鋼スラグを中詰材として使用した場合には、その著しい膨張によってケーソン躯体が損傷する恐れがある。
このような問題に対して、特許文献１には、製鋼スラグを蒸気エージングまたは大気エージング処理することにより、中詰材として使用する際の膨張を抑制する技術が開示されている。

実開平６−７１５２０公報

しかし、蒸気エージングや大気エージング処理を施したとしても、製鋼スラグの膨張を完全に抑止することは不可能である。このため製鋼スラグを中詰材として使用した場合、例えば、設置ケーソンの数十年にわたる供用期間中に、製鋼スラグ（中詰材）が膨張するリスクが依然として残る。また、製鋼スラグは、膨張性に加え水硬性も有しているため、製鋼スラグが固結し、一塊となって膨張する場合には、わずかな体積膨張が生じてもケーソン躯体に大きな圧力が作用し、ケーソン躯体が損傷する可能性が高い。設置ケーソンなどのような港湾構造物では、中詰材の膨張によって損傷が生じた場合の修復は極めて困難であり、多大な損失を被ることになる。
以上のような問題は、設置ケーソンに限らず、躯体の内部に中詰材を充填する構造の港湾構造物（例えば、鋼板セルなど）に共通の課題である。

一方、製鋼スラグの膨張を抑えるために、製鋼スラグと他の材料との混合処理すること、或いは製鋼スラグを溶融後に風砕処理することなど、エージング処理以外の方法も提案されているが、膨張をほぼ完全に抑止するには、多くの処理費用と時間を必要とし、また、適用できる製鋼スラグにも制限がある。一方、仮に処理費用と時間と抑えた場合には、混合処理や風砕処理にむらやばらつきが生じ、処理しきれなかった製鋼スラグがケーソン躯体近くに充填された場合には、それがごく一部であっても、局部的に大きな膨張によってケーソン躯体が損傷するおそれがある。また、通常の方法で、むらやばらつきのある材料の充填場所を制御することは困難である。

したがって本発明の目的は、中詰材として製鋼スラグを用い、且つその製鋼スラグの膨張による躯体の損傷を適切に防止することができる港湾構造物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような港湾構造物を効率的に構築することができる構築方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］内部が中空の躯体（Ａ）と、その中空内部に充填された中詰部（Ｂ）を有する港湾構造物において、
中詰部（Ｂ）は、製鋼スラグを主体とする中詰材（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）からなる内側中詰部（b1）と、固結性および膨張性のない粒状中詰材からなり、内側中詰部（b1）の全体を包囲する外側中詰部（b2）で構成されることを特徴とする港湾構造物。
［2］上記［1］の港湾構造物において、内側中詰部（b1）は、少なくともその側部が、内側中詰部の膨張に追随して変形可能な仕切り部材（Ｃ）で拘束されていることを特徴とする港湾構造物。
［3］上記［1］または［2］の港湾構造物において、躯体（Ａ）の上部に、上部工または蓋を有することを特徴とする港湾構造物。
［4］上記［1］〜［3］のいずれか港湾構造物において、中詰部（Ｂ）が下式を満足することを特徴とする港湾構造物。
Ｖ_ｂ１／Ｖ_Ｂ≦０．５
但しＶ_ｂ１：内側中詰部（b1）の体積
Ｖ_Ｂ：中詰部（Ｂ）の全体積

［5］上記［1］の港湾構造物の構築方法であって、下記工程（イ）〜（ハ）を順に行うことを特徴とする港湾構造物の構築方法。
（イ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）港湾構造物を構築する場所に、内部が中空の躯体（Ａ）を設置する。
（ii）躯体（Ａ）の中空内部において、水平方向で内側中詰部（b1）と外側中詰部（b2）との境界となる位置に仮設仕切り部材（Ｄ）を設置する。
（ロ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）仮設仕切り部材（Ｄ）の内側に、固結性および膨張性のない粒状中詰材（f2）を外側中詰部（b2）の厚さt₁分装入し、次いで、その上に製鋼スラグを主体とする中詰材（f1）（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）を内側中詰部（b1）の厚さt₂分装入する。
（ii）仮設仕切り部材（Ｄ）の外側に、少なくとも仮設仕切り部材（Ｄ）の内側での前記中詰材（f1）の装入高さまで、中詰材（f2）を装入する。
（ハ）仮設仕切り部材（Ｄ）を引き抜いて撤去した後、残りの中詰材（f2）を装入することで、内側中詰部（b1）と外側中詰部（b2）で構成される中詰部（Ｂ）を完成させる。

［6］上記［2］の港湾構造物の構築方法であって、下記工程（イ）〜（ハ）を順に行うことを特徴とする港湾構造物の構築方法。
（イ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）内部が中空の躯体（Ａ）を、港湾構造物を構築する場所に設置する。
（ii）躯体（Ａ）の中空内部において、水平方向で内側中詰部（b1）と外側中詰部（b2）との境界となる位置に、内側中詰部の膨張に追随して変形可能な仕切り部材（Ｃ）を設置する。
（ロ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）仕切り部材（Ｃ）の少なくとも内側に、固結性および膨張性のない粒状中詰材（f2）を外側中詰部（b2）の厚さt₁分装入し、次いで、その上に、製鋼スラグを主体とする中詰材（f1）（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）を、内側中詰部（b1）の厚さt₂分装入する。
（ii）仕切り部材（Ｃ）の外側に中詰材（f2）を装入する。
（ハ）残りの中詰材（f2）を装入することで、内側中詰部（b1）と外側中詰部（b2）とからなる中詰部（Ｂ）を完成させる。
［7］上記［5］または［6］の構築方法において、中詰部（Ｂ）を完成させた後、躯体（Ａ）の上部に、上部工または蓋を施工することを特徴とする港湾構造物の構築方法。

本発明の港湾構造物は、中詰材として製鋼スラグを用いるにも拘わらず、その製鋼スラグの膨張による躯体の損傷を適切に防止することができる。また、本発明の構築方法によれば、そのような優れた性能を有する港湾構造物を効率的に構築することができる。

本発明を設置ケーソンに適用した場合の一実施形態を示す縦断面図図１のII-II線に沿う断面図本発明を設置ケーソンに適用した場合における内側中詰部b1の設置形態例を示すもので、設置ケーソンの水平断面図図１および図２に示す実施形態の設置ケーソンにおいて、中詰部Ｂの機能を示す説明図本発明を設置ケーソンに適用した場合の他の実施形態を示す縦断面図図５のVI-VI線に沿う断面図本発明で使用する仕切り部材Ｃの一実施形態を示すもので、図７（A）は仕切り部材Ｃを構成するフレームの斜視図、図７（B）は同じく平面図、図７（C）は仕切り部材Ｃの斜視図本発明で使用する仕切り部材Ｃの他の実施形態を示すもので、図８（A）は仕切り部材Ｃを構成するフレームの斜視図、図８（B）は同じく平面図、図８（C）は仕切り部材Ｃの斜視図本発明を鋼板セルに適用した場合の一実施形態を示す縦断面図本発明の構築方法を設置ケーソンの構築に適用した場合の一実施形態を工程順に示す説明図図１０の構築方法で使用する仮設仕切り部材Ｄの形態例を示す説明図本発明の構築方法を設置ケーソンの構築に適用した場合の他の実施形態を工程順に示す説明図試験で用いた試験体の縦断面図試験結果に基づく、中詰部の全体積に対する内側中詰部の体積比［Ｖ_ｂ１／Ｖ_Ｂ］と水浸膨張比との関係を示すグラフ

図１および図２は、本発明を設置ケーソンに適用した場合の一実施形態を示すもので、図１は縦断面図、図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。
この設置ケーソン１は、基礎マウンド２の上に設置された内部が中空の躯体Ａと、その中空内部に充填された中詰部Ｂと、躯体Ａの上部に設けられる上部工Ｇ（または蓋）を有する。この実施形態の躯体Ａの中空内部は、仕切壁３により３つの空間に仕切られており、各空間に中詰部Ｂが充填されている。躯体Ａは、通常、鉄筋コンクリートや鋼部材で構成される。

中詰部Ｂは２重構造となっており、製鋼スラグを主体とする中詰材（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）からなる内側中詰部b1と、固結性および膨張性のない粒状中詰材からなり、内側中詰部b1の全体を包囲する外側中詰部b2で構成されている。
なお、一般に、内側中詰部b1、外側中詰部b2を形成するための中詰材の投入（施工）は、躯体Ａの中空内部に注水（海水などの注入）した状態で行われるため、投入された中詰材は躯体Ａの中空内部にゆる詰めの状態で充填されることになる。このゆる詰めの状態とは、水中に投入された中詰材が沈降して堆積したままで、締め固めなどが行なわれていない状態をいう。
後述するように中詰部Ｂを構成する外側中詰部b2は、内側中詰部b1を構成する製鋼スラグが膨張した際に、この膨張を吸収し、膨張による圧力が躯体Ａに及ばないようにする役目をする。

内側中詰部b1に用いる製鋼スラグ（中詰材）としては、例えば、溶銑予備処理スラグ（例えば、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ等）、転炉脱炭スラグ、鉱石還元スラグ、電気炉スラグ等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。但し、膨張リスクを軽減するために、膨張性の高い製鋼スラグの場合には、エージング処理したものを用いることが望ましい。
内側中詰部b1は、製鋼スラグのみからなる中詰材で構成してもよいし、製鋼スラグを主体とする中詰材（すなわち、製鋼スラグを５０mass％以上含む中詰材）で構成してもよい。後者の場合には、製鋼スラグ以外の中詰材として、高炉スラグ、非鉄金属スラグ（銅スラグ、フェロニッケルスラグ）等の１種以上を用いることができる。

外側中詰部b2に用いる固結性および膨張性のない粒状材料（中詰材）としては、天然砂、天然砂利、天然砕石等の天然材料が挙げられるが、それ以外でも、上記天然材料と同様に固結性および膨張性のない粒状材料であれば、スラグ（例えば、銅スラグ、フェロニッケルスラグ）、リサイクル材料、人工材料等を用いてもよい。外側中詰部b2の中詰材には、以上の粒状材料の１種または２種を用いることができる。

中詰部Ｂは、外側中詰部b2が内側中詰部b1の全体を包囲するような形態であればよく、したがって、内側中詰部b1の形状や設置形態に特別な制限はない。例えば、図３（設置ケーソンの水平断面図）に示すように、複数に分かれた内側中詰部b1を外側中詰部b2が包囲するようにしてもよく、また、内側中詰部b1の形状も、直方体形状、角柱形状、円柱形状、球形状など任意である。
図１〜図３に、外側中詰部b2の下部厚さｔ_１、側部厚さｔ_Ｃ１，ｔ_Ｃ２および上部厚さｔ_３と、内側中詰部b1の厚さｔ_２（上下方向での厚さ）を示す。これらの厚さに特別な制限はないが、内側中詰部b1の膨張を吸収する機能性の面からは、一般には、外側中詰部b2の下部厚さｔ_１、側部厚さｔ_Ｃ１，ｔ_Ｃ２および上部厚さｔ_３は、それぞれ１ｍ以上の厚さとすることが好ましい。
また、本発明の効果を確認するために実施した試験の結果からして、中詰部Ｂの全体積をＶ_Ｂ、内側中詰部b1の体積をＶ_ｂ１としたとき、中詰部の全体積に対する内側中詰部の体積比［Ｖ_ｂ１／Ｖ_Ｂ］は、０．５以下とすることが好ましい。

図１および図２の設置ケーソンにおいて、内側中詰部b1を構成する製鋼スラグの膨張が吸収されるメカニズムを図４に示す。図４において破線が膨張前の内側中詰部b1を示し、実線が膨張後の内側中詰部b1を示している。内側中詰部b1の全体を包囲するように充填された外側中詰部b2は、固結性および膨張性のない粒状材料からなるため、粒子の配置転換が可能である。すなわち、この粒状材料は、内側中詰部b1を構成する製鋼スラグが膨張して粒状材料を押しのける際に、粒状材料（粒子）間の間隙を埋めるように配置転換することができる。これにより、内側中詰部b1の膨張が外側中詰部b2で吸収され、膨張による圧力が躯体Ａに及ばないようにする。その結果、内側中詰部b1（製鋼スラグ）の膨張による躯体Ａの損傷を防止することができる。
ここで、外側中詰部b2を固結性および膨張性のない粒状材料で構成するのは、固結性のある材料では粒子の配置転換ができず、また、膨張性のある材料では、自身の膨張により粒状材料（粒子）間の間隙が埋まり、内側中詰部b1（製鋼スラグ）の膨張を吸収できないためである。
また、外側中詰部b2を固結性および膨張性のない粒状材料で構成することにより、材料のむらやばらつきによって内側中詰部b1に局部的に大きな膨張が生じても、外側中詰部b2がケーソン躯体との間で緩衝材の働きをするため、ケーソン躯体が損傷するリスクを大幅に低減できる。

図５および図６は、本発明を設置ケーソンに適用した場合の他の実施形態を示すもので、図５は縦断面図、図６は、図５のVI-VI線に沿う断面図である。
この実施形態では、躯体Ａの中空内部の中央部に、内側中詰部b1を拘束するための仕切り部材Ｃが設置され、内側中詰部b1は、少なくともその側部が仕切り部材Ｃで拘束された状態にある。換言すれば、内側中詰部b1は、仕切り部材Ｃによって、少なくとも水平方向において外側中詰部b2から仕切られた構造となっている。仕切り部材Ｃは、内側中詰部b1の膨張に追随して変形可能な構造と強度を有している。

このような仕切り部材Ｃを用いるのは、中詰部Ｂの施工時に、仕切り部材Ｃで内側中詰部b1構成する中詰材（製鋼スラグを主体とする中詰材）を拘束することにより、内側中詰部b1と外側中詰部b2を適切に施工できるようにするためである。
仕切り部材Ｃは、通常、上端および下端が開放した筒体で構成され、側面部が製鋼スラグを主体とする中詰材を拘束でき（すなわち、中詰材を流出させない）且つ内側中詰部b1の膨張に追随して変形可能とするため、例えば、金属製のフレームに金網、シート（不織布や織布製のシート）などの１種以上を張設したものなどを使用することができる。筒体は、角形断面や円形断面などの任意の形状とすることができる。

図７は、仕切り部材Ｃの一実施形態を示すもので、図７（A）は仕切り部材Ｃを構成するフレームの斜視図、図７（B）は同じく平面図、図７（C）は仕切り部材Ｃの斜視図である。この仕切り部材Ｃは、筒状の金属製のフレーム４にシート５（不織布や織布製のシート）を張設して構成されたものである。
また、図８は、仕切り部材Ｃの他の実施形態を示すもので、図８（A）は仕切り部材Ｃを構成するフレームの斜視図、図８（B）は同じく平面図、図８（C）は仕切り部材Ｃの斜視図である。この仕切り部材Ｃは、筒状の金属製のフレーム４に金網６を張設して構成されたものである。

以上の仕切り部材Ｃは、内側中詰部b1の膨張に追随して変形可能である。
仕切り部材Ｃは、工場などで製作し、予め躯体Ａに設置してもよいし、現場で躯体Ａに設置してもよい。現場で設置する場合は、中詰材を充填する前に躯体Ａに設置する。
その他の構成は、内側中詰部b1と外側中詰部b2に適用する材料、それらの充填状態を含めて、図１および図２の実施形態と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図９は、本発明を鋼板セルに適用した場合の一実施形態を示す縦断面図である。
この鋼板セル７（根入れ式鋼板セル）は、内部が中空の躯体Ａ（鋼板製の筒体）と、その中空内部に充填された中詰部Ｂと、躯体Ａの上部に設けられる蓋Ｇを有する。中詰部Ｂは２重構造となっており、製鋼スラグを主体とする中詰材（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）からなる内側中詰部b1と、固結性および膨張性のない粒状中詰材からなり、内側中詰部b1の全体を包囲する外側中詰部b2で構成されている。なお、８は裏込め石である。

その他の構造および好ましい条件と機能は、図１および図２の実施形態と同様である。なお、本実施形態の鋼板セル７は根入れ式鋼板セルであるが、置き鋼板セルでもよい。また、躯体Ａは有底、無底のいずれでもよい。
以上のような鋼板セル７の場合も、図４と同様のメカニズムで内側中詰部b1（製鋼スラグ）の膨張を外側中詰部b2が吸収し、内側中詰部b1の膨張による躯体Ａの損傷が適切に防止される。
本発明は、設置ケーソンや鋼板セル以外の種々の港湾構造物に適用することができる。

次に、本発明の港湾構造物の構築方法について説明する。
まず、本発明の第一の構築方法は、仮設仕切り部材Ｄを用いるものであり、下記工程（イ）〜（ハ）を順に行い、さらに必要に応じて工程（ニ）を行う。
（イ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）港湾構造物を構築する場所に、内部が中空の躯体Ａを設置する。
（ii）躯体Ａの中空内部において、水平方向で内側中詰部b1と外側中詰部b2との境界となる位置に仮設仕切り部材Ｄを設置する。
（ロ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）仮設仕切り部材Ｄの内側に、固結性および膨張性のない粒状中詰材f2を外側中詰部b2の厚さt₁分装入し、次いで、その上に製鋼スラグを主体とする中詰材f1（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）を内側中詰部b1の厚さt₂分装入する。
（ii）仮設仕切り部材Ｄの外側に、少なくとも仮設仕切り部材Ｄの内側での前記中詰材f1の装入高さまで、中詰材f2を装入する。
（ハ）仮設仕切り部材Ｄを引き抜いて撤去した後、残りの中詰材f2を装入することで、内側中詰部b1と外側中詰部b2で構成される中詰部Ｂを完成させる。
（ニ）中詰部Ｂを完成させた後、躯体Ａの上部に、上部工または蓋を施工する。

図１０（a）〜（e）は、この構築方法を設置ケーソンの構築に適用した場合の一実施形態（縦断面図）を工程順に示したものである。
まず、図１０（a）に示すように、躯体Ａの中空内部に注水（海水などの注入）を行い、設置ケーソンを構築する場所に設けられた基礎マウンド２の上に躯体Ａを設置する。次いで、躯体Ａの中空内部内において、水平方向で内側中詰部b1と外側中詰部b2との境界となる位置に仮設仕切り部材Ｄを設置する。この仮設仕切り部材Ｄの設置は、躯体Ａを基礎マウンド２の上に設置する前に行ってもよい。この仮設仕切り部材Ｄは、躯体Ａの中空内部内に中詰材を施工する際に、内側中詰部b1を構成するための製鋼スラグを主体とする中詰材f1と、外側中詰部b2を構成するための固結性および膨張性のない粒状中詰材f2を仕切るために仮設されるものである。仮設仕切り部材Ｄとしては、例えば、図１１（A）,（B）に示すような上下端が開放した筒体や管体（円形鋼管、角型鋼管など）を用いるのが好ましいが、鋼矢板や鋼管矢板などを複数組み合わせて仮設仕切り部材Ｄを構成してもよい。

次に、図１０（b）に示すように、仮設仕切り部材Ｄの内側に、固結性および膨張性のない粒状中詰材f2を外側中詰部b2の下部厚さt₁分装入する。また、この際に、仮設仕切り部材Ｄの外側にも同様に粒状中詰材f2を装入してもよい。この実施形態では、仮設仕切り部材Ｄの外側にも粒状中詰材f2を外側中詰部b2の下部厚さt₁分装入している。
次に、図１０（c）に示すように、仮設仕切り部材Ｄの内側に、製鋼スラグを主体とする中詰材f1（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）を内側中詰部b1の厚さt₂分装入とともに、仮設仕切り部材Ｄの外側に、少なくとも仮設仕切り部材Ｄの内側での前記中詰材f1の装入高さまで、中詰材f2を装入する。この実施形態では、仮設仕切り部材Ｄの外側に、中詰材f2を［外側中詰部b2の下部厚さt₁］＋［内側中詰部b1の厚さt₂］分装入している。

次に、図１０（d）に示すように、仮設仕切り部材Ｄを引き抜いて撤去した後、残りの中詰材f2を装入する（この実施形態では、外側中詰部b2の上部厚さt_３分装入する）ことで、内側中詰部b1と外側中詰部b2で構成される中詰部Ｂを完成させる。この後、図１０（e）に示すように、躯体Ａの上部に、上部工Ｇ（または蓋）を施工する。
以上により、図１および図２に示すような設置ケーソン１が構築される。
ここで、中詰材f1，f2は、一般に、躯体Ａの中空内部に海水が注入された状態で装入されるため、ゆる詰めの状態で充填される。
なお、仮設仕切り部材Ｄは繰り返し使用可能であるため、複数のケーソンへの中詰に使用することにより、材料費を最小限に抑えることができる。

次に、本発明の第二の構築方法は、仕切り部材Ｃを用いるものであり、下記工程（イ）〜（ハ）を順に行い、さらに必要に応じて工程（ニ）を行う。
（イ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）内部が中空の躯体Ａを、港湾構造物を構築する場所に設置する。その際、一般には躯体Ａの中空内部に注水を行う。
（ii）躯体Ａの中空内部において、水平方向で内側中詰部b1と外側中詰部b2との境界となる位置に、内側中詰部の膨張に追随して変形可能な仕切り部材Ｃを設置する。
（ロ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）仕切り部材Ｃの少なくとも内側に、固結性および膨張性のない粒状中詰材f2を外側中詰部b2の厚さt₁分装入し、次いで、その上に、製鋼スラグを主体とする中詰材f1（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）を、内側中詰部b1の厚さt₂分装入する。
（ii）仕切り部材Ｃの外側に中詰材f2を装入する。
（ハ）残りの中詰材f2を装入することで、内側中詰部b1と外側中詰部b2とからなる中詰部Ｂを完成させる。
（ニ）中詰部Ｂを完成させた後、躯体Ａの上部に、上部工または蓋を施工する。

図１２（a）〜（e）は、この構築方法を設置ケーソンの構築に適用した場合の一実施形態（縦断面図）を工程順に示したものである。
まず、図１２（a）に示すように、躯体Ａの中空内部に注水（海水などの注入）を行い、設置ケーソンを構築する場所に設けられた基礎マウンド２の上に躯体Ａを設置する。躯体Ａの中空内部において、水平方向で内側中詰部b1と外側中詰部b2との境界となる位置には、仕切り部材Ｃが設置されている。この仕切り部材Ｃの設置は、躯体Ａを基礎マウンド２に設置する前に行ってもよいし、設置後に行ってもよい。仕切り部材Ｃとしては、例えば、図７、図８に示すようなものが用いられる。仕切り部材Ｃは、その内側に形成される内側中詰部b1の側部を拘束するために設けられるものであり、内側中詰部の膨張に追随して変形可能である。また、仕切り部材Ｃは中詰材の補強部材としても機能する。

次に、図１２（b）に示すように、仕切り部材Ｃの内側に、固結性および膨張性のない粒状中詰材f2を外側中詰部b2の下部厚さｔ_１分装入する。また、この際に、仕切り部材Ｃの外側にも同様に粒状中詰材f2を装入してもよい。この実施形態では、仕切り部材Ｃの外側にも粒状中詰材f2を外側中詰部b2の下部厚さt₁分装入している。
次に、図１２（c）に示すように、仕切り部材Ｃの内側に、製鋼スラグを主体とする中詰材f1（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）を内側中詰部b1の厚さｔ_２分装入するとともに、仕切り部材Ｃの外側に中詰材f2を装入する。この仕切り部材Ｃの外側への中詰材f2の装入厚さは任意であるが、この実施形態では、中詰材f2を［外側中詰部b2の下部厚さt₁］＋［内側中詰部b1の厚さt₂］分装入している。

次に、図１２（d）に示すように、残りの中詰材f2を装入する（この実施形態では、外側中詰部b2の上部厚さt_３分装入する）ことで、内側中詰部b1と外側中詰部b2で構成される中詰部Ｂを完成させる。この後、図１２（e）に示すように、躯体Ａの上部に、上部工Ｇ（または蓋）を施工する。
以上により、図５および図６に示すような設置ケーソン１が構築される。
ここで、中詰材f1，f2は、一般に、躯体Ａの中空内部に海水が注入された状態で装入されるため、ゆる詰めの状態で充填される。
なお、仕切り部材Ｃを工場などで躯体Ａに設置する場合には、現場での仕切り部材Ｃの設置作業がないため、現場での作業工数を減らすことができる。
以上述べた本発明の構築方法は、図９に示すような鋼板セルなどの他の港湾構造物についても、同様に適用することができる。

［試験例］
本発明の効果および好ましい条件を確認するため、以下のような試験を行った。
本発明例の試験体は、内側中詰材として製鋼スラグを、外側中詰材として千葉県産の天然砂をそれぞれ用いた。また、比較例の試験体は、中詰部全体を製鋼スラグで構成した。図１３に示すように、ケーソン躯体に見立てたφ１５０ｍｍ×高さ１７５ｍｍのモールドを使用し、φ１５０ｍｍ×高さ１２５ｍｍの部分を中詰部（中詰材充填部）とした。充填方法は、本発明の第一の構築方法に従い、人工海水中で中詰材を充填した。本発明例では、製鋼スラグで構成される内側中詰部は、中詰部全体と概ね相似形状になるようにし、中詰部中央に配置した。

各試験体に対して、ＪＩＳ−Ａ−５０１５（道路用鉄鋼スラグ）付属書２「鉄鋼スラグの水浸膨張試験方法」に準じた方法で８０℃水浸膨張試験を実施した。この試験は、スラグの膨張挙動を評価するための一般的な試験である。１０日間試験を行ったが、膨張が終息しなかったため、さらに１０日間、合計２０日間試験を実施し、膨張の終息を確認した。なお、実構造物を考慮し、試験は人工海水中で行った。

試験結果を表１および図１４に示す。試験パラメータは、中詰部の全体積に対する製鋼スラグで構成される内側中詰部の体積比［Ｖ_ｂ１／Ｖ_Ｂ］（ここで、中詰部の全体積：Ｖ_Ｂ、内側中詰部b1の体積：Ｖ_ｂ１）である。なお、比較例の場合は中詰部全体が製鋼スラグのみからなるので、［Ｖ_ｂ１／Ｖ_Ｂ］＝１である。水浸膨張比はモールドにセットしたダイヤルゲージの初期値と２０日間水浸膨張試験後の値から算出した。試験はCase１〜Case４を同時に行い、次にCase５〜Case８を同時に行った。表１に示すように、同一の試験条件であるCase４とCase８がほぼ等しい水浸膨張比であることから、良好な再現性が確認された。

表１および図１４によれば、比較例に較べて本発明例では水浸膨張比が低く抑えられている。また、体積比［Ｖ_ｂ１／Ｖ_Ｂ］が０．５以下では、水浸膨張比との関係がほぼ線形となることが判る。また、図１４によれば、体積比［Ｖ_ｂ１／Ｖ_Ｂ］が０．５のときの水浸膨張比は０．７３％であり、中詰部全体が製鋼スラグのみからなる比較例（Case４、Case８）の約半分の値になる。これらの結果から、中詰部の全体積に対する製鋼スラグで構成される内側中詰部の体積比［Ｖ_ｂ１／Ｖ_Ｂ］は０．５以下が好ましいことが判る。

１設置ケーソン
２基礎マウンド
３仕切壁
４フレーム
５シート
６金網
７鋼板セル
８裏込め石
Ａ躯体
Ｂ中詰部
Ｃ仕切り部材
Ｄ仮設仕切り部材
Ｇ上部工または蓋
b1 内側中詰部
b2 外側中詰部
f1，f2 中詰材

Claims

内部が中空の躯体（Ａ）と、その中空内部に充填された中詰部（Ｂ）を有する港湾構造物において、
中詰部（Ｂ）は、製鋼スラグを主体とする中詰材（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）からなる内側中詰部（b1）と、固結性および膨張性のない粒状中詰材からなり、内側中詰部（b1）の全体を包囲する外側中詰部（b2）で構成されることを特徴とする港湾構造物。
内側中詰部（b1）は、少なくともその側部が、内側中詰部の膨張に追随して変形可能な仕切り部材（Ｃ）で拘束されていることを特徴とする請求項１に記載の港湾構造物。
躯体（Ａ）の上部に、上部工または蓋を有することを特徴とする請求項１または２に記載の港湾構造物。
中詰部（Ｂ）が下式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の港湾構造物。
Ｖ_ｂ１／Ｖ_Ｂ≦０．５
但しＶ_ｂ１：内側中詰部（b1）の体積
Ｖ_Ｂ：中詰部（Ｂ）の全体積
請求項１に記載の港湾構造物の構築方法であって、下記工程（イ）〜（ハ）を順に行うことを特徴とする港湾構造物の構築方法。
（イ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）港湾構造物を構築する場所に、内部が中空の躯体（Ａ）を設置する。
（ii）躯体（Ａ）の中空内部において、水平方向で内側中詰部（b1）と外側中詰部（b2）との境界となる位置に仮設仕切り部材（Ｄ）を設置する。
（ロ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）仮設仕切り部材（Ｄ）の内側に、固結性および膨張性のない粒状中詰材（f2）を外側中詰部（b2）の厚さt₁分装入し、次いで、その上に製鋼スラグを主体とする中詰材（f1）（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）を内側中詰部（b1）の厚さt₂分装入する。
（ii）仮設仕切り部材（Ｄ）の外側に、少なくとも仮設仕切り部材（Ｄ）の内側での前記中詰材（f1）の装入高さまで、中詰材（f2）を装入する。
（ハ）仮設仕切り部材（Ｄ）を引き抜いて撤去した後、残りの中詰材（f2）を装入することで、内側中詰部（b1）と外側中詰部（b2）で構成される中詰部（Ｂ）を完成させる。
請求項２に記載の港湾構造物の構築方法であって、下記工程（イ）〜（ハ）を順に行うことを特徴とする港湾構造物の構築方法。
（イ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）内部が中空の躯体（Ａ）を、港湾構造物を構築する場所に設置する。
（ii）躯体（Ａ）の中空内部において、水平方向で内側中詰部（b1）と外側中詰部（b2）との境界となる位置に、内側中詰部の膨張に追随して変形可能な仕切り部材（Ｃ）を設置する。
（ロ）下記（ｉ），（ii）を任意の手順で行う。
（ｉ）仕切り部材（Ｃ）の少なくとも内側に、固結性および膨張性のない粒状中詰材（f2）を外側中詰部（b2）の厚さt₁分装入し、次いで、その上に、製鋼スラグを主体とする中詰材（f1）（但し、中詰材が製鋼スラグのみからなる場合を含む。）を、内側中詰部（b1）の厚さt₂分装入する。
（ii）仕切り部材（Ｃ）の外側に中詰材（f2）を装入する。
（ハ）残りの中詰材（f2）を装入することで、内側中詰部（b1）と外側中詰部（b2）とからなる中詰部（Ｂ）を完成させる。
中詰部（Ｂ）を完成させた後、躯体（Ａ）の上部に、上部工または蓋を施工することを特徴とする請求項５または６に記載の港湾構造物の構築方法。