JP2012180669A - 防波堤の補強方法及び補強防波堤 - Google Patents

Abstract

【課題】
既存の防波堤に対しても効率よく施工でき、且つ波浪に対して高い転倒耐力及び滑動抵抗力が得られる防波堤の補強法及び補強防波堤の提供。
【解決手段】
捨石基礎２は、堤構造体３下に各石材５，５間の隙間に固化材７を注入・固化させることにより形成された補強基礎部６を有し、堤構造体３及び補強基礎部６に亘って貫通した貫通孔１１を備え、貫通孔１１に連結部材１２を挿通させるとともに貫通孔１１と連結部材１２との間にグラウト１３を充填させ、堤構造体３と捨石基礎２とを一体化させた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、既存の防波堤の転倒耐力及び滑動抵抗力の強化を図るための防波堤の補強方法及び補強された補強防波堤に関する。

従来の防波堤の一例として、水底に石材を積み上げて構築された捨石基礎の上にケーソン等からなる堤構造体を載置した構造のものが知られている。

近年では、異常気象等の影響により、施工当初の予想を上回るエネルギーを有する波浪が押し寄せ、このような波浪により従来の防波堤では、捨石基礎上の堤構造体が捨石基礎に対して滑動してしまい防波堤機能が損なわれる虞があった。

そこで、このような堤構造体の滑動を防止するために、ケーソン等からなる堤構造体に増設用のケーソン等を連結させて構造物全体の重量を増加させ捨石基礎に対する滑動抵抗力を増大させる方法（例えば、特許文献１）や堤構造体と捨石基礎との間に摩擦マットを介材させ、両者間の摩擦を増大させるようにした方法（例えば特許文献２）が開発されている。

特開２００８−１９０２５４号公報 特開平９−２２１７６１号公報

しかしながら上述の如き従来の堤体構造体の重量を増加させる方法では、既存の堤構造体に別個のケーソン等増設し、それらを一体化させるので、増設ケーソンの構築費用や水中での一体化作業に費用が嵩むという問題があった。

また、従来の摩擦マットを使用する方法では、摩擦マットを既存の防波堤に設置することは困難であり、また、この様なマットを敷設しても大幅な摩擦係数の増加は望めず、費用対効果が低いという問題があった。

本発明は、このような従来の問題に鑑み、既存の防波堤に対しても効率よく施工でき、且つ波浪に対して高い転倒耐力及び滑動抵抗力が得られる防波堤の補強法及び補強防波堤の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、水底に石材を積み上げて構築された捨石基礎の上に堤構造体を載置してなる防波堤の補強方法おいて、前記捨石基礎を構成する石材間に固化材を注入し、該固化材を固化させることにより前記堤構造体下に補強基礎部を形成することにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、下端部に削孔用ビットを着脱可能に備えるケーシング部材を使用し、該ケーシング部材を回転させながら前記堤体構造体上面部より下降させ、前記堤構造体から前記捨石基礎に亘って貫通した貫通孔を形成するとともに該貫通孔の内側面を前記ケーシング部材で被覆し、しかる後、前記ケーシング部材を引き抜きながら、該ケーシング部材の先端より前記固化材を吐出させることにより前記石材間に前記固化材を注入することにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の何れかの構成に加え、前記堤構造体及び前記捨石基礎を貫通し、且つ水底地盤まで達する貫通孔を形成した後、該貫通孔を通して前記水底地盤内に攪拌ロッドを挿入し、該攪拌ロッドの先端部より周囲に固化材を噴射するとともに攪拌して前記ロッド周辺の前記水底地盤を改良することにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１、２又は３の何れかの構成に加え、前記補強基礎部を形成した後、前記堤構造体及び前記補強基礎部を貫通し、且つ水底地盤まで達する貫通孔を形成し、該貫通孔に鋼棒等からなる連結部材を挿通させた後、前記貫通孔内面と前記連結部材との間にグラウトを充填し、前記堤構造体と前記捨石基礎とを一体化させることにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項４の構成に加え、前記連結部材の上端部を堤構造体に定着させることにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、水底に石材を積み上げて構築された捨石基礎と、該捨石基礎上に載置された堤構造体とを備えてなる補強防波堤において、前記捨石基礎は、前記堤構造体下に各石材間の隙間に固化材を注入・固化させることにより形成された補強基礎部を有することにある。

請求項７に記載の発明の特徴は、請求項６の構成に加え、前記堤構造体及び前記補強基礎部に亘って貫通した貫通孔を備え、該貫通孔に連結部材を挿通させるとともに前記貫通孔と前記連結部材との間にグラウトを充填させ、前記堤構造体と前記捨石基礎とを一体化させたことにある。

請求項８に記載の発明の特徴は、請求項７の構成に加え、前記貫通孔は、前記補強基礎部下の水底地盤まで到達され、前記連結部材の下端を前記水底地盤内に埋設させたことにある。

本発明に係る防波堤の補強方法は、上述したように、水底に石材を積み上げて構築された捨石基礎の上に堤構造体を載置してなる防波堤の補強方法おいて、前記捨石基礎を構成する石材間に固化材を注入し、該固化材を固化させることにより前記堤構造体下に補強基礎部を形成することにより、捨石基礎の強度が増し、捨石基礎上に堤構造体を安定した状態で載置することができる。また、固化材を注入したことにより防波堤構造物全体の自重が増すことで、水底地盤から受ける鉛直方向反力が増大し、それに伴い水底地盤に対する滑動抵抗力が増大する。

また、本発明において、下端部に削孔用ビットを着脱可能に備えるケーシング部材を使用し、該ケーシング部材を回転させながら前記堤体構造体上面部より下降させ、前記堤構造体から前記捨石基礎に亘って貫通した貫通孔を形成するとともに該貫通孔の内側面を前記ケーシング部材で被覆し、しかる後、前記ケーシング部材を引き抜きながら、該ケーシング部材の先端より前記固化材を吐出させることにより前記石材間に前記固化材を注入することにより、好適に捨石基礎を構成する石材間の隙間に固化材を注入することができる。

更に本発明において、前記堤構造体及び前記捨石基礎を貫通し、且つ水底地盤まで達する貫通孔を形成した後、該貫通孔を通して前記水底地盤内に攪拌ロッドを挿入し、該攪拌ロッドの先端部より周囲に固化材を噴射するとともに攪拌して前記ロッド周辺の前記水底地盤を改良することにより、防波堤構造物全体の重量増加による地盤沈下を防止し、効率よく地盤反力を作用させることができる。

更にまた本発明において、前記補強基礎部を形成した後、前記堤構造体及び前記補強基礎部を貫通し、且つ水底地盤まで達する貫通孔を形成し、該貫通孔に鋼棒等からなる連結部材を挿通させた後、前記貫通孔内面と前記連結部材との間にグラウトを充填し、前記堤構造体と前記捨石基礎とを一体化させることにより、堤構造体の捨石基礎より受ける鉛直方向反力が増大し、それに伴い堤構造体と捨石基礎との間の滑動抵抗力も増大する。また、堤構造体と捨石基礎とを一体化させたことにより、堤構造体の転倒に対する耐力も増大する。

また、本発明において、前記連結部材の上端部を堤構造体に定着させることにより、堤構造体に好適に連結部材を定着させることができる。

本発明に係る補強防波堤は、上述したように、水底に石材を積み上げて構築された捨石基礎と、該捨石基礎上に載置された堤構造体とを備えてなる補強防波堤において、前記捨石基礎は、前記堤構造体下に各石材間の隙間に固化材を注入・固化させることにより形成された補強基礎部を有することにより、捨石基礎の強度が増し、捨石基礎上に堤構造体を安定した状態で載置することができる。また、固化材を注入したことにより防波堤構造物全体の自重が増し、水底地盤から受ける鉛直方向反力が増大し、それに伴い水底地盤に対する滑動抵抗力が増大する。

また、本発明において、前記堤構造体及び前記補強基礎部に亘って貫通した貫通孔を備え、該貫通孔に連結部材を挿通させるとともに前記貫通孔と前記連結部材との間にグラウトを充填させ、前記堤構造体と前記捨石基礎とを一体化させたことにより、堤構造体の捨石基礎より受ける鉛直方向反力が大きく、それに伴い堤構造体と捨石基礎との間の滑動抵抗力も大きい。また、堤構造体と捨石基礎とを一体化させたことにより、堤構造体の転倒に対する高い耐力が得られる。

さらにまた、本発明において、前記貫通孔は、前記補強基礎部下の水底地盤まで到達され、前記連結部材の下端を前記水底地盤内に埋設させたことにより、捨石基礎と水底地盤との間に高い滑動抵抗力が得られ、且つ、防波堤全体の転倒に対する高い耐力が得られる。

本発明に係る補強防波堤の一例を示す縦断面図である。 本発明に係る防波堤の補強方法による補強を施す前の防波堤の状態を示す縦断面図である。 同上の固化材注入用貫通孔削孔工程の概略を示す縦断面図である。 同上の補強基礎部造成工程の概略を示す縦断面図である。 同上の貫通孔削孔工程の概略を示す縦断面図である。 同上の地盤改良工程の概略を示す拡大縦断面図である。 同上の一体化工程の概略を示す縦断面図である。 補強基礎部造成工程の他の一例を示す縦断面図である。

次に、本発明に係る補強防波堤の実施の態様を、図１に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号Ａは水底地盤である。

この補強防波堤１は、水底地盤Ａ上に構築された捨石基礎２と、捨石基礎２上に載置された堤構造体３とを備えた混成堤であって、内海と外海とを隔てるように設置されている。尚、図中防波堤１を介して左側を内海、右側を外海として説明する。

また、この補強防波堤１は、捨石基礎２下に形成された改良地盤層４に下面が支持されており、安定した状態で設置されている。

捨石基礎２は、多数の石材５，５...を水底地盤Ａ上に積み上げて構築され、それぞれ外海側及び内海側に向けて傾斜した傾斜部２ａ，２ａが形成されている。尚、この捨石基礎２を構成する石材５，５...は、大きさや形状等がそれぞれ異なり、これらを組み合わせて積み上げることにより各石材５，５間には隙間が形成されている。

また、この捨石基礎２には、堤構造体３下に補強基礎部６が形成されている。この補強基礎部６は、石材５，５...間の隙間に水中不分離コンクリートやセメント混合物（セメントミルク、モルタル）等からなる固化材７を注入・固化させることにより形成され、構造的に強度を増すとともに全体重量が増加して水底地盤Ａに対する滑動抵抗も増すようになっている。

尚、補強基礎部６は、堤構造体３の内外向き方向幅に対しその幅より広く形成されている。

堤構造体３は、コンクリート製のケーソン８と、ケーソン８の上面部を閉鎖するコンクリート製の上部コンクリート９とをもって構成されている。

ケーソン８は、矩形の底版８ａと、底版８ａの周縁より立ち上げた形状の周壁８ｂとを備えた上面部が開口した函状に形成され、その函状内部が隔壁８ｃ，８ｃにより複数の内室部に分けられている。この各内室部内には、砂や石材等からなる中詰材１０が充填されている。

また、この補強防波堤１には、堤構造体３及び補強基礎部６を貫通した貫通孔１１が形成されており、この貫通孔１１には、鋼棒等からなる連結部材１２が堤構造体３及び補強基礎部６を貫通して挿通されるとともに、連結部材１２と貫通孔１１内周面との間にセメント、モルタル、合成樹脂材等からなるグラウト１３が充填されている。

このグラウト１３は、貫通孔１１内に高圧で注入され、連結部材１２を堤構造体３及び捨石基礎２に強固に固定するようになっている。

また、連結部材１２は、その上端部が上部コンクリート９の上面部にナット等の定着具１４により定着されている。

このように構成された補強防波堤１は、強度の高い補強基礎部６上に堤構造体３が載置され、且つ連結部材１２を介して堤構造体３と補強基礎部６（捨石基礎２）とを連結させたことにより転倒に対して高い耐力が得られる。

また、捨石基礎２と堤構造体３とを一体化させたことにより、堤構造体３が捨石基礎２より受ける鉛直上向きの反力が増大し、堤構造体３の捨石基礎２に対する滑動抵抗力が一体化していない場合に比べて増大している。

一方、連結部材１２は、捨石基礎２下の水底地盤Ａにまで到達しているので、堤防全体の水底地盤Ａに対する滑動も防止される。

また、石材５，５間に固化材７が注入された補強基礎部６を有することにより、補強基礎部６を有しない場合に比べて、防波堤１全体の重量が増加し、それに伴い水底地盤Ａから受ける反力が大きくなるので、防波堤全体の水底地盤Ａに対する滑動抵抗も大きくなる。

尚、補強基礎部６下の水底地盤Ａを地盤改良しておくことにより、地盤沈下を防止することができ、地盤より受ける反力をロスなく防波堤１に作用させることができる。

次に、本発明にかかる防波堤の補強方法について図２〜図７について説明する。尚、上述の実施例と同一の部分には同一符号を付して説明を省略する。

図２に示す防波堤は、既存の防波堤であって、捨石基礎２上に堤構造体３を載置することにより構成されている。

まず、図３に示すように、下端に削孔用ビット２０を取り付けたケーシング部材２１を図示しない掘削装置により回転させながら上部コンクリート９の上面より下降させ、堤構造体３から捨石基礎２に亘って貫通した固化材注入用貫通孔２２を形成する。

この削孔作業は、順次ケーシング部材２１を継ぎ足しながら捨石基礎２の底部に達するまで行い、固化材注入用貫通孔２２内側面をケーシング部材２１により覆い、後述する固化材７が漏れ出ないようにする。尚、削孔作業においては、高圧噴射ジェットを併用して作業効率を高めるようにしてもよい。

次に、捨石基礎２の傾斜部２ａ表面を図示しないシート又は板材により被覆するとともに固化材注入用貫通孔２２内を通して削孔用ビット２０を引き抜き、その状態で固化材注入用貫通孔２２を通して固化材７を注入する。

この固化材注入作業は、図４に示すように、ケーシング部材２１を引き抜きながら、ケーシング部材２１の下端から固化材７を吐出させることにより行い、それにより固化材７が固化材注入用貫通孔２２の内周面より周囲の石材５，５...間の隙間に流入する。尚、注入する固化材７の量は、捨石基礎２内の空隙率、注入範囲等の条件に基づき決定される

この作業を捨石基礎２の上端部に至るまで行い、固化材７を養生固化させることにより堤構造体３下に補強基礎部６が形成される。

次に、図５に示すように、下端に削孔用ビット２０が備えられたケーシング部材２１を再び回転させながら下降させ、堤構造体３及び補強基礎部６を貫通し、補強基礎部６下の水底地盤Ａの所定の深さに至るまで削孔して貫通孔１１を形成する。

貫通孔１１が形成された後、削孔用ビット２０及びケーシング部材２１を引き抜き、図６に示すように、貫通孔１１を通して攪拌ロッド２３を水底地盤Ａ内に挿入する。

そして、攪拌ロッド２３を回転させながら先端部より周囲の土砂に向けて固化材２４を噴射させることにより、攪拌ロッド２３周辺の土砂が攪拌されて土砂と固化材２４が混合される。この作業を攪拌ロッド２３を引き上げながら行い、補強基礎部６の下に改良地盤層４が形成される。

次に、図７に示すように、鋼棒等からなる連結部材１２を貫通孔１１内に通し、堤構造体３、補強基礎部６を貫通させる。また、連結部材１２の下端部が改良地盤層４中に挿入されて埋設される。

そして、貫通孔１１内の連結部材１２周辺にグラウト１３を高圧で注入した後、このグラウト１３を養生し固化させる。

このグラウト１３が硬化することにより、グラウト１３を介して連結部材１２が堤構造体３及び補強基礎部６（捨石基礎２）に強固に固定され、それにより連結部材１２を介して堤構造体３と補強基礎部６とが連結され、一体化がなされる。

最後に、連結部材１２の上端部をナット等の定着具１４により堤構造体３の上面部、即ち上部コンクリート９の上面部に定着させて作業が完了する。

尚、上述の実施例では、補強基礎部６下の水底地盤Ａの地盤改良を行った例について説明したが、水底地盤Ａが強固で改良の必要が無い場合には、上述の地盤改良工程を省いてもよい。

また、石材５，５...間への固化材７の注入は、図８に示すように、作業台船３０より注入管３１を斜め下向きに捨石基礎２内に挿入し、注入管３１より固化材７を注入するようにしてもよい。

Ａ 水底地盤
１ 補強防波堤
２ 捨石基礎
３ 堤構造体
４ 改良地盤層
５ 石材
６ 補強基礎部
７ 固化材
８ ケーソン
９ 上部コンクリート
１０ 中詰材
１１ 貫通孔
１２ 連結部材
１３ グラウト
１４ 定着具
２０ 削孔用ビット
２１ ケーシング部材
２２ 固化材注入用貫通孔
２３ 攪拌ロッド
２４ 固化材

Claims (8)

1. 水底に石材を積み上げて構築された捨石基礎の上に堤構造体を載置してなる防波堤の補強方法おいて、
   前記捨石基礎を構成する石材間に固化材を注入し、該固化材を固化させることにより前記堤構造体下に補強基礎部を形成することを特徴としてなる防波堤の補強方法。
2. 下端部に削孔用ビットを着脱可能に備えるケーシング部材を使用し、該ケーシング部材を回転させながら前記堤体構造体上面部より下降させ、前記堤構造体から前記捨石基礎に亘って貫通した貫通孔を形成するとともに該貫通孔の内側面を前記ケーシング部材で被覆し、しかる後、前記ケーシング部材を引き抜きながら、該ケーシング部材の先端より前記固化材を吐出させることにより前記石材間に前記固化材を注入する請求項１に記載の防波堤の補強方法。
3. 前記堤構造体及び前記捨石基礎を貫通し、且つ水底地盤まで達する貫通孔を形成した後、該貫通孔を通して前記水底地盤内に攪拌ロッドを挿入し、該攪拌ロッドの先端部より周囲に固化材を噴射するとともに攪拌して前記ロッド周辺の前記水底地盤を改良する請求項１、２又は３に記載の防波堤の補強方法。
4. 前記補強基礎部を形成した後、前記堤構造体及び前記補強基礎部を貫通し、且つ水底地盤まで達する貫通孔を形成し、該貫通孔に鋼棒等からなる連結部材を挿通させた後、前記貫通孔内面と前記連結部材との間にグラウトを充填し、前記堤構造体と前記捨石基礎とを一体化させる請求項１、２又は３に記載の防波堤の補強方法。
5. 前記連結部材の上端部を堤構造体に定着させる請求項４に記載の防波堤の補強方法。
6. 水底に石材を積み上げて構築された捨石基礎と、該捨石基礎上に載置された堤構造体とを備えてなる補強防波堤において、
   前記捨石基礎は、前記堤構造体下に各石材間の隙間に固化材を注入・固化させることにより形成された補強基礎部を有することを特徴としてなる補強防波堤。
7. 前記堤構造体及び前記補強基礎部に亘って貫通した貫通孔を備え、該貫通孔に連結部材を挿通させるとともに前記貫通孔と前記連結部材との間にグラウトを充填させ、前記堤構造体と前記捨石基礎とを一体化させた請求項６に記載の補強防波堤。
8. 前記貫通孔は、前記補強基礎部下の水底地盤まで到達され、前記連結部材の下端を前記水底地盤内に埋設させた請求項７に記載の補強防波堤。
   
   

Images