JP2015059362A

JP2015059362A - 桟橋の耐震補強構造

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Publication number: JP2015059362A
Application number: JP2013194456A
Authority: JP
Inventors: 一優関; Kazumasa Seki; 高野　良広; Yoshihiro Takano; 良広高野; 有三赤司; Yuzo Akashi; 典央伊勢; Norio Ise
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-03-30
Anticipated expiration: 2033-09-19
Also published as: JP6241167B2

Abstract

【課題】クレーン等の荷役設備の操業の制約を抑えて桟橋の耐震補強作業を行うことができる。【解決手段】桟橋支持杭１１に支持されている既設桟橋１を設定震度に対応する耐震強度となるように補強するため構造であって、既設桟橋１の下方全域において、施工時は流動性を保つとともに、現場養生により経時的に固化し、所定の強度を発現し、ｑ＝３００（α１−α２）ｈの式を満足する一軸圧縮強度の不定形経時性固化材料が、桟橋支持杭１１の朔望平均干潮位までが埋設されるように打設されている構成の桟橋の耐震補強構造を提供する。ここで、ｑは一軸圧縮強度（ｋＮ／ｍ２）、α１は目標設計震度（０．２０＜α１＜０．２５）、α２は補強前設計震度（０．１８＜α２＜０．２３）、ｈは設計水深（ｍ）（４．５＜ｈ＜２０．０）である。【選択図】図１

Description

本発明は、岸壁や護岸に施工される桟橋の耐震補強構造に関する。

例えば、ガントリークレーンが設置されている係留施設として、横桟橋が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような係留施設では、土留護岸と海側に向けて張り出した桟橋が複数の支持杭によって下方から支持されているのが一般的である。
そして、従来の耐震基準（例えば震度５弱）に基づいて構築された既設桟橋では、例えば震度５強以上の大規模地震の場合において支持杭の水平抵抗力が不足しているため、既設桟橋の補強が行われている。

従来の一般的な桟橋の耐震補強構造としては、図６に示すように、既設桟橋１００上に杭打機１０１を配置し、既設の桟橋支持杭１０２の他に新たに複数本の増杭１０３を打ち込むことで既設桟橋１００の耐震強度を高める補強が行われている。

特開２００２−４２４１号公報

しかしながら、従来の桟橋の耐震補強構造では、杭打機で増杭を打設する場合において、その打設作業中は大型の杭打機によって既設桟橋上のスペースを占有することとなり、その打設作業を行う期間はクレーン等の荷役設備を利用することができず、上述したような岸壁における操業の停止期間が発生することから、操業に制約を受けるという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、クレーン等の荷役設備の操業の制約を抑えて桟橋の耐震補強作業を行うことができる桟橋の耐震補強構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る桟橋の耐震補強構造では、支持杭に支持されている既設桟橋を設定震度に対応する耐震強度となるように補強するための桟橋の耐震補強構造であって、前記既設桟橋の下方全域において、施工時は流動性を保つとともに、現場養生により経時的に固化し、所定の強度を発現する不定形経時性固化材料が、前記支持杭の朔望平均干潮位までが埋設されるように打設されていることを特徴としている。

本発明では、既設桟橋の下方全域に不定形経時性固化材料が打設され、既設桟橋を支持する支持杭をその朔望平均干潮位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）まで不定形経時性固化材料によって埋設することによって、支持杭の水平耐力を向上させることができ、既設桟橋の耐震補強を効率よく、かつ確実に行うことができる。

この場合、不定形経時性固化材料が施工時において流動性を有することから、例えば圧送ポンプによって打設することができ、打設箇所となる既設桟橋から離れた岸壁や海上の船上に前記圧送ポンプを配置して配管で前記打設箇所に不定形経時性固化材料を圧送する施工が可能となる。そのため、増杭を打設するといった従来の耐震補強のように既設桟橋上に杭打機等の大型重機を配置する必要がなくなり、重機などで既設桟橋上を占有することがなくなる利点がある。したがって、不定形経時性固化材料の打設作業中でも既設桟橋を使用することが可能となることから、桟橋での荷役設備の操業の停止期間を短くすることができ、クレーンの休止期間を短縮することが可能となる。

また、本発明に係る桟橋の耐震補強構造では、前記不定形経時性固化材料は、（１）式を満足する一軸圧縮強度であることが好ましい。

この場合には、不定形経時性固化材料の一軸圧縮強度が上記の（１）式に基づいて算出した強度による補強を行うことで、設計震度に対して水平耐力を得ることができる構造となる。

また、本発明に係る桟橋の耐震補強構造では、前記不定形経時性固化材料は、泥土の改質土であることが好ましい。
とくに、前記泥土の改質土は、セメント系固化処理材、石灰系固化処理材、又は製鋼スラグを泥土に添加したものであることがより好ましい。

この場合、不定形経時性固化材料として泥土にセメント系固化処理材または石灰系固化処理材および製鋼スラグを混合してできる改質土を用いることができ、例えば泥土として浚渫土を用いることが可能であるため、浚渫土の処分費が不要となることから、工事費を低減することができる。

本発明の桟橋の耐震補強構造によれば、不定形経時性固化材料を打設する方法により既設桟橋上を占有する大型重機を配置する必要がなくなるので、荷役設備の操業の制約を抑えて桟橋の耐震補強作業を行うことができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態による桟橋の耐震補強構造を用いて補強された既設桟橋を示す縦断面図である。水深４．５ｍの場合の不定形経時性固化材料の必要強度を計算した結果を示す図である。水深１４．５ｍの場合の不定形経時性固化材料の必要強度を計算した結果を示す図である。水深２０ｍの場合の不定形経時性固化材料の必要強度を計算した結果を示す図である。本実施の形態の耐震補強構造による施工状態を示す縦断面図である。従来の桟橋の耐震補強構造による施工状態を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態による桟橋の耐震補強構造について、図面に基づいて説明する。

図１は、本実施の形態の桟橋の耐震補強構造を用いて既設桟橋１が補強された状態を示している。本実施の形態による桟橋の耐震補強構造は、岸壁２に建設されている既設桟橋１を所定の耐震強度となるように補強するための構造である。
ここで、以下の説明では、岸壁２を挟んで海に向かう方向を海側といい、海側と反対方向を陸側という。また、海岸線に沿って延びる方向（図１で紙面に直交する方向）を延長方向という。

岸壁２は、延長方向に沿って設けられた護岸鋼矢板２１と、護岸鋼矢板２１から離間をあけた陸側において延長方向に所定間隔をあけて打設されているクレーン基礎支持杭２２と、クレーン基礎支持杭２２の杭頭部を巻き込んで打設されたコーピング２３と、護岸鋼矢板２１に対して陸側に間隔をあけて地盤中に打設された控え工２４と、護岸鋼矢板２１の上端部２１ａ側及び控え工２４を連結するタイロッド２５と、護岸鋼矢板２１とコーピング２３との間に設けられている路盤２６と、を備えている。
そして岸壁２には、移動式のガントリークレーン等（図示省略）が設置されており、そのクレーンの移動用レール（図示省略）が既設桟橋１とコーピング２３上に延長方向に沿って平行に敷設されている。

既設桟橋１は、護岸鋼矢板２１から所定の距離だけ張り出して延在し、この既設桟橋１の張出し部分が複数の桟橋支持杭１１によって下方から支持されている。既設桟橋１は、所定の厚さを有するコンクリート板状体であり、渡板２７を介して路盤２６に接続されている。

桟橋支持杭１１は、例えば鋼管杭が用いられ、海底の支持地盤に打設されている。

タイロッド２５は、延長方向に沿って間隔をあけて複数本が配列され、それぞれ地表面から所定の深さの位置に配置されている。

図１の符号３は、補強部として打設された不定形経時性固化材料を示している。不定形経時性固化材料３は、桟橋支持杭１１が朔望平均干潮位（ＬｏｗＷａｔｅｒＬｅｖｅｌ：Ｌ．Ｗ．Ｌ）まで埋まるように打設されている。不定形経時性固化材料３としては、施工時は流動性を保つとともに、現場養生により経時的に固化し、所定の強度を発現する特性を有する材料であって、泥土にセメント系固化処理材又は石灰系固化処理材、或いは、製鋼スラグを泥土に添加したものが挙げられる。

なお、不定形経時性固化材料３は、固化し所定の強度を発現した状態または固化する前の状態（フレッシュコンクリートを含む）である。
また、改質土は、不定形経時性固化材料のうち、泥土に固化処理材（セメント、石灰、製鋼スラグ）を添加したものである。

ここで、補強効果を得るための不定形経時性固化材料３の必要強度の算出方法について説明する。
水深を４．５ｍ、１４．５ｍ、２０ｍと変化させた場合の、計算により求められた不定形経時性固化材料の必要強度を、それぞれ図２〜図４に示す。
図１に示すように、地震時に既設桟橋１に作用する水平力は震度により変化し、震度が大きくなった場合には作用する水平力が増加する。また、岸壁２の水深が深い場合には、桟橋支持杭１１の突出長が長くなることから、桟橋支持杭１１の水平抵抗力が低下する。そのため、既設桟橋１に作用する水平力は設計震度に依り、桟橋支持杭１１が保持する水平抵抗は水深に依ることから、不定形経時性固化材料３の必要強度は設計震度と水深に依ることになる。

上記の関係より、水深を変化させた場合の計算結果を用いて、不定形経時性固化材料３に必要な強度は（１）式にて表すことができる。

図２に示す設計水深が４．５ｍの場合で桟橋杭（桟橋支持杭１１に相当）の仕様で杭径φが７００ｍｍ、板厚ｔが１２ｍｍの条件において、無補強ケースで地震動の大きさが１８０ｇａｌ（設計水平震度が０．１８）だと、不定形経時性固化材料による補強が無くても設計震度により生じる水平力に耐える（判定：ＯＫ）。また、同条件において、無補強ケースで地震動の大きさが２５０ｇａｌ（設計水平震度が０．２５）だと、その設計震度に対して水平耐力が不足する（判定：ＮＧ）。そして、同条件において、不定形経時性固化材料による補強を施したケースで地震動の大きさが２５０ｇａｌ（設計水平震度が０．２５）だと、不定形経時性固化材料の一軸圧縮強度が上記の（１）式に基づいて算出した１００ｋＮ／ｍ^２による補強を行うことで、その設計震度に対して水平耐力を得ることができる構造となる（判定：ＯＫ）。なお、図２における不定形経時性固化材料の一軸圧出強度は、（１）式で３００×（０．２５−０．１８）×４．５の結果が９４．５ｋＮ／ｍ^２となり、１００ｋＮ／ｍ^２としている。

また、図３に示す設計水深が１４．５ｍの場合、図４に示す設計水深が２０ｍの場合についても図２の設計水深が４．５ｍの場合と同じように、（１）式に基づいて不定形経時性固化材料の一軸圧縮強度を算出することができる。具体的には、図３の設計水深が１４．５ｍの場合、桟橋杭の仕様で杭径φが１１００ｍｍ、板厚ｔが１９ｍｍの条件において、不定形経時性固化材料の一軸圧縮強度が上記の（１）式に基づいて算出した３１０ｋＮ／ｍ^２による補強を行うことで、その設計震度に対して水平耐力を得ることができる構造となる（判定：ＯＫ）。また、図４の設計水深が２０ｍの場合、桟橋杭の仕様で杭径φが１６００ｍｍ、板厚ｔが２５ｍｍの条件において、不定形経時性固化材料の一軸圧縮強度が上記の（１）式に基づいて算出した４２０ｋＮ／ｍ^２による補強を行うことで、その設計震度に対して水平耐力が得られる構造となる（判定：ＯＫ）。

次に、本実施の形態の桟橋の耐震補強構造と、この耐震補強構造を実施することに基づく作用について、図面を用いて詳細に説明する。
先ず、図５に示すように、桟橋支持杭１１から海側に間隔をあけて海中に土留鋼矢板５を打ち込み、その打ち込んだ土留鋼矢板５と岸壁２の護岸鋼矢板２１との間に閉め切り領域Ｒを形成する。

次に、形成した閉め切り領域Ｒに不定形経時性固化材料を打設することで、既設桟橋１の下方に不定形経時性固化材料３を施工する。具体的には、岸壁２のクレーン支持杭２２よりもさらに陸側に、施工時において流動性を有する不定形経時性固化材料を送り出すための圧送ポンプ６を配置し、その圧送ポンプ６から配管７により打設箇所となる閉め切り領域Ｒまで不定形経時性固化材料を圧送する。なお、圧送ポンプ６に投入される不定形経時性固化材料は、施工箇所とは別の場所で、上述したように泥土とセメント系固化処理材または石灰系固化処理材、或いは製鋼スラグとを混合させた改質土を圧送ポンプ６まで搬送させるようにしてもよいし、圧送ポンプ６の設置箇所で投入直前に混合させるようにしても良い。

続いて、圧送ポンプ６に投入された不定形経時性固化材料を閉め切り領域Ｒ内に向けて圧送し、土留鋼矢板５を型枠としてその内側の閉め切り領域Ｒ内に不定形経時性固化材料を充填する。このとき、不定形経時性固化材料の充填と共に閉め切り領域Ｒ内に溜まっていた海水は土留鋼矢板５を越えて海に流出することになる。
そして、図１に示すように、閉め切り領域Ｒの所定の高さまで充填した不定形経時性固化材料が固化し、この不定形経時性固化材料３に桟橋支持杭１１の上端に位置するＬ．Ｗ．Ｌまで埋め込まれた状態となり、本実施の形態による既設桟橋１の耐震補強工事が完了となる。
土留鋼矢板５は、改質体３とともに残置させてよい。

なお、不定形経時性固化材料３の打設方法としては、上述したように岸壁２に圧送ポンプ６を配置する方法に制限されることはない。例えば、既設桟橋１の耐震補強工事と同時に近くの海上で浚渫工事が行われる場合には、その浚渫土を利用した周知の管中混合固化処理工法を採用することができる。すなわち、浚渫土を打設箇所まで送る圧送管の途中で、浚渫土に固化処理材を添加し管内で混練させ、排出口からはその改質土を打設する工法を用いてもよい。

このように、本実施の形態による桟橋の耐震補強構造では、既設桟橋１の下方全域に不定形経時性固化材料３が打設され、既設桟橋１を支持する桟橋支持杭１１をそのＬ．Ｗ．Ｌまで固化した不定形経時性固化材料３によって埋設することによって、桟橋支持杭１１の水平耐力を向上させることができ、既設桟橋１全体の耐震補強を効率よく、かつ確実に行うことができる。

この場合、本実施の形態のように不定形経時性固化材料を圧送ポンプ６によって打設することができ、打設箇所となる既設桟橋１から離れた岸壁２や海上の船上に圧送ポンプ６を配置して配管で前記打設箇所に不定形経時性固化材料を圧送する施工が可能となる。そのため、増杭を打設するといった従来の耐震補強のように既設桟橋１上に杭打機等の大型重機を配置する必要がなくなり、重機などで既設桟橋１上を占有することがなくなる。
したがって、不定形経時性固化材料の打設作業中でも既設桟橋１を使用することが可能となることから、既設桟橋１での荷役設備の操業の停止期間を短くすることができ、クレーンの休止期間を短縮することが可能となる。

また、本実施の形態では、不定形経時性固化材料として泥土にセメント系固化処理材または石灰系固化処理材、或いは製鋼スラグを混合してできる改質土を用いることができ、例えば泥土として浚渫土を用いることが可能であるため、この場合には浚渫土の処分費が不要となり、工事費を低減することができる。

上述した本実施の形態による桟橋の耐震補強構造では、不定形経時性固化材料３を打設する方法により既設桟橋１上を占有する大型重機を配置する必要がなくなるので、荷役設備の操業の制約を抑えて桟橋の耐震補強作業を行うことができるという効果を奏する。

以上、本発明による桟橋の耐震補強構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、不定形経時性固化材料としての改質土が泥土にセメント系固化処理材、石灰系固化処理材、又は製鋼スラグを添加してなる材料としているが、これに限定されることはなく、例えばコンクリート等の泥土を含まないものを不定形経時性固化材料として採用することも可能である。

また、既設桟橋１の形状、桟橋支持杭１１の径寸法や本数などの構成に限定されることはない。例えば、本実施の形態では、既設桟橋１の張出し部が４本の桟橋支持杭１１によって下方から支持されているが、桟橋の張出し長さにより４本以上または４本以下であってもかまわない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１既設桟橋
２岸壁
３不定形経時性固化材料
５土留鋼矢板
６圧送ポンプ
１１桟橋支持杭
２１護岸鋼矢板
２２クレーン基礎支持杭
Ｇ地盤
Ｒ閉め切り領域

Claims

支持杭に支持されている既設桟橋を設定震度に対応する耐震強度となるように補強するための桟橋の耐震補強構造であって、
前記既設桟橋の下方全域において、施工時は流動性を保つとともに、現場養生により経時的に固化し、所定の強度を発現する不定形経時性固化材料が、前記支持杭の朔望平均干潮位までが埋設されるように打設されていることを特徴とする桟橋の耐震補強構造。
前記不定形経時性固化材料は、（１）式を満足する一軸圧縮強度であることを特徴とする請求項１に記載の桟橋の耐震補強構造。
前記不定形経時性固化材料は、泥土の改質土であることを特徴とする請求項１又は２に記載の桟橋の耐震補強構造。
前記泥土の改質土は、セメント系固化処理材、石灰系固化処理材、又は製鋼スラグを泥土に添加したものであることを特徴とする請求項３に記載の桟橋の耐震補強構造。