JP2017095955A - 杭式基礎構造物及び杭式基礎構造物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】干潮時水位よりも上方で鋼管杭の頭部を露出させないものとして、鋼管杭の防食性能を向上させた杭式基礎構造物及び杭式基礎構造物の施工方法を提供する。【解決手段】本発明を適用した杭式基礎構造物１は、沿岸の水域に設けられるものであり、複数の鞘管３が下方に向けて突出させて配設されたコンクリート製杭頭連結材２と、複数の鞘管３の各々の内部３０に挿通される鋼管杭４とを備える。コンクリート製杭頭連結材２は、干潮時水位８０ａよりも上方に下面２ａが配置されるとともに、干潮時水位８０ａよりも下方に鞘管３の下端部３２が配置されて、鞘管３と鋼管杭４との間に形成された間隙Ｇに経時硬化性材料５が充填される。【選択図】図１７

Description

本発明は、沿岸の水域に設けられる杭式基礎構造物、及び、杭式基礎構造物の施工方法に関する。

従来から、海洋等の現場においても、簡易な施工作業で施工できるものとして、例えば、特許文献１に開示される杭式基礎構造物が提案されている。

ここで、特許文献１に開示された杭式基礎構造物は、複数の鞘管が補強部材により連結されて上部工用フレーム構造体が構成される。

さらに、特許文献１に開示された杭式基礎構造物は、前記複数の鞘管の内部には鋼管杭が挿通されるとともに、前記鞘管と前記鋼管杭との間にはモルタル等の経時硬化性材料が充填されて一体化されている。

そして、特許文献１に開示された杭式基礎構造物は、例えば、複数の鋼管杭とこれらの鋼管杭が固定される上部工用フレーム構造体とを内蔵したプレキャスト鉄筋コンクリート上部工を、あらかじめ工場又は陸上ヤード等で製作するものである。

特開２００１−２８８７２５号公報

しかし、特許文献１に開示された杭式基礎構造物は、特に、上部工用フレーム構造体を内蔵したプレキャスト鉄筋コンクリート上部工に複数の鞘管が埋設されて、プレキャスト鉄筋コンクリート上部工から複数の鞘管が下方に向けて突出しないものとなる。

このため、特許文献１に開示された杭式基礎構造物は、干潮時水位よりも下方に鞘管の下端部が配置されておらず、干潮時水位よりも上方で鋼管杭の頭部が露出するものとなることから、鋼管杭の防食性能の向上が課題となっていた。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、干潮時水位よりも上方で鋼管杭の頭部を露出させないものとして、鞘管に挿通した鋼管杭の防食性能を向上させた杭式基礎構造物及び杭式基礎構造物の施工方法を提供することにある。

第１発明の杭式基礎構造物は、沿岸の水域に設けられる杭式基礎構造物であって、複数の鞘管が下方に向けて突出させて配設されたコンクリート製杭頭連結材と、複数の前記鞘管の各々の内部に挿通される鋼管杭とを備え、前記コンクリート製杭頭連結材は、干潮時水位よりも下方に前記鞘管の下端部が配置されて、前記鞘管と前記鋼管杭との間に形成された間隙に経時硬化性材料が充填されることを特徴とする。

第２発明の杭式基礎構造物は、第１発明において、前記コンクリート製杭頭連結材は、干潮時水位よりも上方に下面が配置されることを特徴とする。

第３発明の杭式基礎構造物は、第１発明又は第２発明において、前記鞘管は、鋼材、ステンレス又はチタン等の耐食性金属が用いられることを特徴とする。

第４発明の杭式基礎構造物は、第１発明又は第２発明において、前記鞘管は、鋼管が用いられるとともに、鋼よりもイオン化傾向の大きなアルミ、亜鉛、アルミと亜鉛の合金等の通電性部材が、前記鋼管杭の外周面及び前記鞘管の内面の何れか一方又は両方に配設されることで、前記鋼管杭に電気防食が施されることを特徴とする。

第５発明の杭式基礎構造物は、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記鞘管は、前記コンクリート製杭頭連結材の少なくとも下面よりも下の範囲で、被覆防食層が外面に形成されることを特徴とする。

第６発明の杭式基礎構造物は、第５発明において、前記鞘管は、前記コンクリート製杭頭連結材のコンクリートに５０ｍｍ〜１００ｍｍ埋設される範囲まで、前記被覆防食層が形成されることを特徴とする。

第７発明の杭式基礎構造物は、第５発明又は第６発明において、前記鞘管は、高分子系防食材を用いた重防食塗覆層で前記被覆防食層が形成されることを特徴とする。

第８発明の杭式基礎構造物は、第５発明又は第６発明において、前記鞘管は、前記外面に接した１層目のペトロラタム系防食材層、前記ペトロラタム系防食材層に接した２層目の緩衝層、及び、前記緩衝層に接した３層目の防護層で、重層構造のペトロラタム系被覆防食層が形成されて、前記ペトロラタム系被覆防食層で前記被覆防食層が形成されることを特徴とする。

第９発明の杭式基礎構造物は、第５発明〜第８発明の何れかにおいて、前記被覆防食層は、端面シール材が下端側に設けられることを特徴とする。

第１０発明の杭式基礎構造物は、第９発明において、前記被覆防食層は、前記端面シール材を収納するための収納空間が形成された端面保護部材が下端側に設けられることを特徴とする。

第１１発明の杭式基礎構造物は、第１発明〜第１０発明の何れかにおいて、複数の前記鞘管は、所定の剛性を有する補強部材で互いに連結されることを特徴とする。

第１２発明の杭式基礎構造物は、第１１発明において、前記補強部材は、Ｈ形鋼、山形鋼又は溝形鋼の形鋼が用いられることを特徴とする。

第１３発明の杭式基礎構造物は、第１１発明又は第１２発明において、前記補強部材は、鋼管若しくは外面突起付き鋼管、又は、Ｈ形鋼若しくは外面突起付きＨ形鋼を並設して、略中空状の内空部が形成された中空部材が用いられることを特徴とする。

第１４発明の杭式基礎構造物は、第１発明〜第１３発明の何れかにおいて、前記鞘管は、上部工係止部材が上端部に設けられることを特徴とする。

第１５発明の杭式基礎構造物は、第１４発明において、前記上部工係止部材は、板厚方向に貫通する開孔が形成されることを特徴とする。

第１６発明の杭式基礎構造物は、第１発明〜第１５発明の何れかにおいて、前記間隙では、前記鋼管杭の外周面及び前記鞘管の内面の何れか一方又は両方に突起部が形成されることを特徴とする。

第１７発明の杭式基礎構造物は、第１発明〜第１６発明の何れかにおいて、前記間隙では、前記鞘管の内面から突出するスペーサーが設けられて、又は、前記内面から突出して前記鋼管杭の外周面に当接される揺動防止治具が設けられることを特徴とする。

第１８発明の杭式基礎構造物は、第１７発明において、前記間隙では、前記スペーサーとともに、前記内面から突出して前記鋼管杭の外周面に当接される揺動防止治具が設けられることを特徴とする。

第１９発明の杭式基礎構造物は、第１発明〜第１８発明の何れかにおいて、前記間隙では、前記鞘管の内面から突出してシール材が固定されるシール材把持用突設部材が設けられることを特徴とする。

第２０発明の杭式基礎構造物は、第１発明〜第１８発明の何れかにおいて、前記鞘管は、底型枠が下端部に設けられることを特徴とする。

第２１発明の杭式基礎構造物は、第２０発明において、複数の前記鞘管は、各々の前記底型枠が杭間隔保持部材で互いに連結されることを特徴とする。

第２２発明の杭式基礎構造物は、第１発明〜第２１発明の何れかにおいて、前記鞘管は、上部工鉄筋が定着される鉄筋定着用鋼板が外面に設けられることを特徴とする。

第２３発明の杭式基礎構造物は、第２２発明において、前記鞘管、前記鉄筋定着用鋼板及び前記上部工鉄筋を取り囲むように型枠が配設されることを特徴とする。

第２４発明の杭式基礎構造物の施工方法は、沿岸の水域に設けられる杭式基礎構造物の施工方法であって、複数の鞘管の各々の内部に鋼管杭の頭部を挿通して前記鞘管と前記鋼管杭との間に形成された間隙に経時硬化性材料を充填する連結工程と、型枠を配設してコンクリートを打設、硬化させる設置工程とを備え、前記連結工程では、所定の剛性を有する補強部材で互いに連結された複数の前記鞘管の各々の内部に、地盤に打設された複数の前記鋼管杭の各々の頭部を挿通して、干潮時水位よりも下方に前記鞘管の下端部を配置して、前記設置工程では、前記鞘管及び前記補強部材を埋め込むようにしてコンクリートを打設することで、複数の前記鞘管を下方に向けて突出させたコンクリート製杭頭連結材を製作して、前記鋼管杭の天端から、前記コンクリート製杭頭連結材の下面よりも下に少なくとも前記鋼管杭の杭径分下がった位置まで、前記鋼管杭の内部に中詰めコンクリートが充填された状態となることを特徴とする。

第２５発明の杭式基礎構造物の施工方法は、沿岸の水域に設けられる杭式基礎構造物の施工方法であって、複数の鞘管の各々の内部に鋼管杭の頭部を挿通して前記鞘管と前記鋼管杭との間に形成された間隙に経時硬化性材料を充填する連結工程を備え、前記連結工程では、所定の剛性を有する補強部材で互いに連結された複数の前記鞘管、上部工鉄筋及び前記補強部材を埋め込むようにしてコンクリートを打設したプレキャストコンクリートを用いることで、複数の前記鞘管を下方に向けて突出させたコンクリート製杭頭連結材を製作して、複数の前記鞘管の各々の内部に、地盤に打設された複数の前記鋼管杭の各々の頭部を挿通して、干潮時水位よりも下方に前記鞘管の下端部を配置することで、前記鋼管杭の天端から、前記コンクリート製杭頭連結材の下面よりも下に少なくとも前記鋼管杭の杭径分下がった位置まで、前記鋼管杭の内部に中詰めコンクリートが充填された状態となることを特徴とする。

第１発明〜第２５発明によれば、コンクリート製杭頭連結材の下面が干潮時水位よりも上方に配置されるとともに、鞘管の下端部が干潮時水位よりも下方に配置されることで、干潮時水位よりも上方で鋼管杭の頭部を露出させないものとして、鞘管に挿通した鋼管杭の防食性能を向上させることが可能となる。

第１発明〜第２５発明によれば、鞘管と鋼管杭との間で間隙に経時硬化性材料が充填されることで、鞘管の上端部から下端部まで連続して、鞘管の内部で鋼管杭の頭部が経時硬化性材料に包摂され、二重鋼管構造となり剛性が大きくなるため、鋼管杭の頭部に発生する曲げ応力を分散させて応力集中を緩和させたり、水平変位を抑制することが可能となる。

特に、第３発明によれば、鞘管に鋼材等の耐食性金属が用いられて、鞘管と鋼管杭との間に形成された間隙に経時硬化性材料が充填されることで、鞘管の下端部から間隙への海水の浸入を防止することができるため、モルタル等の経時硬化性材料と鋼管等の鞘管とで、鋼管杭の頭部が二重防食されるものとなり、鞘管に挿通した鋼管杭の防食性能を一段と向上させることが可能となる。

特に、第４発明によれば、鋼よりもイオン化傾向の大きなアルミ、亜鉛、アルミと亜鉛の合金等の通電性部材を設置することで、不測の事態で、モルタル等の経時硬化性材料にクラックが発生したり、下端部でモルタルと鋼管杭の間で剥離が発生したりして海水が浸入してきたときに、鋼よりもイオン化傾向の大きな通電性部材の犠牲陽極作用により鋼の腐食を抑止することができる。

特に、第５発明〜第８発明によれば、被覆防食層が鞘管の外面に形成されることで、重層構造のペトロラタム系被覆防食層等で鞘管の外面を防食するものとなり、モルタル等の経時硬化性材料、鋼管等の鞘管、及び、重層構造等の被覆防食層で、鋼管杭の頭部が三重防食されるものとなって、鋼管杭の防食性能を一段と向上させることが可能となる。

特に、第９発明によれば、被覆防食層の剥離や劣化の始点となる被覆防食層の下端側の端面が被覆されることで、被覆防食層の防食性能を向上させて、鋼管杭の頭部の長期に亘った三重防食状態を維持することが可能となる。特に、第１０発明によれば、端面シール材が端面保護部材の収納空間に収納されることで、被覆防食層の下端側への端面シール材の密着性が向上するため、より長期に亘って三重防食状態を維持することが可能となる。

本発明を適用した杭式基礎構造物を示す側面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物のコンクリート製杭頭連結材を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物の底型枠を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物の上部工係止部材を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物の上部工鉄筋を示す正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した杭式基礎構造物でＨ形鋼の補強部材を示す斜視図、（ｂ）は、その山形鋼の補強部材を示す斜視図、（ｃ）は、その溝形鋼の補強部材を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明を適用した杭式基礎構造物で一般的な鋼管の中空部材を示す正面図、（ｂ）は、その外面突起付き鋼管の中空部材を示す正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した杭式基礎構造物で一般的なＨ形鋼の中空部材を示す斜視図、（ｂ）は、その外面突起付きＨ形鋼の中空部材を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明を適用した杭式基礎構造物で外面突起付き鋼管の鋼管杭を示す正面図、（ｂ）は、その内面突起付き鋼管の鞘管を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物のスペーサーを示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物の揺動防止治具を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物のシール材把持用突設部材を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物の通電性部材を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物の被覆防食層を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物のペトロラタム系被覆防食層を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物の端面シール材及び端面保護部材を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物の施工方法を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物の上部工係止部材の変形例を示す正面図である。 本発明を適用した杭式基礎構造物の上部工係止部材の開孔を示す正面図である。

以下、本発明を適用した杭式基礎構造物１及び杭式基礎構造物１の施工方法を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の正面図又は側面図では、コンクリート製杭頭連結材２及び鞘管３等について適宜ハッチングを省略して断面図で表示する。

本発明を適用した杭式基礎構造物１は、図１に示すように、例えば、港湾鋼構造物等の杭式桟橋又は橋脚基礎等として、複数の鋼管杭４が水底地盤８１にまで根入れした状態で埋め込まれて、複数の鋼管杭４で床版８を支持等するために、沿岸の水域に設けられる。

本発明を適用した杭式基礎構造物１は、杭式桟橋又は橋脚基礎等として海水面８０より上方に設けられるコンクリート製杭頭連結材２と、水底地盤８１からコンクリート製杭頭連結材２まで連続して延びる複数の鋼管杭４とを備える。

コンクリート製杭頭連結材２は、図２に示すように、複数の鞘管３が下方に向けて突出させて配設される。コンクリート製杭頭連結材２は、複数の鞘管３を埋め込むようにしてコンクリートを打設することで製作されて、海水面８０の干潮時水位８０ａよりも上方に離間させてコンクリート製杭頭連結材２の下面２ａが配置される。

複数の鞘管３は、コンクリート製杭頭連結材２の幅方向Ｘで所定間隔を隔てて隣り合うものとなるように、各々の鞘管３がコンクリートに埋め込まれて配設される。各々の鞘管３は、略中空状の内部３０が形成された鋼管等が用いられることで、特に、断面略円形状等に形成された鋼材、ステンレス又はチタン等の耐食性金属が材料として用いられる。

各々の鞘管３は、コンクリート製杭頭連結材２の下面２ａから下方に向けて突出させて配置されるとともに、高さ方向Ｙに延びてコンクリート製杭頭連結材２に配設されることで、鞘管３の内部３０が下方に向けて開口した状態で配置される。各々の鞘管３は、特に、鞘管３となる鋼管等の内径を鋼管杭４の外径よりも大きくして形成される。

各々の鞘管３は、鞘管３となる鋼管等の内径を鋼管杭４の外径よりも大きくすることで、複数の鞘管３の各々の内部３０に鋼管杭４の頭部４０が挿通される。各々の鞘管３は、複数の鋼管杭４の各々の頭部４０が内部３０に挿通された状態で、特に、鞘管３と鋼管杭４との間に間隙Ｇが形成されるものとなる。

各々の鞘管３は、高さ方向Ｙの上端部３１がコンクリート製杭頭連結材２の上部に配置されて埋め込まれた状態となる。各々の鞘管３は、高さ方向Ｙの下端部３２が海水面８０の干潮時水位８０ａよりも下方に配置されて部分的に水没した状態となるとともに、高さ方向Ｙの中間部３３が海水面８０よりも上方に露出した状態となる。

各々の鞘管３は、モルタル又はコンクリート等の所定時間経過後に硬化する経時硬化性材料５が、鞘管３と鋼管杭４との間で間隙Ｇに充填される。各々の鞘管３は、鋼管杭４の頭部４０を覆うようにして、鞘管３の上端部３１から下端部３２まで経時硬化性材料５が内部３０に充填されて、必要に応じて、底型枠５１が鞘管３の下端部３２に設けられる。

底型枠５１は、図３に示すように、経時硬化性材料５を間隙Ｇから漏洩させないものとして、例えば、半分割円筒形状に形成された一対の底型枠ユニット５１ａをボルトナットで連結することで設けられる。底型枠５１は、底型枠ユニット５１ａの上部に半円環状の支承板５１ｂが形成されて、支承板５１ｂで間隙Ｇを閉塞するものとなる。

底型枠５１は、鞘管３の下端部３２に直接的に当接されて、又は、ゴム、弾性気泡体等の略円環状のシール用緩衝材５８等を介在させた状態で、鞘管３の下端部３２に間接的に当接される。シール用緩衝材５８は、底型枠５１の上面に載置されて、鞘管３の下端部３２との接触を緩衝して、また、経時硬化性材料５を間隙Ｇから漏洩させないものとなる。

底型枠５１は、複数の鞘管３の各々の下端部３２に設けられるものであり、互いに隣り合う複数の鞘管３の各々に設けられた底型枠ユニット５１ａが、その支承板５１ｂに溶接等で固着された山形鋼等の杭間隔保持部材５２で互いに連結される。杭間隔保持部材５２は、互いに隣り合う複数の鞘管３を、正確かつ確実に所定間隔に配置するものとなる。

各々の鞘管３は、図４、図１８、図１９に示すように、必要に応じて、鞘管３の上端部３１に縦鋼板等の上部工係止部材５３が設けられる。上部工係止部材５３は、縦鋼板等が溶接等で鞘管３の上端部３１に固着されて、必要に応じて、吊り孔等が形成された吊り金具５４等とともに、コンクリート製杭頭連結材２のコンクリートに埋め込まれて、鞘管３とコンクリートとの一体性を向上させたものとなる。

上部工係止部材５３は、図１９に示すように、必要に応じて、板厚方向に貫通する開孔５３ａが形成される。このとき、上部工係止部材５３は、１箇所又は複数箇所の所定箇所に、略円形状等の所定形状の開孔５３ａが形成されることで、鋼管杭４の内部に充填された中詰めコンクリートとの一体性が向上して、ずれ止め効果を発揮するものとなり、鋼管杭４の引き抜き抵抗力が向上する。

各々の鞘管３は、図５に示すように、鞘管３の上端部３１の外面３ａから法線方向外側に向けて延びる略平板状の鉄筋定着用鋼板６が設けられる。鉄筋定着用鋼板６は、コンクリート製杭頭連結材２のコンクリートに埋め込んだ上部工鉄筋６０が先端側に定着されるものであり、鉄筋定着用鋼板６の基端側が鞘管３の外面３ａに溶接等で固着される。

各々の鞘管３は、鞘管３、鉄筋定着用鋼板６及び上部工鉄筋６０を取り囲むように型枠２１が配設される。各々の鞘管３は、コンクリート製杭頭連結材２となるコンクリートを型枠２１で打設、硬化させることで、複数の鞘管３を互いに連結する補強部材２２とともに、鞘管３、鉄筋定着用鋼板６及び上部工鉄筋６０がコンクリートに埋設される。

補強部材２２は、図６〜図８に示すように、所定の剛性を有する形鋼等が用いられる。補強部材２２は、図６（ａ）に示すＨ形鋼、図６（ｂ）に示す山形鋼、又は、図６（ｃ）に示す溝形鋼等が用いられる。また、補強部材２２は、図７（ａ）に示す一般的な鋼管、又は、図７（ｂ）に示す外面突起付き鋼管が用いられてもよい。さらに、補強部材２２は、図８（ａ）に示す一般的なＨ形鋼、又は、図８（ｂ）に示す外面突起付きＨ形鋼を並設して、略中空状の内空部２３ａが形成された中空部材２３が用いられてもよい。

各々の鞘管３は、図９に示すように、経時硬化性材料５が充填される鞘管３と鋼管杭４との間で間隙Ｇに、１又は複数の突起部６１が形成されてもよい。このとき、間隙Ｇでは、鋼管杭４の外周面４０ａ又は鞘管３の内面３ｂから間隙Ｇに向けて突出する突起部６１が、鋼管杭４の外周面４０ａ及び鞘管３の内面３ｂの何れか一方又は両方に形成される。

間隙Ｇでは、図９（ａ）に示すように、鋼管杭４の頭部４０で外周面４０ａから突起部６１が略円環状等に突出した外面突起付き鋼管が鋼管杭４として用いられてもよい。また、間隙Ｇでは、図９（ｂ）に示すように、鞘管３の内面３ｂから突起部６１が略円環状等に突出した内面突起付き鋼管が鞘管３として用いられてもよい。

間隙Ｇでは、必要に応じて、図１０に示すように、鞘管３の内面３ｂから突出する鋼製等のスペーサー５５が、鞘管３の周方向に間隔を空けて複数箇所に設けられる。このとき、スペーサー５５は、鞘管３の上端部３１又は中間部３３の内面３ｂで、断面略半円形状等に突出して形成されて、スペーサー５５をガイドにしながら鞘管３に鋼管杭４を高精度で挿通させて、また、所定のかぶりを確保できるものとなる。

間隙Ｇでは、必要に応じて、図１１に示すように、鞘管３の内面３ｂから突出する揺動防止治具５６が、鞘管３の周方向に間隔を空けて複数箇所に設けられてもよい。このとき、揺動防止治具５６は、図１０に示すスペーサー５５とともに、鋼板等のボルト保持部材５６ａが、コンクリート製杭頭連結材２から露出させた位置に設けられる。揺動防止治具５６は、ボルト保持部材５６ａを貫通する揺動防止用ボルト５６ｂの先端部を、鋼管杭４の頭部４０で外周面４０ａに当接させることで、鞘管３の揺動を防止するものとなる。

間隙Ｇでは、必要に応じて、図１２に示すように、鞘管３の下端部３２の内面３ｂから突出する鋼製等の一対のシール材把持用突設部材５７が、鞘管３の周方向に間隔を空けて複数箇所に設けられてもよい。一対のシール材把持用突設部材５７は、鞘管３の内面３ｂで所定間隔を空けて配置されて、シール材５７ａが上下方向に挟み込まれて把持される。

このとき、シール材把持用突設部材５７は、鞘管３の下端部３２の内面３ｂと鋼管杭４の頭部４０の外周面４０ａとの間を塞ぐようにして、略円環状に形成されたポリエチレン気泡体又は架橋ポリオレフィン気泡体等のシール材５７ａを把持するものとなる。シール材５７ａは、鋼管杭４が鞘管３に下方から挿通されるときに、鋼管杭４の外周面４０ａに湾曲等した状態で密着して、経時硬化性材料５を間隙Ｇから漏洩させないものとなる。

鞘管３は、図１３に示すように、鋼管が用いられるとともに、鞘管３と鋼管杭４との間となる間隙Ｇで、鋼（鉄）よりもイオン化傾向の大きなアルミ、亜鉛、アルミと亜鉛の合金等でシート状等の通電性部材６２が、鋼管杭４の外周面４０ａ及び鞘管３の内面３ｂの何れか一方又は両方に配設されることで、鋼管杭４に電気防食が施される。

鞘管３は、特に、図１４に示すように、各々の鞘管３の外面３ａに、重防食塗覆層等の被覆防食層３４が形成されることが望ましい。被覆防食層３４は、各々の鞘管３の下端部３２から中間部３３まで連続して形成されて、コンクリート製杭頭連結材２の下面２ａよりも下の範囲で、必要に応じて、さらに、コンクリート製杭頭連結材２のコンクリートに５０ｍｍ〜１００ｍｍ埋設される範囲まで形成される。

被覆防食層３４は、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂等の高分子系防食材を用いた重防食塗覆層で形成されて、又は、図１５に示すように、重層構造のペトロラタム系被覆防食層３５で形成されてもよい。ペトロラタム系被覆防食層３５は、各々の鞘管３の外面３ａに隣接して１層目の内側層となるペトロラタム系防食材層３５ａ、ペトロラタム系防食材層３５ａに隣接して２層目の中間層となる緩衝層３５ｂ、及び、緩衝層３５ｂに隣接して３層目の外側層となる防護層３５ｃの重層構造となる。

ペトロラタム系防食材層３５ａには、例えば、ペトロラタムペースト又はペトロラタム含浸テープ等が用いられる。また、緩衝層３５ｂには、例えば、発泡ウレタン又は発泡ポリエチレン等が用いられる。さらに、防護層３５ｃには、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、高耐食性ステンレスを含むステンレス、チタン、鋼材、又は、ＦＲＰの外側にチタンを配置したもの等が用いられる。

被覆防食層３４は、必要に応じて、図１６に示すように、各々の鞘管３の下端部３２を被覆する被覆防食層３４の下端側３４ａで、エポキシ樹脂等の高分子系防食材を用いた水中硬化パテ等の端面シール材３７が設けられる。このとき、端面シール材３７は、被覆防食層３４の下端側３４ａの端面からの海水等の侵入を防止したり、ペトロラタム成分が漏出しないように覆われるものとして、水中硬化パテ等が盛られることで設けられる。

被覆防食層３４は、鞘管３の下端部３２を被覆する被覆防食層３４の下端側３４ａに、鋼板又は鉄板等の端面保護部材３６が設けられる。端面保護部材３６は、略円環状に形成されるとともに、被覆防食層３４の下端側３４ａの端面を取り囲むようにして、鞘管３の下端部３２の外面３ａに溶接等で固着される。

端面保護部材３６は、鞘管３の外面３ａに溶接等で固着される固着面３６ａから、鞘管３の外面３ａと離間するように延びる離間面３６ｂが連続して形成される。端面保護部材３６は、鞘管３の外面３ａと離間面３６ｂとの間に、端面シール材３７を収納するための収納空間Ｓが形成されることで、端面シール材３７が収納空間Ｓに収納させて設けられて、被覆防食層３４の下端側３４ａの端面が端面シール材３７で覆われる。

本発明を適用した杭式基礎構造物１の施工方法は、図１７に示すように、鋼管杭４の天端から、コンクリート製杭頭連結材２の下面２ａよりも下に少なくとも鋼管杭４の杭径分下がった位置まで、鋼管杭４の内部に中詰めコンクリートが充填された状態となるものである。本発明を適用した杭式基礎構造物１の施工方法は、第１実施形態において、複数の鞘管３の各々の内部３０に鋼管杭４の頭部４０を挿通して連結する連結工程と、コンクリート製杭頭連結材２を製作する設置工程とを備える。

連結工程では、複数の鞘管３の各々の内部３０に鋼管杭４の頭部４０を挿通して、鞘管３と鋼管杭４との間に形成された間隙Ｇに経時硬化性材料５を充填する。このとき、連結工程では、補強部材２２で互いに連結された複数の鞘管３の各々の内部３０に、水底地盤８１に打設された複数の鋼管杭４の各々の頭部４０を挿通して、特に、干潮時水位８０ａよりも下方に各々の鞘管３の下端部３２を配置する。

設置工程では、図５に示すように、鞘管３、鉄筋定着用鋼板６及び上部工鉄筋６０等を取り囲むように型枠２１を配設して、コンクリート製杭頭連結材２となるコンクリートを打設、硬化させる。このとき、設置工程では、図１７に示すように、特に、補強部材２２を支保材の一部として利用しながら上部工鉄筋６０を配筋して、鞘管３、上部工鉄筋６０及び補強部材２２を埋め込むようにしてコンクリートを打設する。

設置工程では、鞘管３及び上部工鉄筋６０等を埋め込むようにしてコンクリートを打設することで、複数の鞘管３を下方に向けて突出させたコンクリート製杭頭連結材２を製作して、コンクリート製杭頭連結材２の下面２ａを干潮時水位８０ａよりも上方に配置する。このとき、本発明を適用した杭式基礎構造物１の施工方法では、第１実施形態において、杭式基礎構造物１が沿岸の水域に杭式桟橋等として設けられるものとなる。

本発明を適用した杭式基礎構造物１の施工方法は、第２実施形態において、複数の鞘管３の各々の内部３０に鋼管杭４の頭部４０を挿通して連結する連結工程と、コンクリート製杭頭連結材２を製作する設置工程とを備える。

連結工程では、複数の鞘管３の各々の内部３０に鋼管杭４の頭部４０を挿通して、鞘管３と鋼管杭４との間に形成された間隙Ｇに経時硬化性材料５を充填する。このとき、連結工程では、補強部材２２で互いに連結された複数の鞘管３の各々の内部３０に、水底地盤８１に打設された複数の鋼管杭４の各々の頭部４０を挿通して、特に、干潮時水位８０ａよりも下方に各々の鞘管３の下端部３２を配置する。連結工程では、特に、第２実施形態において、補強部材２２を支保材の一部として利用しながら上部工鉄筋６０を配筋する。

設置工程では、図５に示すように、鞘管３、鉄筋定着用鋼板６及び上部工鉄筋６０等を取り囲むように型枠２１を配設して、図１７に示すように、鞘管３、上部工鉄筋６０及び補強部材２２を埋め込むようにしてコンクリートを打設する。設置工程では、複数の鞘管３が下方に向けて突出させたコンクリート製杭頭連結材２を製作して、コンクリート製杭頭連結材２の下面２ａを干潮時水位８０ａよりも上方に配置する。そして、第２実施形態においても、杭式基礎構造物１が沿岸の水域に杭式桟橋等として設けられるものとなる。

本発明を適用した杭式基礎構造物１の施工方法は、第３実施形態において、複数の鞘管３の各々の内部３０に鋼管杭４の頭部４０を挿通して連結する連結工程を備え、この連結工程で、特に、プレキャストコンクリートのコンクリート製杭頭連結材２が製作される。

連結工程では、複数の鞘管３、上部工鉄筋６０及び補強部材２２を埋め込むようにしてコンクリートを打設したプレキャストコンクリートを用いることで、複数の鞘管３が下方に向けて突出させたコンクリート製杭頭連結材２を製作する。

連結工程では、次に、プレキャストコンクリートのコンクリート製杭頭連結材２の下面２ａを干潮時水位８０ａよりも上方に配置するとともに、複数の鞘管３の各々の内部３０に、水底地盤８１に打設された複数の鋼管杭４の各々の頭部４０を挿通する。連結工程では、干潮時水位８０ａよりも下方に鞘管３の下端部３２を配置することで、第３実施形態においても、杭式基礎構造物１が沿岸の水域に杭式桟橋等として設けられるものとなる。

本発明を適用した杭式基礎構造物１は、図１７に示すように、干潮時水位８０ａよりも上方にコンクリート製杭頭連結材２の下面２ａが配置されて、また、鞘管３の下端部３２が干潮時水位８０ａよりも下方に配置されるものとなる。これにより、本発明を適用した杭式基礎構造物１は、干潮時水位８０ａよりも上方で鋼管杭４の頭部４０を露出させないものとして、鞘管３に挿通した鋼管杭４の防食性能を向上させることが可能となる。

本発明を適用した杭式基礎構造物１は、鞘管３と鋼管杭４との間に形成された間隙Ｇに経時硬化性材料５が充填されることで、鞘管３の下端部３２から間隙Ｇへの海水の浸入を防止することができる。これにより、本発明を適用した杭式基礎構造物１は、モルタル等の経時硬化性材料５と鋼管等の鞘管３とで、鋼管杭４の頭部４０が二重防食されるものとなり、鞘管３に挿通した鋼管杭４の防食性能を一段と向上させることが可能となる。

ここで、杭式桟橋等として設けられる鋼管杭４の頭部４０には、特に、複数の鋼管杭４が鞘管３を介在させてコンクリート製杭頭連結材２で連結されることで、コンクリート製杭頭連結材２に対する外力作用により大きな曲げモーメントが発生する。このとき、鋼管杭４の頭部４０には、この曲げモーメントが伝達されて、大きな曲げ応力が発生する。

本発明を適用した杭式基礎構造物１は、鞘管３と鋼管杭４との間で間隙Ｇに経時硬化性材料５が充填されることで、鞘管３の上端部３１から下端部３２まで連続して、鞘管３の内部３０で鋼管杭４の頭部４０が経時硬化性材料５に包摂されるものとなる。これにより、本発明を適用した杭式基礎構造物１は、鋼管杭４の頭部４０が経時硬化性材料５に包摂されて、高さ方向Ｙに分散して曲げモーメントが伝達されることで、鋼管杭４の頭部４０に発生する曲げ応力を分散させて応力集中を緩和させることが可能となる。

本発明を適用した杭式基礎構造物１は、図１３に示すように、鋼管が用いられた鞘管３と鋼管杭４との間で間隙Ｇに通電性部材６２が配設されて、流電陽極方式、外部電源方式等の電気防食が鋼管杭４に施される。これにより、本発明を適用した杭式基礎構造物１は、流電陽極方式等で鋼管杭４の頭部４０が電気防食されるものとなり、鞘管３に挿通した鋼管杭４の防食性能を一段と向上させることが可能となる。

本発明を適用した杭式基礎構造物１は、図１４、図１５に示すように、被覆防食層３４が鞘管３の外面３ａに形成されることで、重層構造のペトロラタム系被覆防食層３５等で鞘管３の外面３ａを防食するものとなる。これにより、本発明を適用した杭式基礎構造物１は、モルタル等の経時硬化性材料５、鋼管等の鞘管３、及び、重層構造等の被覆防食層３４で、鋼管杭４の頭部４０が三重防食されるものとなり、鋼管杭４の防食性能を一段と向上させることが可能となる。

本発明を適用した杭式基礎構造物１は、図１６に示すように、被覆防食層３４の下端側３４ａに、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂等の高分子系防食材を用いた端面シール材３７が設けられる。このとき、本発明を適用した杭式基礎構造物１は、被覆防食層３４の下端側３４ａの端面が端面シール材３７で露出しないように覆われるものとなり、腐食進行の始点となる被覆防食層３４の下端側３４ａの端面が端面シール材３７で被覆される。

これにより、本発明を適用した杭式基礎構造物１は、腐食進行の始点となる被覆防食層３４の下端側３４ａの端面が被覆されることで、被覆防食層３４の防食性能を向上させて、鋼管杭４の頭部４０の長期に亘った三重防食状態を維持することが可能となる。本発明を適用した杭式基礎構造物１は、特に、端面シール材３７が端面保護部材３６の収納空間Ｓに収納されることで、被覆防食層３４の下端側３４ａへの端面シール材３７の密着性が向上するため、より長期に亘って三重防食状態を維持することが可能となる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。

１ ：杭式基礎構造物
２ ：コンクリート製杭頭連結材
２ａ ：下面
２１ ：型枠
２２ ：補強部材
２３ ：中空部材
２３ａ ：内空部
３ ：鞘管
３ａ ：外面
３ｂ ：内面
３０ ：内部
３１ ：上端部
３２ ：下端部
３３ ：中間部
３４ ：被覆防食層
３４ａ ：下端側
３５ ：ペトロラタム系被覆防食層
３５ａ ：ペトロラタム系防食材層
３５ｂ ：緩衝層
３５ｃ ：防護層
３６ ：端面保護部材
３６ａ ：固着面
３６ｂ ：離間面
３７ ：端面シール材
４ ：鋼管杭
４０ ：頭部
４０ａ ：外周面
５ ：経時硬化性材料
５１ ：底型枠
５１ａ ：底型枠ユニット
５１ｂ ：支承板
５２ ：杭間隔保持部材
５３ ：上部工係止部材
５３ａ ：開孔
５４ ：吊り金具
５５ ：スペーサー
５６ ：揺動防止治具
５６ａ ：ボルト保持部材
５６ｂ ：揺動防止用ボルト
５７ ：シール材把持用突設部材
５７ａ ：シール材
５８ ：シール用緩衝材
６ ：鉄筋定着用鋼板
６０ ：上部工鉄筋
６１ ：突起部
６２ ：通電性部材
８ ：床版
８０ ：海水面
８０ａ ：干潮時水位
８１ ：水底地盤
Ｇ ：間隙
Ｓ ：収納空間
Ｘ ：幅方向
Ｙ ：高さ方向

Claims (25)

1. 沿岸の水域に設けられる杭式基礎構造物であって、
   複数の鞘管が下方に向けて突出させて配設されたコンクリート製杭頭連結材と、複数の前記鞘管の各々の内部に挿通される鋼管杭とを備え、
   前記コンクリート製杭頭連結材は、干潮時水位よりも下方に前記鞘管の下端部が配置されて、前記鞘管と前記鋼管杭との間に形成された間隙に経時硬化性材料が充填されること
   を特徴とする杭式基礎構造物。
2. 前記コンクリート製杭頭連結材は、干潮時水位よりも上方に下面が配置されること
   を特徴とする請求項１記載の杭式基礎構造物。
3. 前記鞘管は、鋼材、ステンレス又はチタン等の耐食性金属が用いられること
   を特徴とする請求項１又は２記載の杭式基礎構造物。
4. 前記鞘管は、鋼管が用いられるとともに、鋼よりもイオン化傾向の大きなアルミ、亜鉛、アルミと亜鉛の合金等の通電性部材が、前記鋼管杭の外周面及び前記鞘管の内面の何れか一方又は両方に配設されることで、前記鋼管杭に電気防食が施されること
   を特徴とする請求項１又は２記載の杭式基礎構造物。
5. 前記鞘管は、前記コンクリート製杭頭連結材の少なくとも下面よりも下の範囲で、被覆防食層が外面に形成されること
   を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の杭式基礎構造物。
6. 前記鞘管は、前記コンクリート製杭頭連結材のコンクリートに５０ｍｍ〜１００ｍｍ埋設される範囲まで、前記被覆防食層が形成されること
   を特徴とする請求項５記載の杭式基礎構造物。
7. 前記鞘管は、高分子系防食材を用いた重防食塗覆層で前記被覆防食層が形成されること
   を特徴とする請求項５又は６記載の杭式基礎構造物。
8. 前記鞘管は、前記外面に接した１層目のペトロラタム系防食材層、前記ペトロラタム系防食材層に接した２層目の緩衝層、及び、前記緩衝層に接した３層目の防護層で、重層構造のペトロラタム系被覆防食層が形成されて、前記ペトロラタム系被覆防食層で前記被覆防食層が形成されること
   を特徴とする請求項５又は６記載の杭式基礎構造物。
9. 前記被覆防食層は、端面シール材が下端側に設けられること
   を特徴とする請求項５〜８の何れか１項記載の杭式基礎構造物。
10. 前記被覆防食層は、前記端面シール材を収納するための収納空間が形成された端面保護部材が下端側に設けられること
    を特徴とする請求項９記載の杭式基礎構造物。
11. 複数の前記鞘管は、所定の剛性を有する補強部材で互いに連結されること
    を特徴とする請求項１〜１０の何れか１項記載の杭式基礎構造物。
12. 前記補強部材は、Ｈ形鋼、山形鋼又は溝形鋼の形鋼が用いられること
    を特徴とする請求項１１記載の杭式基礎構造物。
13. 前記補強部材は、鋼管若しくは外面突起付き鋼管、又は、Ｈ形鋼若しくは外面突起付きＨ形鋼を並設して、略中空状の内空部が形成された中空部材が用いられること
    を特徴とする請求項１１又は１２記載の杭式基礎構造物。
14. 前記鞘管は、上部工係止部材が上端部に設けられること
    を特徴とする請求項１〜１３の何れか１項記載の杭式基礎構造物。
15. 前記上部工係止部材は、板厚方向に貫通する開孔が形成されること
    を特徴とする請求項１４記載の杭式基礎構造物。
16. 前記間隙では、前記鋼管杭の外周面及び前記鞘管の内面の何れか一方又は両方に突起部が形成されること
    を特徴とする請求項１〜１５の何れか１項記載の杭式基礎構造物。
17. 前記間隙では、前記鞘管の内面から突出するスペーサーが設けられて、又は、前記内面から突出して前記鋼管杭の外周面に当接される揺動防止治具が設けられること
    を特徴とする請求項１〜１６の何れか１項記載の杭式基礎構造物。
18. 前記間隙では、前記スペーサーとともに、前記内面から突出して前記鋼管杭の外周面に当接される揺動防止治具が設けられること
    を特徴とする請求項１７記載の杭式基礎構造物。
19. 前記間隙では、前記鞘管の内面から突出してシール材が固定されるシール材把持用突設部材が設けられること
    を特徴とする請求項１〜１８の何れか１項記載の杭式基礎構造物。
20. 前記鞘管は、底型枠が下端部に設けられること
    を特徴とする請求項１〜１８の何れか１項記載の杭式基礎構造物。
21. 複数の前記鞘管は、各々の前記底型枠が杭間隔保持部材で互いに連結されること
    を特徴とする請求項２０記載の杭式基礎構造物。
22. 前記鞘管は、上部工鉄筋が定着される鉄筋定着用鋼板が外面に設けられること
    を特徴とする請求項１〜２１の何れか１項記載の杭式基礎構造物。
23. 前記鞘管、前記鉄筋定着用鋼板及び前記上部工鉄筋を取り囲むように型枠が配設されること
    を特徴とする請求項２２記載の杭式基礎構造物。
24. 沿岸の水域に設けられる杭式基礎構造物の施工方法であって、
    複数の鞘管の各々の内部に鋼管杭の頭部を挿通して前記鞘管と前記鋼管杭との間に形成された間隙に経時硬化性材料を充填する連結工程と、型枠を配設してコンクリートを打設、硬化させる設置工程とを備え、
    前記連結工程では、所定の剛性を有する補強部材で互いに連結された複数の前記鞘管の各々の内部に、地盤に打設された複数の前記鋼管杭の各々の頭部を挿通して、干潮時水位よりも下方に前記鞘管の下端部を配置して、
    前記設置工程では、前記鞘管及び前記補強部材を埋め込むようにしてコンクリートを打設することで、複数の前記鞘管を下方に向けて突出させたコンクリート製杭頭連結材を製作して、前記鋼管杭の天端から、前記コンクリート製杭頭連結材の下面よりも下に少なくとも前記鋼管杭の杭径分下がった位置まで、前記鋼管杭の内部に中詰めコンクリートが充填された状態となること
    を特徴とする杭式基礎構造物の施工方法。
25. 沿岸の水域に設けられる杭式基礎構造物の施工方法であって、
    複数の鞘管の各々の内部に鋼管杭の頭部を挿通して前記鞘管と前記鋼管杭との間に形成された間隙に経時硬化性材料を充填する連結工程を備え、
    前記連結工程では、所定の剛性を有する補強部材で互いに連結された複数の前記鞘管、上部工鉄筋及び前記補強部材を埋め込むようにしてコンクリートを打設したプレキャストコンクリートを用いることで、複数の前記鞘管を下方に向けて突出させたコンクリート製杭頭連結材を製作して、複数の前記鞘管の各々の内部に、地盤に打設された複数の前記鋼管杭の各々の頭部を挿通して、干潮時水位よりも下方に前記鞘管の下端部を配置することで、前記鋼管杭の天端から、前記コンクリート製杭頭連結材の下面よりも下に少なくとも前記鋼管杭の杭径分下がった位置まで、前記鋼管杭の内部に中詰めコンクリートが充填された状態となること
    を特徴とする杭式基礎構造物の施工方法。

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