JP2018017111A - 止水作業空間の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】橋脚等を水域に施工する際に、止水作業空間を効率よく構築することができ、かつ、水域を仕切る矢板の変形を抑制できる止水作業空間の構築方法を提供する。
【解決手段】隣接して水底に打設した複数の矢板１によって水域を止水対象水域ＷＡ１と非対象水域ＷＡ２とに仕切る。次いで、止水対象水域ＷＡ１の水位ＷＬ１および非対象水域ＷＡ２の水位ＷＬ２が矢板１の上端部に位置する状態で、止水対象水域ＷＡ１を所定深さの水底Ｇ１まで掘削し、水底Ｇ１の上に水中コンクリートを打設して底盤１４を形成する。次いで、予め組み立てられている大組支保工６を気中から止水対象水域ＷＡ１に沈設する。次いで、止水対象水域ＷＡ１の水を外部に排出することにより止水対象水域ＷＡ１を気中状態の止水作業空間ＤＡにする。
【選択図】図７

Description

本発明は、止水作業空間の構築方法に関し、さらに詳しくは、橋脚等を水域に施工する際に、止水作業空間を効率よく構築することができ、かつ、水域を仕切る矢板の変形を抑制できる止水作業空間の構築方法に関するものである。

海や河川等の水域に橋脚等の構造物を構築する場合には、まず、構造物を構築する領域に気中で作業を行なえる止水作業空間を構築し、その後に、止水作業空間内において構造物の施工を行う。従来、水域に止水作業空間を構築する場合には、まず、水底に矢板を打設して止水対象領域とその外側の領域とを水密に締切る。その後、止水対象領域内の水を所定の深さで複数段階で排出して止水対象領域内の水位を段階的に下げる。この水位を下げた段階ごとに順次下方の気中状態の現場で支保工の組み立てと設置を行い、支保工により矢板を支持する（例えば、特許文献１参照）。その後、止水対象領域内の水底を所望の深さまで掘削して、掘削した水底に水中コンクリートを打設して底盤を形成する。その後、止水対象領域内に残存している水を外部に排水することにより水域に止水作業空間を構築する。

しかしながら、上述した従来の構築方法では、排水作業、支保工の現場組立および設置作業を段階毎に行う必要があるため、作業が非常に煩雑になる。これに伴い、作業効率が低下し、工期の短縮化を妨げる一因になる。また、止水対象領域内の水位を段階的に下げながら気中状態になった現場で順次支保工の設置を行っていくので、水圧による矢板の累積変形量が大きくなるという問題もある。

特開２０１１−２４７０５０号公報

本発明の目的は、橋脚等を水域に施工する際に、止水作業空間を効率よく構築することができ、かつ、水域を仕切る矢板の変形を抑制できる止水作業空間の構築方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の止水作業空間の構築方法は、隣接して水底に打設した複数の矢板によって止水対象水域と非対象水域とに仕切る仕切り工程と、前記止水対象水域に支保工を設置して前記矢板を前記支保工により支持する支保工設置工程と、前記支保工を設置した前記止水対象水域の水を外部に排出することにより前記止水対象水域を気中状態の止水作業空間にする排水工程とを有する止水作業空間の構築方法において、前記仕切り工程と前記支保工設置工程との間で、前記止水対象水域および前記非対象水域の水位が前記矢板の上端部に位置する状態で、前記止水対象水域の水底を所定深さまで掘削する掘削工程と、この掘削した後の水底の上に水中コンクリートを打設して底盤を形成する底盤形成工程とを有し、前記支保工設置工程では、前記支保工として予め組み立てられている大組支保工を使用して、この大組支保工を気中から前記止水対象水域に沈設することを特徴とする。

本発明によれば、掘削工程と底盤形成工程を両水域の水位が概ね同じ高さ位置の状態で行なうので、矢板に作用する両水域からの水圧がバランスして矢板の変形を抑えることができる。しかも、支保工として予め組み立てられている大組支保工を気中から止水対象水域に沈設することで、従来のような段階毎に行う排水作業、支保工の現場組立および設置作業が不要になる。これにより、工期の短縮を図ることができる。さらに、底盤と全段の大組支保工がすべて機能する状態で排水を行うので、従来の工法に比して水圧による矢板の累積変形量を小さくすることができる。

前記大組支保工としては例えば、大火打ち式の支保工を用いる。大火打ち式の支保工では中央部分に大きな開口部を確保できるので大きな作業空間を得ることができる。そのため、止水作業空間内に橋脚等の構造物を構築する際の施工効率の向上を図るには有利になる。

例えば、前記止水対象水域の水底に打設した中間杭および前記矢板に、上下方向に間隔をあけた複数の所定高さ位置にブラケットを取付け、それぞれの所定高さ位置に取付けられた前記ブラケットにより前記大組支保工を支持することにより、複数の前記大組支保工を上下に間隔をあけて設置する。この場合には、予め取付けたブラケットに大組支保工を設置することで大組支保工の位置決めおよび固定を行うことができる。

本発明の仕切り工程により仕切られた水域を縦断面視で例示する説明図である。 図１の水域を平面視で例示する説明図である。 本発明の掘削工程により掘削された水域を縦断面視で例示する説明図である。 図２の水域を平面視で例示する説明図である。 本発明の底盤形成工程により底盤が形成された水域を縦断面視で例示する説明図である。 本発明の支保工設置工程によりブラケットが設置された水域を平面視で例示する説明図である。 本発明の支保工設置工程により大組支保工を設置している状況を縦断面視で例示する説明図である。 本発明の支保工設置工程により最下段の大組支保工が設置された水域を平面視で例示する説明図である。 本発明の支保工設置工程により全段の大組支保工が設置された水域を縦断面視で例示する説明図である。 本発明の排水工程を経て構築した止水作業空間を縦断面視で例示する説明図である。 図１０の止水作業空間に橋脚を構築している状態を縦断面視で例示する説明図である。 図１１の橋脚の施工が完了した状態を縦断面視で例示する説明図である。

以下、本発明の止水作業空間の構築方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。本発明は、図１〜１０に例示する仕切り工程、掘削工程、底盤形成工程、支保工設置工程、排水工程の５つの工程を順次行って止水対象水域に止水作業空間を構築する。構築された止水作業空間には図１２に示すような橋脚１６が施工される。

図１、２に例示する仕切り工程では、止水対象水域ＷＡ１を区画する矢板１を水底Ｇに打設する。矢板１の上端部は、水上に突出した状態にする。打設した矢板１の上端部には水平方向に延在する定規材２を設置する。定規材２に沿わせるように水底Ｇに矢板１を打設して、隣り合う矢板１どうしの継手を連結する。定規材２を用いることで矢板１の位置決めをするとともに矢板１の打設時のぶれを抑制することができる。定規材２としては、例えば、Ｈ形鋼を用いる。

隣接して水底に打設した複数の矢板１によって、水域を止水対象水域ＷＡ１とその外側の非対象水域ＷＡ２とに仕切る。この実施形態では、矢板１として鋼管矢板を使用し、平面視で四角形状の止水対象水域ＷＡ１（止水作業空間ＤＡ）を形成している。矢板１としては他にも、例えば、ハット型の鋼矢板や直線型の鋼矢板等を使用することができる。止水対象水域ＷＡ１は、平面視で円形など任意の形状にすることができる。

次いで、図３、４に例示する掘削工程では、止水対象水域ＷＡ１における矢板１の上端部に仮支保工３を設置し、仮支保工３により矢板１を水平方向に支持した状態にする。この実施形態では、仮支保工３として切梁式の仮支保工を用いている。切梁式の仮支保工は、矢板１の止水対象水域ＷＡ１側の面に沿って水平方向に延在する腹起し７と、対向する腹起し７どうしを連結して支持する切梁８とを有している。それぞれの切梁８には伸縮可能なジャッキ１０が介在されている。この仮支保工３には、さらに、腹起し７および切梁８を補強する火打ち梁９も設けられている。仮支保工３として例えば、腹起し７と、隣り合う腹起し７どうしを連結して支持する火打ち梁９とを有する大火打ち式の仮支保工を用いることもできる。

仮支保工３を設置する手順は例えば、矢板１の所定高さ位置にブラケット５を取り付ける。そして、腹起し７をブラケット５上に設置し、腹起し７を矢板１に固定する。次いで、起重機船２０等を使用して切梁８を対向する腹起し７と腹起し７との間の所定位置に配置した状態で、ジャッキ１０を伸長させて切梁８を腹起し７どうしの間で突っ張った状態にする。そして、切梁８を腹起し７に連結する。次いで、腹起し７どうしの交差周辺、腹起し７と切梁８との交差周辺に火打ち梁９を設置して補強する。以上により、矢板１に対して仮支保工３を固定する。

次いで、止水対象水域ＷＡ１の水位ＷＬ１と非対象水域ＷＡ２の水位ＷＬ２とが概ね同じ高さ位置（例えば、上下差が１ｍ以内）の状態で止水対象水域ＷＡ１を所定深さの水底Ｇ１まで掘削する。水底Ｇ１の掘削は例えば、グラブ浚渫船やクラムシェル等によって行う。

この実施形態では、矢板１の上端部に連通孔１１が形成されている。連通孔１１を通じて止水対象水域ＷＡ１と非対象水域ＷＡ２との間を水が流通する。そのため、止水対象水域ＷＡ１の水位ＷＬ１と非対象水域ＷＡ２の水位ＷＬ２とが矢板１の上端部で概ね同じ高さ位置に維持される。ポンプ等を使用して止水対象水域ＷＡ１の水位ＷＬ１と非対象水域ＷＡ２の水位ＷＬ２とを概ね同じ高さ位置になるように調整することもできる。

このように、本発明では、掘削工程を止水対象水域ＷＡ１の水位ＷＬ１および非対象水域ＷＡ２の水位ＷＬ２が概ね同じ高さ位置の状態で行なうので、矢板１に作用する両水域からの水圧がバランスして矢板１の変形を抑えることができる。この実施形態では、さらに、矢板１の上端部に仮支保工３を設置しているので、止水対象水域ＷＡ１を水底Ｇ１まで掘削することで、止水対象水域ＷＡ１の水位ＷＬ１が非対象水域ＷＡ２の水位ＷＬ２に比べて若干低くなった場合おいても、仮支保工３により水圧による矢板１の変形を抑えるには有利になっている。したがって、矢板１の変形が大きくなりそうな現場では仮支保工３を設置する。

次いで、図５に例示する底盤形成工程においても、掘削工程に引き続いて、止水対象水域ＷＡ１の水位ＷＬ１と非対象水域ＷＡ２の水位ＷＬ２とを概ね同じ高さ位置とする。底盤形成工程では、まず、止水対象水域ＷＡ１の水底Ｇ１に複数の中間杭４を打設する。中間杭４としては、例えば、Ｈ形鋼を用いる。中間杭４は、後に設置する大組支保工６の内周縁に沿う位置に配置する。水底Ｇ１の地盤強度が不十分な場合には、公知の地盤改良工法によって水底Ｇ１の地盤強度を向上させる。

次いで、止水対象水域ＷＡ１の水底Ｇ１の上に敷砂１３を敷き詰めて均す。そして、均した敷砂１３の上に水中コンクリートを打設して底盤１４を形成し、その後、仮支保工３を矢板１から取り外して撤去する。水中コンクリートは、水中での材料分離を防ぐために、例えば、水中不分離性混和剤や流動化剤等の混和剤が添加された水中不分離性コンクリートを使用する。

止水対象水域ＷＡ１の水底Ｇ１の上に水中コンクリートが固化した底盤１４を形成することで、底盤１４により矢板１を水平方向に支持することができる。これにより、矢板１の変形をより抑えることができる。中間杭４の下端部は底盤１４により強固に支持される。

次いで、図６〜９に例示する支保工設置工程では、複数の大組支保工６を上下に間隔をあけて設置する。まず、図６に示すように、中間杭４と矢板１の最下段の大組支保工６を設置する所定高さ位置にそれぞれブラケット５を取り付ける。そして、図７に示すように、予め組み立てられた大組支保工６を起重機船２０等を使用して気中から止水対象水域ＷＡ１に沈めて、ブラケット５上に設置する。水中における作業は主に潜水士によって行う。

図８に示すように、この実施形態では、大組支保工６として腹起し７と火打ち梁９とを有する大火打ち式の支保工を用いている。火打ち梁９は腹起し７で形成された隅に斜めに架け渡された梁部材である。大組支保工６には、腹起し７および火打ち梁９を補強する切梁８も設けられている。大組支保工６の平面視の中央部分には、これから構築される橋脚１６が収まる大きさの開口部が形成されている。矢板１に取り付けたブラケット５上に腹起し７を載置するとともに、中間杭４に取り付けたブラケット５上に火打ち梁９と切梁８を載置することで大組支保工６を仮設置する。

次いで、図８に示すように、腹起し７と矢板１の間に水中コンクリート等の間詰材１２を充填して、間詰材１２を固化させることにより矢板１に対して大組支保工６を固定する。これにより、１段の大組支保工６の設置が完了する。同様に、ブラケット５の取り付け作業、大組支保工６の沈設作業、間詰材１２の充填作業を繰り返し行うことで、図９に例示するように下段から上段にかけて上下方向に間隔をあけて複数段の大組支保工６を設置する。

次いで、図１０に例示する排水工程では、止水対象水域ＷＡ１の水をポンプ等を使用して外部に排出することにより止水対象水域ＷＡ１を気中状態の止水作業空間ＤＡにする。この実施形態では、矢板１に連通孔１１が形成されているので、排水工程を行う際には連通孔１１は塞いでおく。以上により、止水作業空間ＤＡの構築が完了する。

その後、図１１に例示する橋脚構築工程では、底盤１４の上に鉄筋を組み上げてコンクリートを打設することにより、橋脚１６の土台となる頂版１５を形成する。そして、頂版１５の上に橋脚１６を構築するための足場を構築する。次いで、橋脚１６の最下段を構成する鉄筋を組み上げて、鉄筋の外側に型枠を設置する。そして、型枠内にコンクリートを打設することにより、橋脚１６の最下段を構築する。同様に、鉄筋の組み上げ、型枠の設置、コンクリート打設を繰り返し行うことで、橋脚１６を下段から上段にかけて順次構築する。

橋脚１６の構築が完了した後は、止水作業空間ＤＡに水を注水して止水対象水域ＷＡ１（止水作業空間ＤＡ）の水位Ｗ１を非対象水域ＷＡ２との水位ＷＬ２とを概ね同じ高さにする。そして、矢板１に作用する両水域からの水圧がバランスした状態で大組支保工６を撤去する。次いで、矢板１の水底Ｇに埋設されている部分を残した状態で切断し、その上方の不要な部分は撤去する。中間杭４の頂版１５よりも上側に突出する部分も切断して撤去する。最後に適宜土砂の埋め戻しを行うことにより図１２に例示するように橋脚１６の施工が完了する。

本発明では上述したとおり、支保工として予め組み立てられている大組支保工６を気中から止水対象水域ＷＡ１に沈設するので、従来のような段階毎に行う排水作業、支保工の現場組立および設置作業が不要になる。これにより、従来に比して工期の大幅な短縮を図ることができる。また、従来では支保工を上段から下段にかけて設置していたため、下段の支保工を設置する際には、上段の支保工を避けながら設置作業を行なう必要があったが、本発明では大組支保工６を下段から上段にかけて設置することができるので、比較的広い作業空間を確保した状態で大組支保工６の設置作業を行なうことができる。

しかも、この実施形態では、大組支保工６を大火打ち式の支保工で構成し、大組支保工６の中央部分に大きな開口部を形成しているので、橋脚１６を構築する際に、工事の進行に合わせて支保工や足場を移設する盛り替えが不要となる。それ故、切梁式の支保工を設置する従来の工法に比して、橋脚１６の施工に要する工期の大幅な短縮を図ることができる。

さらに、本発明では、底盤１４と支保工（全段の大組支保工６）がすべて機能する状態で排水を行うので、従来の工法に比して水圧による矢板１の累積変形量を小さくすることができる。矢板１の累積変形量を小さくできることで、従来に比して支保工の段数や部材数を減らすことも可能になる。

中間杭４および矢板１の所定高さ位置にブラケット５を取付け、その後に大組支保工６を気中から止水対象水域ＷＡ１に沈設して、ブラケット５上に設置する構成にすると、ブラケット５により大組支保工６の位置決めを精度よく行うことができる。

実施形態では、支保工設置工程において、予め組み立てられている１つの大組支保工６を順次沈設する方法を例示したが、例えば、複数段あるいは全段の大組支保工６を予め連結して組み立てておき、これを沈設することもできる。また、大組支保工６は切梁式の支保工等で構成することもできる。

本発明は、平面視で四角形や円形、小判型等の任意形状の止水作業空間ＤＡを構築することも可能である。仮支保工３の構成や大組支保工６の構成、中間杭４の位置、中間杭４を打設するタイミング等も上記で示した実施形態に限定されず、適宜様々な構成にすることができる。また、本発明は、橋脚１６を施工する場合に限らず、例えば、風力発電の支柱を施工する場合等に採用することもできる。

１ 矢板
２ 定規材
３ 仮支保工
４ 中間杭
５ ブラケット
６ 大組支保工
７ 腹起し
８ 切梁
９ 火打ち梁
１０ ジャッキ
１１ 連通孔
１２ 間詰材
１３ 敷砂
１４ 底盤
１５ 頂版
１６ 橋脚
２０ 起重機船
ＷＡ１ 止水対象水域
ＷＡ２ 非対象水域
ＤＡ 止水作業空間
Ｇ 水底
Ｇ１ 止水対象水域の水底
ＷＬ１ 止水対象水域の水位
ＷＬ２ 非対象水域の水位

Claims (3)

1. 隣接して水底に打設した複数の矢板によって止水対象水域と非対象水域とに仕切る仕切り工程と、前記止水対象水域に支保工を設置して前記矢板を前記支保工により支持する支保工設置工程と、前記支保工を設置した前記止水対象水域の水を外部に排出することにより前記止水対象水域を気中状態の止水作業空間にする排水工程とを有する止水作業空間の構築方法において、
   前記仕切り工程と前記支保工設置工程との間で、前記止水対象水域および前記非対象水域の水位が前記矢板の上端部に位置する状態で、前記止水対象水域の水底を所定深さまで掘削する掘削工程と、この掘削した後の水底の上に水中コンクリートを打設して底盤を形成する底盤形成工程とを有し、前記支保工設置工程では、前記支保工として予め組み立てられている大組支保工を使用して、この大組支保工を気中から前記止水対象水域に沈設することを特徴とする止水作業空間の構築方法。
2. 前記大組支保工が、大火打ち式の支保工である請求項１に記載の止水作業空間の構築方法。
3. 前記止水対象水域の水底に打設した中間杭および前記矢板に、上下方向に間隔をあけた複数の所定高さ位置にブラケットを取付け、それぞれの所定高さ位置に取付けられた前記ブラケットにより前記大組支保工を支持することにより、複数の前記大組支保工を上下に間隔をあけて設置する請求項１または２に記載の止水作業空間の構築方法。

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