JP2018076660A - 鋼管杭の自沈防止装置及び自沈防止工法 - Google Patents

Abstract

【課題】根固め式の鋼管杭の施工を含む海上施工全体の施工時間の短縮及び材工費の削減を実現させることのできる鋼管杭の自沈防止装置及び自沈防止工法を提供する。【解決手段】本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、鋼管杭８の自沈を防止するものであって、鋼管杭８を取り囲むように海底地盤９に設置される筒状部材２を備え、筒状部材２は、鋼管杭８に連結されることで、海底地盤９内に流動性固化材を充填した根固め部８１の中に設けられた鋼管杭８の下端部８ｕを、根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持するものであることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止装置及び自沈防止工法に関する。

従来から、陸上施工において、鋼管杭を構築する際の施工性を向上することを目的として、例えば、特許文献１〜４に開示された鋼管コンクリート杭の設置方法等が提案されている。また、海上施工において、鋼管杭等を構築する際の施工性を向上することを目的として、例えば、特許文献５、６に開示されたウエル形成用鋼管矢板集合体等が提案されている。

特許文献１に開示されている鋼管コンクリート杭の設置方法は、地盤中にケーシングを垂直に埋設し、このケーシング内に挿入して杭となる鋼管を用意し、この鋼管の一端にネジを有するブラケットを固定し、鋼管を吊り下げてケーシング内の所定位置まで降下させ、前記ブラケットにネジ鉄筋を螺入する。ネジ鉄筋が貫通し、これを回転自在のナットで保持できる受け基台を用意し、前記ネジ鉄筋を受け基台に貫通させた状態で前記ネジ鉄筋を回転可能に仮固定して、ネジ鉄筋で鋼管を支持する。ナットまたはネジ鉄筋を回転させることにより前記鋼管の深度を微調整する。

特許文献２に開示された鋼管コンクリート構真柱の構築方法は、下部に場所打ち鉄筋コンクリート基礎杭のコンクリートを打設した杭孔にガイドパイプを垂直に吊込み、該ガイドパイプ内に底板を付けた中空鋼管柱を挿入し、該中空鋼管柱にコンクリートを投入しながらガイドパイプ内に中空鋼管柱を降下し、最後にコンクリートを充填した中空鋼管柱の自重によって該鋼管柱の下端を未硬化の前記基礎杭コンクリート内に沈下させ、基礎杭コンクリートと中空鋼管柱の充填コンクリートの安定化後、ガイドパイプ等を撤去し、コンクリート充填中空鋼管柱の外周杭孔内に杭孔掘削時排出した掘削土で作ったソイルモルタルを充填して鋼管コンクリート構真柱を構築する。

特許文献３に開示された杭を柱に利用した建築構造物に於ける杭の鉛直建て入れ方法及び該方法に用いる治具は、掘削孔口の周りにベースフレームを組む。該ベースフレーム上に４個の分割片に分割された杭支持及び固定板を載置する。各分割片は半径方向に摺動することができ、これにより杭支持及び固定板の中央の杭貫通口が拡縮する。また、前記ベースフレームの４個の主フレーム上に夫々立フレームを立設する。該立フレームの上端にはアームが横設され、該アームの先端が杭に可及的に近接することにより、杭支持部を形成している。更に、各アームの下面に杭押し装置を配設する。

特許文献４に開示された鋼管構真柱建込み工法は、基礎杭上に載置するベースプレートを底壁とする有底鋼管柱の内部に、この有底鋼管柱と同等乃至ほぼ同等の長さのスリーブ管を前記ベースプレートの適所から水密に立設させるとともに、このスリーブ管の下端をそのベースプレートに穿設した透孔により開口させてＣＦＴ用鋼管柱を構成し、このＣＦＴ用鋼管柱を安定液が注入されている杭孔内に建て込んだ後、そのスリーブ管を通じて杭孔内の下部に杭コンクリートを打設し、次いで、前記ＣＦＴ用鋼管柱内及び前記スリーブ管中の空間にＣＦＴ充填コンクリートを打設する。

特許文献５に開示されたウエル形成用鋼管矢板集合体及びその設置方法は、施工場所以外で複数の鋼管矢板を閉合して鋼管矢板集合体を作り、この鋼管矢板集合体を浮体とし水上を施工場所に移動し、上記鋼管矢板集合体を所定区域の水底地盤上に沈設し、必要に応じて沈設された鋼管矢板集合体の鉛直精度を調節し、上記鋼管矢板集合体の鋼管矢板を一本ずつ上記地盤内に打ち込む。

特許文献６に開示された杭式海洋構造物の施工方法及び杭式海洋構造物は、海洋構造物は躯体の四隅に形成したレグウェルにスパッドを嵌挿させ、その間に複数の杭打設用孔を形成する。杭打設用孔の底部をダイアフラムで封止する。海洋構造物の施工方法では、スパッドを嵌挿させたレグウェルと杭打設用孔とを備えた躯体を海上の所定位置に曳航して海上に支持する工程と、スパッドを躯体に対して昇降ジャッキによって降下させて海底に打設することで躯体を海面より上方の波浪の影響を受けない高さ位置に上昇させる工程と、この位置で躯体内の容器にバラスト水を注入して躯体の重量を増大させる工程と、躯体に設けた杭打設用孔を通して杭をスパッドより深く海底に打設して杭を躯体に固定する工程とを備える。

特開平６−１６７０１８号公報 特開平４−２８１９１５号公報 特開平１０−１４０５６４号公報 特開２００４−１６２３７０号公報 特開２００５−１４６６７１号公報 特開２０１３−２０４３９９号公報

ここで、鋼管杭を打設する方法として、鋼管杭の下端部周囲に流動性固化材（例えばセメントミルク）を固結させて根固めを設ける根固め式の施工方法がある。しかしながら、根固め式の施工方法を海上施工に用いた場合、流動性固化材が固結するまで（例えば、１日〜２日程度）の間、鋼管杭の自沈を防ぐ必要がある。この自沈防止の対策として、導杭及び導枠を仮設材に用いて鋼管杭を固定する方法が挙げられるが、この方法では、導杭を海底地盤に打設し、導杭の海上から突出している部分に導枠を水平方向に溶接やボルト接合で取り付け、鋼管杭の根固め部の流動性固化材が固結したのち、導枠及び導杭を撤去する工程が生じる。また、鋼管杭が大径・長尺になるほど鋼管杭の自重が大きくなるので、導枠及び導杭も大型化したり、１本の導杭で支えられる鋼管杭の本数を減らす必要がある。このような導杭及び導枠に関する工程は、鋼管杭の打設に関する施工を含む海上施工全体の施工期間の長期化を招くため、材料コストと施工費から成る材工費の増加が課題となっている。

そして、特許文献１〜４に開示された方法は、陸上における施工に関する技術の開示であり、陸上施工に比べて作業が難しい海上施工における鋼管杭の自沈防止について開示されていない。特許文献５、６に開示された方法は、鋼管矢板集合体又は杭を海底に直接打設しており、根固め式の施工方法における鋼管杭の自沈について開示されていない。また、特許文献５、６に開示された方法では、大組枠支持杭又はスパッドを海底に打設するため、仮に鋼管杭の自沈防止策として用いた場合、上述した内容と同様に施工期間の長期化、施工費用の増加が課題となる。

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、根固め式の鋼管杭の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現させることのできる鋼管杭の自沈防止装置及び自沈防止工法を提供することにある。

第１発明に係る鋼管杭の自沈防止装置は、鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止装置であって、鋼管杭を取り囲むように海底地盤に設置される筒状部材を備え、前記筒状部材は、前記鋼管杭に連結されることで、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた前記鋼管杭の下端部を、前記根固め部の底面部から離間した状態で、前記鋼管杭の位置を保持するものであることを特徴とする。

第２発明に係る鋼管杭の自沈防止装置は、第１発明において、前記筒状部材は、前記鋼管杭を取り囲むように形成される側壁部を有し、下方に向けて流体を噴射する噴射部が前記側壁部の下端部側に設けられることを特徴とする。

第３発明に係る鋼管杭の自沈防止工法は、鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止工法であって、鋼管杭を取り囲む筒状部材を海底地盤に設置する設置工程を備え、前記設置工程では、前記筒状部材を前記鋼管杭に連結することで、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた前記鋼管杭の下端部を、前記根固め部の底面部から離間した状態で、前記鋼管杭の位置を保持し、前記流動性固化材を固結させることを特徴とする。

第４発明に係る鋼管杭の自沈防止工法は、第３発明において、前記設置工程では、前記鋼管杭を取り囲むように形成される側壁部を有する前記筒状部材の前記側壁部の下端部側に設けられた噴射部から、下方に向けて流体を噴射して海底地盤の不陸を整正し、前記筒状部材を海底地盤に設置することを特徴とする。

第１発明〜第４発明によれば、筒状部材が鋼管杭に連結されることで、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた鋼管杭の下端部を、根固め部の底面部から離間した状態で、鋼管杭の位置を保持するものであることによって、根固め式の鋼管杭の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

また、第１発明〜第４発明によれば、鋼管杭の周囲を取り囲む筒状部材を備えることによって、海底地盤に設置したとき、鋼管杭に作用する波浪の影響が低減されるものとなるため、鋼管杭が波浪の影響によって横揺れするのを防止することが可能となる。

特に、第２発明又は第４発明によれば、下方に向けて水や空気等の流体が噴射される噴射部が側壁部の下端部側に設けられることにより、流体の噴射によって海底地盤の不陸を整正して筒状部材の上端開口面を略水平等に海底地盤に設置することで、筒状部材の転倒に対する安定性を向上させることが可能となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置を示す平面図であり、（ｂ）は、その正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置の変形例を示す平面図であり、（ｂ）は、その正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法を示す正面図であり、（ａ）は、筒状部材を海底地盤に設置した正面図であり、（ｂ）は、筒状部材の中空部に鋼管杭を打設した正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法を示す正面図であり、（ａ）は、筒状部材と鋼管杭とを連結した正面図であり、（ｂ）は、筒状部材を海底地盤から撤去した正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法の設置工程で海底地盤の不陸を整正する正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置が海底地盤に設けられる正面図であり、（ｂ）は、ケーシングが陸上地盤に設けられる正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置のうち、筒状部材の変形例を示す斜視図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１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。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、図１に示すように、根固め式の鋼管杭８の自沈を防止するものとして用いられる。

鋼管杭８は、図２に示すように、主に、スパイラル鋼管（例えば外径４００ｍｍ以上１６００ｍｍ以下程度）が用いられる。鋼管杭８は、孔開き鋼板等で構成される第１接続部８ａが外周面の周方向に等間隔で複数（図示では４箇所）溶接等で取り付けられて設けられる。なお、鋼管杭８は、複数の第１接続部８ａが外周面の周方向に等間隔に設けられるものに限定されない。鋼管杭８は、第１接続部８ａが高さ方向の略中央付近に取り付けられるものとするが、その取り付け位置は如何なる位置であってもよい。

鋼管杭８は、主に、港湾工事で桟橋基礎等に適用され、複数設けられる。鋼管杭８は、海底地盤９に下端部８ｕが打設される。鋼管杭８は、下端部８ｕが海底地盤９内の根固め部８１の中に設けられる。

鋼管杭８は、下端部８ｕの周囲の根固め部８１に流動性固化材（例えばセメントミルク）を充填し固結することで、根固めが設けられる。

鋼管杭８は、根固め部８１に充填した流動性固化材が固結したとき、下端部８ｕが根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、位置が保持されることで、下端部８ｕから鋼管杭８の荷重が分散され、支持力が得られる。

一方で、鋼管杭８は、根固め部８１に充填した流動性固化材が固結していないとき、自重により自沈して、根固め部８１の底面部８１ｕと接する海底地盤９に下端部８ｕが位置する場合があり、この場合、下端部８ｕに接する海底地盤９に局所的に大きな力が作用し、海底地盤９が破壊され、十分な支持力が得られないことが起こり得る。

このため、鋼管杭８は、流動性固化材が固結していない状態において、自重による自沈を防止し、下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で位置を保持し、下端部８ｕの荷重を根固め部８１内に分散させる必要がある。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、鋼管杭８を取り囲むように形成される筒状部材２を備える。

筒状部材２は、図２（ａ）に示すように、例えば、鋼管杭８よりも径が大きい平面視略円形状の鋼管（外径が２０００ｍｍ程度）が用いられる。なお、筒状部材２は、鋼板同士を互いに略筒状に溶接固定して形成された鋼板セルであってもよい。筒状部材２は、平面視略円形状に限らず、平面視略矩形状、平面視略多角形状に形成されるものであってもよい。

筒状部材２は、円筒状に形成される側壁部２１と、側壁部２１の内側に形成される略中空状の中空部２２とを有する。

筒状部材２は、中空部２２が側壁部２１によって仕切られることで、中空部２２とその外部とが隔てられて、中空部２２に作用する波浪による力が低減される。

筒状部材２は、側壁部２１の内周面の周方向に等間隔で孔開き鋼板等で構成される第２接続部２ａが複数（図示では４箇所）溶接等で取り付けられて設けられる。なお、筒状部材２、複数の第２接続部２ａが内周面の周方向に等間隔に設けられるものに限定されない。筒状部材２は、側壁部２１の内周面の周方向に所定の間隔で噴射部２３が複数（図示では８箇所）取り付けられて設けられる。

なお、筒状部材２は、側壁部２１の内周面に第２接続部２ａが取り付けられる形態を図示したが、側壁部２１の外周面に第２接続部２ａが取り付けられてもよい。また、筒状部材２は、側壁部２１の内周面に噴射部２３が取り付けられる形態を図示したが、側壁部２１の外周面に噴射部２３が取り付けられてもよい。

筒状部材２は、図２（ｂ）に示すように、中空部２２の略中央に設けられる鋼管杭８に連結治具３で連結される。筒状部材２は、鋼管杭８に連結治具３で連結されることで、海底地盤９内に流動性固化材を充填した根固め部８１の中に設けられた鋼管杭８の下端部８ｕを、根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持するものである。

筒状部材２は、上端に開口された上端開口面２ｐが形成されるとともに、下端に開口された下端開口面２ｕが形成される。

筒状部材２は、例えば、第２接続部２ａが側壁部２１の上端部側に取り付けられる。

筒状部材２は、噴射部２３が側壁部２１の下端部側に設けられる。噴射部２３は、水や空気等の流体を供給する図示しない流体供給装置に接続された配管部２４が設けられて、この配管部２４から水や空気等の流体が供給されることで、海底地盤９を切削できる程度に高圧な水や空気等の流体を下方に向けて噴射するものとなる。

筒状部材２は、海底地盤９に自立した状態で、海底地盤９に設置される。なお、筒状部材２は、海底地盤９の上に載置されるだけでなく、側壁部２１の下端部側が海底地盤９の表層より深い位置まで埋設されることも、海底地盤９に設置されるものとする。

筒状部材２は、上端開口面２ｐが略水平となるように海底地盤９に設置される。なお、筒状部材２は、海底地盤９に自立した状態であれば、上端開口面２ｐが略水平とならずに、多少傾斜して海底地盤９に設置されてもよい。筒状部材２は、海底地盤９に設置されたとき、上端開口面２ｐが海水面Ｓよりも上側に配置されるものとするが、上端開口面２ｐが海水面Ｓよりも下側に配置されるものであってもよい。

連結治具３は、鋼管杭８の第１接続部８ａに一方の端部３ａが取り付けられ、鋼管杭８の第１接続部８ａよりも上方に配置された側壁部２１の第２接続部２ａに他方の端部３ｂが取り付けられて、筒状部材２と鋼管杭８とを連結するものとなる。各々の連結治具３は、例えば、長さが略同一とされている。

連結治具３は、第１接続部８ａと第２接続部２ａが鋼管杭８の法線方向の略同一面になるように、一方の端部３ａが鋼管杭８の第１接続部８ａに取り付けられ、他方の端部３ｂが側壁部２１の第２接続部２ａに取り付けられることが望ましい。連結治具３は、略鉛直となることで、鋼管杭８の自重を支持するときに作用する引張力を小さくすることが可能となる。

連結治具３は、ワイヤー等が用いられる場合には、側壁部２１の第２接続部２ａが鋼管杭８の第１接続部８ａよりも上側に設けられていればよく、側壁部２１の第２接続部２ａが上端部側でなくてもよい。連結治具３は、剛性を有するロッド等が用いられる場合には、側壁部２１の第２接続部２ａが鋼管杭８の第１接続部８ａよりも上側に配置されていてもよいし、下側に配置されていてもよいし、略同一の高さに配置されていてもよい。

連結治具３は、図３（ａ）に示すように、ボルト及びナットで構成されるものであってもよい。このとき、連結治具３は、図３（ｂ）に示すように、側壁部２１の第２接続部２ａと、鋼管杭８の第１接続部８ａとが略同一の高さに設けられ、側壁部２１の第２接続部２ａと、鋼管杭８の第１接続部８ａとにボルト及びナットが設けられることで、筒状部材２と鋼管杭８とを連結するものとなる。

次に本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法について説明する。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、鋼管杭８の自沈を防止するためのものであって、鋼管杭８を取り囲む筒状部材２を海底地盤９に設置する設置工程を備える。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、必要に応じて、設置工程で設置した筒状部材２を海底地盤９から撤去する撤去工程を更に備えていてもよい。

設置工程では、最初に、図４（ａ）に示すように、図示しない海上クレーンや起重機船等により、筒状部材２の上端開口面２ｐが略水平となるように筒状部材２を海底地盤９に設置する。このとき、設置工程では、筒状部材２が転倒することなく、海底地盤９に自立した状態とされている。なお、設置工程では、筒状部材２が海底地盤９に自立した状態とされていれば、筒状部材２の上端開口面２ｐが略水平でなく傾斜していてもよい。また、設置工程では、必要に応じて、筒状部材２の側壁部２１の下端部側を海底地盤９に埋設させてもよい。

設置工程では、次に、図４（ｂ）に示すように、図示しないバイブロハンマ等を用いて、海底地盤９に設置した筒状部材２の中空部２２に鋼管杭８を打設する。設置工程では、流動性固化材を充填する機能を有した図示しない複数の固化材充填装置を、予め鋼管杭８の下端部８ｕ側の周方向に所定の間隔で取り付けておき、この固化材充填装置から流動性固化材を鋼管杭８の下端部８ｕの周囲に設けられる根固め部８１に充填する。このとき、設置工程では、バイブロハンマ等を吊っている海上クレーン等により鋼管杭８の上端部８ｐを吊り下げておき、海底地盤９内に流動性固化材を充填した根固め部８１の中の鋼管杭８の下端部８ｕを、根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持させておく。

設置工程では、バイブロハンマ等を用いる他、例えば、鋼管杭８内に挿入した図示しない掘削ロッドを用いて、鋼管杭８を海底地盤９に打設したあと、鋼管杭８の下端部８ｕの周辺に流動性固化材を充填した根固め部８１を設けてもよい。

設置工程では、筒状部材２の中空部２２に鋼管杭８を打設するとき、鋼管杭８の第１接続部８ａに予め連結治具３の一方の端部３ａを取り付けておき、連結治具３の他方の端部３ｂを側壁部２１の外側に配置させておく。

設置工程では、次に、図５（ａ）に示すように、側壁部２１の外側に配置させておいた連結治具３の他方の端部３ｂを側壁部２１の第２接続部２ａに作業員等が取り付ける。

設置工程では、次に、鋼管杭８の上端部８ｐを吊り下げていたバイブロハンマ等を、鋼管杭８から取り外す。このとき、設置工程では、鋼管杭８の第１接続部８ａと側壁部２１の第２接続部２ａとが連結治具３で連結されて、連結治具３に引張力が作用した状態で鋼管杭８が筒状部材２に支持される。

設置工程では、筒状部材２を鋼管杭８に連結することで、海底地盤９内に流動性固化材を充填した根固め部８１の中に設けられた鋼管杭８の下端部８ｕを、根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持し、根固め部８１の流動性固化材が固結するまで（例えば、１日〜２日程度）筒状部材２を海底地盤９に残置して、根固め部８１に充填した流動性固化材を固結させる。

このとき、設置工程では、筒状部材２の中空部２２が側壁部２１によって仕切られることで、中空部２２とその外部とが隔てられて、中空部２２へ波浪による力が低減される。このため、設置工程では、中空部２２に設けられた鋼管杭８が波浪によって横揺れするのを防止することができる。

また、設置工程では、根固め部８１に充填した流動性固化材が固結したとき、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持することで、下端部８ｕから鋼管杭８の荷重が分散され、十分な支持力が得られる。

次に、設置工程で設置した筒状部材２を海底地盤９から撤去する撤去工程を行う。

撤去工程では、最初に、側壁部２１の第２接続部２ａから連結治具３の他方の端部３ｂを取り外して、筒状部材２と鋼管杭８との連結を解除する。このとき、根固め部８１に充填した流動性固化材が固結しているため、鋼管杭８がその自重により自沈することなく、鋼管杭８の下端部８ｕが根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置が保持される。

撤去工程では、次に、海上クレーン等により筒状部材２を吊り上げて海底地盤９から撤去することで、図５（ｂ）に示すように、鋼管杭８の施工が完了する。

そして撤去工程では撤去した筒状部材２を再利用して、図４及び図５に示すように、新たに鋼管杭８を打設する場所に海上クレーン等を用いて移動させた上で、設置工程と、撤去工程とを繰り返し行う。

設置工程では、図６（ａ）に示すように、筒状部材２を海底地盤９に設置するとき、筒状部材２の上端開口面２ｐが略水平となっているかを目視等により確認する。設置工程では、海底地盤９に不陸９１がある場合には、筒状部材２の上端開口面２ｐが略水平とはならずに傾斜した状態となる。

このとき、設置工程では、図６（ｂ）に示すように、筒状部材２の側壁部２１の下端部側に予め取り付けておいた噴射部２３から水又は空気等の流体を高圧噴射して、海底地盤９の不陸９１を切削して整正し、筒状部材２を海底地盤９に設置する。

この設置工程によれば、海底地盤９を整正することで、図６（ｃ）に示すように、筒状部材２の上端開口面２ｐが略水平となるように、筒状部材２を海底地盤９に設置することができる。

設置工程では、海底地盤９の整正を、鋼管杭８を筒状部材２に連結する前までに行っていればよい。即ち、設置工程では、例えば、根固め部８１に流動性固化材を充填する最中に、海底地盤９の不陸９１を切削して整正し、筒状部材２の上端開口面２ｐが略水平となるように、筒状部材２を海底地盤９に設置してもよい。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、図２に示すように、海底地盤９に設置された筒状部材２に鋼管杭８が連結されることで、海底地盤９内に流動性固化材を充填した根固め部８１の中に設けられた鋼管杭８の下端部８ｕを、根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持するものとなる。このため、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、根固め式の鋼管杭８の自沈を防止することが可能となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、鋼管杭８の自沈を防止するために、従来の鋼管杭の自沈を防止する技術とは異なって、導杭を海底地盤に打設する工程、導杭に導枠を取り付ける工程、及びこれら導枠及び導杭を撤去する工程等を行う必要がない。このように、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、導杭や導枠等を設置及び撤去する工程を省略することで、根固め式の鋼管杭８の施工を含む海上施工全体の施工期間を短縮し、材工費を削減することが可能となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、筒状部材２をバイブロハンマ等により海底地盤９に打ち込むことなく、海上クレーン等により海底地盤９に容易に設置及び撤去できるため、根固め式の鋼管杭８の施工を含む海上施工全体の施工期間を短縮し、材工費を削減することが可能となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、図７（ａ）に示すように、海底地盤９に不陸９１がある場合には、筒状部材２の上端開口面２ｐが略水平とはならず傾斜した状態で、筒状部材２が海底地盤９に設置される。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、筒状部材２が海底地盤９に自立した状態ではあるものの、筒状部材２の上端開口面２ｐが傾斜した状態で、筒状部材２を海底地盤９に設置することで、筒状部材２の側壁部２１に波浪が作用して筒状部材２が転倒する虞がある。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、図６（ａ）に示すように、下方に向けて水や空気等の流体を噴射する噴射部２３が筒状部材２の側壁部２１の下端部側に設けられる。これにより、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、海底地盤９の不陸９１を整正して筒状部材２の上端開口面２ｐを略水平等に海底地盤９に設置することで、筒状部材２の転倒に対する安定性を向上させることが可能となる。

これに対して、陸上で適用されるコンクリート杭９０は、図７（ｂ）に示すように、ケーシング９２が陸上地盤９９内に設けられる。このため、陸上で適用されるコンクリート杭９０は、ケーシング９２の側壁部９２１に陸上地盤９９からの土圧が作用して、ケーシング９２が略鉛直に固定されるものとなるため、そもそもケーシング９２が転倒することがない。

即ち、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、いわば海上特有の波浪によって生じる筒状部材２の転倒を防止することが可能となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、図２に示すように、筒状部材２の上端開口面２ｐが略水平に設置されることにより、鋼管杭８の自重を筒状部材２に支持させるとき、筒状部材２の周方向に等間隔に配置されている各々の連結治具３に、均等に引張力が作用するものとなる。このため、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、筒状部材２の転倒に対する安定性を向上させることが可能となる。

また、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、筒状部材２の上端開口面２ｐが略水平となるように海底地盤９に設置されるとともに、各々の連結治具３の長さが略同一とされることで、鋼管杭８と筒状部材２とを連結したとき、鋼管杭８が傾斜することなく、略鉛直に筒状部材２の中空部２２に設けることが可能となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、筒状部材２が鋼管杭８の周囲を取り囲むように形成される側壁部２１を有することによって、筒状部材２を海底地盤９に設置したとき、中空部２２が側壁部２１によって仕切られるため、中空部２２に設けられる鋼管杭８に作用する波浪の影響を低減するものとなる。このため、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、鋼管杭８が波浪の影響によって横揺れするのを防止することが可能となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、筒状部材２の上端開口面２ｐが海水面Ｓよりも上側に配置されることにより、筒状部材２を海底地盤９に設置したとき、海底地盤９に不陸があるか否かを目視で容易に判断することが可能となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、図４（ｂ）に示すように、鋼管杭８の第１接続部８ａに連結治具３の一方の端部３ａを取り付けておき、連結治具３の他方の端部３ｂを側壁部２１の外側に配置させておくことにより、連結治具３の他方の端部３ｂが中空部２２に落下することがない。このため、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、鋼管杭８と筒状部材２とを連結するとき、連結治具３の他方の端部３ｂと筒状部材２の第２接続部２ａとを作業員等が容易に連結することが可能となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、図５（ａ）に示すように、筒状部材２の第２接続部２ａが側壁部２１の上端部側に取り付けられることによって、鋼管杭８と筒状部材２とを連結するとき、連結治具３の他方の端部３ｂと筒状部材２の第２接続部２ａとを海中で連結することなく、海水面Ｓより上側で作業員等が容易に連結することが可能となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１及び自沈防止工法は、海底地盤９から撤去した筒状部材２を再利用することにより、材工費を削減することが可能となる。

なお、筒状部材２は、図８に示すように、側壁部２１に複数のスリット２５が設けられていてもよい。この筒状部材２は、スリット２５から中空部２２に多少の海水が出入りするものの、筒状部材２の転倒する虞を軽減でき、また、中空部２２が側壁部２１によって仕切られることで、鋼管杭８に作用する波浪の影響が低減されるものとなる。

このため、筒状部材２を海底地盤９に設置したとき、鋼管杭８が波浪の影響によって横揺れするのを防止することが可能となる。

筒状部材２は、図９に示すように、複数の鋼管杭８（図示では４本）を取り囲むものであってもよい。筒状部材２は、側壁部２１の上端部にＨ形鋼等で構成される連結治具３が架設されて、連結治具３に溶接等により鋼管杭８が取り付けられることで、鋼管杭８に連結される。

このとき、筒状部材２は、海底地盤９内に流動性固化材を充填した複数の根固め部８１の中にそれぞれ設けられる鋼管杭８の下端部８ｕを、根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持するものとなる。このため、筒状部材２は、１本の鋼管杭８を取り囲んで海底地盤９に設置された場合と比較して、より多くの鋼管杭８を打設するものとなり、海上施工全体の施工期間を短縮することが可能となる。

また、筒状部材２は、複数の鋼管杭８を取り囲むことで、１本の鋼管杭８を取り囲む場合と比較して、筒状部材２の径を大きくすることができる。このため、筒状部材２を海底地盤９に設置したとき、転倒に対する安定性を向上させ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ものである。

１ ：鋼管杭の自沈防止装置
２ ：筒状部材
２ａ ：第２接続部
２ｐ ：上端開口面
２ｕ ：下端開口面
３ ：連結治具
３ａ ：端部
３ｂ ：端部
８ ：鋼管杭
８ａ ：第１接続部
８ｐ ：上端部
８ｕ ：下端部
９ ：海底地盤
２１ ：側壁部
２２ ：中空部
２３ ：噴射部
２４ ：配管部
２５ ：スリット
８１ ：根固め部
８１ｕ ：底面部
９０ ：コンクリート杭
９１ ：不陸
９２ ：ケーシング
９９ ：陸上地盤
９２１ ：側壁部
Ｓ ：海水面

Claims (4)

1. 鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止装置であって、
   鋼管杭を取り囲むように海底地盤に設置される筒状部材を備え、
   前記筒状部材は、前記鋼管杭に連結されることで、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた前記鋼管杭の下端部を、前記根固め部の底面部から離間した状態で、前記鋼管杭の位置を保持するものであること
   を特徴とする鋼管杭の自沈防止装置。
2. 前記筒状部材は、前記鋼管杭を取り囲むように形成される側壁部を有し、下方に向けて流体を噴射する噴射部が前記側壁部の下端部側に設けられること
   を特徴とする請求項１記載の鋼管杭の自沈防止装置。
3. 鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止工法であって、
   鋼管杭を取り囲む筒状部材を海底地盤に設置する設置工程を備え、
   前記設置工程では、前記筒状部材を前記鋼管杭に連結することで、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた前記鋼管杭の下端部を、前記根固め部の底面部から離間した状態で、前記鋼管杭の位置を保持し、前記流動性固化材を固結させること
   を特徴とする鋼管杭の自沈防止工法。
4. 前記設置工程では、前記鋼管杭を取り囲むように形成される側壁部を有する前記筒状部材の前記側壁部の下端部側に設けられた噴射部から、下方に向けて流体を噴射して海底地盤の不陸を整正し、前記筒状部材を海底地盤に設置すること
   を特徴とする請求項３記載の鋼管杭の自沈防止工法。

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