JP3595255B2 - アスファルトマットを用いたハイブリッドケーソンの支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーソンのような構造物を用いて構築する防波堤や岸壁、護岸等の海洋構造物に関し、基礎捨石マウンドの上での摩擦力を増大させるために構造物の底に配置するアスファルトマットを用いたハイブリッドケーソンの支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９に示すように防波堤や護岸、岸壁等のような海洋構造物を構築するに際しては、一般に海底地盤１を均してから捨石等を用いて基礎捨石マウンド２を構築し、その基礎捨石マウンド２の上面を平らに均した上にケーソン３を設置して構築している。また、ケーソン３は陸上で構成されたものを、海上に浮かべて構築箇所まで搬送したり、台船に載せて搬送することや、クレーンなどにより吊り下げた状態で搬送され、構造物構築現場で海底に沈めて基礎捨石マウンド２の上に載置される。
【０００３】
ケーソン３はその底部がコンクリートまたは鋼板であるために、基礎捨石マウンド２を構成する石との間での摩擦係数が小さく、波浪の圧力等により、基礎捨石マウンドの上で移動することが懸念される。そこで、滑動の問題を解消するために、ケーソン３の底部にアスファルトマット４を配置し、これをケーソン３により押圧することにより、マット下面を基礎捨石マウンド２の石の表面の凹凸に応じて変形させる。そして、アスファルトマット４の上面に置かれるケーソン３と基礎捨石マウンド２表面との間で、アスファルトマット４を圧縮することにより摩擦係数を増大させ、ケーソン３の安定性を向上させることが行われている。
【０００４】
すなわち、ケーソン堤体の底面に摩擦増大用アスファルトマットを取り付けて、滑動抵抗を増大させ、ケーソン断面を縮減することで、工事費を縮減できるものであり、捨石−コンクリートの摩擦係数がｆ＝０．６であるが、アスファルトマットを介在させることにより、ｆ＝０．８まで採用できるためである。
【０００５】
また、前記基礎捨石マウンド２の表面と海底地盤１に亘って、摩擦増大用と洗掘防止用とを兼ねたマット部材５を配置し、基礎捨石マウンドと海底地盤とを、海流や波浪による洗掘から保護する手段を構成することも行われている。
【０００６】
前記アスファルトマット４はケーソン３を製作する際に、そのケーソン３の底板の下面に一体に取り付けて構成することが多い。
【０００７】
図１０〜図１４はケーソン３が鋼材と鉄筋コンクリートを強固に一体化した合成版と鋼版で構成するハイブリッドケーソンの場合の製作説明図であるが、図１１に示すように鋼板６に補剛材７を取り付け、また、スタッド８を溶植し、図１２に示すようにそれを組み立てて鋼殻９のブロックを組み立て、さらに図１２に示すようにこれらのブロックを組み立てて鋼殻９の大組み立てを行う。
【０００８】
鋼殻９は内型枠、支保工をかねているので、図１３に示すように外型枠１０を取り付け、コンクリートを打設するだけで図１４に示すようにケーソン３が完成する。かかるハイブリッドケーソンでは合成版が通常のコンクリートに比べ、同一版厚さで大きな強度を有するため、版厚を薄く軽量化して、浮遊時の吃水を減少させることができる。また、フーチング１１は大きな張り出しが可能なため、底面反力の調整ができ、個々の条件に最適な合理的な断面が形成できる。
【０００９】
このようなケーソン３がハイブリッドケーソンの場合にも、アスファルトマット４はケーソン３を製作する際に、そのケーソン３の底板の下面に一体に取り付けて構成するが、ヤード定盤上に構築したアスファルトマット４の上に鋼殻９の底板を設置して、その上に鋼殻９を組み立てて所定の大きさのケーソンを構築している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そして、鋼殻９の下部にはφ１３０ｍｍ程度の鋼殻支持材（脚）が複数箇所取り付けてあり、これがアスファルトマット４には１箇所３０ｔ程度の集中荷重となり、鋼殻支持材（脚）がアスファルトマット４に貫入するおそれがある。
【００１１】
そこで、例えばアスファルトマット４と同じ厚さの支持部材を配置して、マット部材の上部に構築するケーソン等の構造物の重量を、直接ヤード定盤に支持させることが考えられる。また、アスファルトマット４の内部に強度の大きい支持部材を取り付ける場合には、ケーソンを製作する際に、その重量によりアスファルトマット４が変形することを防止できる。しかしながら、ケーソンを据付現場で沈設したときに、基礎捨石マウンド２の捨石の大きな突部等に支持部材が位置する状態が発生すると、前記捨石等の突部の圧力が直接ケーソン底面に対する押圧力となって、集中的な力が作用するという問題が発生する。
【００１２】
そして、支持部材に載った部分を介してアスファルトマット４が浮いた状態となった場合には、マウンドに対するアスファルトマット４の摩擦増大作用が良好に発揮されない状態となり、構造物の安定性にも支障が生じることがある。
【００１３】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、ケーソン構築中にアスファルトマットが変形することを防止でき、また、ケーソンを据付けした後での摩擦力増大作用を良好に発揮させ得るようなアスファルトマットを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、第１に、基礎捨石マウンドの上での摩擦力を増大させるために、鋼殼を鉄筋コンクリートで被覆したハイブリッドケーソンの底に配置するアスファルトマットで支持するハイブリッドケーソンの支持構造であって、前記鋼殼の支持脚下に敷設される鉄板の下に、複数個が分散配置されるように、金属製帯板を横コ字形に折り曲げて脚片が末広がりとなる台形状の支持金物をケーソンの支持部材としてアスファルトマットに埋設したこと、第２に、台形状の支持金物は、金属製帯板の幅と高さがほぼ同じであること、第３に、支持金物は、末広がりの脚片の下端近傍同士に線またはバー状の連結部材を掛け渡すことを要旨とするものである。
【００１５】
請求項１記載の本発明によれば、アスファルトマットの所定の位置に支持金物を埋設してケーソン荷重を受けることで、アスファルトマットの上にケーソンを構築する際には、その重量を支持金物により支持することが可能であり、アスファルトマットがケーソンの重量により凹み部が形成されることがない。
【００１６】
また、ケーソンを据付けた後に基礎捨石マウンドの石の突部等に当たるような場合は、台形状の支持金物は脚片が末広がりで下面に大きな開口を確保できるので、前記石の突部等はこの開口内に入り込み、捨石等の突部の圧力が直接ケーソン底面に対する押圧力となって、集中的な力が作用するということを防止でき、アスファルトマットがマウンドの表面の凹凸にしたがって凹凸を生じて、アスファルトマットによるケーソンの摩擦増大作用を良好に発揮できる。
【００１７】
また、支持金物の上に鉄板が敷設され、その上に鋼殼支持材（脚）が載る形となり、鉄板の下に支持金物を複数分散配置することで、この鉄板が荷重分散の役割を発揮する。
【００１８】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、台形状の支持金物は、金属製帯板の幅と高さがほぼ同じであることで容易に座屈変形することのない安定した形状が１枚の板を折り曲げ成形することで簡単に得られる。
【００１９】
請求項３記載の本発明によれば、支持金物は末広がりの脚片の下端近傍同士に線またはバー状の連結部材を掛け渡すことで、ケーソン荷重でこれら脚片が広がり変形・沈下（座屈）することをより防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のハイブリッドケーソンの支持構造で使用するアスファルトマットの１実施形態を示す要部の側面図、図２は同上平面図で、図中４はアスファルトマット、１２はアスファルトマット４の上に構築するケーソン３の鋼殻９の下部の鋼殻支持材（脚）である。
【００２１】
アスファルトマット４に用いるアスファルト混合物としては、従来より一般に海底地盤の洗掘防止用や、摩擦増大用のマットとして用いられているものと同様に、アスファルトや骨材等の配合比率にしたがって製作することができ、アスファルトマット４は図３、図４に示すように上下のマット層の間に内部補強部材としてアスファルトに浸潰したガラスクロス１３で構成したシート状の部材を配置し、また、同様に内部補強部材としての鉄筋（丸鋼）１４を任意に組み合わせて配設している。
【００２２】
そして、ケーソン構築現場と離れた場所でアスファルトマット４を製作し、図５に示すようにアスファルトマット４をケーソン作製現場の定盤上に並べて敷設した状態でその上にケーソン３を構築する。
【００２３】
本発明は、アスファルトマット４に支持金物１８をケーソン３の支持部材として埋設するものであるが、この支持金物１８を図６に示すと幅８０ｍｍ程度、厚さ４．５ｍｍ程度の金属製帯板１５を横コ字形に折り曲げてなる。
【００２４】
このように金属製帯板１５を横コ字形に折り曲げる際に中央が天板１６、その左右が脚片１７となり、脚片１７は末広がりになるように傾斜させて台形状の支持金物１８とした。脚片１７による高さは８０ｍｍ程度で、前記金属製帯板１５の幅とほぼまたは全く同じであるとする。
【００２５】
また、図１に示すように、台形状の支持金物１８には脚片１７に所定の径の横の孔１９を形成しておき、アスファルトマット４の補強用の鉄筋１４を挿入するようにしても良い。そして、前記支持金物１８に設けた孔１９に鉄筋１４を挿入する場合には、アスファルトマット４の作成時に下層のマット層を打設してから、内部補強部材としてのガラスクロス１３や鉄筋１４を配置する。
【００２６】
その際に、支持金物１８を所定の位置に配置してから、支持金物１８の孔１９に鉄筋１４を挿入すれば、支持金物１８と鉄筋１４とを組合わせる作業を容易に行うことが可能である。
【００２７】
この台形状の支持金物１８のアスファルトマット４への埋設配置は、アスファルトマット４上で構築するケーソン３の鋼殻９の下部の鋼殻支持材（脚）１２がくる位置に図２に示すように１個を、さらに、それを中心に４個を配置し、計５個をＸ形に並べた。図中２３は路盤紙、２４は防錆シートである。
【００２８】
これら計５個の台形状の支持金物１８上に鋼殻支持用の鉄板２０を敷設して、この鉄板２０に中心に鋼殻支持材（脚）１２が載る。すなわち、支持金物１８は鋼殼支持材（脚）１２下の鉄板２０の下に複数個（図示の例では５個）が分散配置される。なお、鉄板２０はこれを鋼殻支持材（脚）１２に下端に溶接等で取り付ける台板としてもよい。
【００２９】
このようにして本発明のアスファルトマット４は、所定の位置に台形状の支持金物１８を埋設してケーソン３の荷重を受けることで、アスファルトマット４の上にケーソン３を構築する際には、その重量を支持金物１８により支持することが可能であり、アスファルトマット４がケーソン３の重量により凹み部が形成されることがない。
【００３０】
また、ケーソン３を据付けた後に基礎捨石マウンド２の石の突部等に当たるような場合は、図７に示すように円筒形の支持金物（図右側）と異なり支持金物１８は脚片１７が末広がりで下面に大きな開口を確保できるので、前記石の突部等はこの開口内に入り込み、捨石２１等の突部の圧力が直接ケーソン３の底面に対する押圧力となって、集中的な力が作用するということを防止できる。
【００３１】
支持金物１８の各々においては、鉄板を加工する等の手段を用いて形成することができるものであるが、強度と耐熱性が満足できるものであれば、鉄以外の金属で構成することとしても良い。
【００３２】
さらに、台形状の支持金物１８をアスファルトマット供試体に内蔵（埋め込み）させて、ロードセルの上に載せ、インストロン試験機で圧縮試験すると、アスファルトマット温度が２０℃の場合は脚片１７の広がり（座屈・沈下）に対してアスファルトマット合材が抵抗して圧縮力は１０ｔ／個以上になるが、アスファルトマット温度が５０℃になると、アスファルトマット合材が柔らかくなり、脚片１７の広がりに対する抵抗は非常に小さくなり、圧縮耐力は５．０ｔ／個となった。
【００３３】
そこで図８に示すように、支持金物１８は、末広がりの脚片１７の下端近傍同士に鋼線による線部材または平鋼によるバー部材での連結部材２２を水平に掛け渡すようにしてもよい。
【００３４】
この連結部材２２で脚片１７の同士を拘束することにより、座屈・沈下し難いものとなる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のアスファルトマット用いたハイブリッドケーソンの支持構造は、アスファルトマットの所定の位置に支持金物を埋設して荷重を受けることで、アスファルトマットの上にケーソンを構築する際には、ケーソン構築中にアスファルトマットが変形することを防止できるものである。
【００３６】
また、ケーソンを据付けた後に基礎捨石マウンドの石の突部等に当たるような場合は、台形状の支持金物は脚片が末広がりで下面に大きな開口を確保できるので、前記石の突部等はこの開口内に入り込み、捨石等の突部の圧力が直接ケーソン底面に対する押圧力となって、集中的な力が作用するということを防止でき、アスファルトマットがマウンドの表面の凹凸にしたがって凹凸を生じて、アスファルトマットによるケーソンの摩擦増大作用を良好に発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハイブリッドケーソンの支持構造で使用するアスファルトマットの１実施形態を示す要部の側面図である。
【図２】本発明のハイブリッドケーソンの支持構造で使用するアスファルトマットの１実施形態を示す要部の平面図である。
【図３】アスファルトマットの構造を示す一部切欠いた平面図である。
【図４】アスファルトマットの構造を示す側面図である。
【図５】アスファルトマットの敷設状態を示す平面図である。
【図６】本発明のハイブリッドケーソンの支持構造で使用する支持金物の斜視図である。
【図７】支持金物の捨石との関係を示す説明図である。
【図８】本発明のハイブリッドケーソンの支持構造で使用する支持金物の他の実施形態を示す斜視図である。
【図９】一般的な海洋構造物としての構成を示す説明図である。
【図１０】ハイブリッドケーソンの場合の製作説明図で、第１工程の斜視図である。
【図１１】ハイブリッドケーソンの場合の製作説明図で、第２工程の斜視図である。
【図１２】ハイブリッドケーソンの場合の製作説明図で、第３工程の斜視図である。
【図１３】ハイブリッドケーソンの場合の製作説明図で、第４工程の斜視図である。
【図１４】ハイブリッドケーソンの場合の製作説明図で、第５工程の斜視図である。
【符号の説明】
１…海底地盤 ２…基礎捨石マウンド
３…ケーソン ４…アスファルトマット
５…マット部材 ６…鋼板
７…補剛材 ８…スタッド
９…鋼殼 １０…外型枠
１１…フーチング １２…鋼殼支持材（脚）
１３…ガラスクロス １４…鉄筋
１５…金属製帯板 １６…天板
１７…脚片 １８…支持金物
１９…孔 ２０…鉄板
２１…捨石 ２２…連結部材
２３…路盤紙 ２４…防錆シート

Claims (3)

1. 基礎捨石マウンドの上での摩擦力を増大させるために、鋼殼を鉄筋コンクリートで被覆したハイブリッドケーソンの底に配置するアスファルトマットで支持するハイブリッドケーソンの支持構造であって、前記鋼殼の支持脚下に敷設される鉄板の下に、複数個が分散配置されるように、金属製帯板を横コ字形に折り曲げて脚片が末広がりとなる台形状の支持金物をケーソンの支持部材としてアスファルトマットに埋設したことを特徴とするアスファルトマットを用いたハイブリッドケーソンの支持構造。
2. 台形状の支持金物は、金属製帯板の幅と高さがほぼ同じである請求項１記載のアスファルトマットを用いたハイブリッドケーソンの支持構造。
3. 支持金物は、末広がりの脚片の下端近傍同士に線またはバー状の連結部材を掛け渡す請求項１または請求項２記載のアスファルトマットを用いたハイブリッドケーソンの支持構造。

Images