JP3627095B2

JP3627095B2 - 水門躯体およびその設置方法

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Publication number: JP3627095B2
Application number: JP28264299A
Authority: JP
Inventors: 和義矢島; 敏之高橋; 俊広海老原
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2019-10-04
Also published as: JP2001098532A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、港湾、河口等に設置する水門の躯体およびその設置方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６に、従来の一般的な水門の構造を示す。同図において、１０１は底版部、１０２は底版部１０１の両側に立設した堰柱部、１０３は堰柱部１０２上に立設した門柱部であり、さらにその上には操作室１０４が設けられる。扉体１０５は図示しないウィンチやシリンダ機構等によって堰柱部１０２および門柱部１０３の縦溝に沿って昇降するようになっており、平常時には上方の門柱部１０３に引き上げられており、台風等の非常時には堰柱部１０２にまで下降して水の流れを堰き止め、波浪等の湾内への侵入を防ぐ。図中、１００はこの水門が設置されるマウンド、１０６は連絡橋、１０７は充填土砂、１０８は堰堤である。
【０００３】
このような水門を、設置場所において、本体部分から現地施工するのでは工期が長期間となり、その間漁船の出入りができないなど不便なことが多いため、例えば特開平１０−１１０４２１号公報に示すように、本体部分をユニット化して工場で製作し、かつ浮体構造に構成し、それを曳航して現地に設置することにより、工期を短縮する工法が知られている。
【０００４】
また、刊行物１（雑誌：基礎工第２１巻第１号、加藤ら著「報文鋼殻ケーソンの設計施工」ｐ６７〜７２、平成５年１月１５日、（株）総合土木研究所）には、鋼殻ケーソンを造船所のドック内で製作し、同時に鉄筋も配筋した後、先行打設した基礎杭上に沈設・結合し、鋼殻の二重壁内にコンクリートを打設して躯体を完成する施工方法が記載されている。このため、鋼殻ケーソンの底版部には杭頭部が挿入する穴を設け、この穴内に杭頭部を挿入後コンクリートを打設することによって杭頭部と結合するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平１０−１１０４２１号公報に示す施工方法では、本体部分すなわち水門躯体をマウンド上に載置するだけであるため、マウンド整地精度により水門躯体の設置精度すなわち傾斜が決定づけられ、水門設備に必要な精度が得られず、扉体の開閉に支障が生じるおそれがある。さらに、水門躯体の上下流（内外）水位差によって生じる浸透水の動水勾配を減少させ、土砂の流動および吸い出しを防止するために設けられる遮水矢板との結合が困難であるという問題があった。
【０００６】
また、前記刊行物１に示す施工方法では、あらかじめ、沈設後の平面精度を±５０ｍｍとしたテンプレートを沈設し、これに鋼殻ケーソンを沈設定着させるために、精度はテンプレートの平面精度以上によくなることは期待できない。水門設備ではより厳しい精度管理が求められるため、支持点でのレベル管理を行わなければならない。その際、レベル管理は平面について行うため、支持点を多点とし、各々の支持点でのレベル調整が必要であるという課題が残った。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、合理的な沈設水重の管理のもと、水門躯体の沈設、定着時の精度管理を容易に可能とする手段を講じることにある。
また、本発明の他の目的は、水門躯体の定着後に前記遮水矢板との結合が容易な結合方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係る水門躯体は、底版部とその両側に立設した堰柱部を含み、水面に浮遊自在な水門躯体において、
あらかじめ水門設置位置に打設した杭の頭部を挿入する穴を前記底版部および前記堰柱部に設け、
前記堰柱部における穴は、前記水門躯体の沈設時、水面より高い位置まで延びていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明において、水門躯体というときは、狭義には底版部とその両側に立設した堰柱部からなる凹型の下部ユニットを指し、広義には、さらに該堰柱部上に立設（連接）した門柱部や、その上の操作室、あるいは扉体およびその昇降機構など水門装置の一部もしくは全部を含むものをいう。
そして、本発明の水門躯体は、あらかじめ水門設置位置に打設した杭の頭部を挿入する穴を底版部および堰柱部に設けているので、これらの穴および杭頭を利用して沈設水門躯体を仮受けすることができる。そのため、水門躯体とマウンドの間に間隙を生じさせることが可能となり、マウンドの整地精度によらず水門躯体の設置精度を確保することが可能となる。なお、前述の間隙には後から充填材を注入する。
さらに、水門躯体の杭頭部を挿入する堰柱部の穴が水面より高い位置まで延びているため、外部の水がこの穴から堰柱部内の中空部に自由に流入することがなく、水門躯体内空への注水量の調節が可能となり、沈設時の注水量により左右される、仮受杭に作用する負荷を外部水位の変動が生じても沈設水門躯体が動かない最小限の値とすることが可能となり、仮受支持部の構造部材を最小化することができる。
【００１０】
また、本発明の水門躯体において、前記水門躯体の外周に止水板を設けたことを特徴とする。
【００１１】
この止水板は、水門躯体の周囲を囲むように打設した遮水矢板と一体的に打設コンクリートによって結合されるので、水門躯体の定着後その底版部下に侵入する水を防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明に係る水門躯体の設置方法は、底版部とその両側に立設した堰柱部を含み、あらかじめ水門設置位置に打設した杭の頭部を挿入する穴を有し、該穴と杭頭部とを結合する水門躯体の設置方法であって、
前記杭頭部または前記水門躯体にジャッキ昇降手段を設置する工程と、
前記水門躯体を沈設し、前記ジャッキ昇降手段により該水門躯体を支持する工程と、
前記ジャッキ昇降手段により前記水門躯体のレベルを出す工程と、
前記水門躯体と前記杭頭部の間にスペーサ部材を介在させてジャッキを撤去する工程と、
前記穴の下部において、該穴と下方のマウンドと水門躯体底面との間に形成される隙間を塞ぐようにストッパーを設ける工程と、
前記穴に杭頭結合材を充填して前記水門躯体と前記杭頭部を結合する工程と、
前記水門躯体の周囲を遮水矢板で囲む工程と、
前記底版部の下方の隙間に底版下面充填材を注入する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１９】
このように構成することにより、本発明の水門躯体を工場から水門躯体設置位置まで曳航し、短期間でかつ強固に設置することができる。なお、ジャッキ昇降手段の受け部材の間に介在させるスペーサ部材は通常のスペーサのほかに、レベル調整用のライナプレートをも含むものである。
【００２０】
また、本発明の水門躯体の設置方法において、前記ジャッキ昇降手段は、上部および下部の梁部材と、両梁部材の間に介在するジャッキとを有し、前記穴の内部に設置することを特徴とする。
【００２１】
ジャッキ昇降手段は、杭頭の高さが一定ではないので、水門躯体のレベルを出すのに用いるが、ジャッキ昇降手段を杭頭挿入用の穴の内部に設置することにより、水門躯体下方のマウンドとの隙間を小さくすることができ、底版下面充填材のコストを低減することができる。また、作業が容易で安全である。
【００２２】
また、本発明の水門躯体の設置方法において、前記水門躯体の周囲を遮水矢板で囲む工程と、前記水門躯体の外周に止水板を取り付ける工程と、前記遮水矢板と前記止水板を底版周囲コンクリートで一体化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
遮水矢板により、水門躯体の下面を通じて侵入する水を遮断することができ、止水板により、水門躯体の外周面を通じて侵入する水を遮断することができる。
【００２４】
また、本発明の水門躯体の設置方法において、前記遮水矢板を底版下面の充填材用型枠として利用することを特徴とする。
【００２５】
遮水矢板そのものを型枠として利用することで、別途型枠を設ける必要がなくなり、底版下面充填材の注入作業が簡単になる。
【００２６】
本発明の水門躯体の設置方法において、水門躯体の自重を増大する必要がある場合には、水門躯体内の中空部に注水するか、または土砂を投入することで、自重を増大することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態を示す水門装置の概略正面図で、一部断面で示してある。図２はその水門躯体の一形態を示す断面斜視図である。各図において、１は底版部、２は底版部１の両側に立設した堰柱部、３は堰柱部２上に立設した門柱部、４は門柱部３上に設けた操作室、５は扉体、６は連絡橋である。
【００２８】
水門躯体１０は、少なくとも底版部１とその両側に立設した堰柱部２を含み、凹型に形成された下部ユニットを構成する。また、水門躯体１０は、図２に破線で示すように、堰柱部２上に立設した門柱部３を含む構成としてもよいし、さらには門柱部３上の操作室４や、あるいは扉体５および扉体５の昇降機構（図示せず）など水門装置の一部もしくは全部を含む構成としてもよい。また、中央部にも堰柱部を立設したいわゆるダブル凹型の水門躯体や、扉体が水平開閉式の、門柱部を有しない水門装置の水門躯体にも本発明を適用することができる。水門躯体１０の範囲をどこまでとするかは、水門装置の規模、製作上や曳航上の問題等を考慮して決められる。この水門躯体１０は工場でつくられる。
【００２９】
底版部１には、あらかじめ水門設置位置に打設した杭９の頭部９１を挿入するための穴７ａが設けられる。また、堰柱部２にも同様の穴７ｂが設けられ、この場合、穴７ｂは底版部２の底面より上方へ延び、さらにその高さが水門躯体１０の沈設時、水面より高くなるように設ける。
【００３０】
堰柱部２の外周壁部は、図３に示すように、外側に配した鉄筋２１と内側に配したジベル２２付鋼板２３とをコンクリート２４で一体化した合成版となっている。底版部１の上面部も同様の合成版構造１１、１２となっている。
また、前記穴７ａ、７ｂはそれぞれスリーブ管１３、２５により構成されている。図中、１４は底版部１内の中空部、２６は堰柱部２内の中空部を示す。
【００３１】
このような、底版部１および堰柱部２の鋼板を主体とする合成版構造により、水門躯体１０の軽量かつ高強度化を実現できる。また、図示は省略するが、門柱部３も鋼板とコンクリートの合成版構造とすることができる。なお、底版部１、堰柱部２および門柱部３は上記の構造に限定されるものではなく鉄筋コンクリート造でも構わないことはいうまでもない。
【００３２】
前記杭９は、水門設置位置のマウンド１００に杭頭部９１がマウンド１００上より突出するようにあらかじめ打設しておく。マウンド１００の整地造成は、従来のように厳密に整地する必要はなく、ほぼ水平になる程度に行えばよい。
【００３３】
前記水門躯体１０を工場で製作したのち、それを水面上に浮遊させて曳航し、図１のように設置するまでの工程を説明する。
【００３４】
（１）水門躯体の曳航方法
まず、水門躯体１０の曳航方法を図４〜図７を参照して説明する。
【００３５】
▲１▼ 水門躯体１０に設けた穴７ａ、７ｂのいずれか一方または両方に、地上または水面上で、浮体８を設置し、水門躯体１０を浮遊させて、タグボート２００等により水門設置位置に曳航する（図４参照）。浮体８を取り付けるのは、これがないと杭頭挿入用の穴７ａ、７ｂに海水が侵入し浮力が低下して水門設置場所付近の浅瀬を通過できなくなるのを防ぐためである。水門躯体１０の喫水位置は浮体８の浮力調整で補助的に調整することができる。
【００３６】
水門躯体１０の浮力を増加する方法としては、図７に示すような方法がある。
【００３７】
図７（ａ）に示す方法は、例えば、発泡スチロール等の円筒体を浮体８としてこれを蓋８１に取り付け、穴７ａ、７ｂに挿入し、ボルト８２等により蓋８１を取り付ける方法である。
【００３８】
図７（ｂ）に示す方法は、浮体８に例えば空気袋を用いる方法で、バルブ８３を通してコンプレッサー８４から空気袋に空気を送る方法である。水門躯体１０の喫水位置を補助的に自由に調整できる利点がある。
【００３９】
図７（ｃ）に示す方法は、穴７ａ、７ｂの上部をバルブ８３付きの密閉蓋８５で塞ぎ、穴内部に空気を閉じ込めて浮力を増す方法である。コンプレッサー８４からの空気量を調節することで、図７（ｂ）の方法と同様に喫水位置を補助的に自由に調整することができる。
【００４０】
▲２▼ 水門設置位置において、浮体８を撤去し、または浮体８が気体を充填したものである場合は浮体８内の気体を放散し、水門躯体１０内の中空部（例えば、底版部１内の中空部１４や堰柱部２内の中空部２６）に注水し、該躯体１０を所定の深さまで沈めて穴７ａ、７ｂ内に杭頭部９１を挿入する（図５、図６参照）。またこのとき、穴７ｂは水面３００より高くなるように設けているので、海水が上端の開口端７ｃより堰柱部２内の中空部２６に流入することがなく、水門躯体１０内への注水量を調節することにより、喫水位置に対応して沈設位置を調整できる。
【００４１】
（２）水門躯体の設置方法
次に、図８〜図１５により水門躯体１０の設置方法を説明する。
【００４２】
▲１▼ 水門躯体１０の沈設時、杭頭部９１上にジャッキ昇降手段９２の受台９３を取り付ける（図８、図１５参照）。
【００４３】
ジャッキ昇降手段９２は、図１５に示すように、穴７ａ、７ｂ内に設置するようになっており、ここでは、十字状の梁部材で示す受台９３と上部受け梁９４との間に、例えば油圧ジャッキ９５を介在させた構成である。また、穴７ａ、７ｂを構成するスリーブ管内にはあらかじめ上部受け梁９４が当接する突起９６を設けておく。なお、ジャッキ昇降手段９２は水門躯体１０側に設置してもよく、また数カ所の杭頭部９１上に設置すればよい。また、受台９３および上部受け梁９４はバー状の梁部材でもよい。受台９３には杭頭部９１との固定手段を設ける。油圧ジャッキ９５は上部受け梁９４の下面に取り付けられており、これを受台９３上にセットする。
水門躯体１０を前述のように沈設すると、油圧ジャッキ９５が受台９３に当接し、水門躯体１０が仮支持される。
【００４４】
▲２▼ ジャッキ昇降手段９２により、水門躯体１０のレベルを出す（図９参照）。油圧ジャッキ９５により上部受け梁９４を上昇させて、上部受け梁９４の端部を穴７ａ、７ｂ内に突設した突起９６に当接させ、水門躯体１０を持ち上げそのレベルを出す。
【００４５】
▲３▼ レベル設定後、スペーサ部材９７にてレベルを調整し、油圧ジャッキ９５のみを撤去する（図１０参照）。
杭頭の高さが一定でないため、レベルを設定した後、図１５に示すように、スペーサ９７を受台９３と上部受け梁９４の間に入れて水門躯体１０を支持し、かつ、ライナープレート９８により水門躯体１０のレベルを調整する。その後、油圧ジャッキ９５のみを撤去する。
【００４６】
▲４▼ 穴７ａ、７ｂの下部にストッパー９９を設け、杭頭結合用の充填材を充填する（図１１参照）。
【００４７】
ストッパー９９は、図１５に示すように、金網状のもので、あらかじめ杭頭部外周に巻き付けておいたり、円筒状に細く巻いて、受台９３、上部受け梁９４と穴７ａ、７ｂの隙間から入れたりして、下方で広げて、底版部１下方のマウンド１００（またはその上に打設された均しコンクリート）との隙間を塞ぐものである。また、ストッパー９９は穴７ａ、７ｂの下部において穴７ａ、７ｂと下方のマウンド１００と水門躯体底面との間に形成される隙間を塞ぐものであればよく、例えばゴム等の弾性部材を用いてもよい。
【００４８】
ストッパー９９を穴７ａ、７ｂの下方に設置後、コンクリート、モルタル等の杭頭結合材１５を穴７ａ、７ｂ内に打設する。
【００４９】
▲５▼ 水門躯体１０の外周に止水板１６を取り付け、また該躯体１０の周囲に遮水矢板１１０をマウンド１００に打設する（図１２参照）。
図８〜図１１において、止水板１６および遮水矢板１１０を設けていないが、止水板１６はあらかじめ水門躯体１０の外周に取り付けておいてもよい。また、遮水矢板１１０もあらかじめマウンド１００に打設しておいてもよい。
【００５０】
▲６▼ 底版部１に注入管１７を設置（またはあらかじめ設置）し、モルタル等を上方より注入して底版部１下方の底面間隙にモルタル等の底版下面充填材１８を注入する（図１３参照）。このとき、前記遮水矢板１１０が型枠の代わりとなる。また、底版下面充填材１８の充填を確認することができる。
【００５１】
▲７▼ 遮水矢板１１０を囲ってコンクリート型枠１２０を設け、その中にコンクリート１３０を打設する（図１４参照）。コンクリート１３０によって、前記止水板１６および遮水矢板１１０を一体的に結合する。水門躯体１０の外周面に沿って侵入する水は止水板１６により、またマウンド１１０の表面に沿って侵入する水は遮水矢板１１０により、それぞれ遮断することができる。
【００５２】
なお、底版下面充填材１８を注入するには、前記のように、まず、底版部下面の隙間にモルタルを充填してから、遮水矢板１１０を囲む如くコンクリート１３０を打設する方が底版下面に空隙が生じないので好ましい。しかし、この順序は必ずしも限定的ではない。内側と外側から同時にモルタル等を注入することも可能である。また、注入管１７のみからコンクリート１３０を打設してもよい。
【００５３】
以上は、杭頭結合材と底版下面充填材と底版周囲コンクリートを別工程で打設しているが、本発明はこれに限定するものではなく、杭頭結合材と底版下面充填材が同一材料のとき、共に注入管１７から同時に打設してもよい。このとき、ストッパー９９は当然不要になる。
以上により、水門躯体１０を設置することができるが、該躯体１０の自重が不足するような場合には、躯体内部の中空部に注水するか、または土砂やモルタル等を投入すればよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水門躯体は、マウンドの整地精度、杭頭レベルの精度によらず、所定の設置精度を確保することが可能となる。
【００５５】
また、水門躯体の外周に止水板を設け、水門躯体の周囲に遮水矢板を配置することにより、水門躯体形状の単純化と遮水矢板と水門躯体との結合を容易にするができる。
【００５６】
また、本発明の水門躯体の杭頭部を挿入する堰柱部の穴が水面より高い位置まで延びているため、外部の水がこの穴から堰柱部内の中空部に自由に流入することがなく、水門躯体内空への注水量の調節が可能となり、沈設時の注水量により左右される、仮受杭に作用する負荷を外部水位の変動が生じても沈設水門躯体が動かない最小限の値とすることが可能となり、仮受支持部の構造部材を最小化することができる。
【００５８】
また、本発明の水門躯体の設置方法は、杭頭部に設置したジャッキ昇降手段により、水門躯体を多点支持にて個々にレベル調整ができ、水門躯体に要求される厳格な設置精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す水門躯体の概略断面正面図である。
【図２】水門躯体の一例を示す断面斜視図である。
【図３】底版部および堰柱部の合成版構造を示す断面図である。
【図４】水門躯体の曳航方法を示す工程図である。
【図５】同じく水門躯体の曳航方法を示す工程図である。
【図６】同じく水門躯体の曳航方法を示す工程図である。
【図７】浮体の取付および浮力増加方法を示す図である。
【図８】水門躯体の設置方法を示す工程図である。
【図９】同じく水門躯体の設置方法を示す工程図である。
【図１０】同じく水門躯体の設置方法を示す工程図である。
【図１１】同じく水門躯体の設置方法を示す工程図である。
【図１２】同じく水門躯体の設置方法を示す工程図である。
【図１３】同じく水門躯体の設置方法を示す工程図である。
【図１４】同じく水門躯体の設置方法を示す工程図である。
【図１５】ジャッキ昇降手段およびストッパーの構成を示す斜視図である。
【図１６】従来の水門装置の正面図である。
【符号の説明】
１底版部
２堰柱部
３門柱部
４操作室
５扉体
７ａ、７ｂ穴
８浮体
９杭
１０水門躯体
１５杭頭結合材
１６止水板
１８底版下面充填材
９１杭頭部
９２ジャッキ昇降手段
９７スペーサ
１００マウンド
１１０遮水矢板

Claims

底版部とその両側に立設した堰柱部を含み、水面に浮遊自在な水門躯体において、
あらかじめ水門設置位置に打設した杭の頭部を挿入する穴を前記底版部および前記堰柱部に設け、
前記堰柱部における穴は、前記水門躯体の沈設時、水面より高い位置まで延びていることを特徴とする水門躯体。
前記水門躯体の外周に止水板を設けたことを特徴とする請求項１記載の水門躯体。
底版部とその両側に立設した堰柱部を含み、あらかじめ水門設置位置に打設した杭の頭部を挿入する穴を有し、該穴と杭頭部とを結合する水門躯体の設置方法であって、
前記杭頭部または水門躯体にジャッキ昇降手段を設置する工程と、
前記水門躯体を沈設し、前記ジャッキ昇降手段により該水門躯体を支持する工程と、
前記ジャッキ昇降手段により前記水門躯体のレベルを出す工程と、
前記水門躯体と前記杭頭部の間にスペーサ部材を介在させてジャッキを撤去する工程と、
前記穴の下部において、該穴と下方のマウンドと水門躯体底面との間に形成される隙間を塞ぐようにストッパーを設ける工程と、
前記穴に杭頭結合材を充填して前記水門躯体と前記杭頭部を結合する工程と、
前記水門躯体の周囲を遮水矢板で囲む工程と、
前記底版部の下方の隙間に底版下面充填材を注入する工程と、
を有することを特徴とする水門躯体の設置方法。
前記ジャッキ昇降手段は、上部および下部の梁部材と、両梁部材の間に介在するジャッキとを有し、前記穴の内部に設置することを特徴とする請求項３記載の水門躯体の設置方法。
前記水門躯体の外周に止水板を取り付ける工程と、
前記遮水矢板と前記止水板を底版周囲コンクリートで一体化する工程と、
を含むことを特徴とする請求項３記載の水門躯体の設置方法。
前記遮水矢板を充填材型枠として利用することを特徴とする請求項５記載の水門躯体の設置方法。
前記水門躯体内の中空部に水または土砂を入れる工程を含むことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一に記載の水門躯体の設置方法。