JP3696389B2 - 水中構造物の洗掘防止材と洗掘防止工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水中構造物の洗掘防止材に関する。さらに詳細には急潮流下で水中構造物を設置する際、又は河川や海岸に設けられた橋梁、護岸等の構造物、特に河川や海中の橋脚の近傍の水面下の河床や海底が流水、波浪等により洗掘されるのを防止する洗掘防止材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海底中に水中構造物を設置すると、構造物が潮流の抵抗体となって、渦流が生じ、その構造物の周辺海底地盤がえぐり取られ、その構造物が倒壊するいわゆる洗掘と呼ばれる現象が発生することは良く知られている。
更には、河川や海中の橋梁の橋脚でも洗掘現象がみられ、海岸、河川の堤防等の水中構造物の地盤浸食についても同様な現象が発生する。
洗掘される場所に予め砂利を盛り込んでもまた洗掘された部分に砂利を入れて充填しても砂利が水流により流され、消失してしまい効果がない。
従来、これらの洗掘を防ぐため、水中構造物の近傍の底部に小石や砕石を充填した蛇篭を設置したり、大量のコンクリートを打設したり、構造物の埋設深さを深くする方策がとられてきた。護岸においてもコンクリートの打設やテトラポットのような消波ブロックが用いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の洗掘防止方法では、充分満足する洗掘の防止が出来なかった。特に広く使用されている鉄製の蛇篭を用いたのでは、海や河川では腐蝕により、短期日で形状がくずれ、中の石が流出してしまう。又、鉄製である為に柔軟に形状を変え、目的とする構造物に密着することができず、構造物との間に大きな間隙が生じ、その部位の導水係数が高くなりこの部分に洗掘現象が起る。
更に海底や河川での水中作業を伴い、急水流下では作業が困難であるとともに、構造物周辺を広範囲にわたって地盤強化する必要がある。それらの工事の際にテトラポット、蛇篭等の沈設を良好にするため、海底面等に砂礫をバラマキ付設するが、急水流下でテトラポットのような既製品を用いる場合は、現場に応じたきめこまかな施工作業を行なうことができなく、時間・労力・費用が、かかりすぎることになる等の欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
「１． 編成した網地により形成された網糸の線径Ｍと網目の長辺Ｎが式３≦Ｎ／Ｍ≦２０の関係を満たす袋体と、該袋体の開口部近傍の網目に挿通した無端状の吊りロープと、吊りロープを通した網目と同じか、またはそれより下方の網目に挿通した袋体の開口を閉じる口絞りロープと袋体に充填した塊状物とからなり、袋体に充填する塊状物の量が、袋体を吊りロープで吊り上げたとき、錐体状に形成される洗掘防止材の高さの２５％〜８０％が塊状物の存在しない錐体状の空所となる量である、水中構造物の洗掘防止材。
２． 袋体がラッセル編、蛙又編または無結節編により編成された網地からなる、１項に記載された水中構造物の洗掘防止材。
３． 袋体が空隙率４５％〜９０％で伸度３０％〜８０％であって、一辺の長さＬと塊状物の長径Ｄが、Ｌ≦π／（４×１．８）・Ｄの関係を満たす網地で形成された、１項または２項に記載された水中構造物の洗掘防止材。
４． 吊りロープが開口部の網目に挿通された、１項ないし３項のいずれか１項に記載された水中構造物の洗掘防止材。
５． 吊りロープが開口部の網目より下方の網目に挿通された、１項ないし３項のいずれか１項に記載された水中構造物の洗掘防止材。
６． 枠体に１項〜５項のいずれか１項に記載された洗掘防止材で使用する網地により形成された袋体を収納し、開口部を拡げて所定量の塊状物を充填し、次いで開口部近傍の網目に挿通した吊りロープをほぼ均一の間隔で網目から引き出して所定数の吊りループを形成し、該ループに吊り具を連結して仮吊り上げを行い、この状態で閉じられている開口部近傍を口絞りロープで捲回して閉鎖し、吊り具で吊り上げて移動させ、水中構造物の設置位置に配設することを特徴とする、水中構造物の洗掘防止工法。」
に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の洗掘防止材は水中構造物の水面下の洗掘がすでに発生しているまたは発生する水底表面に沈めて設置すると、袋体が空隙率４５％〜９０％であり、水が通過するので袋に流水圧がかからず流されることがなく、また充填した塊状物も袋で保持されて流失しないので洗掘は生じない。空隙率は充填する塊状物の大きさとも関係するが、４５％以下では流水圧がかかり袋体の周辺で洗掘が生ずる。９０％以上では塊状物の保持性が悪くなる。
【０００６】
また袋体は伸度が編成した網地により形成されたものであり、編成した網地は姿勢維持性が織布のように大きくないので、これで形成した袋も形状適応性が大きく、塊状物を充填して設置場所に配設したとき、設置場所の形状に適応して適宜変形し安定した状態で設置される。そして伸度が３０％〜８０％であるので地形や水中構造物の形に応じて形状が良好に変形し水底と構造物に密着して配設することができる。伸度が３０％以下では袋体の形状適応性が悪くなり、８０％以上では吊り上げて付設する作業が困難となる。
又水流の速さに応じ、該充填袋体の大きさを最少の単位に分割して投入できるので作業性に優れている。また、状況に応じた敷設することが出来るので構造体を流水に沈める際構造体周辺に流水の水圧に抗し得る大きさに分割したものを複数個必要なだけ施工現場でとりつけ、構造体と同時に水底に沈めることも出来る。この方法によると構造体が水底に達した時その周辺には柔構造の該洗掘防止材が均一に密着して配置され、構造体の設置と同時に洗掘防止の施工ができる利点がある。構造体が足場等の仮設の場合、該洗掘防止材は構造体にとりつけた状態に保持しておけば、構造体撤去と同時に撤去することもできる。
【０００７】
袋体はラッセル編成した網で形成することが好ましいが、蛙又編、無結節編で編成してもよい。
本発明で用いる袋体は網糸の太さと網目の大きさとの間に特別の関係がある。
つまり、網糸の線径Ｍと網目の長辺Ｎが３≦Ｎ／Ｍ≦２０の関係を満すことが必要である。ＭとＮの単位は何れもmmである。そして網目が同じ長さの辺で形成されていればその同じ長さの辺でよいが不等長の辺が存在する場合は長い辺の長さとなる。また円形の場合は半径、楕円形の場合は長い方の半径である。
ＭがＮ／３より大きくＭ＞Ｎ／３となると網の強度は大きくなるが、剛性も大きくなり袋体の変形自在性が劣化し、さらに網の空隙率が少なくなり水流抵抗が大きくなるため洗掘防止材の配置周辺に洗掘が発生する危険が生ずる。
一方ＭがＮ／２０より小さく、Ｍ＜Ｎ／２０となると網の強度が小さくなり作業中に破損する危険が大きく、伸びも大きくなり過ぎるため網目の大きさが大巾に変化し充填した塊状物が脱出する危険がある。
したがって、網糸の線径Ｍと網目の長辺Ｎとは３≦Ｎ／Ｍ≦２０の関係を満す必要がある。
【０００８】
本発明の袋体は、網糸の線径Ｍと網目の長辺Ｎが３≦Ｎ／Ｍ≦２０の関係を満し、さらに袋体が空隙率４５％〜９０％で伸度３０％〜８０％であって、一辺の長さＬと塊状物の長径Ｄが、Ｌ≦π／（４×１．８）・Ｄの関係を満たす編地であると、どのような急流や設置部の形状であっても充填された塊状物が網目より流出することがないので好ましい。この関係式の１．８は安全係数である。これらの式を満足する網を使用すれば水流が速くても、沈下深さが大でも、種々の変化した形状の底部でも塊状物は脱出しない。また水流に接する表層部での該洗掘防止材に含有される塊状物として直径の大のものを用い、内層部ほど直径を小さくすると、大きな流水エネルギーが順次分散されるので、流水エネルギーを洗掘を起し得ない水準に低下させることが出来る。
【０００９】
袋体の大きさの下限は流水圧に抗しうる重量の塊状物を含有するものであって、上限は袋体の強度が充填塊状物を保持しうるものであればよく、作業性をも考慮して適宜決める。袋の材質はポリエステル、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ弗化ビニリデンなどの合成繊維又は／及び綿・麻等の天然繊維いずれでもよい。
綱を編成する糸は袋体の大きさ、つまり内容積と充填物の重量により定められるが、線径１ｍｍ〜１２ｍｍのナイロンやポリエステルの撚り糸が好適に使用され、吊りロープは綱より大きい線径の５ｍｍ〜２５ｍｍの撚り糸が用いられる。
【００１０】
袋体には吊りロープを網目に挿通して配設する。洗掘防止材は袋体に０．１トン〜２０トンの充填物を充填しなければならないので吊り上げたとき荷重が一部にかかると傾きが発生し極めて危険である。
このため従来の袋体の側面や底部をまわして側面に２〜４本の補強ロープを配置してこのロープで吊り下げているが、この補強吊りロープでは力が吊りロープにかかるので該ロープを配置した袋の２〜４個所に集中してかかるため力のかからない部分の袋体が荷重により変形し、荷重の片寄りを生じ安定した吊り上げ作業ができなくなる問題がある。このため袋体全体に吊り上げ力を分布することが作業の安全性から必要となる。
しかしながら、袋体を構成する網糸を直接吊りロープとして利用すると充填物の荷重が該網糸に集中してかかるため網糸の切断が発生する。
そのため本発明は網糸を直接吊り上げることなく、袋体の開口部近傍の網目に吊りロープを挿通し、このロープを無端状として、ほぼ均一の間隔で所定数網目から引き出して吊りループを形成しこのループに吊り具を連結して吊り上げるのである。
吊りロープは袋体の開口部の開口端の網目またはこれより下方の網目に通されるが開口端の網目から２目または３目下方の網目に通すと網糸の切断の危険がなくなるので好ましい。
【００１１】
袋体の開口を閉鎖する口絞りロープは吊りロープを挿通した網目より下方の網目に挿通した網目より下方の網目に挿通することが口絞り上好ましいが同じ網目に挿通することもできる。このように袋体の開口を吊りロープのループで吊り上げると開口は閉じられるので口絞りロープで縛って閉鎖するのが容易となる。
【００１２】
次に水中構造物の洗掘防止工法について説明する。
枠体に袋体を収納して袋体の開口部の端部を枠体の開口の外側に垂らして袋体の開口部を開く。
枠体は周壁があればよく、底部は必ずしも必要ではない。形状は円筒状でも角筒状でもよい。
この袋体の開いた開口部から塊状物を入れて充填するが、充填量は袋体を満たす量を入れてはならず、袋体を吊り上げたとき上部に空間が存在する量でなければならない。
塊状物を充填した後、袋体の開口部近傍の網目に挿通した無端状の吊りロープをほぼ等間隔で所定数網目より引き出して吊りループを形成する。次にクレーンのフック等の吊り具を吊りループに連結して仮吊り上げを行う。この段階で袋体は枠体から離れて空中に吊り上げられ、袋体の開口は不完全ではあるが一応閉じられている。
次に吊りロープを挿通した網目の近傍の網目に挿通した口絞りロープで袋体の開口部を捲き締めて閉鎖する。仮吊り上げた袋体の開口を閉じ、口絞りロープで閉鎖するために行うのである。口絞りロープは開口閉鎖作業の容易さから、吊りロープを通した網目より下方の網目に挿通することが好ましいが、吊りロープと同じ網目に挿通してもよい。
口絞りロープは袋体の網目に挿通しておくことが袋体の開口部の閉鎖の作業と、閉鎖の確実性から好ましいが網目に挿通せずに袋体とは連結しないロープでもよく、独立したロープで吊りロープを挿通した網目より下方部分をしばってもよい。口絞りロープの余った部分で吊りループも捲いて締めると作業性が良好となる。
【００１３】
このようにして形成された洗掘防止材は吊り上げたとき側面からみると錐体状となるが、塊状物を充填した袋体が吊り上げられたとき、側面からみて形成された洗掘防止材の上方に高さの２５〜８０％の錐体状の空所が存在していることが必要である。２５％未満のときは、塊状物の重量により袋体を配設したときの形状が直径に対し、高さが直径の３０％を越し袋体が張りつめたようになり、水底の凹凸及び岩石等不安定な地形に馴染みにくく、また安定性がよくない。８０％を越えると配設された洗掘防止材の直径が拡がり過ぎ、網地がだぶつき、弛み、また重量も軽いので、水流により流されるおそれがある。
【００１４】
吊りロープはポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン等で形成されたロープであり、荷重により異なるが線径５ｍｍ〜２５ｍｍであって、袋体を形成する糸より太いことが網糸との接触面積を大きくし切断の発生を防ぐので好ましい。
口絞りロープはポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン等で形成されたロープで線径３ｍｍ〜１２ｍｍが好ましい。
【００１５】
【実施例】
本発明を実施例について具体的に説明する。
図１は、本発明に用いる袋体を示し、１は編成された網地により形成された袋体であって、図示されてないが表側と裏側の２枚の編地で袋状に形成されている。底部を設けてもよい。３辺は閉じられている。２は開口部であって、開口部近傍の網目には吊りロープ３と口絞りロープ４が挿通されている。
図１では吊りロープ３は袋体の開口より３番目の網目に挿通され、口絞りロープ４は吊りロープを挿通した網目より３番目の網目に挿通されている。これ等のロープはこのように２番目〜３番目の網目に挿通するのが好ましい。
【００１６】
図２は袋体の開口部近傍に配置した吊りロープ３と口絞りロープ４を網目に挿通したところを拡大したものであって、各ロープは端部を結合した無端状としておくと抜けることがなく作業上有利である。吊りロープは線径が大きい。
【００１７】
図３は塊状物を充填するために袋体を枠に配置したところを示す。５は枠体であり、この例では矩形状の開口の角筒状であるが円筒状でもよい。袋体１を枠体中に入れて開口させ開部端は枠の外壁に垂れ下がっている。枠体を用いることにより袋体の開口や空所が保持されるので塊状物の充填が容易となる。
【００１８】
図４は本発明で用いる袋体に塊状物を充填して開口を閉じるために仮吊り上げした袋体の開口の部分を示す。１は袋体であり６は吊りループを、挿入した網目からほぼ均一の間隔で引き出して形成した吊りループである。この吊りループに吊り具７を連結して吊り上げるのであるが、直接クレーン等のフックを掛けてもよいがこの図に示すように吊りリング８に吊りループを束ねてまとめて通し、次いでリングをループの輪を通して吊りループと吊りリングを連結し、吊りリングに吊り具を掛けて吊り下げると作業性がよい。
【００１９】
図５は袋体の開口部を閉鎖するところを示す。吊りループ６を吊り具で仮吊り上げすると袋体の開口部は寄せ集められて仮閉じされる。この状態で口絞りロープを捲きつけて縛り付けることにより簡単且つ完全に開口を閉鎖することができる。本発明の洗掘防止材は充填する塊状物が重いので開口を強固に閉鎖しないと付設時に口が開く危険があるので図５のように吊りロープを挿通した網目より下方の網目に口絞りロープを通すことが好ましい。
【００２０】
図６は本発明の洗掘防止材を吊り上げたところを示す。袋体の開口部を閉鎖した閉鎖部９と、これより上方の吊りロープの縛り付け部１０が示されている。閉鎖部１０より上方の吊りループはまとめておかないと付設時に邪魔になるので縛っておくことが好ましく、口絞りロープの余った部分で縛ればよい。
【００２１】
本発明の洗掘防止材は吊り上げたとき上部に空所１１が形成される必要がある。この空所があると設置場所に置いたとき形状を変形することができ、設置適応性が良好となり、水中構造物洗掘を受ける部分に密着配置することができる。この例では空所は高さの約１／２である。
塊状物を開口部まで充填すると、網の構造と糸を選んで伸度を大きくしても設置適応が小さく密着設置が難しく洗掘防止効果が小さくなる。また開口部の強固な閉鎖も困難となる問題が生ずる。
本発明の洗掘防止材はクレーン等で吊り上げて設置場所に配置すれば充填物は袋体に保持されているので水により流されず、流出しないので洗掘が防止される。水は網目と充填した塊状物の間を流れるので洗掘防止材の受ける水流抵抗も小さい。
【００２２】
実施例
繊維素材として黒原着ナイロン１，４３０デニールを８本合糸し、トータルデニール１１，４４０デニールのマルチフィラメントを用いてラッセル編機で一辺の長２５ｍｍで２５ｍｍ目菱目の網糸径φ２ｍｍのラッセル編を編んだ。該ラッセル編を長さ８．０ｍ、巾３．０ｍに切断し、長さ８．０ｍ方向に４つ折りにし、重ね合わせ、上部一辺を残して縫合し、高さ２ｍ、巾３ｍの封筒状の袋体とする。
該袋体の空隙率は８３％で伸度４５％であった。網糸径（Ｍ）と網目の長辺（Ｎ）の比Ｎ／Ｍ＝１２．５であった。
該袋体の開口部の下３網目にナイロンφ９ｍｍロープを挿通し吊りロープとした。次に該袋体の開口部の下６網目にナイロンφ６ｍｍロープを挿通し巾着方式で口が閉じれる口絞りロープとした。
次に上記袋体への塊状物の充填は鋼鉄製の図３に示す制作枠体に該袋体を収納し、バックホウを使用して粒径５０ｍｍ〜２００ｍｍ、比重２．６５の砕石を該袋体に充填した。充填量は１袋体に対し１．２４ｍ^３であった。
次に該袋体の開口部の下３網目に挿通したナイロンφ９ｍｍの吊りロープを等間隔で予め目印を付した６等分個所の網目から引き出して、６点吊りループを形成した。さらに該ループに鉄製の吊り具を連結してクレーンで仮吊り上げを行った。次に仮吊り上げた袋体を地上におろし、吊りをゆるめてから閉じられている開口部の下６網目に挿通した口絞りロープで５捲回して強く締め込み開口部を閉鎖し、水中構造物の洗掘防止材を得た。
該洗掘防止材をトラッククレーンで移動させ順次整理、仮置する。次に河川の護岸にトラッククレーンを使用して投入、据付した。
該洗掘防止材で施工した護岸の周辺状況での河底の洗掘はほとんど起きなかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は水流抵抗が小さく、設置部に対する形状適応性に優れ、作業時に袋の開口が発生しない優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる袋体の説明図である。
【図２】本発明で用いる袋体の開口部近傍に配置した吊りロープと口絞りロープの配置状態の説明図である。
【図３】枠体に袋体を入れて開口保持したところを示す説明図である。
【図４】塊状物を充填した袋体を仮吊り上げしたところを示す説明図である。
【図５】仮吊り上げした袋体開口部を口絞りロープで縛って閉鎖したところを示す説明図である。
【図６】本発明の洗掘防止材を吊り上げたところを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 袋体
２ 開口部
３ 吊りロープ
４ 口絞りロープ
５ 枠体
６ 吊りループ
７ 吊り下げ具
８ 吊りリング
９ 開口閉鎖部
１０ 吊りループ縛り付け部
１１ 空所

Claims (6)

1. 編成した網地により形成された網糸の線径Ｍと網目の長辺Ｎが式３≦Ｎ／Ｍ≦２０の関係を満たす袋体と、該袋体の開口部近傍の網目に挿通した無端状の吊りロープと、吊りロープを通した網目と同じか、またはそれより下方の網目に挿通した袋体の開口を閉じる口絞りロープと袋体に充填した塊状物とからなり、袋体に充填する塊状物の量が、袋体を吊りロープで吊り上げたとき、錐体状に形成される洗掘防止材の高さの２５％〜８０％が塊状物の存在しない錐体状の空所となる量である、水中構造物の洗掘防止材。
2. 袋体がラッセル編、蛙又編または無結節編により編成された網地からなる、請求項１に記載された水中構造物の洗掘防止材。
3. 袋体が空隙率４５％〜９０％で伸度３０％〜８０％であって、一辺の長さＬと塊状物の長径Ｄが、Ｌ≦π／（４×１．８）・Ｄの関係を満たす網地で形成された、請求項１または２に記載された水中構造物の洗掘防止材。
4. 吊りロープが開口部の網目に挿通された、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された水中構造物の洗掘防止材。
5. 吊りロープが開口部の網目より下方の網目に挿通された、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された水中構造物の洗掘防止材。
6. 枠体に請求項１〜５のいずれか１項に記載された洗掘防止材で使用する網地により形成された袋体を収納し、開口部を拡げて所定量の塊状物を充填し、次いで開口部近傍の網目に挿通した吊りロープをほぼ均一の間隔で網目から引き出して所定数の吊りループを形成し、該ループに吊り具を連結して仮吊り上げを行い、この状態で閉じられている開口部近傍を口絞りロープで捲回して閉鎖し、吊り具で吊り上げて移動させ、水中構造物の設置位置に配設することを特徴とする、水中構造物の洗掘防止工法。

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