【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば防波堤として使用するフーチングケーソン、及び、このフーチングケーソンの据付け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
防波堤として使用されている従来の重量型ケーソン１は、重量が大きい方が有利であるので、図１２に示すように、サンドマスチック１ａ、アスファルトマットレス１ｂの上に、全体が鉄筋コンクリート１ｃによって箱型に製作されていた。
【０００３】
従って、先ず、重量が大きいので、▲１▼図１３（ａ）に示すように、沈下しないように海底２を地盤改良する必要がある。▲２▼図１３（ｃ）に示すように、地盤沈下が生じるので、マウンド３の高さを高くする必要がある。▲３▼設置場所の水深が浅い場合、設置場所までの曳航や、設置場所での沈設に海上クレーンや浮ドックが必要になると共に、設置が困難である（図１３（ｄ）参照）。と言う問題が有る。なお、図１３中の４は地盤改良部を示す。
【０００４】
また、鉄筋コンクリートは、ひび割れが発生し易く、長いケーソン１を製作できないので、図１３（ｂ）に示すような短いケーソン１を繋ぎ合わせることになる。しかしながら、短いケーソン１を繋ぎ合わせる場合には、▲１▼不同沈下が発生し易い。▲２▼設置場所までの曳航回数や据付け回数が多くなる。▲３▼ケーソンに作用する波力を平均化できないので、波力によって、各ケーソンが撃破され易い。と言う問題が有る。
【０００５】
そこで、最近では、鉄筋コンクリートの代わりに、図１４に示すように、外壁５ａの内側や縦隔壁５ｂ、横隔壁５ｃ、及び底版５ｄの裏面側に鋼板を使用し、部材の板厚を小さくして軽量化と製作の容易化を図ったハイブリッド構造のケーソン（以下、「ハイブリッドケーソン」と言う）５が考えられている。このハイブリッドケーソン５は、重量が小さく、また、長いケーソンを製作できるので、図１３で説明した重量型ケーソン１が有していた問題を解決できるものである。なお、図１４中の５ｅはフーチングを示す。
【０００６】
すなわち、ハイブリッドケーソン５は、重量が小さいので、▲１▼海底２を地盤改良する必要がなく（図１５（ａ）参照）、また、▲２▼地盤沈下量が小さいので、マウンド３の高さを大きくする必要がない（図１５（ｃ）参照）。さらに、▲３▼設置場所の水深が浅い場合でも、設置場所までの曳航や、設置場所での沈設が容易に行える（図１５（ｄ）参照）。
【０００７】
また、図１５（ｂ）に示すように、長いケーソン５を製作できるので、▲１▼不同沈下が発生し難く、▲２▼設置場所までの曳航回数や据付け回数が少なくなる。さらに、▲３▼ケーソン５に作用する波力を平均化できるので、波力によってケーソン５が撃破され難くなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このハイブリッドケーソン５であっても、まだ以下に説明するような問題が有る。
図１４に示すように、壁面及び底面が平面であるので、荷重に対する曲げ剛性が低くなると言う問題が有る。
【０００９】
また、これまでのハイブリッドケーソン５は、図１６に示すように、下部は、外壁５ａの内側を構成する垂直鋼板５ａａと底版５ｄの裏面側を構成する底版鋼板５ｆが直角に接合され、その上に鉄筋コンクリート５ｇがスタッドジベル５ｈを介して機械的に結合された構造である。すなわち、垂直な外壁５ａと底版５ｄのフーチング５ｅとは直角に取付けられている。
【００１０】
ところで、外壁５ａとフーチング５ｅとのコーナー部には、図１７、図１８に示すように、波力や引き波が作用した時には、２種類の反力＋Ｐ，−Ｐが発生する。そして、図１７（ａ）に示すように、波力がハイブリッドケーソン５に作用すると、背面側（海と反対側）のフーチング５ｅには、図１７（ｃ）に示すように、底版鋼板５ｆに引っ張り力を生じさせる反力＋Ｐが発生する。また、図１８（ａ）に示すように、ハイブリッドケーソン５の前面側（海側）のフーチング５ｅには、図１８（ｃ）に示すように、水圧によってフーチング５ｅ上面のコンクリート表面に引っ張り力を生じさせる反力−Ｐが発生する。なお、図１７（ｂ）、図１８（ｂ）に示すような、引き波による負圧がハイブリッドケーソン５の壁面に生じた時には、前記したのと逆の反力がフーチング５ｅに発生する。
【００１１】
鋼板は引張り強度が大きく、コンクリートは圧縮力に強いので、図１７（ｃ）に示すように、底版鋼板５ｆに引っ張り力が、また、コンクリートに圧縮力が作用する場合は非常に適した構造であると言えるが、反対に、図１８（ｃ）に示すように、コンクリートに引っ張り力が作用する場合には、コンクリートは引っ張りには弱いので不利な構造になる。
【００１２】
また、フーチング５ｅの根元には図１６に示すように曲げモーメントＭが発生するので、この曲げモーメントＭによって根元には大きな応力が生じることになる。通常は補強リブを設置したりして応力が小さくなるような設計的配慮が為されているが、根元に応力が集中することは避けられない。特に、根元のコンクリートの上表面に引張り応力が発生すると、図１８（ｃ）に示すように、コンクリートに耐久性を悪化させる要因であるクラックＣが発生し易くなる。
【００１３】
また、ケーソンは波力を受けても据付け場所から移動しないように、ある程度の重量を有しているが、ハイブリッドケーソン５では、前記したように重量が軽いので、波力に対する動揺抵抗が減少する。そのため、ハイブリッドケーソン５では、堤長を長くして波力を平均化したり、フーチング５ｅを大きくしてマウンド３との滑動抵抗力を増加させようとして、底部にはアスファルトマット５ｉを敷いている（図１４、図１１（ａ）参照）。
【００１４】
このアスファルトマット５ｉを敷くために、図１９（ａ）に示すように、予め製作した底版５ｄを、図１９（ｂ）に示すように、ひっくり返してその上に溶融アスファルト５ｉａを敷き詰め、溶融アスファルト５ｉａが硬化した段階で、図１９（ｃ）に示すように、再度反転すると言う工程が必要になる。なお、再度反転した後は、図１９（ｃ）に示すように、底版５ｄに配筋を施し、図１９（ｄ）に示すように、コンクリートを打設した後、図１９（ｅ）に示すように、側壁、隔壁ブロックを搭載する。
【００１５】
このように、ハイブリッドケーソン５を製造する場合には、底版５ｄを２回も反転する必要があるが、底版５ｄの長さが１００ｍにもなると、この反転作業は非常に困難になる。また、アスファルトは透水性が有るので、ハイブリッドケーソン５では、鋼板が海水で腐食するのを防止することができないと言う問題も有る。
【００１６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、全体の曲げ剛性を高めると共に、滑動抵抗力が高く、鋼板の腐食をも防止することができ、しかも製造が容易なフーチングケーソン及びこのフーチングケーソンの据付け方法を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明のフーチングケーソンは、中間部は斜面又は曲面で、下部は緩やかな曲率の末広がり状に形成して、そのままフーチング部と成した垂直鋼板を底版鋼板に接続させて閉曲面を構成し、これら両鋼板によって形成した空間の外周面全域にコンクリートを打設すると共に、上面から底面に貫通するモルタル注入用パイプを配置することとしている。そして、このようにすることで、波力の低減と、コンクリートに作用する引っ張り力の緩和と、鋼板の腐食が達成できると共に、製造も容易に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のフーチングケーソンは、垂直鋼板を、中間部は斜面又は曲面で、下部は緩やかな曲率の末広がり状に形成して、そのままフーチング部と成した後、底版鋼板に接続させて閉曲面を構成し、これら底版鋼板と垂直鋼板によって形成した空間の内部には、フレーム又はバルクヘッド鋼板を内装し、また、空間の外周面全域にはコンクリートを打設すると共に、上面から底面に貫通するモルタル注入用パイプを所要の間隔を存して配置したものである。
【００１９】
本発明のフーチングケーソンでは、垂直鋼板の中間部を斜面又は曲面によって傾斜させているので、波力が作用した場合には、その波力を低減することができる。
【００２０】
また、本発明のフーチングケーソンでは、垂直鋼板の下部は緩やかな曲率の末広がり状に形成して、そのままフーチング部と成した後、底版鋼板に接続させているので、コンクリートに引っ張り力が作用した場合には、これらの垂直鋼板や底版鋼板が、その引っ張り力を緩和することになり、耐久性が向上する。
【００２１】
また、本発明のフーチングケーソンでは、外周面全域にコンクリートを打設しているので、鋼板の腐食を効果的に防止することができる。
【００２２】
本発明のフーチングケーソンは、所定の据付け位置まで曳航し、沈設した後、モルタル注入用パイプを介して、フーチングケーソンの底部とマウンド間にモルタルを注入することで、据付ける。
この据付け時、フーチングケーソンにおける底面の、モルタル注入用パイプの周囲は、コンクリートを打設していないものを採用すれば、モルタルのマウンドへの浸透が良好に行える。
【００２３】
また、上記した本発明のフーチングケーソンにおけるフーチング部に、補剛材を設けた場合には、ケーソン全体の曲げ剛性がより大きくなる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明のフーチングケーソンを図１〜図１１に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明のフーチングケーソンの第一実施例を一部破断して示す全体、図２は本発明のフーチングケーソンの第二実施例を一部破断して示す全体、図３は図２に示すフーチングケーソンのフーチング部の構造を示す詳細図、図４は図２に示すフーチングケーソンの下部の説明図、図５は図２に示すフーチングケーソンのフーチング部に作用する力の説明図で、（ａ）は＋Ｐの反力が発生した場合におけるコンクリートへの作用力、（ｂ）は−Ｐの反力が発生した場合におけるコンクリートへの作用力、（ｃ）は＋Ｐの反力が発生した場合における鋼板とコンクリートへの作用力、（ｄ）は−Ｐの反力が発生した場合における鋼板とコンクリートへの作用力を示す図、図６はフーチング部における補強構造の一例を示す図で、（ａ）は図１に示すフーチングケーソンの場合、（ｂ）は図２に示すフーチングケーソンの場合、図７は請求項２に対応する構造の斜視図、図８はケーソンの据付け状態の説明図で、（ａ）は従来のハイブリッドケーソンを使用した場合、（ｂ）〜（ｄ）は請求項２に対応する構造を採用した場合における本発明のフーチングケーソンを使用した場合の説明図、図９（ａ）（ｂ）はフーチング部に補剛材を設けた請求項３に対応するフーチングケーソンの斜視図、図１０はフーチング部に補剛材を設けた請求項３に対応するフーチングケーソンの図３と同様の図、図１１はフーチング部に補剛材を設けた請求項３に対応するフーチングケーソンの特徴を説明する図である。
【００２５】
図１〜図１１において、１１は本発明のフーチングケーソンであり、図１に示す第一実施例では、垂直鋼板１２の中間部は斜め状の平面で、下部は緩やかな曲率の末広がり状に形成して、そのままフーチング２０部と成した後、底版鋼板１３に接続させて閉曲面を構成している。
【００２６】
一方、図２に示す第二実施例では、垂直鋼板１２の中間部は曲面で、下部は緩やかな曲率の末広がり状に形成して、そのままフーチング２０部と成した後、底版鋼板１３に接続させて閉曲面を構成している。
すなわち、図１に示す第一実施例では、波力を受ける壁面は平面であり、一方、図２に示す第二実施例では、波力を受ける壁面は全体にシリンドリカルな曲面に形成している。
【００２７】
この図１に示す第一実施例と、図２に示す第二実施例を比較した場合、図２の方が、全体の剛性が高く、長尺のケーソン構造に有利である。また、曲面となすことによって、波の壁面での這い上がり高さを減少させることができるので、波圧を減少させることもできる。
【００２８】
さらに、図１、図２に示す本発明のフーチングケーソン１１は、共に垂直鋼板１２と底版鋼板１３とで閉曲面を構成すべく、垂直鋼板１２の下部は緩やかな曲率の末広がり状に形成して、そのままフーチング２０部と成した後、回り込んで底版鋼板１３に接続させており、フーチング２０の根元は、図３に示すように、なだらかな曲面を形成し、従来のハイブリッドケーソンよりも断面係数を大きく成している。従って、フーチング２０の根元への応力集中が緩和され、耐久性が向上する。
【００２９】
そして、前記した底版鋼板１３と垂直鋼板１２によって形成した空間の内部には、図１に示す第一実施例では、フレーム１４が、また、図２に示す第二実施例では、フレーム１４に代えて、バルクヘッド鋼板１５が内装されている。また、前記した底版鋼板１３と垂直鋼板１２によって形成した空間の外周面全域には、鉄筋１６を配筋した後（図３参照）、コンクリート１７が打設されている。なお、１８は垂直鋼板１２や底版鋼板１３の外周面に多数配置されたスタッドジベル、１９は垂直鋼板１２や底版鋼板１３の内周面に多数配置された補強材である。
【００３０】
また、本発明のフーチングケーソン１１は上記したものに限らず、前記したフーチングケーソン１１におけるフーチング２０部に、図９や図１０に示すように、例えば一方側面がフーチング２０部に沿い、他方側面はフーチングケーソン１１の上下面の幅方向端面を結ぶ直線となされた補剛材２４を設けたものでもよい。
【００３１】
このような補剛材２４を設けた場合には、フーチングケーソン１１全体の曲げ剛性がより大きくなるので、図１０（ｃ）に示す補剛材２４を設けないフーチングケーソン１１と比較して、図１０（ａ）に示すように、の底版の幅Ｂを大きくできると共に、フーチングケーソン１１の奥行き方向の幅ａを小さくすることができるようになって、水深が３０ｍ程度の大水深ケーソンにも対応が可能になる。
【００３２】
加えて、補剛材２４を設けた場合には、フレーム１４を簡略化したり、バルクヘッド鋼鈑１５の数を減少させることができる。なお、この補剛材２４は、図９（ａ）に示すような板状のものであっても、また、図９（ｂ）に示すような断面が台形状のものであってもよい。
【００３３】
以上説明した本発明のフーチングケーソン１１では、外周面全域をコンクリート１７で覆っているので、必然的に底版の下側もコンクリート１７で覆われることになり、底版鋼板１３や垂直鋼板１２の腐食を防止することができる。
【００３４】
ところで、底版鋼板１３と垂直鋼板１２によって形成した空間の外周面全域に打設するコンクリート１７は特に限定されないが、高流動コンクリートを採用すれば、全工程を１日で打設することができるので、製造に要する期間が短縮できる。
【００３５】
２１は本発明のフーチングケーソン１１の上面から底面に貫通するモルタル注入用パイプであり、長手方向に所要の間隔を存して配置されている。
【００３６】
本発明のフーチングケーソン１１は上記した構成であり、波力を受けた場合には先に説明したように、＋Ｐと−Ｐの２種類の反力が発生する。そして、このような反力＋Ｐ，−Ｐが発生した場合、本発明のフーチングケーソン１１では、２種類の抵抗断面が生じる。
【００３７】
すなわち、反力＋Ｐに対しては、フーチング２０の上面側のコンクリート１７面では、図５（ａ）に示すように、圧縮力が作用し、一方、フーチング２０の底面側のコンクリート１７面では引っ張り力が作用する。反対に、反力−Ｐに対しては、フーチング２０の上面側のコンクリート１７面では、図５（ｂ）に示すように、引っ張り力が作用し、一方、フーチング２０の底面側のコンクリート１７面では圧縮力が作用する。
【００３８】
一方、フーチング２０の上面側に位置する垂直鋼板１２と、フーチング２０の底面側の底版鋼板１３では、反力＋Ｐに対しては、図５（ｃ）に示すように、底版鋼板１３には圧縮力が作用して、コンクリート１７面に作用する引っ張り力による応力を緩和する。また、反力−Ｐに対しては、図５（ｄ）に示すように、垂直鋼板１２には圧縮力が作用して、コンクリート１７面に作用する引っ張り力による応力を緩和する。
【００３９】
つまり、本発明のフーチングケーソン１１では、コンクリート１７の圧縮力、及び、鋼板の引っ張り力といった、各々の優れた材料特性を有効にいかした抵抗力を発生させることにより、コンクリート１７に生じる引っ張り応力を緩和し、耐久性を向上させている。
【００４０】
図６はフーチング２０部における剪断補強の例を示したものであり、図１に示すような、内部がフレーム１４で構成されたものでは、図６（ａ）に示すように、フレーム１４に補強パネル１４ａを取付けて、フーチング２０部に発生した剪断力を補強パネル１４ａを介してフレーム１４に伝達させ、フレーム１４に受け持たせるようにする。
【００４１】
また、図２に示すような、内部にバルクヘッド鋼板１５が内装されたものでは、図６（ｂ）に示すように、このバルクヘッド鋼板１５でフーチング２０部に発生した剪断力を受け持たせるようにする。
このようにすることで、本発明のフーチングケーソン１１では、非常に高い剪断強度を有することになる。
【００４２】
このような本発明のフーチングケーソン１１を据付けるには、所定の据付け位置まで曳航し、その据付け位置で沈設した後、モルタル注入用パイプ２１を介して、フーチングケーソン１１の底部とマウンド３間にモルタル２３を注入し、マウンド３とフーチングケーソン１１とを直接モルタル２３で結合する。
【００４３】
このモルタル２３の注入時、図７に示すように、フーチングケーソン１１における底面の、モルタル注入用パイプ２１の周囲には、コンクリート１７を打設していないものを採用すれば、注入されたモルタル２３は、モルタル注入用パイプ２１の高さと、モルタル２３の比重によって十分な圧力を持って押し出され、マウンド３の内部への浸透が良好に行える。モルタル２３の浸透は前記浸透力とこれに対する抵抗力が釣り合ったところで停止するが、図８（ｂ）に示すようなラッパ状、図８（ｃ）に示すような逆ロート状、図８（ｄ）に示すような円盤状等、適宜の形状とすることでモルタル２３の浸透状態や剪断抵抗面積を調節することができる。
【００４４】
このようにすることで、本発明のフーチングケーソン１１では、図７に示したような、波力によってフーチングケーソン１１の底面に剪断力が作用した場合にも、十分な剪断力を得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフーチングケーソンは、従来のハイブリッドケーソンと比較して、フーチングの根元への応力集中が緩和されると共に、コンクリートに生じる引っ張り応力を緩和させることができるので、耐久性を向上させることができる。
【００４６】
また、本発明のフーチングケーソンにおけるフーチング部に、補剛材を設けた場合には、ケーソン全体の曲げ剛性がより大きくなるので、大水深ケーソンにも対応できると共に、フレームを簡略化したり、バルクヘッド鋼鈑の数を減少させることができる。
【００４７】
また、本発明のフーチングケーソンは、従来のハイブリッドケーソンのように底面にアスファルトマットを敷いていないので、製造が容易に行える。また、本発明のフーチングケーソンは、外周面全域をコンクリートで覆っているので、鋼板の腐食を防止することができる。
【００４８】
また、本発明のフーチングケーソンの据付け方法は、従来のハイブリッドケーソンの据付けのように、ただ単にマウンド上に載置するだけではなく、フーチングケーソンをモルタルでマウンドに直接結合するので、十分な剪断力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフーチングケーソンの第一実施例を一部破断して示す全体である。
【図２】本発明のフーチングケーソンの第二実施例を一部破断して示す全体である。
【図３】図２に示すフーチングケーソンのフーチング部の構造を示す詳細図である。
【図４】図２に示すフーチングケーソンの下部の説明図である。
【図５】図２に示すフーチングケーソンのフーチング部に作用する力の説明図で、（ａ）は＋Ｐの反力が発生した場合におけるコンクリートへの作用力、（ｂ）は−Ｐの反力が発生した場合におけるコンクリートへの作用力、（ｃ）は＋Ｐの反力が発生した場合における鋼板とコンクリートへの作用力、（ｄ）は−Ｐの反力が発生した場合における鋼板とコンクリートへの作用力を示す図である。
【図６】フーチング部における補強構造の一例を示す図で、（ａ）は図１に示すフーチングケーソンの場合、（ｂ）は図２に示すフーチングケーソンの場合である。
【図７】請求項２に対応する構造の斜視図である。
【図８】ケーソンの据付け状態の説明図で、（ａ）は従来のハイブリッドケーソンを使用した場合、（ｂ）〜（ｄ）は請求項２に対応する構造を採用した場合における本発明のフーチングケーソンを使用した場合の説明図である。
【図９】（ａ）（ｂ）はフーチング部に補剛材を設けた請求項３に対応するフーチングケーソンの斜視図である。
【図１０】フーチング部に補剛材を設けた請求項３に対応するフーチングケーソンの特徴を説明する図であり、（ａ）は正面方向から見た図、（ｂ）は（ａ）を平面方向から見た図、（ｃ）はフーチング部に補剛材を設けないフーチングケーソンを正面方向から見た図、（ｄ）は（ｃ）を平面方向から見た図である。
【図１１】フーチング部に補剛材を設けた請求項３に対応するフーチングケーソンの図３と同様の図である。
【図１２】従来の重量型ケーソンの説明図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は従来の重量型ケーソンの問題点を説明する図である。
【図１４】従来のハイブリッドケーソンの説明図である。
【図１５】（ａ）〜（ｄ）は従来の重量型ケーソンの問題点に対応するハイブリッドケーソンの優れた点を説明する図である。
【図１６】従来のハイブリッドケーソンの下部の構造を説明する図である。
【図１７】従来のハイブリッドケーソンに波力や引き波が作用した場合に、反力＋Ｐに対する外壁とフーチングに発生する力を説明する図で、（ａ）は波力が作用した場合の反力＋Ｐが発生する位置を説明する図、（ｂ）は引き波が作用した場合の反力＋Ｐが発生する位置を説明する図、（ｃ）はフーチングに発生する力を説明する図である。
【図１８】従来のハイブリッドケーソンに波力や引き波が作用した場合に、水圧によって発生する反力−Ｐに対する外壁とフーチングとのコーナー部等に発生する力を説明する図で、（ａ）は波力が作用した場合の水圧により反力−Ｐが発生する位置を説明する図、（ｂ）は引き波が作用した場合の水圧により反力−Ｐが発生する位置を説明する図、（ｃ）はフーチングに発生する力や外壁とフーチングとのコーナー部に発生する力を説明する図である。
【図１９】（ａ）〜（ｅ）は従来のハイブリッドケーソンを製造する方法を順を追って説明する図である。
【符号の説明】
１１ フーチングケーソン
１２ 垂直鋼板
１３ 底版鋼板
１４ フレーム
１５ バルクヘッド鋼板
１７ コンクリート
２０ フーチング
２１ モルタル注入用パイプ
２３ モルタル
２４ 補剛材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a footing caisson used as, for example, a breakwater, and a method for installing the footing caisson.
[0002]
[Prior art]
Since the conventional heavy caisson 1 used as a breakwater is advantageous in that the weight is larger, as shown in FIG. 12, the whole is formed into a box shape by a reinforced concrete 1c on a sand mastic 1a and an asphalt mattress 1b. It was made.
[0003]
Therefore, since the weight is large, (1) it is necessary to improve the ground of the seabed 2 so as not to sink as shown in FIG. 13 (a). {Circle around (2)} As shown in FIG. 13 (c), ground subsidence occurs, so that the height of the mound 3 needs to be increased. (3) When the water depth at the installation site is shallow, a marine crane and a floating dock are required for towing to the installation site and for sinking at the installation site, and the installation is difficult (see FIG. 13 (d)). There is a problem to say. In addition, 4 in FIG. 13 shows a ground improvement part.
[0004]
Further, since reinforced concrete is easily cracked and a long caisson 1 cannot be manufactured, a short caisson 1 as shown in FIG. 13B is connected. However, when the short caissons 1 are connected, {circle around (1)} non-uniform settlement tends to occur. (2) The number of towings and installations to the installation location will increase. (3) Since the wave force acting on the caisson cannot be averaged, each caisson is easily destroyed by the wave force. There is a problem to say.
[0005]
Therefore, in recent years, instead of reinforced concrete, as shown in FIG. 14, steel plates are used on the inner side of the outer wall 5a and the back surfaces of the vertical partition walls 5b, the horizontal partition walls 5c, and the bottom slab 5d to reduce the thickness of the members. A hybrid-structure caisson (hereinafter referred to as “hybrid caisson”) 5 that is lightweight and easy to manufacture is considered. Since this hybrid caisson 5 has a small weight and can produce a long caisson, the problem that the heavy weight caisson 1 described in FIG. 13 has can be solved. In addition, 5e in FIG. 14 shows footing.
[0006]
That is, since the hybrid caisson 5 is small in weight, (1) it is not necessary to improve the ground 2 (see FIG. 15 (a)), and (2) since the amount of ground subsidence is small, the height of the mound 3 Need not be increased (see FIG. 15C). Furthermore, (3) even when the water depth of the installation site is shallow, towing to the installation site and sinking at the installation site can be easily performed (see FIG. 15 (d)).
[0007]
Further, as shown in FIG. 15 (b), since the long caisson 5 can be manufactured, (1) it is difficult to cause uneven subsidence, and (2) the number of towing and installation times to the installation place is reduced. Further, (3) since the wave force acting on the caisson 5 can be averaged, the caisson 5 is hardly destroyed by the wave force.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, even this hybrid caisson 5 still has problems as described below.
As shown in FIG. 14, since the wall surface and the bottom surface are flat, there is a problem that the bending rigidity with respect to the load is lowered.
[0009]
In addition, as shown in FIG. 16, the conventional hybrid caisson 5 has a vertical plate in which a vertical steel plate 5aa constituting the inner side of the outer wall 5a and a bottom plate steel plate 5f constituting the back side of the bottom plate 5d are joined at a right angle. In addition, 5 g of reinforced concrete is mechanically coupled via a stud gibber 5h. That is, the vertical outer wall 5a and the footing 5e of the bottom plate 5d are attached at right angles.
[0010]
By the way, as shown in FIGS. 17 and 18, two kinds of reaction forces + P and −P are generated in the corner portion between the outer wall 5a and the footing 5e when a wave force or a pulling wave is applied. As shown in FIG. 17A, when wave force acts on the hybrid caisson 5, the back side (opposite to the sea) footing 5e is applied to the bottom plate steel plate 5f as shown in FIG. A reaction force + P that generates a pulling force is generated. Also, as shown in FIG. 18 (a), the front side (sea side) footing 5e of the hybrid caisson 5 has a tensile force applied to the concrete surface on the top surface of the footing 5e by water pressure, as shown in FIG. 18 (c). A reaction force −P is generated. When a negative pressure due to a pulling wave is generated on the wall surface of the hybrid caisson 5 as shown in FIGS. 17B and 18B, a reaction force opposite to that described above is generated in the footing 5e.
[0011]
Since the steel plate has a high tensile strength and the concrete has a strong compressive force, as shown in FIG. 17 (c), when the tensile force acts on the bottom plate steel plate 5f and the compressive force acts on the concrete, the structure is very suitable. On the contrary, as shown in FIG. 18C, when a tensile force acts on the concrete, the concrete has a disadvantageous structure because it is weak against tension.
[0012]
Further, since a bending moment M is generated at the base of the footing 5e as shown in FIG. 16, a large stress is generated at the base by the bending moment M. Normally, design considerations have been made to reduce stress by installing reinforcing ribs, but it is inevitable that stress concentrates at the root. In particular, when tensile stress is generated on the upper surface of the concrete at the base, as shown in FIG. 18 (c), crack C, which is a factor that deteriorates the durability of the concrete, is likely to occur.
[0013]
In addition, the caisson has a certain weight so that it does not move from the installation location even if it receives wave power. However, the hybrid caisson 5 is light in weight as described above, so that the shaking resistance to the wave force is reduced. . Therefore, in the hybrid caisson 5, the asphalt mat 5i is laid on the bottom to increase the length of the embankment and average the wave force, or increase the footing 5e to increase the sliding resistance with the mound 3. 14 and FIG. 11 (a)).
[0014]
In order to lay this asphalt mat 5i, as shown in FIG. 19 (a), the previously manufactured bottom slab 5d is turned over as shown in FIG. 19 (b), and the molten asphalt 5ia is laid on top of the bottom asphalt 5i. When 5ia is cured, a step of reversing is required as shown in FIG. 19 (c). After reversing again, as shown in FIG. 19 (c), the bottom slab 5d is laid, and concrete is placed as shown in FIG. 19 (d), and then shown in FIG. 19 (e). As shown, side walls and partition blocks are mounted.
[0015]
Thus, when manufacturing the hybrid caisson 5, it is necessary to invert the bottom plate 5d twice. However, when the length of the bottom plate 5d reaches 100 m, this inversion operation becomes very difficult. Moreover, since asphalt has water permeability, the hybrid caisson 5 has a problem that the steel sheet cannot be prevented from being corroded by seawater.
[0016]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and is capable of increasing the overall bending rigidity, having high sliding resistance, preventing corrosion of the steel sheet, and easy to manufacture. It is an object of the present invention to provide a caisson and a method for installing the footing caisson.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the footing caisson of the present invention is formed such that a middle part is a slope or a curved surface, and a lower part is formed in a divergent shape with a gentle curvature, and a vertical steel sheet formed as a footing part is directly connected to a bottom plate steel sheet. Thus, a closed curved surface is formed, and concrete is placed over the entire outer peripheral surface of the space formed by these two steel plates, and a mortar injection pipe penetrating from the top surface to the bottom surface is disposed. And by doing in this way, reduction of a wave force, relaxation of the pulling force which acts on concrete, corrosion of a steel plate can be achieved, and manufacture can also be performed easily.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The footing caisson of the present invention comprises a vertical steel plate, an intermediate part having a slope or a curved surface, and a lower part formed in a divergent shape with a gentle curvature, and formed as a footing part as it is, and then connected to a bottom plate steel plate to form a closed curved surface. The interior of the space formed by these bottom plate steel plate and vertical steel plate is framed or bulkhead steel plate, and concrete is placed on the entire outer peripheral surface of the space, and mortar is injected from the top surface to the bottom surface. The pipes are arranged at a required interval.
[0019]
In the footing caisson of the present invention, the intermediate portion of the vertical steel plate is inclined by a slope or a curved surface. Therefore, when wave force acts, the wave force can be reduced.
[0020]
Moreover, in the footing caisson of the present invention, the lower part of the vertical steel plate is formed in a divergent shape with a gentle curvature, and is formed as a footing part as it is and then connected to the bottom plate steel plate, so that a tensile force acts on the concrete. In addition, these vertical steel plates and bottom plate steel plates alleviate the tensile force, and the durability is improved.
[0021]
Moreover, in the footing caisson of this invention, since concrete is cast in the whole outer peripheral surface, corrosion of a steel plate can be prevented effectively.
[0022]
The footing caisson of the present invention is towed to a predetermined installation position, set, and then installed by injecting mortar between the bottom of the footing caisson and the mound via a mortar injection pipe.
At the time of this installation, if the bottom of the footing caisson and the periphery of the mortar injection pipe is made of no concrete, penetration of the mortar into the mound can be performed satisfactorily.
[0023]
In addition, when a stiffener is provided in the footing part of the above-described footing caisson of the present invention, the bending rigidity of the entire caisson is further increased.
[0024]
【Example】
Hereinafter, the footing caisson of the present invention will be described based on the embodiments shown in FIGS.
1 is a partially cutaway view showing a first embodiment of the footing caisson of the present invention, FIG. 2 is a partially cutaway view showing a second embodiment of the footing caisson of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view of the lower part of the footing caisson shown in FIG. 2, FIG. 5 is an explanatory view of the force acting on the footing part of the footing caisson shown in FIG. a) acting force on concrete when + P reaction force occurs, (b) acting force on concrete when -P reaction force occurs, (c) when + P reaction force occurs (D) is a diagram showing the acting force on the steel plate and concrete when -P reaction force is generated, and FIG. 6 is a diagram showing an example of the reinforcing structure in the footing portion. a) is shown in FIG. In the case of the footing caisson shown, (b) is the footing caisson shown in FIG. 2, FIG. 7 is a perspective view of the structure corresponding to claim 2, FIG. 8 is an explanatory view of the caisson installation state, and FIG. When the hybrid caisson of (b) to (d) is used, (b) to (d) are explanatory diagrams when the footing caisson of the present invention is used when the structure corresponding to claim 2 is employed, and FIGS. FIG. 10 is a perspective view of a footing caisson corresponding to claim 3 provided with a stiffener in the footing part, and FIG. 10 is a view similar to FIG. 3 of a footing caisson corresponding to claim 3 provided with a stiffener in the footing part. 11 is a view for explaining the characteristics of the footing caisson corresponding to claim 3 in which a stiffener is provided in the footing portion.
[0025]
1 to 11, reference numeral 11 denotes a footing caisson according to the present invention. In the first embodiment shown in FIG. 1, the intermediate portion of the vertical steel plate 12 is formed as an oblique plane, and the lower portion is formed in a widening shape with a gentle curvature. Then, after forming the footing 20 parts as it is, it is connected to the bottom plate steel plate 13 to form a closed curved surface.
[0026]
On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 2, the intermediate portion of the vertical steel plate 12 is a curved surface and the lower portion is formed in a divergent shape with a gentle curvature, and is formed as a footing 20 portion as it is, and then connected to the bottom plate steel plate 13. To form a closed curved surface.
That is, in the first embodiment shown in FIG. 1, the wall surface receiving the wave force is a flat surface, whereas in the second embodiment shown in FIG. 2, the wall surface receiving the wave force is formed in a cylindrical curved surface as a whole. .
[0027]
When the first embodiment shown in FIG. 1 and the second embodiment shown in FIG. 2 are compared, FIG. 2 has higher overall rigidity and is advantageous for a long caisson structure. Moreover, since it becomes a curved surface, the creeping height in the wall surface of a wave can be reduced, Therefore A wave pressure can also be reduced.
[0028]
Further, the footing caisson 11 of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 is formed so that the vertical steel plate 12 and the bottom plate steel plate 13 form a closed curved surface. After forming the footing 20 part as it is, it wraps around and is connected to the bottom plate steel plate 13, and the base of the footing 20 forms a gentle curved surface as shown in FIG. Is made up of. Therefore, stress concentration at the base of the footing 20 is alleviated, and durability is improved.
[0029]
In the space formed by the bottom plate steel plate 13 and the vertical steel plate 12, the frame 14 in the first embodiment shown in FIG. 1 is replaced with the frame 14 in the second embodiment shown in FIG. The bulkhead steel plate 15 is internally provided. In addition, a concrete 17 is placed on the entire outer peripheral surface of the space formed by the bottom plate steel plate 13 and the vertical steel plate 12 after the reinforcing bars 16 are arranged (see FIG. 3). In addition, 18 is a stud diver arranged in large numbers on the outer peripheral surface of the vertical steel plate 12 or the bottom slab steel plate 13, and 19 is a reinforcing material arranged in large numbers on the inner peripheral surface of the vertical steel plate 12 or the bottom slab steel plate 13.
[0030]
Further, the footing caisson 11 of the present invention is not limited to the above-described one, and as shown in FIG. 9 and FIG. 10, for example, one side surface is along the footing 20 portion and the other side surface is in the footing caisson 11 described above. What provided the stiffener 24 made into the straight line which connects the width direction end surface of the upper and lower surfaces of the footing caisson 11 may be provided.
[0031]
When such a stiffener 24 is provided, the bending rigidity of the footing caisson 11 as a whole is further increased. Therefore, as compared with the footing caisson 11 without the stiffener 24 shown in FIG. As shown in Fig. 10 (a), the width B of the bottom plate can be increased, and the width a in the depth direction of the footing caisson 11 can be reduced, so that it can be used for a large water depth caisson with a depth of about 30m. Is possible.
[0032]
In addition, when the stiffener 24 is provided, the frame 14 can be simplified and the number of bulkhead steel plates 15 can be reduced. The stiffener 24 may have a plate shape as shown in FIG. 9A, or may have a trapezoidal cross section as shown in FIG. 9B.
[0033]
In the footing caisson 11 of the present invention described above, since the entire outer peripheral surface is covered with the concrete 17, the bottom side of the bottom slab is necessarily covered with the concrete 17, and the bottom plate steel plate 13 and the vertical steel plate 12 are corroded. Can be prevented.
[0034]
By the way, the concrete 17 to be placed over the entire outer peripheral surface of the space formed by the bottom plate steel plate 13 and the vertical steel plate 12 is not particularly limited, but if high-fluidity concrete is employed, the entire process can be placed in one day. The time required for manufacturing can be shortened.
[0035]
Reference numeral 21 denotes a mortar injection pipe penetrating from the upper surface to the bottom surface of the footing caisson 11 of the present invention, and is arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction.
[0036]
The footing caisson 11 of the present invention has the above-described configuration. When wave force is received, two types of reaction forces, + P and −P, are generated as described above. And when such reaction force + P and -P generate | occur | produce, in the footing caisson 11 of this invention, two types of resistance cross sections arise.
[0037]
That is, for the reaction force + P, the compressive force acts on the concrete 17 surface on the upper surface side of the footing 20 as shown in FIG. Force acts. On the other hand, with respect to the reaction force −P, a tensile force acts on the concrete 17 surface on the upper surface side of the footing 20 as shown in FIG. 5B, while the concrete 17 surface on the bottom surface side of the footing 20. Then, compression force acts.
[0038]
On the other hand, in the vertical steel plate 12 positioned on the upper surface side of the footing 20 and the bottom slab steel plate 13 on the bottom surface side of the footing 20, as shown in FIG. The force acts to relieve stress due to the tensile force acting on the concrete 17 surface. For the reaction force -P, as shown in FIG. 5 (d), a compressive force acts on the vertical steel plate 12 to relieve stress due to a tensile force acting on the concrete 17 surface.
[0039]
That is, in the footing caisson 11 of the present invention, the tensile stress generated in the concrete 17 is generated by generating a resistance force that effectively uses the excellent material properties such as the compressive force of the concrete 17 and the tensile force of the steel plate. It relaxes and improves durability.
[0040]
FIG. 6 shows an example of shear reinforcement in the footing 20 part. In the case where the inside is constituted by the frame 14 as shown in FIG. 1, the frame 14 is reinforced as shown in FIG. 6 (a). The panel 14a is attached, and the shearing force generated in the footing 20 part is transmitted to the frame 14 via the reinforcing panel 14a so that the frame 14 receives the shearing force.
[0041]
Further, in the case where the bulkhead steel plate 15 is internally provided as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 6B, the bulkhead steel plate 15 is subjected to the shearing force generated in the footing 20 part. Like that.
By doing so, the footing caisson 11 of the present invention has a very high shear strength.
[0042]
In order to install such a footing caisson 11 of the present invention, it is towed to a predetermined installation position, and after sinking at the installation position, between the bottom of the footing caisson 11 and the mound 3 via the mortar injection pipe 21. The mortar 23 is injected, and the mound 3 and the footing caisson 11 are directly bonded with the mortar 23.
[0043]
When the mortar 23 is injected, as shown in FIG. 7, if a concrete 17 is not placed around the mortar injection pipe 21 on the bottom surface of the footing caisson 11, the injected mortar 23 is used. Is extruded with a sufficient pressure due to the height of the mortar injection pipe 21 and the specific gravity of the mortar 23, and can penetrate well into the mound 3. The penetration of the mortar 23 stops when the osmotic force and the resistance force against the oscillating force are balanced, but a trumpet shape as shown in FIG. 8B, a reverse funnel shape as shown in FIG. 8C, and FIG. The permeation state and the shear resistance area of the mortar 23 can be adjusted by using an appropriate shape such as a disk shape as shown in FIG.
[0044]
By doing in this way, in the footing caisson 11 of the present invention, sufficient shearing force can be obtained even when shearing force acts on the bottom surface of the footing caisson 11 by wave force as shown in FIG. .
[0045]
【The invention's effect】
As described above, the footing caisson of the present invention is less durable than the conventional hybrid caisson because stress concentration at the base of the footing is relieved and tensile stress generated in the concrete can be relieved. Can be improved.
[0046]
In addition, when a stiffener is provided in the footing part of the footing caisson of the present invention, the flexural rigidity of the entire caisson is increased, so that it is possible to cope with a deep water caisson, simplify the frame, The number of steel plates can be reduced.
[0047]
Further, the footing caisson of the present invention can be easily manufactured because an asphalt mat is not laid on the bottom surface as in the conventional hybrid caisson. Moreover, since the footing caisson of this invention has covered the outer peripheral surface whole area with concrete, it can prevent corrosion of a steel plate.
[0048]
In addition, the footing caisson installation method of the present invention is not simply placed on the mound as in the case of conventional hybrid caisson installation, but the footing caisson is directly coupled to the mound with mortar, so that sufficient shearing force is provided. Can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of a first embodiment of a footing caisson according to the present invention, partially broken away.
FIG. 2 is an overall view partially broken away showing a second embodiment of the footing caisson of the present invention.
3 is a detailed view showing a structure of a footing portion of the footing caisson shown in FIG. 2;
4 is an explanatory diagram of a lower part of the footing caisson shown in FIG. 2. FIG.
5A and 5B are explanatory diagrams of the force acting on the footing portion of the footing caisson shown in FIG. 2, wherein FIG. 5A is an acting force on concrete when a + P reaction force is generated, and FIG. 5B is a reaction force of −P. (C) is the acting force on the steel plate and concrete when + P reaction force is generated, and (d) is the steel plate and concrete when -P reaction force is generated. FIG.
6A and 6B are diagrams showing an example of a reinforcing structure in a footing portion, where FIG. 6A shows the case of the footing caisson shown in FIG. 1, and FIG. 6B shows the case of the footing caisson shown in FIG.
7 is a perspective view of a structure corresponding to claim 2. FIG.
FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams of the caisson installation state, in which FIG. 8A shows a footing according to the present invention when a conventional hybrid caisson is used, and FIGS. It is explanatory drawing at the time of using a caisson.
9 (a) and 9 (b) are perspective views of a footing caisson corresponding to claim 3 in which a stiffener is provided in the footing portion.
10A and 10B are views for explaining the characteristics of a footing caisson corresponding to claim 3 in which a stiffener is provided in the footing portion, FIG. 10A is a view seen from the front direction, and FIG. 10B is a plan view of FIG. The figure seen from the direction, (c) is the figure which looked at the footing caisson which does not provide the stiffener in the footing part from the front direction, (d) is the figure which looked at (c) from the plane direction.
11 is a view similar to FIG. 3 of a footing caisson corresponding to claim 3 in which a stiffener is provided in the footing portion.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional heavy weight caisson.
FIGS. 13A to 13D are views for explaining problems of a conventional heavy weight caisson. FIGS.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a conventional hybrid caisson.
FIGS. 15A to 15D are diagrams for explaining the superior points of the hybrid caisson corresponding to the problems of the conventional heavy caisson. FIGS.
FIG. 16 is a diagram for explaining a lower structure of a conventional hybrid caisson.
FIG. 17 is a diagram for explaining the force generated in the outer wall and footing against the reaction force + P when wave force or pulling wave is applied to the conventional hybrid caisson. FIG. 17A is a reaction force when wave force is applied. FIG. 5B is a diagram for explaining a position where + P is generated, FIG. 5B is a diagram for explaining a position where a reaction force + P is generated when a pulling wave is applied, and FIG.
FIG. 18 is a diagram for explaining a force generated at a corner portion of an outer wall and a footing with respect to a reaction force −P generated by water pressure when a wave force or a pulling wave is applied to a conventional hybrid caisson; FIG. 5 is a diagram for explaining a position where a reaction force −P is generated by water pressure when wave force is applied, and FIG. 6B is a diagram for explaining a position where reaction force −P is generated by water pressure when pulling wave is applied; (c) is a figure explaining the force generate | occur | produced in a footing and the force generate | occur | produced in the corner part of an outer wall and a footing.
FIGS. 19A to 19E are views for explaining a method of manufacturing a conventional hybrid caisson step by step;
[Explanation of symbols]
11 Footing caisson 12 Vertical steel plate 13 Bottom plate steel plate 14 Frame 15 Bulkhead steel plate 17 Concrete 20 Footing 21 Pipe for mortar injection 23 Mortar 24 Stiffener
