JP3776690B2 - ジャケット構造体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋脚などの水上に立設する構造物を建設する場合に、水底地盤に設置して用いられるジャケット構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、橋梁基礎には、直接基礎、場所打ち杭基礎、鋼管杭基礎、ケーソン基礎などが従来から知られている。例えば、杭基礎によって建設された橋脚では、複数本の杭が海底地盤の軟弱地盤を貫通して支持地盤まで打ち込まれ、この各杭上に鉄筋コンクリートによってフーチングが構築され、このフーチングの上に橋脚を立設し、この橋脚がフーチング内に予め埋め込まれたアンカーフレームにアンカーボルトにより接合されている。また、ケーソン基礎によって建設された橋脚では、海底の支持地盤を所定広さ整地し、この地盤整地面に内部にコンクリートが打設されたケーソンを設置し、このケーソンの上に橋脚を立設し、この橋脚がケーソン内に予め埋め込まれたアンカーフレームにアンカーボルトにより接合されている。
【０００３】
ところが、このような杭基礎の場合、比較的水深の大きい海底に橋脚を構築するときに、技術的に困難性が伴い、高コストとなってしまうという問題がある。また、ケーソン基礎の場合、水深数十ｍ程度までの海底ならば問題ないが、それよりも深い海底にあっては、地盤整地面を形成するのに大規模な海上工事を必要とし、高コストで工事期間も長くなり、その間に航路を制限しなければならず、更に、支持地盤の上層に軟弱地盤があると、地盤改良工事も必要となってしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、海底地盤に鉄筋コンクリートによるフーチングを構築したり、内部にコンクリートが打設されたケーソンを設置するのを不要とすることで、建設工事の容易化や低コスト化を図ったものとしてジャケット式基礎を用いた技術がある。図１０に従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚の概略を示す。
【０００５】
従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚において、図１０に示すように、海底の支持地盤001に対して、多数のガイドパイプ002が連結部材003によって連結されて構成されたジャケット構造体004を設置し、図示しない杭打ち機によって各ガイドパイプ002を用いて複数本の杭005が支持地盤001に打ち込まれている。そして、このジャケット構造体004上に鉄筋コンクリートによってフーチング006が構築されている。このフーチング006内には予めアンカーボルト007とアンカーフレーム008が埋め込まれており、このフーチング006の上に橋脚009が立設して接合されている。
【０００６】
なお、このような技術は、例えば、特開昭６１−５７７２１号公報に「マルチパイルジャケット構造の水中基礎施工法」として開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のジャケット式基礎の場合、複数本の杭005の打ち込みによりジャケット構造体004を設置した後、このジャケット構造体004の上に水中でコンクリートを打設してフーチング006を構築しており、作業が面倒なものになると共に作業期間が長くなってしまうという問題がある。また、大きな橋の橋脚のように、ジャケット構造体004の上部にかかる荷重が大きい場合には、支持地盤001に打ち込む杭005を増やす必要があり、ガイドパイプ002の本数を増やすことでジャケット構造体004及びフーチング006が大型化してしまう。そして、フーチング006が大型化すると、地震発生時など橋脚などの構造物が振動した場合、フーチング006に働く慣性力が大きくなり、杭005に多大な力が作用して構造物が不安定なものとなってしまう。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するものであって、小型軽量化及び低コスト化を図ることで構造物の建設作業の作業性の向上を図ると共に耐震性の向上を図ったジャケット構造体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための第一番目の発明のジャケット構造体は、水底地盤に設置して構造物を建設するジャケット構造体において、連結部材によって一体に連結された複数の杭ガイド部材と、前記各杭ガイド部材の上端集合部に装着されて中空形状をなすと共に飛沫帯に位置するフーチングと、前記フーチングの外周部に設けられて前記飛沫帯に対して上方から送風を行うファンとを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、第二番目の発明のジャケット構造体では、前記フーチングは、鋼板により箱型形状に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、第三番目の発明のジャケット構造体では、前記各杭ガイド部材の上端部は前記フーチング内に貫入し、該フーチングの内部で該杭ガイド部材と該フーチングとが複数の格子状に配設された縦梁部材により連結されていることを特徴としている。
【００１２】
また、第四番目の発明のジャケット構造体では、前記フーチング内から前記構造物が上方に立設されていることを特徴としている。
【００１３】
また、第五番目の発明のジャケット構造体では、前記フーチングの外周部に防食処理を施したことを特徴としている。
【００１５】
また、第六番目の発明のジャケット構造体では、前記フーチングの外周部にエネルギ吸収部を設けたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１に本発明の第１実施形態に係るジャケット構造体によって構築された橋脚の概略、図２に本実施形態のジャケット構造体の概略、図３にジャケット構造体におけるフーチング部の水平断面、図４及び図５にジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略を示す。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のジャケット構造体１１は、上部の軟弱地盤と下部の支持地盤とから構成される図示しない水底地盤上に設置して構造物としての橋桁３１の橋脚３２を建設するためのものである。即ち、このジャケット構造体１１は、連結部材１２によって連結された複数の杭ガイド部材（レグ）１３，１４と、この各杭ガイド部材１３，１４の上端集合部に装着された中空形状をなすフーチング１５とから構成されている。
【００１９】
このジャケット構造体１１について詳細に説明すると、図１乃至図３に示すように、フーチング１５は上鋼板１６と下鋼板１７と４枚の外周鋼板１８により矩形箱型形状に形成されており、中央部寄りに直杭用の４つの杭ガイド部材１３の上端部が貫入し、外側に斜杭用の４つの杭ガイド部材１４の上端部が貫入している。この杭ガイド部材１３，１４は所定長さの円筒形状をなし、杭ガイド部材１３に対して杭ガイド部材１４は下部が外方に広がっており、各杭ガイド部材１３，１４同志が複数の連結部材１２によって一体に連結されている。このガイド部材１３，１４は、ジャケット構造体１１が水底地盤上に設置されたときに、ガイドとして直杭１９及び斜杭２０をこの水底地盤に打ち込むためのものである。
【００２０】
各杭ガイド部材１３，１４の上端部はフーチング１５の上鋼板１６及び下鋼板１７に貫入して上方に開口しているが、このフーチング１５の内部には複数の縦梁部材２１が格子状に配設され、杭ガイド部材１３，１４がフーチング１５の内面に連結支持されている。また、フーチング１５内には橋脚３２の下部が貫入し、複数の縦梁部材２２，２３に連結支持されている。そして、フーチング１５から上方に向けて橋脚３２が立設されることとなる。なお、図３にて、３３は橋脚３２の内側に上下方向に沿って固定された縦リブ、３４は橋脚３２の内側角部に上下方向に沿って固定された角補強部材である。
【００２１】
また、このジャケット構造体１１が水底地盤に設置されたとき、フーチング１５が飛沫帯に位置するように構成されており、このフーチング１５の外周部に防食処理が施されている。即ち、ジャケット構造体１１が水底地盤に設置されると、このジャケット構造体１１は、水中部と干満帯と飛沫帯とに位置することとなり、この飛沫帯では水しぶきの付着、乾燥が繰り返されることで浸食が進行しやすい。そのため、ジャケット構造体１１における連結部材１２や杭ガイド部材１３，１４などの複雑な構造部分ではなく、簡易構造であるフーチング１５を飛沫帯に位置させ、防食処理を施しやすくしている。この防食処理としては、例えば、表面にチタン合金などの高耐食性金属を固定したり、被覆コンクリートを介して犠牲鋼板を固定するようにしている。
【００２２】
ここで、上述したジャケット構造体１１を用いた橋桁３１及び橋脚３２の建設工法について、図４及び図５を用いて説明する。
【００２３】
図４(ａ)に示すように、ジャケット構造体１１は所定の工場のドック４１にて製作されており、製作が完了するとドック４１内に海水を入れてこのジャケット構造体１１を浮上させる。この場合、図４(ｂ)に示すように、ジャケット構造体１１は中空形状をなすフーチング１５により浮力を得ると共に、各杭ガイド部材１３，１４内に上端部から圧力空気を供給（圧気）することで浮力を得て、ジャケット構造体１１を海上４２に浮かべて全体のバランスをとっている。そして、前後一対の曵船４３によって海上４２に浮かんだジャケット構造体１１を牽引し、設置場所まで運搬する。
【００２４】
そして、ジャケット構造体１１が設置場所まで曳航されると、図５(ａ)に示すように、杭ガイド部材１３，１４内へ注水を行うことで、ジャケット構造体１１のバランスをとりながら沈めていき、水底地盤Ｇに位置決め載置する。このようにジャケット構造体１１が水底地盤Ｇの所定の位置に位置決めされると、まず、このジャケット構造体１１の上部に搭載した杭打ちハンマ４４を用いてジャケット構造体１１の杭ガイド部材１３内に直杭１９を挿入し、この杭打ちハンマ４４により直杭１９を水底地盤Ｇへ打ち込んでいく。次に、図５(ｂ)に示すように、杭打ちハンマ４４を用いてジャケット構造体１１の杭ガイド部材１４内に斜杭２０を挿入し、この杭打ちハンマ４４により斜杭２０を水底地盤Ｇ（支持地盤）へ打ち込んでいく。
【００２５】
この杭打ち作業により各杭ガイド部材１３，１４を介して直杭１９及び斜杭２０が水底地盤Ｇへ打ち込まれると、杭ガイド部材１３，１４及び各杭１９，２０内の海水及び土砂を排出してから、杭ガイド部材１３，１４と各杭１９，２０とを溶接等により連結固定し、内部にコンクリートを打設することで、ジャケット構造体１１を水底地盤Ｇに固定することができる。そして、このように杭打ち作業が完了して多数の杭１９，２０によってジャケット構造体１１が水底地盤Ｇに設置されると、図５(ｃ)に示すように、ジャケット構造体１１の上部に橋脚３２を延仲して、橋桁３１を建設する。
【００２６】
このように本実施形態のジャケット構造体１１にあっては、連結部材１２によって複数の杭ガイド部材１３，１４を連結し、この各杭ガイド部材１３，１４の上端集合部に中空形状をなす鋼板製のフーチング１５を装着して構成したことで、水中にコンクリートを打設する必要がなくなって作業が簡素化されると共に作業期間も短くなり、また、ジャケット構造体１１の小型軽量化が図れると共に、フーチング１５の重量が軽減されて転倒モーメントが減少し、構造物を安定して支持できる。
【００２７】
また、工場から設置場所への運搬時にその浮力によって海上４２を曳航し、杭ガイド部材１３，１４等に注水することで沈下させればよく、運搬用の大型クレーン船や台船が不要となると共に、設置時の吊上げ・吊下げ作業も不要となり、コスト低減、作業時間の短縮による作業効率の向上が図れる。更に、ジャケット構造体１１のフーチング１５が飛沫帯に位置するように設置しており、簡易構造であるフーチング１５へ防食処理を施すことで、防食処理作業の簡素化が図れる。そして、フーチング１５内を密閉することで、杭ガイド部材１３，１４とフーチング１５と縦梁部材２１，２２，２３の連結部分に防食処理を施す必要がない。
【００２８】
また、このフーチング１５が密閉中空形状であるために、ジャケット構造体１１の設置後に浮力が作用し、橋脚３２からジャケット構造体１１に作用する荷重を低減することができ、ジャケット構造体１１を支持する杭１９，２０の本数を減少してジャケット構造体１１の小型軽量化が図れる。また、連結部材１２により杭ガイド部材１３，１４を連結し、フーチング１５内でこの杭ガイド部材１３，１４を縦梁部材２１，２２，２３を介して連結したことで、振動に対してこのジャケット構造体１１全体が撓んでその揺れを吸収することで、コンクリートなどの剛体に対して耐震性に優れている。
【００２９】
なお、上述の実施形態では、ジャケット構造体１１のフーチング１５を矩形箱型形状に形成したが、中空形状であればその形状に限定されるものではなく、円形箱型形状でもよい。また、図１に詳細に示すように、２つのジャケット構造体１１を並設して設置し、門型をなす橋脚３２を支持するようにしたが、１つのジャケット構造体１１を設置し、Ｉ型の橋脚を支持するようにしてもよい。
【００３０】
図６に本発明の第２実施形態に係るジャケット構造体の正面視、図７にジャケット構造体の平面視、図８に本発明の第３実施形態に係るジャケット構造体におけるフーチング部の要部水平断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３１】
第２実施形態では、図６及び図７に示すように、ジャケット構造体１１が水底地盤に設置されたとき、フーチング１５が飛沫帯に位置するように構成し、このフーチング１５の外周部に飛沫帯に対して上方から送風を行う複数のファン５１を設けている。このファン５１はフーチング１５の外周部に周方向に沿って並列して取付けられており、橋脚３２に設けられた電源部５２に接続されている。
【００３２】
従って、ファン５１の駆動によりフーチング１５の外周辺では、飛沫帯に対して上方から送風が行われることで、フーチング１５へのしぶきが送風により遮られ、フーチング１５の腐食を抑制できる。
【００３３】
第３実施形態では、フーチング１５の外周部にエネルギ吸収部を設けている。即ち、図８(ａ)に示す実施形態では、フーチング１５の外周面にチタン合金などの高耐食性金属６１が貼着し、その外側にコンクリート６２を介して鋼板６３を装着してエネルギ吸収部を構成している。また、図８(ｂ)に示す実施形態では、フーチング１５の外周面にチタン合金などの高耐食性金属６１が貼着し、その外側に複数のパイプ６４を介して鋼板６３を装着してエネルギ吸収部を構成している。更に、図８(ｃ)に示す実施形態では、フーチング１５の外周面にチタン合金などの高耐食性金属６１が貼着し、その外側にコイルばね６５を挿嵌したパイプ６６を介して鋼板６７を装着し、その外側にコンクリート６２を介して鋼板６３を装着してエネルギ吸収部を構成している。
【００３４】
従って、例えば、船舶等の接触に対して各エネルギ吸収部にて接触のエネルギを吸収することで、フーチング１５の破損等を防止できる。また、フーチング１５に高耐食性金属６１が貼着されることによりある期間の耐食性が確保され、その外側に耐食性のあるエネルギ吸収部を設けたことで、耐用年数期間に対して合理的で簡単且つ低コストで耐食機能と防護機能とを付与することができる。
【００３５】
なお、上述の実施形態では、ジャケット構造体１１を水底地盤Ｇに杭１９，２０を打ち込んで固定したが、地盤の状況に応じて別の方法で固定してもよい。図９にジャケット構造体の他の設置方法を表す概略を示す。
【００３６】
例えば、水底地盤が岩盤のように硬質である場合、図９(ａ)に示すように、水底岩盤Ｇを掘削してからジャケット構造体１１を載置し、杭１９，２０を設置した後にコンクリート７１を打設してもよい。また、図９(ｂ)に示すように、水底岩盤Ｇ上にジャケット構造体１１を載置し、このジャケット構造体１１と水底岩盤Ｇに打ち込んだアンカボルト７２とをチェーンやワイヤ７３により連結してもよい。更に、図９(ｃ)に示すように、水底岩盤Ｇにフーチング７４を設置し、このフーチング７４上にジャケット構造体１１を定着してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
第一番目の発明のジャケット構造体によれば、連結部材によって一体に連結された複数の杭ガイド部材と、各杭ガイド部材の上端集合部に装着されて中空形状をなすと共に飛沫帯に位置するフーチングと、フーチングの外周部に設けられて飛沫帯に対して上方から送風を行うファンとを備えているので、水中にコンクリートを打設する必要がなくなって作業が簡素化されて低コスト化されると共に作業期間も短くなり、作業性を向上することができ、また、フーチングの重量が軽減されてジャケット構造体の小型軽量化を図ることができると共に、転倒モーメントが減少して構造物を安定して支持することができ、耐震性を向上することができる。さらに、簡易構造体であるフーチングへ防食処理を施すことで、防食処理作業の簡素化を図ることができ、また、ファンの駆動によりフーチングの外周辺の飛沫帯に対して上方から送風が行われ、フーチングへのしぶきが送風により遮られてフーチングの腐食を確実に抑制することができる。
【００３８】
また、第二番目の発明のジャケット構造体によれば、フーチングを鋼板により箱型形状に形成したので、フーチングを簡単な構造で製作することができると共に軽量化することができる。
【００３９】
また、第三番目の発明のジャケット構造体によれば、各杭ガイド部材の上端部をフーチング内に貫入し、このフーチングの内部で杭ガイド部材とフーチングとを複数の格子状に配設した縦梁部材により連結したので、フーチングと杭ガイド部材とを高強度に連結することで、ジャケット構造体上に立設した構造物からフーチング、杭ガイド部材を介して杭に適切に伝達して安定して支持することができ、耐震性を向上することができる。
【００４０】
また、第四番目の発明のジャケット構造体によれば、フーチング内から構造物を上方に立設したので、ジャケット構造体上に構造物を容易に且つ高強度に立設することができる。
【００４１】
また、第五番目の発明のジャケット構造体によれば、フーチングの外周部に防食処理を施したので、簡易構造体であるフーチングへ防食処理を施すことで、防食処理作業の簡素化を図ることができ、また、フーチング内の構造体に防食処理を施す必要がなくなる。
【００４３】
また、第六番目の発明のジャケット構造体によれば、フーチングの外周部にエネルギ吸収部を設けたので、簡易構造体であるフーチングへ防護処理を施すことで、防護処理構造の簡素化を図ることができ、また、船舶等の衝突時の衝突をエネルギ吸収部が吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るジャケット構造体によって構築された橋脚の概略図である。
【図２】本実施形態のジャケット構造体の概略図である。
【図３】ジャケット構造体におけるフーチング部の水平断面図である。
【図４】ジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略図である。
【図５】ジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るジャケット構造体の正面図である。
【図７】ジャケット構造体の平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るジャケット構造体におけるフーチング部の要部水平断面図である。
【図９】ジャケット構造体の他の設置方法を表す概略図である。
【図１０】従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚の概略図である。
【符号の説明】
１１ ジャケット構造体
１２ 連結部材
１３，１４ 杭ガイド部材
１５ フーチング
１９ 直杭
２０ 斜杭
２１，２２，２３ 縦梁部材
３１ 橋桁
３２ 橋脚（構造物）
３３ 縦リブ
３４ 角補強材
５１ ファン
６１ 高耐食性金属
６２ コンクリート（エネルギ吸収部）
６４，６６ パイプ（エネルギ吸収部）
６５ コイルばね（エネルギ吸収部）
Ｇ 水底地盤
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋脚などの水上に立設する構造物を建設する場合に、水底地盤に設置して用いられるジャケット構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、橋梁基礎には、直接基礎、場所打ち杭基礎、鋼管杭基礎、ケーソン基礎などが従来から知られている。例えば、杭基礎によって建設された橋脚では、複数本の杭が海底地盤の軟弱地盤を貫通して支持地盤まで打ち込まれ、この各杭上に鉄筋コンクリートによってフーチングが構築され、このフーチングの上に橋脚を立設し、この橋脚がフーチング内に予め埋め込まれたアンカーフレームにアンカーボルトにより接合されている。また、ケーソン基礎によって建設された橋脚では、海底の支持地盤を所定広さ整地し、この地盤整地面に内部にコンクリートが打設されたケーソンを設置し、このケーソンの上に橋脚を立設し、この橋脚がケーソン内に予め埋め込まれたアンカーフレームにアンカーボルトにより接合されている。
【０００３】
ところが、このような杭基礎の場合、比較的水深の大きい海底に橋脚を構築するときに、技術的に困難性が伴い、高コストとなってしまうという問題がある。また、ケーソン基礎の場合、水深数十ｍ程度までの海底ならば問題ないが、それよりも深い海底にあっては、地盤整地面を形成するのに大規模な海上工事を必要とし、高コストで工事期間も長くなり、その間に航路を制限しなければならず、更に、支持地盤の上層に軟弱地盤があると、地盤改良工事も必要となってしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、海底地盤に鉄筋コンクリートによるフーチングを構築したり、内部にコンクリートが打設されたケーソンを設置するのを不要とすることで、建設工事の容易化や低コスト化を図ったものとしてジャケット式基礎を用いた技術がある。図１０に従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚の概略を示す。
【０００５】
従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚において、図１０に示すように、海底の支持地盤001に対して、多数のガイドパイプ002が連結部材003によって連結されて構成されたジャケット構造体004を設置し、図示しない杭打ち機によって各ガイドパイプ002を用いて複数本の杭005が支持地盤001に打ち込まれている。そして、このジャケット構造体004上に鉄筋コンクリートによってフーチング006が構築されている。このフーチング006内には予めアンカーボルト007とアンカーフレーム008が埋め込まれており、このフーチング006の上に橋脚009が立設して接合されている。
【０００６】
なお、このような技術は、例えば、特開昭６１−５７７２１号公報に「マルチパイルジャケット構造の水中基礎施工法」として開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のジャケット式基礎の場合、複数本の杭005の打ち込みによりジャケット構造体004を設置した後、このジャケット構造体004の上に水中でコンクリートを打設してフーチング006を構築しており、作業が面倒なものになると共に作業期間が長くなってしまうという問題がある。また、大きな橋の橋脚のように、ジャケット構造体004の上部にかかる荷重が大きい場合には、支持地盤001に打ち込む杭005を増やす必要があり、ガイドパイプ002の本数を増やすことでジャケット構造体004及びフーチング006が大型化してしまう。そして、フーチング006が大型化すると、地震発生時など橋脚などの構造物が振動した場合、フーチング006に働く慣性力が大きくなり、杭005に多大な力が作用して構造物が不安定なものとなってしまう。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するものであって、小型軽量化及び低コスト化を図ることで構造物の建設作業の作業性の向上を図ると共に耐震性の向上を図ったジャケット構造体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための第一番目の発明のジャケット構造体は、水底地盤に設置して構造物を建設するジャケット構造体において、連結部材によって一体に連結された複数の杭ガイド部材と、前記各杭ガイド部材の上端集合部に装着されて中空形状をなすと共に飛沫帯に位置するフーチングと、前記フーチングの外周部に設けられて前記飛沫帯に対して上方から送風を行うファンとを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、第二番目の発明のジャケット構造体では、前記フーチングは、鋼板により箱型形状に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、第三番目の発明のジャケット構造体では、前記各杭ガイド部材の上端部は前記フーチング内に貫入し、該フーチングの内部で該杭ガイド部材と該フーチングとが複数の格子状に配設された縦梁部材により連結されていることを特徴としている。
【００１２】
また、第四番目の発明のジャケット構造体では、前記フーチング内から前記構造物が上方に立設されていることを特徴としている。
【００１３】
また、第五番目の発明のジャケット構造体では、前記フーチングの外周部に防食処理を施したことを特徴としている。
【００１５】
また、第六番目の発明のジャケット構造体では、前記フーチングの外周部にエネルギ吸収部を設けたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１に本発明の第１実施形態に係るジャケット構造体によって構築された橋脚の概略、図２に本実施形態のジャケット構造体の概略、図３にジャケット構造体におけるフーチング部の水平断面、図４及び図５にジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略を示す。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のジャケット構造体１１は、上部の軟弱地盤と下部の支持地盤とから構成される図示しない水底地盤上に設置して構造物としての橋桁３１の橋脚３２を建設するためのものである。即ち、このジャケット構造体１１は、連結部材１２によって連結された複数の杭ガイド部材（レグ）１３，１４と、この各杭ガイド部材１３，１４の上端集合部に装着された中空形状をなすフーチング１５とから構成されている。
【００１９】
このジャケット構造体１１について詳細に説明すると、図１乃至図３に示すように、フーチング１５は上鋼板１６と下鋼板１７と４枚の外周鋼板１８により矩形箱型形状に形成されており、中央部寄りに直杭用の４つの杭ガイド部材１３の上端部が貫入し、外側に斜杭用の４つの杭ガイド部材１４の上端部が貫入している。この杭ガイド部材１３，１４は所定長さの円筒形状をなし、杭ガイド部材１３に対して杭ガイド部材１４は下部が外方に広がっており、各杭ガイド部材１３，１４同志が複数の連結部材１２によって一体に連結されている。このガイド部材１３，１４は、ジャケット構造体１１が水底地盤上に設置されたときに、ガイドとして直杭１９及び斜杭２０をこの水底地盤に打ち込むためのものである。
【００２０】
各杭ガイド部材１３，１４の上端部はフーチング１５の上鋼板１６及び下鋼板１７に貫入して上方に開口しているが、このフーチング１５の内部には複数の縦梁部材２１が格子状に配設され、杭ガイド部材１３，１４がフーチング１５の内面に連結支持されている。また、フーチング１５内には橋脚３２の下部が貫入し、複数の縦梁部材２２，２３に連結支持されている。そして、フーチング１５から上方に向けて橋脚３２が立設されることとなる。なお、図３にて、３３は橋脚３２の内側に上下方向に沿って固定された縦リブ、３４は橋脚３２の内側角部に上下方向に沿って固定された角補強部材である。
【００２１】
また、このジャケット構造体１１が水底地盤に設置されたとき、フーチング１５が飛沫帯に位置するように構成されており、このフーチング１５の外周部に防食処理が施されている。即ち、ジャケット構造体１１が水底地盤に設置されると、このジャケット構造体１１は、水中部と干満帯と飛沫帯とに位置することとなり、この飛沫帯では水しぶきの付着、乾燥が繰り返されることで浸食が進行しやすい。そのため、ジャケット構造体１１における連結部材１２や杭ガイド部材１３，１４などの複雑な構造部分ではなく、簡易構造であるフーチング１５を飛沫帯に位置させ、防食処理を施しやすくしている。この防食処理としては、例えば、表面にチタン合金などの高耐食性金属を固定したり、被覆コンクリートを介して犠牲鋼板を固定するようにしている。
【００２２】
ここで、上述したジャケット構造体１１を用いた橋桁３１及び橋脚３２の建設工法について、図４及び図５を用いて説明する。
【００２３】
図４(ａ)に示すように、ジャケット構造体１１は所定の工場のドック４１にて製作されており、製作が完了するとドック４１内に海水を入れてこのジャケット構造体１１を浮上させる。この場合、図４(ｂ)に示すように、ジャケット構造体１１は中空形状をなすフーチング１５により浮力を得ると共に、各杭ガイド部材１３，１４内に上端部から圧力空気を供給（圧気）することで浮力を得て、ジャケット構造体１１を海上４２に浮かべて全体のバランスをとっている。そして、前後一対の曵船４３によって海上４２に浮かんだジャケット構造体１１を牽引し、設置場所まで運搬する。
【００２４】
そして、ジャケット構造体１１が設置場所まで曳航されると、図５(ａ)に示すように、杭ガイド部材１３，１４内へ注水を行うことで、ジャケット構造体１１のバランスをとりながら沈めていき、水底地盤Ｇに位置決め載置する。このようにジャケット構造体１１が水底地盤Ｇの所定の位置に位置決めされると、まず、このジャケット構造体１１の上部に搭載した杭打ちハンマ４４を用いてジャケット構造体１１の杭ガイド部材１３内に直杭１９を挿入し、この杭打ちハンマ４４により直杭１９を水底地盤Ｇへ打ち込んでいく。次に、図５(ｂ)に示すように、杭打ちハンマ４４を用いてジャケット構造体１１の杭ガイド部材１４内に斜杭２０を挿入し、この杭打ちハンマ４４により斜杭２０を水底地盤Ｇ（支持地盤）へ打ち込んでいく。
【００２５】
この杭打ち作業により各杭ガイド部材１３，１４を介して直杭１９及び斜杭２０が水底地盤Ｇへ打ち込まれると、杭ガイド部材１３，１４及び各杭１９，２０内の海水及び土砂を排出してから、杭ガイド部材１３，１４と各杭１９，２０とを溶接等により連結固定し、内部にコンクリートを打設することで、ジャケット構造体１１を水底地盤Ｇに固定することができる。そして、このように杭打ち作業が完了して多数の杭１９，２０によってジャケット構造体１１が水底地盤Ｇに設置されると、図５(ｃ)に示すように、ジャケット構造体１１の上部に橋脚３２を延仲して、橋桁３１を建設する。
【００２６】
このように本実施形態のジャケット構造体１１にあっては、連結部材１２によって複数の杭ガイド部材１３，１４を連結し、この各杭ガイド部材１３，１４の上端集合部に中空形状をなす鋼板製のフーチング１５を装着して構成したことで、水中にコンクリートを打設する必要がなくなって作業が簡素化されると共に作業期間も短くなり、また、ジャケット構造体１１の小型軽量化が図れると共に、フーチング１５の重量が軽減されて転倒モーメントが減少し、構造物を安定して支持できる。
【００２７】
また、工場から設置場所への運搬時にその浮力によって海上４２を曳航し、杭ガイド部材１３，１４等に注水することで沈下させればよく、運搬用の大型クレーン船や台船が不要となると共に、設置時の吊上げ・吊下げ作業も不要となり、コスト低減、作業時間の短縮による作業効率の向上が図れる。更に、ジャケット構造体１１のフーチング１５が飛沫帯に位置するように設置しており、簡易構造であるフーチング１５へ防食処理を施すことで、防食処理作業の簡素化が図れる。そして、フーチング１５内を密閉することで、杭ガイド部材１３，１４とフーチング１５と縦梁部材２１，２２，２３の連結部分に防食処理を施す必要がない。
【００２８】
また、このフーチング１５が密閉中空形状であるために、ジャケット構造体１１の設置後に浮力が作用し、橋脚３２からジャケット構造体１１に作用する荷重を低減することができ、ジャケット構造体１１を支持する杭１９，２０の本数を減少してジャケット構造体１１の小型軽量化が図れる。また、連結部材１２により杭ガイド部材１３，１４を連結し、フーチング１５内でこの杭ガイド部材１３，１４を縦梁部材２１，２２，２３を介して連結したことで、振動に対してこのジャケット構造体１１全体が撓んでその揺れを吸収することで、コンクリートなどの剛体に対して耐震性に優れている。
【００２９】
なお、上述の実施形態では、ジャケット構造体１１のフーチング１５を矩形箱型形状に形成したが、中空形状であればその形状に限定されるものではなく、円形箱型形状でもよい。また、図１に詳細に示すように、２つのジャケット構造体１１を並設して設置し、門型をなす橋脚３２を支持するようにしたが、１つのジャケット構造体１１を設置し、Ｉ型の橋脚を支持するようにしてもよい。
【００３０】
図６に本発明の第２実施形態に係るジャケット構造体の正面視、図７にジャケット構造体の平面視、図８に本発明の第３実施形態に係るジャケット構造体におけるフーチング部の要部水平断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３１】
第２実施形態では、図６及び図７に示すように、ジャケット構造体１１が水底地盤に設置されたとき、フーチング１５が飛沫帯に位置するように構成し、このフーチング１５の外周部に飛沫帯に対して上方から送風を行う複数のファン５１を設けている。このファン５１はフーチング１５の外周部に周方向に沿って並列して取付けられており、橋脚３２に設けられた電源部５２に接続されている。
【００３２】
従って、ファン５１の駆動によりフーチング１５の外周辺では、飛沫帯に対して上方から送風が行われることで、フーチング１５へのしぶきが送風により遮られ、フーチング１５の腐食を抑制できる。
【００３３】
第３実施形態では、フーチング１５の外周部にエネルギ吸収部を設けている。即ち、図８(ａ)に示す実施形態では、フーチング１５の外周面にチタン合金などの高耐食性金属６１が貼着し、その外側にコンクリート６２を介して鋼板６３を装着してエネルギ吸収部を構成している。また、図８(ｂ)に示す実施形態では、フーチング１５の外周面にチタン合金などの高耐食性金属６１が貼着し、その外側に複数のパイプ６４を介して鋼板６３を装着してエネルギ吸収部を構成している。更に、図８(ｃ)に示す実施形態では、フーチング１５の外周面にチタン合金などの高耐食性金属６１が貼着し、その外側にコイルばね６５を挿嵌したパイプ６６を介して鋼板６７を装着し、その外側にコンクリート６２を介して鋼板６３を装着してエネルギ吸収部を構成している。
【００３４】
従って、例えば、船舶等の接触に対して各エネルギ吸収部にて接触のエネルギを吸収することで、フーチング１５の破損等を防止できる。また、フーチング１５に高耐食性金属６１が貼着されることによりある期間の耐食性が確保され、その外側に耐食性のあるエネルギ吸収部を設けたことで、耐用年数期間に対して合理的で簡単且つ低コストで耐食機能と防護機能とを付与することができる。
【００３５】
なお、上述の実施形態では、ジャケット構造体１１を水底地盤Ｇに杭１９，２０を打ち込んで固定したが、地盤の状況に応じて別の方法で固定してもよい。図９にジャケット構造体の他の設置方法を表す概略を示す。
【００３６】
例えば、水底地盤が岩盤のように硬質である場合、図９(ａ)に示すように、水底岩盤Ｇを掘削してからジャケット構造体１１を載置し、杭１９，２０を設置した後にコンクリート７１を打設してもよい。また、図９(ｂ)に示すように、水底岩盤Ｇ上にジャケット構造体１１を載置し、このジャケット構造体１１と水底岩盤Ｇに打ち込んだアンカボルト７２とをチェーンやワイヤ７３により連結してもよい。更に、図９(ｃ)に示すように、水底岩盤Ｇにフーチング７４を設置し、このフーチング７４上にジャケット構造体１１を定着してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
第一番目の発明のジャケット構造体によれば、連結部材によって一体に連結された複数の杭ガイド部材と、各杭ガイド部材の上端集合部に装着されて中空形状をなすと共に飛沫帯に位置するフーチングと、フーチングの外周部に設けられて飛沫帯に対して上方から送風を行うファンとを備えているので、水中にコンクリートを打設する必要がなくなって作業が簡素化されて低コスト化されると共に作業期間も短くなり、作業性を向上することができ、また、フーチングの重量が軽減されてジャケット構造体の小型軽量化を図ることができると共に、転倒モーメントが減少して構造物を安定して支持することができ、耐震性を向上することができる。さらに、簡易構造体であるフーチングへ防食処理を施すことで、防食処理作業の簡素化を図ることができ、また、ファンの駆動によりフーチングの外周辺の飛沫帯に対して上方から送風が行われ、フーチングへのしぶきが送風により遮られてフーチングの腐食を確実に抑制することができる。
【００３８】
また、第二番目の発明のジャケット構造体によれば、フーチングを鋼板により箱型形状に形成したので、フーチングを簡単な構造で製作することができると共に軽量化することができる。
【００３９】
また、第三番目の発明のジャケット構造体によれば、各杭ガイド部材の上端部をフーチング内に貫入し、このフーチングの内部で杭ガイド部材とフーチングとを複数の格子状に配設した縦梁部材により連結したので、フーチングと杭ガイド部材とを高強度に連結することで、ジャケット構造体上に立設した構造物からフーチング、杭ガイド部材を介して杭に適切に伝達して安定して支持することができ、耐震性を向上することができる。
【００４０】
また、第四番目の発明のジャケット構造体によれば、フーチング内から構造物を上方に立設したので、ジャケット構造体上に構造物を容易に且つ高強度に立設することができる。
【００４１】
また、第五番目の発明のジャケット構造体によれば、フーチングの外周部に防食処理を施したので、簡易構造体であるフーチングへ防食処理を施すことで、防食処理作業の簡素化を図ることができ、また、フーチング内の構造体に防食処理を施す必要がなくなる。
【００４３】
また、第六番目の発明のジャケット構造体によれば、フーチングの外周部にエネルギ吸収部を設けたので、簡易構造体であるフーチングへ防護処理を施すことで、防護処理構造の簡素化を図ることができ、また、船舶等の衝突時の衝突をエネルギ吸収部が吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るジャケット構造体によって構築された橋脚の概略図である。
【図２】本実施形態のジャケット構造体の概略図である。
【図３】ジャケット構造体におけるフーチング部の水平断面図である。
【図４】ジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略図である。
【図５】ジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るジャケット構造体の正面図である。
【図７】ジャケット構造体の平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るジャケット構造体におけるフーチング部の要部水平断面図である。
【図９】ジャケット構造体の他の設置方法を表す概略図である。
【図１０】従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚の概略図である。
【符号の説明】
１１ ジャケット構造体
１２ 連結部材
１３，１４ 杭ガイド部材
１５ フーチング
１９ 直杭
２０ 斜杭
２１，２２，２３ 縦梁部材
３１ 橋桁
３２ 橋脚（構造物）
３３ 縦リブ
３４ 角補強材
５１ ファン
６１ 高耐食性金属
６２ コンクリート（エネルギ吸収部）
６４，６６ パイプ（エネルギ吸収部）
６５ コイルばね（エネルギ吸収部）
Ｇ 水底地盤
Claims (6)
- 水底地盤に設置して構造物を建設するジャケット構造体において、
連結部材によって一体に連結された複数の杭ガイド部材と、
前記各杭ガイド部材の上端集合部に装着されて中空形状をなすと共に飛沫帯に位置するフーチングと、
前記フーチングの外周部に設けられて前記飛沫帯に対して上方から送風を行うファンと を備えていることを特徴とするジャケット構造体。 - 請求項１記載のジャケット構造体において、
前記フーチングは、鋼板により箱型形状に形成されている
ことを特徴とするジャケット構造体。 - 請求項１記載のジャケット構造体において、
前記各杭ガイド部材の上端部は前記フーチング内に貫入し、該フーチングの内部で該杭ガイド部材と該フーチングとが複数の格子状に配設された縦梁部材により連結されている ことを特徴とするジャケット構造体。 - 請求項１記載のジャケット構造体において、
前記フーチング内から前記構造物が上方に立設されている
ことを特徴とするジャケット構造体。 - 請求項１記載のジャケット構造体において、
前記フーチングの外周部に防食処理を施した
ことを特徴とするジャケット構造体。 - 請求項１記載のジャケット構造体において、
前記フーチングの外周部にエネルギ吸収部を設けた
ことを特徴とするジャケット構造体。
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