JP3776751B2 - ジャケット構造体 - Google Patents
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Description
【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8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8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本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部を内部に貫入された中空形状をなすフーチングと、前記フーチングの内部に格子状に配設されて前記杭ガイド部材と当該フーチングとを連結する複数の縦梁部材とを備え、前記フーチング内に貫入した前記杭ガイド部材の一部が、当該フーチングを上方に貫通するように上端部を延設されて、延設された当該上端部に前記構造物の脚部を設けられるように当該脚部を連結可能な連結部を有していることを特徴とするものである。
【0014】
【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。
【0015】
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。
【0016】
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、各杭ガイド部材13の上端部がこのフーチング15を上方に貫通して橋脚32として適用される連結部33が形成され、この連結部33に橋脚32が連結可能となっている。そして、本実施形態では、一対のジャケット構造体11は、フーチング15同志が連結部材34により一体に連結されている。
【0017】
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。
【0018】
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、杭ガイド部材13の上端部はこのフーチング15を貫通して所定長さだけ上方に突出し、橋脚32の下端部が連結可能な連結部33を形成している。そして、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。
【0019】
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おり、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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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における各杭ガイド部材13の連結部33に杭ガイド部材13と同構造の管部材を連結することで橋脚32を延仲して、橋桁31を建設する。
【0024】
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、杭ガイド部材13の上端部をフーチング15を貫通して所定長さだけ上方に突出し、橋脚32の下端部が連結可能な連結部33を形成したことで、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、更に、フーチング15上に橋脚32を容易に立設して製造コストを低減できると共に作業性を向上できる。
【0025】
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。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。
【0026】
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、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を支持して吊り橋としたが、斜張橋であってもよい。
【0027】
また、上述の実施形態にて、ジャケット構造体11の水底地盤Gへの設置後、各杭ガイド部材13,14は海中に存在するために潮流等によって振動が発生する虞がある。そのため、この杭ガイド部材13,14の外周面に鋼線をらせん状に巻き付けたスパイラル構造としたり、杭ガイド部材13,14の外周面に多数の凹部を形成したディンプル構造としたり、杭ガイド部材13,14の外周面に多数の針部材を設けた構造とすることで、潮流の水圧を軽減して振動を防止する用にしてもよい。
【0028】
図6に本発明の第2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7に本発明の第3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。
【0029】
第2実施形態では、図6に示すように、本実施形態のジャケット構造体51は、軟弱地盤と支持地盤とから構成される水底地盤G上に設置して構造物としての橋桁31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51は、連結部材52によって連結された複数の杭ガイド部材(レグ)53,54と、この各杭ガイド部材53,54の上端集合部に装着された中空形状をなすフーチング55とから構成されている。そして、このジャケット構造体51は杭19,20により水底地盤Gに設置され、それ自体が水中基礎及び橋脚を兼ねているため、その高さが橋桁31の建設高さに合わせて設定されており、このジャケット構造体51のフーチング55上に橋桁31を直接建設可能となっている。
【0030】
従って、水中にコンクリートを打設する必要がなく、作業が簡素化されると共に作業期間も短くなって作業性を向上でき、また、フーチング55上に橋桁31を直接建設できるため、橋桁の製作が不要となって製造コストを低減できる。
【0031】
第3実施形態では、図7に示すように、本実施形態のジャケット構造体61は、軟弱地盤と支持地盤とから構成される水底地盤G上に設置して構造物としての橋桁31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61は、連結部材62によって連結された複数の杭ガイド部材(レグ)63,64と、この各杭ガイド部材63,64の上端集合部に装着された中空形状をなすフーチング65とから構成されている。そして、このジャケット構造体61は杭19,20により水底地盤Gに設置され、太い杭ガイド部材63の上端部がフーチング65を貫通して所定長さだけ上方に突出して橋脚66を構成しており、その高さが橋桁31の建設高さに合わせて設定され、この橋脚66に橋桁31が建設可能となっている。
【0032】
従って、水中にコンクリートを打設する必要がなく、作業が簡素化されると共に作業期間も短くなって作業性を向上でき、また、杭ガイド部材63の上端部がフーチング65を貫通して橋桁66を構成しているため、橋桁の製作が不要となって製造コストを低減できる。
【0033】
【発明の効果】
本発明のジャケット構造体によれば、連結部材によって連結された複数の杭ガイド部材と、この各杭ガイド部材の上端部を内部に貫入された中空形状をなすフーチングと、このフーチングの内部に格子状に配設されて杭ガイド部材とフーチングとを連結する複数の縦梁部材とを備え、フーチング内に貫入した杭ガイド部材の一部が、フーチングを上方に貫通するように上端部を延設されて、延設された当該上端部に構造物の脚部を設けられるように当該脚部を連結可能な連結部を有しているので、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る。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、別途、橋脚建設用の連結部材を設ける必要がなくなって構造の簡素化及び低コスト化を図ることができると共に、杭ガイド部材と橋脚が一体化されて耐震性を向上することができる。
【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によって構築された橋脚の概略図である。
【図7】本発明の第3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8】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】
11,51,61 ジャケット構造体
12,52,62 連結部材
13,14,53,54,63,64 杭ガイド部材
15,55,65 フーチング
19 直杭
20 斜杭
21 縦梁部材
31 橋桁
32,66 橋脚(構造物)
33 連結部
34 連結部
G 水底地盤
Claims (1)
- 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部を内部に貫入された中空形状をなすフーチングと、
前記フーチングの内部に格子状に配設されて前記杭ガイド部材と当該フーチングとを連結する複数の縦梁部材と
を備え、
前記フーチング内に貫入した前記杭ガイド部材の一部が、当該フーチングを上方に貫通するように上端部を延設されて、延設された当該上端部に前記構造物の脚部を設けられるように当該脚部を連結可能な連結部を有している
ことを特徴とするジャケット構造体。
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