JP3864398B2 - 水中捨石基礎およびその圧密均し工法 - Google Patents

Description

本発明は、水中捨石基礎およびその圧密均し工法に関する。

従来より、防波堤や岸壁等の築造に際し、捨石を水中に投入して堆積させ、計画天端高さより所要の余盛り高さの分だけ高い横断面台形の水中捨石基礎を形成するとともに、重錘の自由落下を反復実施することによってその水中捨石基礎を計画天端高さまで圧密しつつ均す、重錘自由落下式の水中捨石基礎圧密均し工法が知られている（特許文献１，２参照）。

上記の圧密均しでは、水中捨石基礎の水平部分のうちケーソン等の構造物を支持させる上載荷重の大きい領域については、地震や波浪による上記構造物の沈下を防ぐため、圧密度を高くして各捨石を充分噛み合わせ該捨石間の空隙率を一定以下にするとともに、計画天端高さに対する許容寸法誤差を±５cm程度以内にして高精度に仕上げる必要があるが、同じく水平部分のうち根囲いブロック等のみを支持させる上載荷重の小さい領域は、上記上載荷重の大きい領域よりも圧密度が低くても問題がなく±30cm程度の誤差が許容され、さらに、法面については±50cm程度の誤差も許容される。
特許第2893527号公報 特許第3284348号公報

しかしながら従来は、水中捨石基礎の全体を、上記上載荷重の大きい領域と同程度まで圧密し、同程度の精度に均すことが行われていたので、上記上載荷重の小さい領域や法面については、必要以上に圧密してしかも必要以上の精度に均されており、施工効率が悪く工費も嵩んでいる。
また、上記のとおり、捨石を必要以上に圧密して計画天端高さに均している部分があるということはすなわち必要以上の量の捨石を使用しているということであり、明らかに不経済である。

さらに、従来は、余盛り高さを水中捨石基礎の全体にわたって同一にしていたために、重錘によりある領域の圧密均しを行うときに、すでに圧密均しを終えた隣接する領域へ捨石がせり上がってしまい、その隣接する領域の再度の圧密均しの作業が必要となってしまうことがあり、この点でも効率が悪かった。

そこで、本発明は、捨石の使用量を減らして経済的に構築できるようにした水中捨石基礎、および、その水中捨石基礎を効率よく構築する圧密均し工法を提供しようとするものである。

請求項１記載の本発明水中捨石基礎は、ケーソン等の構造物を支持する上載荷重の大きい領域ａを、この上載荷重の大きい領域ａに隣接し根囲いブロックＥ……等を支持する上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′よりも圧密度の高い堅牢な捨石芯壁体Ｃとするとともに、それら上載荷重の大きい領域ａおよび上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の上面を面一にしてなる。

請求項２記載の本発明は、上記捨石芯壁体Ｃの中層ａ２の圧密度が下層ａ３の圧密度よりも高く、その上層ａ１の圧密度が上記中層ａ２の圧密度よりも高い請求項１記載の水中捨石基礎である。

請求項３記載の本発明は、上記上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の中層ｂ２，ｂ’２の圧密度が下層ｂ３，Ｂ’３の圧密度よりも高く、その上層ｂ１，ｂ’１の圧密度が上記中層ｂ２，ｂ’２の圧密度よりも高い請求項１または２記載の水中捨石基礎である。

請求項４記載の本発明水中捨石基礎圧密均し工法は、捨石を、上記上載荷重の大きい領域ａの余盛り高さが上記上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の余盛り高さよりも高い状態になるよう投入し、その上載荷重の大きい領域ａおよび上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′への重錘Ｂの自由落下を反復実施して計画天端高さまで圧密し上面を均すことにより請求項１，２または３記載の水中捨石基礎を構築するものである。

請求項５記載の本発明は、上記上載荷重の大きい領域ａへの重錘Ｂの自由落下を反復実施することにより、該上載荷重の大きい領域ａの捨石を圧密して上記捨石芯壁体Ｃを形成した後に、上記上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′への重錘Ｂの自由落下を、上記捨石芯壁体Ｃとの境界から該水中捨石基礎Ａの法面の方向へ反復実施することにより、該上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の捨石を圧密均しする請求項４記載の水中捨石基礎圧密均し工法である。

請求項６記載の本発明は、上記上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の単位面積について重錘Ｂを自由落下させる回数を、上記上載荷重の大きい領域ａの単位面積について自由落下させる回数よりも少なくした請求項４または５記載の水中捨石基礎圧密均し工法である。

請求項１，２および３記載の本発明によれば、ケーソン等の構造物を支持する上載荷重の大きい領域ａを、この上載荷重の大きい領域ａに隣接し根囲いブロックＥ……等を支持する上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′よりも圧密度の高い堅牢な捨石芯壁体Ｃとするとともに、それら上載荷重の大きい領域ａおよび上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の上面を面一にしてなるので、上記上載荷重の大きい領域ａに乗載した重量の大きい構造物を沈下させることなく安定して支持することができる。

請求項４記載の本発明によれば、捨石を、上記上載荷重の大きい領域ａの余盛り高さが上記上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の余盛り高さよりも高い状態になるよう投入し、その上載荷重の大きい領域ａおよび上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′への重錘Ｂの自由落下を反復実施して計画天端高さまで圧密し上面を均すことにより請求項１，２または３記載の水中捨石基礎を構築するようにしたので、上記上載荷重の大きい領域には従来と同様必要充分な量の捨石を投入するとともに、それ以外の領域には従来よりも少ない量の捨石を投入すれば足りるので、全体として必要となる捨石の量が減り、工費が低減できる。

請求項５記載の本発明によれば、上記上載荷重の大きい領域ａへの重錘Ｂの自由落下を反復実施することにより、該上載荷重の大きい領域ａの捨石を圧密して上記捨石芯壁体Ｃを形成した後に、上記上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′への重錘Ｂの自由落下を、上記捨石芯壁体Ｃとの境界から該水中捨石基礎Ａの法面の方向へ反復実施することにより、該上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の捨石を圧密均しするので、捨石が、上記捨石芯壁体Ｃの側にせり上がることがなく、圧密均しを終えた領域について再度の圧密均し作業が必要になることがないから、従来よりも施工効率がよい。

請求項６記載の本発明によれば、上記上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の単位面積について重錘Ｂを自由落下させる回数を、上記上載荷重の大きい領域ａの単位面積について自由落下させる回数よりも少なくしたので、施工効率がよく、工費を低減でき経済的である。

ケーソン等の構造物を支持する上載荷重の大きい領域ａを、この上載荷重の大きい領域ａに隣接し根囲いブロックＥ……等を支持する上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′よりも圧密度の高い堅牢な捨石芯壁体Ｃとするとともに、それら上載荷重の大きい領域ａおよび上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の上面を面一にしてなる水中捨石基礎。

本実施例の水中捨石基礎圧密均し工法では、まず、直径20〜50cm程度、重さ30〜300kg程度の中割石を捨石として多数水中に投入し、これらを水底に堆積させることにより、幅方向両側を法面とした横断面台形状の捨石基礎Ａを、計画天端高さＨより所要の余盛り高さの分だけ高い状態に形成する（図１）。

上記の捨石の投入は、上記捨石基礎Ａの水平部分のうち、ケーソン等の構造物を支持させる、上載荷重の大きい領域ａの余盛り高さｈが約20〜50cmとなるように、また、その幅方向両側外方の、根囲いブロック等を支持させる上載荷重の小さい領域ｂ，ｂ′の余盛り高さｈ′が約10〜20cmとなるように行う。

従来は、余盛り高さを捨石基礎Ａの全面にわたり約20〜50cmとしていたが、これに対して本実施例の水中捨石基礎圧密均し工法では、上記のように領域ｂ，ｂ′の余盛り高さを低くしているので、その分だけ捨石の量を減らすことができ、工費の低減を図ることができる。
上記のようにして形成された捨石基礎Ａの上面は、捨石が転々と突出した凹凸面になり、また、その空隙率は約40%となる。

次に、上記捨石基礎Ａの上面を、以下のように粗均しする。
粗均しは、クレーン船のブーム（図示しない）にワイヤーによって吊下した重錘Ｂ（図２等参照）を、一旦上記捨石基礎Ａの上面に着底させ、これが着底している箇所の捨石基礎Ａの高さを計測すること、および、その重錘Ｂを所要の高さまで吊り上げたのち、これを自由落下させて捨石基礎Ａの上面に突出した捨石を均すことを交互に反復して行う。

上記捨石基礎Ａの高さは、その上面に着底させた重錘Ｂの上部の外面にマークした目盛と水面との位置関係および潮位等に基づいて算出することができるので、その計測値をもとに、重錘Ｂを自由落下させる高さを決定する。
なお、試算によれば、重さ43tで底面を2.5m×2.5mの方形とした重錘Ｂを、１ｍ吊り上げて自由落下させる場合、捨石に約180tの力を加えることができ、また、２ｍ吊り上げて自由落下させる場合約250tの力を加えることができる。

捨石基礎Ａの上面は、上記のとおり捨石が転々と突出した凹凸面になっているので、ここに着底させた重錘Ｂは、上面に突出した捨石に乗り上げるとある方向に傾けられる。
したがって、着底させた重錘Ｂが傾いた場合には、この重錘Ｂを吊り上げてブームを起伏旋回することにより、その倒れた方向の反対側に移動させ、上記捨石の上方に位置させたのち、該重錘Ｂを適宜決定した高さから自由落下させることによって、上記捨石を均す。

上記のような作業を捨石基礎Ａの幅方向中央から両側外方に向けて、すなわち上記領域ａから領域ｂおよびｂ′まで、ブームの起伏回動および必要に応じクレーン船の移動によって位置をずらしながら反復実施する。
このようにして、該捨石基礎Ａの上面をほぼ水平に、たとえば、着底させた上記重錘Ｂがブームのワイヤーを緩めても垂直に立つ程度にまで均す。

続いて、上記領域ａの仕上げ均しを行う。
仕上げ均しは、粗均しで行ったのと同様に、重錘Ｂを着底させて行う該捨石基礎Ａの高さの確認と、吊り上げた該重錘Ｂの自由落下による圧密均しとを交互に、ブームを起伏回動させて位置をずらしながら反復して行う（図２）。

この領域ａの仕上げ均しの作業は、特定の箇所を計画天端高さＨまで仕上げてからその範囲を徐々に広げていくという方法ではなく、領域ａ全体を均一に、たとえば約10cmずつ圧密してゆくことにより行い、最終的には全体が計画天端高さＨとなるようにする。ただし、±５cm程度の誤差は許容される。

その際、該捨石基礎Ａを圧密しすぎて、その高さが計画天端高さＨよりも低くなってしまうことがないようにする。
たとえば、重錘Ｂを一定の高さから自由落下させたときに捨石基礎Ａが想定した量よりも過度に圧密されてしまう場合は、次回以降の落下高さをを低くする。また、圧密が不十分である場合は、次回以降の落下高さを高くすればよい。

該領域ａの捨石は、仕上げ均しにより下方ないし斜め下向き外方に移動しながら圧密され、上層ａ１の空隙率が約25〜30％、中層ａ２の空隙率が約30〜35%、下層ａ３の空隙率が約35〜38%程度となり、換言すると、上層ほど圧密度が高い状態となって、各捨石が噛み合うとともに、上記上層ａ１の幅が上記中層ａ２の幅よりも広く、該中層ａ２の幅が上記下層ａ３の幅よりも広い横断面逆台形状の堅牢な捨石芯壁体Ｃを形成する（図３）。
この捨石芯壁体Ｃは、形成された後１〜２日程度の時間をおくことにより、各捨石がより強固に噛み合って互いの摩擦力を増しより一層堅牢化し安定状態になるもので、これにより重量の大きい構造物を安定して支持することができ、この上に築造したケーソン等の構造物の沈下量も少ない。

次に、上記領域ａに形成された上記捨石芯壁体Ｃに隣接する、上記上載荷重の小さい領域ｂおよびｂ′の仕上げ均しを行う。
この領域ｂおよびｂ′の仕上げ均し作業は、上記領域ａの仕上げ均しの後１〜２日の休止日をおいて、上記捨石芯壁体Ｃがより堅牢な安定状態になってから行うのが好ましい。

領域ｂおよびｂ′の仕上げ均しは、領域ａの仕上げ均しと同様に、重錘Ｂを着底させて行う該捨石基礎Ａの高さの確認と、吊り上げた該重錘Ｂの自由落下による圧密均しとを交互に反復して行うものであるが、上記捨石芯壁体Ｃとの境界から法面の方向へ位置をずらしながら行うようにする（図３，図４）。
また、その計画天端高さＨに対する許容寸法誤差は、上記の領域ａの仕上げ均しの場合よりも大きく±30cm程度とする。

上記領域ｂおよびｂ′は、上記捨石芯壁体Ｃに隣接しており、また、その圧密は、該捨石芯壁体Ｃとの境界から行うので、圧密される捨石は互いに噛み合って空隙率を減少させながら、捨石基礎Ａの法面側に押される。
したがって、捨石芯壁体Ｃの側への捨石のせり上がりが生じず、従来のように、仕上げ均し後にせり上がった領域について再度の均し作業を行う必要がなく、作業効率がよい。

また、これら領域ｂおよびｂ′は、上記領域ａに比べると、捨石の余盛り高さが低いことに加え、許容寸法誤差が±30cm程度と大きいので、重錘Ｂを自由落下させる高さは上記領域ａの仕上げ均しの場合よりも低くて足り、単位面積について必要となる落下回数も少なくて済む。したがって、その作業は従来に比べ格段に効率的に行え、工費を低減できる。

これにより、上記領域ｂおよびｂ′は、上記領域ａすなわち捨石芯壁体Ｃと高さを同じＨとし上面を面一にした状態となる。ただし、上記の通り±30cm程度の誤差は許容される。

また、該領域ｂおよびｂ′それ自体は上層ほど圧密度が高い状態となるが、上層ｂ１，ｂ’１、中層ｂ２，ｂ’２下層ｂ３，ｂ’３の各層は、隣接する上記捨石芯壁体Ｃの各層ａ１〜ａ３とくらべると圧密度が低い状態となる。
具体的には、その上層ｂ１，ｂ′１の空隙率を約30〜35%、中層ｂ２，ｂ′２の空隙率を約35〜38%とするところまで圧密されるが、下層ｂ３，ｂ′３は重錘Ｂの落下衝撃の影響があまり及ばないのでほとんど圧密されない。

最後に、法面について、重錘や潜水船の小型ウインチによる均し作業または潜水士の手均し作業等を行うことによって、捨石基礎Ａの構築が完了する（図５）。

その後、ケーソン等の構造物Ｄを上記捨石芯壁体Ｃの上面に構築し、また、領域ｂ，ｂ′の上面および法面には根囲いブロックＥ等を敷設することにより、防波堤や岸壁等の築造が完了する（図６）。

本発明の実施例において、所要量の捨石を水底に堆積させ水中捨石基礎を形成した状態の断面図である。 上記水中捨石基礎の、上載荷重の大きい領域の圧密均しをしている状態の断面図である。 上記水中捨石基礎の、上載荷重の小さい領域の圧密均しをしている状態の断面図である。 上記水中捨石基礎の、他の上載荷重の小さい領域の圧密均しをしている状態の断面図である。 上記水中捨石基礎の圧密均しが完了した状態の断面図である。 上記水中捨石基礎上に、構造物を構築し根囲いブロックを敷設した状態の断面図である。

符号の説明

Ａ 捨石基礎
Ｂ 重錘
Ｃ 捨石芯壁体
Ｈ 計画天端高さ
ａ 上載荷重の大きい領域
ａ１ その上層
ａ２ その中層
ａ３ その下層
ｂ，ｂ′ 上載荷重の小さい領域
ｂ１，ｂ′１ その上層
ｂ２，ｂ′２ その中層
ｂ３，ｂ′３ その下層
ｈ，ｈ′ 余盛り高さ

Claims (6)

1. ケーソン等の構造物を支持する上載荷重の大きい領域を、この上載荷重の大きい領域に隣接し根囲いブロック等を支持する上載荷重の小さい領域よりも圧密度の高い堅牢な捨石芯壁体とするとともに、それら上載荷重の大きい領域および上載荷重の小さい領域の上面を面一にしてなることを特徴とする水中捨石基礎。
2. 上記捨石芯壁体が、中層の圧密度が下層の圧密度よりも高く、上層の圧密度が上記中層の圧密度よりも高いことを特徴とする請求項１記載の水中捨石基礎。
3. 上記上載荷重の小さい領域が、中層の圧密度が下層の圧密度よりも高く、上層の圧密度が上記中層の圧密度よりも高いことを特徴とする請求項１または２記載の水中捨石基礎。
4. 捨石を、上記上載荷重の大きい領域の余盛り高さが上記上載荷重の小さい領域の余盛り高さよりも高い状態になるよう投入し、その上載荷重の大きい領域および上載荷重の小さい領域への重錘の自由落下を反復実施して計画天端高さまで圧密し上面を均すことにより請求項１，２または３記載の水中捨石基礎を構築することを特徴とする水中捨石基礎圧密均し工法。
5. 上記上載荷重の大きい領域への重錘の自由落下を反復実施することにより、該上載荷重の大きい領域の捨石を圧密して上記捨石芯壁体を形成した後に、上記上載荷重の小さい領域への重錘の自由落下を、上記捨石芯壁体との境界から該水中捨石基礎の法面の方向へ反復実施することにより、該上載荷重の小さい領域の捨石を圧密均しすることを特徴とする請求項４記載の水中捨石基礎圧密均し工法。
6. 上記上載荷重の小さい領域の単位面積について重錘を自由落下させる回数を、上記上載荷重の大きい領域の単位面積について自由落下させる回数よりも少なくしたことを特徴とする請求項４または５記載の水中捨石基礎圧密均し工法。

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