JP4077768B2

JP4077768B2 - シートの水底敷設方法

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Publication number: JP4077768B2
Application number: JP2003171832A
Authority: JP
Inventors: 英夫大谷; 一教伊藤; 隆夫東江
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: JP2005009100A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートの水底への敷設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、河川や海など流水が生じている水域に設けられた構造物の基部を流水による洗掘から保護するために、構造物の近傍の水底を覆うようにしてコンクリートブロックや捨石を敷き詰める場合がある。このとき、各コンクリートブロックや各捨石の隙間から水底の砂が水中に吸い出されるのを防止するため、コンクリートブロックや捨石の下に吸出し防止シートを敷設している。また、河川や海に石などを沈下させて水底に載置する場合にも、水底の土砂が撒き上がって水中が濁るのを防止するために、水底に吸出し防止シートを敷設している。そして、吸出し防止シートを水底に敷設する方法としては、ロール状に巻かれた状態の吸出し防止シートの基端部を構造物の近傍の水底に固定し、吸出し防止シートに取り付けたホースに注水して膨張させることにより、吸出し防止シートを平板状に展開させて水底に敷設するシートの敷設方法がある。この敷設方法では、構造物上に設置したウインチのワイヤが吸出し防止シートの展開方向における先端部に取り付けられており、ウインチからワイヤを繰り出しながら吸出し防止シートを展開させている。これにより、吸出し防止シートを展開させる際に、吸出し防止シートの展開方向における先端部をワイヤによって支持することができるため、吸出し防止シートを円滑に展開させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０９−３１６８５３号公報（第２頁、第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシートの敷設方法では、以下の問題がある。
吸出し防止シートを展開させる際に、吸出し防止シートの展開方向における先端部を支持するためのウインチが必要となるため、施工費用が高くなってしまうという問題がある。さらに、吸出し防止シートを構造物から離れた位置に敷設する場合には、ウインチを水上に設置するための架台を設ける必要があり、敷設作業が煩雑になってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、流水が生じている水域においても、シートの展開方向における先端部を支持することなく、シートを円滑に展開させることができ、作業を簡易化することができるとともに、施工費用を低減することができるシートの水底敷設方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、請求項１に記載の発明は、シートの水底敷設方法であって、（１）収縮されている中空のシートの基端部を支持体に固着させた状態で、シートおよび支持体を流水が生じている水域の水底に載置する支持体設置工程と、（２）シートの基端部からシートの内部に注水して、シートを膨張させることにより、シートを流水の下流に向けて平板状に展開させるシート展開工程とを含むことを特徴としている。
【０００７】
ここで、流水が生じている水域とは、水の流れが生じている河川や海などの水域である。
また、シートは、展開させた際に平板状となる中空体であれば、シート全体が膨張して展開する袋状のものや、シートが部分的に膨張して展開するものなど、その形状および材質は限定されるものではない。
さらに、シートを収縮させる構成としては、例えば、内部が空の状態のシートをロール状に巻くことにより収縮させる構成など、収縮させたシートが水中で円滑に展開することができるのであれば、特に限定されるものではない。
【０００８】
この発明によれば、シートを流水の下流に向けて展開させることにより、水の流れによってシートに展開方向の引張力が作用し、シートの湾曲や捻れが防止されるため、シートの展開方向における先端部を支持することなく、シートを円滑に展開させることができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシートの水底敷設方法であって、シート展開工程において、シートの内部に注水される水に、流水よりも比重が大きい混入物を混在させることを特徴としている。
【００１０】
ここで、混入物の材質や量は限定されるものではないが、注水した水とともにシートの内部全体に拡散されるように構成する必要がある。
【００１１】
この発明によれば、シートの内部に砂や土等の混入物が混在している水を注水することにより、混入物の重量によってシートを確実に沈下させることができるため、シートを効率良く水底に敷設することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のシートの水底敷設方法であって、シート展開工程において、展開させたシートを流水の流れによって水底に押え付けるようにして、シートを展開方向において上方に反らせることを特徴としている。
【００１３】
ここで、シートを展開方向において上方に反らせる方法としては、例えば、シートの展開方向における先端部と基端部にロープを取り付け、ロープの張力によってシートを上方に反らせる方法を適用することができる。
【００１４】
この発明によれば、シートを展開方向において上方に反らせることにより、シート全体が所謂スポイラと同様の形状となるため、シートの上面に水の流れが当接してシートが下方に押し下げられる。これにより、シートを水の流れによって水底に押え付けることができるため、シートを簡易かつ確実に水底に敷設することができる。
【００１５】
したがって、本発明のシートの水底敷設方法では、シートの展開方向における先端部を支持することなく、シートを円滑に展開させることができ、シートの水底への敷設作業を簡易化することができるため、従来のシートの敷設方法よりも施工期間を短縮することができるとともに、施工費用を低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００１７】
本発明の実施形態に係るシートの水底敷設方法は、河川や海などの流水が生じている水域に適用可能であり、この実施形態では、水底に敷き詰められたコンクリートブロックの隙間から水底の砂が水中に吸い出されるのを防止するために、水底にシートを敷設する場合を例として説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係るシートについて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るシートをコンクリートブロックに固着させた状態を示した斜視図である。
【００１９】
シート１０は、平面視で長方形に形成されている袋状の中空体であり、図１に示すように、軸方向における両端部を先端部１１および基端部１２としている。シート１０の基端部１２は、コンクリートブロック（請求項における「支持体」）２０の側面に複数のボルトＢによって取り付け可能となっており、２個の取付部１３，１３がシート１０の幅方向における両側部に設けられている。取付部１３は、シート１０の表面および裏面に露出するようにしてシート１０に嵌め込まれている長方形の鋼板であり、ボルトＢを挿通可能な複数の貫通孔が幅方向に並設されている。
また、シート１０の裏面の幅方向における中央部であり、各取付部１３，１３から先端部１１側に所定間隔を離した位置には、シート１０の内部に連通しているパイプ状の注水口１４が突設されている。
【００２０】
コンクリートブロック２０は、図１に示すように、平面視で十字状に形成されている平板２１の四隅に立方体のブロック体２２が設けられているものであり、コンクリートブロック２０の横幅はシート１０の幅と同一に形成されている。また、平板２１の下面は、各ブロック体２２の下面よりも高い位置に配置されており、コンクリートブロック２０を水底に載置した際に、水底面と平板２１との間に隙間が形成されるようになっている。なお、コンクリートブロック２０の形状は限定されるものではないが、本実施形態では、水底に敷き詰められるコンクリートブロックと同一形状のものを使用することにより、コンクリートブロック２０の製作費用を抑制している。
また、コンクリートブロック２０の後方側（図１の右側）の２体のブロック体２２，２２の後面は、シート１０の基端部１２を取り付けるための取付面２３となっており、各取付面２３には、シート１０の基端部１２に設けられている各取付部１３の各貫通孔に対応するようにして、複数のネジ孔が設けられている。また、符号２４は、コンクリートブロック２０をクレーン等によって吊り上げるための吊り金具であり、各ブロック体２２の上面に設けられている。
【００２１】
次に、本発明の第１実施形態に係るシートの水底敷設方法について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るシートの水底敷設方法を示した図で、（ａ）はシートおよびコンクリートブロックを水底に載置する態様を示した側面図、（ｂ）はシートを展開させる態様を示した側面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係るシートの水底敷設方法を示した図で、（ａ）は展開させたシートの先端部にコンクリートブロックを載置する態様を示した側面図、（ｂ）は展開させたシートの上面に複数のコンクリートブロックを敷き詰めた状態を示した側面図である。
【００２２】
（１）支持体設置工程
まず、図１に示すように、シート１０の各取付部１３，１３の貫通孔と、コンクリートブロック２０の各取付面２３，２３のネジ孔の位置とが一致するようにして、シート１０の基端部１２側にコンクリートブロック２０を載置する。そして、シート１０の基端部１２をコンクリートブロック２０の取付面２３に沿って上方に折り曲げて各取付部１３，１３の各貫通孔と取付面２３の各ネジ孔とを対応させる。さらに、各取付部１３，１３の各貫通孔にボルトＢを挿通してネジ孔に螺着させ、シート１０の基端部１２をコンクリートブロック２０の取付面２３に固着させる。なお、シート１０の基端部１２をコンクリートブロック２０の取付面２３に固着させる他の構成としては、予め取付面２３にアンカーボルトを突設し、このアンカーボルトをシート１０の各取付部１３，１３の貫通孔に挿通させた状態で、アンカーボルトにナットを螺着させてシート１０の基端部１２を取付面２３に固着させてもよい。
また、シート１０を先端部１１から基端部１２に向けてロール状に巻いて収縮させ、ロール状に収縮しているシート１０の裏面の上端部に一端部が取り付けられているロープＲ１と、シート１０の基端部１２に一端部が取り付けられているロープＲ１’との両他端部をコンクリートブロック２０の上方で結合させてシート１０をロール状に保持する。
【００２３】
続いて、図２（ａ）に示すように、シート１０の注水口１４に水中ポンプＰのホースを接続し、クレーンＫのワイヤをコンクリートブロック２０の４個の吊り金具２４（図１参照）に取り付ける。そして、シート１０の基端部１２をコンクリートブロック２０に固着させた状態で、クレーンＫによってシート１０およびコンクリートブロック２０を吊り上げて移動させ、シート１０の先端部１１が下流側に配置されるようにして流水中に沈下させて水底に載置する。このとき、コンクリートブロック２０の滑動を防止するため、コンクリートブロック２０を支持するための杭を水底に打設してもよい。
【００２４】
（２）シート展開工程
さらに、図２（ｂ）に示すように、シート１０をロール状に保持しているロープＲ１，Ｒ１’の連結を解くとともに、水中ポンプＰを作動させて注水口１４からシート１０の内部に注水する。このとき、シート１０の内部に注水する水には、流水よりも比重が大きい砂や土などの混入物を混在させてもよい。このとき、コンクリートブロック２０の平板２１と水底面との間には隙間が形成されるようになっているため、シート１０の基端部１２から注水された水は、平板２１の下方でシート１０の内部を円滑に通過して先端部１１側に移動する。
【００２５】
そして、図３（ａ）に示すように、注水した水によってシート１０が膨張することにより、流水の下流に向けてロール状のシート１０が巻き戻され、シート１０が水中で平板状に展開する。
このシート展開工程では、シート１０を流水の下流に向かって展開させることにより、水の流れによってシート１０に展開方向の引張力が作用するため、シート１０の湾曲や捻れを防止することができ、シート１０を円滑に展開させることができる。また、注水された水に混在する混入物の重量によってシート１０が確実に沈下するため、展開させたシート１０を効率良く水底に敷設することができる。
シート１０の展開が完了した後に、水底に敷設されたシート１０の先端部１１に他のコンクリートブロック２０’を載置してシート１０を固定する。さらに、水中ポンプＰをシート１０から撤去し、図３（ｂ）に示すように、水底に敷設されたシート１０の上面に他のコンクリートブロック２０’を敷き詰める。
【００２６】
したがって、本発明の第１実施形態に係るシートの水底敷設方法では、流水が生じている水域において、シート１０の展開方向における先端部１１を支持することなく、シート１０を円滑に展開させることができるため、シート１０の敷設作業を簡易化することができる。
【００２７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るシートの水底敷設方法は、第１実施形態に係るシートの水底敷設方法と略同様の構成であり、シート展開工程において展開させたシートを沈下させる際の作業が異なっている。
図４は、本発明の第２実施形態に係るシート展開工程を示した図で、シートを沈下させる様子を示した側面図である。
【００２８】
第２実施形態に係るシート展開工程では、図４に示すように、シート１０を展開させた後に、ロープＲ２の両端部をシート１０の先端部１１と基端部１２に取り付け、ロープＲ２の張力によってシート１０を展開方向において上方に反らせることにより、シート１０の上面に水の流れを当接させている。これにより、シート１０が下方に押し下げられ、シート１０を流水の流れによって水底に押え付けることができるため、シート１０を簡易かつ確実に水底に敷設することができる。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明のシートの水底敷設方法に関し、具体的な実施例を示す。
この実施例では、流速が１ｍ／ｓの流水の水底にシートを敷設する場合について説明する。シートは、軸方向の長さが９．０ｍ、幅が１．７ｍ、引張強度が２３ｋＮ／ｍであり、コンクリートブロックは、各側面の横幅が１．６４ｍ、高さが０．９８ｍ、重量が３ｔ、体積が１．３２ｍ³である略直方体のブロックを用いる。
【００３０】
まず、シートに作用する抗力を以下の式１によって求める。
Ｆ＝１／２（Ｃ₁・ρ・ｕ²・Ａ₁）（式１）
（式中、Ｆは抗力、Ｃ₁は抗力係数１．０、ρは水の単位体積重量１０００ｋｇ／ｍ³、ｕは流速１．０ｍ／ｓ、Ａ₁はシートの平面積（軸方向の長さ９．０ｍと幅１．７ｍとの積）を表す）
上記式１により、シートに作用する抗力は７．６５ｋＮとなる。
【００３１】
続いて、コンクリートブロックに作用する抗力を以下の式２によって求める。
Ｄ＝１／２（Ｃ₂・ρ・ｕ²・Ａ₂）（式２）
（式中、Ｄは抗力、Ｃ₂は抗力係数１．０、ρは水の単位体積重量１０００ｋｇ／ｍ³、ｕは流速１．０ｍ／ｓ、Ａ₂は側面積１．１４ｍ²を表す）
上記式２により、コンクリートブロックに作用する抗力は０．５７ｋＮとなる。
【００３２】
さらに、コンクリートブロックに作用する揚力を以下の式３によって求める。
Ｌ＝１／２（Ｃ₃・ρ・ｕ²・Ａ₃）（式３）
（式中、Ｌは揚力、Ｃ₃は抗力係数０．２、ρは水の単位体積重量１０００ｋｇ／ｍ³、ｕは流速１．０ｍ／ｓ、Ａ₃は平面積１．８２ｍ²を表す）
上記式３により、コンクリートブロックに作用する揚力は０．１８ｋＮとなる。
【００３３】
ここで、コンクリートブロックを滑動させることなく水底に載置するには、以下の式４を満たしている必要がある。
Ｆ＋Ｄ＜μ（Ｗ−Ｌ）（式４）
（式中、μは滑動摩擦係数０．５、Ｗはコンクリートブロックの水中における重力１６．８ｋＮを表す）
上記式４に式１、式２および式３で求めた各数値を代入すると、８．２ｋＮ＜８．３ｋＮとなるため、本実施例におけるシートおよびコンクリートブロックを用いて本発明のシートの水底敷設方法を実施可能であることが確認された。
【００３４】
なお、本実施例では、シートの基端部に設けられている２箇所の取付部（図１参照）の横幅は０．２４ｍであり、取付部においてシートに作用する引張力は以下の式５によって求められる。
ｆ＝Ｆ／（Ｂ・２）（式５）
（式中、ｆは引張力、Ｂは横幅０．２４ｍを表す）
上記式５により、取付部においてシートに作用する引張力は１５．９ｋＮ／ｍとなり、シートの引張強度である２３ｋＮ／ｍよりも小さいため、本実施例においてシートを破損させることなく敷設可能であることが確認された。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、シート１０の構成としては、図５（ａ）の平面図に示すように、シート１０の上面と下面を複数箇所において縫い付ける構成がある。この構成では、平板状に展開させたシート１０が縫い目で曲折することにより、シート１０は水底の凹凸に対応して変形することができるため、シート１０と水底面との密着性を高めることができる。
さらに、図５（ｂ）の平面図に示すように、シート１０の端部を折り返して固着させることにより、シート１０の基端部、先端部および両側部に中空部１６を形成し、シート１０の中央部１７は単層となるように構成してもよい。この構成では、シート１０を形成するために必要な布面積を小さくすることができる。なお、本実施形態では、シート１０の両側部に形成されている中空部１６を複数箇所で連通させるようにして、シート１０の幅方向に中空部を形成している。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のシートの水底敷設方法によれば、シートを流水の下流に向けて展開させることにより、水の流れによってシートに展開方向の引張力が作用し、シートの湾曲や捻れを防止することができるため、シートの展開方向における先端部を支持することなく、シートを円滑に展開させることができる。これにより、シートの水底への敷設作業を簡易化することができるため、従来のシートの敷設方法よりも施工期間を短縮することができるとともに、施工費用を低減することができる。
さらに、シート展開工程において、シートの内部に注水される水に、流水よりも比重が大きい混入物を混在させた場合には、混入物の重量によってシートを確実に沈下させることができるため、シートを効率良く水底に敷設させることができる。
また、シート展開工程において、展開させたシートを展開方向において上方に反らせる場合には、シートの上面に水の流れが当接してシートが下方に押し下げられるため、シートを水の流れによって水底に押え付けることができ、シートを簡易かつ確実に水底に敷設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシートをコンクリートブロックに固着させた状態を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るシートの水底敷設方法を示した図で、（ａ）はシートおよびコンクリートブロックを水底に載置する態様を示した側面図、（ｂ）はシートを展開させる態様を示した側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るシートの水底敷設方法を示した図で、（ａ）は展開させたシートの先端部にコンクリートブロックを載置する態様を示した側面図、（ｂ）は展開させたシートの上面に複数のコンクリートブロックを敷き詰めた状態を示した側面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るシート展開工程を示した図で、シートを沈下させる様子を示した側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るシートの他の構成を示した図で、（ａ）はシートに縫い目を設けた構成を示した平面図、（ｂ）はシートの両側部が中空になっている構成を示した平面図である。
【符号の説明】
１０・・・・シート
１１・・・・先端部
１２・・・・基端部
２０・・・・コンクリートブロック
２３・・・・取付面

Claims

以下の工程を含むことを特徴とするシートの水底敷設方法。
（１）収縮されている中空のシートの基端部を支持体に固着させた状態で、前記シートおよび前記支持体を流水が生じている水域の水底に載置する支持体設置工程。
（２）前記シートの基端部から前記シートの内部に注水して、前記シートを膨張させることにより、前記シートを前記流水の下流に向けて平板状に展開させるシート展開工程。
前記シート展開工程において、前記シートの内部に注水される水に、前記流水よりも比重が大きい混入物を混在させることを特徴とする請求項１に記載のシートの水底敷設方法。
前記シート展開工程において、展開させた前記シートを前記流水の流れによって前記水底に押え付けるようにして、前記シートを展開方向において上方に反らせることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシートの水底敷設方法。