JP4123248B2 - 水中基礎構造物 - Google Patents

Description

この発明は、水中基礎構造物に関し、特に、スカート部を水底地盤中にサクション荷重で貫入，沈設させる水中基礎構造物に関するものである。

水中に基礎構造物を構築する際、基礎構造物が杭基礎の場合は、一般的に、押し込み力として打撃や振動を用いて施工する。しかし、基礎構造物が大規模で、建設地点が大深度の場合には、打撃や振動により押し込むことには、限界があって、このような条件下での杭基礎の採用は、非常に難しくなる。

そこで、大規模な基礎構造物を水中の大深度に構築する際には、スカート部を下端に一体に形成した基礎構造物を、自重に付加バラスト荷重を加えたり、あるいは、サクションを作用させることなどにより、水底地盤中に強制的に貫入する方法が採用されている。

ところが、このような水中基礎の構築工法には、以下に説明する技術的な課題があった。

以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる水中基礎構造物によれば、構築後に追加荷重などが作用しても、供用に支障を来すほどの不具合が発生することがない。

すなわち、スカート部を水底地盤中に貫入させて基礎構造物を据え付けると、据え付け後の構造物の追加荷重などにより、スカート部が貫入している先端より下に粘性土層があると地盤が圧密沈下を起こし、構造物の完成後も沈下が継続し、沈下量が許容値以上になったり、傾斜するなどの不具合が発生し、構造物の供用に支障が生じる恐れがあった。

このような技術的課題に対して、本発明者らは、スカート部を水底地盤中に据付けた状態で、支持地盤層中の粘性土層の圧密化を促進すれば、その解決が図れることを見出したが、このような工法に適合し得る水中基礎構造物が見当たらなかった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、構築後に追加荷重などが作用しても、供用に支障を来すほどの不具合が発生することがない水中基礎構造物を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、上下端が開口した筒状の側壁と、前記側壁の上端を閉塞するように設けられた上版と、前記側壁の下端を閉塞するように設けられた下版とを有する基礎本体と、前記下版の下端から下方に向けて延設されたスカート部とを備え、減圧によるサクションを作用させることで、前記スカート部を水底地盤中に貫入させる水中基礎構造物において、一端側に吸水装置が連通接続され、前記スカート部内に設けられた排水通路と、前記排水通路の他端側に連通するように、前記スカート部の下端に、周方向に沿って所定の間隔を隔てて設けられ、前記吸水装置の駆動により前記排水通路を介して、前記水底地盤中の支持地盤層の間隙水を集排水する集水ドレーン部とを備え、前記集水ドレーン部は、前記排水通路と連通し、下端が閉塞されて、外周面に貫通孔が設けられた管状のドレーン管と、このドレーン管内に設けられたフィルター材と、前記ドレーン管内に充填された透水材とを有している。

このように構成した水中基礎構造物によれば、一端側に吸水装置が連通接続され、スカート部内に設けられた排水通路と、排水通路の他端側に連通するように、スカート部の下端に設けられ、吸水装置の駆動により排水通路を介して、支持地盤層の間隙水を集排水する集水ドレーン部とを備えているので、支持地盤層の間隙水の排水を行って、スカート部の下方部分の水底地盤の圧密沈下を促進することができる。

このようにして、水底地盤の圧密沈下を促進させると、基礎の構築後に追加荷重などが作用しても、供用に支障を来すほどの沈下の発生を防止することができる。

上記構成によれば、フィルター材により土砂の流入を防ぎつつ、圧密沈下を促進する排水を行うことができる。

前記スカート部は、内外に所定の間隔を隔てた中空円筒状に形成することができる。

前記集水ドレーン部は、前記スカート部の下端にあって、周方向に沿って等間隔に配置することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照にして詳細に説明する。図１から図４は、本発明にかかる水中基礎構造物一実施例を示している。

同図に示した水中基礎構造物は、水中に設置される基礎本体１０と、スカート部１２とを備えている。基礎本体１０は、版状の上版１０ａと、この上版１０ａの下端に一体に設けられた筒状の内，外側壁１０ｂ，１０ｃと、これらの内，外側壁１０ｂ，１０ｃの下端を閉塞するように設けられた版状の下版１０ｄとを備えている。

このように構成された基礎本体１０は、その水平断面が円ないしは角形に形成され、内部には、上，下版１０ａ，１０ｄと、内，外側壁１０ｂ，１０ｃとで隔成された隔室１０ｅが設けられ、この隔室１０ｅ内には、水中基礎を沈設する際にバラスト荷重となる海水などが充填される。

下版１０ｄは、本実施例の場合には、所定の曲率で湾曲する曲面に形成されている。

スカート部１２は、後述するように、水底地盤中に貫入されるものであって、本実施例の場合には、基礎本体１０の内，外側壁１０ｂ，１０ｃの下端に連なるように、内，外側壁１０ｂ，１０ｃと同じ厚みで、同じ直線上に位置するようにして、下方に向けて一体に延設された複数の中空円筒体から構成されている。

また、本実施例の場合には、スカート部１２は、内，外側壁１０ｂ，１０ｃの周方向に沿って、相互に所定の間隔を隔てて複数配置されている。

以上のような水中基礎構造物としての基本的な構成は、従来のこの種の基礎と同じであるが、本実施例の水中基礎構造物には、以下に説明する点に顕著な特徴がある。

すなわち、本実施例の水中基礎構造物には、スカート部１２の下端にそれぞれ集水ドレーン部１４を延設し、この集水ドレーン部１４に集められた水を、スカート部１２に設けられた排水通路１６を介して、外部に排出するようにしている。

図２は、集水ドレーン部１４の配置状態を示すための図１の要部水平断面図である。本実施例の場合、集水ドレーン１４は、二重筒状に形成されたスカート部１２の円周方向に沿って、複数が等間隔になるように配置されている。この集水ドレーン部１４の詳細を図３，４に示している。同図に示した集水ドレーン部１４は、ドレーン管１４ａと、フィルター材１４ｂと、透水材１４ｃとを備えている。

ドレーン管１４ａは、下端が閉塞された円筒ないしは角形，楕円形などの閉塞断面状の管体であって、その側面には、多数のスリット孔１４ｄが貫通形成されている。各ドレーン管１４ａは、各スカート部１２の下端に嵌着固定された取付用鋼リング１８に上端側が固設されることにより支持されている。

各スカート部１２内には、その上下方向に沿って伸びる排水通路１６が設けられていて、この排水通路１６の下端とドレーン管１４ａの内部とが相互に連通するようになっている。

排水通路１６は、スカート部１２内を上下に貫通し、内，外側壁１０ｂ，１０ｃの中間位置まで延設され、上端側が上版１０ａの中心に垂設された合流管１７にバルブを介在させて連通接続されている。

各スカート部１２の下端に取付けられたドレーン管１４ａは、周および径方向に配置された連結材２０により相互に連結されている。フィルター材１４ｂは、各ドレーン管１４ａの内面側に設置され、水分のみを透過する機能を有する金網，合成樹脂網、不織布などの筒体から構成されている。

透水材１４ｃは、砂，砂利，砕石，合成樹脂の小ブロックなどから構成され、フィルター材１４ｂが設置されたドレーン管１４ａ内に充填されている。

以上のように構成された水中基礎構造物の設置方法について説明する。基礎本体１０は、スカート部１２および集水ドレーン部１４を一体に取付けた状態で製作ヤードで製作される。

製作された基礎本体１０は、設置地点まで曳航船などにより運搬する。設置地点まで運搬された基礎本体１０は、隔室１０ｅ内に海水などを注入することや、カウンターウエイトを載置するなどによりバラスト荷重を作用させ、また、減圧によりサクションを作用させることにより、スカート部１２を水底地盤Ａ中に貫入させながら、基礎本体１０を水底地盤Ａ中に沈設させる。

この場合、集水ドレーン部１４が支持地盤層Ｃに到達した後、排水通路１６の上端側の合流管１７に、排水ポンプなどの吸水装置を連通設置して、支持地盤層Ｃの間隙水を積極的に揚水，排水する。

なお、図１に示した実施例では、支持地盤層Ｃは、砂質土層Ｃ１と粘性土層Ｃ２とが、交互に形成されている。

そして、このような排水処理を所定期間行った後に、基礎本体１０の上部側に橋脚などの追加構造物２２を構築する。

さて、以上のように構成された水中基礎構造物によれば、一端側に吸水装置が連通接続され、スカート部１２内に設けられた排水通路１６と、排水通路１６の他端側に連通するように、スカート部１２の下端に設けられ、スカート部１２の沈設に伴って、水底地盤Ａの支持地盤層Ｃに到達すると、吸水装置の駆動により排水通路１６を介して、支持地盤層Ｃの間隙水を集排水する集水ドレーン部１４とを備えているので、支持地盤層Ｃの間隙水の排水を行って、これを外部に排出すると、排水により間隙水圧が低減して、水底地盤Ａの支持地盤層Ｃに対するプレロード効果が発揮され、スカート部１２を支持している支持地盤層Ｃ中の圧密沈下が促進される。

従って、基礎の構築後に追加荷重などが作用しても、供用に支障を来すほどの沈下の発生を防止することができる。また、スカート部１２を支持している地盤層Ｃの圧密沈下を積極的に促進させると、早期に確実な支持地盤が確保されるとともに、安定した基礎も早期に確保することができる。

このような作用効果は、支持地盤層Ｃが、砂質土層Ｃ１と粘性土層Ｃ２との互層状態であっても有効に発揮され、粘性土層Ｃ２の圧密化を早期に起こすことができる。なお、本実施例の作用効果は、支持地盤層の砂質土層の下方に粘性土層があれば、この層の圧密化が促進されるので、有効に発揮される。

また、本実施例の場合には、集水ドレーン部１４は、スカート部１２に設けられた排水通路１６と連通し、外周面に貫通孔が設けられたドレーン管１４ａと、このドレーン管１４ａ内に設けられたフィルター材１４ｂと、ドレーン管１４ａ内に充填された透水材１４ｃで構成しているので、フィルター材１４ｂにより土砂の流入を防ぎつつ、圧密沈下を促進する排水を行うことができる。

本発明にかかる水中基礎構造物の一実施例を示す設置完了状態の説明図である。 図１の要部断面図である。 図１のＡ部拡大断面図である。 図２のＢ部拡大図である。

符号の説明

１０ 基礎本体
１２ スカート部
１４ 集水ドレーン部
１６ 排水通路

Claims (3)

1. 上下端が開口した筒状の側壁と、前記側壁の上端を閉塞するように設けられた上版と、前記側壁の下端を閉塞するように設けられた下版とを有する基礎本体と、前記下版の下端から下方に向けて延設されたスカート部とを備え、減圧によるサクションを作用させることで、前記スカート部を水底地盤中に貫入させる水中基礎構造物において、
   一端側に吸水装置が連通接続され、前記スカート部内に設けられた排水通路と、
   前記排水通路の他端側に連通するように、前記スカート部の下端に、周方向に沿って所定の間隔を隔てて設けられ、前記吸水装置の駆動により前記排水通路を介して、前記水底地盤中の支持地盤層の間隙水を集排水する集水ドレーン部とを備え、
   前記集水ドレーン部は、前記排水通路と連通し、下端が閉塞されて、外周面に貫通孔が設けられた管状のドレーン管と、このドレーン管内に設けられたフィルター材と、前記ドレーン管内に充填された透水材とを有することを特徴とする水中基礎構造物。
2. 前記スカート部は、直径の異なる２つの中空円筒を有し、前記中空円筒を内外に所定の間隔を隔てて配置して、中空円筒状に形成することを特徴とする請求項１記載の水中基礎構造物。
3. 前記集水ドレーン部は、周方向に沿って等間隔に配置することを特徴とする請求項２記載の水中基礎構造物。

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