JP4196735B2 - サクション基礎工法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、サクショク基礎工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水中に基礎構造物を構築する工法の一種として、特許文献1に開示されているようなサクショク基礎工法が知られている。この種の基礎工法では、筒状の側壁部と、側壁部の下端に設けられた底版部と、側壁部の上端に設けられた上版部と、側壁部の下端から下方に延設されたスカート部とを備えたケーソン躯体が用いられる。
【0003】
基礎構造物を構築する際には、スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、ケーソン躯体を所定深度まで沈設させ、その後に、ケーソン躯体の上方に下部工と上部工とを順次構築することになる。
【0004】
しかしながら、このような従来のサクション基礎工法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−240066号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、前述したサクション基礎工法において、下部工および上部工完成時に、沈下量を最小限に抑えるためには、完成時に地盤に作用する荷重を予めプレロードとして作用させる必要があり、例えば、ケーソン躯体の荷重が3000tf、上部工が5000tf、下部工が3000tfであるとすると、ケーソン躯体の貫入時に、使用時の荷重をサクションで載荷するとすれば、必要なサクション荷重は、8000tf(上部工5000tf+下部工3000tf)となる。
【0007】
このような大きさのサクション荷重を加えるためには、例えば、ケーソン躯体の面積を400m2とすると、20m以上の水深が必要になり、水深の浅い個所での施工が困難になり、地盤支持力を満足させるためには、ケーソン躯体の面積を大きくしなければならない。
【0008】
また、前述したサクション基礎工法では、ケーソン躯体の貫入時に、加えられるサクション荷重は、プレロードとなるが、このプレロードは、スカート部にしか作用していないので、底版下地盤の支持力の効果が期待することができず、不経済な設計となっていた。
【0009】
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、地盤支持力を向上させることで、水深が浅い場合でも、面積の拡大などの対策が不要になり、かつ、経済的な設計も可能にするサクション基礎工法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、筒状の側壁部と、前記側壁部の下端に設けられた底版部と、前記側壁部の上端に設けられた上版部と、前記側壁部の下端から下方に延設されたスカート部とを備えたケーソン躯体を、前記スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、前記ケーソン躯体を所定深度まで沈設させ、その後に、前記ケーソン躯体の上方に下部工と上部工とを順次構築するサクション基礎工法において、前記サクション荷重は、前記下部工の荷重に対応させて設定され、かつ、前記ケーソン躯体を自重で沈設した後の、前記下部工の構築前に、前記スカート部に当該サクション荷重をプレロードとして加えることで、前記ケーソン躯体を所定深度まで沈設させ、その後に、前記ケーソン躯体の上部側に前記下部工を構築した後に、前記底版部下の水底地盤中に止水部を形成した後に、前記止水部と前記底版部との間に注水荷重を導入して、前記底版部下の水底地盤に、プレロードを加えるようにした。
【0011】
このように構成したサクション基礎工法によれば、サクション荷重は、下部工の荷重に対応させて、スカート部にプレロードを加えるものとするので、ケーソン躯体の貫入時に、下部工と上部工とを含む荷重に相当するプレロードを加える場合に比べて、浅い水深でも施工することができ、地盤支持力を満足させるために、ケーソン躯体の面積を大きくするなどの対策が不要になる。
【0012】
また、本発明では、ケーソン躯体の上部側に下部工を構築した後に、底版下の水底地盤中に止水部を形成した後に、止水部と底版との間に注水荷重を導入して、底版下の水底地盤にプレロードを加えるので、底版下地盤の支持力を期待することができる。
【0013】
前記底版部下の水底地盤に加えるプレロードは、前記上部工の荷重に相当する大きさに設定することができる。
【0014】
前記底版部下の水底地盤に加えるプレロードは、前記ケーソン躯体の自重と、前記下部工の荷重、および、前記ケーソン躯体の周面抵抗を加えたものを反力として、これらの総和に相当する大きさに設定することができる。
【0015】
また、本発明では、前記底版下の水底地盤にプレロードを加えた後に、前記下部工の上方に前記上部工を構築する前に、前記注水荷重に代えて、前記底版下にグラウト材を注入することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1から図4は、本発明にかかるサクション基礎工法の一実施例を示している。
【0017】
これらの図に示したサクション基礎工法では、側壁部10と、底版部12と、上版部14と、スカート部16とを有するケーソン躯体18を用いて、水中に基礎が構築される。
【0018】
側壁部10は、例えば、円形,多角形,楕円形などの閉塞した断面形状の筒状に形成されている。底版部12は、側壁部10の下端側にあって、側壁部12を閉塞するようにして、側壁部10と一体に形成され、本実施例の場合には、中心が下方に膨出する湾曲形状になっている。
【0019】
上版部14は、側壁部10の上端側にあって、側壁部10の上端側を閉塞する平坦状になっていて、側壁部10と一体に形成されている。なお、上版部14は、必ずしも側壁部12の上端を閉塞する形状にする必要はない。
【0020】
スカート部16は、側壁部10の下端から、側壁部10と同一形状で、下方に延設された、下端が開口した環状体であって、開口端には、刃先部が設けられている。なお、スカート部16は、必ずしも側壁部10と同一形状に形成する必要はない。
【0021】
このような形状のケーソン躯体18は、例えば、鉄筋コンクリートで基礎の構築現場近傍の製作ヤードで製造される。図4には、製造されたケーソン躯体18を基礎として用い、この基礎上に下部工20および上部工22を構築する際の手順が示されており、以下にこの手順に従って、本実施例の基礎工法の施工方法を説明する。
【0022】
製作ヤードで製造されたケーソン躯体18は、構築現場まで曳航された後に、所定の位置に位置決めされて、水中に沈設される(ステップ1)。ケーソン躯体18の先端に設けられているスカート部16が、水底地盤24に到達すると、まず、図1に示すように、ケーソン躯体18の自重による貫入が行われる(ステップ2)。
【0023】
そして、この自重貫入が終わると、次に、スカート部16内を減圧して、ケーソン躯体18にサクション荷重を加えて、このサクション荷重により、スカート部16を水底地盤24中に貫入させる工程が行われる(ステップ3)。
【0024】
このときのサクション貫入は、スカート部16にプレロード▲1▼を加えるものであって、下部工20の荷重に対応させるものとする。この場合、ケーソン躯体18の荷重(自重)が3000tf、上部工22が5000tf、下部工20が3000tfであるとすると、下部工20の荷重は、3000tfなので、基礎面積400m2であれば、8mの水深があればよく、同じ基礎面積で20m以上の水深が必要になる従来工法よりも、浅い水深での施工が可能になる。
【0025】
サクション荷重を加えて、スカート部16が水底地盤24の所定深度まで沈下すると、(ステップ4)、サクション荷重の印加を停止して、次に、図2に示すように、ケーソン躯体18の上版部14上に下部工20が構築される(ステップ5)。
【0026】
このようにして下部工20を構築すると、予め、その荷重分に相当するプレロードがスカート部16に加えられているので、下部工20の構築により、ケーソン躯体18が沈下することがない。
【0027】
下部工20の構築が終了すると、ケーソン躯体18の底版部12の直下部分に、止水部26が形成される。この止水部26の形成は、スカート部16で囲繞されている水底地盤24に、ベントナイトなどの粘稠剤を注入して、底版部12下に止水部26を形成する(ステップ6)。
【0028】
止水部26が形成されると、この止水部26とスカート部16および底版部12とで四周が画成された空間が、スカート部16の内面に形成されるので、この空間内に注水して、注水荷重によるプレロード▲2▼を、底版部12の直下水底地盤24に加える(ステップ7)。
【0029】
この場合に加えうるプレロード▲2▼は、ケーソン躯体18の荷重(自重)3000tfで、下部工20が3000tf、周面抵抗が2000tfなので、これらの総和を反力とすることができ、合計8000tfまで載荷することができる。
【0030】
この場合、上部工22の荷重が5000tfなので、少なくともこれに相当する荷重を注水荷重とすればよい。なお、止水部26を設けておくと、後述する注水荷重を除いた場合に、水底地盤24が隆起して、注水荷重によるプレロード▲2▼の効果が消失することが防止される。
【0031】
所定の注水荷重が載荷されて、底版部12の直下水底地盤24にプレロード▲2▼が加えられると、次に、図3に示すように、スカート部16内に、注水荷重に替えて、グラウト材28が注入される(ステップ8)。
【0032】
このグラウト材28は、例えば、モルタルなどであり、止水部26とスカート部16および底版部12とで外周が画成された空間内に、グラウト材28を注入して、これを固化させる。
【0033】
グラウト材28が注入されて、これが固化すると、次に、下部工20の上方に上部工22が構築され(ステップ9)、工事が完了する。上部工22を構築する際には、スカート部16の3000tfのプレロード▲1▼が作用し、底版部12の直下地盤24には、少なくとも、5000tf(最大8000tf)のプレロード▲2▼が作用しているので、上部工22を構築する際の沈下に対する安全性が非常に高くなる。
【0034】
さて、以上のように構成したサクション基礎工法によれば、サクション荷重▲1▼は、下部工20の荷重に対応させて、スカート部16にプレロードを加えるものとするので、ケーソン躯体18の貫入時に、下部工20と上部工22とを含む荷重に相当するプレロードを加える場合に比べて、浅い水深でも施工することができ、地盤支持力を満足させるために、ケーソン躯体18の面積を大きくするなどの対策が不要になる。
【0035】
また、本実施例では、ケーソン躯体18の上部側に下部工20を構築した後に、底版部12下の水底地盤24中に止水部26を形成した後に、止水部26と底版部12との間に注水荷重を導入して、底版部12下の水底地盤24に、上部工22の荷重に対応するプレロード▲2▼を加えるので、底版部12下地盤の支持力を期待することができる。このため、常時の許容支持力が大きくなり、沈下に対してより安全となる。
【0036】
この場合のプレロード▲2▼は、上部工22の荷重に相当する大きさ、ないしは、ケーソン躯体18の自重と、下部工20の荷重、および、ケーソン躯体18の周面抵抗を加えたものを反力として、これらの総和に相当する大きさに設定することができ、このような大きさのプレロード▲2▼を作用させることで、沈下に対する安全性がより一層高くなる。
【0037】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかるサクション基礎工法によれば、地盤支持力を向上させることで、水深が浅い場合でも、面積の拡大などの対策が不要になり、かつ、経済的な設計も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるサクション基礎工法の初期工程の説明図である。
【図2】図1に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図3】図2に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図4】本発明にかかるサクション基礎工法の施工手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
10 側壁部
12 底版部
14 上版部
16 スカート部
18 ケーソン躯体
20 下部工
22 上部工
24 水底地盤
26 止水部
28 グラウト材
Claims (4)
- 筒状の側壁部と、前記側壁部の下端に設けられた底版部と、前記側壁部の上端に設けられた上版部と、前記側壁部の下端から下方に延設されたスカート部とを備えたケーソン躯体を、前記スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、サクション荷重を作用させて、前記ケーソン躯体を所定深度まで沈設させ、その後に、前記ケーソン躯体の上方に下部工と上部工とを順次構築するサクション基礎工法において、
前記サクション荷重は、前記下部工の荷重に対応させて設定され、かつ、前記ケーソン躯体を自重で沈設した後の、前記下部工の構築前に、前記スカート部に当該サクション荷重をプレロードとして加えることで、前記ケーソン躯体を所定深度まで沈設させ、
その後に、前記ケーソン躯体の上部側に前記下部工を構築した後に、前記底版部下の水底地盤中に止水部を形成した後に、前記止水部と前記底版部との間に注水荷重を導入して、前記底版部下の水底地盤に、プレロードを加えることを特徴とするサクション基礎工法。 - 前記底版部下の水底地盤に加えるプレロードは、前記上部工の荷重に相当する大きさに設定することを特徴とする請求項1記載のサクション基礎工法。
- 前記底版部下の水底地盤に加えるプレロードは、前記ケーソン躯体の自重と、前記下部工の荷重、および、前記ケーソン躯体の周面抵抗を加えたものを反力として、これらの総和に相当する大きさに設定することを特徴とする請求項1記載のサクション基礎工法。
- 前記底版下の水底地盤にプレロードを加えた後に、前記下部工の上方に前記上部工を構築する前に、前記注水荷重に代えて、前記底版下にグラウト材を注入することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載のサクション基礎工法。
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