JP4281567B2 - 既設橋脚基礎の補強構造および既設橋脚基礎の補強方法 - Google Patents

既設橋脚基礎の補強構造および既設橋脚基礎の補強方法 Download PDF

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本発明は、既設橋脚基礎の補強構造および既設橋脚基礎の補強方法に関する。
従来、既設橋脚基礎の耐震補強工法として、仮締切兼用鋼管矢板基礎工法が用いられている(例えば、非特許文献1を参照)。この工法では、図9に示すように、まず橋脚2の既設フーチング4の周囲を取り囲むように鋼管矢板6を河床の支持層の深さまで打ち込み、この鋼管矢板6と既設フーチング4との間にコンクリートを打設して、接続フーチング8を構築する。このような工法によれば、鋼管矢板6を接続フーチング8の施工のための仮締切構造として機能させつつ、工事完了後は、既設フーチング4、接続フーチング8、および鋼管矢板6を一体化させて橋脚2の基礎部を補強できる。なお、鋼管矢板6を硬い支持層まで打設するために、鋼管矢板6の打設には、例えば、特許文献1等に開示されるように、ウォータジェット併用による油圧圧入工法が用いられる。
特開2000−96566号公報 「土木工法事典 改定V」,初版第2刷,産業調査会 事典出版センター,2001年9月4日,p.266
しかしながら、このような工法では、図9からも分かるように、多数の鋼管矢板6を打設することが必要である。そして、前述したように、鋼管矢板6の打設をウォータジェットを併用して実施するものの、支持層への圧入作業は容易ではない。また、橋脚2の基礎部の補強は橋梁の桁下での作業となり、高さ制限があるため、長い鋼管矢板を一度に圧入することができない。このため、短い鋼管矢板を小刻みに継ぎながら圧入しなければならず工期が非常に長くなる。以上より、橋脚基礎の補強工事が煩雑になるという問題がある。
本発明の目的は、補強工事を簡単に行うことができる既設橋脚基礎の補強構造および既設橋脚基礎の補強方法を提供することにある。
本発明は、水中地盤に構築された既設橋脚基礎の補強構造であって、前記既設橋脚基礎を取り囲むように前記水中地盤に打設された仮締切り材と、この仮締切り材および前記既設橋脚基礎の間に打設された水中コンクリートと、この水中コンクリートと前記既設橋脚基礎及び前記仮締切り材との間で鉛直方向の応力を伝達させるための応力伝達手段とを備えることを特徴とする。
ここで、前記既設橋脚基礎としては、ケーソン基礎等の井筒型基礎であればよい。また、前記応力伝達手段としては、例えば鋼管矢板等を採用できる。
本発明の補強構造によれば、既設橋脚基礎と仮締切り材との間の水を抜き取った場合においても、水中コンクリートおよび応力伝達手段により、本補強構造に掛かる河川等の水圧による鉛直方向へのせん断応力(浮力)に対して十分に抵抗できる。このため、仮締切り材の根入れ寸法を従来よりも小さくできるから、仮締切り材の打設作業を軽減でき、既設橋脚基礎の補強工事を簡単に行うことができる。
ここで、前記応力伝達手段は、前記仮締切り材及び/又は前記既設橋脚基礎に突設された鉄筋を含む構成を採用できる。また、以上の既設橋脚基礎の補強構造において、前記応力伝達手段は、前記仮締切り材及び/又は前記既設橋脚基礎に取り付けられた凹凸を有する鋼板を含む構成を採用してもよい。
本発明は、水中地盤に構築された既設橋脚基礎の補強方法であって、前記既設橋脚基礎を取り囲むように前記水中地盤に仮締切り材を打設し、前記既設橋脚基礎と前記仮締切り材との間の地盤を水中掘削し、この水中掘削された掘削空間において、前記既設橋脚基礎及び前記仮締切り材に応力伝達手段を取り付け、前記掘削空間に水中コンクリートを打設することを特徴とする。
本発明の既設橋脚基礎の補強構造および既設橋脚基礎の補強方法によれば、既設橋脚基礎の補強工事を簡単に行うことができるという効果がある。
本発明の一実施形態に係る橋脚基礎の補強工法および橋脚基礎の補強構造について説明する。図1〜図6は、本実施形態に係る橋脚基礎の補強工法を説明するための図である。なお、図1,図3〜図6には、河川等Rの水平面L1と、河川等Rの底面L2と、支持層面L3とが示され、底面L2および支持層面L3の間が表面層Aであり、L3より下側の層が支持層Bである。
本補強工法は、まず、図1に示すように、河川等Rの水中地盤Gに形成され、橋脚10を構成する既設橋脚基礎としてのケーソン基礎12を取り囲むように、仮締切り材としての複数本の鋼管矢板14を、圧入により地盤に対して鉛直方向に打ち込む。具体的には、図1に示すように、鋼管矢板14を、河川等Rの水中地盤Gの表面層Aの中の比較的浅い位置まで打ち込む。また、図2の平面図に示すように、鋼管矢板14を、ケーソン基礎12を例えば平面視円形状に取り囲むように打ち込む。なお、鋼管矢板14を圧入により打ちこむのは、打撃による衝撃が橋脚に悪影響を与えたり、衝撃音の発生により周囲環境を悪化させたりすること等を防止するためである。
次に、図1に示すように、鋼管矢板14の内側の中空部分にコンクリートを打設して、中詰コンクリート部17を形成する。
次に、図3に示すように、ケーソン基礎12と鋼管矢板14との間の水中地盤Gを、鋼管矢板14の下端部近傍の深さ位置まで水中掘削し、水中地盤Gに掘削空間Xを形成する。次に、図4に示すように、掘削空間Xにおいて、ケーソン基礎12の外周表面に鋼管矢板14側(水平方向)へ突出する応力伝達手段としてのジベル筋等の第1鉄筋21を打設する。また、各鋼管矢板14の表面にケーソン基礎12側(水平方向)へ突出する応力伝達手段としてのジベル筋等の第2鉄筋22を水中溶接により取りつける。
続いて、水中コンクリート工法を用いて、掘削空間Xにコンクリート製の水中コンクリート23を打設する。具体的には、掘削空間Xの底面とケーソン基礎の頂版部12Aの下端位置程度まで水中コンクリート23を構築する。これにより、第1鉄筋21および第2鉄筋22を介して、ケーソン基礎12および鋼管矢板14を一体的に構築する。このような構造とすることにより、水中コンクリート23および鋼管矢板14は、河川等Rの水による浮力に抵抗できて、安定した状態を維持できる。
次に、図5に示すように、掘削空間X内に溜まった河川等Rの水を抜き取る。次に、この排水された掘削空間Xにおいて、ケーソン基礎12の表面および鋼管矢板14の表面のそれぞれに鉄筋24を配置する。次に、水中コンクリート23の上部からケーソン基礎12の頂版部12Aと略同じ高さ位置までコンクリートを打設し、補強フーチング25を構築する。なお、以上の記載では説明を省略したが、本補強構造には、補強フーチング25を支持するための基礎杭が適宜設けられている。この基礎杭は、例えば一部の鋼管矢板14をスタンドパイプとして打設してもよいし、H型鋼等を打設するなど周知の方法で構築できる。
最後に、図6に示すように、水中地盤Gから水中に突出した鋼管矢板14の一部を除去して、本補強構造全体を水中地盤G中に埋設した補強構造を構築し、本補強工法の施工作業を終了する。
本実施形態によれば、ケーソン基礎12と鋼管矢板14との間の水を抜き取った後においても、水中コンクリート23、第1鉄筋21、および第2鉄筋22により、本補強構造に掛かる河川等の水圧による鉛直方向へのせん断応力(浮力)に対して十分に抵抗できる。これにより、水中掘削の際に水中地盤Gの安定が保持できる深さ位置まで鋼管矢板14を打ち込むだけですむから、水中地盤Gへの根入れ長の寸法を従来よりも小さくできる。従って、鋼管矢板14の圧入作業量を軽減でき、橋脚10を構成するケーソン基礎12の補強工事を簡単に行うことができる。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。図7は、本発明の変形例に係る既設橋脚基礎の補強構造を示す平面図である。図8は、前記変形例に係る既設橋脚基礎の補強構造を部分的に示す側面図である。図7,図8に示すように、本変形例に係る補強構造は、前記実施形態の補強構造とは、前記第2鉄筋の代わりに凹凸を有する鋼板としての山型鋼80を採用している点と、前記第1鉄筋21に加えて凹凸を有する鋼板としての波型鋼板82を採用している点とで相違している。なお、前記実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付して、説明を省略または簡略化する。
山型鋼80は、図7,図8に示すように、隣接する鋼管矢板14に跨って接合された断面く字状の鋼製部材であり、く字状の頂部がケーソン基礎12側へ突出している。山型鋼80は、図8に示すように、水平方向に例えば3列などの複数並列に配置されている。また、波型鋼板82は、図7,図8に示すように、ケーソン基礎12の表面に沿って周状に配置され、鋼管矢板14側へ突出する突出部分を有している。これらの山型鋼80および波型鋼板82の一部が水平方向に突出していることにより、水中コンクリート23および鋼管矢板14が鉛直方向へ位置ずれを起こすことを防止している。従って、このような補強構造においても、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、前記実施形態において、応力伝達手段として鉄筋21,22を採用したが、これに限らず、例えば、鉄筋21,22のうちのいずれか一方だけを鉄筋とし、他方を前記変形例のような山型鋼等とすることもできる。
また、前記実施形態において、補強対象である既設橋脚基礎をケーソン基礎12としたが、これに限らず、他の井筒型基礎であってもよい。また、前記実施形態では、仮締切り材として鋼管矢板を採用したが、これには限定されない。
本実施形態に係る既設橋脚基礎の補強工法を説明するために、部分的に切り欠いた側面図(その1)である。 前記既設橋脚基礎の補強工法を説明するための平面図である。 前記既設橋脚基礎の補強工法を説明するために、部分的に切り欠いた側面図(その2)である。 前記既設橋脚基礎の補強工法を説明するために、部分的に切り欠いた側面図(その3)である。 前記既設橋脚基礎の補強工法を説明するために、部分的に切り欠いた側面図(その4)である。 前記既設橋脚基礎の補強工法を説明するために、部分的に切り欠いた側面図(その5)である。 本発明の変形例に係る既設橋脚基礎の補強構造を示す平面図である。 前記変形例に係る既設橋脚基礎の補強構造を部分的に示す側面図である。 従来の既設橋脚基礎の補強工法を示す斜視図である。
符号の説明
10 橋脚
12 ケーソン基礎(既設橋脚基礎)
14 鋼管矢板(仮締切り材)
21 第1鉄筋(応力伝達手段)
22 第2鉄筋(応力伝達手段)
23 水中コンクリート
24 鉄筋
25 補強フーチング
80 山型鋼(凹凸を有する鋼板)
82 波型鋼板(凹凸を有する鋼板)
A 表面層
B 支持層
G 水中地盤
L1 水平面
L2 底面
L3 支持層面
R 河川等
X 掘削空間

Claims (4)

  1. 水中地盤に構築された既設橋脚基礎の補強構造であって、
    前記既設橋脚基礎を取り囲むように前記水中地盤に打設された仮締切り材と、
    この仮締切り材および前記既設橋脚基礎の間に打設された水中コンクリートと、
    この水中コンクリートと前記既設橋脚基礎及び前記仮締切り材との間で鉛直方向の応力を伝達させるための応力伝達手段とを備えることを特徴とする既設橋脚基礎の補強構造。
  2. 請求項1に記載の既設橋脚基礎の補強構造において、
    前記応力伝達手段は、前記仮締切り材及び/又は前記既設橋脚基礎に突設された鉄筋を含むことを特徴とする既設橋脚基礎の補強構造。
  3. 請求項1または請求項2に記載の既設橋脚基礎の補強構造において、
    前記応力伝達手段は、前記仮締切り材及び/又は前記既設橋脚基礎に取り付けられた凹凸を有する鋼板を含むことを特徴とする既設橋脚基礎の補強構造。
  4. 水中地盤に構築された既設橋脚基礎の補強方法であって、
    前記既設橋脚基礎を取り囲むように前記水中地盤に仮締切り材を打設し、
    前記既設橋脚基礎と前記仮締切り材との間の地盤を水中掘削し、
    この水中掘削された掘削空間において、前記既設橋脚基礎及び前記仮締切り材に応力伝達手段を取り付け、
    前記掘削空間に水中コンクリートを打設することを特徴とする既設橋脚基礎の補強方法。
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