JP4465808B2 - 水中基礎の構築工法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、水中基礎の構築工法に関し、特に、水深の浅い個所で、サクション荷重を有効に利用して水中基礎を構築することができる構築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際に、杭基礎の場合は、押し込み力として打撃や振動などの機械力を利用することができるが、例えば、大型の海岸や海洋構造物のような大水深基礎では、このような機械力により、基礎構造物を沈設することが困難になる。
【0003】
そこで、このような大水深基礎構造物の構築工法の一つとして、スカート部を有するケーソンを、圧力差(サクション)を利用して、水底地盤中に沈設するサクション基礎工法と呼ばれている構築方法がある。
【0004】
この構築方法は、筒状のケーソン本体の下端外周に、水底に貫入させて、水の流入を阻止するスカート部を設け、スカート部の先端側を水底地盤中に貫入させた状態で、スカート部内の水を排除することで、スカート部の内外に圧力差を発生させて、ケーソンを水底地盤中に沈設する。
【0005】
ところで、このようなサクション基礎工法で水中基礎を構築する際に、基礎の設置個所の水深が浅い場合や、支持層の上部に軟弱層が、深く堆積していて、水深が浅くなっている場合には、以下に説明する技術的な課題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、スカート部とケーソン本体とを一体化させてケーソンを構築すると、水深が浅いので、設置現場まで曳航することが困難になるし、曳航できたとしても、水底地盤上に設置することが難しい。
【0007】
また、スカート部には、サクション荷重を加えるために、底版をその内周側に形成するが、サクション荷重によりスカート部を水底地盤中に貫入させる際には、通常、底版が水底地盤の上面に近接した位置まで貫入させることができる。
【0008】
ところが、支持層の上部に軟弱層が、深く堆積していて、水深が浅くなっている場合には、スカート部の先端が支持層に到達するようにすると、底版の形成位置が、スカート部の先端よりも高い位置になる。
【0009】
底版をスカート部の高い位置に設けると、水深が浅いため、底版が水面上に突出して、サクション力を作用させることができなくなるという問題があった。
【0010】
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、水深の浅い個所において、サクション荷重を有効に利用して設置することができる水中基礎の構築工法を提供することにある。
【0011】
【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、サクション荷重を加えて水底地盤に沈設する基礎の構築工法において、水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体を、水底地盤中に先端側が貫入されるスカート部と、その上部側に連なるケーソン本体とに分割し、前記スカート部を前記水底地盤上に沈設し、前記スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、前記スカート部と底版とで隔成した隔成部内の排水を行なうことで、前記スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を前記水底地盤中に貫入させる水中基礎の構築工法であって、 前記底版は、前記スカート部に予め一体に形成し、前記水底地盤の掘削土砂を前記底版を貫通する排土配管を備えた掘削排土装置で排出するようにした。また、本発明は、サクション荷重を加えて水底地盤に沈設する水中基礎の構築工法において、水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体を、水底地盤中に先端側が貫入されるスカート部と、その上部側に連なるケーソン本体とに分割し、 前記スカート部を前記水底地盤上に沈設し、前記スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、 前記スカート部と底版とで隔成した隔成部内の排水を行なうことで、前記スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を前記水底地盤中に貫入させる水中基礎の構築工法であって、前記底版は、開閉自在な開口部を設けて前記スカート部に予め一体に形成し、前記開口部を解放した状態で、前記水底地盤の掘削土砂を排土装置で排出するようにした。
このように構成した基礎の構築工法によれば、水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体を、水底地盤中に先端側が貫入されるスカート部と、その上部側に連なるケーソン本体とに分割し、それぞれの長さが短くなるので、水深が浅くても、施工現場までの曳航および水底地盤上への設置が、容易に行なえる。また、スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を水底地盤中に貫入させるので、掘削量に応じて、スカート部と底版とで隔成した隔成部内の水底地盤の上面の深度が低下するので、掘削とサクション荷重の印加とを交互に繰り返すことにより、スカート部の先端側に底版を設けても、深い深度までスカート部を貫入させることができる。さらに、スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を水底地盤中に貫入させるので、掘削量に応じて、スカート部に加わる圧力差が大きくなる。
【0012】
【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および図2は、本発明にかかる基礎の構築工法の基本になっている構成例を示している。
【0013】
同図に示した水中基礎の構築工法では、水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体10は、両端が開口した筒状に形成されていて、水底地盤12中に先端側が貫入されるスカート部14と、スカート部14の側に連結されるケーソン本体16とに分割されている。
【0014】
スカート部14の内周面には、後述するプレート状の底版18が係止される環状の係止突起20が設けられている。本実施例の場合には、ケーソン躯体10は、上下方向で同じ径の筒形に形成され、その全長を略半分に分割した長さでスカート部14とケーソン本体16とに分割されている。
【0015】
なお、ケーソン躯体10の形状は、このような形状に限ることはなく、例えば、スカート部14の径が、ケーソン本体16よりも大きくなっていて、ケーソン躯体10の全体形状が概略凸状のものであってもよいし、また、複数の円筒形を、外周の一部が相互に密着するように組合わせ配置した形状であってもよい。
【0016】
ケーソン躯体10のスカート部14およびケーソン本体16,底版18は、例えば、構築現場近傍のドックなどで製作され、構築現場まで曳航運搬される。
ケーソン躯体10が構築現場まで曳航されると、まず、スカート部14が水底地盤12上に沈設され、その上端上にケーソン本体16が連結設置される。なお、本実施例では、スカート部14を沈設した後に、その上端にケーソン本体16を連結設置するが、例えば、スカート部14の全長が比較的長い場合には、スカート部14を、後述するように、所定長さだけサクション力により水底地盤12中に貫入させた後に、ケーソン本体16を連結するようにしてもよい。
【0017】
ケーソン本体16の連結設置が終了すると、スカート部14で囲繞された水底地盤12aの土砂を掘削排土装置22により掘削排土する。本実施例の掘削排土装置22は、作業船24に搭載されたクレーン26に吊りさけ支持されたグラブバケット28とから構成されている。
【0018】
掘削排土装置22によりスカート部14で囲繞された水底地盤12aが所定の深さだけ掘り下げられると、図2に示すように、スカート部14内に底版18が設置される。
【0019】
本構成例の場合には、底版18は、スカート部14の内周に設けられている係止突起20上に外周縁が載るように、着脱自在に設置され、底版18が係止突起12に設置されると、スカート部14で囲繞された水底地盤12aの上部側が、底版18により水密状態に隔成される。
【0020】
底版18には、これを貫通するようにして、排水管30が取付けられていて、排水管30の上端側は、海面上に延設されている。このような底版18の設置が完了すると、排水管30の上端側に排水ポンプなどを設置して、スカート部14と底版18とで隔成した隔成部32内の排水を行なう。
【0021】
このような排水を継続すると、隔成部32内の圧力が低下し、スカート部14には、底版18と水面上との水深差に対応したサクション荷重が作用し、これに伴なうサクション力を受けて、スカート部14を含むケーソン躯体10が水底地盤12中に沈降していく。
【0022】
そして、底版18が掘削された水底地盤12aの面に近接すると、排水を停止して、底版18を脱着して、実質的に図1の状態に戻し、再び掘削排土装置22により、スカート部14で囲繞された部分の水底地盤12aを掘削排土し、底版18を設置して、サクション荷重によりケーソン躯体10をさらに沈降させる。
【0023】
以後は、同様の工程を複数回繰り返すことにより、スカート部14を水底地盤12の所定深度まで貫入させると、水中基礎構造物の構築が終了する。なお、この場合、スカート部14を順次水底地盤12中に貫入した際には、ケーソン躯体10のケーソン本体16上には、図2に示すように、ケーソン本体16と同じ形状の打継ぎケーソン29を、必要に応じて、現場施工ないしは予め製作したプレキャスト製品を順次連結形成する。
【0024】
さて、以上のようにして行う水中基礎の構築工法によれば、ケーソン躯体10は、スカート部14とケーソン本体16とに分割されているので、これらを一体に設けた場合よりも、それぞれの長さが短くなるので、水深が浅い海域でも容易に曳航することができる。
【0025】
また、上記構成例の構築工法では、スカート部14で囲繞された水底地盤12aを掘削した後に、スカート部14にサクション荷重を加えて、その先端側を水底地盤12中に貫入させるので、掘削量に応じて、スカート部14と底版18とで隔成した隔成部32内の水底地盤12aの上面の深度が低下するので、掘削とサクション荷重の印加とを交互に繰り返すことにより、スカート部14の先端側に底版18を設けても、深い深度までスカート部14を貫入させることができる。
【0026】
さらに、上記構成例では、スカート部14で囲繞された水底地盤12aを掘削した後に、スカート部14にサクション荷重を加えて、その先端側を水底地盤12中に貫入させるので、掘削量に応じて、スカート部14に加わる圧力差が大きくなる。
【0027】
図3は、本発明にかかる水中基礎の構築工法の第1実施例を示しており、上記構成例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【0028】
同図に示した実施例では、ケーソン躯体10aは、スカート部14aとケーソン本体16aとに分割されている。スカート部14aには、その内周面に底版18aが予め一体に形成されている。底版18aには、排水管30aが貫通するように設けられている。
【0029】
本実施例の場合には、スカート部14aで囲繞された水底地盤12aの掘削排土装置22aは、水底土砂を吸引するサンドポンプ34と、このポンプ34に接続された排土配管36とを有している。
【0030】
排土配管36は、底版18を貫通して、水面上に延設されている。このように構成したケーソン躯体10aも、上記した構成例と同様に、スカート部14aを水底地盤12上に沈設した後に、スカート部14aで囲繞された水底地盤12aを、掘削排土装置22aで掘削した後に、スカート部14aと底版18aとで隔成した隔成部32a内の排水を行なうことで、スカート部14aにサクション荷重を加える工程を複数回繰り返すことにより、その先端側を水底地盤12中の所定深度まで貫入させる。
【0031】
この実施例の場合には、底版18aがスカート部14aに固定されているので、上記第1実施例のように底版18aの着脱工程が不要になり、施工が簡略化されるメリットがある。
【0032】
図4は、本発明にかかる水中基礎の構築工法の第2実施例を示しており、上記した構成例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【0033】
同図に示した実施例では、ケーソン躯体10bは、スカート部14bとケーソン本体16bとに分割されている。スカート部14bには、その内周面に底版18bが予め一体に形成されている。底版18bには、排水管30bが貫通するように設けられている。
【0034】
また、底版18bには、開閉自在な開口部38が設けられている。本実施例の場合には、スカート部14bで囲繞された水底地盤12aの掘削は、底版18bの下方のスカート部14bに取付けられた作業架台40上を、海面上からの遠隔操作により走行する水中掘削機42から構成され、水中掘削機42で掘削された土砂は、開口部38を介して挿入されるバケット44や排土管などにて排土される。
【0035】
このように構成したケーソン躯体10bも、上記実施例と同様に、スカート部14bを水底地盤12上に沈設した後に、スカート部14bで囲繞された水底地盤12aを、水中掘削機42で掘削した後に、スカート部14bと底版18bとで隔成した隔成部32b内の排水を、開口部38を閉止して行なうことで、スカート部14bにサクション荷重を加える工程を複数回繰り返し、スカート部14bの先端側を水底地盤12中の所定深度まで貫入させる。
【0036】
この実施例の場合には、上記第1実施例と同等の作用効果が得られる。
【0037】
【発明の効果】
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の構築工法によれば、水深の浅い個所において、サクション荷重を有効に利用して設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる水中基礎の構築工法の基本となる構成例を示す施工初期状態の断面説明図である。
【図2】図1に引き続いて行なわれる工程の断面説明図である。
【図3】本発明にかかる基礎の構築工法の第1実施例を示す施工状態の断面説明図である。
【図4】本発明にかかる基礎の構築工法の第2実施例を示す施工状態の断面説明図である。
Claims (2)
- サクション荷重を加えて水底地盤に沈設する水中基礎の構築工法において、
水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体を、水底地盤中に先端側が貫入されるスカート部と、その上部側に連なるケーソン本体とに分割し、 前記スカート部を前記水底地盤上に沈設し、前記スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、 前記スカート部と底版とで隔成した隔成部内の排水を行なうことで、前記スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を前記水底地盤中に貫入させる水中基礎の構築工法であって、
前記底版は、前記スカート部に予め一体に形成し、前記水底地盤の掘削土砂を前記底版を貫通する排土配管を備えた掘削排土装置で排出することを特徴とする水中基礎の構築工法。 - サクション荷重を加えて水底地盤に沈設する水中基礎の構築工法において、
水中基礎構造物の主体となるケーソン躯体を、水底地盤中に先端側が貫入されるスカート部と、その上部側に連なるケーソン本体とに分割し、 前記スカート部を前記水底地盤上に沈設し、前記スカート部で囲繞された水底地盤を掘削した後に、 前記スカート部と底版とで隔成した隔成部内の排水を行なうことで、前記スカート部にサクション荷重を加えて、その先端側を前記水底地盤中に貫入させる水中基礎の構築工法であって、
前記底版は、開閉自在な開口部を設けて前記スカート部に予め一体に形成し、前記開口部を解放した状態で、前記水底地盤の掘削土砂を排土装置で排出することを特徴とする水中基礎の構築工法。
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