JP4630500B2 - 水中・水上構造物支保工用浮き桁材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中あるいは水上構造物の構築にあたって、その構造物の型枠支保工に用いられる桁材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
船舶接岸用の桟橋を海上に構築するときは、先ず、海中に、桟橋の基礎となる鋼管杭１を所定の間隔で打ち込んで、その杭頭１ａを海面から１〜２ｍ突出させる（図７参照）。この鋼管杭１を基礎として、鉄筋コンクリート構造により桟橋を構築するには、コンクリート打設のため型枠支保工と作業用足場が必要となるので、隣合う鋼管杭１間に、例えばＨ形鋼からなる支保工用桁材１２（図１０参照）を架け渡して、型枠支保工兼足場用架台とする。
【０００３】
鋼管杭（基礎杭）１間に桁材１２を架け渡すには、一つの方法として、図１０の(a) に示すように、鋼管杭１の腹部両側にブラケット１１を溶接して、このブラケット１１上に桁材１２を乗せる方法がある。もう一つの方法として、杭頭１ａに例えばＨ形鋼からなる吊り材１３を天秤状に設置して、この吊り材１３の両端部から吊りボルト１４によって桁材１２を吊る方法がある。
【０００４】
しかして、コンクリートの打設が終了し、一定の養生期間をおいて、桁材１２を取り外すときに、基礎杭１は数メートル間隔でグリッド状に配置されていることが多く、また桁材１２の直下、数センチメートルから３０センチメートル位下が海面であることから、台船等をこの間に入れることができないため、台船上に桁材１２を落下させて回収することもできない。また桟橋の床板が支保工上に出来上がっているため、クレーン船で桁材１２を吊り上げることもできず、取り外し作業が非常に困難となる。このため、支保工桁材をそのまま海中に沈没させるようにすることもあったが、支保工桁材は、次回工区に転用するものであるため、出来るだけ回収する必要がある。
【０００５】
従来、支保工用桁材を取り外し回収する方法として、主に次の二つの方法が用いられてきた。その一つの方法は、支保工用桁材をそのまま落下させて海底に沈め、潜水夫が潜ってその桁材にワイヤーを掛けてクレーン船で吊り上げ、回収する方法である。もう一つの方法は、支保工用桁材の重量に対して十分に浮力のある体積の浮上材を支保工用桁材に括り付けて、海底に沈まないようにした状態で海面上で桟橋等の水中・水上構造物の横に引き出し、クレーン船で吊り上げる方法である。
【０００６】
上記二つの方法のうち、潜水夫が潜って支保工用桁材を引き上げる方法では、潜水作業員が必要となり、経費と時間が多くかかる。また、桁材に浮上材を括り付ける方法では、海上で鋼管杭（基礎杭）間において浮上材を付けた支保工用桁材を引き出す際、浮上材が桁材から大きく張り出すため、鋼管杭に干渉して引き出しが困難となる。
【０００７】
上記問題点を解決するものとして、特許第３１４０４０１号公報に記載された浮上性部材、水中・水上施工方法及び型枠支保工の水中・水上施工方法がある。この浮上性部材においては、浮力を得るための浮上材に発泡樹脂等をＨ形鋼のフランジプレート間に挟んで、合板等により発泡樹脂等の側面を補強し、針金等でＨ形鋼に縛り付ける構造となっているが、次のような問題がある。
【０００８】
1)．発泡樹脂をＨ形鋼のフランジ、ウエブ間にフィレット（フランジ、ウエブ間の曲面 ）も考慮した形で形成しなければならず、Ｈ形鋼の種類が増えると、樹脂成形自体の作 業が増え、コストが嵩む。
2)．十分な浮力を得る（沈まない）ためには、発泡樹脂がＨ形鋼のフランジ幅より広く なり、取扱いが悪くなる。また、桁材よりはみ出す部分が、鋼材に比べて極端に脆弱な 発泡樹脂材であり、またはみ出しているために他の支保工部材等と接触して破損し易く 、発泡樹脂材の側面に補強板が必要となる。
3)．発泡樹脂材と補強板と桁材のＨ形鋼は針金等によって縛られており、特にＨ形鋼の 上面には大引、根太等の鋼材が乗るため、針金が邪魔になることがあり、また場合によ ってはＨ形鋼上面に乗る鋼材で針金を切断することがある。針金が切断されてしまうと 、発泡樹脂材と補強板と桁材との一体性が失われ、沈まない桁材という当初の目的が達 成されないばかりか、浮遊材が海上に散乱し、後処理に多大の手間を要する。
4)．発泡樹脂材及び合板は廃却時に産業廃棄物となり、余分な費用がかかるのみならず 、社会環境に悪影響を及ぼす。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決し、型枠支保工の撤去に伴う桁材の取り外し時にその桁材を簡単容易に回収できる水中・水上構造物支保工用浮き桁材を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の水中・水上構造物支保工用浮き桁材は、角形管や円形管など閉断面形の金属筒状材からなる桁材本体６ａの両端を内部に水が入らないように閉塞すると共に、桁材本体６ａには、基礎杭１の杭頭１ａに配置された吊り材１３から垂下する吊りボルト１４を貫通させるために桁材本体６ａの略直径方向に貫通する孔７を開けて、この孔７に吊りボルト貫通管８を桁材本体６ａの内部に水が入らないように貫装して、水中に沈まない構造としてなることを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、水中・水上構造物としての船舶接岸用桟橋を海上に構築する場合における本発明の支保工用浮き桁材の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は工事が完了して出来上がった桟橋を示す平面図であり、図２の（Ａ）は図１のＸ−Ｘ線断面図、（Ｂ）はＹ−Ｙ線断面図、（Ｃ）はＺ−Ｚ線断面図である。一般に桟橋は、海中に立設された鋼管杭（基礎杭）が柱となり、所定間隔でグリッド状に配置される。ここに示す海上構造物たる桟橋も、図１から分かるように、海中にグリッド状に立設された鋼管杭１を柱とし、これら鋼管杭１の杭頭１ａどうしを縦横につなぐ梁成１〜１．５ｍの梁部３と、この梁部３の上に乗るような厚さ３０ｃｍ前後のスラブ４とをコンクリートで一体形成して桟橋躯体２を構成したものである。
【００１５】
上記梁部３とスラブ４との一体構造体であるコンクリート桟橋躯体２の型枠支保工を設置するには、次のような手順で行う。
【００１６】
先ず、図３に示すように、海中に建てられた鋼管杭１の杭頭１ａに例えばＨ形鋼からなる吊り材１３を天秤状に設置する。この吊り材１３は、鋼管杭１の両脇に配置される支保工用桁材である支保工主桁５を吊るのに必要な長さを有するものとし、また場合によっては、図１１に示すように、Ｈ形鋼の所要部にスティフナー（補強片）１５や補強板１６を溶接して必要な強度をもたせておく。また、この吊り材１３には両端部の夫々左右２箇所に当該Ｈ形鋼を上下に貫通するボルト挿通孔１７を開けておく。
【００１７】
尚、この吊り材１３は、コンクリート打設後は、コンクリートの中、つまり桟橋躯体２のスラブ３中に埋没してしまう使い捨て部材となるものである（図１、図２及び図６参照）。
【００１８】
上記吊り材１３の両端部に設けたボルト挿通孔１７に夫々吊りボルト１４を通して上端部をナット１８で固定し、しかして図３に示すように、鋼管杭１を挟んでその両側に位置する２本ずつの吊りボルト１４によって支保工主桁５を吊り下げるようにする。この支保工主桁５が本発明に係る浮き桁材であって、この支保工主桁５は、図４〜図６に示すように、型枠支保工の最下層部に位置して、全ての型枠支保工部材、鉄筋及びコンクリートを支える主部材である。
【００１９】
この支保工主桁５は、図３、図７及び図８から分かるように、角形鋼管からなる桁材本体６ａの両端を夫々蓋材６ｂにより内部に水が入らないように閉塞して水中に沈まない構造としたものである。各蓋材６ｂは、鋼板を方形状に形成したもので、桁材本体６ａの両端小口に溶接される（その溶接部をＷで示す）。尚、この実施形態では、桁材本体６ａを角形鋼管によって形成しているが、角形管以外の多角形管、円形管、楕円管など閉断面形の筒状材からなるものであればよいし、また材料は鋼材に限らず、アルミ合金やその他の金属材料で形成されたものでもよい。
【００２０】
また、桁材本体６ａの両端を閉塞する蓋材６ｂは、板状のものに限らず、いわゆる栓体でもよい。更にまた、そのような蓋材６ｂを使用することなく、桁材本体６ａとしての円形管などの両端部を絞り加工することにより閉塞してもよい。いずれにしても、本発明の浮き桁材である支保工主桁５は、主桁５自体が十分な浮力を有して、水中に沈まない構造であればよい。
【００２１】
また、このような浮き桁構造からなる支保工主桁５の桁材本体６ａには、図８に示すように、鋼管杭１の杭頭１ａに天秤状に設置された吊り材１３から垂下する吊りボルト１４を貫通させるために、桁材本体６ａの直径方向に貫通する孔７を開けて、この孔７に吊りボルト貫通管８を桁材本体６ａの内部に水が入らないように貫装している。この吊りボルト貫通管８を桁材本体６ａの孔７に貫装するには、図８の(a) 及び(b) に示すように、吊りボルト１４の外径よりやや太い内径を有する鋼管材を吊りボルト貫通管８として、これを桁材本体６ａの孔７に貫通させ、その鋼管材と桁材本体６ａとを全周溶接すればよい（その溶接部をＷで示す）。
【００２２】
この支保工主桁５を杭頭１ａの吊り材１３より吊りボルト１４で吊り下げるには、図４、図５及び図８に示すように、吊り材１３から垂下した吊りボルト１４を吊りボルト貫通管８に通して、そのボルト１４の下端突出部にスペーサー９を介してナット１０を螺合し、このナット１０を回して支保工主桁５を所定レベルに調整する。
【００２３】
上記のようにして杭頭１ａの吊り材１３より吊り下げた支保工主桁５の上には一定間隔でこの支保工主桁５と直交する方向に受け桁１９を載置する。この受け桁１９上には、図６から分かるようにコンクリートで形成される桟橋躯体２の梁部３の底部に対応する位置に根太材２０を配置すると共に、梁部３及びスラブ４を形成するための堰板２１，２２を配置することによって、図６に示すような型枠支保工で支持されるコンクリート型枠を組み立てる。
【００２４】
また図６に示すように、スラブ４の型枠形成用堰板２２は、受け桁１９に受け桁１９上に立てられた枠組足場やパイプサポート２３等の型枠支保工を介して大引材２４及び根太材２５によって支持される。尚、大引材２４には角形鋼管が、また根太材２５には角形鋼管（又は丸鋼管）が使用され、堰板２１，２２には合板が使用される。
【００２５】
図６は上記のようにして組立られたコンクリート型枠にコンクリートを打設した状態を示す。コンクリート打設後、一定の養生期間をおいて型枠支保工を取り外すときは、先ず、支保工主桁５を吊っている吊りボルト１４に取り付けられたナット１８と支保工主桁５下面との間に介装されたスペーサー９（図８参照）をガスで溶断し、支保工全体をこのスペーサー９の長さ分（例えば約５ｃｍ程度）下げる。
【００２６】
それから、堰板２１，２２、根太材２０，２５、大引材２４、枠組足場やパイプサポート２３等を引き出し、支保工主桁５上の受け桁１９も主桁５上を滑らせて横方向に引き出す。そして最後に、支保工主桁５を吊っている吊りボルト１４をガスで溶断すれば、支保工主桁５は海上に落下し、浮遊する。しかして、この海上に浮遊している支保工主桁５を桟橋躯体２の下から引き出すことによって、簡単容易に支保工主桁５を回収でき、次回工区に転用することができる。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
このように、支保工主桁５は、型枠支保工の最下層部材であるため、他の支保工部材はこの支保工主桁５の上に乗せて引き出すことができるが、支保工主桁５は海面すれすれの位置にあるため、取り外すには、海面に落下させるしか方法がなく、従って本発明に係る浮き桁材としての支保工主桁５はきわめて有効である。
【００３１】
以上説明した実施形態は、桟橋のような水上構造物についてのみ説明したが、本発明は、構造物の主体が水中に設けられるような水中構造物にも適用されるものとする。
【００３２】
【実施例】
上述の実施形態で説明した本発明の浮き桁材である支保工主桁５を、その全長が夫々１１．５ｍ、９．５ｍ及び６．２３ｍのものを製作した。そして、全長が１１．５ｍ及び９．５ｍのものは、桟橋躯体２の端部用の支保工主桁５であり、支保工主桁５の両端側における吊りボルト１４による吊り点は、片方は材端に設け、いま一方の吊り点は材端から約３ｍ内側に設けた。各支保工主桁５の桁材本体６ａは、角形鋼管で、４００ｍｍ（縦幅）×４００ｍｍ（横幅）×１２ｍｍ（厚さ）を用い、蓋材６ｂとしては、厚さ９ｍｍの鉄板（鋼板）を用いた。
【００３３】
上記吊り点は、前述の実施形態で説明した図８に示すような桁材本体６ａに貫装した吊りボルト貫通管８に貫通させる方法で、材端から約３ｍ内側は２点吊り、材端にある吊り点は１点吊りとした。また、材端から３ｍ内側の吊り点は主桁５に大きな曲げ応力が働くので、桁側面両側に補強板を溶接した。上記端部用支保工主桁５が吊り点から３ｍも外側に桁材を延ばしているのは、支保工となる桟橋躯体２をカバーすると共に、その外側に枠組足場等の足場部材を設置するためである。尚、全長６．２３ｍの支保工主桁５は、桟橋躯体２の中央部用の桁材で、吊り点は両側とも材端で、１点吊りである。
【００３４】
本発明の浮き桁材である支保工主桁５の自重と、浮力を計算して比較すると、下記の通りとなる。
桁材本体６ａに４００ｍｍ×４００ｍｍ×１２ｍｍの角形鋼管を用いた場合、
鋼管自重 １４１．４ｋｇ／ｍ
体積 ０．１５９５ｍ³ → 浮力 １５９．５ｋｇ／ｍ
従って、多少の部材を取り付けても、浮くことができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の水中・水上構造物支保工用桁材は、角形管や円形管など閉断面形の金属筒状材からなる桁材本体の両端を内部に水が入らないように閉塞して、桁材自体を水中に沈まない構造としたもので、型枠支保工の撤去に伴う桁材の取り外し時には、その桁材を他の支保工部材から切り離して落下させることによって、桁材は水上に浮遊するから、簡単容易に回収することができる。特に、支保工主桁のような最下層部材の場合、他の支保工材はその上に乗せて引き出すことができるが、主桁は水面すれすれの位置にあって、取り外すには水面に落下させるしか方法がないため、本発明はきわめて有効である。また、構造が簡単であるため、製作が容易でコストが安く、取扱いもきわめて容易となる。
【００３６】
しかも本発明によれば、桁材本体に、基礎杭の杭頭に配置された吊り材から垂下する吊りボルトを貫通させるために孔を開けて、この孔に吊りボルト貫通管を桁材本体の内部に水が入らないように貫装することにより、吊り材及び吊りボルトによる桁材の吊り下げ作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 工事が終了して完成した状態の桟橋の平面図である。
【図２】 （Ａ）は図１のＸ−Ｘ線断面図、（Ｂ）はＹ−Ｙ線断面図、（Ｃ）はＺ− Ｚ線断面図である。
【図３】 杭頭に配置された吊り材から吊りボルトによって支保工主桁を吊り下げている状態を示す斜視図である。
【図４】 桟橋の型枠支保工の一部を示す正面図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】 型枠支保工にコンクリートを打設した状態の断面図である。
【図７】 杭頭が海中に突出している状態の鋼管杭及び海上に浮遊している状態の支保工主桁を示す斜視図である。
【図８】 (a) は本発明に係る支保工主桁に吊りボルト貫通管を貫装した状態を示すもので、一部断面側面図、(b) は(a) のＱ−Ｑ線断面図である。
【図９】 (a) 及び(b) は基礎杭間に桁材を架け渡す方法を示す斜視図である。
【図１０】 吊り材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 鋼管杭（基礎杭）
１ａ 杭頭
２ 桟橋躯体
５ 支保工主桁（支保工用浮き桁材）
６ａ 桁材本体
６ｂ 蓋材
７ 孔
８ 吊りボルト貫通管
１３ 吊り材
１４ 吊りボルト

Claims (1)

1. 角形管や円形管など閉断面形の金属筒状材からなる桁材本体の両端を内部に水が入らないように閉塞すると共に、桁材本体には、基礎杭の杭頭に配置された吊り材から垂下する吊りボルトを貫通させるために桁材本体の略直径方向に貫通する孔を開けて、この孔に吊りボルト貫通管を桁材本体の内部に水が入らないように貫装して、水中に沈まない構造としてなる水中・水上構造物支保工用浮き桁材。

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