JP4966748B2

JP4966748B2 - 水中構造物およびその補強方法

Info

Publication number: JP4966748B2
Application number: JP2007145592A
Authority: JP
Inventors: 一成前田; 賢治武田
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-05-31
Also published as: JP2008297815A

Description

本願発明は水中構造物およびその補強方法に関するものである。

杭式桟橋などの水中構造物において、船舶の接岸や荷下ろし作業での変位量や、地震の慣性力に対する水平耐力の問題を解決するには剛性を高める必要がある。この水中構造物の剛性を高めるには、種々の格点式ストラット工法が提案されており、ブレース材としてタイロッドタイプや鋼管タイプのものが使用されている。また、その他の水中構造物の剛性を高めるものとしては、例えば特開２００４−３０８３２８号公報、特開２００３−２２１８１６号公報、特開平９−２３５７１４号公報、特開２００６−１２５１５２号公報の発明が知られている。
特開２００４−３０８３２８号公報特開２００３−２２１８１６号公報特開平９−２３５７１４号公報特開２００６−１２５１５２号公報

しかし、上記の水中構造物の剛性を高める工法は施工性が悪いという問題があった。また既存の水中構造物を補強する場合は、構造物上における作業を極力損なわないようにすることが望ましい。

本願発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、剛性を施工良く高めることのできる水中構造物およびその補強方法を提供することである。

以上の課題を解決するための水中構造物の要旨は、水底地盤に適宜間隔をもって打設された杭と、これら杭の頭部に形成された上部構造物とからなる水中構造物であって、前記各杭に鞘管が設置され、該鞘管に突設した中空の連結管が、隣接した杭に設置された鞘管における中空の連結管と接合されて補強用水平部材が形成され、前記上部構造物と上部構造物近傍の鞘管との間にはブレース材が設置され、前記ブレース材は可撓性があり、前記鞘管にＵターンして設置されたことである。補強用水平部材は上下に複数設置されたことを含む。また、前記鞘管は、半割り片の一端にヒンジが設置され開閉自在であることを含む。
また、水中構造物の補強方法は、水底地盤に適宜間隔をもって打設された杭と、これら杭の頭部に形成された上部構造物とからなる水中構造物における各杭に、中空の連結管が突設された鞘管を設置し、これらの鞘管を、連結管内にバラスト水を注入して所定の深さに沈設させた後、連結管同士を接合して補強用水平部材を形成することを特徴とする。また補強用水平部材は上下に複数設置することを含む。また上部構造物と上部構造物近傍の鞘管との間にブレース材を架設し、該ブレース材を所定の緊張力で緊張することを含む。また鞘管間にブレース材を設置し、該ブレース材を所定の緊張力で緊張することを含むものである。

各杭間にわたって補強用水平部材が形成されたことにより、水中構造物の剛性が高められる。また補強用水平部材は上下に複数設置され、さらに上部構造物と上部構造物近傍の鞘管との間、または鞘管間にブレース材がそれぞれ設置され、該ブレース材が所定の緊張力で緊張されたことにより、水中構造物の剛性がさらに高められる。また水中構造物の剛性が高められたことによって杭の応力が小さくなるため構造物の断面を小さくすることができる。また各杭に、中空の連結管が突設された鞘管を設置し、これらの鞘管を、連結管内にバラスト水を注入して所定の深さに沈設した後、連結管同士を接合して補強用水平部材を形成することにより、水中構造物の補強を施工良く行うことができる。また鞘管を水面に浮かせた状態で杭への取り付け作業ができるので効率的である。またブレース材の上部構造物への設置が、上部構造物の上面からできるので作業性が良くなる。

以下、本願発明の水中構造物およびその補強方法の実施の形態について説明する。はじめに水中構造物について説明し、次に、その補強方法について説明するが、各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成にのみ異なった符号を付して説明する。

図１は第１の実施の形態の水中構造物１である。この水中構造物１は杭式桟橋であり、水底地盤２に適宜間隔をもって立設した杭３と、水面から突出した杭の頭部に設置された上部構造物４とから構成されている。

この杭３は鋼管杭であり、頭部に上部構造物４である鉄筋コンクリート板５が鉄筋コンクリート梁６を介して設置されている。また、これらの杭３の水中部、すなわち水面から適宜深さの箇所には鞘管７が設置され、この鞘管７に突設した連結管８が、隣接した杭の鞘管７における連結管８とグラウト９で接合されて補強用水平部材１０を形成している。

この補強用水平部材１０は、図１の（２）において杭間の縦方向および横方向に形成されて格子を構成し、この格子の交点に杭３が位置している。また鞘管７は、半割片１１の一端にヒンジ１２が設置されて開閉自在に形成され、他端には半割片１１を閉じたときに合わさる接合片１３が形成され、これらがボルト１４で締め合わされる。

そして、このヒンジ１２を中心に半割片１１を回転させて開いた状態にし、杭３を取り巻くようにして半割片１１を閉じて接合片１３をボルト１４で締め合わせると、杭３に嵌め合わされ、該杭３と鞘管７との間隙部１５にグラウト９を充填して杭３に固定する。

この鞘管７には三本または四本の連結管８が突設され、三本の連結管８が突設した鞘管７は外側の杭に設置され、四本の連結管８が突設された鞘管７は内側の杭に設置されている。また鞘管７は連結管８が中空であるため、杭３に設置する際には水面に浮くが、連結管８の上面における注入口１６からバラスト水を注入することにより、杭３の任意の深さに沈設することができる。

また鞘管７の上部にはブレース材を取り付けるプレート１７が設置されているが、このプレート１７にブレース材を取り付けない場合は、補強用水平部材１０として水中構造物１を補強する。

また図４は第２の実施の形態の水中構造物１９である。この水中構造物１９は補強用水平部材１０が多段状、すなわち上下に二段設置されたものであり、これ以外は、第１の実施の形態の水中構造物１と同じ構成である。このように補強用水平部材１０を上下に二段設置する場合は、杭３の長さが長い場合、または杭３を必要以上に補強する場合に設置するものとする。

また図５は第３の実施の形態の水中構造物２０である。この水中構造物２０は第１の実施の形態の水中構造物１にブレース材２１が設置され、これに所定の緊張力が付与されたものであり、これ以外は第１の実施の形態の水中構造物１と同じ構成である。

このブレース材２１はタイワイヤ、ＰＣ鋼線、アラミド繊維線、炭素繊維線、格子状連結繊維線のいずれかであり、鞘管７と上部構造物４との間に交差状に架設されている。このブレース材２１の上端部は、図５の（２）に示すように、上部構造物４の貫通孔２２に挿入され、定着溝２３の定着板２４に定着されたことにより、水中での定着作業ではなく地上での定着作業ができ、しかもポストテンションによって緊張力を付与することができる。一方、ブレース材２１の下端部は、同図の（３）および（４）に示すように、鞘管７のプレート１７にピンで固定されている。

このブレース材２１は引張力のみに作用するものであり、地震時における剛性をさらに高めるものとなる。なお、このブレース２１は第２の実施の形態の水中構造物１９における鞘管３間に架設することもできる。

また図６は第４の実施の形態の水中構造物２５である。この水中構造物２５は可撓性のあるブレース材３１が鞘管７にＵターンして設置されたものであり、これ以外は第３の実施の形態の水中構造物２０と同じ構成である。

このブレース材３１の下端部は、図７に示すように、鞘管背面のアイプレート２６に挿入されＵターン状に巻き掛けられ、鞘管７の両側面における多段状の偏向装置（四枚の高さが異なって階段状になった板で構成された）２７に設けたスリーブ３２で湾曲して上側に折り曲げられ、上端部が上部構造物４の貫通孔２２に挿入されて定着溝２３の定着板２４に定着されて所定の緊張力が付与されている。よって鞘管７と上部構造部４とにかけて二本一組のブレース材２１が交差して架設されている。なお、このブレース材２１は、第２の実施の形態の水中構造物１９における補強用水平部材１０の鞘管７間に掛け渡すこともできる。なお、このブレース材３１は鞘管７にＵターンして巻き掛けているが、これは鞘管７にではなく、杭３に直接Ｕターンして巻き掛けることもでき、この場合も上記と同じ構成になる。

次に、第１の実施の形態の水中構造物の補強方法を、上記の第１の実施の形態の水中構造物１に基づいて説明する。これは水底地盤２に適宜間隔ごとに立設した杭（鋼管杭）３と、水面から突出した杭３の頭部に設置された上部構造物４とから構成された水中構造物１、例えば杭式桟橋を補強するものである。

はじめに、補強用水平部材１０を形成する鞘管７を杭３に設置するが、外側（沖側）の杭に設置する三本の連結管８を備えた鞘管７と、内側（岸側）の杭に設置する四本の連結管８を備えた鞘管７とを使用する。

この鞘管７は連結管８が中空であるため水面に浮かべることができ、かつ一端のヒンジ１２を中心に半割片１１が回転自在であるため、図８の（１）に示すように、半割片１１をヒンジ１２で回転させて他方を開いた状態にして水面に浮かべる。そして、この浮かべた状態で杭３を巻き込むようにして、半割片１１の接合片１３を合わせてボルト１４で締め付けると鞘管７が杭３に取り付けられて、これらの間に適宜間隙部１５が形成される。このとき連結管８は、図８の（２）に示すように、隣接したもの同士が適宜間隙部２８をもって向き合った状態になる。

次に、図９に示すように、鞘管７の各連結管８に注水口１６からバラスト水２９を注入すると、鞘管７が杭３をガイドに沈下して突起片３０で止められる。そして、図１０に示すように、鞘管と杭との間隙部１５にグラウト９を充填すると共に、向き合った連結管８同士の間隙部２８にグラウト９を充填すると鞘管７が杭３に固定され、かつ連結管８同士が一体接合される。

そして、この作業を順次繰り返して各杭３に鞘管７を設置するとともに、これら鞘管７の連結管８同士を連結すると、格子の交点に杭３が位置した平面格子状の補強用水平材１０が形成されて水中構造物１が補強される。また第２の実施の形態の水中構造物１９、すなわち上下に補強用水平部材１０が設置されたものも同じ方法で形成する。

次に、第２の実施の形態の水中構造物の補強方法について説明する。これは上記の第１の実施の形態の補強方法によって形成した補強用水平部材１０と上部構造物４との間にブレース材２１を架設するものであり、補強用水平部材１０を形成するまでは第１の実施の形態の補強方法と同じ方法である。

このように上記と同じ方法で水補強用平部材１０を形成した後、図５の（１）に示すように、外側の杭３における鞘管７と、この杭２に対向した内側の杭３における上部構造物４との間と、内側の杭３の鞘管７と、この杭３に対向した外側の杭３における上部構造物４との間とにブレース材２１と交差して掛け渡す。

このブレース材２１の下端部は鞘管のプレート１７に接続するとともに、上端側は上部構造物４の貫通孔２２に貫通して定着溝２３の定着板２４に定着して、所定の緊張力を付与する。このブレース材２１は外側の杭３から内側の杭３にかけて、すなわち図５の（５）において横方向に並んだ杭３に順次掛け渡すが、同図において縦方向に並んだ杭に掛け渡すこともできる。このように杭３と上部構造物４との間にブレース材２１を掛け渡すことによって、第３の実施の形態の水中構造物２０が構築される。なお、第２の水中構造物１９にブレース材２１を掛け渡す場合も同じ方法で行うものとする。

次に、第３の実施の形態の水中構造物の補強方法について説明する。これは第３の実施の形態の水中構造物２０を補強するものであり、ブレース材２１を鞘管７に巻き付ける以外は、第２の実施の形態の水中構造物の補強方法と同じ方法である。

上記と同じ方法で補強用水平部材１０を形成した後、図７に示すように、可撓性のあるブレース材３１を鞘管のアイプレート２６に挿入してＵターン状に巻き付け、両側面における多段状の偏向装置２７のスリーブ３２に挿入して上側に湾曲状に折り曲げ、その両端部（上端部）を上部構造物の貫通孔２２に貫通して定着溝２３の定着板２４に定着して所定の緊張力を付与する。このブレース材３１はＵターン状に巻かれた二本が一組になっているが、これが上記と同じように交差状に掛け渡されている。このブレース材３１も図５の（５）において横方向に並んだ杭３にわたって掛け渡す他、同図において縦方向に並んだ杭にわたって掛け渡すこともできる。なおこの場合もブレース材３１は鞘管７にＵターンして巻き掛けているが、これは鞘管７にではなく、杭３に直接Ｕターンして巻き掛けることもでき、上記と同じ構成になる。

第１の実施の形態の水中構造物であり、（１）は縦方向の断面図、（２）は水平方向の断面図である。鞘管であり、（１）は三本の連結管を突設した鞘管の斜視図、（２）は四本の連結管を突設した鞘管の斜視図、（３）は四本の連結管を突設した鞘管の断面図である。補強用水平部材の断面図である。第２の実施の形態の水中構造物の縦方向の断面図である。第３の実施の形態の水中構造物であり、（１）は縦方向の断面図、（２）はブレース材上端部の拡大断面図、（３）および（４）はブレース材下端部の拡大断面図、（５）は水平方向の断面図である。第４の実施の形態の水中構造物の縦方向の断面図である。（１）はブレース材を鞘管にＵターン状に巻き付けた側面図、（２）は同水平方向の断面図、（３）は同正面図である。第１の実施の形態の水中構造物の補強方法であり、（１）は鞘管を杭に取り付ける水平方向の断面図、（２）は鞘管を杭に取り付けた縦方向の断面図である。第１の実施の形態の水中構造物の補強方法であり、（１）は鞘管を杭に取り付けた水平方向の断面図、（２）は同縦方向の断面図である。第１の実施の形態の水中構造物の補強方法であり、（１）は連結管同士を接合した水平方向の断面図、（２）は同縦方向の断面図である。

符号の説明

１、１９、２０、２５水中構造物
２水底地盤
３杭
４上部構造物
５鉄筋コンクリート板
６鉄筋コンクリート梁
７鞘管
８連結管
９グラウト
１０補強用水平部材
１１半割片
１２ヒンジ
１３接合片
１４ボルト
１５、２８間隙部
１６注入口
１７プレート
２１、３１ブレース材
２２貫通孔
２３定着溝
２４定着板
２６アイプレート
２７偏向装置
２９バラスト水
３０突起片
３２スリーブ

Claims

水底地盤に適宜間隔をもって打設された杭と、これら杭の頭部に形成された上部構造物とからなる水中構造物であって、前記各杭に鞘管が設置され、該鞘管に突設した中空の連結管が、隣接した杭に設置された鞘管における中空の連結管と接合されて補強用水平部材が形成され、前記上部構造物と上部構造物近傍の鞘管との間にはブレース材が設置され、該ブレースが所定の緊張力で緊張され、前記ブレース材は可撓性があり、前記鞘管にＵターンして設置されたこと、
を特徴とする水中構造物。
補強用水平部材は上下に複数設置されたこと、
を特徴とする請求項１に記載の水中構造物。
鞘管は、半割り片の一端にヒンジが設置され開閉自在であること、
を特徴とする請求項１に記載の水中構造物。
水底地盤に適宜間隔をもって打設された杭と、これら杭の頭部に形成された上部構造物とからなる水中構造物における各杭に、中空の連結管が突設された鞘管を設置し、これらの鞘管を、連結管内にバラスト水を注入して所定の深さに沈設させた後、連結管同士を接合して補強用水平部材を形成すること、
を特徴とする水中構造物の補強方法。
補強用水平部材は上下に複数設置すること、
を特徴とする請求項４に記載の水中構造物の補強方法。
上部構造物と上部構造物近傍の鞘管との間にブレース材を架設し、該ブレース材を所定の緊張力で緊張すること、
を特徴とする請求項４に記載の水中構造物の補強方法。
鞘管間にブレース材を設置し、該ブレース材を所定の緊張力で緊張すること、
を特徴とする請求項５に記載の水中構造物の補強方法。