JP5301410B2 - 橋脚構造物の補修工法 - Google Patents

Description

本発明は、海上、湖上、河川の大型の架橋における海底や湖底及び川底等の水底部から水面上方に延びるケーソン基礎を含む橋脚構造物の補修工法に関するものである。

海上や湖上に架かる大型の架橋の橋脚は、基礎部が海底や湖底の水底部に設置されて水面上方にまで延びて造成され、この基礎部の上に、吊り橋用の支塔（主塔）あるいは鉄筋コンクリート製の支脚などの橋脚本体が立設されてなるもので、橋脚本体上に橋梁部が架渡されている。

大型の海上架橋、例えば、図１０に例示する海峡部に架設される吊り橋形式の大型の架橋における橋脚構造物１として、基礎部に鋼鉄製のケーソン２を利用し、ケーソン２を海底４の支持層まで沈下させることによりケーソン基礎３を造成し、このケーソン基礎３の上に主塔等の橋脚本体５を立設したものがある。図中の６は橋梁部、７は橋梁部６を支持する主ケーブルである。Ｓ１は海面を示す。

かかる橋脚構造物１においては、経時的な損傷に対応するために定期的に点検し補修することが行われている。例えば、ケーソン基礎３の場合は、鋼鉄製のケーソン２の表面に錆止めや外装用の塗装が施されているが、経時的に塗装が剥げて変色したり、錆が浮いたり、損傷個所が目立つことになるので、一定の期間が経過すれば、損傷個所の必要な補修を行った上で、表面を再塗装することが行われている。

例えば、前記ケーソン基礎の外表面における塗装は、海水の干満の影響を受けない水中の下部領域では電着塗装が施され、また海水と接触しない上部領域では大気中で使用される塗料による通常の塗装が施されるが、海水と空気が繰り返し接触する干満帯や飛沫帯等の気液接触変動部の領域では、特種な水中塗料による塗装が施される。

このような気液接触変動部領域の塗装を含む補修工事は、橋脚自体が比較的海水流の速い海峡部等にあって、ダイバーによる作業が極めて危険でかつ困難な場合が多い。そのため、気中空間での作業を可能にするために、海水を排出した所定の作業空間を確保することが望まれている。従来は、下記の特許文献１、２の例のように、前記の作業空間を確保すために、橋脚構造物の周囲を仮締め切り材により囲って締め切り、その内部の海水を排出して作業空間を確保する大がかりな仮締め切り工法が採用されている。

しかしながら、前記の仮締め切り工法は、橋脚構造物の全周を囲う必要があるために、多大な資材を必要とする上、海峡部等の海水流の速い個所での設置作業になることもあってその設置工事は容易ではなく、かなりの労力、日数を要し、補修工事全体としての工事期間が長くなり、多大な工事費用がかかることになる。

なお、船舶の航行が多い海峡部等では、橋脚構造物の周りに作業台船を長期間繋留して補修工事を行うのは、船舶の航行を妨げることにもなり、望ましいものではない。

従って、海上架橋等における橋脚構造物、特に干満帯等の気液接触変動部領域の補修工事においては、作業空間を容易に確保でき、補修工事にかかる工数や費用を低減できる工法が望まれている。

特開平１１−１３１４８８号公報 特開２００７−２０５０７７号公報

本発明は、ケーソン基礎を含む橋脚構造物の補修工法における上記の問題を解決するためになしたものであり、特に、前面開放形でかつ前端部にシール材を付設してなる止水箱を、ケーソン基礎の上面部から吊り下げ支持して使用することにより、橋脚構造物の全周を囲う仮締め切り工法等に比して容易に所定の作業空間を確保でき、気液接触変動部であっても効率よく補修作業でき、工事期間を短縮でき、工事費用を大幅に低減できる橋脚構造物の補修工法を提供するものである。

水底部から水面上方に水面から５〜１０ｍ突出して延びる、平面が長辺４０〜６０ｍ、短辺２５〜４０ｍの長方形のケーソン基礎を備える橋脚構造物の補修工法であって、（ａ）ケーソン基礎の外周より外方に突出する支持材を、ケーソン基礎の上面部の一辺当たりに複数ずつ配置し、該支持材により支持した移動用レールをケーソン基礎の外周に沿って環状に設置し、（ｂ）２つの吊り下げ装置を所要の間隔をおいて前記移動用レールに移動可能に載架して一組とし、（ｃ）各吊り下げ装置がそれぞれ備える２本の吊り用チェーンを、前面開放形でかつ前端部にシール材を付設してなる補修作業用の止水箱における、前面に垂直な各側板の上端部の間隔をおいた２箇所に係止し、これによって、１つの前記止水箱を２つの吊り下げ装置の合計４本の吊り用チェーンで上下動可能に吊り下げ、（ｄ）前記吊り下げ装置により吊り下げた止水箱を、水中における所定の高さに降ろして、前記ケーソン基礎の外周面における補修対象領域の一部範囲に前面を対向させ、（ｅ）前記止水箱をケーソン基礎の外周面に引き寄せて該止水箱の前端部を前記外周面に当接させ、（ｆ）ケーソン基礎外周面の補修対象領域に設けられたピースに、前記止水箱の上端部を当接させ係止させて、前記止水箱の浮き上がりを規制し、（ｇ）前記当接状態において前記止水箱内の水を排出して所定の作業空間を確保するように設置し、（ｈ）止水箱内で所定の補修作業を行うことを特徴とする。

前記の補修工法において、ケーソン基礎の外周面の補修対象領域における一部範囲の補修が終了した時点で、前記止水箱を、一旦前記ケーソン基礎の外周面から離して、次の補修対象領域内の一部範囲との対向位置に移動させ、前記（ｄ）〜（ｈ）の各工程を繰り返すことにより、ケーソン基礎の外周面の補修対象領域の全面に渡って補修作業をするものとする。

前記の補修工法において、前記移動用レールの長手方向に間隔をおいて、複数の止水箱を前記吊り下げ装置により吊り下げ支持しておいて、各止水箱毎にそれぞれケーソン基礎の外周面における補修対象領域の一部範囲に当接させて、各止水箱毎に補修作業を行うことができる。

前記の補修工法において、ケーソン基礎外周面の補修対象領域が、水中塗料を用いる補修を行う気液接触変動部を含む領域であるものとするのが好ましい。

上記した本発明の橋脚構造物の補修工法によれば、ケーソン基礎を備える橋脚構造物において、ケーソン基礎の上面部のスペースを利用して、該ケーソン基礎の外周より外方に支持した吊り下げ装置により吊り下げ支持した止水箱を、ケーソン基礎外周面の補修対象領域の一部範囲に当接させることにより、所定の作業空間を容易に確保でき、以て気液接触変動部等の補修作業を効率よく行うことができる。

また、従来の締め切り工法等に比して資材数量が少なく、かつ、止水箱を吊り下げて支持するための吊り下げ装置及びその支持設備の設置工事も容易であり、そのため、補修工事期間を短縮でき、補修工事費用を大幅に低減できる。

しかも、ケーソン基礎の上面部から前記止水箱を吊り下げ支持して補修作業できるので、橋脚構造物周囲の海上に作業台船を長期間繋留しておく必要がなく、船舶の航行を妨げる虞もない。

本発明の橋脚構造物の補修工法を実施する際のケーソン基礎付近の概略を示す略示側面図である。 同上のケーソン基礎の上面部に補修作業用の止水箱を吊り下げるための吊り下げ装置を配置した略示平面図である。 同上の吊り下げ装置により止水箱を吊り下げ支持した状態の一部の略示斜視図である。 吊り下げた止水箱をケーソン基礎の外周面に引き寄せる前の断面図である。 同上の止水箱をケーソン基礎の外周面に引き寄せて作業空間を確保した状態の断面図である。 同上の止水箱の略示斜視図である。 吊り下げ装置のギヤ式ホイスト部分の概略を示す略示斜視図である。 同上のギヤ式ホイスト部分の略示断面図である。 吊り下げ装置のチェーンブロック部分の略示斜視図である。 ケーソン基礎を利用した海上架橋を例示する略示側面図である。

次に本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。

補修対象の橋脚構造物１は、例えば図１０に例示する海峡部に架設される吊り橋形式の大型の架橋における橋脚構造物であって、特に、主に鋼材製のケーソン２を水底部つまり海底４の支持層まで沈下させて造成されたケーソン基礎３を備えてなるもので、このケーソン基礎３の上に主塔等の橋脚本体５が立設されたものである。

図１及び図２に示すように、前記ケーソン基礎３は、大型の架橋の規模によっても異なるが、例えば、平面が長辺４０〜６０ｍ、短辺２５〜４０ｍの角部に丸みを付けた平面長方形をなし、通常、干満差のある海面Ｓ１の平均の海面位置から上方に５〜１０ｍ程度は突出するように設けられている。そして、前記ケーソン基礎３の上面部３１には、長辺方向に間隔をおいて中央部に、２本の橋脚本体５としての主塔５１が設置されている。５２は主塔５１の設置部を示す。

かかるケーソン基礎３を含む橋脚構造物１の補修工法、特に、前記ケーソン基礎３の外周面を補修する工法においては、下記のように、前面開放形でかつ前端部にシール材を付設してなる補修作業用の止水箱１０を使用する。

この止水箱１０は、図６に示すように、平面矩形の底板部１１、該底板部１１の後端部に連結された後板部１２と、該底板部１１の両側に連結されかつ前記後板部１２に連結された両側板部１３，１３とにより、前面及び上面が開放形をなす箱状に構成されてなる。前記底板部１１、後板部１２及び両側板部１３，１３は、相互に溶接手段等により一体に連結され、該連結部分からは水が浸入しないように構成される。通常、前記底板部１１、後板部１２及び両側板部１３，１３は、それぞれ鋼材等よりなる枠や桟等を骨組にしてその内外に鉄板等を張り付けた二重壁構造をなしている。

前記底板部１１及び左右両側板部１３，１３の前端部には、ケーソン基礎３の外周面、すなわちケーソン２の外周面に対する当接時の緩衝及び気密性保持のためのシール材１４が付設されている。これらのシール材１４は、通常のゴム材のほか、スポンジ状ゴム材等の弾性材や中空のチューブ状物等を利用することもできる。

前記止水箱１０の内部には、前記底板部１１上に網体等の作業用床体１９が設置されるとともに、前記床体１９の下部に浸入した水を排水するための排水ポンプ（図示せず）が設けられる。高さ３〜６ｍ、幅３〜６ｍの大型の止水箱１０の場合、図４、図５のように作業空間を上下に分離して構成するように止水箱１０内の高さ方向中間部にも床体１９を設置しておくことができる。このほか、前記止水箱１０の内部には、例えば後板部１２に、後述のように吊り下げ支持される止水箱１０をケーソン基礎３の外周面の側に引き寄せるためのレバーブロック（登録商標）等の牽引連結手段１５を係止する係止部１６が設けられている。また、前記両側板部１３，１３の上端部等の所要の個所、例えば図示するように前後２個所に、後述する吊り手段のフックを係止するための係止部１７が設けられている。

本発明による橋脚構造物１の補修工法の施工においては、先ず、使用設備をケーソン基礎３の上面部３１のスペースを利用して設置する。さらに、前記構造の止水箱１０を、ケーソン基礎３の上面部３１において移動可能に設置した吊り下げ装置２０により、ケーソン基礎３の外周よりやや外方の位置に吊り下げ支持しておく（図３）。

前記止水箱１０を吊り下げるための設備として、図２〜図５のように、前記ケーソン基礎３の上面部３１の外周に沿って、該ケーソン基礎３の外周より外方に突出するＨ型鋼等の鋼材よりなる多数の支持材３２を周方向の所要間隔に配置固定し、これらの支持材３２により支持したＨ型鋼等よりなる移動用レール３３をケーソン基礎３の外周に沿って環状に設置する。符号３４は前記支持材３３をケーソン基礎３の上面部３１に締結し固定するための固定部を示し、符号３５は前記上面部３１の周縁部に設けた囲いとしての凸部を示している。前記移動用レール３３には、前記吊り下げ装置２０を該移動用レール３３に沿って前記ケーソン基礎３の周りを移動可能に載架する。

前記吊り下げ装置２０は、例えば図示する実施例のように、吊り下げた止水箱１０を前記ケーソン基礎３の外周に沿って横行させるための移動手段を備えるギヤ式ホイスト２１と、前記止水箱１０を吊り下げて上下動させるためのチェーンブロック２２とを組み合わせて構成される。

前記ギヤ式ホイスト２１は、図７及び図８に略示するように、前記移動用レール３３を挟んで対向する両側板２１ａ，２１ａを有し、該両側板２１ａ，２１ａにそれぞれ移動手段としてのギヤ２３，２３が軸支され、該ギヤ２３，２３が前記移動用レール３３の下端両側に突設された水平板部３３ａ，３３ａ上に載架され、スプロケット等のチェーン用ホイール２４ａに掛架されたギヤ操作用チェーン２４を手動で回動操作することにより、前記ギヤ２３，２３が回転し、前記移動用レール３の長手方向に移動できるように設けられている。そして、このギヤ式ホイスト２１の前記両側板２１ａ，２１ａを連結する部材に垂設された係止部２５に、所要長さのチェーンやワイヤーロープ等よりなる吊り手段２６を介して二つ一組の前記チェーンブロック２２が連結され吊設される。

図の場合、前記吊り手段２６の下端部２６ａに、二つのチェーンブロック２２，２２が連結され（図３及び図９）、各チェーンブロック２２の吊り用チェーン２８が、それぞれ該チェーンの下端部に備える係止具２８ａにより前記止水箱１０の側板部１３の上端部に有する前後二つの係止部１７に係止されており、それぞれ操作用チェーン２９の巻回操作により前記吊り用チェーン２８を上下動でき、該吊り用チェーン２８を介して吊り下げた前記止水箱１０を上下動可能に吊り下げることができるようになっている。

図示する実施例の吊り下げ装置２０は、前記ギヤ式ホイスト２１による移動用レール３３に沿う移動、及びチェーンブロック２２の上下動を手動で行う場合を示したが、これを電動等の動力を利用して行うこともでき、さらに、巻き上げ手段を備えるクレーン装置を利用することもできる。

前記吊り下げ装置２０により一つの止水箱１０を吊り下げるために、図３のように、二つの吊り下げ装置２０を一組として、前記止水箱１０の横幅に対応した間隔をおいて前記移動用レール３３に載架しておき、それぞれの吊り下げ装置２０の前記二つのチェーンブロック２２の吊り用チェーン２８を、前記止水箱１０の両側板部１３，１３の上端部の前後２個所の係止部１７に係止して吊り下げる。こうして、二人の作業者によって二つの吊り下げ装置２０を同時に手動操作し、吊り下げた止水箱１０の高さおよび位置調整を行う。例えば、各チェーンブロック２２の操作用チェーン２９を操作して止水箱１０の高さ及び傾き等を調整し、また、ギヤ式ホイスト２１のギヤ操作用チェーン２４を操作して横移動させ位置を調整する。これにより、前記止水箱１０の揺動や回転を抑えながらケーソン基礎３の外周面に近い位置で安定性よく吊り下げることができる。

前記のようにして、吊り下げ装置２０により吊り下げて支持した前記止水箱１０を、上部が海面上にある水中の所定の高さ位置まで降ろし、ケーソン基礎３の外周面における気液接触変動部等の補修対象領域の一部範囲に該止水箱１０の前面を対向させる（図４）。こうして、前記止水箱１０を吊り下げ状態のまま適宜手段によりケーソン基礎３の側に引き寄せて、該止水箱１０の前端部をケーソン基礎３の外周面に当接させる（図５）。

この止水箱１０の引き寄せ及び当接は、例えば、前記のように吊り下げた止水箱１０内部の後板部１２に設けた係止部１６と、前記ケーソン基礎３の外周面の一部に有する係止部、例えば補修工法のために突設した係止部３６との間に、牽引連結手段１５を架設して、該牽引連結手段１５により前記止水箱１０をケーソン基礎３の外周面、特には鋼材製のケーソン２の外周面に引きつけ当接させる。この状態で、前記止水箱１０内の海水を排水ポンプ等で排出することにより、該止水箱１０に作用する水圧を利用して該止水箱１０の前端部のシール材１４をケーソン外周面に対し強く密着させるようにして水密性を確保し、所定の作業空間を確保するように止水箱１０を設置する。

通常、前記牽引連結手段１５により、止水箱１０をケーソン基礎３の外周面に当接させた状態に保持する。なお、前記止水箱１０は、吊り下げ支持されていて、しかも鋼材製でかなり重いために、潮の干満や波浪による海面の上下変動による影響を受けることは殆どないが、仮に、海面が大きく上昇したときには、止水箱１０に作用する浮力で浮き上がるおそれがないとは言えないので、海面の上下変動に伴う止水箱１０の浮き上がりを抑制するために、ケーソン基礎３の外周面に吊り下げ支持された止水箱１０の上端部、特には両側板部１３，１３の上端部が上向きに係止するピース３７を突設しておくのが望ましい。このピース３７は止水箱１０が少々横にずれても、係止作用を行えるように、横方向に或る程度の長さを有するものが好ましい。このピース３７を、止水箱１０に付設した係止部１６との間に牽引連結手段１５を架設する係止部として利用できるように設けることもできる。

こうして、前記止水箱１０内の所定の補修作業を行う。すなわち、損傷個所の必要な補修を行った上で、表面を特種な水中塗料により再塗装する。

前記のようにして、ケーソン基礎３の外周面の補修対象領域における一部範囲の補修が終了した時点で、牽引連結手段１５による引き寄せを解除して、前記止水箱１０を、一旦前記ケーソン基礎３の外周面から離し、吊り下げ装置２０のチェーンブロック２２による上下動及び／又は該ギヤ式ホイスト２１による移動により、次の補修対象領域内の一部範囲との対向位置に移動させ、上記と同様にして、止水箱１０の前端部をケーソン基礎３の外周面に当接させ、排水することにより、所定の作業空間を確保して補修作業を行う。このような作業を順次繰り返して、ケーソン基礎３の外周面の補修対象領域の全面に渡って補修作業を行い、目的とする補修を完了する。

なお、前記の補修作業において、前記移動用レール３３の長手方向に間隔をおいて、複数の止水箱１０を前記吊り下げ装置２０により同様に吊り下げ支持しておいて、各止水箱１０毎にそれぞれケーソン基礎３の外周面における補修対象領域の一部範囲に当接させて、各止水箱１０毎に補修作業を行うこともできる。これにより作業日数を大幅に少なくすることができる。

こうして、補修作業が完了すれば、止水箱１０、吊り下げ装置２０、移動用レール３３並びに支持材３２等の補修作業のための設備を撤去しておく。

このように、本発明の橋脚構造物１の補修工法によれば、特にケーソン基礎３の上面部３１のスペースを利用して、該ケーソン基礎３の外周より外方に吊り下げ支持した止水箱１０を、ケーソン基礎３の外周面の補修対象領域の一部範囲に当接させることにより、所定の作業空間を容易に確保でき、ケーソン基礎３の外周面における気液接触変動部等の補修作業を効率よく行うことができる。

また、従来の締め切り工法等に比して資材数量が少なく、かつ、止水箱を吊り下げて支持するためのつり下げ装置及びその支持設備の設置工事も容易であり、そのため、補修工事期間を短縮でき、補修工事費用を大幅に低減できる。

しかも、ケーソン基礎の上面部がら前記止水箱を吊り下げ支持して補修作業できるので、橋脚構造物の周囲の海上に作業台船を長期間繋留しておく必要がなく、船舶の航行を妨げる虞もない。

なお、上記した実施例では、大型の海上架橋、例えば、図１０に例示する海峡部に架設される吊り橋形式の大型の架橋における橋脚構造物１の補修作業に付いてて説明したが、湖上の架橋、河川の架橋においても、上記同様に実施することができる。

１…橋脚構造物、２…ケーソン、３…ケーソン基礎、４…水底部、５…橋脚本体、６…橋梁部、７…主ケーブル、１０…止水箱、１１…底板部、１２…後板部、１３…側板部、１４…シール材、１５…牽引連結手段、１６…係止部、１７…係止部、１９…床体、２０…吊り下げ装置、２１…ギヤ式ホイスト、２２…チェーンブロック、２１ａ…側板、２３…ギヤ、２４…ギヤ操作用チェーン、２４ａ…チェーン用ホイール、２５…係止部、２６…吊り手段、２８…吊り用チェーン、２８ａ…係止具、２９…操作用チェーン、３１…上面部、３２…支持材、３３…移動用レール、３４…固定部、３５…凸部、３６…係止部、３７…ピース、５１…主塔、５２…設置部。

Claims (4)

1. 水底部から水面上方に水面から５〜１０ｍ突出して延びる、平面が長辺４０〜６０ｍ、短辺２５〜４０ｍの長方形のケーソン基礎を備える橋脚構造物の補修工法であって、
   （ａ）ケーソン基礎の外周より外方に突出する支持材を、ケーソン基礎の上面部の一辺当たりに複数ずつ配置し、該支持材により支持した移動用レールをケーソン基礎の外周に沿って環状に設置し、
   （ｂ）２つの吊り下げ装置を所要の間隔をおいて前記移動用レールに移動可能に載架して一組とし、
   （ｃ）各吊り下げ装置がそれぞれ備える２本の吊り用チェーンを、前面開放形でかつ前端部にシール材を付設してなる補修作業用の止水箱における、前面に垂直な各側板の上端部の間隔をおいた２箇所に係止し、これによって、１つの前記止水箱を２つの吊り下げ装置の合計４本の吊り用チェーンで上下動可能に吊り下げ、
   （ｄ）前記吊り下げ装置により吊り下げた止水箱を、水中における所定の高さに降ろして、前記ケーソン基礎の外周面における補修対象領域の一部範囲に前面を対向させ、
   （ｅ）前記止水箱をケーソン基礎の外周面に引き寄せて該止水箱の前端部を前記外周面に当接させ、
   （ｆ）ケーソン基礎外周面の補修対象領域に設けられたピースに、前記止水箱の上端部を当接させ係止させて、前記止水箱の浮き上がりを規制し、
   （ｇ）前記当接状態において前記止水箱内の水を排出して所定の作業空間を確保するように設置し、
   （ｈ）止水箱内で所定の補修作業を行う
   ことを特徴とする橋脚構造物の補修工法。
2. ケーソン基礎の外周面の補修対象領域における一部範囲の補修が終了した時点で、前記止水箱を、一旦前記ケーソン基礎の外周面から離して、次の補修対象領域内の一部範囲との対向位置に移動させ、前記（ｄ）〜（ｈ）の各工程を繰り返すことにより、ケーソン基礎の外周面の補修対象領域の全面に渡って補修作業をすることを特徴とする請求項１に記載の橋脚構造物の補修工法。
3. 前記移動用レールの長手方向に間隔をおいて、複数の止水箱を前記吊り下げ装置により吊り下げ支持しておいて、各止水箱毎にそれぞれケーソン基礎の外周面における補修対象領域の一部範囲に当接させて、各止水箱毎に補修作業を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の橋脚構造物の補修工法。
4. ケーソン基礎外周面の補修対象領域が、水中塗料を用いる補修を行う気液変動部を含む領域である請求項１〜３のいずれか１項に記載の橋脚構造物の補修工法。

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