JP5908430B2 - 水中杭固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、水中杭固定構造およびその構築方法に関する。

例えば港湾工事や防波堤工事において、海底地盤などの水底地盤に打設される水中杭の杭体に鞘管を設け、各鞘管同士を連結管とブレースで接合して、杭の上部に形成される構造物の剛性を高める補強方法が特許文献１に開示されている。

特許第４９６６７４８号公報

しかしながら、前記の補強方法では、杭長の途中位置において、杭を覆うように鞘管を設け、その鞘管同士を連結管やブレースで連結する必要があるので、施工現場での作業が中心となり、特に水中では多くの作業手間と時間を要する問題があった。これによって、工事期間の長期化と建設工費の上昇を招いていた。

このような観点から、本発明は、工事期間と建設工費の短縮を図ることができる水中杭固定構造およびその構築方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための請求項１に係る発明は、水底地盤に打設される水中杭の固定構造であって、前記水中杭を挿通させて杭頭部を固定するための杭固定用架台と、この杭固定用架台を岸壁に固定する架台取付用部材とを備えており、前記架台取付用部材は、岸壁に固定されるベース部と、このベース部から張り出す支持ブラケットとを備え、前記杭固定用架台は、前記支持ブラケットに掛止された状態で上端部が前記架台取付用部材に固定される支柱部材と、この支柱部材の上部に取り付けられ前記岸壁から離れる方向に張り出す横桁部材と、この横桁部材上に設けられ前記水中杭の外周面を固定する杭固定フレーム部材とを備えており、前記杭固定用架台は、前記岸壁に沿って横方向に間隔をあけて複数配置されており、隣り合う前記杭固定用架台間には、前記水中杭とは異なる他の水中杭の外周面を固定する第二の杭固定フレーム部材が配設されており、各杭固定用架台の互いに対向する前記横桁部材間に取り付けられていることを特徴とする水中杭固定構造である。

このような構成によれば、施工現場で杭固定用架台と架台取付用部材の固定作業を行えば水中杭固定構造を構築できるので、現場での作業手間と時間が軽減され、工事期間の短縮と建設工費の低減を達成できる。そして、支柱部材が支持ブラケットに掛止された状態で支柱部材を架台取付用部材に固定できるので、杭固定用架台の位置決めを容易に行えるとともに位置精度を高めることができる。また、杭固定フレーム部材は杭の外周面を固定するので、杭頭部の高さが調整可能となり、上に設置される部材の高さを調整することができる。さらに、少ない杭固定用架台と架台取付用部材で、多くの杭固定フレーム部材を取り付けることができるので、より一層の工事期間の短縮と建設工費の低減を達成できる。

本発明では、前記杭固定用架台は、前記岸壁に沿って横方向に間隔をあけて複数配置されており、隣り合う前記杭固定用架台間には、前記水中杭とは異なる他の水中杭の外周面を固定する第二の杭固定フレーム部材が配設されており、各杭固定用架台の互いに対向する前記横桁部材間に取り付けられていることが好ましい。

このような構成によれば、少ない杭固定用架台と架台取付用部材で、多くの杭固定フレーム部材を取り付けることができるので、より一層の工事期間の短縮と建設工費の低減を達成できる。

本発明による水中杭固定構造の構築方法では、水底地盤に打設される杭の外周面を固定する杭固定フレーム部材を備えた杭固定用架台と、この杭固定用架台を岸壁に固定する架台取付用部材を予め形成する製作工程と、前記架台取付用部材を、前記岸壁に固定する架台取付用部材設置工程と、前記杭固定用架台を、前記架台取付用部材に固定する杭固定用架台設置工程と、前記杭を、前記杭固定用架台に挿通した状態で前記水底地盤に打設する杭打設工程と、を備えていることが好ましい。

このような構成によれば、杭固定用架台と架台取付用部材を予め形成しているので、施工現場で杭固定用架台と架台取付用部材の固定作業を行えば水中杭固定構造を構築できるので、施工現場での作業手間と時間が軽減され、工事期間の短縮と建設工費の低減を達成できる。

本発明によれば、水中杭固定構造の構築における工事期間と建設工費の短縮を図ることができる。

本発明の第一実施形態に係る水中杭固定構造を示した側面図である。 杭固定用架台を示した斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る水中杭固定構造を示した平面図である。 架台取付用部材と支柱部材の取合いを示した斜視図である。 杭固定用架台設置工程を説明するための平面図である。 杭固定フレーム部材を設置する工程を説明するための平面図である。 水中杭固定構造の変形実施形態を示した側面図である。 架台取付用部材と支柱部材の取合いの変形実施形態を示した斜視図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る水中杭固定構造１は、岸壁の拡張工事などにおいて海底地盤２に打設される杭（以下「水中杭」という）３の上部を連結して岸壁４に固定するものである。水中杭固定構造１は、杭固定用架台１０と架台取付用部材３０とを備えている。

杭固定用架台１０は、水中杭３を挿通させて杭頭部を固定するものである。図２にも示すように、杭固定用架台１０は、支柱部材１１と横桁部材１２と斜材１３と繋ぎ材１４と杭固定フレーム部材２０とを備えている。

支柱部材１１は、例えばＨ型鋼からなり、岸壁４の傾斜に沿って縦方向に配置されている。支柱部材１１は、Ｈ型鋼に限定されるものではなく、角パイプなどの他の部材にて構成してもよい。支柱部材１１は、一つの杭固定用架台１０につき、一対配置されている。一対の支柱部材１１ａ，１１ｂ（以下、一対の支柱部材を区別するときは「１１ａ，１１ｂ」と記載する場合がある）は、横方向に間隔をあけて平行に設けられている。支柱部材１１の上部には、掛止ブラケット１５が設けられている。掛止ブラケット１５は、岸壁４の前面に沿う方向に張り出す鋼製のプレートにて構成されており、ウエブ部に直交して溶接されている。

横桁部材１２は、例えばＨ型鋼からなる。横桁部材１２は、Ｈ型鋼に限定されるものではなく、角パイプなどの他の部材にて構成してもよい。横桁部材１２は、各支柱部材１１の上部に取り付けられている。一対の横桁部材１２ａ，１２ｂ（以下、一対の横桁部材を区別するときは「１２ａ，１２ｂ」と記載する場合がある）は、平行に設けられており、岸壁４から離れる方向に沿って水平に張り出している。

斜材１３は、例えばＨ型鋼からなり、同じ側に位置する支柱部材１１ａ（または１１ｂ）の側面と横桁部材１２ａ（または１２ｂ）の底面間に傾斜して掛け渡されている。以下、支柱部材１１ａと横桁部材１２ａ間に設けられた斜材は「１３ａ」と記載し、支柱部材１１ｂと横桁部材１２ｂ間に設けられた斜材は「１３ｂ」と記載して区別する場合がある。斜材１３は、複数（本実施形態では３本）設けられている。斜材１３は、Ｈ型鋼に限定されるものではなく、角パイプなどの他の部材にて構成してもよい。

繋ぎ材１４は、例えばＨ型鋼からなり、一対の支柱部材１１ａ，１１ｂ間、横桁部材１２ａ，１２ｂ間および斜材１３ａ，１３ｂ間にそれぞれ掛け渡されている。支柱部材１１ａ，１１ｂ間には、その上部、中間部、下部の三箇所に繋ぎ材１４ａ，１４ｂ，１４ｃが設けられている。横桁部材１２ａ，１２ｂ間には、その基端部側に２本の繋ぎ材１４ｄ，１４ｅが設けられている。横桁部材１２ａ，１２ｂ間の繋ぎ材１４ｄ，１４ｅの間、および先端寄りの繋ぎ材１４ｅと後記する杭固定フレーム部材２０の繋ぎ材２１との間にはブレース１６がそれぞれ設けられている（図４参照）。斜材１３ａ，１３ｂ間の繋ぎ材１４は、最も下側の斜材１３ａ，１３ｂ間に２本の繋ぎ材１４ｆ，１４ｇが設けられている。

図２に示すように、杭固定フレーム部材２０は、水中杭３の外周面を固定するものであり、横桁部材１２ａ，１２ｂ上に設けられている。杭固定フレーム部材２０は、隣り合う横桁部材１２ａ，１２ｂを連結する複数（例えば３本）の繋ぎ材２１と、隣り合う繋ぎ材２１間に架け渡される固定部材２２とを備えている。繋ぎ材２１は、例えばＨ型鋼からなり、間隔をあけて互いに平行に設けられている。固定部材２２は、繋ぎ材２１に直交する第一固定材２３と、第一固定材２３に直交する第二固定材２４とを備えている。第一固定材２３と第二固定材２４は、例えばＨ型鋼からなる。第一固定材２３と第二固定材２４は、水中杭３の設置される位置に配置され、２本の第一固定材２３と２本の第二固定材２４で正方形を形成し、水中杭３の外側面を囲う。

図３に示すように、架台取付用部材３０は、ベース部３１と支持ブラケット３２とを備えて構成されている。ベース部３１は、例えば鋼製の矩形プレートからなり、岸壁４にアンカーボルト（図示せず）を介して固定される。

支持ブラケット３２は、例えばＨ型鋼からなり、ベース部３１に溶接されている。支持ブラケット３２は、ベース部３１の表面に直交して設けられ、岸壁４から離れる方向に張り出している。支持ブラケット３２は、支柱部材１１の幅よりも大きい間隔をあけて左右に一対設けられている。支持ブラケット３２のフランジ間には補強プレート３３が溶接されている。

架台取付用部材３０と支柱部材１１との固定は、掛止ブラケット１５ａ，１５ｂを介して支柱部材１１を支持ブラケット３２ａ，３２ｂに掛止した状態で、支柱部材１１の上端部のフランジの外周部をベース部３１の表面に溶接することで行われる。

図４に示すように、杭固定用架台１０は、横方向に間隔をあけて複数配置されている。隣り合う杭固定用架台１０ａ，１０ｂ（以下、隣り合う杭固定用架台を区別するときは「１０ａ，１０ｂ」と記載する場合がある）同士の距離は、杭固定用架台１０の幅と同等である。互いに隣り合う杭固定用架台１０ａ，１０ｂ間には、第二の杭固定フレーム部材２０’が配設されている。第二の杭固定フレーム部材２０’は、杭固定フレーム部材２０と同様に、複数の繋ぎ材２１と、隣り合う繋ぎ材２１間に架け渡される固定部材２２とを備えている。第二の杭固定フレーム部材２０’は、隣り合う杭固定用架台１０ａ，１０ｂの幅方向端部で互いに対向する横桁部材１２ａ，１２ｂ間（隣り合う杭固定用架台１０ａ，１０ｂのうちの一方の杭固定用架台１０ａの横桁部材１２ａと、他方の杭固定用架台１０ｂの横桁部材１２ｂとの間）に架け渡されて、横桁部材１２ａ，１２ｂを連結している。第二の杭固定フレーム部材２０’は、杭固定用架台１０上の杭固定フレーム部材２０と干渉しない位置に設置される。第二の杭固定フレーム部材２０’の形状および設置位置は、打設される水中杭３の位置（図４中、破線にて示す）に応じて適宜決定される。

次に、前記構成の水中杭固定構造１の構築方法を説明する。かかる構築方法は、製作工程と架台取付用部材設置工程と杭固定用架台設置工程と杭固定フレーム部材設置工程と杭打設工程とを備えている。

（製作工程）
製作工程では、前記構成の杭固定用架台１０と架台取付用部材３０を工場または地上の作業ヤードにおいて予め形成する。これと合わせて、隣り合う杭固定用架台１０ａ，１０ｂ間に設置される杭固定フレーム部材２０も製作する。

（架台取付用部材設置工程）
架台取付用部材設置工程は、アンカーボルト（図示せず）を利用して、架台取付用部材３０を岸壁４に固定する工程である。架台取付用部材３０は、干潮時に水面上に露出される高さに設置する。このようにすれば、後の支柱部材１１を固定する作業が行いやすい。

（杭固定用架台設置工程）
杭固定用架台設置工程は、架台取付用部材３０を介して、杭固定用架台１０を岸壁４に固定する工程である。工場や作業ヤードで形成した杭固定用架台１０を、岸壁４近くに運搬した後、水上に設けられた台船５上の台船クレーン６を用いて吊り上げ、台船５上に積む。そして、設置位置まで台船５を移動させ、台船クレーン６を用いて杭固定用架台１０を設置位置に吊り下ろす。杭固定用架台１０を吊り下ろしたら、支柱部材１１の掛止ブラケット１５ａ，１５ｂを架台取付用部材３０の支持ブラケット３２ａ，３２ｂ上に掛止し、杭固定用架台１０の位置決めを行う。その後、支柱部材１１が掛止された状態でベース部３１に溶接する。なお、干潮時に杭固定用架台設置工程を行えば、架台取付用部材３０が水上に露出するので容易に溶接を行える。

（杭固定フレーム部材設置工程）
杭固定フレーム部材設置工程は、隣り合う杭固定用架台１０ａ，１０ｂ間に、杭固定用架台１０の杭固定フレーム部材２０とは別個の第二の杭固定フレーム部材２０’を架け渡して設置する工程である。予め形成した第二の杭固定フレーム部材２０’を、岸壁４近くに運搬し、陸上に設けられた地上クレーン７を用いて吊り上げて設置する。

（杭打設工程）
杭打設工程は、水中杭３を吊り下げて杭固定フレーム部材２０の固定部材２２内に挿通させて、海底地盤２に打ち込む工程である。水中杭３は、固定部材２２に案内されて位置決めされるので、水中杭３の位置精度が向上する。その後、水中杭３の上部に杭式桟橋８を設置し、杭式桟橋８と岸壁４の間に覆工板９を設置する。

以上のような水中杭固定構造１およびその構築方法によれば、予め杭固定用架台１０、架台取付用部材３０を工場などで製作しているので、施工現場では、杭固定用架台１０と架台取付用部材３０の固定作業を行えばよく、作業手間と時間が軽減され、工事期間の短縮と建設工費の低減を達成できる。そして、杭固定用架台１０の支柱部材１１は、架台取付用部材３０の支持ブラケット３２に掛止した状態でベース部３１に固定できるので、杭固定用架台１０の位置決めを容易に行えるとともに固定作業が容易になる。

また、杭固定用架台１０を岸壁４に沿って横方向に間隔を開けて複数設置し、互いに隣り合う杭固定用架台１０ａ，１０ｂ間に、杭固定フレーム部材２０’を架け渡して設置しているので、少ない杭固定用架台１０と架台取付用部材３０で、多くの杭固定フレーム部材２０，２０’を取り付けることができるので、より一層の工事期間の短縮と建設工費の低減を達成できる。

さらに、杭固定用架台設置工程では、水上に設けられた台船５上の台船クレーン６を用いて杭固定用架台１０を設置し、杭固定フレーム部材設置工程では、陸上に設けられた地上クレーン７を用いて杭固定フレーム部材２０’を設置しているので、台船による作業を低減でき、作業を行いやすくなるとともに建設工費の低減を達成できる。

また、杭固定フレーム部材２０，２０’は水中杭３の外周面を固定するので、杭頭部の高さが調整可能となり、上に設置される杭式桟橋８部材の高さを調整することができる。

さらに、支柱部材１１の上端部を岸壁４に固定しているとともに、支柱部材１１の下部は岸壁４に沿って配置されているため、横桁部材１２の先端部の荷重は、斜材１３を介して支柱部材１１の下部に伝達され岸壁４の下方の面で受けることができる。つまり、杭固定用架台１０に作用するモーメント力を岸壁４の下方の面で対抗できる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。たとえば、前記実施形態では、杭固定用架台１０の支柱部材１１と横桁部材１２の間に複数の斜材１３を設けていたが、図７に示すように、支柱部材１１と横桁部材１２と斜材１３との間に、垂直材と斜材を設けてトラス構造１７を形成してもよい。このような構成によれば、より強固な杭固定用架台１０’を提供することができる。

また、前記実施形態では、支柱部材１１を、支持ブラケット３２に掛止した状態でベース部３１に溶接したが、図８に示すように、支持ブラケット３６に直接溶接するようにしてもよい。なお、図８の形態では、架台取付用部材３０’のベース部３５は、前記実施形態のベース部３１よりも高さ寸法が小さくなっており、支持ブラケット３６は、前記実施形態の支持ブラケット３２よりも鋼材サイズおよび長さが大きくなっている。支持ブラケット３６のフランジ間と、下側には補強プレート３７が取り付けられている。一方、支柱部材１１の幅方向両側に広がる一対の掛止ブラケット１８ａ，１８ｂは、断面Ｌ字のアングル材にて構成されており、ウエブ部に直交して溶接されている。アングル材の前面（岸壁４から離れる側に向く面）には、補強プレート１９が取り付けられている。このような構成によれば、支柱部材１１の位置決めを容易に行えるとともに固定作業が容易になる。

１ 水中杭固定構造
２ 海底地盤（水底地盤）
３ 水中杭
４ 岸壁
５ 台船
６ 台船クレーン
７ 地上クレーン
１０ 杭固定用架台
１０’ 杭固定用架台
１１ 支柱部材
１２ 横桁部材
１３ 斜材
２０ 杭固定フレーム部材
２０’ 杭固定フレーム部材
３０ 架台取付用部材
３０’ 架台取付用部材
３１ ベース部
３２ 支持ブラケット
３５ ベース部
３６ 支持ブラケット

Claims (1)

1. 水底地盤に打設される水中杭の固定構造であって、
   前記水中杭を挿通させて杭頭部を固定するための杭固定用架台と、この杭固定用架台を岸壁に固定する架台取付用部材とを備えており、
   前記架台取付用部材は、岸壁に固定されるベース部と、このベース部から張り出す支持ブラケットとを備え、
   前記杭固定用架台は、前記支持ブラケットに掛止された状態で上端部が前記架台取付用部材に固定される支柱部材と、この支柱部材の上部に取り付けられ前記岸壁から離れる方向に張り出す横桁部材と、この横桁部材上に設けられ前記水中杭の外周面を固定する杭固定フレーム部材とを備えており、
   前記杭固定用架台は、前記岸壁に沿って横方向に間隔をあけて複数配置されており、
   隣り合う前記杭固定用架台間には、前記水中杭とは異なる他の水中杭の外周面を固定する第二の杭固定フレーム部材が配設されており、各杭固定用架台の互いに対向する前記横桁部材間に取り付けられている
   ことを特徴とする水中杭固定構造。

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