JP6314547B2 - 杭式構造物の改修構造および改修工法 - Google Patents

杭式構造物の改修構造および改修工法 Download PDF

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本発明は、杭式構造物の改修構造および改修工法に関する。ここで、杭式構造物とは、地盤に打ち込まれた杭に支持された構造物のことである。また、構造物を支持する杭自体も、杭式構造物の一部を構成しているものとする。また、構造物を支持する杭の種類は特に限定されず、その先端が岩盤などの十分な支持力のある支持層に達している支持杭だけでなく、その先端が岩盤などの十分な支持力のある支持層に達していない摩擦杭も含むものとする。
海洋構造物は塩分を含む海水の影響を受けるため、内陸部の構造物よりも、劣化の進みやすい過酷な環境下に置かれている。
このため、海洋構造物の機能が損なわれないように改修を適切に行っていくことが重要であり、特に、四方を海に囲まれている我が国において、海洋構造物の長寿命化のための改修技術を発展させていくことは重要な技術的課題である。
また、港の船舶受け入れ能力を高め、諸外国の港との競争に打ち勝っていくことも海洋国家である我が国にとって重要である。船舶受け入れ能力を高めるためには大型船が接岸できる港に整備していくことが重要であり、大型船が接岸できるように、接岸施設(桟橋等)や沖がかり施設(ドルフィン等)を改修する技術を発展させていくことも重要な技術的課題である。
ここで、海洋構造物のうち、海底地盤に打ち込まれた杭に支持された海洋構造物を改修する際には、経済的な観点および工期的な観点から、既設の杭をなるべく活用して改修することが好ましい。
海洋構造物を改修する際に既設の杭を活用して改修する技術としては、例えば特許文献1に記載された技術(既設杭桟橋の改修構造および改修工法)がある。
特許文献1に記載された既設杭桟橋の改修構造は、具体的には次の通りである。即ち、多数の鉛直杭で上部工を支持した既設杭桟橋の上部工直下にて杭を切断して上部工を撤去した後、残された杭上に既設の上部工に替わるジャケットを設置した桟橋改修構造であって、陸上製作された前記ジャケットは鋼製の縦梁と横梁からなる格子状のデッキの格点下方に所定長さの鋼管製のレグが突出し、このレグ内周と杭外周の隙間にグラウト材が注入されていることを特徴とする既設杭桟橋の改修構造である。
また、特許文献1に記載された既設杭桟橋の改修工法は、具体的には次の通りである。即ち、多数の鉛直杭で上部工を支持した既設杭桟橋の改修工法であって、(1) 既設杭桟橋の上部工直下にて杭を切断して上部工を撤去し、(2) 残された杭の配置を測量し、(3) 縦梁と横梁の格点を前記杭の配置と合致するようにした格子状のデッキの格点下方に前記杭に嵌挿可能なレグを設けたジャケットを陸上にて製作しておき、(4) 前記ジャケットを現地に輸送し、(5) 前記杭の少なくとも3箇所の杭上端に着脱可能なガイド部材を仮装着し、(6) 前記ジャケットを吊り上げ、ガイド部材を装着した杭に対応するジャケットのレグを嵌挿して位置決めしながら他のレグを全ての杭に嵌挿し、(7) 前記ガイド部材を取外した後、レグ内周と杭外周の隙間にグラウト材を注入し、既設杭桟橋の杭を切断して残された杭上に既設の上部工に替わるジャケットを設置することを特徴とする既設杭桟橋の改修工法である。
しかしながら、特許文献1に記載された技術(既設杭桟橋の改修構造および改修工法)を用いて改修を行う際、改修対象の既設杭桟橋が設置されている状況によっては、ジャケットと既設杭との連結を行うために必要なレグの長さが長くなることがあった。
また、必要なレグの長さが長くなることによって、レグが海底地盤に達したり、洗掘防止のために既設杭の周囲に設けている被覆石に達してしまうこともあった。このような場合、既設杭周囲の海底地盤を一旦掘り返したり、被覆石を取り除いたりしてからジャケットを設置することが必要になる。そして、ジャケットの設置後に、掘り返した海底地盤を埋め戻したり、被覆石を既設杭の周囲に配置し直すことが必要となる。
以上述べた杭式の海洋構造物を改修する際の問題点(新設の上部工と既設杭との連結部の長さが長くなることに伴う弊害)は、海洋構造物に限られず、河川域や遊水池などにおける人工地盤に構築される杭式構造物においても、耐震性を向上させるための改修工事等において生ずることがある。
特開2004−183324号公報
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであって、杭式構造物の上部工を既設の鋼管杭に新たに設置する際に必要な連結部の長さを短くすることが可能な杭式構造物の改修構造および改修工法を提供することを課題とする。
本発明は、以下の杭式構造物の改修構造および改修工法により、前記課題を解決したものである。
即ち、本発明に係る杭式構造物の改修構造の第1の態様は、杭に支持された杭式構造物の改修構造であって、既設の鋼管杭と、前記既設の鋼管杭に支持された新設の上部工と、を備え、前記既設の鋼管杭の部位のうち、地盤および被覆石の少なくとも一方と同じ高さ位置の部位のうちの少なくとも一部の部位の耐力が、該既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達しておらず、前記既設の鋼管杭の内側には、前記既設の鋼管杭の下端に達しない範囲で補強材が配置されており、前記補強材の少なくとも一部が、前記既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達していない前記少なくとも一部の部位と同じ高さ位置にあることを特徴とする杭式構造物の改修構造である。
ここで、「杭式構造物」とは、文字通り杭に支持された構造物のことであり、海底地盤に設けられた杭式構造物および陸上における地盤に設けられた杭式構造物のどちらも含む。海底地盤に設けられた杭式構造物としては、具体的には、例えば、杭に支持された接岸施設(桟橋等)や沖がかり施設(ドルフィン等)等がある。
また、「新設の上部工」とは、建設当初の上部工ではなく、建設当初の上部工を撤去後に新たに設けられた上部工のことである。
また、既設の鋼管杭の種類は特に限定されず、その先端が岩盤などの十分な支持力のある支持層に達している支持杭だけでなく、その先端が岩盤などの十分な支持力のある支持層に達していない摩擦杭も含むものとする。
本発明に係る杭式構造物の改修構造の第2の態様は、杭に支持された杭式構造物の改修構造であって、既設の鋼管杭と、前記既設の鋼管杭に支持された新設の上部工と、を備え、前記既設の鋼管杭の部位のうち、地盤および被覆石の少なくとも一方と同じ高さ位置の部位のうちの少なくとも一部の部位の耐力が、該既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達しておらず、前記既設の鋼管杭の内側には、前記既設の鋼管杭を補強して、前記新設の上部工と前記既設の鋼管杭との連結部の長さを短くするための補強材が配置されており、前記補強材の少なくとも一部が、前記既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達していない前記少なくとも一部の部位と同じ高さ位置にあることを特徴とする杭式構造物の改修構造である。
ここで、「前記新設の上部工と前記既設の鋼管杭との連結部」とは、前記新設の上部工と直接または間接に連結して応力の伝達がなされる長さ範囲の前記既設の鋼管杭の部位のことである。また、「間接に連結」とは、直接接触していなくても、例えばグラウト材等の他の材料を介して応力の伝達がなされ得る連結状態のことをいう。
前記補強材を鋼管とし、前記既設の鋼管杭と前記補強材である前記鋼管との間にグラウト材を充填してもよい。
前記補強材である前記鋼管の下端部の外側には、グラウト材が漏れるのを防止するシール部を設けておくことが好ましい。
前記新設の上部工は、鋼材を組み立てて構成されたジャケットであり、該ジャケットは、前記既設の鋼管杭の外周を覆うように前記既設の鋼管杭に差し込み可能なレグを有することが好ましい。
前記ジャケットの前記レグと前記既設の鋼管杭との間にグラウト材を充填してもよい。
前記ジャケットの前記レグの下端部の内側には、グラウト材が漏れるのを防止するシール部を設けておくことが好ましい。
前記ジャケットの前記レグが地盤に達しないようにすることも可能である。ここで、「地盤」とは、岩盤などの十分な支持力のある支持層であるかどうかは問わない。また、海底の地盤および陸上の地盤のどちらも含む。
前記既設の鋼管杭の周囲に被覆石が配置されている場合、前記ジャケットの前記レグが前記被覆石に達しないようにすることも可能である。
本発明に係る杭式構造物の改修方法の第1の態様は、杭に支持された杭式構造物の改修方法であって、前記杭式構造物の上部工を該上部工を支持する既設の鋼管杭から切り離して撤去する上部工撤去工程と、前記上部工撤去工程で前記上部工が撤去された後の前記既設の鋼管杭の内側に、前記既設の鋼管杭の下端に達しない範囲で補強材を配置する補強材配置工程と、新設の上部工を前記既設の鋼管杭に取り付けて設置する上部工設置工程と、を有し、前記既設の鋼管杭の部位のうち、地盤および被覆石の少なくとも一方と同じ高さ位置の部位のうちの少なくとも一部の部位の耐力が、該既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達しておらず、前記補強材配置工程で配置された前記補強材の少なくとも一部が、前記既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達していない前記少なくとも一部の部位と同じ高さ位置にあることを特徴とする杭式構造物の改修方法である。
本発明に係る杭式構造物の改修方法の第2の態様は、杭に支持された杭式構造物の改修方法であって、前記杭式構造物の上部工を該上部工を支持する既設の鋼管杭から切り離して撤去する上部工撤去工程と、前記上部工撤去工程で前記上部工が撤去された後の前記既設の鋼管杭の内側に、前記既設の鋼管杭を補強して、新設の上部工と前記既設の鋼管杭との連結部の長さを短くするための補強材を配置する補強材配置工程と、新設の上部工を前記既設の鋼管杭に取り付けて設置する上部工設置工程と、を有し、前記既設の鋼管杭の部位のうち、地盤および被覆石の少なくとも一方と同じ高さ位置の部位のうちの少なくとも一部の部位の耐力が、該既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達しておらず、前記補強材配置工程で配置された前記補強材の少なくとも一部が、前記既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達していない前記少なくとも一部の部位と同じ高さ位置にあることを特徴とする杭式構造物の改修方法である。
前記補強材を鋼管とし、前記補強材配置工程で前記既設の鋼管杭の内側に配置された前記補強材である前記鋼管と前記既設の鋼管杭との間にグラウト材を充填するグラウト材充填工程をさらに備えさせることが好ましい。
前記新設の上部工を、鋼材を組み立てて構成されたジャケットとし、該ジャケットが、前記既設の鋼管杭の外周を覆うように前記既設の鋼管杭に差し込み可能なレグを有するようにしてもよい。
前記ジャケットの前記レグと前記既設の鋼管杭との間にグラウト材を充填するグラウト材充填工程をさらに備えさせてもよい。
前記ジャケットの前記レグが地盤に達しないようにすることも可能である。
前記既設の鋼管杭の周囲に被覆石が配置されている場合、前記ジャケットの前記レグが前記被覆石に達しないようにすることも可能である。
本発明によれば、既設の鋼管杭の内側に補強材を配置して既設の鋼管杭を補強しているので、杭式構造物の上部工を新たに既設鋼管杭に設置する際、新設の上部工と既設鋼管杭との必要な連結部の長さを短くすることができる。
その結果、本発明に係る杭式構造物の改修構造において、レグの下端部が地盤や被覆石に達しないようにすることが可能となる場合がある。この場合には、地盤を掘り返したり、被覆石を取り除いたりせずに、本発明に係る杭式構造物の改修構造を設置することができる。また、たとえレグの下端部が地盤や被覆石に達したとしても、杭式構造物の上部工を新たに既設鋼管杭に設置する際に必要な連結部の長さを短くすることができるので、掘り返す地盤の量や取り除く被覆石の量を少なくすることができる。
また、既設の鋼管杭の内側に配置する補強材は、既設の鋼管杭の全長にわたって配置する必要はないので、本発明に係る杭式構造物の改修構造は効率的で経済的な構造となっている。
本発明の実施形態に係る杭式構造物の改修構造を示す側面図 前記実施形態における補強鋼管14を上方から見た上面図 前記実施形態における補強鋼管14とレグ24の下端部を拡大して示す拡大縦端面図 前記実施形態における鋼製デッキ22およびレグ24を示す平面図 従来技術による杭式構造物の改修構造を示す側面図 改修対象の既設桟橋式岸壁を示す側面図 既設床版を吊り上げて撤去している状況を示す側面図 既設鋼管杭に補強鋼管を取り付けた状況を示す側面図 ジャケットを既設鋼管杭に取り付けている状況を示す側面図 本発明の実施形態に係る杭式構造物の改修構造が完成した状態におけるレグ24の上端部を拡大して示す拡大縦端面図
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る杭式構造物の改修構造および改修工法を詳細に説明する。
(1)本発明の実施形態に係る杭式構造物の改修構造
図1は本発明の実施形態に係る杭式構造物の改修構造を示す側面図である。
本実施形態の杭式構造物の改修構造10は、海岸護岸82に沿った桟橋式岸壁の改修構造であり、多数の既設鋼管杭12に支持されていた床版(図示せず)を、既設鋼管杭12は残したままに取り除き、残された既設鋼管杭12の上端部に鋼製のジャケット20を取り付けた改修構造である。この改修構造10では、鋼製のジャケット20を既設鋼管杭12の上端部に取り付けた後、鋼製のジャケット20の上面に現場打ちでコンクリートを打ち、コンクリート床版28を設け、さらにコンクリート床版28の上面にコンクリート舗装30を施している。なお、図1において、符号84は鋼矢板である。
鋼製のジャケット20を既設鋼管杭12の上端部に取り付ける前に、補強鋼管14を既設鋼管杭12の内側に、既設鋼管杭12の上端部の所定の範囲(新設の上部工であるジャケット20と既設鋼管杭12との連結部(本実施形態ではレグ24)の長さを短くするために補強が必要な既設鋼管杭12の部位)(以下、「補強が必要な既設鋼管杭12の部位」と記すことがある。)に配置して、既設鋼管杭12を補強し、ジャケット20と既設鋼管杭12との連結部(本実施形態ではレグ24)の長さを短くしていることが、本実施形態の杭式構造物の改修構造10の特徴である。
補強鋼管14を既設鋼管杭12の内側に、既設鋼管杭12の上端部の所定の範囲(補強が必要な既設鋼管杭12の部位)に配置し、既設鋼管杭12の所定の範囲を補強することにより、ジャケット20のレグ24の長さを短くすることが可能となる。
なお、本実施形態の杭式構造物の改修構造10は、海岸護岸82に沿った桟橋式岸壁の改修構造であるが、本発明に係る改修構造は、杭に支持された接岸施設(桟橋等)に適用対象が限られるわけではなく、例えば、杭に支持された沖がかり施設(ドルフィン等)等に対しても適用可能である。また、陸上の杭式構造物に対しても適用可能である。
以下、本実施形態の杭式構造物の改修構造10の各部位について順に説明する。
本実施形態の杭式構造物の改修構造10においては、既設鋼管杭12の内側に、既設鋼管杭12の上端部の所定の範囲(補強が必要な既設鋼管杭12の部位)に、補強鋼管14が配置されている。図2に示すように、補強鋼管14の外周面の所定の位置にシムプレート14Aとリブプレート14Bが取り付けられており、シムプレート14Aが既設鋼管杭12の上端に載置されて下方から支持され、補強鋼管14は所定の位置に保持される。既設鋼管杭12および補強鋼管14の形状はどちらも円管である。既設鋼管杭12と補強鋼管14との間には隙間があるが、図3に示すように、補強鋼管14の下端部の外周面には、既設鋼管杭12と補強鋼管14との間の隙間を埋める突起部であるシール部16が設けられており、既設鋼管杭12と補強鋼管14との間の隙間にグラウト材を充填できるようになっている。前記のようにシムプレート14Aが下方から支持されて補強鋼管14が保持された状態で、既設鋼管杭12と補強鋼管14との間の隙間にグラウト材を充填し、該グラウト材が硬化することにより、既設鋼管杭12と補強鋼管14とが一体化する。
既設鋼管杭12の内側に補強鋼管14を挿入しやすくするため、シール部16の表面にワセリンを塗布しておくことが好ましい。
補強鋼管14を既設鋼管杭12の内側に差し込む長さおよび補強鋼管14の厚さは、既設鋼管杭12の所定の範囲を補強することでレグ24の長さを短くできるように構造計算で算出する。既設鋼管杭12を補強鋼管14で補強することにより、補強された既設鋼管杭12の部位の強度が増し、レグ24により補強すべき既設鋼管杭12の範囲が小さくなり、レグ24の長さを短くすることができる。その結果、本実施形態の杭式構造物の改修構造10において、レグ24の下端部は被覆石80に達しておらず、図1に示すように、被覆石80を取り除かずに、本実施形態の杭式構造物の改修構造10を設置することができるようになっている。また、たとえレグ24の下端部が被覆石80に達していても、レグ24の長さを短くすることができるので、取り除く被覆石80の量を少なくすることができる。
補強鋼管14は、既設鋼管杭12の所定の範囲を補強することでレグ24の長さを短くできるようにする役割を有しているが、既設鋼管杭12を長さ方向の全体にわたって補強する役割は求められておらず、また、補強鋼管14の下端部が岩盤などの十分な支持力のある支持層に達している必要(補強鋼管14の下端が既設鋼管杭12の下端に達している必要)もないので、補強鋼管14は、既設鋼管杭12の上端部から所定の範囲(補強が必要な既設鋼管杭12の部位)のみに配置すればよい。このため、使用する補強鋼管14の量および既設鋼管杭12と補強鋼管14との間の隙間に充填するグラウト材の量は少なくて済み、また、前述したように必要なレグ24の長さも短くすることができ、さらに既設鋼管杭12を有効活用することができるので、本実施形態の杭式構造物の改修構造10は効率的で経済的な構造となっている。
なお、既設鋼管杭12は支持杭であっても摩擦杭であっても、本実施形態の杭式構造物の改修構造10を適用することができる。
また、本実施形態の杭式構造物の改修構造10において、既設鋼管杭12の上端部から所定の範囲(補強が必要な既設鋼管杭12の部位)に配置する補強材として、形状が円管である補強鋼管14を配置するようにしたが、用いる補強材の形状は円管でなくてもよく、構造計算上安全が確保できるのであれば、例えば、断面が四角形の鋼管であってもよい。また、断面がH形やC形の鋼材を用いてもよい。また、補強材の材質も鋼に限定されるわけではなく、高強度プラスチックやFRP等を用いてもよい。また、それらを混在して用いてもよい。また、補強材の形状は断面形状(長手方向と直交する平面で切断した断面の形状)が一様でなくてもよく、既設鋼管杭12の高さ部位ごとに要求される強度に応じて、補強材の断面形状を変えてもよい。ただし、形状が円管でない補強材を用いる場合は、補強材の下端部より上方の既設鋼管杭12内にグラウト材の充填をできるようにする点および既設鋼管杭12の内側に補強材をスムーズに送り込むことができるようにする点で、補強材の先端に円形の型枠材を取り付けておくことが好ましい。
なお、既設鋼管杭12の形状は通常円管であるので、補強鋼管14の形状も既設鋼管杭12の形状に合わせて円管とした方が補強を行う上で効率的である。
鋼製のジャケット20は、鋼製デッキ22と、鋼管からなるレグ24と、ブレース26とを有してなり、レグ24が既設鋼管杭12の位置に合わせて配置されている。また、レグ24同士の間にはブレース26が設けられて補強されており、ジャケット20の全体の形状を安定させている。
鋼製デッキ22は、図4に示すように、縦方向と横方向にそれぞれ鋼桁22A、22Bが配置されてなり、格子状になっている。また、その格子状の交点部のうち、既設鋼管杭12の位置に対応する交点部にレグ24が配置されている。また、レグ24のうちの所定のレグ24の上端部には仮受鋼材25が配置されており、仮受鋼材25は鋼製デッキ22と連結している。仮受鋼材25としては、例えば、H形鋼を十字状に組み合わせて連結した鋼材を用いることができる。なお、仮受鋼材25は、全てのレグ24に配置する必要は必ずしもなく、ジャケット20を仮受するのに必要最小限のレグ24に配置すればよいが、隅に位置するレグ24には、通常、仮受鋼材25を配置する。
既設鋼管杭12の上端部の所定の範囲(補強が必要な既設鋼管杭12の部位)に、補強鋼管14が配置され、既設鋼管杭12と補強鋼管14との間の隙間にグラウト材が充填され、該グラウト材が硬化して既設鋼管杭12と補強鋼管14とが一体化した後、ジャケット20をクレーン等により吊り上げて、ジャケット20のレグ24を、対応する既設鋼管杭12の外周を覆うように差し込み、ジャケット20を既設鋼管杭12の上端部に取り付ける。レグ24の上端部に設けられた仮受鋼材25が補強鋼管14の上端に載置され、下方から支持され、ジャケット20の位置が保持される。
レグ24の下端部の内周面には、図3に示すように、既設鋼管杭12とレグ24との間の隙間を埋める突起部であるシール部24Aが設けられており、既設鋼管杭12とレグ24との間の隙間にグラウト材を充填できるようになっている。前記のようにジャケット20の位置が保持された状態で、既設鋼管杭12とレグ24との間の隙間にグラウト材が充填され、該グラウト材が硬化して既設鋼管杭12とレグ24とが一体化する。
レグ24の内側に既設鋼管杭12を挿入しやすくするため、シール部24Aの表面にワセリンを塗布しておくことが好ましい。
なお、本実施形態の杭式構造物の改修構造10において、既設鋼管杭12に取り付ける上部工として鋼製のジャケット20を用いたが、用いる上部工は鋼製のジャケットに限定されるわけではなく、例えば、コンクリートを主体に構成した上部工を用いてもよい。
また、本実施形態の杭式構造物の改修構造10においては、既設鋼管杭12の周囲は被覆石80で覆われているが、既設鋼管杭12の周囲が被覆石で覆われておらず、既設鋼管杭12の周囲が自然の地盤になっている場合であっても、本実施形態の杭式構造物の改修構造10を用いることができる。本実施形態の杭式構造物の改修構造10では、既設鋼管杭12を補強鋼管14で補強することにより、補強された既設鋼管杭12の部位の強度が増し、レグ24の長さを短くすることができる。その結果、既設鋼管杭12の周囲が自然の地盤になっている場合は、本実施形態の杭式構造物の改修構造10を用いることにより、既設鋼管杭12の周囲の地盤を掘り返さなくても施工が可能となる。また、たとえレグ24の下端部が地盤に達していても、レグ24の長さを短くすることができれば、掘り返す地盤の量を少なくすることができる。
また、本実施形態の杭式構造物の改修構造10においては、既設鋼管杭12と補強鋼管14との間の隙間にグラウト材を充填し、該グラウト材を硬化させて既設鋼管杭12と補強鋼管14との一体化を行い、既設鋼管杭12とレグ24との間の隙間にグラウト材を充填し、該グラウト材を硬化させて既設鋼管杭12とレグ24との一体化を行っているが、用いることができるグラウト材の種類は特に限定されず、例えば無収縮モルタル等のセメント系グラウト材やエポキシ樹脂等の合成樹脂系グラウト材等を用いることができる。また、既設鋼管杭12と補強鋼管14との一体化および既設鋼管杭12とレグ24との一体化が十分に行えるのであれば、既設鋼管杭12と補強鋼管14との一体化および既設鋼管杭12とレグ24との一体化を、グラウト材を充填する方法以外の方法で行ってもよい。
(2)従来技術による杭式構造物の改修構造
参考に供するため、既設鋼管杭12を補強鋼管14で補強せずに、既設鋼管杭12にジャケット110を取り付けた場合の改修構造100(従来技術による杭式構造物の改修構造100)を図5に示す。図5に示す改修構造100において、図1に示す改修構造10と同一の構成については同一の符号を付し、説明は原則として省略する。なお、図5において、符号112は鋼製デッキであり、符号114はレグであり、符号116はブレースである。
従来技術では、既設鋼管杭12を補強鋼管14で補強していないため、ジャケット110のレグ114によって補強することが必要な既設鋼管杭12の長さ範囲が広くなり、レグ114に要求される長さが長くなってしまっている。その結果、従来技術による改修構造100のレグ114の長さは、本発明の実施形態に係る改修構造10のレグ24の長さよりも長くなっている。
このため、図5に示す従来技術による改修構造100では、レグ114の下端部が被覆石80に達してしまっており、従来技術による改修構造100では、施工の際に、既設鋼管杭12の周囲の被覆石80を取り除いて、ジャケット110を既設鋼管杭12に取り付けることが必要となる。
(3)施工方法
図6は改修対象の既設桟橋式岸壁を示す側面図であり、図7は既設床版を吊り上げて撤去している状況を示す側面図であり、図8は既設鋼管杭に補強鋼管を取り付けた状況を示す側面図であり、図9はジャケットを既設鋼管杭に取り付けている状況を示す側面図である。
図6に示す既設桟橋式岸壁200に対して、本実施形態に係る改修構造10の施工を施すものとして、以下、本実施形態に係る改修構造10の施工方法を説明する。
図6に示すように、改修対象の既設桟橋式岸壁200は、既設の上部工として、既設床版202を備えている。この既設床版202をジャケット20に置き換える改修を行うものとする。
まず、改修対象の既設桟橋式岸壁200の既設床版202をクレーン300(図7参照)で上部から保持した状態で、既設床版202になるべく近い部位で、既設鋼管杭12を切断する。既設鋼管杭12を切断する際にはガス切断機等を用いることができる。
既設鋼管杭12を切断した後、図7に示すように、既設床版202をクレーン300で吊り上げて、既設床版202を撤去する。
既設床版202の撤去後に、補強鋼管14を既設鋼管杭12に差し込んで既設鋼管杭12の補強を行うが、補強鋼管14の長さおよび厚さは、差し込む既設鋼管杭12ごとに構造計算により算出する。そして、必要な厚さを有する補強鋼管14を、現場搬入前に工場で必要な長さに予め切断しておく。また、既設鋼管杭12に差し込む長さに応じて補強鋼管14の外周面の所定の位置に、図2に示すように、シムプレート14Aおよびリブプレート14Bを取り付けておく。そして、現場においては、差し込む既設鋼管杭12ごとに必要な長さに切断された補強鋼管14をクレーン300で吊り上げ、対応する既設鋼管杭12の内側に差し込み、補強鋼管14の外周面に設けられたシムプレート14Aを既設鋼管杭12の上端に載置させ、補強鋼管14の位置を保持させる。そして、その状態で、既設鋼管杭12と補強鋼管14との間にグラウト材を充填し、該グラウト材を硬化させて、既設鋼管杭12と補強鋼管14との一体化を行い、既設鋼管杭12に補強鋼管14を設置する。全ての既設鋼管杭12に、対応する補強鋼管14を設置した後の状態を図8に示す。
全ての既設鋼管杭12に補強鋼管14を設置した後、ジャケット20を既設鋼管杭12に取り付けるが、ジャケット20のレグ24の長さおよび厚さは、差し込む既設鋼管杭12ごとに構造計算により算出する。そして、必要な厚さを有するレグ24を、必要な長さに工場で予め切断しておく。そして、ジャケット20は現場搬入前に工場で予め組み立てておく。
組み立てたジャケット20は、台船等により現場に搬入する。そして、クレーン300でジャケット20を吊り上げて、ジャケット20の各レグ24が、対応する既設鋼管杭12の真上に位置するようにジャケット20の位置を調整する。それから、ジャケット20の各レグ24が、対応する既設鋼管杭12の外周を覆って差し込まれるように、ジャケット20をゆっくりとクレーン300により下降させる(図9参照)。そして、レグ24の上端部に設けられた仮受鋼材25が補強鋼管14の上端に載置され、下方から支持され、ジャケット20の位置が保持される。そして、その保持状態で、図10に示すように、シムプレート24Bおよびリブプレート24Cをレグ24の内周面に溶接で取り付け、シムプレート24Bの下面に補強鋼管14の上端が当接するようにする。
シムプレート24Bの取り付け完了後、ジャケット20の各レグ24と既設鋼管杭12との間にグラウト材を充填し、該グラウト材を硬化させて、レグ24と既設鋼管杭12との一体化を行う。
以上のようにしてジャケット20を補強後の既設鋼管杭12に設置することができる。
ジャケット20を補強後の既設鋼管杭12に設置した後、ジャケット20の鋼製デッキ22の上にコンクリート床版28およびコンクリート舗装30をさらに設けて、本実施形態に係る改修構造10が完成する。図1に、この完成した改修構造10を示す。
10、100…改修構造
12…既設鋼管杭
14…補強鋼管
14A、24B…シムプレート
14B、24C…リブプレート
16…シール部
20、110…ジャケット
22、112…鋼製デッキ
22A、22B…鋼桁
24、114…レグ
24A…シール部
25…仮受鋼材
26、116…ブレース
28…コンクリート床版
30…コンクリート舗装
80…被覆石
82…海岸護岸
84…鋼矢板
200…既設桟橋式岸壁
202…既設床版
300…クレーン

Claims (16)

  1. 杭に支持された杭式構造物の改修構造であって、
    既設の鋼管杭と、
    前記既設の鋼管杭に支持された新設の上部工と、
    を備え、
    前記既設の鋼管杭の部位のうち、地盤および被覆石の少なくとも一方と同じ高さ位置の部位のうちの少なくとも一部の部位の耐力が、該既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達しておらず、
    前記既設の鋼管杭の内側には、前記既設の鋼管杭の下端に達しない範囲で補強材が配置されており、
    前記補強材の少なくとも一部が、前記既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達していない前記少なくとも一部の部位と同じ高さ位置にあることを特徴とする杭式構造物の改修構造。
  2. 杭に支持された杭式構造物の改修構造であって、
    既設の鋼管杭と、
    前記既設の鋼管杭に支持された新設の上部工と、
    を備え、
    前記既設の鋼管杭の部位のうち、地盤および被覆石の少なくとも一方と同じ高さ位置の部位のうちの少なくとも一部の部位の耐力が、該既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達しておらず、
    前記既設の鋼管杭の内側には、前記既設の鋼管杭を補強して、前記新設の上部工と前記既設の鋼管杭との連結部の長さを短くするための補強材が配置されており、
    前記補強材の少なくとも一部が、前記既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達していない前記少なくとも一部の部位と同じ高さ位置にあることを特徴とする杭式構造物の改修構造。
  3. 前記補強材は鋼管であり、
    前記既設の鋼管杭と前記補強材である前記鋼管との間にグラウト材が充填されていることを特徴とする請求項1または2に記載の杭式構造物の改修構造。
  4. 前記補強材である前記鋼管の下端部の外側には、グラウト材が漏れるのを防止するシール部が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の杭式構造物の改修構造。
  5. 前記新設の上部工は、鋼材を組み立てて構成されたジャケットであり、該ジャケットは、前記既設の鋼管杭の外周を覆うように前記既設の鋼管杭に差し込み可能なレグを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の杭式構造物の改修構造。
  6. 前記ジャケットの前記レグと前記既設の鋼管杭との間にグラウト材が充填されていることを特徴とする請求項5に記載の杭式構造物の改修構造。
  7. 前記ジャケットの前記レグの下端部の内側には、グラウト材が漏れるのを防止するシール部が設けられていることを特徴とする請求項6に記載の杭式構造物の改修構造。
  8. 前記ジャケットの前記レグは、地盤に達していないことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の杭式構造物の改修構造。
  9. 前記既設の鋼管杭の周囲には被覆石が配置されており、前記ジャケットの前記レグは、前記被覆石に達していないことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の杭式構造物の改修構造。
  10. 杭に支持された杭式構造物の改修方法であって、
    前記杭式構造物の上部工を該上部工を支持する既設の鋼管杭から切り離して撤去する上部工撤去工程と、
    前記上部工撤去工程で前記上部工が撤去された後の前記既設の鋼管杭の内側に、前記既設の鋼管杭の下端に達しない範囲で補強材を配置する補強材配置工程と、
    新設の上部工を前記既設の鋼管杭に取り付けて設置する上部工設置工程と、
    を有し、
    前記既設の鋼管杭の部位のうち、地盤および被覆石の少なくとも一方と同じ高さ位置の部位のうちの少なくとも一部の部位の耐力が、該既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達しておらず、
    前記補強材配置工程で配置された前記補強材の少なくとも一部が、前記既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達していない前記少なくとも一部の部位と同じ高さ位置にあることを特徴とする杭式構造物の改修方法。
  11. 杭に支持された杭式構造物の改修方法であって、
    前記杭式構造物の上部工を該上部工を支持する既設の鋼管杭から切り離して撤去する上部工撤去工程と、
    前記上部工撤去工程で前記上部工が撤去された後の前記既設の鋼管杭の内側に、前記既設の鋼管杭を補強して、新設の上部工と前記既設の鋼管杭との連結部の長さを短くするための補強材を配置する補強材配置工程と、
    新設の上部工を前記既設の鋼管杭に取り付けて設置する上部工設置工程と、
    を有し、
    前記既設の鋼管杭の部位のうち、地盤および被覆石の少なくとも一方と同じ高さ位置の部位のうちの少なくとも一部の部位の耐力が、該既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達しておらず、
    前記補強材配置工程で配置された前記補強材の少なくとも一部が、前記既設の鋼管杭だけでは設計上必要な耐力に達していない前記少なくとも一部の部位と同じ高さ位置にあることを特徴とする杭式構造物の改修方法。
  12. 前記補強材は鋼管であり、
    前記補強材配置工程で前記既設の鋼管杭の内側に配置された前記補強材である前記鋼管と前記既設の鋼管杭との間にグラウト材を充填するグラウト材充填工程をさらに有することを特徴とする請求項10または11に記載の杭式構造物の改修方法。
  13. 前記新設の上部工は、鋼材を組み立てて構成されたジャケットであり、該ジャケットは、前記既設の鋼管杭の外周を覆うように前記既設の鋼管杭に差し込み可能なレグを有することを特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載の杭式構造物の改修方法。
  14. 前記ジャケットの前記レグと前記既設の鋼管杭との間にグラウト材を充填するグラウト材充填工程をさらに有することを特徴とする請求項13に記載の杭式構造物の改修方法。
  15. 前記ジャケットの前記レグは、地盤に達していないことを特徴とする請求項13または14に記載の杭式構造物の改修方法。
  16. 前記既設の鋼管杭の周囲には被覆石が配置されており、前記ジャケットの前記レグは、
    前記被覆石に達していないことを特徴とする請求項13または14に記載の杭式構造物の改修方法。
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