JP6792240B2 - 鋼管杭の自沈防止装置、自沈防止構造及び自沈防止工法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止装置、自沈防止構造及び自沈防止工法に関する。

従来から、陸上施工において、鋼管杭を構築する際の施工性を向上することを目的として、例えば、特許文献１〜３に開示された鋼管コンクリート構真柱の構築方法等が提案されている。また、海上施工において、鋼管杭等を構築する際の施工性を向上することを目的として、例えば、特許文献４、５に開示されたウエル形成用鋼管矢板集合体等が提案されている。

特許文献１に開示された鋼管コンクリート構真柱の構築方法は、下部に場所打ち鉄筋コンクリート基礎杭のコンクリートを打設した杭孔にガイドパイプを垂直に吊込み、該ガイドパイプ内に底板を付けた中空鋼管柱を挿入し、該中空鋼管柱にコンクリートを投入しながらガイドパイプ内に中空鋼管柱を降下し、最後にコンクリートを充填した中空鋼管柱の自重によって該鋼管柱の下端を未硬化の前記基礎杭コンクリート内に沈下させ、基礎杭コンクリートと中空鋼管柱の充填コンクリートの安定化後、ガイドパイプ等を撤去し、コンクリート充填中空鋼管柱の外周杭孔内に杭孔掘削時排出した掘削土で作ったソイルモルタルを充填して鋼管コンクリート構真柱を構築する。

特許文献２に開示された杭を柱に利用した建築構造物に於ける杭の鉛直建て入れ方法及び該方法に用いる治具は、掘削孔口の周りにベースフレームを組む。該ベースフレーム上に４個の分割片に分割された杭支持及び固定板を載置する。各分割片は半径方向に摺動することができ、これにより杭支持及び固定板の中央の杭貫通口が拡縮する。また、前記ベースフレームの４個の主フレーム上に夫々立フレームを立設する。該立フレームの上端にはアームが横設され、該アームの先端が杭に可及的に近接することにより、杭支持部を形成している。更に、各アームの下面に杭押し装置を配設する。

特許文献３に開示された鋼管構真柱建込み工法は、基礎杭上に載置するベースプレートを底壁とする有底鋼管柱の内部に、この有底鋼管柱と同等乃至ほぼ同等の長さのスリーブ管を前記ベースプレートの適所から水密に立設させるとともに、このスリーブ管の下端をそのベースプレートに穿設した透孔により開口させてＣＦＴ用鋼管柱を構成し、このＣＦＴ用鋼管柱を安定液が注入されている杭孔内に建て込んだ後、そのスリーブ管を通じて杭孔内の下部に杭コンクリートを打設し、次いで、前記ＣＦＴ用鋼管柱内及び前記スリーブ管中の空間にＣＦＴ充填コンクリートを打設する。

特許文献４に開示されたウエル形成用鋼管矢板集合体及びその設置方法は、施工場所以外で複数の鋼管矢板を閉合して鋼管矢板集合体を作り、この鋼管矢板集合体を浮体とし水上を施工場所に移動し、上記鋼管矢板集合体を所定区域の水底地盤上に沈設し、必要に応じて沈設された鋼管矢板集合体の鉛直精度を調節し、上記鋼管矢板集合体の鋼管矢板を一本ずつ上記地盤内に打ち込む。

特許文献５に開示された杭式海洋構造物の施工方法及び杭式海洋構造物は、海洋構造物は躯体の四隅に形成したレグウェルにスパッドを嵌挿させ、その間に複数の杭打設用孔を形成する。杭打設用孔の底部をダイアフラムで封止する。海洋構造物の施工方法では、スパッドを嵌挿させたレグウェルと杭打設用孔とを備えた躯体を海上の所定位置に曳航して海上に支持する工程と、スパッドを躯体に対して昇降ジャッキによって降下させて海底に打設することで躯体を海面より上方の波浪の影響を受けない高さ位置に上昇させる工程と、この位置で躯体内の容器にバラスト水を注入して躯体の重量を増大させる工程と、躯体に設けた杭打設用孔を通して杭をスパッドより深く海底に打設して杭を躯体に固定する工程とを備える。

特開平４−２８１９１５号公報 特開平１０−１４０５６４号公報 特開２００４−１６２３７０号公報 特開２００５−１４６６７１号公報 特開２０１３−２０４３９９号公報

ここで、鋼管杭を打設する方法として、鋼管杭の下端部周囲に流動性固化材（例えばセメントミルク）を固結させて根固めを設ける根固め式の施工方法がある。しかしながら、根固め式の施工方法を海上施工で用いた場合、流動性固化材が固結するまで（例えば、１日〜２日程度）の間、鋼管杭の自沈を防ぐ必要がある。この自沈防止の対策として、導杭及び導枠を仮設材に用いて鋼管杭を固定する方法が挙げられるが、この方法では、導杭を海底地盤に打設し、導杭の海上から突出している部分に導枠を水平方向に溶接やボルト接合で取り付け、鋼管杭の根固め部の流動性固化材が固結したのち、導枠及び導杭を撤去する工程が生じる。また、鋼管杭が大径・長尺になるほど鋼管杭の自重が大きくなるので、導枠及び導杭も大型化したり、１本の導杭で支えられる鋼管杭の本数を減らしたりする必要がある。このような導杭及び導枠に関する工程は、鋼管杭の打設に関する施工を含む海上施工全体の施工期間の長期化を招くため、材料コストと施工費から成る材工費の増加が課題となっている。

そして、特許文献１〜３に開示された方法は、陸上における施工に関する技術の開示であり、陸上施工に比べて作業が難しい海上施工における鋼管杭の自沈防止について開示されていない。特許文献４、５に開示された方法は、鋼管矢板集合体又は杭を海底に直接打設しており、根固め式の施工方法における鋼管杭の自沈について開示されていない。また、特許文献４、５に開示された方法では、大組枠支持杭又はスパッドを海底に打設するため、仮に鋼管杭の自沈防止策として用いた場合、上述した内容と同様に施工期間の長期化、材工費の増加が課題となる。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、根固め式の鋼管杭の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現させることのできる鋼管杭の自沈防止装置、自沈防止構造及び自沈防止工法を提供することにある。

第１発明に係る鋼管杭の自沈防止装置は、鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止装置であって、海水に浮かび、鋼管杭と連結される浮体部を備え、前記浮体部は、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた前記鋼管杭の下端部を、前記根固め部の底面部から離間した状態で、連結される前記鋼管杭に浮力を伝達して、前記鋼管杭の位置を保持するものであることを特徴とする。

第２発明に係る鋼管杭の自沈防止装置は、第１発明において、前記浮体部及び海底地盤内に打設されたアンカーと連結される１本又は複数の拘束材をさらに備え、前記拘束材は、連結される前記浮体部に前記浮力によって発生する引張力を伝達して、海底地盤面から前記浮体部までの距離を略一定に保つものであることを特徴とする。

第３発明に係る鋼管杭の自沈防止装置は、第１発明又は第２発明において、前記浮体部は、気密性の高い空間と、前記空間の内部の流体を吸排する吸排部とを有し、前記吸排部は、前記空間の内部の前記流体を吸排して、前記浮体部の前記浮力を制御するものであることを特徴とする。

第４発明に係る鋼管杭の自沈防止装置は、第３発明において、前記浮体部の高さ方向の位置を測定するセンサ部をさらに備え、前記吸排部は、前記センサ部の測定した結果に基づき、前記空間の内部の前記流体を吸排して、海底地盤面から前記浮体部までの距離を略一定に保つものであることを特徴とする。

第５発明に係る鋼管杭の自沈防止装置は、第４発明において、前記センサ部は、前記浮体部に作用する水圧と前記海底地盤面での水圧とを測定する水圧計、及び前記浮体部の標高を測定する位置情報装置の少なくとも何れかを有することを特徴とする。

第６発明に係る鋼管杭の自沈防止装置は、第１発明〜第５発明の何れかにおいて、前記浮体部と前記鋼管杭との間に設けられた緩衝材をさらに備え、前記緩衝材は、前記鋼管杭の横揺れを防ぐものであることを特徴とする。

第７発明に係る鋼管杭の自沈防止構造は、鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止構造であって、海水に浮かび、鋼管杭と連結される浮体部を有する鋼管杭の自沈防止装置と、海底地盤内に打設された導杭と、前記鋼管杭及び前記導杭と連結される導枠とを備え、前記浮体部は、連結される前記鋼管杭に浮力を伝達するものであり、前記浮体部及び前記導枠は、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた前記鋼管杭の下端部を、前記根固め部の底面部から離間した状態で、前記鋼管杭の位置を保持するものであることを特徴とする。

第８発明に係る鋼管杭の自沈防止工法は、鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止工法であって、鋼管杭の自沈防止装置を取り付けて鋼管杭を海底地盤内に打ち込む杭打工程を備え、前記鋼管杭の自沈防止装置は、海水に浮かぶ浮体部を有し、前記杭打工程は、前記鋼管杭を前記浮体部と連結し、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた前記鋼管杭の下端部を、前記根固め部の底面部から離間した状態で、前記鋼管杭の位置を保持し、前記流動性固化材を固結させることを特徴とする。

第９発明に係る鋼管杭の自沈防止工法は、第８発明において、前記杭打工程は、前記浮体部及び海底地盤内に打設されたアンカーに拘束材を連結し、海底地盤面から前記浮体部までの距離を略一定に保つことを特徴とする。

第１０発明に係る鋼管杭の自沈防止工法は、第８発明において、前記浮体部は、気密性の高い空間と、前記空間の内部の流体を吸排する吸排部と、を有し、前記杭打工程は、前記吸排部により前記空間の内部の前記流体を吸排して、海底地盤面から前記浮体部までの距離を略一定に保つことを特徴とする。

第１１発明に係る鋼管杭の自沈防止工法は、第８発明において、前記杭打工程は、海底地盤内に打設された導杭及び前記鋼管杭に導枠を連結し、前記浮体部及び前記導枠で、前記鋼管杭の下端部を前記根固め部の底面部から離間した状態で、前記鋼管杭の位置を保持することを特徴とする。

第１発明〜第６発明によれば、浮体部と鋼管杭とを連結し、鋼管杭の下端部を根固め部の底面部から離間した状態で、鋼管杭の位置を保持することで、鋼管杭を支える導枠及び導杭等の他の構成への負荷を軽減して根固めを設けることができ、他の構成を設ける数を削減できるため、根固め式の鋼管杭の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

特に、第２発明によれば、浮体部及びアンカーに連結される１本又は複数の拘束材を備え、海底地盤面から浮体部までの距離を略一定に保つことで、鋼管杭を支える他の構成を用いずに、鋼管杭の下端部を根固め部の底面部から離間した状態で、鋼管杭の位置を保持することができるため、根固め式の鋼管杭の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

特に、第３発明〜第５発明によれば、吸排部が、空間の内部の流体を吸排して、海底地盤面から浮体部までの距離を略一定に保つことで、鋼管杭を支える他の構成を用いずに、鋼管杭の下端部を根固め部の底面部から離間した状態で、鋼管杭の位置を保持することができるため、根固め式の鋼管杭の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

特に、第６発明によれば、浮体部と鋼管杭との間に緩衝材を備えることで、波浪に伴う鋼管杭の横揺れを抑制できるため、海上の環境に対して影響を受け難い根固め式の鋼管杭の施工を実施することが可能である。

第７発明によれば、浮体部と鋼管杭とを連結し、鋼管杭の下端部を根固め部の底面部から離間した状態で、鋼管杭の位置を保持することで、導杭及び導枠への負荷を軽減し、１本の導枠に連結できる鋼管杭の数を増やし、導杭及び導枠を設ける数を削減できるため、根固め式の鋼管杭の施工における導杭及び導枠の施工時間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

第８発明によれば、鋼管杭の自沈防止装置の有する浮体部を取り付けて鋼管杭を海底地盤内に打ち込む杭打工程を備える。杭打工程では、鋼管杭の下端部を根固め部の底面部から離間した状態で、鋼管杭の位置を保持して、流動性固化材を固結させることで、鋼管杭を支える他の構成への負荷を軽減して根固めを設けることができ、他の構成を設ける数を削減できるため、根固め式の鋼管杭の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

特に、第９発明によれば、杭打工程では、アンカー及び浮体部に拘束材を連結し、海底地盤面から浮体部までの距離を略一定に保つことで、鋼管杭を支える他の構成を用いずに、鋼管杭の下端部を根固め部の底面部から離間した状態で、鋼管杭の位置を保持して、流動性固化材を固結させることができるため、根固め式の鋼管杭の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

特に、第１０発明によれば、杭打工程では、吸排部により空間の内部の流体を吸排して、海底地盤面から浮体部までの距離を略一定に保つことで、鋼管杭を支える他の構成を用いずに、鋼管杭の下端部を根固め部の底面部から離間した状態で、鋼管杭の位置を保持して、流動性固化材を固結させることができるため、根固め式の鋼管杭の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

特に、第１１発明によれば、杭打工程では、海底地盤内に打設された導杭及び鋼管杭に導枠を連結し、浮体部及び導枠で、鋼管杭の下端部を根固め部の底面部から離間した状態で、鋼管杭の位置を保持して、流動性固化材を固結させることで、導杭及び導枠の負荷を軽減し、１本の導枠に連結できる鋼管杭の数を増やし、導杭及び導枠を設ける数を削減できるため、根固め式の鋼管杭の施工における導杭及び導枠の施工時間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置の第１実施形態を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置の第１実施形態における連結治具として用いられたワイヤを示す平面図であり、（ｂ）は、その連結治具として用いられたワイヤを拡大して示す部分拡大断面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置の第１実施形態における連結治具として用いられたボルト及びナットを示す平面図であり、（ｂ）は、その連結治具として用いられたボルト及びナットを拡大して示す部分拡大断面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置の第１実施形態における緩衝材として用いられたダンパを示す平面図であり、（ｂ）は、その緩衝材として用いられたダンパを拡大して示す部分拡大断面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置の第１実施形態における緩衝材として用いられた防振ゴムを示す平面図であり、（ｂ）は、その緩衝材として用いられた防振ゴムを拡大して示す部分拡大断面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置の第１実施形態における拘束材として用いられたワイヤを示す平面図であり、（ｂ）は、その拘束材として用いられたワイヤを拡大して示す部分拡大断面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置の第１実施形態における各構成に作用する力を示す正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法の第１実施形態における鋼管杭の自沈防止装置を取り付けて鋼管杭を海底地盤内に打ち込む杭打工程の前半を示す正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法の第１実施形態における鋼管杭の自沈防止装置を取り付けて鋼管杭を海底地盤内に打ち込む杭打工程の後半を示す正面図であり、（ｃ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法の第１実施形態における鋼管杭の自沈防止装置を撤去する撤去工程を示す正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置の第２実施形態を示す正面図である。 本発明を適用したセンサ部を備える鋼管杭の自沈防止装置の第２実施形態を示す正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法の第２実施形態における鋼管杭の自沈防止装置を取り付けて鋼管杭を海底地盤内に打ち込む杭打工程の前半を示す正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法の第２実施形態における鋼管杭の自沈防止装置を取り付けて鋼管杭を海底地盤内に打ち込む杭打工程の後半を示す正面図であり、（ｂ）は、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法の第２実施形態における鋼管杭の自沈防止装置を撤去する撤去工程を示す正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造を示す正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法における鋼管杭の自沈防止構造を取り付けて鋼管杭を海底地盤内に打ち込む杭打工程の前半を示す正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法における鋼管杭の自沈防止構造を取り付けて鋼管杭を海底地盤内に打ち込む杭打工程の後半を示す正面図である。 本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法における鋼管杭の自沈防止構造を撤去する撤去工程を示す正面図である。

以下、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１を実施するための第１実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、図１に示すように、主に海上で施工する根固め式の鋼管杭８の自沈を防止するものとして用いられる。

鋼管杭８は、主にスパイラル鋼管（例えば外径４００ｍｍ以上１６００ｍｍ以下程度）が用いられる。鋼管杭８は、例えば、孔開き鋼板等の接続部８ａを有し、接続部８ａを用いてワイヤ等の連結治具３と連結される。接続部８ａは鋼管杭８の外周に溶接等で取り付けられる。接続部８ａは、例えば、３本以上の複数設けられる。複数の接続部８ａは、例えば、鋼管杭８の軸方向を中心として、同一円周上に等間隔で設けられる。なお、複数の接続部８ａは、同一円周上に等間隔で設けられるものに限定されない。

鋼管杭８は、主に、港湾工事で桟橋基礎等に適用され、複数設けられる。鋼管杭８は、高さ方向Ｚに延び、海底地盤９内に下端部８ｕが打設される。鋼管杭８の下端部８ｕは、海底地盤９内の根固め部８１の中に設けられる。鋼管杭８は、根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で下端部８ｕが設けられることで、下端部８ｕから鋼管杭８の荷重が分散され、支持力が得られる。

鋼管杭８の施工において、鋼管杭８は、下端部８ｕ周辺の根固め部８１に流動性固化材（例えばセメントミルク）を充填し固結することで、根固めが設けられる。このとき、鋼管杭８は、流動性固化材が固結する前に、主に自重による自沈により、底面部８１ｕと接する海底地盤９に下端部８ｕが位置する場合があり、この場合には、下端部８ｕに接する海底地盤９に局所的に大きな力が作用し、海底地盤９が破壊され、十分な支持力が得られないことが起こり得る。このため、鋼管杭８は、流動性固化材が固結していない状態において、自重による自沈を防止し、下端部８ｕを底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持し、下端部８ｕの荷重を根固め部８１内に分散させる必要がある。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、海水に浮かび、鋼管杭８と連結される浮体部２を備える。

浮体部２は、主に鋼鉄製の容器が用いられ、空気や海水等の流体を内部に長時間保持できる気密性の高い空間２０ｓを有する。浮体部２は、鋼鉄製の材料の他、例えば、樹脂製の材料が用いられてもよい。

浮体部２は、例えば、鋼管杭８の外周を囲む筒状の容器が用いられ、鋼管杭８の外径よりも一回り大きい中空部２０が形成される。浮体部２は、主に、外径１６００ｍｍ、板厚２２ｍｍ、全長２０ｍ程度の鋼管杭８に対して、外径２５００ｍｍ、厚み１５０ｍｍ、全長１５ｍ程度の筒状である。浮体部２の形状は、筒状の他、例えば、球状等の立体でもよい。

浮体部２は、例えば、孔開き鋼板等の第１接続部２ａと第２接続部２ｂとを有し、第１接続部２ａ及び第２接続部２ｂの少なくとも何れかにワイヤ等が連結されてもよい。浮体部２は、主に、第１接続部２ａが容器の内側面に溶接等で取り付けられ、第２接続部２ｂが容器の外側面に溶接等で取り付けられる。第１接続部２ａは、例えば、３本以上の複数設けられる。複数の第１接続部２ａは、例えば、鋼管杭８の軸方向を中心として、同一円周上に等間隔で設けられる。なお、複数の第１接続部２ａは、同一円周上に等間隔で設けられるものに限定されない。第２接続部２ｂは、例えば、１本又は複数設けられ、より好ましくは、３本以上の複数設けられる。複数の第２接続部２ｂは、例えば、鋼管杭８の軸方向を中心として、同一円周上に等間隔で設けられる。なお、複数の第２接続部２ｂは、同一円周上に等間隔で設けられるものに限定されない。

浮体部２は、例えば、空間２０ｓの内部に流体を吸排する吸排部２１を有する。吸排部２１は、浮体部２の容器の表面に設けられる。吸排部２１は、空間２０ｓの内部の流体、例えば海水を吸排することで、浮体部２の浮力を制御する。吸排部２１は、空間２０ｓの内部と外部とをつなぐ吸排口を有する他、例えば、空間２０ｓの内部の流体を吸排するポンプ等を有してもよく、自動で空間２０ｓの内部の流体を吸排する制御回路等を有してもよい。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、１本の鋼管杭８に対して１つの浮体部２が連結される他、例えば、１本の鋼管杭８に対して複数の浮体部２が連結されてもよい。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、１本の鋼管杭８に対して複数の浮体部２が用いられる場合、例えば、各浮体部２が同一の形状でもよく、それぞれ異なる形状でもよい。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、図２に示すように、ワイヤ等の連結治具３により浮体部２が鋼管杭８と連結される。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、浮体部２の第１接続部２ａが、鋼管杭８の接続部８ａよりも高さ方向Ｚの上方に設けられる。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、連結治具３に引張力が作用するように、第１接続部２ａ及び接続部８ａが連結治具３で連結される。このとき、浮体部２の浮力が鋼管杭８に伝達される状態となる。

連結治具３は、図２（ａ）では４本設けられているが、３本以上の複数設けられてもよい。複数の連結治具３は、例えば、鋼管杭８の軸方向を中心として、同一円周上に等間隔で設けられる。なお、複数の連結治具３は、同一円周上に等間隔で設けられるものに限定されない。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、連結治具３としてワイヤが用いられる他、例えば図３に示すように、連結治具３としてボルト及びナットが用いられてもよい。この場合、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、第１接続部２ａ及び接続部８ａが、高さ方向Ｚに沿って互いに略同一の位置で、かつボルトの締結が可能な上端や下端に設けられ、第１方向Ｘ又は第２方向Ｙに沿って互いに隣接する。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、ナットに螺設されたボルトにより、第１接続部２ａが接続部８ａと連結され、浮体部２の浮力が鋼管杭８に伝達される状態となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば図４に示すように、ダンパ等の緩衝材５を備える。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、第１接続部２ａ及び接続部８ａが、高さ方向Ｚに沿って互いに略同一の位置に設けられ、第１方向Ｘ又は第２方向Ｙに沿って互いに対向する。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、緩衝材５が、互いに対向する第１接続部２ａ及び接続部８ａに、ボルト等を用いて連結される。このとき、浮体部２の浮力が鋼管杭８に伝達される状態となる。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、緩衝材５が、浮体部２から与えられた力に応じて長さが変動（図４（ｂ）の矢印方向）し、鋼管杭８の横揺れを防ぐ。

緩衝材５は、図４（ａ）では４本設けられているが、３本以上の複数設けられてもよい。複数の緩衝材５は、例えば、鋼管杭８の軸方向を中心として、同一円周上に等間隔で設けられる。なお、複数の緩衝材５は、同一円周上に等間隔で設けられるものに限定されない。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、緩衝材５としてダンパが用いられる他、例えば図５に示すように、緩衝材５として防振ゴム等を用いてもよい。この場合、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、緩衝材５が、浮体部２の内側面及び鋼管杭８の外周に、図示しないボルト等を用いて連結される。このとき、浮体部２の浮力が鋼管杭８に伝達される状態となる。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、緩衝材５が、浮体部２から与えられた力に応じてせん断変形（図５（ａ）の矢印方向）し、鋼管杭８の横揺れを防ぐ。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、連結治具３及び緩衝材５の少なくとも何れかが設けられる他、例えば、連結治具３及び緩衝材５を設けずに、鋼管杭８と連結されてもよい。この場合、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば、体積を膨張させた浮体部２が、鋼管杭８と密着して連結されてもよい。このとき、浮体部２の浮力が摩擦力等によって鋼管杭８に伝達される状態となる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば図６に示すように、ワイヤ等の拘束材４を備える。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、拘束材４が、浮体部２の第２接続部２ｂ、及び海底地盤９内に打設されたアンカー４１と連結される。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、拘束材４に引張力が作用するように、第２接続部２ｂ及びアンカー４１が拘束材４で連結される。このとき、拘束材４の引張力が浮体部２に伝達される状態となり、海底地盤９面から浮体部２までの距離が略一定に保たれる。

拘束材４は、１本又は複数設けられ、より好ましくは、３本以上の複数設けられる。複数の拘束材４は、例えば、鋼管杭８の軸方向を中心として、同一円周上に等間隔で設けられる。なお、複数の拘束材４は、同一円周上に等間隔で設けられるものに限定されない。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、図７に示すように、鋼管杭８には、沈む方向に自重Ｇが作用し、浮かぶ方向に、連結される浮体部２から伝達される浮力Ｆが作用する。このとき、浮力Ｆが自重Ｇ以上のため、浮体部２を鋼管杭８に連結することで、鋼管杭８の自沈を防止することができる。

また、浮体部２には、浮かぶ方向に浮力Ｆが作用し、沈む方向に、連結される鋼管杭８から伝達される自重Ｇ、及び連結される拘束材４から、浮力Ｆによって発生した引張力Ｔが作用する。このとき、自重Ｇ及び引張力Ｔの合力が浮力Ｆと略等しいため、海底地盤９面から浮体部２までの距離が略一定に保たれ、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持することができる。

ここで、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、図８（ａ）〜図９（ｂ）に示すように、鋼管杭の自沈防止装置１を取り付けて鋼管杭８を海底地盤９内に打ち込む杭打工程を備える。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、図９（ｃ）に示すように、根固め部８１の流動性固化材が固結したのち、必要に応じて鋼管杭の自沈防止装置１を撤去する撤去工程を備えてもよい。

杭打工程では、図８（ａ）に示すように、浮体部２を鋼管杭８の打設予定位置の上方に浮かばせ、アンカー４１が鋼管杭８の打設予定位置の周辺に打設される。杭打工程では、複数のアンカー４１を打設する場合、例えば、鋼管杭８の打設予定位置の高さ方向Ｚを中心として、同一円周上に等間隔で複数のアンカー４１を打設する。なお、杭打工程では、複数のアンカー４１を、同一円周上に等間隔で打設するものに限定されない。なお、最初にアンカー４１を鋼管杭８の打設予定位置の周辺に打設し、浮体部２を海上に浮かべても良い。

杭打工程では、次に、図８（ｂ）に示すように、図示しないバイブロハンマ等を用いて、鋼管杭８を、中空部２０に挿通し、海底地盤９内に打設する。杭打工程では、水又は流動性固化材を噴射する複数のノズル等を、予め鋼管杭８の下端部８ｕ側の周方向に所定の間隔で取り付けておく。このノズルから水を噴射して鋼管杭８を打設、その後、海底地盤９内に打設された鋼管杭８の下端部８ｕの周辺に、流動性固化材を充填した根固め部８１が設けられる。杭打工程では、バイブロハンマ等を吊っている海上クレーン等で鋼管杭８を支えて、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持する。なお、鋼管杭８の打設において水ではなく流動性固化材を噴射してもよいし、水や流動性固化材は噴射せずにバイブロハンマ等のみで打設してもよい。

杭打工程では、例えば、バイブロハンマ等を用いる他、例えば、鋼管杭８内に挿入した図示しない掘削ロッドを用いて、鋼管杭８を海底地盤９内に打設したあと、鋼管杭８の下端部８ｕの周辺に流動性固化材を充填した根固め部８１を設けてもよい。

杭打工程では、次に、図９（ａ）に示すように、ワイヤ等の連結治具３を用いて、浮体部２と鋼管杭８とを連結する。杭打工程では、浮体部２の第１接続部２ａ及び鋼管杭８の接続部８ａに、潜水士等が海中で連結治具３を取り付ける。

杭打工程では、第１接続部２ａ及び接続部８ａに連結治具３を取り付ける前に、例えば吸排部２１により浮体部２の空間２０ｓの内部に海水を給水する等を行い、浮体部２を沈ませる。そして、杭打工程では、第１接続部２ａ及び接続部８ａに連結治具３を取り付けたあとに、例えば吸排部２１により空間２０ｓの内部の海水を排水する等を行い、浮体部２を浮上させる（図９（ａ）の矢印方向）。杭打工程では、浮体部２を浮上させると、連結治具３に引張力が作用するように、第１接続部２ａ及び接続部８ａが連結治具３で連結される。このとき、浮体部２の浮力が鋼管杭８に伝達される状態となる。

杭打工程では、連結治具３に引張力を作用させるとき、吸排部２１により空間２０ｓの内部に海水を吸排し、浮体部２の浮力を制御する他、例えば、吸排部２１により空間２０ｓの内部に空気を吸排し、浮体部２の浮力を制御してもよく、例えば、浮体部２を意図的に海中に押し込んだあと、連結治具３を取り付け、浮体部２の押し込みを終了して、連結治具３に引張力が作用するようにしてもよい。

杭打工程では、連結治具３を用いて浮体部２と鋼管杭８とを連結する他、例えば図４及び図５に示す緩衝材５を用いて、浮体部２と鋼管杭８とを連結してもよい。

杭打工程では、次に、図９（ｂ）に示すように、浮体部２及びアンカー４１にワイヤ等の拘束材４を連結する。杭打工程では、浮体部２の第２接続部２ｂ及びアンカー４１に、潜水士等が海中で拘束材４を取り付ける。

杭打工程では、第２接続部２ｂ及びアンカー４１に拘束材４を取り付けたあとに、例えば吸排部２１により空間２０ｓの内部の海水を排水する等を行い、浮体部２を浮上させる（図９（ｂ）の矢印方向）。杭打工程では、浮体部２を浮上させると、拘束材４に引張力が作用するように、浮体部２及びアンカー４１が拘束材４で連結される。このとき、拘束材４の引張力が浮体部２に伝達される状態となる。

杭打工程では、浮体部２及びアンカー４１に拘束材４を連結したあと、海上クレーン等で吊っているバイブロハンマ等から鋼管杭８を取り外す。このとき、杭打工程では、拘束材４の引張力が浮体部２に伝達されることで、海底地盤９面から浮体部２までの距離が略一定に保たれ、浮体部２の必要以上の浮き上がりを防止し、鋼管杭８の下端部８ｕが根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置が保持される。この状態で根固め部８１に充填された流動性固化材を固結させる（例えば、１〜２日程度）。

なお、杭打工程では、アンカー４１の打設及び浮体部２を海上に浮かばせたあと、鋼管杭８を打設する順番の他、例えば、鋼管杭８を打設したあと、アンカー４１の打設及び浮体部２を海上に浮かばせる順番で行ってもよい。

撤去工程は、杭打工程を行ったあと、必要に応じて行われる。撤去工程では、図９（ｃ）に示すように、根固め部８１の流動性固化材を固結させたあと、鋼管杭の自沈防止装置１を撤去する。撤去工程では、拘束材４及び連結治具３に引張力が作用しないように、浮体部２の空間２０ｓの内部の海水を調整し、潜水士等が、第２接続部２ｂ及びアンカー４１に連結された拘束材４を取り外して回収し、海底地盤９内に打設されたアンカー４１を引き抜いて回収する。撤去工程では、潜水士等が、第１接続部２ａ及び接続部８ａに連結された連結治具３を取り外して回収する。

撤去工程では、拘束材４及びアンカー４１を回収したあと、連結治具３を回収する順番の他、例えば、連結治具３を回収したあと、拘束材４及びアンカー４１を回収する順番で行ってもよい。

撤去工程では、拘束材４及び連結治具３を取り外したあと、浮体部２を回収することで、鋼管杭８の施工が完了する。このとき、根固め部８１の中に、鋼管杭８の下端部８ｕが根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で設けられる。撤去工程で回収した浮体部２、連結治具３、及び拘束材４は、例えば、別の杭打工程に再利用されてもよい。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、浮体部２及びアンカー４１に連結される１本又は複数の拘束材４を備え、海底地盤９面から浮体部２までの距離を略一定に保つことで、鋼管杭８を支える他の構成を用いずに、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持することができるため、根固め式の鋼管杭８の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、特に、３本以上の複数の拘束材４を備え、鋼管杭８の軸方向を中心として、同一円周上に等間隔で設けられることで、波浪等に伴う鋼管杭８の横揺れの力が各拘束材４へ均等に伝達されるため、海上の環境に対して影響を受け難い根固め式の鋼管杭８の施工を実施することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、浮体部２と鋼管杭８との間に緩衝材５を備えることで、波浪に伴う鋼管杭８の横揺れを抑制できるため、海上の環境に対して影響を受け難い根固め式の鋼管杭８の施工を実施することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、鋼管杭の自沈防止装置１の有する浮体部２を取り付けて鋼管杭８を海底地盤９内に打ち込む杭打工程を備える。杭打工程では、アンカー４１及び浮体部２に拘束材４を連結し、海底地盤９面から浮体部２までの距離を略一定に保つことで、鋼管杭８を支える他の構成を用いずに、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持して、流動性固化材を固結させることができるため、根固め式の鋼管杭８の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、特に、根固め部８１に充填された流動性固化材を固結したあと、鋼管杭の自沈防止装置１を撤去する撤去工程を実施することで、鋼管杭の自沈防止装置１を回収及び再利用できるため、材工費を削減することが可能である。

次に、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１を実施するための第２実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、図１０に示すように、吸排部２１が、海面よりも上に気体用吸排口２１ａと、液体用排出口２１ｂとを有し、海面よりも下に液体用吸入口２１ｃを有する。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、吸排部２１が、気体用吸排口２１ａ、液体用排出口２１ｂ、及び液体用吸入口２１ｃを有する他、例えば、海面よりも上に気体用の吸排と液体用の排出とを共有する１つの吸排口、及び海面よりも下に液体用吸入口２１ｃを有してもよい。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、潮位に応じて浮体部２の空間２０ｓの内部から、吸排部２１により流体を吸排して、海底地盤９面から浮体部２までの距離を略一定に保つ。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば、干潮（図１０（ａ））から満潮（図１０（ｂ））にかけて海底地盤９面と海面との距離が大きくなるとき、液体用吸入口２１ｃから空間２０ｓの内部に海水９１を吸入して、浮体部２を沈ませることで、海底地盤９面と浮体部２との距離を略一定に保つ。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば、満潮から干潮にかけて海底地盤９面と海面との距離が小さくなるとき、液体用排出口２１ｂから空間２０ｓの内部の海水９１を排出して、浮体部２を浮上させることで、海底地盤９面と浮体部２との距離を略一定に保つ。このため、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、空間２０ｓの内部の海水９１が、図１０（ａ）に示す干潮時に最も少なく、図１０（ｂ）に示す満潮時に最も多い。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば、浮体部２の高さ方向Ｚの位置を測定するセンサ部６０を備える。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、吸排部２１が、センサ部６０の測定した結果に基づき、空間２０ｓの内部の流体を吸排して、海底地盤９面から浮体部２までの距離を略一定に保つ。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば図１１（ａ）に示すように、センサ部６０が水圧計を有する。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、水圧計が、海面よりも下における浮体部２に設けられた第１水圧計６１ａと、海底地盤９面に設けられた第２水圧計６１ｂとを有する。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、第１水圧計６１ａが浮体部２に作用する水圧を測定し、第２水圧計６１ｂが海底地盤９面での水圧を測定する。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、吸排部２１が、各水圧計６１ａ、６１ｂの測定した結果の差分に基づいて、空間２０ｓの内部の流体を吸排して、海底地盤９面から浮体部２までの距離を略一定に保つ。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば、各水圧計６１ａ、６１ｂの測定した結果の差分が一定の範囲内の場合に、吸排部２１が海底地盤９面から浮体部２までの距離を一定と判断し、空間２０ｓの内部に海水９１の吸排を実施しない。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば、各水圧計６１ａ、６１ｂの測定した結果の差分が一定の範囲を外れた場合に、吸排部２１が、空間２０ｓの内部に海水９１を吸排して、海底地盤９面から浮体部２までの距離を略一定に保つ。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば図１１（ｂ）に示すように、センサ部６０が主に標高を測定するＧＰＳ（Global Positioning System）等の位置情報装置６２を有する。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、位置情報装置６２が、海面よりも上における浮体部２に設けられる。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、吸排部２１が、位置情報装置６２の観測した結果に基づいて、空間２０ｓの内部の流体を吸排して、海底地盤９面から浮体部２までの距離を略一定に保つ。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば、位置情報装置６２の測定した結果が一定の範囲内の場合に、吸排部２１が海底地盤９面から浮体部２までの距離を一定と判断し、空間２０ｓの内部に海水９１の吸排を実施しない。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、例えば、位置情報装置６２の測定した結果が一定の範囲を外れた場合に、吸排部２１が、空間２０ｓの内部に海水９１を吸排して、海底地盤９面から浮体部２までの距離を一定に保つ。

ここで、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、図１２（ａ）〜図１３（ａ）に示すように、鋼管杭の自沈防止装置１を取り付けて鋼管杭８を海底地盤９内に打ち込む杭打工程を備える。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、図１３（ｂ）に示すように、根固め部８１の流動性固化材が固結したのち、必要に応じて鋼管杭の自沈防止装置１を撤去する撤去工程を備えてもよい。

杭打工程では、最初に、図１２（ａ）に示すように、浮体部２を海上に浮かばせる。杭打工程では、浮体部２を鋼管杭８の打設予定位置の上方に浮かばせる。

杭打工程では、次に、図１２（ｂ）に示すように、図示しないバイブロハンマを等用いて、鋼管杭８を、中空部２０に挿通し、海底地盤９内に打設する。杭打工程では、水又は流動性固化材を噴射する複数のノズル等を、予め鋼管杭８の下端部８ｕ側の周方向に所定の間隔で取り付けておく。このノズルから水を噴射して鋼管杭８を打設、その後、海底地盤９内に打設された鋼管杭８の下端部８ｕの周辺に、流動性固化材を充填した根固め部８１が設けられる。杭打工程では、バイブロハンマ等を吊っている海上クレーン等で鋼管杭８を支えて、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持する。

杭打工程では、次に、図１３（ａ）に示すように、ワイヤ等の連結治具３を用いて、浮体部２と鋼管杭８とを連結する。杭打工程では、浮体部２の第１接続部２ａ及び鋼管杭８の接続部８ａに、潜水士等が海中で連結治具３を取り付ける。

杭打工程では、第１接続部２ａ及び接続部８ａに連結治具３を取り付ける前に、例えば液体用吸入口２１ｃにより浮体部２の空間２０ｓの内部に海水を給水する等を行い、浮体部２を沈ませる。そして、杭打工程では、第１接続部２ａ及び接続部８ａに連結治具３を取り付けたあとに、例えば液体用排出口２１ｂにより空間２０ｓの内部の海水を排水する等を行い、浮体部２を浮上させる。杭打工程では、浮体部２を浮上させると、連結治具３に引張力が作用するように、第１接続部２ａ及び接続部８ａが連結治具３で連結される。このとき、浮体部２の浮力が鋼管杭８に伝達される状態となる。

杭打工程では、浮体部２及び鋼管杭８を連結したあと、海上クレーン等で吊っているバイブロハンマ等から鋼管杭８を取り外す。このとき、杭打工程では、潮位に応じて吸排部２１により空間２０ｓの内部の流体を吸排することで、海底地盤９面から浮体部２までの距離が略一定に保たれ、鋼管杭８の下端部８ｕが根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置が保持される。この状態で根固め部８１に充填された流動性固化材を固結させる。

なお、杭打工程では、浮体部２を海上に浮かばせたあと、鋼管杭８を打設する順番の他、例えば、鋼管杭８を打設したあと、浮体部２を海上に浮かばせる順番で行ってもよい。

撤去工程は、杭打工程を行ったあと、必要に応じて行われる。撤去工程では、図１３（ｂ）に示すように、根固め部８１の流動性固化材を固結させたあと、鋼管杭の自沈防止装置１を撤去する。撤去工程では、連結治具３に引張力が作用しないように、浮体部２の空間２０ｓの内部の海水を調整し、潜水士等が、第１接続部２ａ及び接続部８ａに連結された連結治具３を取り外して回収する。

撤去工程では、連結治具３を取り外したあと、浮体部２を回収することで、鋼管杭８の施工が完了する。このとき、根固め部８１の中に、鋼管杭８の下端部８ｕが根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で設けられる。撤去工程で回収した浮体部２及び連結治具３は、例えば、別の杭打工程に再利用されてもよい。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、吸排部２１が、空間２０ｓの内部の流体を吸排し、海底地盤９面から浮体部２までの距離を略一定に保つことで、鋼管杭８を支える他の構成を用いずに、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持することができるため、根固め式の鋼管杭８の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、鋼管杭の自沈防止装置１の有する浮体部２を取り付けて鋼管杭８を海底地盤９内に打ち込む杭打工程を備える。杭打工程では、吸排部２１により空間２０ｓの内部の流体を吸排して、海底地盤９面から浮体部２までの距離を略一定に保つことで、鋼管杭８を支える他の構成を用いずに、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持して、流動性固化材を固結させることができるため、根固め式の鋼管杭８の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、特に、根固め部８１に充填された流動性固化材を固結したあと、鋼管杭の自沈防止装置１を撤去する撤去工程を実施することで、鋼管杭の自沈防止装置１を回収及び再利用できるため、材工費を削減することが可能である。

次に、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、図１４に示すように、浮体部２を有する鋼管杭の自沈防止装置１と、海底地盤９内に打設された導杭７１と、鋼管杭８及び導杭７１と連結される導枠７２とを備える。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、導杭７１として、主に鋼管が用いられる。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、導杭７１が、海上から高さ方向Ｚに延び、海底地盤９内に打設される。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、導杭７１の下端部周辺には、流動性固化材を固結させた根固めが設けられず、鋼管杭８の施工後に導杭７１が撤去される。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、導杭７１が、例えば、連結される複数の鋼管杭８と一列に並ぶ。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、導枠７２として、主にＨ形鋼が用いられる。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、導枠７２が、導杭７１に対して略垂直（海面と略平行）に延び、導杭７１と連結される。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、例えば、導枠７２が、３本以上の鋼管杭８を支える。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、浮体部２及び導枠７２が鋼管杭８と連結され、鋼管杭８の下端部８ｕが根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置が保持される。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、浮体部２が、鋼管杭８を支える導枠７２への負荷を軽減する。このとき、浮体部２は、海底地盤９面と浮体部２との距離が略一定に保たれる他、例えば、海底地盤９面と浮体部２との距離が潮位等により変動した場合においても、導枠７２への負荷を軽減することができる。

ここで、本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、図１５〜図１６に示すように、鋼管杭の自沈防止構造７を取り付けて鋼管杭８を海底地盤９内に打ち込む杭打工程を備える。本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、図１７に示すように、根固め部８１の流動性固化材が固結したのち、必要に応じて鋼管杭の自沈防止構造７を撤去する撤去工程を備えてもよい。

杭打工程では、最初に、図１５（ａ）に示すように、海底地盤９内に導杭７１を打設し、導杭７１に導枠７２を連結する。杭打工程では、導枠７２が鋼管杭８の打設予定位置の上方に配置される。

杭打工程では、次に、図１５（ｂ）に示すように、浮体部２を海上に浮かばせる。このとき、杭打工程では、浮体部２を鋼管杭８の打設予定位置の上方に浮かばせる。打設工程では、導杭７１を打設し、導枠７２を配置したあと、浮体部２を浮かばせる順番の他、例えば、浮体部２を浮かばせたあと、導杭７１を打設し、導枠７２を配置する順番で行ってもよい。

杭打工程では、次に、図１６（ａ）に示すように、図示しないバイブロハンマ等を用いて、鋼管杭８を、中空部２０に挿通し、海底地盤９内に打設する。杭打工程では、水又は流動性固化材を噴射する複数のノズル等を、予め鋼管杭８の下端部８ｕ側の周方向に所定の間隔で取り付けておく。このノズルから水を噴射して鋼管杭８を打設、その後、海底地盤９内に打設された鋼管杭８の下端部８ｕの周辺に、流動性固化材を充填した根固め部８１が設けられる。杭打工程では、バイブロハンマ等を吊っている海上クレーン等で鋼管杭８を支えて、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持する。

杭打工程では、次に、図１６（ｂ）に示すように、導枠７２と鋼管杭８とを連結し、ワイヤ等の連結治具３を用いて、浮体部２と鋼管杭８とを連結する。杭打工程では、浮体部２の第１接続部２ａ及び鋼管杭８の接続部８ａに、潜水士等が海中で連結治具３を取り付ける。

杭打工程では、第１接続部２ａ及び接続部８ａに連結治具３を取り付ける前に、例えば吸排部２１により浮体部２の空間２０ｓの内部に海水を給水する等を行い、浮体部２を沈ませる。そして、杭打工程では、第１接続部２ａ及び接続部８ａに連結治具３を取り付けたあとに、例えば吸排部２１により空間２０ｓの内部の海水を排水する等を行い、浮体部２を浮上させる（図１６（ｂ）の矢印方向）。杭打工程では、浮体部２を浮上させると、連結治具３に引張力が作用するように、第１接続部２ａ及び接続部８ａが連結治具３で連結される。このとき、浮体部２の浮力が鋼管杭８に伝達される状態となる。

杭打工程では、浮体部２及び鋼管杭８に連結治具３を連結したあと、海上クレーン等で吊っているバイブロハンマ等から鋼管杭８を取り外す。このとき、杭打工程では、浮体部２及び導枠７２がバイブロハンマ等の代わりに鋼管杭８を支え、鋼管杭８の下端部８ｕが根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置が保持される。この状態で根固め部８１に充填された流動性固化材を固結させる。

なお、杭打工程では、導杭７１を打設し、導枠７２を配置し、浮体部２を浮かばせたあと、鋼管杭８を打設する順番の他、例えば、鋼管杭８を打設したあと、導杭７１を打設し、導枠７２を配置し、浮体部２を浮かばせる順番で行ってもよい。

撤去工程は、杭打工程を行ったあと、必要に応じて行われる。撤去工程では、図１７（ａ）に示すように、根固め部８１の流動性固化材を固結させたあと、導枠７２を導杭７１及び鋼管杭８から取り外して回収する。撤去工程では、導枠７２を取り外して回収したあと、海底地盤９内に打設された導杭７１を引き抜いて回収する。

撤去工程では、図１７（ｂ）に示すように、連結治具３に引張力が作用しないように、浮体部２の空間２０ｓの内部の海水を調整し、潜水士等が、第１接続部２ａ及び接続部８ａに連結された連結治具３を取り外して回収する。撤去工程では、連結治具３を取り外したあと、浮体部２を回収することで、鋼管杭８の施工が完了する。このとき、根固め部８１の中に、鋼管杭８の下端部８ｕが根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で設けられる。撤去工程で回収した浮体部２、連結治具３、導杭７１、及び導枠７２は、例えば、別の杭打工程に再利用されてもよい。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止装置１は、浮体部２と鋼管杭８とを連結し、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持することで、鋼管杭８を支える他の構成への負荷を軽減して根固めを設けることができ、他の構成を設ける数を削減できるため、根固め式の鋼管杭８の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止構造７は、浮体部２と鋼管杭８とを連結し、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持することで、導杭７１及び導枠７２への負荷を軽減し、１本の導枠７２に連結できる鋼管杭８の数を増やし、導杭７１及び導枠７２を設ける数を削減できるため、根固め式の鋼管杭８の施工における導杭７１及び導枠７２の施工時間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、鋼管杭の自沈防止装置１の有する浮体部２を取り付けて鋼管杭８を海底地盤９内に打ち込む杭打工程を備える。杭打工程では、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持して、流動性固化材を固結させることで、鋼管杭８を支える他の構成への負荷を軽減して根固めを設けることができ、他の構成を設ける数を削減できるため、根固め式の鋼管杭８の施工を含む海上施工全体の施工期間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、特に、杭打工程では、海底地盤９内に打設された導杭７１及び鋼管杭８に導枠７２を連結し、浮体部２及び導枠７２で、鋼管杭８の下端部８ｕを根固め部８１の底面部８１ｕから離間した状態で、鋼管杭８の位置を保持して、流動性固化材を固結させることで、導杭７１及び導枠７２の負荷を軽減し、１本の導枠７２に連結できる鋼管杭８の数を増やし、導杭７１及び導枠７２を設ける数を削減できるため、根固め式の鋼管杭８の施工における導杭７１及び導枠７２の施工時間の短縮及び材工費の削減を実現することが可能である。

本発明を適用した鋼管杭の自沈防止工法は、特に、根固め部８１に充填された流動性固化材を固結したあと、鋼管杭の自沈防止構造７を撤去する撤去工程を実施することで、鋼管杭の自沈防止構造７を回収及び再利用できるため、材工費を削減することが可能である。

なお、上述した説明における「略一定」とは、流動性固化材となるソイルセメント等の最大粒径以下の範囲内として用いた。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。

１ ：鋼管杭の自沈防止装置
２ ：浮体部
２ａ ：第１接続部
２ｂ ：第２接続部
２０ ：中空部
２０ｓ ：空間
２１ ：吸排部
２１ａ ：気体用吸排口
２１ｂ ：液体用排出口
２１ｃ ：液体用吸入口
３ ：連結治具
４ ：拘束材
４１ ：アンカー
５ ：緩衝材
６０ ：センサ部
６１ａ ：第１水圧計
６１ｂ ：第２水圧計
６２ ：位置情報装置
７ ：鋼管杭の自沈防止構造
７１ ：導杭
７２ ：導枠
８ ：鋼管杭
８ａ ：接続部
８ｕ ：下端部
８１ ：根固め部
８１ｕ ：底面部
９ ：海底地盤
９１ ：海水
Ｘ ：第１方向
Ｙ ：第２方向
Ｚ ：高さ方向

Claims (11)

1. 鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止装置であって、
   海水に浮かび、鋼管杭と連結される浮体部を備え、
   前記浮体部は、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた前記鋼管杭の下端部を、前記根固め部の底面部から離間した状態で、連結される前記鋼管杭に浮力を伝達して、前記鋼管杭の位置を保持するものであること
   を特徴とする鋼管杭の自沈防止装置。
2. 前記浮体部及び海底地盤内に打設されたアンカーと連結される１本又は複数の拘束材をさらに備え、
   前記拘束材は、連結される前記浮体部に前記浮力によって発生する引張力を伝達して、海底地盤面から前記浮体部までの距離を略一定に保つものであること
   を特徴とする請求項１記載の鋼管杭の自沈防止装置。
3. 前記浮体部は、気密性の高い空間と、前記空間の内部の流体を吸排する吸排部とを有し、
   前記吸排部は、前記空間の内部の前記流体を吸排して、前記浮体部の前記浮力を制御するものであること
   を特徴とする請求項１又は２記載の鋼管杭の自沈防止装置。
4. 前記浮体部の高さ方向の位置を測定するセンサ部をさらに備え、
   前記吸排部は、前記センサ部の測定した結果に基づき、前記空間の内部の前記流体を吸排して、海底地盤面から前記浮体部までの距離を略一定に保つものであること
   を特徴とする請求項３記載の鋼管杭の自沈防止装置。
5. 前記センサ部は、前記浮体部に作用する水圧と前記海底地盤面での水圧とを測定する水圧計、及び前記浮体部の標高を測定する位置情報装置の少なくとも何れかを有すること
   を特徴とする請求項４記載の鋼管杭の自沈防止装置。
6. 前記浮体部と前記鋼管杭との間に設けられた緩衝材をさらに備え、
   前記緩衝材は、前記鋼管杭の横揺れを防ぐものであること
   を特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の鋼管杭の自沈防止装置。
7. 鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止構造であって、
   海水に浮かび、鋼管杭と連結される浮体部を有する鋼管杭の自沈防止装置と、海底地盤内に打設された導杭と、前記鋼管杭及び前記導杭と連結される導枠とを備え、
   前記浮体部は、連結される前記鋼管杭に浮力を伝達するものであり、
   前記浮体部及び前記導枠は、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた前記鋼管杭の下端部を、前記根固め部の底面部から離間した状態で、前記鋼管杭の位置を保持するものであること
   を特徴とする鋼管杭の自沈防止構造。
8. 鋼管杭の自沈を防止する鋼管杭の自沈防止工法であって、
   鋼管杭の自沈防止装置を取り付けて鋼管杭を海底地盤内に打ち込む杭打工程を備え、
   前記鋼管杭の自沈防止装置は、海水に浮かぶ浮体部を有し、
   前記杭打工程は、前記鋼管杭を前記浮体部と連結し、海底地盤内に流動性固化材を充填した根固め部の中に設けられた前記鋼管杭の下端部を、前記根固め部の底面部から離間した状態で、前記鋼管杭の位置を保持し、前記流動性固化材を固結させること
   を特徴とする鋼管杭の自沈防止工法。
9. 前記杭打工程は、前記浮体部及び海底地盤内に打設されたアンカーに拘束材を連結し、海底地盤面から前記浮体部までの距離を略一定に保つこと
   を特徴とする請求項８記載の鋼管杭の自沈防止工法。
10. 前記浮体部は、気密性の高い空間と、前記空間の内部の流体を吸排する吸排部と、を有し、
    前記杭打工程は、前記吸排部により前記空間の内部の前記流体を吸排して、海底地盤面から前記浮体部までの距離を略一定に保つこと
    を特徴とする請求項８記載の鋼管杭の自沈防止工法。
11. 前記杭打工程は、海底地盤内に打設された導杭及び前記鋼管杭に導枠を連結し、前記浮体部及び前記導枠で、前記鋼管杭の下端部を前記根固め部の底面部から離間した状態で、前記鋼管杭の位置を保持すること
    を特徴とする請求項８記載の鋼管杭の自沈防止工法。
    
    
    
    

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