JP6839524B2 - 水上構造物における脚部の鋼管杭への支持構造及び支持方法 - Google Patents

Description

本発明は水上構造物を支持する中空断面形状の脚部を水底地盤に支持される鋼管杭に接合する前に、脚部の鉛直性を確保しながら、脚部を鋼管杭の天端上に支持させる脚部の鋼管杭への支持構造及び支持方法に関するものである。

洋上等の水上構造物を支持する中空断面形状の脚部を海底等の水底地盤に支持される鋼管杭にグラウト材の充填により接合する場合、脚部は鋼管杭の回りを包囲した状態で配置され、両者が重なった区間の鋼管杭の外周面と脚部の内周面との間にグラウト材が充填されることにより鋼管杭に接合される（特許文献１参照）。

特に脚部内周面の、鋼管杭の天端に対応した位置に固定されたブラケットを鋼管杭の天端上に載置することにより脚部を鋼管杭に支持させる方法（特許文献１）では、脚部はブラケットが鋼管杭の天端上に載置された時点で鋼管杭に支持されて安定し、この状態で脚部と鋼管杭間にグラウト材が充填される。ブラケットは脚部の周方向に間隔を置いて複数箇所に固定されるか、周方向に連続し、環状に閉じた形に形成される。

特開２０１２−７７５３３号公報（段落００２１〜００４１、図２、図３）

しかしながら、水底地盤に先行して設置されている鋼管杭の軸線が鉛直方向に対して傾斜している場合、ブラケットを鋼管杭の天端上に単純に載置するのみでは鋼管杭の軸線の傾斜を修正して脚部を鋼管杭に支持させることができないため、脚部を水上で吊り支持したまま脚部の鉛直性を調整する作業が必要になる。

脚部の吊り下げ前に、水平に対して傾斜している鋼管杭の複数箇所の天端のレベルを計測する一方、この複数箇所の計測値の差に基づき、計測箇所毎に異なる高さのブラケットを製作し、この異なる高さの複数個のブラケットを脚部に固定した後に、脚部を鋼管杭上に吊り下げる方法も考えられるが、鋼管杭の設置後から脚部の設置までの期間が長引き、工期が長期化する難点がある。また設置済みの鋼管杭毎に異なる高さのブラケットを製作しなければならないため、ブラケットの製作効率が低下する。

本発明は上記背景より、脚部の内周面に固定されたブラケットを鋼管杭の天端上に載置することにより脚部を鋼管杭に支持させる方法において、鋼管杭の軸線が鉛直方向に対して傾斜している場合に、脚部の鋼管杭への載置時に現場での対応で脚部の鉛直性を確保することが可能な脚部の鋼管杭への支持構造及び支持方法を提案するものである。

請求項１に記載の発明の水上構造物における脚部の鋼管杭への支持構造は、水上構造物を支持する中空断面形状の脚部を、水底地盤に支持され、前記脚部の内径より小さい外径の鋼管杭の上方寄りの区間の周囲に配置し、前記脚部を前記鋼管杭の天端上に載置し、前記脚部の内周面と前記鋼管杭の外周面との間にグラウト材を充填し、前記脚部を前記鋼管杭に接合する方法において、前記脚部の鉛直性を確保しながら、前記脚部を前記鋼管杭の天端上に支持させる脚部の支持構造であり、
前記鋼管杭の天端に形成されたフランジ上の複数箇所に、周方向に間隔を置き、厚さの相違する調整材が、厚さ方向が前記鋼管杭の軸方向を向いて配置され、この全調整材上に前記脚部の前記軸方向中間部の内周面に固定されたブラケットが載置されており、
前記調整材は前記フランジ上に横溢した前記グラウト材中に埋設され、前記フランジに接合されていることを構成要件とする。

図１−（ａ）に示すように鋼管杭５の天端の内周側には脚部１内周面の、鋼管杭５天端に対応した位置に固定されたブラケット４を受けるフランジ５１が形成され、このフランジ５１の上面が鋼管杭５の天端面になる。フランジ５１は鋼管杭５の半径方向に、脚部１のブラケット４が載置可能な幅を有する。脚部１の内周面に固定されるブラケット４は脚部１の周方向に間隔を置いて部分的に配置される場合と、周方向に連続し、環状に形成される場合があり、周方向に部分的に配置される場合には、周方向にある程度、連続した長さを有し、円弧状に形成される場合がある。

「調整材６の厚さ」は調整材６の高さでもある。水底地盤への設置状態で軸線が鉛直方向（鉛直線）に対して傾斜している鋼管杭５の天端面は図２に示すように水平面に対して傾斜している。このため、ブラケット４の高さが一定で、ブラケット４の下面（底面）が水平面上に位置している場合、ブラケット４を直接、鋼管杭５の天端面上に載置すれば、脚部１の軸線は鋼管杭５の軸線と平行になり、鉛直方向に対して傾斜した状態になる。

そこで、鋼管杭５の天端面上に載置された調整材６上にブラケット４を載置したときに、脚部１の軸線を鉛直方向に向けるには、ブラケット４の下面を実質的な水平面上に位置させる必要があり、それには複数個の全調整材６の上面が実質的な水平面上に位置している（同一水平面をなしている）必要がある。「実質的な水平面」とは、完全な水平面の他、ブラケット４を受ける上で許容される誤差の範囲を含む趣旨である。「水平面」は鉛直方向に垂直な平面を言う。

ブラケット４の下面を実質的な水平面上に確実に位置させるには、厳密には全調整材６を鋼管杭５の天端面上に載置したときに、全調整材６の上面に、鋼管杭５の天端面に生じている水平面に対する傾斜とは逆向きの傾斜が付くようにし（請求項２）、全調整材６の上面が水平面上に位置するように、全調整材６の上面を下面に対して傾斜させることが必要になる。

調整材６は厚さ方向が鋼管杭５の軸方向を向いて配置されることから、鋼管杭５の軸線が鉛直線に対して傾斜している場合に、全調整材６の厚さが一定であれば、鋼管杭５の天端面上に載置された調整材６の上面は水平面に対して傾斜した面になる。そこで、鋼管杭５の天端面上に載置されたときに、調整材６の上面が水平面に近い面をなすよう、前記のように調整材６の上面を下面に対して傾斜した面として形成することが本来、必要になる（請求項２）。

各調整材６の上面に、鋼管杭５の天端面に生じている水平面に対する傾斜とは逆向きの傾斜が付いていれば（請求項２）、全調整材６の上面が水平面上に位置するため、全調整材６上に脚部１のブラケット４が載置されたときに、ブラケット４の下面を実質的な水平面上に配置することができ、脚部１の軸線を鉛直方向に向けることができることによる。各調整材６の厚さ（高さ）は図２に示すように鋼管杭５天端面上の載置位置毎に異なる。「載置位置毎に調整材６の厚さが異なる」とは、水平面に対して傾斜が生じている鋼管杭５天端面全体の内、相対的に下方に位置する部分に載置される調整材６の厚さが大きく、相対的に上方に位置する部分に載置される調整材６の厚さが小さいことを言う。

「鋼管杭５の天端面に生じている水平面に対する傾斜とは逆向きの傾斜が付けられる」とは、鋼管杭５を軸線を通る鉛直断面で見たときに「鋼管杭５の天端面の、水平面に対する傾斜角度とは逆向きに傾斜する角度が調整材６の上面に付けられる」の意味である。このことは、図２に示すように鋼管杭５の天端面を相対的に最も低い側から最も高い側を見たときの水平面とのなす角度αと、鋼管杭５天端面上への設置前の調整材６の上面を最も高い側から最も低い側を見たときの水平面とのなす角度が等しくなるときの、調整材６の上面のことを言う。

「鋼管杭５天端面上への設置前の調整材６の上面を最も高い側から最も低い側を見たときの水平面とのなす角度」は「鋼管杭５天端面上への設置後の調整材６の下面を最も低い側から最も高い側を見たときの水平面とのなす角度」でもある。鋼管杭５の天端面に生じている水平面に対する傾斜角度αは鋼管杭５の複数箇所の天端のレベルの計測結果から判明する。

鋼管杭５の天端面の水平面とのなす角度αと調整材６の上面の水平面とのなす角度が等しくなるように各調整材６の上面と下面の少なくともいずれか一方を切削する等により各調整材６の高さ、あるいは傾斜状態を調整しておくことで、複数個の全調整材６の上面が水平面上に位置する状態になる。この結果、全調整材６の上面上に載るブラケット４の下面が全調整材６の上面の全面に接触する状態で全調整材６がブラケット４を支持することができ、脚部１の鉛直荷重が全調整材６に均等に分散して作用するため、いずれかの調整材６に集中して作用することがなくなり、ブラケット４と調整材６の損傷の可能性が低下する。

但し、複数個の調整材６を傾斜した鋼管杭５の天端面上に載置したときの調整材６の上面が水平面になるように予め上面か下面を傾斜させて調整材６を製作することには、高い精度が要求されるため、予定通りに調整材６を製作できないことも想定される。

そこで、複数個の調整材６を鋼管杭５の天端面上に周方向に間隔を置いて配置する場合、各調整材６の上面が完全な同一の水平面上に位置しなくても、ブラケット４が周方向に連続する場合にも後述のように３個の調整材６で支持されれば（請求項３）、ブラケット４は全調整材６に支持され、いずれかの調整材６に支持されない不安定な状態にはならないため、脚部１を安定させて鋼管杭５に支持させることは可能である。

この場合、全調整材６の上面の少なくとも一部が実質的な水平面上に位置するよう、ブラケット４の載置位置毎に異なる厚さ（高さ）の調整材６を配置することになる。全調整材６の上面が実質的な水平面上に配列することは、調整材６の上面を含む平面に垂直な方向を向く脚部１の軸線が鉛直方向を向くことを意味する。

「上面の少なくとも一部が実質的な水平面上に位置する」とは、全調整材６を傾斜した天端面上に載置したときに、全調整材６の上面の少なくとも一部が実質的な水平面上に配列することを言い、ブラケット４の下面が必ずしも調整材６の上面に面で接触するとは限らず、点か線で接触することもあることを言う。ブラケット４の下面が調整材６の上面に点か線で接触する場合にも、３個の調整材６が周方向に均等な間隔を置いて配置されれば、各調整材６が負担する鉛直荷重は等しくなる。

請求項１における「厚さの相違する（調整材）」とは、全調整材６が傾斜した鋼管杭５天端面上に載置されたときに、全調整材６の上面が実質的な水平面をなすように、または全調整材６の上面の少なくとも一部が実質的な水平面に接触するように各調整材６の厚さが相違することを言う。このことはまた、１枚、または１個の調整材６の厚さが前記のように鋼管杭５天端面上への載置位置毎に相違する場合と、図２に示すように複数枚の構成材６１を積み重ねて１枚、または１個の調整材６を形成したときの厚さが鋼管杭５の天端面上への載置位置毎に相違する場合がある。前者の場合、調整材６は板状、またはブロック状をし、後者の場合、調整材６の構成材６１が板状をする。調整材６の平面形状は任意であり、板状、環状等がある。なお、調整材６が複数枚の構成材６１から構成される場合、上記「全調整材６の上面」は最上部の調整材構成材６１の上面を言う。

「調整材６が、厚さ方向が鋼管杭５の軸方向を向いて配置され」とは、鋼管杭５の傾斜した天端面上に調整材６が厚さ方向に積まれることを言う。調整材６は鉛直方向に対して傾斜した鋼管杭５の軸線方向に積まれるが、各調整材６の厚さが載置位置毎に相違し、また上面と下面の少なくともいずれか一方が鋼管杭５の天端面に対して傾斜した面をなすことで、天端面上に載置されたときに、各調整材６の上面が実質的な水平面上に位置することになる。

以上のように複数個の調整材６を鋼管杭５の天端面上に載置する請求項１では、厚さの相違する複数個の調整材６を天端上の複数箇所に周方向に間隔を置いて配置することで、全調整材６の上面が実質的な水平面をなすように、または全調整材６の上面の少なくとも一部が実質的な水平面上に位置するようにブラケット４の載置位置毎に異なる高さの調整材６を鋼管杭５の天端面上に配置することができる。

結果として、鋼管杭５の天端面に生じている水平面に対する傾斜に拘わらず、ブラケット４の下面を実質的に水平面上に位置させることができるため、ブラケット４の下面に垂直な方向を向く脚部１の軸線を鉛直方向に向けることが可能になる。すなわち、鋼管杭５の軸線が鉛直方向に対して傾斜している場合に、脚部１の鋼管杭５への載置時に現場での対応により脚部１の鉛直性を確保することが可能である。

調整材６は少なくとも脚部１のブラケット４の固定位置に対応した位置にのみ、部分的に配置されればよいが（請求項１）、脚部１の吊り込み時の施工誤差に追従するために、鋼管杭５の周方向に余裕を持った長さを有することもある他、鋼管杭５の周方向に連続し、環状に周回する形態に形成されることもある（請求項４）。

調整材６がブラケット４の固定位置に対応した位置にのみ、部分的に配置される場合（請求項１）、厚さの最小の調整材６と最大の調整材６の厚さの差を抑える上では、鋼管杭５の天端上の、最も高い部分と最も低い部分を除く部分に配置されることが適切である。例えば鋼管杭５の天端面上の、最も高い部分と最も低い部分に調整材６を配置するとすれば、厚さの最小の調整材６と最大の調整材６の厚さの差が最大になるため、天端面上に載置した後の各調整材６の上面間に誤差が生じ易いことによる。また複数枚の構成材６１を重ねて調整材６を形成する場合に、構成材６１の枚数が多くなるため、構成材６１がずれ易く、安定性が損なわれ易いこともある。

複数個の調整材６の配置箇所数は問われないが、全調整材６の上面上にブラケット４の下面が接触した状態にし、ブラケット４を安定させるには、前記したように調整材６の配置数は３個が適切である（請求項３）。例えばブラケット４が脚部１の周方向に連続した環状をし、ブラケット４を支持する調整材６が鋼管杭５の周方向に４個以上、配置されている場合、ブラケット４は３点で支持された状態で安定するため、全調整材６の上面の高さが鋼管杭５の傾斜に合わせた傾斜面になるように精度よく調整されていない限り、ブラケット４はいずれか１個の調整材６には支持されない状態になり、調整材６の配置が無駄になる可能性があることによる。

鋼管杭５の天端面上に部分的に配置される調整材６は天端面には溶接やボルトにより接合されるか、接着剤により仮止めされることもあるが、天端面との面接触による摩擦力により滑りを生じにくい状態にあれば、必ずしも天端面には接合、もしくは接着される必要はない。また図５−（ｃ）に示すように調整材６上へのブラケット４の載置直後に脚部１内周面と鋼管杭５外周面との間に充填されるグラウト材７が鋼管杭５の天端面上に横溢し、調整材６がグラウト材７中に埋設される場合にも、調整材６は必ずしも天端面に接合等される必要はない。

整材６が鋼管杭５の天端面上に部分的に配置される場合（請求項１〜３）、天端に形成されたフランジ５１上の複数箇所に、周方向に間隔を置き、厚さの相違する調整材６を、厚さ方向を鋼管杭５の軸方向に向けて配置し、全調整材６上に脚部１の軸方向中間部の内周面に固定されたブラケット４を載置することにより脚部１が鋼管杭５に支持される（請求項６）。脚部１の設置前に、脚部１の内径より小さい外径の鋼管杭５が水底地盤に支持され、鋼管杭５の上方寄りの区間の周囲に脚部１が配置される。脚部１が鋼管杭５の天端上に載置された後、脚部１の内周面と鋼管杭５の外周面との間にグラウト材７が充填され、調整材６がフランジ５１上に横溢したグラウト材７中に埋設され、フランジ５１に接合されることにより脚部１が鋼管杭５に接合される（請求項６）。

調整材８が鋼管杭５の周方向に環状に周回する形態に形成される場合（請求項４）、調整材８の高さが周方向に変化する。具体的には、傾斜が生じている鋼管杭５の天端に形成されたフランジ５１上に調整材８が載置されたときに調整材８の上面の少なくとも一部が実質的な水平面をなすよう、調整材８の上面に、鋼管杭５天端面の、水平面に対する傾斜とは逆向きの傾斜が付けられる。この場合の「鋼管杭５の天端面とは逆向きの傾斜」も前記の通り、図２に示すように鋼管杭５の天端面を相対的に最も低い側から最も高い側を見たときの水平面とのなす角度αが、鋼管杭５天端面上への設置前の状態で、調整材８の最も高い側から最も低い側を見たときの水平面とのなす角度になることを言う。

具体的には図６−（ａ）に示すように鋼管杭５の天端面の全周の内、最も低い側から最も高い側へ向かう直線と水平面とのなす角度αと同じ角度が、設置前の調整材８の上面の最も高い側から低い側へ向かう直線と水平面との間に付けられる。環状に周回する調整材８も鋼管杭５の天端面には溶接やボルトにより接合、もしくは接着される。

周回する調整材８の断面形状も任意であるが、天端面上への設置状態での安定性を確保する上では、鋼管杭５の天端面に重なって接合される円環状のフランジ８１と、フランジ８１上の幅方向外周側から立ち上がり、ブラケット４を受けるウェブ８２の少なくとも２部分を有する断面形状に形成される（請求項５）。調整材８は全体的にも環状に形成される。この場合、ウェブ８２の高さが周方向に変化し、ウェブ８２の上面と水平面とのなす角度が、天端面の最も低い側から最も高い側へ向かう直線と水平面とのなす角度と等しくなるように調整される。

調整材８が周回する形態に形成される場合（請求項４）も、上記のように調整材８の上面が実質的な水平面をなすよう、調整材８の上面に鋼管杭５の天端面とは逆向きの傾斜が付けられることで、鋼管杭５の天端面に生じている水平面に対する傾斜に拘わらず、ブラケット４の下面を実質的に水平面上に位置させることができる。この結果、ブラケット４の下面に垂直な方向を向く脚部１の軸線を鉛直方向に向けることが可能になり、鋼管杭５の軸線が鉛直方向に対して傾斜している場合に、脚部１の鋼管杭５への載置時に現場での対応で脚部１の鉛直性を確保することが可能になる。

調整材８が周回する形態に形成される場合（請求項４、５）、鋼管杭５の天端に形成されたフランジ５１上に、高さが周方向に変化し、鋼管杭５の天端に沿って周回する（環状の）調整材８を、高さ方向を鋼管杭５の軸方向に向けて配置し、調整材８上に脚部１の軸方向中間部の内周面に固定されたブラケット４を載置することにより脚部１が鋼管杭５に支持される（請求項７）。脚部１の設置前に、脚部１の内径より小さい外径の鋼管杭５が水底地盤に支持され、鋼管杭５の上方寄りの区間の周囲に脚部１が配置される。脚部１が鋼管杭５の天端上に載置された後、調整材８がフランジ５１に接合された状態で脚部１の内周面と鋼管杭５の外周面との間にグラウト材７が充填されることにより脚部１が鋼管杭５に接合される（請求項４、７）。

請求項１では、厚さの相違する複数個の調整材を天端上の複数箇所に周方向に間隔を置いて配置することで、全調整材の上面が実質的な水平面をなすように、または全調整材の上面の少なくとも一部が実質的な水平面に接触するようにブラケットの載置位置毎に異なる高さの調整材を鋼管杭の天端面上に配置することができる。結果として、鋼管杭の天端面に生じている傾斜に拘わらず、ブラケットの下面を実質的に水平面上に位置させることができ、ブラケットの下面に垂直な方向を向く脚部の軸線を鉛直方向に向けることができるため、鋼管杭の軸線が鉛直方向に対して傾斜している場合に、脚部の鋼管杭への載置時に現場での対応で脚部の鉛直性を確保することが可能になる。

請求項４では、周回する調整材の上面が実質的な水平面をなすよう、調整材の上面に鋼管杭の天端面とは逆向きの傾斜が付けられることで、鋼管杭の天端面に生じている傾斜に拘わらず、ブラケットの下面を実質的に水平面上に位置させることができる。この結果、ブラケットの下面に垂直な方向を向く脚部の軸線を鉛直方向に向けることができるため、鋼管杭の軸線が鉛直方向に対して傾斜している場合に、脚部の鋼管杭への載置時に現場での対応で脚部の鉛直性を確保することが可能になる。

（ａ）は鋼管杭の天端面上に厚さの相違する複数個の調整材を配置した様子を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）の全調整材上に脚部のブラケットを載置した様子を示した縦断面図である。 水平面に対して角度αの傾斜が生じた鋼管杭の天端面上に、調整材の上面が水平面をなすように複数個の調整材を配置した状況を示した縦断面図である。 （ａ）は図１に示す鋼管杭天端面上への調整材の設置に先立ち、鋼管杭を水底地盤中に打設するときに打撃力を受けるアダプタを鋼管杭の頂部上に接合したときの様子を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）のアダプタを取り外したときの様子を示した縦断面図である。 鋼管杭の天端面上に３個の調整材を周方向に間隔を置き、均等に配置した様子を示した平面図である。 （ａ）〜（ｅ）は鋼管杭上への脚部の載置後、脚部内周面と鋼管杭外周面との間に脚部の下端側からグラウト材の充填を開始した時点から、調整材をグラウト材中に埋設するまでの工程を示した縦断面図であり、（ｂ）は脚部内周面と鋼管杭外周面との間にある水を排出する状況の例を示している。 （ａ）は図３−（ｂ）に示す鋼管杭の天端面上に高さが周方向に変化する環状の調整材を配置し、接合した様子を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）の調整材上に脚部のブラケットを載置した様子を示した縦断面図である。 （ａ）は鋼管杭上への脚部の載置後、脚部内周面と鋼管杭外周面との間に充填されたグラウト材がブラケットの位置に到達したときの様子を示した縦断面図、（ｂ）はブラケットの空気抜き口から横溢したグラウト材を除去したときの様子を示した縦断面図である。 （ａ）は図７−（ｂ）の平面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。

図１−（ｂ）は水上構造物を支持する中空断面形状の脚部１を、水底地盤に支持され、脚部１の内径より小さい外径の鋼管杭５の上方寄りの区間の周囲に配置し、脚部１の鉛直性を確保しながら、脚部１を鋼管杭５の天端上に載置し、支持させる脚部の支持構造の具体例を示す。脚部１は鋼管杭５の天端上に支持された状態で、脚部１内周面と鋼管杭５外周面との間の重複区間にグラウト材７が充填されることにより鋼管杭５に接合される。

鋼管杭５の頂部には図３−（ａ）に示すように水底地盤中への打設時にバイブロハンマーからの打撃を直接、受けることによる鋼管杭５頂部の損傷を防止するためのアダプタ５２が接合されるが、鋼管杭５の天端にはアダプタ５２を接合するための受け部となるフランジ５１が形成される。フランジ５１は例えば中心側が開放した円板状のプレートを鋼管杭５の頂部の内周面に溶接することにより形成される。鋼管杭５のフランジ５１は鋼管杭５の径方向に、脚部１の内周面に固定されるブラケット４を支持する調整材６を安定させて載置するのに十分な幅を持つ。

アダプタ５２は図３−（ａ）に示すようにフランジ５１の上面に重なって着脱自在にボルト５３等によって接合され、鋼管杭５の水底地盤中への打設終了後には（ｂ）に示すようにアダプタ５２はフランジ５１から分離させられて取り外され、回収される。フランジ５１は調整材６を支持するために残される。フランジ５１に形成されるボルト５３用の挿通孔５１ａはグラウト材７の充填に先駆けて閉塞されられるか、もしくはグラウト材７の充填時にグラウト材７が入り込み、閉塞させられる。

水底地盤に支持されたときの鋼管杭５の軸線は図１−（ａ）に示すように一点鎖線で示す鉛直線に対して少なからず傾斜しており、この鋼管杭５の傾斜を修正し、軸線を鉛直線に平行にして脚部１を鋼管杭５の天端面上に載置するための調整材６が鋼管杭５のフランジ５１の上面上に載置される。フランジ５１の上面が鋼管杭５の天端面である。図１−（ａ）、（ｂ）中の一点鎖線は鋼管杭５の天端上の中心、または脚部１の中心を通る鉛直線を示す。軸線が鉛直線に対して傾斜している鋼管杭５の天端面は水平面に対して傾斜している。調整材６には防錆処理された鋼材、セラミック、硬質ゴム等が使用される。

この鋼管杭５の天端面に生じている水平面に対する傾斜を修正し、図１−（ｂ）に示す脚部１の内周面に固定されたブラケット４を水平面上に載置する目的で、天端面上の複数箇所に調整材６が載置される。この関係で、鋼管杭５の周方向に分散し、部分的に配置される複数の調整材６の厚さは異なり、調整材６は図４に示すように鋼管杭５の天端上の複数箇所に周方向に間隔を置いて配置される。図１−（ａ）、（ｂ）は図４の軸線（中心線）を通る縦断面を示す。（ａ）は脚部１がない状態、（ｂ）は脚部１がある状態である。

厚さの相違する調整材６は、厚さ方向が鋼管杭５の軸方向を向いて配置され、この全調整材６上に脚部１の軸方向中間部の内周面に固定されたブラケット４が載置され、支持される。このとき、ブラケット４の下面が同一の水平面上に位置するよう、全調整材６の上面の少なくとも一部が同一の水平面上に位置するように調整される。調整材６の上面の少なくとも一部は調整材６の上面の全面であることもあり、その場合、ブラケット４の下面を調整材６の上面に面接触させるために、図２に示すように全調整材６の上面に、鋼管杭５の天端面に生じている水平面に対する傾斜αとは逆向きに傾斜する角度αが付けられた状態になる。

ブラケット４は脚部１の内周面に沿って周方向に連続し、環状に閉じた形に形成される場合と、調整材６と同様に周方向に不連続な形に形成され、部分的に配置される場合がある。いずれの場合も、ブラケット４の下面は調整材６上に載置されたときに水平面をなし、脚部１の軸線が鉛直線に平行になるよう、同一の水平面上に位置するように脚部１の内周面に溶接等により接合される。

例えば図２に示すように水底地盤への打設後の鋼管杭５の天端面に、水平面に対して角度αの傾斜が生じているとき、この天端面上に載置される調整材６は載置によって天端面の傾斜を打ち消し、調整材６の上面を水平面に修正する意味を持つため、基本的には全調整材６の上面を含む平面が水平面になるよう、全調整材６の上面には鋼管杭５の天端面に対して角度αの傾斜が付けられる。調整材６は下面において鋼管杭５天端面に接触するため、調整材６の上面の天端面に対する傾斜は調整材６の下面に対する傾斜でもあり、調整材６の上面は下面に対し、天端面の水平面に対する傾斜角度αと同じ角度が付けられる。

鋼管杭５の天端面に生じている水平面に対する傾斜角度αは打設後の鋼管杭５の天端面の複数箇所のレベルをレベル測定器により測定することにより判明し、この測定値に基づき、鋼管杭５の設置箇所付近に停泊する作業船等の船上等において調整材６の上面の下面に対する傾斜角度が調整（決定）され、調整材６が製作される。

但し、調整材６が図４に示すように天端面上の３箇所に分散して配置される場合には、脚部１のブラケット４が環状に閉じた形であるか否かに拘わらず、脚部１の載置時にブラケット４の下面が水平面をなすように調整された高さで製作された３個の調整材６に確実に支持されるため、必ずしも調整材６の上面が水平面である必要はなく、天端面の水平面に対する傾斜角度αと同一の角度をなしている必要もない。フランジ５１上にグラウト材７が充填され、硬化した後には実質的にグラウト材７が脚部１上の荷重を負担するため、調整材６は少なくとも脚部１の設置時に一時的に脚部１を支持する役目を持てばよい。図４は鋼管杭５の天端面上に周方向に分散して３個の調整材６を配置した様子を示している。３個以上の調整材６の上面に接触し、支持されたときのブラケット４の下面（底面）は水平面をなすことが望ましいが、脚部１の設置上、支障のない誤差の範囲内では厳密な水平面をなさないことも許容される。

ブラケット４が４個以上の調整材６の上面に支持される場合に、全調整材６の上面が同一平面上、または同一面上に位置していない限り、いずれか１個の調整材６にはブラケット４の下面が接触しない状況になる。これに対し、平面は３個の点が特定されれば一義的に決まることから、ブラケット４が３個の調整材６に支持されれば、ブラケット４は３点で必ず支持される。この関係で、ブラケット４の下面は調整材６の上面には面接触する必要はなく、点接触すればよいため、調整材６の上面は必ずしも平面に形成されている必要はない。

調整材６が３個の場合を含め、複数の調整材６の配置位置での天端面のレベルが同一でない限り、複数個の調整材６の高さは天端面上の配置位置毎に相違し、天端面の内、相対的に低い側に配置される調整材６の高さは高く、高い側に配置される調整材６の高さは低いが、全調整材６の上面の少なくとも一部は原則として同一の水平面内に位置する。「全調整材６の上面の少なくとも一部」はブラケット４の下面が調整材６の上面に点接触する場合の点、もしくは線、または面を言う。

複数個の調整材６は図１に示すように各鋼管杭５の天端面の傾斜角度毎に、高さの異なる単体の調整材６として製作される場合と、図２に示すように調整材６が厚さ方向に分割された形の板状の構成材６１を重ねることにより高さの異なる調整材６が形成される場合がある。調整材６が板状の構成材６１から構成される場合、構成材６１の重ね枚数を調整することにより配置位置毎の高さの調整材６が形成される。

図１−（ｂ）は鋼管杭５の天端面上に載置された複数個の調整材６の上面上にブラケット４を載置したときの様子を示す。ここに示すように軸線が鉛直線に対して傾斜している鋼管杭５の天端面上に複数個の調整材６が配置され、調整材６の上面上にブラケット４が載置されることで、ブラケット４が閉じた形であるか否かに拘わらず、ブラケット４の下面は水平面をなし、脚部１の軸線は鉛直線に平行になる。ブラケット４は脚部１の内周面に沿い、環状に閉じた形をする場合と、周方向に間隔を置いて部分的に配置される場合がある。

図５−（ａ）〜（ｅ）は鋼管杭５の天端面上へのブラケット４の載置による鋼管杭５上への脚部１の設置後の、脚部１の内周面と鋼管杭５の外周面との間に接合のためのグラウト材７を充填する作業手順を示す。

図１−（ｂ）に示すように脚部１の鋼管杭５上への載置状態では、鋼管杭５の軸線が鉛直線に対して傾斜しているのに対し、調整材６上へのブラケット４の載置により脚部１の軸線は鉛直線に平行になっている。このため、図５−（ａ）に示すように脚部１の下端部寄りの部分の内周面と鋼管杭５の外周面との間の空隙は周方向の位置毎に相違し、天端面が高い側の鋼管杭５の外周面と脚部１の内周面との間の空隙は小さく、天端面が低い側の鋼管杭５の外周面と脚部１の内周面との間の空隙は大きい。

グラウト材７は脚部１の下端部寄りに形成された注入口１ａに接続される注入管２を通じて脚部１と鋼管杭５との間の重複区間に充填される。なお、注入口１ａから注入されたグラウト材７の脚部１の下方への漏れ出しを防止するために、鋼管杭５の外周面と脚部１の内周面のいずれか一方には、他方に密着するシール材３が固定されており、このシール材３の上にグラウト材７が鋼管杭５の天端側へ向かって充填される。注入口１ａはグラウト材７の充填効率を高めながら、鋼管杭５の周方向に均等に充填されるよう、図４に示すように脚部１の周方向に複数箇所、形成される。

図５ではグラウト材７の充填に伴い、シール材３が下向きに変形し、グラウト材７が流出することを防止するために、シール材３が完全にグラウト材７中に埋設される深さまで先行してグラウト材７を充填している。この先行するグラウト材７が硬化し、シール材３の変形が生じなくなった後に後続のグラウト材７を充填し、グラウト材７の充填を先行する分と時間差を置いて充填される後続する分とに区分している。この後続のグラウト材７の充填に先立ち、図５−（ｂ）に示すようにグラウト材７の希釈化による強度低下を回避する目的で、脚部１と鋼管杭５との間の重複区間に存在している水を予め排水（真空）ポンプにより排出することもある。

図１等では調整材６を鋼管杭５のフランジ５１にボルト５３等を用いて固定していないことから、調整材６をフランジ５１に固定しながら、ブラケット４を調整材６に一体化させるために、図５ではグラウト材７を脚部１と鋼管杭５との間の重複区間からフランジ５１上に横溢させ、（ｅ）に示すように最終的にグラウト材７中に調整材６とブラケット４の下面部分と埋設している。脚部１と鋼管杭５との間からフランジ５１上に横溢するグラウト材７をフランジ５１上の内周面側で堰き止めるために、図１−（ｂ）に示すようにフランジ５１に、フランジ５１上面から立ち上がる壁状の堰板５４をフランジ５１上面に沿い、環状に連続して固定している。堰板５４には山形鋼やプレート等の形鋼が加工されて使用される。

ブラケット４は調整材６の上面上に載置される下部フランジ４１と、下部フランジ４１に溶接等により一体化し、脚部１の内周面に溶接等により固定されるウェブ４２を有し、下部フランジ４１が脚部１の内周面から脚部１の中心側へ、調整材６に支持されるに十分な距離、張り出す。図面ではウェブ４２上にウェブ４２を挟んで下部フランジ４１と対になる上部フランジ４３を接合している。

ブラケット４は前記のように脚部１の内周面に沿って環状に周回する場合と、周方向に間隔を置いて部分的に配置される場合がある。下部フランジ４１の外周側の、脚部１内周面側には、図１−（ｂ）に示すように脚部１内周面と鋼管杭５外周面との間から上昇してくるグラウト材７が押し上げる空気や気泡を閉じ込めることなく、鋼管杭５上へ排出させ、グラウト材７の充填が不完全（不良）になることを防止するための空気抜き口４１ａが形成されている。

図５−（ｃ）はグラウト材７がブラケット４の下部フランジ４１にまで上昇し、空気抜き口４１ａから横溢している状況を示している。ブラケット４の空気抜き口４１ａからグラウト材７が横溢し、堰板５４との間に行き渡り、調整材６を埋設したところで、基本的にはグラウト材７の注入作業は終了する。

只、図５では鋼管杭５のフランジ５１上に存在するグラウト材７が脚部１内周面と堰板５４との間に挟まれることで、脚部１内周面と鋼管杭５外周面との間に充填されるグラウト材７より圧縮力の作用面積が小さい。このことから、脚部１内周面と堰板５４との間に充填されたグラウト材７１の圧縮力負担時の圧力が高まるため、このフランジ５１上のグラウト材７１の圧壊を防止する目的からは、特にフランジ５１上のグラウト材７１として、圧縮強度の高い、例えば圧縮強度が１５０Ｍｐａを超える超高強度繊維補強コンクリートの充填が適する。

この場合、図５−（ｃ）に示すようにグラウト材７がフランジ５１上に溢れた後、フランジ５１上のグラウト材７を流動性を有した状態で（ｄ）に示すように除去（清掃）し、更にフランジ５１上に（ｅ）に示すように別の超高強度のグラウト材７１が充填される。

図６−（ａ）は高さが鋼管杭５の周方向に変化し、鋼管杭５の天端に沿って周回する、環状に閉じた形の調整材８を、高さ方向を鋼管杭５の軸方向に向け、鋼管杭５の天端面上に配置した場合の例を示す。

環状に閉じた形の調整材８は予め環状に形成される場合と、調整材８が周方向に分割された形（円弧状）の複数個の構成材が周方向に突き合わせられて環状の形状に形成される場合がある。実際には現場（水中）での鋼管杭５のフランジ５１への接合のし易さから、閉じた形の調整材８を周方向に３分割、または４分割等、複数個に分割した形の構成材をフランジ５１に接合して閉じた形の調整材８が形成される。調整材８も防錆処理された鋼材、セラミック、硬質ゴム等から形成される。

環状の調整材８は鋼管杭５の天端に沿い、連続して周回することから、調整材８の高さは周方向に連続して変化するため、図６−（ａ）に示すように調整材８の上面には、図２に示す例の場合と同様に全体として鋼管杭５の天端面に生じている水平面に対する傾斜角度αとは逆向きに傾斜する角度が付けられる。

環状の調整材８も鉛直断面上は図１に示す形態のブロック状、あるいは中実断面形状に形成されることもあるが、図面では断面積、すなわち鋼材等の材料の節減のために、鋼管杭５のフランジ５１の上面に重なるフランジ８１とフランジ８１の外周側から立ち上がるウェブ８２からＬ形の断面形状に形成し、ウェブ８２の上面においてブラケット４を受けるようにしている。この場合、ウェブ８２の上面に傾斜角度が付けられる。この例ではフランジ８１とウェブ８２との間に、ウェブ８２の変形を防止するためのリブ８３を周方向に間隔を置いて突設している。

環状の調整材８は周方向に連続することから、ブラケット４が同様に環状に形成される場合、調整材８の上面、図面ではウェブ８２の上面が正確な傾斜角度で傾斜していなければ、ブラケット４の下部フランジ４１が調整材８の上面に面接触することができないことがあるため、ブラケット４は図１における調整材６のように脚部１の周方向に分散し、部分的に配置される形に形成されることもある。ブラケット４が周方向に分散する形に形成され、例えば周方向に３箇所、配置される場合、ブラケット４は周方向に連続している調整材８の上面に３点で接触し、支持され得るため、調整材８に支持された状態での安定性が高まる。

調整材８がフランジ８１とウェブ８２からなる図６に示す形状例の場合、調整材８はウェブ８２の厚さ（肉厚）の範囲でブラケット４の下部フランジ４１を支持するため、ブラケット４が周方向に連続する形状の場合に、ウェブ８２の上面の傾斜が正確でない場合にも、下部フランジ４１を点接触、または線接触で支持し易くなり、３点での接触による安定性を得易い。

例えば調整材８の上面が図１の例における調整材６のように、脚部１の半径方向にフランジ８１の幅と同等の幅を持っているとすれば、調整材８の上面の面積が大きいため、ブラケット４の下部フランジ４１の下面を調整材８の上面に支持させるときに、接触箇所数が多くなり易く、安定しにくくなる可能性がある。これに対し、図６の例では調整材８の上面がウェブ８２の上面であることで、上面の面積が小さいため、ブラケット４の下面の接触箇所数が少なく、不安定になりにくいと言える。

図６に示す調整材８は鋼管杭５のフランジ５１への接合状態ではフランジ５１に沿って周回する環状であることから、図６−（ａ）ではアダプタ５２をボルト５３により固定していたフランジ５１の挿通孔５１ａを利用し、調整材８のフランジ８１を鋼管杭５のフランジ５１にボルト５３により接合している。調整材８のフランジ８１のフランジ５１への接合のために、必ずしもフランジ５１の全挿通孔５１ａにボルト５３を挿通させる必要はない。

図６−（ｂ）は（ａ）に示す環状の調整材８の上面上にブラケット４の下部フランジ４１を載置したときの様子を示すが、この例でもグラウト材７はブラケット４の位置まで充填されるため、ブラケット４の下部フランジ４１には空気抜き口４１ａが形成される。

図７−（ａ）は脚部１内周面と鋼管杭５外周面間に充填されたグラウト材７がブラケット４の下部フランジ４１にまで到達したときの状況を、（ｂ）は空気抜き口４１ａから吐出したグラウト材７を除去したときの様子を示す。

この例では調整材８が鋼管杭５のフランジ５１に固定されていることで、調整材８をグラウト材７中に埋設することは必要でないため、グラウト材７がブラケット４の空気抜き口４１ａから吐出した時点でグラウト材７の充填作業が終了する。グラウト材７は図５−（ａ）、（ｂ）に示す例と同様に図８−（ａ）、（ｂ）に示すように脚部１の注入口１ａに接続される注入管２を通じて脚部１内周面と鋼管杭５外周面間に充填される。

図８−（ａ）は鋼管杭５のフランジ５１上にブラケット４が載置され、グラウト材７の充填が終了した図７−（ｂ）の平面を示す。図８−（ｂ）は図７−（ｂ）のときの鋼管杭５の全体（全長）の縦断面を示す。鋼管杭５の軸線は鉛直線に対して傾斜している。

１……脚部、１ａ……注入口、
２……注入管、
３……シール材、
４……ブラケット、４１……下部フランジ、４１ａ……空気抜き口、４２……ウェブ、４３……上部フランジ、
５……鋼管杭、５１……フランジ、５１ａ……挿通孔、５２……アダプタ、５３……ボルト、５４……堰板、
６……調整材、６１……構成材、
７……グラウト材、７１……超高強度のグラウト材、
８……調整材（環状）、８１……フランジ、８２……ウェブ、８３……リブ。

Claims (7)

1. 水上構造物を支持する中空断面形状の脚部を、水底地盤に支持され、前記脚部の内径より小さい外径の鋼管杭の上方寄りの区間の周囲に配置し、前記脚部を前記鋼管杭の天端上に載置し、前記脚部の内周面と前記鋼管杭の外周面との間にグラウト材を充填し、前記脚部を前記鋼管杭に接合する方法において、前記脚部の鉛直性を確保しながら、前記脚部を前記鋼管杭の天端上に支持させる脚部の支持構造であり、
   前記鋼管杭の天端に形成されたフランジ上の複数箇所に、周方向に間隔を置き、厚さの相違する調整材が、厚さ方向が前記鋼管杭の軸方向を向いて配置され、この全調整材上に前記脚部の前記軸方向中間部の内周面に固定されたブラケットが載置されており、
   前記調整材は前記フランジ上に横溢した前記グラウト材中に埋設され、前記フランジに接合されていることを特徴とする水上構造物における脚部の鋼管杭への支持構造。
2. 前記全調整材の上面に、前記鋼管杭の天端面に生じている水平面に対する傾斜とは逆向きの傾斜が付けられていることを特徴とする請求項１に記載の水上構造物における脚部の鋼管杭への支持構造。
3. 前記鋼管杭の天端上に３個の厚さの相違する調整材が配置されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の水上構造物における脚部の鋼管杭への支持構造。
4. 水上構造物を支持する中空断面形状の脚部を、水底地盤に支持され、前記脚部の内径より小さい外径の鋼管杭の上方寄りの区間の周囲に配置し、前記脚部を前記鋼管杭の天端上に載置し、前記脚部の内周面と前記鋼管杭の外周面との間にグラウト材を充填し、前記脚部を前記鋼管杭に接合する方法において、前記脚部の鉛直性を確保しながら、前記脚部を前記鋼管杭の天端上に支持させる脚部の支持構造であり、
   前記鋼管杭の天端に形成されたフランジ上に、高さが周方向に変化し、前記鋼管杭の天端に沿って周回する調整材が、高さ方向が前記鋼管杭の軸方向を向いて配置され、この調整材上に前記脚部の前記軸方向中間部の内周面に固定されたブラケットが載置されており、
   前記調整材は前記フランジに接合されていることを特徴とする水上構造物における脚部の鋼管杭への支持構造。
5. 前記調整材は前記鋼管杭の天端上に重なる円板状のフランジとこのフランジ上から立ち上がり、前記ブラケットを受けるウェブを持ち、このウェブの高さが周方向に変化していることを特徴とする請求項４に記載の水上構造物における脚部の鋼管杭への支持構造。
6. 水上構造物を支持する中空断面形状の脚部を、水底地盤に支持され、前記脚部の内径より小さい外径の鋼管杭の上方寄りの区間の周囲に配置し、前記脚部を前記鋼管杭の天端上に載置し、前記脚部の内周面と前記鋼管杭の外周面との間にグラウト材を充填し、前記脚部を前記鋼管杭に接合する方法において、前記脚部の鉛直性を確保しながら、前記脚部を前記鋼管杭の天端上に支持させる脚部の支持方法であり、
   前記鋼管杭の天端に形成されたフランジ上の複数箇所に、周方向に間隔を置き、厚さの相違する調整材を、厚さ方向を前記鋼管杭の軸方向に向けて配置し、この全調整材上に前記脚部の前記軸方向中間部の内周面に固定されたブラケットを載置し、
   前記調整材を前記フランジ上に横溢させた前記グラウト材中に埋設し、前記フランジに接合することを特徴とする水上構造物における脚部の鋼管杭への支持方法。
7. 水上構造物を支持する中空断面形状の脚部を、水底地盤に支持され、前記脚部の内径より小さい外径の鋼管杭の上方寄りの区間の周囲に配置し、前記脚部を前記鋼管杭の天端上に載置し、前記脚部の内周面と前記鋼管杭の外周面との間にグラウト材を充填し、前記脚部を前記鋼管杭に接合する方法において、前記脚部の鉛直性を確保しながら、前記脚部を前記鋼管杭の天端上に支持させる脚部の支持方法であり、
   前記鋼管杭の天端に形成されたフランジ上に、高さが周方向に変化し、前記鋼管杭の天端に沿って周回する調整材を、高さ方向を前記鋼管杭の軸方向に向けて配置し、この調整材上に前記脚部の前記軸方向中間部の内周面に固定されたブラケットを載置し、
   前記調整材を前記フランジに接合することを特徴とする水上構造物における脚部の鋼管杭への支持方法。

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