JP6881916B2

JP6881916B2 - 構造物の設置方法

Info

Publication number: JP6881916B2
Application number: JP2016165484A
Authority: JP
Inventors: 毅琴浦; 壮今村
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2036-08-26
Also published as: JP2018031231A

Description

本発明は、揚圧力の影響を抑えた構造物の設置方法に関する。

特許文献１には、海底面基盤上にマウンドを築造し、その上面に堤体を設置して、マウンドの没水面に止水部材を設けたことを特徴とする水中構造物の着底部止水構造が記載されている。

実開昭５９−３５４２３号公報

特許文献１に記載の技術は、止水用鋼板と船体ケーソン堤体とをマウンドに沈設後、止水用グラウント材を打設するものである。しかし、この技術において止水用鋼板は、予め工場で船体ケーソン堤体に取り付けられなければならず、また、止水用グラウント材は、不透水層の硬質地盤まで溝掘した止水溝に打設するものであるから、作業負担が比較的大きく、費用が嵩む。さらに、特許文献１に記載の図によれば、船体ケーソン堤体はマウンドの縁部よりも外側にはみ出すように設置されるので、この技術において構造物を透水性基礎マウンドの中央に配置することができない。

本発明は、海底面を掘削しなくてもこの海底面に造成された透水性基礎マウンド上に配置される構造物に対して作用する揚圧力を軽減することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の請求項１に係る構造物の設置方法は、海底面の上に陸側と沖側とを隔てる透水性基礎マウンドを、前記陸側よりも前記沖側に、前記透水性基礎マウンドの法線に沿って配置された型枠部材を包むように造成する工程と、前記型枠部材を除去して前記透水性基礎マウンドに溝を設ける工程と、コンクリートを、前記溝とともに、前記透水性基礎マウンドの上部を覆うように流し込む工程と、流し込まれた前記コンクリートを固めて前記透水性基礎マウンドの上に止水部材と一体の構造物を設置する工程と、を備える。
本発明の請求項２に係る構造物の設置方法は、請求項１の態様のうち、前記透水性基礎マウンドを造成する工程において、前記溝に流し込まれた前記コンクリートが固まることによって形成される前記止水部材の上縁部が前記構造物の沖側に面する位置となるように、前記型枠部材を配置する。

請求項１に係る発明によれば、海底面を掘削しなくてもこの海底面に造成された透水性基礎マウンド上の構造物に作用する揚圧力を軽減することができる。
請求項２に係る発明によれば、止水部材の上縁部が構造物の沖側に面していない場合に比べて、透水性基礎マウンド上の構造物に作用する揚圧力を軽減することができる。

本発明の一実施形態に係る沿岸構造物９の概要を示す図。沿岸構造物９の製造工程を説明するための図。止水部材１の高さと透水性基礎マウンド２上の構造物３が受ける揚圧力との関係を示すグラフ。止水部材１の透水性基礎マウンド２に対する貫入の長さと構造物３の揚圧力低減比率との関係を示すグラフ。変形例１における沿岸構造物９の一例を示す図。変形例２における透水性基礎マウンド２の造成と止水部材１の埋設の工程を示す図。変形例３における透水性基礎マウンド２の造成と止水部材１の埋設の工程を示す図。変形例４における止水部材１の位置を示す図。

１．実施形態
１−１．沿岸構造物の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る沿岸構造物９の概要を示す図である。以下、図において、沿岸構造物９の各構成が配置される空間をｘｙｚ右手系座標空間として表す。また、図に示す座標記号のうち、円の中に点を描いた記号は、紙面奥側から手前側に向かう矢印を表す。空間においてｘ軸に沿う方向をｘ軸方向という。また、ｘ軸方向のうち、ｘ成分が増加する方向を＋ｘ方向といい、ｘ成分が減少する方向を−ｘ方向という。ｙ、ｚ成分についても、上記の定義に沿ってｙ軸方向、＋ｙ方向、−ｙ方向、ｚ軸方向、＋ｚ方向、−ｚ方向を定義する。

図１に示す通り沿岸構造物９は、海底面８の上に造成され、陸側と沖側とを隔てる透水性基礎マウンド２と、この透水性基礎マウンド２内の、陸側よりも沖側に埋設された板状の止水部材１と、この止水部材１が埋設された透水性基礎マウンド２の上に設置された構造物３とを有する。図１において、陸側は＋ｙ方向であり、沖側は−ｙ方向である。構造物３は、例えばケーソン等である。

透水性とは水を透す性質である。図１に示す透水性基礎マウンド２は、海底面８にいわゆる捨石を積み上げて設けられるマウンドである。これらの捨石同士は互いに支え合いながらも間に空隙を持つため、この透水性基礎マウンド２は透水性を有する。

図１に示す止水部材１は、透水性基礎マウンド２の法線に沿って、沖側から陸側に向かう水流の一部を止めるように透水性基礎マウンド２に埋設された部材であれば板状でなくてもよく、例えばシート状であってもよい。ここで「透水性基礎マウンド２の法線」とは、透水性基礎マウンド２の長手方向に沿った線であって、陸と沖とを区画する線である。例えば透水性基礎マウンド２が海岸線に沿って設けられるのであれば、透水性基礎マウンド２の法線とは、その海岸線をいう。図１で透水性基礎マウンド２の法線は、ｘ軸に沿っている線である。

図１のＨ．Ｗ．Ｌ（High Water Level）は、朔望平均満潮位であり、海底面８から朔望平均満潮位までの深さはＤである。止水部材１の高さはＨ１であり、透水性基礎マウンド２の高さはＨ２である。Ｈ１はＨ２以下である。すなわち、Ｈ１とＨ２とは、Ｈ１≦Ｈ２の関係がある。

構造物３の高さはＨ３であり、ｙ軸方向の幅はＷである。透水性基礎マウンド２の高さは朔望平均満潮位を超えない。つまり、Ｈ２とＤとは、Ｈ２＜Ｄの関係がある。構造物３の最も高い部分は朔望平均満潮位を超える。つまり、Ｈ２，Ｈ３とＤとは、（Ｈ２＋Ｈ３）＞Ｄの関係がある。

１−２．沿岸構造物の製造工程
図２は、沿岸構造物９の製造工程を説明するための図である。図２（ａ）に示す通り、沿岸構造物９の製造工程では、まず海底面８に捨石を積むことで土台２０が形成され、この土台２０の上の陸側よりも沖側に止水部材１が立てられる。

次に図２（ｂ）に示す通り、土台２０の上であって止水部材１の沖側および陸側にそれぞれ捨石を更に積むことで、土台２０を含む透水性基礎マウンド２が形成されるとともに、上述した通り土台２０の上に立てられた止水部材１はこの透水性基礎マウンド２に埋設される。

すなわち、図２に示す製造工程において、海底面８の上に陸側と沖側とを隔てる透水性基礎マウンド２を造成する第１工程と、造成された透水性基礎マウンド２内の、陸側よりも沖側に、この透水性基礎マウンド２の法線に沿って、沖側から陸側に向かう水流の一部を止めるように板状またはシート状の止水部材１を埋設する第２工程と、は交互にまたは並行して行なわれる。

なお、上述した第２工程は第１工程の後に行ってもよい。この場合、第１工程で造成された透水性基礎マウンド２に溝を形成し、この溝に止水部材１を埋設してもよい。また、第１工程において予め木枠等を透水性基礎マウンド２に埋設しておき、この木枠等を除去して形成される溝に止水部材１を埋設してもよい。

そして図２（ｃ）に示す通り、この止水部材１が埋設された透水性基礎マウンド２の上部に構造物３が設置されることで沿岸構造物９が完成する。構造物３を設置する第３工程は、第１工程および第２工程のいずれもが完了した後で行なわれる。

１−３．揚圧力の抑制能力
図３は、止水部材１の高さと透水性基礎マウンド２上の構造物３が受ける揚圧力との関係を示すグラフである。図３に示すグラフは、波高２メートル、周期７秒の波が沖側から陸側に向かって、つまり＋ｙ方向に伝播した場合に、透水性基礎マウンド２が受ける上方向、つまり＋ｚ方向の揚圧力の時間経過に伴う変化を計算機によってシミュレートした結果を示している。この場合、図１に示すＷは２．４メートル、Ｈ３は１．７メートルであり、Ｄは３．５メートルである。

図３の横軸は上述した波が沿岸構造物９に到達してからの経過時間を示しており、単位は「秒（ｓ）」である。図３の縦軸は、それぞれの瞬間において透水性基礎マウンド２上の構造物３が波から受ける上方向の揚圧力を示しており、単位は「ニュートン（Ｎ）」である。

止水部材１を全く埋設しない場合、すなわち、止水部材１の高さが０メートルである場合、波の到達時より５９秒経過した後、６０秒経過する前に揚圧力は１５００ニュートンに達する。一方、止水部材１の高さが１．０メートルであると、揚圧力は１０００ニュートンを超えない。さらに止水部材１の高さが２．０メートルであると、この高さが１．０メートルである場合に比べて、大部分の揚圧力が下回っている。また止水部材１の高さを２．０メートルとすると、止水部材１を埋設しないときに１５００ニュートンの揚圧力を記録した５９秒から６０秒までの時点で、揚圧力は５００ニュートン程度に抑えられる。

図４は、図１に示した止水部材１の透水性基礎マウンド２に対する貫入の長さと揚圧力の低減比率（揚圧力低減比率、という）との関係を計算機によってシミュレートしたグラフである。図４に示す横軸は止水部材１の透水性基礎マウンド２に対する貫入の長さ（貫入長さ、という）を示し、単位は「メートル」である。図１の止水部材１は、全体が透水性基礎マウンド２の高さ方向、つまりｚ軸方向に垂直に埋設されるため、止水部材１の高さは、上述した貫入長さである。

図４に示す通り、揚圧力低減比率は、止水部材１を全く埋設しない場合、つまり貫入長さが０メートルの場合を基準とするから、貫入長さが０メートルのときにこの値は１．０となる。

止水部材１を海底面８まで貫入させた場合、止水部材１の高さＨ１および貫入長さは、いずれもＤと同じ３．５メートルとなる。この場合、沖側から陸側に向かって流れる水は止水部材１によって全て遮蔽されるから、揚圧力低減比率は０になる。

貫入長さが０．５メートルになると揚圧力低減比率は０．８未満になり、貫入長さが１．０メートルになると揚圧力低減比率は０．６未満になる。そして、貫入長さが２．０メートルになると揚圧力低減比率は０．４未満になる。したがって、例えば揚圧力の４割が削減されると構造物３が安定するのであれば、止水部材１の高さＨ１は１．０メートルあればよい。

以上、説明した通り、透水性基礎マウンド２内の、陸側よりも沖側に、透水性基礎マウンド２の法線に沿って止水部材１を埋設することで、透水性基礎マウンド２の内部で沖側から陸側に向かう水流の一部が止められるので、透水性基礎マウンド２の上に設置される構造物３に対して作用する揚圧力は低減される。止水部材１は海底面８に至っていてもよいが、海底面８に至っていなくてもよく、少なくとも海底面８を掘削する必要がないため、海底面を掘削して形成した溝に止水用グラウント材等を打設する場合に比べて簡易に、安定した構造物を設置することができる。

２．変形例
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例を組み合わせてもよい。

２−１．変形例１
上述した実施形態において、止水部材１と構造物３とは別体であったが、止水部材１が構造物３の一部を構成してもよい。

図５は、変形例１における沿岸構造物９の一例を示す図である。この沿岸構造物９は、まず、海底面８の上に捨石を積み、陸側と沖側とを隔てる透水性基礎マウンド２を造成する。このとき、陸側よりも沖側に近い位置に木枠等の型枠部材を配置してこの型枠部材を包むように捨石を積むことで、造成された透水性基礎マウンド２には沖側に型枠部材が埋設される。そして、この透水性基礎マウンド２の造成後にコンクリートを打設し、透水性基礎マウンド２の沖側の斜面と陸側の斜面とをそれぞれ被覆する被覆石４を積み、沖側および陸側のそれぞれ被覆石４の上に異形ブロック５を設置する。

型枠部材が除去されて形成される溝にはコンクリートが流し込まれ、さらに透水性基礎マウンド２の上部を覆うようにコンクリートが流し込まれる。このコンクリートが固まることにより、止水部材１と一体の構造物３が形成される。

この構成であっても、透水性基礎マウンド２の沖側には止水部材１が法線方向、つまりｘ軸方向に沿って埋設されるため、透水性基礎マウンド２の内部を沖側から陸側に向けて流れる水流の一部が止水部材１により遮られる。これにより、透水性基礎マウンド２の上に設置される構造物３に対して作用する揚圧力は低減される。

２−２．変形例２
上述した実施形態において、止水部材１は、ｚ軸方向に沿って垂直に配置されていたが、透水性基礎マウンド２の内部で沖側から陸側に向けて流れる水流の一部を遮っていれば、垂直に配置されなくてもよい。

図６は、変形例２における透水性基礎マウンド２の造成と止水部材１の埋設の工程を示す図である。図６（ａ）に示す通り、まず、透水性基礎マウンド２のうち、沖側の部分が欠損した土台２１が海底面８の上に造成される。次に、図６（ｂ）に示す通り、この土台２１の沖側の斜面にシート状の止水部材１が設置される。

そして、図６（ｃ）に示す通り、この止水部材１の上に捨石が積まれて上積層２２が形成される。この上積層２２と土台２１とが止水部材１を挟む状態で透水性基礎マウンド２となるため、沖側から陸側に向けて透水性基礎マウンド２の内部を水が流れようとしても、少なくともその水流の一部は止水部材１によって遮られる。

２−３．変形例３
上述した変形例２で示した工程において、土台２１や上積層２２は段階的に造成されてもよい。図７は、変形例３における透水性基礎マウンド２の造成と止水部材１の埋設の工程を示す図である。図７（ａ）に示す通り、まず、海底面８には、陸側の部分に透水性基礎マウンド２よりも低い第１土台層２３が造成され、その沖側の斜面にはシート状の止水部材１が貼り付けられる。止水部材１はシート状であるため、斜面よりも長い場合には図７（ａ）に示したように第１土台層２３の上部まで到達して、この上部を部分的に覆う。

次に、図７（ｂ）に示す通り、止水部材１のうち第１土台層２３の斜面上に配置された部分を第１上積層２４が覆う。これにより、止水部材１は、一部が第１土台層２３と第１上積層２４とで挟まれる。そして、第１土台層２３の上には第２土台層２５が造成される。このとき、止水部材１の下に捨石を潜りこませるように積むことで第２土台層２５が造成されるため、止水部材は、第２土台層２５の沖側の斜面上に配置される。

そして図７（ｃ）に示す通り、止水部材１のうち第２土台層２５の斜面上に配置された部分を第２上積層２６が覆い、第２土台層２５の上部に第３土台層２７が造成される。止水部材１は、第３土台層２７の沖側の斜面の上に配置され、さらにその上には第３上積層２８が形成される。このようにシート状の止水部材１を沖側と陸側との両側から捨石で挟むことで透水性基礎マウンド２が造成され、この透水性基礎マウンド２には、陸側よりも沖側に止水部材１が埋設される。

２−４．変形例４
上述した実施形態において、構造物３は、止水部材１が埋設された透水性基礎マウンド２の上部に設置されていたが、止水部材１の上縁部１０は、構造物３の沖側の位置となるように、止水部材１の埋設される位置が決められていてもよい。

図８は、変形例４における止水部材１の位置を示す図である。上縁部１０は、止水部材１の最も上の面である。構造物３の「沖側」とは、構造物３を、沖側と陸側との比率が１：２になるように分割した境界点よりも沖側に近い側をいう。例えば、図８において構造物３のｙ軸方向の幅はＷであり、境界点３０は、構造物３の底面のうち、ｙ軸方向を陸側が沖側の２倍となるように分割する点である。したがって、境界点３０から構造物３の沖側の端部までの距離は、図８に示す通りＷ／３である。

この境界点３０よりも沖側、つまり図８で境界点３０の−ｙ側を示す領域Ｒに、止水部材１の上縁部１０が位置していればよい。この構成によれば、止水部材１により透水性基礎マウンド２の内部を流れる水流の一部を止めたことによる揚圧力の低下が、構造物３の底面の三分の二以上に影響する。

１…止水部材、１０…上縁部、２…透水性基礎マウンド、２０…土台、２１…土台、２２…上積層、２３…第１土台層、２４…第１上積層、２５…第２土台層、２６…第２上積層、２７…第３土台層、２８…第３上積層、３…構造物、３０…境界点、４…被覆石、５…異形ブロック、８…海底面、９…沿岸構造物。

Claims

海底面の上に陸側と沖側とを隔てる透水性基礎マウンドを、前記陸側よりも前記沖側に、前記透水性基礎マウンドの法線に沿って配置された型枠部材を包むように造成する工程と、
前記型枠部材を除去して前記透水性基礎マウンドに溝を設ける工程と、
コンクリートを、前記溝とともに、前記透水性基礎マウンドの上部を覆うように流し込む工程と、
流し込まれた前記コンクリートを固めて前記透水性基礎マウンドの上に止水部材と一体の構造物を設置する工程と、
を備える構造物の設置方法。
前記透水性基礎マウンドを造成する工程において、前記溝に流し込まれた前記コンクリートが固まることによって形成される前記止水部材の上縁部が前記構造物の沖側に面する位置となるように、前記型枠部材を配置する
請求項１に記載の構造物の設置方法。