JP7001218B2 - 杭支持構造物の補強構造及び補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、塩害等によって劣化した桟橋等の杭支持構造物を補強する杭支持構造物の補強構造及び補強方法に関する。

一般に、桟橋は、水底に立設された複数の鋼管杭の杭頭部がコンクリート梁（上部工）に剛結合され、当該鋼管杭とコンクリート梁とによってラーメン構造を成している。

このコンクリート梁に連結される鋼管杭の杭頭部は、スプラッシュゾーンと呼ばれる飛沫帯になっており、常に水面上において飛沫に晒され、繰り返し押し寄せる波浪の飛沫によって塩化物イオン等の塩害因子が杭頭部及びその付近のコンクリート部分に付着する。

この付着した塩害因子は、鋼管杭の杭頭部付近の腐食を生じさせるとともに、上部工を構成するコンクリート内に浸入し、鉄筋や支柱等の鋼製部材を腐食させ、上部工体を劣化させる被害、即ち、塩害の原因となっていた。

そこで、従来、このような飛沫帯にある杭頭部には、モルタル被膜あるいは重防食（エポキシ樹脂，ウレタン樹脂）と呼ばれる防食処理を施し、塩害の進行を防止している（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、このような防食被膜は、長年の経年劣化や付着した海洋生物の落下に伴って損傷するため、その効果は恒久的に継続せず、鋼管杭の杭頭部及びその付近のコンクリート部分に腐食が生じていた。

そこで、このような杭頭付近の腐食に対しては，被りコンクリートの劣化部をはつり取り、その部分をモルタル等の補修材で補修するとともに、既存鉄筋の断面が大きく減少している場合には、あらたに鉄筋を添えて補強していた。

また、鋼管杭に関しては，劣化した被膜や錆をそぎ落とし、耐力上必要な肉厚に満たない場合には鋼板やコンクリートを巻きたてるなどの補強を行った上で新たに被膜防食を設けていた（例えば、特許文献２を参照）。

特開２０００－１５７９２９号公報 特開２０００－３３６８１３号公報

飛沫帯における腐食劣化は、鋼管杭及びその付近のコンクリート部分とで同時に進行している場合が多く、また、設計における杭頭部の剛結条件は、鋼管杭とコンクリート梁の両者が相互に関係していることから、鋼管杭の杭頭部とその付近のコンクリート部分とを一体的に補強することが望ましい。

しかしながら、上述の如き従来の技術では、鋼管杭頭部又はその付近のコンクリート部分の腐食が発生した部分毎に補修しているに過ぎなかった。

また、鋼管杭の腐食に関しては、防食効果がないと、例えば，直径６００ｍｍ厚み６ｍｍの鋼管杭で０．０２ｍｍ／年の鋼材腐食が進行すると、５０年で１．０ｍｍもの腐食が生じることになり、断面性能（具体的には断面係数）として８３％に減少するおそれがある。

一方、杭頭部の腐食により提灯状に座屈する場合には、座屈部分が外側に膨出するため補強鋼材の取付け等を阻害するおそれがあった。

また、一般に上部工を構成するコンクリート内に埋設された鉄筋と鋼管杭頭部とが溶接プレートを介して溶接で接続されているため、鋼管杭にコンクリートを巻きたてる補修方法では、巻き立てコンクリートに埋設される鉄筋を上部工と一体化させようとすると、当該鉄筋が溶接プレートに干渉するため、施工性が著しく悪いという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、杭頭部とその付近のコンクリート部分とを互いに一体的に補強することができ、施工性に優れた杭支持構造物の補強構造及び補強方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、杭頭部に上部工を構成するコンクリートに埋設される内部鉄筋が溶接プレートを介して連結され、前記杭頭部と前記上部工とが接合されてなる杭支持構造物の補強構造において、前記上部工より下の位置で杭の外周に固定される杭固定体と、前記上部工下面に固定される上部工固定部と、該上部工固定部と前記杭固定体とに跨った支持補強部とを有する補強部材を備え、該補強部材は、筒状の杭固定体を複数に縦割りした形状であって、前記杭の外周に巻き付けて固定される複数の縦割り補強部材によって構成され、該各縦割り補強部材の外周に前記上部工固定部が前記支持補強部を介して支持され、前記上部工が前記補強部材を介して前記杭に支持されるようにしたことにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記上部工固定部は、前記杭固定体の上端より高い位置に配置され、前記支持補強部を介して前記杭固定体に支持されていることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記杭と前記補強部材との間に充填される充填材を備え、該充填材を介して前記杭と前記補強部材とが一体化されてなることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、杭頭部に上部工を構成するコンクリートに埋設される内部鉄筋が溶接プレートを介して連結され、前記杭頭部と前記上部工とが接合されてなる杭支持構造物の補強方法において、前記上部工より下の位置で杭の外周に固定される杭固定体と、前記上部工下面に固定される上部工固定部と、該上部工固定部と前記杭固定体とに跨った支持補強部とを有し、筒状の杭固定体を複数に縦割りした形状の複数の縦割り補強部材の外周に前記上部工固定部が前記支持補強部を介して支持されてなる補強部材を、前記縦割り補強部材を前記杭の外周に巻き付けて固定するとともに、前記上部工固定部を前記上部工下面に固定して既設の杭に取り付け、前記補強部材を介して前記上部工を前記既設の杭に支持させることにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項４の構成に加え、前記杭固定体を前記上部工下面より一定の距離をおいて固定することにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、請求項４又は５の構成に加え、前記上部工の劣化部分を補修した後、該補修部分に前記上部工固定部を固定することにある。

本発明に係る杭支持構造物の補強構造は、請求項１に記載の構成を具備することによって、施工性に優れた簡便な構造によって鋼管杭等の杭とその付近の上部工構成部分とを一体的に補強することができる。また、既設の杭支持構造物にも適用することができる。

また、本発明において、請求項２に記載の構成を具備することによって、鋼管杭の劣化した部分を介さずに補強部材を介して上部工を杭に支持させ、剛結合状態を維持することができる。

さらに、本発明において、請求項３に記載の構成を具備することによって、
腐食により薄肉化した鋼管杭の補強とともに、補強部材を杭に堅固に固定することができる。

本発明に係る杭支持構造物の補強方法は、請求項４に記載の構成を具備することによって、施工性に優れた簡便な構造によって鋼管杭等の杭とその付近の上部工構成部分とを一体的に補強することができる。

また、本発明において、請求項５に記載の構成を具備することによって、既設の杭が劣化により座屈したような場合であっても、当該劣化部分を経ずに上部工を既設杭に支持させることができる。

さらに、本発明において、請求項６に記載の構成を具備することによって、鋼管杭とその付近の上部工を構成するコンクリート部分とが同時進行的に劣化した場合であっても、その双方を補強できるとともに一体的に補強することができる。

本発明に係る杭支持構造物の補強構造の実施例を示す正面図である。 図１中の補強部材による補強状態を示す拡大図である。 同上のＡ-Ａ線矢視図である。 杭支持構造物の補強方法の各工程を示す図であって、補強前の既設杭支持構造物の状態を示す部分拡大断面図である。 同上の上部工の補修作業の状態を示す部分拡大断面図である。 同上の縦割り補強部材の設置作業を示す部分拡大正面図である。 同上の補強部材を取り付けた状態を示す部分拡大断面図である。 同上の鋼管杭の補強の状態を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る杭支持構造物の他の実施例を示す部分拡大断面図である。 同上のさらに他の実施例を示す部分拡大正面図である。

次に、本発明に係る杭支持構造物の補強構造の実施態様を図１～図３に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は桟橋等の杭支持構造物、符号２は水面である。

杭支持構造物１は、図１に示すように、杭支持水底地盤３に打設された複数の鋼管杭４，４…と、鋼管杭４，４…に支持されたコンクリート製梁部５とを備え、コンクリート製梁部５上に床版部６が形成され、コンクリート製梁部５と床版部６とで桟橋の上部工７を成している。

この杭支持構造物１は、上部工７が補強部材８を介して各鋼管杭４，４…に支持されてなる補強構造により、当該補強構造によって杭頭部及びその付近の上部工７を構成するコンクリート部分が一体的に補強されている。

補強部材８は、上部工７より下の位置で鋼管杭４の外周に固定される杭固定体１０と、上部工７下面に固定される上部工固定部１１，１１…と、上部工固定部１１，１１…と杭固定体１０とに跨った支持補強部１２，１２とを備え、上部工７が補強部材８を介して鋼管杭４，４…に支持されるようになっている。

また、この補強部材８は、筒状の杭固定体１０を複数に縦割りした形状（本実施例では二分割）の複数の縦割り補強部材８ａ，８ａにより構成され、両縦割り補強部材８ａ，８ａを組み付けることにより杭固定体１０、上部工固定部１１，１１…及び支持補強部１２，１２とが一体となった一つの補強部材８が形成されるようになっている。

尚、この補強部材８、即ち、各縦割り補強部材８ａ，８ａの外側は、特に図示しないが、エポキシ樹脂系塗料等の防食塗料によって被覆され、重防食処理が施されている。

杭固定体１０は、半割筒状に形成された半割体１０ａ，１０ａによって構成され、半割体１０ａ，１０ａの両側縁に形成された締結用のフランジ１３，１３を重ね合わせボルト締めすることにより、鋼管杭４，４…の外周に巻き付けられるようになっている。尚、符号１４はボルトである。

また、半割体１０ａの内側には、必要に応じてシアキー等の突起２８，２８が溶接等によって固定されていてもよい。

この杭固定体１０は、鋼管杭４，４…の状態によって取り付け位置が異なり、例えば、鋼管杭４，４…の一部に座屈が生じている場合には、上部工７下面より一定の距離をおき、当該座屈部分１５の下側に固定される。

また、鋼管杭４を構成する鋼材の肉厚が腐食によって減少している場合には、杭固定体１０と鋼管杭４との間にセメントやモルタル等の充填材１６が充填され、充填材１６を介して鋼管杭４と杭固定体１０とを一体化させることにより、腐食部分を補強するようになっている。

尚、この場合には、半割体１０ａの内側にシアキー等の突起２８，２８を設けておくことが望ましく、必要に応じて鋼管杭４側にシアキー等の突起２９，２９を設けておいてもよい。

各上部工固定部１１，１１…は、所定の位置にボルト挿通孔１７，１７が開口した平板状に形成され、支持補強部１２，１２を介して各縦割り補強部材８ａ，８ａの外周に支持されている。

各上部工固定部１１，１１…は、上部工７下面に重ね合わされる配置に支持され、ボルト挿通孔１７，１７に通したボルト１８を上部工７下面部に埋設されたアンカーナット１９に締め付けることによって、上部工７下面に強固に固定されるようになっている。

支持補強部１２，１２は、例えば、三角リブや台形リブ等のリブ状に形成され、その斜
辺を挟む一方の辺が杭固定体１０の外周に溶接等によって固定され、他方の辺が上部工固定部１１，１１…の表面に溶接等によって固定されている。

このように構成された杭支持構造物１の補強構造は、上部工７が補強部材８を介して鋼管杭４，４…に支持されることにより鋼管杭４，４…と上部工７とが一体的に補強され、杭頭部の状態の如何を問わず、杭と上部工７との剛結合状態が維持できるようになっている。

次に、この補強構造を使用した既設杭支持構造物１の補強方法について図４～図８に基づいて説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明し、符号１は桟橋等の既設杭支持構造物とする。

この既設杭支持構造物１は、図4に示すように、飛沫帯において繰り返し押し寄せる波浪に晒され、飛沫帯部分の鋼管杭４，４…の一部が腐食し、鋼管杭４，４…を構成する鋼板の板厚が減少するとともに、接合部付近で座屈した状態（座屈部分１５）になっているものとする。

また、この既設杭支持構造物１は、上部工７を構成する杭頭部付近のコンクリート７ａが腐食した状態となっているものとする。

このような既設杭支持構造物１を補強するには、先ず、上部工７の腐食したコンクリート部分7ａを斫り取って除去し、内部鉄筋２０の状態を確認する。

次に、内部鉄筋２０の状態に応じて、当該鉄筋２０を研磨或いは補強筋２１を継ぎ足した上で防錆処理を施す。また、必要に応じてアンカーナット１９を溶接等によって鉄筋２０に固定する。また、必要に応じて上部工７の所定個所にアンカーナット１９を設置する。

そして、コンクリート7ａを斫り取った部分に補修用のコンクリート又はモルタル等の補修材２２を打設し、図５に示すように、上部工７下面部を補修する。

次に、杭固定体１０を鋼管杭４，４…に取り付けるとともに、上部工固定部１１，１１…を上部工（コンクリート梁部５）の下面に固定し、補強部材８を設置する。

先ず、図６、図７に示すように縦割り補強部材８ａ，８ａをウインチやチェーンブロック等（特に図示せず）によって杭頭部まで引き上げ、上部工固定部１１，１１…を上部工７下面の所定の位置に重ね合わせた状態で杭固定体１０を鋼管杭４，４…の外周に固定する。

その際、杭固定体１０は、上部工７下面より一定の距離をおいた位置に固定し、杭固定体１０で鋼管杭４，４…の腐食によって薄肉化した部分２４を覆うとともに、杭固定体１０が鋼管杭４，４…の座屈部分１５と干渉しないようにする。

また、上部工固定部１１，１１…のボルト挿通孔１７，１７にボルト１８を通し、当該ボルト１８をアンカーナット１９に締め付け、上部工固定部１１，１１…を上部工７下面部に強固に固定する。

次に、上部工固定部１１の固定が完了した後、鋼管杭４，４…の外周に鍔状の漏れ防止型枠２５を溶接等によって固定し、杭固定体１０の下面を閉鎖する。

そして、図８に示すように、杭固定体１０の上面側より充填材１６用の注入ホース２６を挿し込み、注入ホース２６からモルタル等の充填材１６を注入し、鋼管杭４と杭固定体１０との間に充填材１６を充填し、充填材１６を養生固化させて鋼管杭４と杭固定体１０とを充填材１６を介して一体化させる。

更に、図４～図８に示す各工程を各鋼管杭４，４…毎に繰り返し、既設支持構造物１全体が補強される。

このように補強された既設杭支持構造物１は、鋼管杭４，４…の腐食により薄肉化した部分２４に杭固定体１０を巻き付け、鋼管杭４と杭固定体１０との間に充填材１６が充填されることによって杭自体が補強される。

一方、上部工７は、劣化した部分が補修材２２によって補強されるとともに、座屈部分１５を経ずに鋼管杭４，４…に支持されるので、簡便な構造で上部工７と鋼管杭４，４…とが一体的に補強される。その際、下部工固定部１１は、内部鉄筋２０と鋼管杭２０とを連結する鍔状の溶接プレート２７，２７の位置に影響されずに固定することができる。

尚、上述の実施例では、杭固定体１０を上部工７の下面より一定距離おいて杭の外周に固定した例について説明したが、鋼管杭４が座屈していない場合等には、図９に示すように、上部工７下面の直下に固定してもよい。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

また、補強部材８の態様は、上述の実施例に限定されず、例えば、支持補強部１２が弧状（曲線状）に形成されたものであってもよく、また、図１０に示すように、上部工固定部３０と支持補強部３１とを有するブラケット３２を備え、各ブラケット３２，３２が杭固定体１０に支持されたものであってもよい。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

この場合、ブラケット３２の態様は、図１０に示す実施例に限定されるものではなく、例えば、支持補強部３１が弧状（曲線状）に形成されたものでもよい。

尚、上述の実施例では杭として鋼管杭を用いた場合について説明したが、本発明は、コンクリート杭等の鋼管杭以外の杭にも適用することができる。

１ 杭支持構造物（桟橋）
２ 水面
３ 水底地盤
４ 鋼管杭
５ コンクリート製梁部
６ 床版部
７ 上部工
８ 補強部材
１０ 杭固定体
１１ 上部工固定部
１２ 支持補強部
１３ フランジ
１４ ボルト
１５ 座屈部分
１６ 充填材
１７ ボルト挿通孔
１８ ボルト
１９ アンカーナット
２０ 鉄筋
２１ 補強筋
２２ 補修材
２４ 薄肉化部分
２５ 漏れ防止型枠
２６ 注入ホース
２７ 溶接プレート
２８ 突起（シアキー）
２９ 突起（シアキー）
３０ 下部工固定部
３１ 支持固定部
３２ ブラケット

Claims (6)

1. 杭頭部に上部工を構成するコンクリートに埋設される内部鉄筋が溶接プレートを介して連結され、前記杭頭部と前記上部工とが接合されてなる杭支持構造物の補強構造において、
   前記上部工より下の位置で杭の外周に固定される杭固定体と、前記上部工下面に固定される上部工固定部と、該上部工固定部と前記杭固定体とに跨った支持補強部とを有する補強部材を備え、
   該補強部材は、筒状の杭固定体を複数に縦割りした形状であって、前記杭の外周に巻き付けて固定される複数の縦割り補強部材によって構成され、該各縦割り補強部材の外周に前記上部工固定部が前記支持補強部を介して支持され、
   前記上部工が前記補強部材を介して前記杭に支持されるようにしたことを特徴とする杭支持構造物の補強構造。
2. 前記上部工固定部は、前記杭固定体の上端より高い位置に配置され、前記支持補強部を介して前記杭固定体に支持されている請求項１に記載の杭支持構造物の補強構造。
3. 前記杭と前記補強部材との間に充填される充填材を備え、該充填材を介して前記杭と前記補強部材とが一体化されてなる請求項１又は２に記載の杭支持構造物の補強構造。
4. 杭頭部に上部工を構成するコンクリートに埋設される内部鉄筋が溶接プレートを介して連結され、前記杭頭部と前記上部工とが接合されてなる杭支持構造物の補強方法において、
   前記上部工より下の位置で杭の外周に固定される杭固定体と、前記上部工下面に固定される上部工固定部と、該上部工固定部と前記杭固定体とに跨った支持補強部とを有し、筒状の杭固定体を複数に縦割りした形状の複数の縦割り補強部材の外周に前記上部工固定部が前記支持補強部を介して支持されてなる補強部材を、前記縦割り補強部材を前記杭の外周に巻き付けて固定するとともに、前記上部工固定部を前記上部工下面に固定して既設の杭に取り付け、
   前記補強部材を介して前記上部工を前記既設の杭に支持させることを特徴とする杭支持構造物の補強方法。
5. 前記杭固定体を前記上部工下面より一定の距離をおいて固定する請求項４に記載の杭支持構造物の補強方法。
6. 前記上部工の劣化部分を補修した後、該補修部分に前記上部工固定部を固定する請求項４又は５に記載の杭支持構造物の補強方法。

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