JPH07216844A

JPH07216844A - 水中骨組構造物とその施工方法

Info

Publication number: JPH07216844A
Application number: JP6035273A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Ota; 英美太田; Akira Okamura; 章岡村; Tadateru Kumagai; 忠輝熊谷
Original assignee: NIPPON KOWAN CONSULTANT KK; Nippon Steel Corp
Current assignee: NIPPON KOWAN CONSULTANT KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 1995-08-15
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: JP3423394B2

Abstract

(57)【要約】【目的】杭径の制約を受けないでレグサイズの合理的
設計ができ、レグ材をＨ鋼、ボックス柱、鋼管等から自
由に選択でき、無駄な杭材、グラウト材の使用を排除で
き、作業量を軽減できると共に、格点部の補強手段とし
てレグ板厚を厚くする必要がない、水中骨組構造とその
施工方法を提供する。【構成】所定位置の水底地盤１にあらかじめ打設され
た複数の杭２の頭部に、レグ４とブレース５で構成さ
れ、下側の鉛直方向に突出するレグ接続部４ａを備えた
骨組構造体３の該レグ接続部４ａを所定長（Ｌ）挿入
し、レグ接続部４ａと杭２の頭部をグラウト材６によっ
て固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水底地盤上に設置される
橋脚、護岸、防波堤、消波堤等の水中骨組構造物の構造
およびその施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水底地盤上に設置される水中骨組構造物
の代表例としては、石油掘削用構造物をベースとしたジ
ャケットが知られている。このジャケットは、レグとブ
レースを陸上ヤードであらかじめ組み立てたものを設置
場所に移送し、水底地盤上に杭で固定するものであり、
設置現場での工期短縮を図ることができる。そのため最
近、橋脚基礎、埋立護岸、防波堤、消波堤等に採用され
て来ている。

【０００３】従来のジャケットの構造およびその施工方
法については、多数の先行文献があるが、その中から２
例をあげると図７、図８に示すものがある。図７のジャ
ケットは特公平５−４３８０８号公報に開示されている
ものであり、石油掘削用足場に用いられる最も一般的な
ジャケットである。

【０００４】このジャケットは、鉛直および鉛直に近い
斜方向の複数の鋼管からなるレグ４と、水平材５ａおよ
び斜材５ｂのブレース５とによって構成されたものであ
り、陸上ヤードで製作・組立られた後、バージによって
建設場所迄移送される。建設場所では、小型ジャケット
の場合は、フローティングクレーン等の揚重機で吊上げ
られて海底１ａに立設される。大型ジャケットの場合
は、レグ4 の上端部と下端部に蓋を設けて密閉して海中
に滑落させ、横向きに浮上させた後、レグ4 内に注水し
て浮力を減じるとともに揚重機を使用して立設する。

【０００５】両者のジャケットとも立設された後は、レ
グ４（鋼管）の上端から杭２を挿入し、水底地盤１内に
フローティングハンマー等により打設する。この公報に
は説明がないが、全ての杭２の打設が終了したら、杭２
とレグ４の間隙にレグ４の下方からグラウト材６を注入
し、水をグラウト材６と置換させて排除する。かくして
充填したグラウト材６によってレグ４と杭２を固定す
る。

【０００６】図８のジャケットは特公昭６０−５６８４
５号公報に開示されているジャケット護岸の例である。
この護岸では前部管柱４、中間管柱４、後部管柱４の鉛
直レグ４と、水平方向５ａ、斜方向５ｂに配設された連
結材５（ブレース）によってジャケットが構成されてお
り、各レグ４には上端まで杭２が挿入され、杭２とレグ
４はモルタルのグラウト材６で固定されている。施工手
段は前記説明と同様であるので省略する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のジャケットに代
表される水中骨組構造物には、以下の課題があった。 (1) 事前に設置したジャケットのレグ内に杭を挿入して
打設するため、レグは鋼管の如き中空管体とし、かつ内
径を杭の外径より大きくする必要があった。このため、
特に軟弱地盤等の水底地盤において大径の杭を使用する
必要がある場合には、レグの外径をさらに大きくしなけ
ればならないので、過剰設計となり、その分ジャケット
の重量が重くなり、製作費と建設費が高くなった。

【０００８】(2) 事前に設置したジャケットのレグ内に
杭をレグ上端から挿入して打設し、杭の上端をレグ上端
（ジャケット天端）と同じにしてレグと杭の隙間にグラ
ウト材を注入するため、ジャケットレグと杭の結合強度
に必要な長さ以上の過剰な結合長となり、杭材、グラウ
ト材が無駄になるばかりか、グラウト材の注入工事に時
間を要した。

【０００９】(3) ジャケットとブレースが交差する格点
部には応力が集中し、特に疲労強度が問題となるため、
部分的にレグの板厚を厚くする必要があり、加えて残留
応力除却のため焼鈍処理を必要とする場合があり、製作
コストが高くなった。

【００１０】(4) ジャケットの設置時（杭の打設前）に
は水底地盤の表層が軟らかい場合、不等沈下を防止する
ためにジャケット下端部にマッドマットと称する広幅の
面板を設けて、載荷圧を低減させる必要があり、この分
不経済であった。

【００１１】(5) また、杭打施工時にレグ内壁に杭が接
触して共下りを生じさせ、ジャケットを傾斜させてしま
うことがあり、その修正作業が必要となる場合があっ
た。本発明の目的は、以上のような従来の課題を解消
し、骨組構造体と杭の合理的設計が可能であり、かつ経
済的に有利な水中骨組構造物とその施工方法を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の水中骨組構造物
は、所定位置の水底地盤１にあらかじめ打設された複数
の杭２の頭部に、レグ４とブレース５で構成され、下側
の鉛直方向に突出するレグ接続部４ａを備えた骨組構造
体３の該レグ接続部４ａを所定長（Ｌ）挿入し、レグ４
と杭２の頭部をグラウト材６で固定したものである。

【００１３】なお、骨組構造体３のレグ接続部４ａを杭
２の頭部に所定長（Ｌ）だけ挿入する作業を容易にする
ために、レグ接続部４ａの上端に杭２の外径より大きい
外径の支持材７を設けることができる。

【００１４】本発明の水中骨組構造の施工方法では、建
設場所の水底地盤１の上に、打設される杭２の配置に対
応したガイド枠１０を設け、このガイド枠１０によって
所定位置に複数の杭２を打設し、杭２の上端高さを所定
の高さに揃えた後、陸上にて製作・組立されて建設場所
に移送された、レグ４とブレース５で構成され下側の鉛
直方向に突出するレグ接続部４ａを備えた骨組構造体３
を、揚重機により吊り上げ、所定位置に打設された前記
杭２の頭部にレグ接続部４ａを所定長（Ｌ）挿入した
後、レグ接続部４ａと杭２の頭部との間隙１１にグラウ
ト材６を充填して固定する。

【００１５】

【作用】本発明の水中骨組構造物は、図１に示すように
従来のジャケット構造と異なり、レグ４内に杭２を挿入
しない。骨組構造体３と杭２の結合は、骨組構造体３の
下側に鉛直方向に突出させたレグ接続部４ａを、あらか
じめ打設した杭２の頭部に所定長（Ｌ）挿入し、グラウ
ト材６で固定することによって行なう。

【００１６】即ち、軟弱地盤等において大径杭を使用し
た場合でも、この杭径に制約を受けることなく、骨組構
造体３のレグサイズ等の合理的設計が可能となる。従来
のジャケット構造では、レグ４内に杭２を挿入する必要
があるため、レグ４は中空管体（鋼管）を使用する必要
があったが、本発明ではその必要がないため、レグ材と
してはＨ鋼、ボックス柱、鋼管等から自由に選択するこ
とができる。

【００１７】また、骨組構造体３と杭２の固定は、従来
のようにレグ４の全長に渡って行うことなく、下側のレ
グ接続部４ａにおいて設計上必要な長さ（Ｌ）のみにお
ける固定であるため、過剰な杭材２、グラウト材６の使
用を排除できる。

【００１８】なお、設計上必要なレグ４と杭２のグラウ
ト固定の所定長（Ｌ）は、骨組構造体３に作用する外
力、グラウト材６の強度、レグ４と杭２のサイズおよび
シアキー１２ａ，１２ｂの有無等に応じて決定すること
ができる。この際、グラウト結合強度は、ＡＰＩの下記
算定式により決定する。ｆ_ba＝20 psi (0.138 MPa)＋0.5 ｆ_cu・(h/s) ・・・・・・・・平常時ｆ_ba＝26.7 psi (0.184 MPa)＋0.67ｆ_cu・(h/s) ・・・・・・・暴風時ｆ_ba：許容結合強度ｆ_cu：グラウト材の圧縮強度ｈ：シアキー突起高さ（インチ，mm) ｓ：シアキー間隔（インチ，mm) シアキーが無い場合はそれぞれの式において第１項のみ
とする。

【００１９】また、従来はレグ４内に杭２を貫通させて
いたため、応力が集中する格点部４ｂの補強にあたり、
レグ内に補強材を施すことができず、レグ４の板厚を増
加する等の手段を用いていたが、本発明に係る骨組構造
体３のレグ４では、内部を貫通するものがないため、イ
ンナーリング１３等による格点部４ｂの内部補強を可能
であり、また、コンクリートを充填した合成構造にする
こともできる。

【００２０】さらに、本発明の施工方法においては、あ
らかじめ水底地盤上１ａに設置したテンプレート１０
（所定位置に杭のガイド枠を配設した）によって、打設
杭２の位置決めを容易かつ正確に行うことができ、ま
た、骨組構造体３のレグ４を杭２の頭部に挿入する作業
は、吊り下げ中にレグ接続部４ａの上端に設けた支持材
７が杭２上端に当接することによって、自動的に所定長
（Ｌ）の固定長さが得られる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図を参照
して説明する。図１〜図６は水中トラスの骨組構造物に
適用した本発明の第１実施例であり、図１は該骨組構造
の側面図、図２はその平面図である。図３は本発明の要
部である杭と骨組構造体の固定部の詳細を示す。

【００２２】水底地盤１の所定位置にあらかじめ打設さ
れた複数の杭２（鋼管杭）は、上端が水底地盤１ａ面近
傍の一定高さに揃えられており、その上部には、レグ４
（鉛直材）とブレース５（水平材５ａ、斜材５ｂ）を組
合せた水中トラスの骨組構造体３が固定されている。

【００２３】杭２と骨組構造体３の固定手段として、図
３に示すように骨組構造体３の下側の鉛直方向に突出す
るレグ接続部４ａを杭２の頭部に所定長（Ｌ）挿入し、
杭２の頭部とレグ接続部４ａとの隙間１１にモルタルま
たはコンクリート等のグラウト材６を充填している。こ
こで、杭２の頭部とレグ接続部４ａの接続長さ（Ｌ）
は、骨組構造体３に作用する波力、潮力、その他の外力
を杭２に伝達させるに必要な設計結合長を前記作用項で
説明した算定式によって決定し、これ以上とする。

【００２４】杭２とレグ４の固定は、シアキー１２ａ，
１２ｂを付けるとより効果的である。シアキー１２ａ，
１２ｂは、１０mm程度の丸鋼または帯板を杭２の内周面
に数十cm間隔にリング状またはスパイラル状に溶接し、
高さ方向に位置をずらしてレグ接続部４ａの外周面に同
様のものを溶接する。

【００２５】シアキー１２ａ，１２ｂを用いると単位長
さ当りの結合強度が増大するため、接続長（Ｌ）を短く
することができる。また、杭２の頭部およびレグ接続部
４ａに、鋼管の表面を凹凸状に圧延した溝付（節付）鋼
管を使用しても、シアキーを付けた場合と同様の効果が
得られる。

【００２６】図中７は、あらかじめ打設された杭２の頭
部に骨組構造体３を設置するための支持材７であり、杭
２の外径より大きい外径のフランジ８が補強リブ９によ
ってレグ接続部４ａの上端に溶接されている。

【００２７】この支持材７のフランジ８には、前記グラ
ウト材６を注入するための注入口１５と排水口１６が設
けられている。また、骨組構造体３のブレース５ａ，５
ｂとレグ４が交差する格点部４ｂのレグ４内には、過大
な集中応力が作用するための補強用インナーリング１３
が溶接されている。

【００２８】図中１０は、杭２を所定位置に正確に打設
するためのテンプレートであり、図５に示すようにＨ型
鋼１０ａ，１０ｂ，１０ｃを縦・横に組合せて杭２の配
置に対応したガイド枠１０ｄを形成している。このテン
プレート１０は、杭２の打設に先立って水底地盤上１ａ
に設置され、杭２はガイド枠１０ｄ内に挿入して打設さ
れる。

【００２９】図４は本発明の水中骨組構造物の施工途中
の側面図を示す。本発明の水中骨組構造物の施工は以下
の手順で行う。

【００３０】(1) 建設場所の水底地盤上１ａに、打設さ
れる杭配置に対応したガイド枠１０ｄを設けたテンプレ
ート１０を設置し、このガイド枠１０ｄ内に杭２を挿入
してフローティングハンマーや水中ハンマーによって所
定位置に杭２を打設する。なお、ガイド枠１０ｄはテン
プレート１０の他、仮設杭等で設けてもよい。打設杭２
は上端高さを水底面１ａ近傍の所定の高さに一定に揃え
る必要がある。この手段としては、杭打時の最終打止め
により行うか、または打設後水中切断によって行う。打
設後、杭頭部に管内土砂がある場合は、打設杭の管内土
砂を管上端から骨組構造体３のレグ接続部４ａが挿入さ
れる長さ（Ｌ）以上に掘削排除する。

【００３１】(2) 次に、陸上ヤード等で製作・組立さ
れ、パージ等で移送された骨組構造体３を揚重機で吊上
げ、所定位置に打設された前記杭２の頭部にレグ接続部
４ａを合致させて吊下し、所定長（Ｌ）挿入する。この
際、レグ接続部４ａの上端に杭の外径より大きい外径の
フランジ８等からなる支持材７を設けておけば、所定長
挿入された段階で杭上端に当接することによって自動的
に支持されるので、作業が容易にできる。

【００３２】(3) 杭２上への骨組構造体３の設置が完了
したら、レグ４と杭２の固定作業を行う。この固定手段
は、杭頭部の所定長（Ｌ）において杭２の頭部とレグ接
続部４ａとの間隙１１に充填したモルタル又はコンクリ
ートのグラウト材６であり、グラウト材６は前記支持材
７のフランジ８に設けた注入口１５から注入され、置換
水は排水口１６から排除される。

【００３３】このグラウト材６の注入作業は、ダイバー
による水中作業で行ってもよいが、あらかじめ骨組構造
体３のレグに注入用配管１５ａを設けておくと、水面上
から注入作業を行うことができる。

【００３４】なお、モルタル又はコンクリートは、水中
で分離しないようにレグ接続部４ａの底部から上方に向
けて注入する。以上の作業で水中骨組構造物を完成す
る。

【００３５】図６は本発明の水中骨組構造の第２実施例
を示す。この実施例では、水中部の骨組構造体３は鉛直
レグ４と傾斜レグ４ｃによって櫓状に構成されている
が、下側のレグ接続部４ａは全て鉛直方向とされ、杭２
の頭部に固定されている。

【００３６】このように傾斜レグ４ｃを有する骨組構造
体３では、少なくとも杭２に挿入するレグ接続部４ａの
レグについては鉛直方向にしておかないと、あらかじめ
打設した杭２に挿入することができない。他の構成、施
工手段は第１実施例と同様なため、説明を省略する。

【００３７】

【発明の効果】本発明では、骨組構造体の下側に鉛直方
向に突出させたレグ接続部を所定長杭頭部に挿入してグ
ラウト固定したものであるため、従来のようにレグ内に
全長に渡って杭を挿入したジャケットのように、杭の外
径よりレグの内径を大きくする必要がなく、特に軟弱地
盤等で大径杭を使用する必要がある場合でも、レグのサ
イズは杭径の制約を受けないで合理的設計ができ、ま
た、レグ材としては中空断面の鋼管等に限定されること
がなく、Ｈ鋼、ボックス柱、鋼管等から自由に選択でき
るので経済的である。

【００３８】また、骨組構造体と杭は設計上必要な長さ
（Ｌ）のみグラウト固定するので、従来のような無駄な
杭材、グラウト材を排除できるとともに、固定に要する
作業量を軽減できる。

【００３９】さらに骨組構造体のレグ内に杭を貫通させ
ないため、応力が集中する格点部の補強材をレグ内に設
けたり、あるいはレグ内にコンクリートを充填した合成
構造にすることができるため、従来のように格点部のレ
グ板厚を厚くするようなコストの高い補強手段を用いる
必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る水中骨組構造物の側
面図である。

【図２】該水中骨組構造物の平面図である。

【図３】該水中骨組構造物における骨組構造体と杭の固
定部の詳細図である。

【図４】該水中骨組構造物の施工過程を示す側面図であ
る。

【図５】本発明の水中骨組構造の施工方法で使用され
る、杭を所定位置に打設するためのテンプレートの平面
図である。

【図６】本発明の第２実施例に係る水中骨組構造物の側
面図である。

【図７】従来例のジャケットの側面図である。

【図８】別の従来例のジャケットの側面図である。

【符号の説明】

１水底地盤２杭３骨組構造体４レグ４ａレグ接続部４ｂ格点部５ブレース６グラウト材７支持材１０テンプレート１１杭とレグの間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者熊谷忠輝東京都渋谷区渋谷３丁目１番４号株式会社日本港湾コンサルタント内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定位置の水底地盤１にあらかじめ打設
された複数の杭２の頭部に、レグ４とブレース５で構成
され、下側の鉛直方向に突出するレグ接続部４ａを備え
た骨組構造体３の該レグ接続部４ａを所定長（Ｌ）挿入
し、レグ接続部４ａと杭２の頭部をグラウト材６によっ
て固定したことを特徴とする水中骨組構造物。
【請求項２】骨組構造体３のレグ接続部４ａの上端
に、杭２の外径より大きい径の支持材７を設けたことを
特徴とする請求項１記載の水中骨組構造物。
【請求項３】建設場所の水底地盤１の上に、打設され
る杭２の配置に対応したガイド枠１０を設け、このガイ
ド枠１０によって所定位置に複数の杭２を打設し、杭２
の上端高さを所定の高さに揃えた後、陸上にて製作・組
立されて建設場所に移送された、レグ４とブレース５で
構成され下側の鉛直方向に突出するレグ接続部４ａを備
えた骨組構造体３を、揚重機により吊り上げ、所定位置
に打設された前記杭２の頭部にレグ接続部４ａを所定長
（Ｌ）挿入した後、レグ接続部４ａと杭２の頭部との間
隙１１にグラウト材６を充填して固定したことを特徴と
する水中骨組構造物の施工方法。