JPH09296427A - 水域構造物及びその構築方法 - Google Patents

水域構造物及びその構築方法

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JPH09296427A
JPH09296427A JP10946496A JP10946496A JPH09296427A JP H09296427 A JPH09296427 A JP H09296427A JP 10946496 A JP10946496 A JP 10946496A JP 10946496 A JP10946496 A JP 10946496A JP H09296427 A JPH09296427 A JP H09296427A
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sheet pile
pile
pile wall
underground
truss
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JP10946496A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Wakiya
泰士 脇屋
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来構造に比べ耐荷力が高くかつ経済性に優れ
た水域構造物の技術を提供する。 【解決手段】水域部の海底面7から下方に、矢板壁1を
形成し、その背面側に鋼管杭2が打設されている。斜材
31、水平材32及び格点を形成する短管33から構成
されているトラス状の地中構造材3が矢板壁1と杭2と
を連結する。斜材31は引張部材として作用する。短管
33は杭2に外嵌している。矢板壁1の背面は裏込め材
4によって裏込めされており、トラス状の地中構造材は
地中に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は護岸、係船岸等の水
域構造物とその構築方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に杭、矢板を利用した護岸や係船岸
壁等の構造物としては、桟橋形式、矢板控え形式、ジャ
ケット形式等(新体系土木工学82、;港湾施設の設
計:松並仁茂辺、技報堂出版(pp.127−21
6))がある。 (a)桟橋形式の水域構造物60の例を図12に示す。
土留め護岸壁65より前方の海底地盤7に直杭61、6
2、63を打設し、その頭部に桟橋64を固着してラー
メン構造としたものである。 (b)控え式矢板構造70の例を図13に示す。土留め
壁72の背後に杭式の控え工71を設け、土留め壁72
の頂部をこの控え工71に連結材73で連結した構造で
ある。海底地盤が良質な場合、10m程度の水深までは
経済的な設計ができる。施工法、施工設備が比較的単純
である。 (c)ジャケット形式の水域構造物80の例を図14に
示す。多数の鉛直レグ材81を頂部梁84及び多数のブ
レース材82で繋いだ構造物、いわゆるジャケット83
をあらかじめ陸上で製作する。このジャケット83を海
底に打ち込まれた杭87、88に、鉛直レグ材81を外
嵌させて装着し、中詰土85を詰めるとともに頂部梁8
4上に上部工(路盤、堤防等)を造作した構造物であ
る。海上作業が少くなく施工性がよく波浪に対する安定
性がよく、軟弱地盤の改良範囲を狭くすることができる
等の利点がある。 (d)さらに改良された構造として、図15に示すよう
な水中ストラット構造90がある。鋼矢板等からなる土
留め壁体91と鋼管杭等の前方杭92の頭部を上部連結
材95で結合した根入れ式ラーメン構造を、海中部にお
いて水中ストラット部材93(圧縮部材である斜材)で
補強した岸壁構造である。水中ストラット部材93は、
壁体91の上部から前方杭92の海底近傍に向けて配置
される斜材であって、その下端に前方杭92と結合する
さや管94を備えている。
【0003】次に、剛性の高い構造を有する水域構造物
を好適に構築する技術として格点構造部材を用いた工法
が開発されている。格点はトラス構造におけるブレス材
の支点を言う。上記ストラット構造においても、さや管
94は前方杭92と結合されて格点を形成している。護
岸等の水域構造物における格点構造部材としては、例え
ば短管にブレス材等を取付け、この短管を杭等に外嵌
し、短管と杭とをモルタル等の固化材によって固定した
格点を形成する部材が用いられている。
【0004】例えば、特公平7−11136号公報に
は、継手部材と自硬性充填材を用いた水域構造物が開示
されており、杭に外嵌した短管と杭との間に経時硬化性
充填材が充填された格点が示されている。また、特開平
4−228714号公報には、圧縮斜材と格点構造を用
いた水域構造物が開示されており、水底地盤打ち込み部
材の上部から斜下向に延長する耐圧圧縮材がその下端部
に設けられた杭挿通用下部筒体によって前方杭に結合さ
れた構造物が示されている。
【0005】特開平3−7762号公報には、水中部で
外挿管と支柱の間にモルタルを充填して固定する水中格
点形成方法が開示されている。また、論文では水中格点
工法に関するもの(「水中格点工法への重防食塗装鋼管
杭の適用に関する研究」海洋開発論文集vol16,1
990)や水中ストラット工法(「釧路港水中ストラッ
ト式岸壁の技術開発」土木学会誌92年1月号)が発表
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の水域構造
物の各構造形式は次のような問題点がある。 (a)図12に示す桟橋形式では床版部(桟橋64)の
地震時慣性力により動的応答が大きくなる問題があっ
た。 (b)図13に示す控え式矢板構造では地震時に前面壁
と控え工との間の地盤が緩み、控え工の抵抗が十分に取
れないという問題があった。 (c)図14に示すジャケット形式の水域構造物は構造
上無駄な部分が生じ、又ジャケットの規模が大きくなる
と、加工工場が限定されると共に設備規模も大規模とな
る。 (d)図15に示す水中ストラット構造では圧縮部材
(ストラット部材93)の座屈によって構造の破壊が決
まり易く、構造材料が有効に活用されずに耐荷力が低く
なる場合がある。
【0007】本発明は前記問題点を解決し、従来構造に
比べ耐荷力が高く、構造が簡単で、施工性に富み、経済
性に優れた水域構造物及びその構築方法を提供すること
を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の水域構造物は、
水域に設けられ裏込め材が裏込めされた矢板壁と、該矢
板壁の背面側頂部近傍に一端を固着された下向き斜材及
び前記矢板壁背面の中間部に一端を固定された水平材か
らなる三角トラス状の地中構造材と、該地中構造材の他
端に位置する地中杭とから構成されており、前記斜材及
び水平材の他端を前記地中杭に固定した格点を備えたこ
とを特徴とするものである。この構造において、前記格
点は、前記斜材及び水平材のそれぞれの他端を取付けた
短管を前記地中杭に外嵌して該短管と地中杭との間に時
硬性材料を充填して固着一体化した構造とすると好適で
ある。また、前記斜材は引張材であるから、線材又は棒
材としてもよい。
【0009】また、前記三角トラス状の地中構造材は、
矢板壁の一部を形成する鉛直部材例えば鋼管杭と同様の
鋼管とこの鉛直部材の前面に取付けられた腹起し用部材
とを予め備えた構造材とすれば好適である。また、前記
三角トラス状の地中構造材は、隣接矢板壁鋼管と結合す
る継手を有する鉛直部材例えば鋼管杭と同様の鋼管を予
め備えた構造材としても良い。この場合、水平材と鉛直
材とは溶接接合等によって結合するとよい。
【0010】上記本発明の水域構造物は、次の方法によ
って構築することができる。すなわち、水域に間隔を開
けて杭を打設し、打設した杭列から一定距離の水域に矢
板壁を構築し、前記杭に外嵌する短管から上向き斜材及
び水平材を延出したトラス状の地中構造材を前記杭と前
記矢板壁との間に配設し、前記短管と杭とを水中で時硬
性材料で固着すると共に、前記斜材及び水平材のそれぞ
れ一端を矢板壁に固着し、ついで、前記矢板壁の背面側
に裏込め材を裏込めし前記杭及びトラス状の地中構造材
を地中に埋設することを特徴とする水域構造物の構築方
法である。この場合に、前記水平材の一端と矢板壁と
は、矢板壁面に突設した多数のスタッドジベル及び水平
材の一端から突出した多数のスタッドジベルを連結固化
材中に埋設させて固着することとすれば好適である。本
発明方法ではトラス状の地中構造材の短管と杭との結
合、斜材及び水平材と矢板壁との結合は、水中で行う。
【0011】本発明方法の別の構築方法としては、トラ
ス状の地中構造材を設置した後、矢板壁を施工するよう
にしても良い。すなわち、水域に間隔を開けて杭を打設
し、この杭に外嵌する短管を有しこの短管から上向き斜
材及び水平材を延出したトラス状の地中構造材をこの杭
に外嵌させ、上向き斜材及び水平材の先端位置に矢板壁
を配設し、前記短管と杭とを水中で時硬性材料で固着す
ると共に、前記斜材及び水平材のそれぞれ先端を矢板壁
に固着し、ついで、前記矢板壁の背面側に裏込め材を裏
込めし前記杭及びトラス状の地中構造材を地中に埋設す
ることを特徴とする水域構造物の構築方法を提供する。
なお、この場合前記トラス状の地中構造材をまず配設
し、その短管を通って地中に杭を打設することとしても
よい。また、トラス状の地中構造材としては、前記上向
き斜材及び水平材の先端位置に矢板壁を形成する1本の
鉛直部材とこの鉛直部材の前面に取付けられた腹起し用
部材とを予め備えた部材、又は、前記上向き斜材及び水
平材の先端位置に隣接矢板壁鋼管と結合する継手を有す
る鉛直部材を予め備えた部材を用いて構築することでも
良い。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の水域構造物は、矢板壁の
背面側の裏込めされた地中部に格点構造を有する点に最
も特徴がある。このような構造にすることによって、上
部工の荷重と地震時の慣性力が構造部材に作用しない構
造とすることができる。したがって、上記(a)桟橋形
式の構造物の有する問題点を解決することができ、地震
時の動的応答特性を改善することができる。また地中部
で杭と連結することによって地盤の抵抗力を有効に活用
することができるので、上記(b)控え矢板形式の構造
物の問題点を解決することができ、地震時等の耐荷力特
性を向上することができる。また上記(c)ジャケット
形式の構造物のような複雑で規模の大きい部材を製作す
る必要がなく、さらに、斜材を引張部材として利用する
ように構成したから、上記(d)圧縮斜材を有する形式
の構造物の有する問題点を解決することができ、部材が
座屈破壊しないようにすることができる。
【0013】本発明の水域構造物は、矢板壁の背面側に
打設した杭と矢板壁とを、トラス状の地中構造材あるい
はその構造部材の引張部材を線材に置き換えたトラス構
造を用いて連結するもので、杭とトラス構造の格点は水
中で連結し、連結後、矢板壁の背面側に裏込め材の裏込
めを行うことによって構築することができる。以下図面
を参照して、本発明の実施例について詳細に説明する。
【0014】図1は本発明の実施例の水域構造物の構造
を示す部分斜視図である。水域部の海底面7から下方
に、鋼管矢板が矢板壁1を形成するように設けられてお
り、その背面側に鋼管杭2が打設されている。格点部を
有するトラス状の地中構造材3が水域部に打設した鋼管
矢板壁1と鋼管杭2とを連絡している。トラス状の地中
構造材3は、斜材31、水平材32及び格点を形成する
短管33とから構成されている。斜材31は、矢板壁1
の頂部から杭頭に向かって下り勾配の斜材となってお
り、引張部材として作用する。短管33は杭2に外嵌し
ている。矢板壁1の背面は裏込め材4によって裏込めさ
れており、地面5を形成している。矢板壁1の前面は水
面6となっている。
【0015】図2は、矢板壁1、杭2、トラス状の地中
構造材3の結合を詳細に示す斜視図である。短管33に
は斜材31の端部が固定部材34で取付けられており、
斜材の他端は矢板壁1の頂部に取付けられている。図2
では、矢板壁1の頂部に、多数の鋼管矢板に亘る腹起し
材11を装着し、この腹起し材11の固定部12に斜材
の端部を例えば溶接固定している。水平材32は、一方
の端部35を短管33に固着し他方の端部を矢板壁1に
取付けている。図2に示すように、多数の鋼管矢板にま
たがる箱体36を水平材32の端部に補強材37等を用
いて取付けている。この箱体36は上面と矢板壁面側が
開放しており、他の4面が囲い板で形成されており、矢
板壁面側は矢板壁に密着する形状に形成されている。こ
の箱体36内にモルタル等の硬化材38を充填して矢板
壁1と水平材32とを固着する。図3はこの箱体36と
矢板壁1との接合の説明図である。矢板壁1の外面及び
箱体36の内面には多数のスタッドジベル41、42が
植設されており、箱体36を矢板壁1に接触させた時、
スタッドジベル41、42が互いに交錯するように配置
されている。このような状態で、硬化材38を静かに流
入充填することによって、水中で矢板壁1と水平材32
とを容易に結合することができる。
【0016】鋼管杭2に外嵌した短管33の中に、時硬
性材料(モルタル等の時硬性材料)を充填することによ
って、杭頭部に格点を形成することができる。以上の説
明では、矢板、杭、トラス状の地中構造材は鋼材を用い
るように説明しているが、いずれも、鉄筋コンクリート
製など他の材料を用いてもよい。次に図4、図5を参照
して、実施例の構築方法について説明する。
【0017】まず、図4に示すように、水域部に杭2を
ある間隔ごとに打設し、杭2からある距離をおいて、杭
の列と平行に矢板を打設して矢板壁1を構築する。つい
で、図5に示すように、杭2から矢板壁1に向かってト
ラス状の地中構造材3を矢板壁1に垂直に設置する。矢
板壁1側は矢板の継手をガイドとしてトラス状の地中構
造材3の継手を合わせ、また杭2側はトラス状の地中構
造材3の短管を杭2に外嵌するように設置する。杭2と
トラス状の地中構造材3はモルタルなどの時硬性材料に
よって連結する。
【0018】杭2と矢板壁1を連結するトラス状の地中
構造材3は、斜材は引張材として線材等を用いることも
できる。水平材は圧縮材となり、杭2及び矢板壁1との
連結においては2方向が開いている箱体36(図3)を
杭2あるいは矢板1の周面に接するように押し当て、そ
の囲まれた部分にモルタル等の時硬性材料を充填する。
杭2及び矢板1の周面やトラス状の地中構造材の端部に
スタッドジベル等の突起等を取り付け連結強度を向上さ
せることも可能である。
【0019】図6は本発明の別の実施例を示す側面図
で、図7はその背面から見た斜視図、図8は前面から見
た斜視図である。矢板壁1、杭2、トラス状の地中構造
材3、裏込め土4、地面5、水面6、海底面7、斜材3
1、水平材32、短管33は図1、図2とと同様であ
る。腹起し用部材51は、矢板壁1の前面に取りつけら
れている。図6、図8から分かるように、実施例では腹
起し用部材51は箱形をなしており、その内部に硬化材
52を充填して矢板壁1と結合している例を示している
が、腹起し用部材51はこの形式に限定されるわけでは
なく、水中で矢板壁1と結合することができる形状構造
であればどのようなものでもよい。図9はこの実施例に
用いるトラス状の地中構造材3を示したもので、鋼管杭
1と同様の鉛直部材53を備え、その前面に腹起し用部
材51を備えている。図10は別のトラス状の地中構造
材3の斜視図で、鉛直部材に隣接矢板壁の鋼管杭と結合
する継手54を備えている。この例では水平材32と鉛
直部材53との接合は溶接55となっている。図11は
さらに別のトラス状の地中構造材3の斜視図で、短管3
3と水平材32、斜材31だけを備えている。
【0020】図6の水域構造物の構築方法は次のとおり
である。すなわち、水域に間隔を開けて杭2を打設し、
図9または図10に示すトラス状の地中構造材3を杭2
に外嵌させ、上向き斜材31及び水平材32の先端位
置、すなわち鉛直部材53の位置の側方に矢板壁1を配
設し、短管33と杭2とを水中で時硬性材料で固着する
と共に、鉛直部材53を矢板壁1と結合し、ついで、前
記矢板壁1の背面側に裏込め土4を裏込めし、前記杭2
及びトラス状の地中構造材3を地中に埋設する。
【0021】この場合、トラス状の地中構造材3をまず
水域に配設し、その短管33を通って地中に杭2を打設
することとしてもよい。図12、13、14に示す従来
構造と図16に示す本発明の構造について載荷実験を行
い、耐荷力特性を検討した結果を図17に示した。図1
6に示す水域構造物100は、矢板壁102と鋼管杭1
01とを斜材103、水平材104で連結し、矢板壁1
02の背面に裏込め材を裏込めしたものである。105
は格点である。ここで各構造の諸元は構造部材量が同じ
になるように設定した。図17は縦軸に増加させた水平
荷重の荷重ステップをとり、横軸に構造全面頭部の水平
変位を取ったものであり、曲線111、112、11
3、114はそれぞれ桟橋構造(図12)、控え矢板構
造(図14)格点付圧縮斜材構造(図15)、本発明実
施例構造(図16)を示している。本発明の実施例では
斜材を引張部材とすることによって座屈を防止すること
ができるとともに、矢板背後の杭とトラス状の地中構造
材を地中で連結しているため、地盤の抵抗力を有効に活
用することができ、従来構造に比べ耐荷力が高く、変形
性能にも優れている。
【0022】図18は格点付圧縮材構造(図15)と本
発明の実施例の構造(図16)に関して加振実験を行っ
た時の結果であり、縦軸に構造前面頭部の加速度応答、
横軸に時間を示している。曲線121は実施例の応答曲
線、曲線122は従来構造の応答曲線である。上部工を
持たない本発明構造では加振時に作用する慣性力が小さ
く、矢板背後の杭とトラス状の地中構造材が地中で連結
しているため、地盤の抵抗力と減衰性能を有効に活用す
ることができ、応答地震荷重に対する振動応答が小さく
なっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の斜視図である。
【図2】実施例の斜視図である。
【図3】実施例の矢板とトラス状の地中構造材との接合
部のスタッドを示す説明図である。
【図4】実施例の施工工程図である。
【図5】実施例の施工工程図である。
【図6】別の実施例の側面図である。
【図7】図6の背面から見た斜視図である。
【図8】図6の正面から見た斜視図である。
【図9】トラス状の地中構造材の斜視図である。
【図10】トラス状の地中構造材の斜視図である。
【図11】トラス状の地中構造材の斜視図である。
【図12】従来の桟橋構造を示す軸組図である。
【図13】従来の控え矢板構造を示す軸組図である。
【図14】従来のジャケット形式の構造を示す軸組図で
ある
【図15】従来の格点付圧縮材構造を示す軸組図であ
る。
【図16】実施例を示す軸組図である。
【図17】荷重変位曲線を示すグラフである。
【図18】振動応答を示すチャートである。
【符号の説明】
1 矢板壁 2 杭 3 トラス状の地中構造材 4 裏込め土 5 地面 6 水面 7 海底面 9 裏込め材 10 支持層 11 腹起し材 12 固定部 13 コーピング 31 斜材 32 水平材 33 短管 34 固定部 35 端部 36 箱体 37 補強材 38 硬化材 41、42 スタッドジベル 51 腹起し用部材 52 硬化材 53 鉛直部材 54 継手 55 溶接 60 水域構造物 61、62、63 直杭 64 桟橋 70 控え式矢板構造 71 控え工 72 土留め壁 73 連結材 80 水域構造物 81 レグ材 82 ブレース材 83 ジャケット 84 頂部梁 85 中詰土 87、88 杭 90 ストラット構造 91 土留め壁体 92 前方杭 93 ストラット部材 94 さや管 95 連結材 101 杭 102 矢板壁 103 斜材 104 水平材 105 格点 111、112、113、114 曲線 121、122 曲線

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水域に設けられ裏込め材が裏込めされた
    矢板壁と、該矢板壁の背面側頂部近傍に一端を固着され
    た下向き斜材及び前記矢板壁背面の中間部に一端を固定
    された水平材からなる三角トラス状の地中構造材と、該
    地中構造材の他端に位置する地中杭とからなり、前記斜
    材及び水平材の他端を前記地中杭に固定した格点を備え
    たことを特徴とする水域構造物。
  2. 【請求項2】 前記格点は、前記斜材及び水平材のそれ
    ぞれの他端を取付けた短管を前記地中杭に外嵌して該短
    管と地中杭との間に時硬性材料を充填して固着一体化し
    た構造であることを特徴とする請求項1記載の水域構造
    物。
  3. 【請求項3】 前記斜材は線材又は棒材であることを特
    徴とする請求項1記載の水域構造物。
  4. 【請求項4】 前記三角トラス状の地中構造材は、矢板
    壁の一部を形成する鉛直部材と該鉛直部材の前面に取付
    けられた腹起し用部材とを予め備えた構造材であること
    を特徴とする請求項1記載の水域構造物。
  5. 【請求項5】 前記三角トラス状の地中構造材は、隣接
    矢板壁鋼管と結合する継手をもつ鉛直部材を予め備えた
    構造材であることを特徴とする請求項1記載の水域構造
    物。
  6. 【請求項6】 水域に間隔を開けて杭を打設し、打設し
    た杭列から一定距離の水域に矢板壁を構築し、前記杭に
    外嵌する短管から上向き斜材及び水平材を延出したトラ
    ス状の地中構造材を前記杭と前記矢板壁との間に配設
    し、前記短管と杭とを水中で時硬性材料で固着すると共
    に、前記斜材及び水平材のそれぞれ先端を矢板壁に固着
    し、ついで、前記矢板壁の背面側に裏込め材を裏込めし
    前記杭及びトラス状の地中構造材を地中に埋設すること
    を特徴とする水域構造物の構築方法。
  7. 【請求項7】 前記水平材の先端と矢板壁とは、矢板壁
    面に突設した多数のスタッドジベル及び水平材の一端か
    ら突出した多数のスタッドジベルを連結固化材中に埋設
    させて固着することを特徴とする請求項6記載の水域構
    造物の構築方法。
  8. 【請求項8】 水域に間隔を開けて杭を打設し、該杭に
    外嵌する短管を有し該短管から上向き斜材及び水平材を
    延出したトラス状の地中構造材を該杭に外嵌させ、該上
    向き斜材及び水平材の先端位置に矢板壁を配設し、前記
    短管と杭とを水中で時硬性材料で固着すると共に、前記
    斜材及び水平材のそれぞれ先端を矢板壁に固着し、つい
    で、前記矢板壁の背面側に裏込め材を裏込めし前記杭及
    びトラス状の地中構造材を地中に埋設することを特徴と
    する水域構造物の構築方法。
  9. 【請求項9】杭に外嵌する短管を有し該短管から上向き
    斜材及び水平材を延出したトラス状の地中構造材を水域
    に配設し、該短管を通って地中に杭を打設すると共に前
    記上向き斜材及び水平材の先端位置に矢板壁を配設し、
    前記短管と杭とを水中で時硬性材料で固着すると共に、
    前記斜材及び水平材のそれぞれ先端を矢板壁に固着し、
    ついで、前記矢板壁の背面側に裏込め材を裏込めし前記
    杭及びトラス状の地中構造材を地中に埋設することを特
    徴とする水域構造物の構築方法。
  10. 【請求項10】 前記上向き斜材及び水平材の先端位置
    に鉛直部材と該鉛直部材の前面に取付けられた腹起し用
    部材とを予め備えた部材を用いることを特徴とする請求
    項8または9記載の水域構造物の構築方法。
  11. 【請求項11】 前記上向き斜材及び水平材の先端位置
    に隣接矢板壁と結合する継手を有する鉛直部材を予め備
    えた部材を用いることを特徴とする請求項8または9記
    載の水域構造物の構築方法。
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