JPS58511A - 水底軟弱地盤に設置する底なし潜函着座式水上デツキ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、水深が約１０乃至３０米程度の比較的浅く
、水底が比較的平坦且つ著しく軟弱な地盤の海又は湖等
の水面上に、一般の都市施設を上載しうる底なし潜函着
座式水上デツキ構造に関するものである。

近年、我が国の大都市周辺等では、土地の不足が著しく
、大都市の発展、再開発を困難なものにしている。その
対策の一つとして、周辺の浅海の埋め立てによる土地造
成が行われて来た。

しかしながら、埋め立て土地造成は、適切な水面の利用
が進み、水深の大きい所に移行する傾向からコスト、工
期の増加や水面環境の悪化などの鴫問題が発生し、徐々
に困難になって来ている。

埋め立て土地造成に替わる水面の石効利用法として、杭
打式、浮上式、半潜水式９着底式等の人工土地（デツキ
）システムが提案、利用されているが、この発明は上記
の人工土地建設の俊れた一手段として水底軟弱地盤に設
置する底なし潜函着座式水上デツキ構造を提供すること
を目的とするものである。

次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すものでろつて、水底
８に着座する部分に、図面に平行および１１交の両方向
に区画された多数の底のない中空部２を有する鉄骨造、
鉄骨鉄筋コンクリート造、鉄筋コンクリート造等の潜函
１の上部に、同様の構造等で作られた多数の支柱３．筋
違４．繋ぎ梁５等によって水上デツキ６が固定されてい
る。更に水上デツキ６上には建築物等の上載施設７が設
置されている。

上述のような構成の水上デツキ構造は、造船用ドック又
は水面に隣接する敷地に設けた仮設タック等において、
その全部又は一部を工場生産方式により高精度、高能率
、大量に製造することが可能で、潜函１の浮力により水
面に浮上させて所定の場所迄曳航し、水底８の軟弱地盤
９に沈設し、必要に応じて複数の水上デツキ構造を結合
して使用する。

不水上デツキ構造は、その設置水域が大きな波浪を受け
る場合は、別途波浪の到来方向に諸種の防波施設を設置
して使用すれば波浪による外力を低減出来るが、比較的
平静な内水域においては防波施設を省略しても使用出来
る。

次に上記構成の水上デツキ構造の製作、搬送。

沈設、設置後の平常時、風浪時、地震時および撤去時の
各機構１作用について順次説明する。

先ずドックにおいて、現場施工の方が有利な部分を除く
全部又は少なくとも潜函１とその下部の摩擦壁１２を一
体とし九部分を製作する。後者の場合は、その部分をド
ックよシ浮上曳き出したのち、岸壁に接岸させ浮上して
いる潜函１の上にその上部構造を建設して行く。摩擦壁
１２は、軟弱地盤９に貫入して連続摩擦杭および水平加
力時の受動土圧を水平方向に高い剛性を利用して受け、
且つ水底の潮流などによる洗掘防止の役割を果すものス
ある。

予め水上デツキ構造の全重量を浮上させるに充分な排水
量を与える見積を下部開閉弁１３より上部の潜函１内部
に設けておけば、水上デツキ構造全体はドックに注水す
れば浮上させ曳き出すことが可能である。但し自重によ
って潜函１が水面下に水没して行くに従って潜函１内の
空気は水圧によって収縮され排水量が減少して沈没する
おそれがある。これを防止するためには下部開閉弁１６
を開けておき、これから空気が多少漏れる迄加圧空気を
吹き込んでやればよい。潜函１内の気圧は封入された空
気下端深さの水圧によって一義的に定まり、浮力は排水
紙積によって一義的に定まる。

従って吃水深さを一定にするためには、下部開閉弁１３
から僅かに加圧空気が排出される程度に加圧空気を上部
開閉弁１４より圧入してやればよい。

潜函１内の空気の加圧は潜函隔壁１０および潜函上部床
版１１にかかる圧力を潜函１内の水面の水圧と仝−に保
持することになシ、隔壁１０および上部床版１１は最高
でも潜函１内の見積高りに相当する水圧の内外差圧を受
けるに過ぎず、水深をこよる全水圧をうけることはなく
、潜函１の強度を小さく抑えることが出来、著しく経済
的に製作出来る。

浮上させて設置場所迄曳航された水上デツキ構造は潜函
１の上部開閉弁１４より内部の空気をわづかに排出して
浮力を減少させ沈降させて行く。

この際ゆっくり沈降させるためには浮上状態より僅かに
小さい一定の排水量を保つよう、沈降に伴う水圧増加に
よる排水紙積を補足するよう加圧空気を吹き込み続ける
。これは潜函１の内壁の一定レベルに取り付けたレベル
検知紙積加減装置によって制御出来る。若しくはこれに
替えて所定のレベルに中央開閉弁を設けこれを開いて一
定見積即この場合も空気は容積の制御が中心となり圧力
は容積を維持すれば自動的に定まる。

潜函１を着座させるべき水底８の軟弱地盤９に大きな凹
凸や傾斜がある場合は、予め許容出来る平坦度および水
平度になるよう水底８を平滑化する必要があるが、前記
水底８著しく軟弱であることが前提であるので、攪拌汚
濁のみを注意すれば平滑化は容易である。

又状が国の臨海大都市地域の浅海は沖積作用による堆積
により形成されており、全体的に急な傾斜や大きな凹凸
は見当らないので水底８の平滑化の必要性は小さいと云
える。

前述のように排水量を調節しながらゆっくりと本水上デ
ツキ構造の全体を沈降させて行き、摩擦壁１２を水底８
に着座させる。

後述するように本水上デツキ構造全体の安定性を高める
ため、摩擦壁１２を軟弱地盤９に貫入する必要がある。

このため上部開閉弁１４および下部開閉弁１３を開くと
、上部開閉弁１４より加圧空気が排出されて排水量が減
少し、浮力が減少して摩擦壁１２の先端の接地圧が大き
くなシ、水底８の軟弱地盤９の中に自重により貫入して
いく、この際、着座時摩擦壁１２の中に封入されていた
水の一部は下部開閉弁１３から排出され、一部は潜函１
部分に封入される。

潜函１内の空気をすべて排出する迄に図示のような所定
の貫入が得られれば、そこで空気の排出を停止する。所
定の貫入が排水見積０でも得られない時は摩擦壁１２の
先端附近の地盤に高圧水を噴射するか振動を与えれば地
盤耐力が一時的に低下して貫入が可能になる。

このように摩擦壁１２を所定の深さまで貫入させた後、
上部開閉弁１４を一旦閉じ、それから加圧空気を潜函１
内に吹き込み、下部開閉弁１３に達するまで排水して行
くと潜函１１７’３部に封入された水はその間に殆どが
下部開閉弁１３よシ排出される。下部開閉弁１３は後述
する緊急時に備えて開いておく。

この場合潜函１の排水見積は本水上デツキ構造全体の重
量よシ僅かに大きい浮力を与えておシ、軟弱地盤９内に
貫入した摩擦壁１２の引き抜き抵抗と約９合っている。

尚本水上デツキ構造を浮上させ移動又は廃棄する場合は
、下部開閉弁１３を閉じて加圧空気を上部開閉弁１４か
ら摩擦壁１２の内部空間の軟弱地盤９を排出可能な圧力
で吹き込むと、摩擦壁１２迄を含む潜函１の排水見積即
ち浮力が大巾に増加して摩擦壁１２の引き抜き抵抗を越
え、全体を浮上させることが出来る。前述の浮上曳航沈
設９貫入等の各過程で使用される加圧空気はかなシ多量
にのぼシ、大型の空気圧縮機を必要とするが、設置後の
状態では不可避な空気漏洩を補充するに足ればよく、前
者は仮設大容量、後者は常設小容量の空気圧縮機と交換
しても差支えない。

上述のような第１図に示す平常状態の本水上デツキ構造
の機構９機能を以下に第２図によって説明する。

本システムの全重量ＷＧ（自重＋常時荷重）は上述のよ
うに潜函１の過剰浮力Ｆ。とそれを引き留めている摩擦
壁１２の引き抜き抵抗ＲＰ　によシ、Ｆ＝Ｗ’＋Ｒ・・
・・・・・・　（１１０Ｐ の関係で支持されている。Ｗｏ、Ｆｏは地盤性状に関係
なく決定出来るが、Ｒ２は軟弱地盤９の性質。

摩擦壁１２の形状１寸法によって決まるものである。そ
の形状寸法の選択によって平常時および成る程度迄の強
風１波浪、地震時に発生するＲＰ（正。

負大きさの変動あり）を与えることは可能である。

このように水底８に着座している本水上デツキ構造は、
浮力の大部分を与える潜函１が干潮面１５以下にあるた
め水面の干満による上下があっても、それによる水底８
の水圧変化による潜函１内の紙積の僅かな増減を除けば
浮力は変化せず、僅かに水上部を支持する支柱６．筋違
４．繋ぎ梁５等の水没量の変化によって浮力は二次的に
変化するにすぎず、且つ上述の潜函１内の排水量増減に
よる浮力の変化を相殺するように働くので、干潮の時に
もＲＰ　が引き抜き力を受けているよう設計すれば、平
常時の重量による全体の沈降は生じないと共に、潮の干
満ドよる全体の上下移動５横移動も生ぜず、水上デツキ
６上は一般の土地と同様に動揺、移動なしに諸種の施設
を上載出来、客土１７を施して樹木１８．芝生１９等を
植栽すれば、地上と同様に緑化することが出来る。又他
の水上デツキ構造のユニットと連結するには連絡橋２０
を用いｆＣシ、エクスパンショ／・ジヨイントを介シて
隣接させることが可能である。水上デツキ６の下部には
エネルギー、給排水、廃棄物等の配管２１゜配線２２類
を架設することが可能で陸上における配管、配線よりは
るかに経済的効率的に架設、維持が可能である。

次に台風１浪、地震等による大きな水平力が加わっだ時
の機構について説明する。

今上述の外力による水平力をＦｈ、全重量をＷ。

とじて第２図に示す位置にかかるものとし、それに抵抗
する反力がどのように発生するかを説明する。

先づ潜函１の浮力は、一定の水位の下では本水上デツキ
構造の架構に大なる傾斜が発生しない限り変化はなく　
、　（１１式に示すＦ。＝Σげ０と一定である。Ｆｈに
対する水平抵抗としては摩擦壁１２に夫々水平反力が発
生し、Ｆｈ＝Σｒｉとなる。又各摩擦壁１２には常時Ｒ
Ｐ＝Σ７／’Ｆなる引き抜き力ｉｒｒが作用しているが
、Ｆｈの加力によって全体に加わるＦｈ−Ｄなる廻転モ
ーメントに対する反力として各摩擦壁に１ｒｙｈが Ｆｈ−Ｄ＝）＋＜２ｒＩｈ　＋４ｒｌｈ　＞＋＜ｚ、十
ｅ２＞＜１ｒ１ｈ＋５ｒｌｈ）−（２１を満足させるよ
うに発生する。従って各摩擦壁１２にはｉｒｒ＋１ｒｒ
ｈ　＝　ｉ’ｆｘｌなる引き抜き又は押し込みの反力が
生じる。各摩擦壁１２の摩擦抵抗がこの１ｒΣｒよυ大
きく設計されていれば、水平力Ｆｈの加力によって本水
上デツキ構造全体が傾斜、沈下、浮き上シ等を生ずるこ
とはない。

万一、地震等によってＦｈ　が著しく予想値を上廻った
場合は、当然摩擦壁１２の摩擦抵抗が不足すると共に、
水底８の軟弱地盤９は表層又は下層で流動化現象を起こ
し地盤としての支持力が急速且つ大巾に減少して摩擦壁
１２の把握力が期待出来なくなる。

この場合、本水上デツキ構造においてはＷＧ＜Ｆ。

としであるのでＲ２が０になれば、本水上デツキ構造の
全体は水面に浮上し、ＷＧと釣り合う排水量になる迄潜
函１の一部が水面上に突出して安定する。下部開閉弁１
３が開いているので、全体の浮上に伴って水圧の低下が
起り封入空気の体積が増加するが、下部開閉弁１３よシ
放出されるので急速な浮力増加による急速浮上が防止さ
れると共に潜函１の中空部２高さを摩擦壁１２に迄拡大
して潜函１の上下部分の水圧差を増加させ潜函１の隔壁
１０．上部床版１１．摩擦壁１２が損傷するのを防止出
来る。

上述のように本水上デツキ構造は設計上予想しない外力
を受けた場合には沈没せずに浮上することによって損傷
せずに避難することが出来、極めて安全度が高いと云え
る。

又浮上避難に迄至らない場合でも、不同浮き上りによっ
て傾斜等が発生した場合は、各潜函１の浮力調整によっ
て容易に傾斜、高さを修正することが出来る。

本水上デツキ構造を複数連結して使用する場合の連絡橋
２０や連結部は万一の際の上述の動きを許容するように
設計する必要がある。

但し多数のユニットを連結して設置する場合は、全体中
に対する水平力の加力高さが相当的に低くなるので摩擦
壁１２にか＼る最大の引き抜き、押し込みの反力も小さ
くなり、１ユニツトの場合に比べて安全性はさらに高く
なる。

上記に述べた機構１作用を有するこの発明の水上テ゛ツ
キ構造の効果を下記に列挙する。

（１）埋め立て土地造成ではコスト高になシ、造成後の
地盤沈下などが大きく予想される水域で、大量、急速に
工場生産方式で高精度の常時上下移動および動揺のない
、各種施設を上載出来る水上デツキ構造が建設出来る。

（２）　　自然の海面または湖面等に直接々しているの
で、上載施設の居住者、利用者はその施設の利用の他に
簡単に水辺レジャー（釣、ヨツト、ボート等）を楽しむ
ことが出来ると共に、既存陸上都市とは異９計画的配置
１人工緑化などによって快適な居住、執務空間を提供出
来る。

（３）一般の土木、建築工事に比較して工場生産化比率
が高く、かつ寸法的にも陸上では運搬不可能な規模の大
きなユニットを大量、急速に製作。

運搬、設置出来る。

（４）水底８下が軟弱地盤９であっても、潜函１の浮力
および軟弱地盤９に貫入する摩擦壁１２を利用して、平
常時、非常時の荷重を処理しているので、本水上デツキ
構造の実重量に比較して著しく軟弱な地盤を有効に利用
出来る。

（５）平常時、地震時、風１浪時にも本水上デツキ設備
は上下移動、平面内移動も生ずることがなく、水上デツ
キ６の上載施設７およびその使用者にとっての安定性が
高く、最悪の大きな外力が加わった場合でも水没するこ
とはなく浮上するように構成することができ、その安全
性は大きい。

（６）本水上デツキ構造の浮上、曳航、沈設１貫入。

撤去の各段階を通して潜函１内にその水深に応じて自動
的に定まる加圧空気を封入して外部水圧とバランスさせ
ているので、潜函１の隔壁１０上部床版１１は水深に応
じた全水圧を受けることなく、最高でも潜函１内の見積
高さｈに相当する水圧をうけるにすぎず、全水圧を受け
る場合に比べて大巾に経済性が保てる。

（７）　　上載施設７に必要な諸配管２１．諸配線２２
を水上デツキ乙の下部に容易に架設出来、維持、点検を
含む費用は陸上より大巾に経済的となる。

（８）本水上デツキ構造における水上デツキ６および上
載施設７が物理的１社会的寿命から不要になった場合は
、前述のように浮上、曳き出して設置水域外に撤去出来
、跡地は簡単に他用途に転用出来る。陸上部に比べては
るかに改変性が高いと云える。又撤去した廃棄構造物は
スクラップや魚礁等に有効に利用出来る。

（９）埋め立て造成方式に比べて、水面を株制すること
なく、自然環境の全面的変更を必要とせず、現状回復も
比較的容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る底のない潜函着座式水
上デツキ構造を示す横断面図である。第２図は本水上デ
ツキ構造に重力と水平力が加わった場合の反力の状態を
示す図である。 図において、１は潜函、２は潜函の中空部、３は支柱、
４は筋違、５は繋ぎ梁、６は水上デツキ、７は上載施設
、８は水底、９は軟弱地盤、１０は潜函の隔壁、１１は
潜函の上部床版、１２は摩擦壁、１３は下部開閉弁、１
４は上部開閉弁、１５は干満面又は低水面、１６は満潮
面又は高水面、１７は客土、１８は樹木、１９は芝生、
２０は連手続補正書印発） 昭和５６ｔｆ−７月２２日 特許庁長官島田春樹　殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第９６６０９　　号 ２、発明の名称 水底軟弱地盤に設置する底なし潜函着座式水上デツキ構
造 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名称　（６６５）　　新日本製鉄株式会社４、代　理　
人 ５、補正の対象 明細書 明細前第１３頁第１３行の「相当的」を「相対的」に訂
正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 比較的浅く、水底８の傾斜、凹凸の少ない水面に設置さ
   れ、常時水面下に隠れる底なし潜函１の隔壁１０下部の
   摩擦壁１２を軟弱地盤９に貫入させて、常時は犀擦壁１
   ２の引き抜き抵抗と潜函１の過剰浮力を釣り合わせて潜
   函１を水底８に着座させ、潜函１から水上デツキ６を支
   柱６′・、筋違４、繋ぎ梁５等により常時水面上に支持
   し、その上部に糎々の上載施設７を設置出来るよう構成
   した水底軟弱地盤に設置する底なし潜函着座式水上デツ
   キ構造。