JPS61277713A - 水中構造物の構築方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は海中またはその他の水体中に配置しまたは使用
する構造部を構築する目的で、コンクリートなどの自硬
性材料を打込む構築方法に関する。

本発明の１アスペクトにおいて、硬い不整水面上にこの
種の構造物を据え付ける方法が提供される。

便宜上、下記においては特にコンクリートについて述べ
るが、他の自硬性材料を使用できることを理解しなけれ
ばならない。

〔従来技術と問題点〕

コンクリート類のある種の海中構造は、乾燥環境におい
てコンクリートを打込むため、乾ドック、打込み用ドッ
クまたは船乗を必要とする。次にこの構造物は、！ＩＡ
傷を受けないように、進水前に休養させて十分に硬化さ
せなければならない。このようにして長期間の乾式構築
作業が必要であり、コスト高を招く。遠隔の未開の地域
では、乾式構築施設と構造物を製造するに十分な量の資
材ならびに必要な熟練労働者を提供し保持するコストが
一般に許されない程度になる。またもし浮ドツクを特定
の構築場所に輸送することができずあるいはその場所に
不適当であれば、最寄りの構築場所から仕上った構造物
を曳航する必要があり、これはコストが高く危険である
。

プレキャストコンクリート構造物を硬い不規則な水底面
の上に沈めなければならない場合、フラットレベル基礎
を成すための水底面の整備は困難で時間を有し費用がか
かる。

インシチュ構築法も大量の水中作業を必要として同様の
欠点を持ち、あるいは浅い水体にのみ限定される（英国
特許第１．４２４．１１１号と第１．４２４．１１２号
参照）。またもしコツ１ダムをこのような水底面に構築
する場合、コファダム下方の水の浸出を制御し崩壊の危
険を避けることが困難である。−見したところ前記の問
題を伴わず、しかも本発明の１アスペクトにおいて重要
性を持つ一般に土木工業界において使用されている構築
法は、地上の基礎の中に隔壁を構築するためにベントナ
イトスラリを使用する方法である。

その構築中に、スラリを満たした溝の中に補強用ケージ
を挿入し、ホッパ管を使用して溝の底部にコンクリート
を送入し、ベントナイトスラリ全部がコンクリートによ
って置替えられるまで、コンリートのレベルが上昇する
に従ってホッパ管を徐々に引上げる。一般に、真水中の
ベントナイト濃度がスラリの５〜６重量％の範囲にある
スラリを使用する。この種のスラリは真水の約１．０３
倍の密度を有し、これは近似的に海水の密度に等しい。

〔発明の目的および効果〕

本発明の目的は、乾式構築施設の必要性を減少または除
去し、構築現場の必要熟練労働者数を現在の方法よりも
減少させることのできる海中または水体中に使用されま
たは配置されるコンクリート構造の構築法を提供するに
ある。本発明の他の目的は、このような構造物を、より
少ない水中労働をもって硬い不規則な海底面上に据え付
けることができ、また構造物と水底面との界面における
水の浸出を制限すべき場合に、この界面の密封を改良す
るにある。

〔発明の概要〕

本発明によれば、ケーシングまたは少なくとも部分的に
地上組立されたケーシングユニット組立体を水中に部分
的に、制御された可変深さまで浸漬さば、自硬性材料を
外囲水体から離間しながら所要形状に成形するために使
用するようにした構築方法において、この構築中に自硬
性材料またはその一時的代替物によって加えられる圧力
ならびにその他任意の応力または圧力に対向してケーシ
ングまたはケーシングユニット組立体に作用する水体の
静水圧により、他の場合に乾燥環境における構築に際し
て破断または望ましくない変形を防止するために足場に
よる大規模な支持を必要とするようなケーシングの使用
が可能となる構築方法が提供される。

また本発明によれば、構造物を硬い不規則な水底面上に
据え付ける場合、少なくとも自硬性材料を水底面から分
離するケーシングまたはケーシングユニット組立体の部
分が可撓性、たわみ性または伸張性材料で構成され、ま
たケーシングあるいはケーシングユニット組立体が前記
水底面と接触するまでこのケーシングたは組立体に圧力
を加えるため、自硬性材料の代わりに液状またはチクソ
トロピー性の材料を使用し、前記水底面と接触した際に
前記代替物質の代わりに自硬性材料を打込む。

本明細書において、ケーシングは不透過性材料またはそ
の複合体のシェル状構造から成り、この材料の全部また
は大部分は主として剛性または硬質であり、またこの材
料は必要ならば、可撓性、たわみ性または伸張性部分を
含むことができる。

好ましくは、ファイバ強化プラスチック（“Ｆ　ＲＰ　
”として知られるもの）などの軽量耐食性材料から成り
、その多くの種類が適当である。

フランジ、リブ、またはケーシングを補強あるいは強化
しあるいは連結部を成す他の部材は、ケーシングの一体
部分を成すことができる。自硬性材料を打込むために、
ケーシングの内側面または外側面を使用することができ
る。原則としてケーシングは恒久的に設置することがで
きるが、必要ならば、自硬性材料が十分な強度に達した
のちにケーシングの全部または一部を除去するために適
当な手続を備えることができる。

好ましくは、控え材、タイまたは隔膜の形の複数の構造
部材を単数または複数のケーシングに連結し、自硬性材
料によって占められるスペース全体に配置する。これら
の構造部材は相互に連結してもしなくてもよく、全体と
して内部枠組と呼ばれる。この内部枠組の目的は単数ま
たは複数のケーシングを支持し、または複数ケーシング
を配置し相互に正確な位置に保持する手段を成し、また
自硬性材料中に埋込まれる補強材の固定を容易にするに
ある。ケーシングまたはケーシング組立体、ならびに必
要な内部枠組を“ケーシング構造物”と呼び、このケー
シング構造物の地上組立部分を“ケーシング・ユニット
″と呼ぶ。

ケーシング構造物は、自硬性材料またはその一時的代替
物質の導入前または導入中に構築される。

好ましくは、ケーシング構造物または部分的に完成され
たケーシング構造物が水中に浮動しまたは懸垂されてい
るときに、自硬性材料またはその一時的代替物質の少な
くとも大部分を導入し、その浸漬深さは、浮力または使
用された懸垂ケーブルの引上応力を′ａＩＪ　ＩＩＩす
ることによって変動される。

しかし、ある種のケーシング構造物については、またも
し必要があれば、ケーシング構造物を乾ドックの中で組
立て、この乾ドック中に導入される水量を調整すること
によって浸漬深さを変動させることができる。仕上りケ
ーシング構造物の設計とその構築法については、浮力と
死重応力とを相互に十分に均衡させることと、長時間凝
結しないまたは強度をわずかしか発生していない自硬性
材料に恒久的損傷を与えるような応力を受けないように
、乾ドック中の懸垂ケーブルまたは支持手段からの応力
がケーシング構造物に対して適当に伝達分布されること
に注意しなければならない。このことは、構造物が細長
くその長軸が水平である場合に特に重要である。浸漬さ
れた一定長のトンネルがこの種の構造の実例を成す。

自硬性材料が凝固し強度を得るのに一層適当な条件を成
すため、ケーシング構造内部のスペースの温度と湿度を
制御する手段ね備えることができる。このスペースは水
によって包囲され、水はいずれの場所でも空気より穏や
かな小範囲の温度を有するが故に、湯度制御は容易であ
る。・本発明の方法によって与えられる利点は、前記の
目的を満たすことのほか、この方法によらなければ構築
不能の、あるいは好天条件を持つために長い実施時間を
必要とする悪天候地域でのコンクリート海中構造物の構
築を可能となることである。

またケーシングを恒久的に設置ずれば、コンクリートの
劣化を防護し、これによって、困難なあるいいは経費の
かかる修理作業の発生を減少させ、場合によっては構造
物の寿命を延長させる。

〔実施例） 以下、本発明を二、三の実施例について詳細に説明する
。

図１ａにおいて、平面において円のセクターを成し、水
中に浮かんだケーシングユニット１６が、ボルト、溶接
または緊張ケーブルなど適当手段によって相互に連結さ
れている。図１ｂにおいて、環状水バラストタンク１７
が設置されている。ケーシング構造のこの部分を補強す
るため、これらの水バラストタンク１７に圧下空気を満
たし、また他のケーシングユニット１８が追加されてい
る。

必要ならば、ケーシング構造の底部に鉄筋コンクリート
１１１１９を敷設し、熟成させて、構築にかかる前に追
加強度を与える。図１Ｃにおいて、追加ケーシングユニ
ット２０とコンクリート２１が追加されている。ケーシ
ングユニット２０は内部ケーシング２４と外部ケーシン
グ２５とを画成している。構築は図１ｄに示すようにつ
づけられ、部分的に完成された構造物が浮く深さを調整
する目的から必要であれば、環状水バラストタンクの中
の圧搾空気を除いて、バラスト水２２を導入する。

内部ケーシング２４の中にも水バラスト２３を導入する
ことができ、これはケーシングを支持するのに役立つ。

あるいは、またはこれに加えて、内部ケーシング２４を
追加的に支持するためにこのケーシングの中に一時的ス
トツバを備えて、収容された流体に与圧し、また内部枠
組２６を強化することによって間接的に外部ケーシング
２５に対して追加支持力を与えることができる。図１０
に示すような所要高さにまで構築が進み、また必要に応
じて余分のバラスト水２７を加えたのち、ポンツーン２
９によって支持されたプラットホーム２８が定位置まで
浮動されて１ｌＩＩ１３０にμｍ定される。

コンクリートの打込みが終了したのち、バラスト水２２
．２７をポンプ排出して、水中においてブラットボーム
を上昇させ、次にこれを任意の場所で使用するために曳
航することができる。

図２ａと図２ｂは、中程度の水深の岩盤の不整海底面ま
たは河床の上にボックスケーソンをすえ付ける方法を示
す。このケーシング構造物は、配置されるべき海底の近
似形状に地上組立された可撓性バッグ５１を含む。この
バッグ５１は好ましくは、バッグ内外の圧力分布の差違
によるバッグの大きなｉｌｌ　’ｍされないひずみを防
止するため、可撓性タイまたは控え材５２によって支持
される。

ベントナイトスラリ５３がケーシング構造物５０の中に
ポンプ移送され、また適当な流体５４がケーシング５５
の内部にポンプ移送される。ベントナイト５３と流体５
４を移送する速度を適当に制御することにより、このケ
ーシング構造物は、可撓性バッグ５１を完全に膨張させ
たまま、直立姿勢で海底面まで沈む。そこでベントナイ
ト５３の代わりに、コンクリート５６を送入する。コン
クリートはホッパ＠５７によって打込まれ、このホッパ
管はコンクリートのレベルが上昇するに従って徐々に引
上げられ、また置換えられたベントナイトは管５８によ
って排出される。

図３８と図３ｂに示すように、開放型ケーソンを岩盤の
不整海底面に沈めるために同様の原理が使用される。可
撓性バッグ６１を含むケーシング構造物６０の中にベン
トナイト５９がポンプ移送されるが、この実施例におい
ては、水バラスト６３を受けるための着脱自在の水バラ
ストタンク６２がケーソン内部に配置される。前記の例
と同様に、可撓性バッグ６１が膨張したままケーシング
構造物が海底面まで沈むように、ベントナイト５９をポ
ンプ移送する速度を水バラスト６３をタンク中に導入す
る速度とを制御する。前記のようにベントナイトの代わ
りにコンクリートを打込み、また水バラストタンクを除
去する。あるいは水バラストタンク６３の代わりに、ケ
ーシング構造物６０の外部に取付けられた他の型のタン
クを使用することができる。あるいは水バラストタンク
を全部除去し、ケーシング構造物を固定式プラットホー
ムまたは浮動式プラットホーム上に取付けられたデリッ
クから懸垂することができる。

図４８．図５ａ、図６ａ、図７ａ、図８ａ、図９ａおよ
び図１０８について述べれば、ケーシング６４は水中６
６に部分的に浸漬され、平坦な水平底面６５の上に横た
わる。このケーシングはコンクリート６７．７０または
ベントナイトスラリ７１．７４．７９、またはコンクリ
ート７２とベントナイトスラリ７３との組合わせを含ん
でいる。

コンクリート６７．７０および７２の体積は相互に等し
く、またベントナイトスラリ７１と同量−である。図５
８においては、コンクリート７０がケーシング７４の内
部において、より高い高さを占めるように、ケーシング
６４に対して第２剛性ケーシング６８が剛性連結部材６
９（部分的にのみ示す）によって固着されている。同様
に図１０ａにおいては、ケーシング６４に対して第２剛
性ケーシング７７が剛性連結部材７８によって連結され
、これによってベントナイトスラリ７９はケーシング６
４内部において、より高い高さをとる。

図４ａ、図５ａ、図６ａおよび図７ａにおいて、ケーシ
ング６４は海底面６５の上に安定している。

図８ａと図１０８においてはケーシング６４は自由に浮
動している。図９ａにおいては、ケーシング６４は、持
上げブラケット７５によって加えられる上昇力によって
自由浮動位置の上方に持上げられている。

図４ｂ、図５ｂ、図６ｂ、図７ｂ、図８ｂ、図９ｂおよ
び図１０ｔ）について述べれば、８０はケーシング６４
の外部に作用する静水圧を示し、８１は流体コンクリー
トによって加えられる圧力を示し、８２は硬化コンクリ
ートによって加えられる反応圧を示し、８３は半流動状
態および初強度展開段階におけるコンクリートによって
加えられる圧を示し、また８４はベントナイトスラリに
よって加えられる静水圧を示す。これらの包絡線の内部
に含まれる矢印は、圧力の作用する方向を示す。包絡線
８３の形状および延長は多数の変数に依存するものであ
って、この場合象徴的なものにすぎない。またこれらの
包絡線は、コンクリート密度が水密度の２．４倍と仮定
し、またベントナイトスラリの密度が水密度の１．２倍
と仮定して得られたものである。原理を説明するための
ダイヤグラムを見易くするため、このスラリ密度は通常
使用されている密度より高い。また、スラリ密度が外囲
水の密度に近い場合にベントナイトを使用する最大の利
得が得られるのであるから、これらの圧力ダイレグラム
について高い密度をとることによって、実際よりも利得
が少なくなっているものと思われる。図４ｂ、図５ｂお
よび図６ｂにおいて、ケーシング６４またはケーシング
組立体６４．６８．６９の死重は底面６５に対する反力
に等しいものと児なされる。実際的重量のケーシングの
場合、この反力は他の応力に比べて小であると思われ、
またこれらの情況において、図４ｂ９図５ｂおよび図６
ｂの圧力ダイヤグラムは自由に浮動するケーシングの圧
力ダイヤフラムと類似であって、ケーシング６４がその
内部に材料を１％［！置することにより底面まで沈めら
れる際に圧力の発生する態様を定量的に示すものである
。

図４０．図５ｃ、図６０．図７ｃ、図８Ｃ９図９Ｃおよ
び図１０Ｇについて述べれば、図４ｂ。

図５ｂ、図６ｂ、図７ｂ、図８ｂ、図９ｂおよび図１０
ｂの対応の図からＸ＊された正味圧力を包絡線８５〜９
１によって示す。包絡線８５と８６を比較すれば、コン
クリート体の内部に浮力タンクを導入することにより構
築中のケーシングに対する正味圧力が低下することがわ
かる。包絡線８５．８７および８Ｂを比較すれば、構築
中にべントナイトスラリを使用すればケーシングに作用
する正味圧力が低減することがわがる。ケーシング６４
の曲げが凝結中の硬化を開始したコンクリートに対して
永久的損害を与える可能性のある図４ｂの包絡線８３の
性質を考慮して、前記の２つの方法のいずれか１つまた
はその組合わせを使用づることにより、他の場合よりも
軽く、低剛性のケーシングを使用することが可能である
。包格線８９．９０および９１を比較すれば、底面に対
するケーシング６４の圧力を制御する方法が分かる。

またもし図１０８においてケーシング７７の中に水また
はその他のバラストを導入すれば、図１０ｂにおける包
絡線８４は不変であるが、同図における包絡線８０の大
きさが増大し、その結果、導入されたバラストの量に従
って、図１００の包絡線９１の大きさが減少し、または
ゼロになり、または方向が逆転される。故にもし、ケー
シング６４の剛性底部の代りに可撓性膜を使用すれば、
ベントナイトスラリ７９の岳とケーシング７７の中に導
入されるバラストの聞とを同時制御することにより、ケ
ーシング組立体が底面に向かって沈められる間と底面に
達した瞬間とにおいて膜に作用する圧を密接に制御する
ことのできる手段が与えられる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図乃至第１Ｂ図は各構築段階における固定プラッ
トフォームの断面図、第２ａ図と第２ｂ図は各構築段階
におけるボックス・ケーソン断面図、第３ａ図と第３ｂ
図は構築設置中の開放型ケーソンに関するものであって
、第３ａ図は平面図、第３ｂ図は第３ａ図のＧＨＪ断面
図、第４図乃至第１０図は大型中空円筒体の形のケーシ
ングに関する略示図であって、その閉じた剛性端部を水
中に浸漬され、これらの図の“ａ”は円筒体の直径面に
沿った垂直断面図、“ｂ”は円筒体の一部に作用する反
対方向圧力を示す圧力ダイヤグラム、“ｃ　ＩＴは“ｂ
”に対応して円筒体の同一部分に作用する正味圧を示す
ダイヤグラムであり、第４図乃至第１０図においては縮
寸法を示すために単一スケールを使用し、また圧力を示
すためにすべて単一スケールを使用し、第４図乃至第７
図はケーシングの側面に対する圧力分布を示すのに対し
て第８図乃至第１０図はケーシングの底面に対する圧力
分布を示す図である。 １６．１８．２０・・・ケーシングユニット、１７・・
・水バラストタンク、２１・・・コンクリート、２２゜
２３・・・水バラスト、５１．６１・・・可撓性バッグ
１．５２・・・控え材、５３．５９・・・ベントナイト
スラリ、５４．６４・・・水バラスト、５６・・・コン
クリート、６０．６４．６８．７７・・・ケーシング、
６７．７０．７２・・・コンクリート、７１．７４゜７
９・・・ベントナイトスラリ、８０．８１，８２゜８３
．８４．８９．９０．９１・・・圧力包絡線。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 ジ９ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシングまたは少なくとも部分的に地上組立され
   たケーシング組立体を水中に部分的に制御された可変深
   さまで浸漬させ、自硬性材料を外囲水体から離間しなが
   ら所要形状に成形するために使用するようにした構築方
   法において、この構築中に自硬性材料またはその一時的
   代替物によって加えられる圧力ならびにその他任意の応
   力または圧力に対向してケーシングまたはケーシングユ
   ニット組立体に作用する水体の静水圧により、他の場合
   に乾燥環境における構築に際して破断または望ましくな
   い変形を防止するために足場による大規模な支持を必要
   とするようなケーシングの使用が可能となる構築方法。 ２、自硬性材料を不規則な水底面の形状に一致させるた
   め、少なくとも自硬性材料を水底面から分離するケーシ
   ングまたはケーシングユニット組立体の部分が可撓性、
   たわみ性または伸張性材料で構成され、またケーシング
   あるいはケーシングユニット組立体が前記水底面と接触
   するまでこのケーシングまたは組立体に圧力を加えるた
   め、自硬性材料の代わりに液状またはチクソトロピー性
   の材料を使用し、前記水底面と接触した際に前記代替物
   質の代わりに自硬性材料を打込む特許請求の範囲第１項
   による構築方法。 ３、底部から上方に移動する置替え法を用いて、前記代
   替物質の代わりに自硬性材料を打込む特許請求の範囲第
   ２項による構築方法。 ４、代替物質はベントナイトの水性スラリである特許請
   求の範囲第２項または第３項による構築方法。 ５、ケーシングユニット組立体を使用し、複数のサブ段
   階において、少なくとも１つの追加ケーシングユニット
   を追加し、または追加分の自硬性材料あるいは一時的代
   替材料に追加し、このようにして形成された構造物が構
   築中に徐々に沈むようにした特許請求の範囲第１項によ
   る構築方法。 ６、自硬性材料の第１層を形成する段階と、構築を開始
   する前に前記自硬性材料を硬化させる段階とを含む特許
   請求の範囲第５項による構築方法。 ７、少なくとも１つのバラストタンクを備え、構築作業
   の進行中に浮力を調整するため、前記タンクの中に、選
   ばれた密度および重量の流体を導入する特許請求の範囲
   第１項乃至第６項のいずれかによる構築方法。 ８、ケーシングまたはケーシングユニット組立体を補強
   するため、自硬性材料の内部に圧下囲障が画成される特
   許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかによる構築方
   法。 ９、少なくとも構築作業の初段階において、ケーシング
   またはケーシングユニット組立体が水平に浮遊する特許
   請求の範囲第１項乃至第８項にいずれかによる構築方法
   。 １０、自硬性材料がコンクリートである特許請求の範囲
   第１項乃至第９項のいずれかによる構築方法。