JP3643260B2 - 軽量コンクリートケーソン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に港湾等の防波堤、護岸、岸壁に使用する軽量コンクリートケーソン及びこれを用いた施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、防波堤、護岸、あるいは岸壁等を施工する場合、図５に示すようなコンクリートケーソンが用いられている。これは例えば箱状の構造物を支持マウンドまで沈下させて内部に砂を詰め、箱自身の重量により波浪等に抵抗するものである。
【０００３】
このようなコンクリートケーソンは、床板１０の上縁に外壁１１を設け、この外壁１１の内側を隔壁１２で格子状に区画した箱型に形成されている。
その製法は、最初に床板１０を構築した後、外壁１１と隔壁１２用の鉄筋（図示せず）を組み立て型枠をし設置し、その内部にコンクリートを打設して外壁１１と隔壁１２を完成するものである。この方法では、通常のコンクリート構造物の構築の場合と同様に、コンクリート養生後に型枠と支保工を解体するという一連の作業を繰り返して、所定の高さの構造物を得ていた。
【０００４】
かかるコンクリートケーソンの製作にあたっては、陸上、または図６に示すフローティングドック１３上にて行うのが一般的である。そして完成したコンクリートケーソン全体は、海上を所定の設置位置まで浮遊させて運搬し、中詰砂収容部に水を入れて重量を増加させ、海底に着底させた後、水を中詰砂に置換するようにしている。
【０００５】
ところで、前記した従来のコンクリートケーソンでは、その全体が普通のコンクリートで形成されるために相当に比重が重くなる。ケーソンの設置位置の水深が深い場合ケーソンの高さも必然的に高くなる。この場合、このコンクリートケーソンを海上に浮かべて所定の位置まで移動させる場合喫水が深くなり浮遊せずに曳航不可能となるか、または浮遊しても水深が浅い場所では床板１０が海底に接してしまう虞れがある。また浮力を大きくするために、完成後の波浪等に対する安定に必要以上ケーソンの幅を拡げなければならないケースもある。
【０００６】
そこでコンクリートケーソンをできるだけ軽量化し、喫水を浅くすることでケーソンの高さが高い場合や水深が浅い所でも曳航や設置を可能にすることが望まれる。
【０００７】
かかる要求に対し、具体的には図６に示すように、フローティングドック１３上でコンクリートケーソンを製作する際、外壁１１と隔壁１２の高さを実際に必要な全高よりも低くして軽量化を図ることが考えられる。これによりコンクリートケーソンの自重が軽くなるため浅深度の海域でも移動が可能となる。しかしながら、このような方法では本来設置すべき位置に沈めた場合、外壁１１の高さが低すぎて海面１６下に水没することになる。
【０００８】
そこで、図８に示すように、陸上やフローティングドツクで外壁や隔壁を途中まで立ち上げ、その状態で海上に引き出しで海底１４に設置した仮置きマウンド１５上にコンクリートケーソンを着底させ、これに継ぎ足し用外壁１１ａと隔壁１２ａを接続している。場合によっては、継ぎ足し用外壁１１ｂと隔壁１２ａのように所定の高さに達するまで頂次海上で継ぎ足していくことになる（図９）。そして所定の高さまで完成したものを本設のマウンド１７まで曳航し、床板１０を着底させ、隔壁１２間に形成された中詰砂１８を詰めて完成させている。
【０００９】
また、作業条件の著しく劣る海上での工事を減らすために、図１１に示すように本来の目的である完成後の波浪等に対して安定するために必要な幅（図１１（ａ）に示す幅）以上にケーソンの幅を拡げ、容積を大きくすることで浮力を増し喫水を浅くして曳航する場合もしばしばである。図１１（ｂ）には浮遊時の喫水で決定された幅の例を示し、本来必要な波浪等に対する安定に必要な幅よりも広い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記した従来コンクリートケーソンを採用した場合、施工が複雑であるために工期の延長やコスト高を招くことは避けられない。特に作業環境に劣る海上での継ぎ足し作業は困難を伴うとともに、完成後の品質という点からみてもコンクリート表面に生じる豆板、あばた、及びコールドジョイント等の初期欠陥が発生しやすい。また、軽量コンクリートの使用が思いつくが、従来の軽量骨材を用いた軽量コンクリートは骨材の吸水性が大きいため、凍結融解抵抗性等耐久性やポンプ圧送性等施工性に問題があるために採用が難しい。
【００１１】
さらに従来の軽量骨材を用いた軽量コンクリートは、張強度やせん断強度が弱いため、ケーソンを着底する地盤が軟弱で不等沈下が予想される場合にも採用が難しい。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は軽量コンクリートケーソン及びこの軽量コンクリートケーソンを用いた施工方法であり、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、床板１及びこの床板１から立設した外壁２と、この外壁間をつなぐ隔壁７とにより形成された中詰砂収容部３を備え、海底４に着底して設置すべきケーソンであって、床板１外壁２及び隔壁７の全部または一部を、比重の調整が可能な低吸水高耐久軽量コンクリートで形成し、水中浮遊時における喫水が普通コンクリートを用いた場合よりも浅くなるよう構成した。
【００１３】
低吸水高耐久軽量コンクリートとしては、真珠岩を主原料とする高性能軽量骨材を使用するものが使用できる。この軽量骨材では、原料を微粉砕、混合、造粒し、乾燥後焼成製
造工程で内部気孔を独立気孔としている。このことにより、従来の軽量骨材と比較して吸水率が５％以下と小さく、骨材の圧縮強度が１０００Ｎ〜１５００Ｎと従来の軽量骨材と比較して大きく高強度を得ることができる。
【００１４】
また前記低吸水高耐久軽量コンクリートを流動化させ、かつ分離しにくい状態で軽量コンクリートケーソンを形成することで、従来３ｍ以下に制限されていた製作上の１ロットの高さを延長することができ、工期を短縮化し、かつ施工コストの低減を図ることができる。
低吸水高耐久軽量コンクリートを流動化させるには、混和剤を添加してセメントを分散させて流動性を確保し、かつ骨材が分離しないようにする。混和剤としては、例えば、高性能エーイー減水剤のような分離低減型のもの（竹本油脂 ＨＰ７０等）を使用することができる。
【００１５】
このような高性能軽量骨材を粗骨材として使用して低吸水高耐久軽量コンクリートを製造する場合、粗骨材比重として０．８５および１．２の二種類が用意されており、これらと天然砂を適宜組み合わせることにより、練り上がったコンクリートの比重で１．２〜１．８の範囲で所望の比重に調整することが可能である。
【００１６】
また、外壁２の周囲に強化繊維補強層５を形成することができる。この強化繊維補強層５に用いる強化繊維としてはグラスファイバー、カーボン繊維、ステンレスファイバー及びスチィールファイバー等を例示することができる。これら強化繊維はコンクリートと混練して外壁２の周囲に強化繊維補強層５を形成する。
【００１７】
この軽量コンクリートケーソンを用いた施工方法は、床板１から、施工完成後の全高と同一の全高で立設した外壁２とこの外壁間をつなぐ隔壁７とにより形成された中詰砂収容部３を備え、床板１、外壁２及び隔壁７のうち全部もしくは一部を低吸水高耐久軽量コンクリートで形成した軽量コンクリートケーソンを構築し、軽量コンクリートケーソン全体を所定の設置位置まで浮遊させて運搬して、海水を注水して沈設し海底に着底した後、中詰砂を入れて完成する。
【００１８】
以上のように、床板、外壁及び隔壁の全部または一部を、所望の比重に調整した低吸水高耐久軽量コンクリートで形成したので、水中浮遊時における喫水が必要な程度に浅くなるように構成することができる。したがって壁高をフローティングドック上で全高構築しても曳航中にコンクリートケーソンが着底することがなくなる。このため従来のような海上で外壁や隔壁の継ぎ足しが不要となり、コンクリートケーソンを陸上やフローティングドック上で完成することが可能となる。
【００１９】
また、作業条件の著しく劣る海上での工事を減らすために、図１１（ｂ）に示すように、本来の目的である完成後の波浪等に対する安定のために必要な幅（図１１(a)）以上にケーソンの幅を拡げ、容積を大きくすることで浮力を増し喫水を浅くして曳航するケースにおいても、コンクリートケーソンの比重を調整することで、ケーソンの幅を小さくできる。
【００２０】
さらに、ケーソンが着底する地盤が軟弱で不等沈下が予想される場合にも、外壁の周囲に強化繊維補強層を形成することで、軽量コンクリートの欠点である引張強度やせん断強度の低下に対処できる。強化繊維補強層を設けるには、繊維補強されたプレキャスト埋設型枠を使用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の軽量コンクリートケーソン及び軽量コンクリートを用いたコンクリートケーソンの施工方法を図１から図４に示される実施形態について更に詳細に説明する。なお、従来技術における説明と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
図１はコンクリートケーソン全体を示し、床板１から矩形の外壁２を４面にわたり立設した構成となっている。そして、外壁２の内部は隔壁７で格子状に補強されているので多数の空間に分割されている。この図では隔壁７により３列５行に形成され、１５個の中空の中詰砂収容部３が形成されている。
【００２３】
中詰収容部３は中詰砂を入れてコンクリートケーソンの重量を増大させて波浪等の外力に対して、滑動や転倒することがないよう安定させたものである。そして、外壁２の外周の全体にわたり、強化繊維補強層５が形成されている。具体的には強化繊維補強層５をプレキャストコンクリート枠としてあり、ケーソンの引張抵抗力を高めている。
【００２４】
また前記床板１、外壁２及び隔壁７は、低吸水高耐久軽量コンクリートで形成されている。ここで使用する低吸水高耐久軽量コンクリートの一例について示すと、軽量粗骨材に比重１．２を、細骨材に天然砂と軽量細骨材を混合したものをそれぞれ用いると、コンクリート比重１．５、圧縮強度４９．１Ｎ/ｍｍ２となる。
【００２５】
したがって、このコンクリートケーソン全体は、従来の普通コンクリート製のものと比較して軽量で、ケーソンの浮遊時における喫水が浅くなる。このため、外壁２及び隔壁７は製作当初から、陸上あるいはフローティングドック上で所望の高さ（施工完成後の全高と同一の全高）に形成できる場合が多くなる。
【００２６】
このように陸上やフローティングドック上で製作後に継ぎ足し等を行うことがなくなれば、海上での劣悪な環境下での作業を減じることができる。これに伴い、工費の節減、施工期間の短縮、工事の安全性の向上が得られる。
【００２７】
また、喫水を考慮してケーソンの幅を大きくする必要もないため、工費の節減及び施工期間の短縮が得られる。
図２はフローティングドック１３上での製作を示しており、完成したコンクリートケーソンは図３に示すように、沈設位置まで曳航される。そして、中詰砂収容部に海水を注水して本設のマウンドに沈設した後、所定の重量となるよう砂を投入して完成する。
【００２８】
なお、軽量コンクリートが低吸水型であるためコンクリートケーソン自体も低吸水であり、耐久性が向上する。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、床板、外壁及び隔壁のうち全部または一部を低吸水高耐久軽量コンクリートで形成し、比重を従来のものより軽くしたので水深が浅くても多くの場合に浮遊が可能となる。したがって、海上で外壁及び隔壁を継ぎ足したり、喫水を浅くするためにケーソンの幅を大きくする必要がなくなり、当初から必要な高さで製作することができる。
【００３０】
このため、施工が簡単で工期の短縮やコストの低減を図ることができる。さらに、初期欠陥である豆板や表面のあばたの発生が少ない優れた品質と強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である軽量コンクリートケーソンの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態である軽量コンクリートケーソンをフローティングドック上で製作している状態を示す。
【図３】本発明の一実施形態である軽量コンクリートケーソンを水上で移動する状態を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態である軽量コンクリートケーソンを水底に設置した状態を示す断面図である。
【図５】従来の普通コンクリートケーソンを示す斜視図である。
【図６】従来の普通コンクリートケーソンをフローティングドック上で製作している状態を示す断面図である。
【図７】従来の普通コンクリートケーソンの製作過程の初期状態を示す断面図である。
【図８】従来の普通コンクリートケーソンの製作過程の中期状態を示す断面図である。
【図９】従来の普通コンクリートケーソンの製作過程の後期状態を示す断面図である。
【図１０】従来の普通コンクリートケーソンを水底に設置した状態を示す、断面図である。
【図１１】（ａ）波浪等で決まる場合のケーソンの幅の従来例を示す図である（ｂ）浮遊時の喫水で断面の幅が決定される従来例を示す図である。
【符号の説明】
１ 床板
２ 外壁
３ 中詰砂収容部
４ 海底
５ 強化繊維補強層
６ 中詰砂
７ 隔壁
１３ フローティングドック
１４ 海底
１６ 海面
１７ マウンド

Claims (2)

1. 床板及びこの床板から立設した外壁と、外壁間をつなぐ隔壁とにより形成された中詰砂収容部を備え、水底に着底して設置すべきケーソンであって、
   外壁の周囲には強化繊維補強層が形成されているとともに、
   前記床板、外壁及び隔壁の全部または一部は、吸水率５％以下の軽量骨材と天然砂とを適宜組み合わせてなるものが骨材として混入され、かつ、練り上がり時の比重が１．２〜１．８の低吸水高耐久軽量コンクリートで形成され、水中浮遊時の喫水が浅くなるようにしたことを特徴とする軽量コンクリートケーソン。
2. 前記軽量骨材は、真珠岩を微粉砕した後、混合、造粒し、乾燥後焼成製造工程で内部気孔を独立気孔としたものを骨材として混入したことを特徴とする請求項１に記載の軽量コンクリートケーソン。

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