JPH0261213A - 水中構造物及びその構築方法 - 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〕 この発明は、護岸や防波等のための堤体、その他の水中
構造物及びその構築方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、護岸等のための水中構造物として、第７図に示す
重力式構造物、又は第８図に示す抗式構造物が用いられ
ている。

第７図に示す重力式構造物は、基礎地盤Ｉと重量体２と
の間の摩擦力により、土圧力，波圧，地震力（以下土圧
力等という）を受ける。ところが、この重力式構造体に
は、第１に基礎地盤１に対する重量体２の根入れが第７
図（ａ）に示す通り存在しないか、同図（１）》に示す
通り浅いため、受けるべき土圧力等が大きくなると幅Ｄ
が過大となり、第２に地盤強度の制約から土圧力等を受
けるに足る重量体２を設置できず、結果として充分な護
岸性能等を確保することが必ずしも容易ではない、とい
う不具合がある。

また第８図に示す杭式構造物は、基礎地盤１に打ち込ん
だ杭体３の水平抵抗により土圧力を受けるが、この抗式
構遺体には、受けるべき土圧力が大きくなると杭体３の
径や数が多大となり、その結果工期が長くなってコスト
高になるという不具合がある。

また、上記重力式構造物と杭式構造物とを組み合わせて
なる護岸構造物が特開昭５６−１０８４０５号公報に記
載されている。この護岸構造物は、重量体を基礎地盤上
に設置するとともに、その重量体に杭体を取付けるよう
にして、重力による摩擦力と杭体の水平抵抗とより土圧
力等を受けるようにしたものである。この護岸構造物に
よれば大きな土圧力等を受けることができて護岸性能を
向上することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記公報掲載の護岸構造物は、基礎地盤
に杭体を打ち込んだ後に、陸上で予め形成した重量体を
上記杭体に嵌着することによって施工される。このため
、重量体に予め設けた嵌合孔と杭体とを合致させるため
に、杭体の打ち込み位置を正確に設定する必要があるば
かりか、重量体の上記嵌合孔が杭体に円滑に嵌着できる
ようにするために、杭体の打ち込み姿勢を垂直に設定す
る必要もあって、杭の打ち込みの施工効率がよ《ないと
いう不具合がある。

また、かかる護岸構造物は波力等によって杭体に作用す
る引き抜き力が太き《なるばかりか、基礎地盤に沈下を
生じると構造物全体に過大な応力が発生して構造物全体
の破壊等の原因になるという不具合もある。

この発明は、このような従来の水中構造物の不具合に着
目してなされたものであって、水中構造物の構築を効率
よく行うとともに、杭体に作用する引抜力を低減し、さ
らに基礎地盤に沈下が発生しても水中構造物全体に過大
応力が発生することを防止することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の水中構造物は、水底の基礎地盤に立設される
複数の下部鞘管と、これらの下部鞘管の間を連結してな
る下部骨組と、下部骨組の側面を囲んで取付けられる側
版と、下部骨組の下側に取付けられて前記側版とともに
函体を構成する底版と、により下部構造体を構成すると
ともに、　前記各下部鞘管の上に夫々配置される複数の
上部鞘管と、これらの上部鞘管の間を連結してなる上部
骨組と、上部骨組の上側に配置される上版と、により上
部構造体を構成し、　これら上下の構造体は、上下の対
をなす鞘管内部に挿通され且つ下部が水底に打ち込まれ
た杭体を有するとともに、下部構造体は前記杭体に下部
鞘管において遊嵌され且つ下部構造体の自重と前記函体
内に充填された中詰め材の重量とにより基礎地盤に固定
されて重量体をなし、上部構造体は前記杭体に固定され
て支持される構造とした。

かかる水中構造物の構築は、軸が上下方向を向く複数の
下部鞘管と、各下部鞘管の上に夫々配置される複数の上
部鞘管とを上下連結し、各下部鞘管の間を下部骨組で連
結するとともに各上部鞘管の間を上部骨組で連結し、さ
らに下部骨組の下側に底版を取付けて、陸上において構
造体を製作し、この構造体を所定水域に運搬して水底の
基礎地盤に沈設し、しかる後、上下に連結された鞘管の
上端から杭体を挿入し、前記鞘管内面を案内面として杭
体の下部を基礎地盤に打ち込み、下部骨組の側面を囲ん
で側版を取付けて前記底版とともに函体を構成し、この
函体内に中詰め材を充填するとともに、上下の鞘管の連
結を解除し且つ上部鞘管を杭体に固着して上部骨組と上
部鞘管を杭体に支持させ、以て、中詰め材及び前記各材
料の重量により基礎地盤との間の摩擦力と転倒反力を得
るとともに杭体により水平抵抗力を得ることにより行う
。

前記方法において、構築物の上版を、上部骨組の上面に
、陸上において又は上部骨組を杭体に支持させた後に設
けるものとする。

また、前記方法において、構造体を沈設してから側版を
下部骨組の側面に取付けることに代えて、側版を陸上に
おいて予め下部骨組の側面に取付けることにより、函体
を陸上において製作しておくことも可能である。

〔作用〕

杭体は、基礎地盤に沈設された上下の構造体の鞘管の上
端から挿入され、且つ鞘管内面を案内面として打ち込ま
れるものであるから、所定の位置に所定の姿勢で正確に
基礎地盤に打ち込むことができて、打ち込みの位置や姿
勢を誤ることなく効率的に作業することができる。

また、下部構造体は、杭体に下部鞘管において遊嵌され
た状態で、下部構造体の自重と前記函体内に充填された
中詰め材の重量とにより重量体として基礎地盤に固定さ
れるから、前記重量体として基礎地盤との間の摩擦力と
転倒反力を得る一方、杭体により水平抵抗力を得ること
ができる。従って波力や土圧力等に基づく横力に対して
は前記摩擦力と水平抵抗力とによって構築物を支持し、
上部に与えられた横力に基づく転倒力に対しては前記転
倒反力によって構築物を支持する。

さら°に、下部構造体が地盤沈下により沈下しても、下
部構造体は杭体に遊嵌されているために下部構造体のみ
は沈下するものの、上部構造体は下部構造体とは分離さ
れ且つ前記杭体に固定されて支持されるため、前記沈下
の影響を受けることがなく、従って傾いたり破損するこ
とがない。

構築物の上版を、上部骨組の上面に、陸上において予め
設置しておけば、水上での作業量が減少するから作業性
がよいし、また上下構造体を基礎地盤に沈設してから上
版を設置すれば、中詰め材の函体への充填作業時には上
部構造体の上面が開放されていることになるから、前記
充填作業の作業性がよい。

また、構造体を沈設してから側版を下部骨組の側面に取
付ければ、沈設時には函体が形成されていないために浮
力が小さいから沈設作業が容易になるし、一方、側版を
陸上において予め下部骨組の側面に取付けることにより
、函体を陸上において製造しておけば、水中における作
業量が減少するから作業性がよい。

〔実施例〕

第１〜５図は第１実施例を示している。

ここで、１は基礎地盤であり、海底に置き換え砂や捨て
石等を利用して公知の手段で構成する。

この基礎地盤１に、上端を水面から露出させて水中構造
物を構築する。この水中構造物は、下部構造体１０と、
上部構造体２０と、杭体４と、中詰め材５とからなる。

下部構造体１０は、基礎地盤１に立設される複数の下部
鞘管１１と、これらの下部鞘管１１の間を連結してなる
下部骨組１２と、下部骨組１２の側面を囲んで取付けら
れる側版１３と、下部骨組１２の下側に取付けられて前
記側版１３とともに函体を構成する底版１４とにより構
成される。

下部構造体１０は平面長方形をなし、その四隅と、長手
方向中途部とに中空の鋼管からなる下部鞘管１１が垂直
に立設され、各下部鞘管１１を連結するように鋼材から
なる下部骨組１２が組合わされる。これらは鋼材を組立
てるための溶接、ボルト締め、リベット止め等の公知の
手段によって組立てられるものとする。

側版１３はコンクリート版その他の公知材料からなり、
前記下部鞘管１１と下部骨ｍ１２との組合せを側面から
覆うものとし、図示しないが、下部鞘管１１と下部骨組
１２の組合せの外側に固定された係合材により係合され
るものとする。この係合材としては、例えば各下部鞘管
１１に固着されて上下に延びたＨ形鋼や溝形鋼が好適で
あり、各下部鞘管１１に固定された形鋼の凹部が相互に
対向していて、その対向された凹部間に側版１３を上か
ら落とし込むことにより係合されるものを例示すること
ができるが、他の構造の係合材によって下部鞘管１１に
係合されるものであってもよい。

底版１４は、前記側版１３と同様にコンクリート版その
他の公知材料からなる。コンクリート版を用いる場合に
は、陸上において下部鞘管１１と下部骨ｍ１２との組立
て時に、これらの下部に型枠をおいて生コンクリートを
打設すれば、下部鞘管１１及び下部骨組１２と底版１４
とを一体にすることができる。

上部構造体２０は、前記各下部鞘管１１の上に夫々配置
される垂直な複数の上部鞘管２１と、これらの上部鞘管
２１の間を連結してなる上部骨組２２と、上部骨組２２
の上側に配置される上版２４とからなる。

上部構造体２０は、平面が下部構造体１０と同一形状を
しており、前記下部鞘管１１に対応する位置に上部鞘管
２１があって、下部構造体１０の上側に上部構造体２０
を重ねたときに各下部鞘管１１の上端に上部鞘管２１が
連続するようになっている。上部鞘管２１は下部鞘管１
１と同様の材料からなり、また上部骨組２２は下部骨組
Ｉ２と同様の材料からなる。また上版２４は鉄筋コンク
リート版等の公知の材料からなり、陸上で製作されたも
のを上部骨１Ｊ１２２上に固定してもよいし、またコン
クリートであれば上部骨ｕ２２の上に現場打ちしてもよ
い。

杭体４は上下に連続する上部鞘管２１と下部鞘管１１と
に挿通されて下部が基礎地盤１中に打ち込まれるもので
あって、この実施例では鋼管からなるが、鋼材のみなら
ず他の公知材料からなる杭体とすることも可能である。

中詰め材５は砂、砂利、岩石、コンクリート廃材等の重
量物からなる。

かかる水中構造物の構築方法を次に説明する。

下部構造体１０のうち側版１３を除く部分と、上部構造
体２０のうち上版２４を除（部分とを予め製造し、これ
らを陸上において予め結合してお（。

この結合は、上部鞘管２１の下端と下部鞘管１１の上端
とを夫々の内部中空部が直線状に連通ずるようにフラン
ジ継手等を用いて分離可能に結合することにより行う。

上部鞘管２１と下部鞘管１１の全ての組において前記結
合をなしてもよいし、下部構造体１０と上部構造体２０
の結合強度が充分に得られるなら、一部の組においては
雨靴間２１．１１の端部を付き合わせるだけで前記結合
しなくともよい。

また、側版１３も陸上において製造しておき、杭体４と
中詰め材５も準備しておく。

これら準備されたものを、水中構造物の構築海域に輸送
する。海底では基礎地盤ｌを予め整備しておき、この基
礎地盤１上に、側版１３と上版２４とを除く、下部構造
体１０と上部構造体２０の前記結合体を沈設する（第１
図）、このときの鞘管１１，２１は垂直となり、底版１
４は基礎地盤１上に面接触するようにする。下部鞘管１
１の下端が底版１４より突出している場合には、その下
端は基礎地盤１に少し突き刺さる。また下部鞘管１１の
高さは、構築海域の水深に合わせて上端が海面から露出
するようにしであるため、上部鞘管２１と上部骨組２２
は海上に位置する。

次に、上下に連結された上部鞘管２１と下部鞘管１１内
に上端から杭体４を挿入し、杭体４を鞘管２１．１１の
内面で案内させながら杭体４を打ち込み、杭体４の下部
を基礎地盤１内に圧入させる（第２図）。杭体４は、上
部が鞘管２１．１１の上端から露出するように、予め鞘
管２１，１１内に入れておき、前記第１図の状態になっ
た後にこれを打ち込むようにしてもよい。この第２図の
状態では、側版１３と上版２４を除く下部構造体１０と
上部構造体２０の結合体は、上下方向には自重により基
礎地盤ｌに載置されており、また水平方向には杭体４に
より固定されている。

次に、上部鞘管２１と下部鞘管１１との間の連結を解除
する。前記のように雨靴管２１，１１がフランジ継手に
より結合されている場合にはボルトナツトを取り外すこ
とにより前記連結を解除する。この解除の後に、上部鞘
管２１を杭体４に溶接等の手段により固着して、上版２
４を除く上部構造体２０を杭体４に支持させる（第３図
）。かくして、側版１３を除く下部構造体ＩＯは杭体４
に対して上下動可能となる一方、上部構造体２０は杭体
４に固定される。

しかる後、下部鞘管１１に固着した図示しない係合材に
側版１３を係合させて側版１３により周囲を囲んで、下
部鞘管１１と下部骨組１２と側版１３と底版１４とによ
り下部構造体１０を構成する。これにより側版１３と底
版１４とによって函体が構成され、その内部に中詰め材
５を充填する。

この段階では上版２４は未だ存在しないから、函体の上
側から中詰め材５を投入する作業は容易である。

次いで、上部骨組２２上面に上版２４を設置する。上版
２４は陸上で構成したコンクリート版を被せることによ
り設置してもよいし、また上部骨組２２上面に現場でコ
ンクリートを打設してもよい。また、材料はコンクリー
トに限らずアスファルト舗装等の他の公知手段を採用す
ることもできる。

前記した下部鞘管１１と上部鞘管２１との間の連結解除
と、側版１３の取付は及びこれに続く中詰め材５の充填
とは、いずれを先に行ってもよいし、同時に行ってもよ
い、また側版１３の高さ寸法は、第４図の場合には上部
鞘管２１の上端に至っているが、この場合であっても側
版１３は下部鞘管１１のみに支持され、上部鞘管２１と
は少な（とも上下方向に自由となっている。また側版１
３の高さを低くして、その上端を下部鞘管１１の上端と
同程度とすることも可能である。

上版２４の設置は陸上において上部骨組２２に予め設置
しておいてもよいが、この場合には、中詰め材５の充填
作業を上部骨組２２の上側から行うことはできないから
、側版１３の高さを前記のように低くしておいて、側面
上部から行うことになる。

かくして、下部構造体１０は、杭体４に下部鞘管１１に
おいて遊嵌された状態で、下部構造体ＩＯの自重と前記
函体内に充填された中詰め材５の重量とにより重量体と
して基礎地盤１に固定されるから、前記重量体として基
礎地盤１との間の摩擦力と転倒反力を得る一方、杭体４
により水平抵抗力を得ることができる。従って波力や土
圧力等に基づく横力に対しては前記摩擦力と水平抵抗力
とによって構築物を支持し、上部に与えられた横力に基
づく転倒力に対しては前記転倒反力によって構築物を支
持する。

これを第５図の模式図に基づいて説明すると、ここで３
０は、下部構造体１０と、その函体内部に充填された中
詰め材５との重量に基づく重量体を示している。前記の
ように構成した水中構造物は、重量体３０の重力による
摩擦力と杭体４の水平抵抗の両者により土圧力を受ける
。第５図においてＷは重量体３０の重力、Ｈは土圧力の
水平抵抗力、Ｍは転倒モーメント、Ｒは重量体３０に対
する地盤反力、μＷは重量体３０に対する摩擦抵抗力、
Ｆは杭体４に対する水平抵抗力（地盤の水平ばね力）で
ある。水平抵抗力Ｈは重量体３０の摩擦抵抗力μＷで支
持され、転倒モーメントＭは重量体３０の地盤反力Ｒの
一部である転倒反力で支持され、これらによって支持さ
れない外力が杭体４に伝達され水平抵抗力Ｆによって支
持されることになる。

さらに、下部構造体１０が地盤沈下により沈下しても、
下部構造体１０は杭体４に遊嵌されているために下部構
造体１０のみは沈下するものの、上部構造体２０は下部
構造体ｌＯとは分離され且つ前記杭体４に固定されて支
持されるため、前記沈下の影響を受けることがなく、従
って傾いたり破損することがない。

なお、前記のように水中構造物の構築が終了した後に、
水中構造物の一側に裏込め材６を盛り上げ、さらに土砂
７を積み上げたうえ、これらの上面に舗装置を施して海
岸とし、前記水中構造物を護岸堤とすることができる。

第６図は第２実施例を示す図であり、上部構造体上０の
下部の幅を拡大して重量の増大と転倒モーメントに対す
る反力の増大を図る。ここで、側版１３は上部側版１３
ａと下部側版１３ｂとに区分され、また下部の幅広部の
上面板１３ｃが配置されて、下部側版１３ｂと上面板１
３ｃとは、陸上において予め下部構造体１０に固定して
おくものとする。従って、上部側版１３ａが前記第１実
施例の側版１３と同様にして下部構造体１０に取付けら
れる。また、この実施例では上版２４の幅を若干広くし
ている。他の構造と作用とは第１実施例と同様である。

なお、前記両実施例は、所定海域に構築するものとした
が、これらの構造物を河川、沼湖等に構築してもよいこ
とは勿論であり、また下部鞘管１１、上部鞘管２１．下
部骨組」２．上部骨組２２゜杭体４の材料として鋼材を
使用したが、他の金属又は非金属材料を使用することが
できることもまた勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明にあっては、杭体の施工
が容易且つ正確であるから水中構造物の構築を効率よく
行うことができる。

また、下部構造体は、杭体に下部鞘管において遊嵌され
た状態で、下部構造体の自重と前記函体内に充填された
中詰め材の重量とにより重量体として基礎地盤に固定さ
れるから、前記重量体として基礎地盤との間の摩擦力と
転倒反力を得る一方、杭体により水平抵抗力を得ること
ができる。従って波力や土圧力等に基づ（横力に対して
は前記摩擦力と水平抵抗力とによって構築物を支持し、
上部に与えられた横力に基づく転倒力に対しては前記転
倒反力によって構築物を支持するから、強度の高い水中
構造物とすることができる効果がある。

さらに、下部構造体が地盤沈下により沈下しても、下部
構造体は杭体に遊嵌されているために下部構造体のみは
沈下するものの、上部構造体は下部構造体とは分離され
且つ前記杭体に固定されて支持されるため、前記沈下の
影響を受けることがなく、従って傾いたり破損すること
がないから、耐久力のある水中構造物とすることができ
る効果もある。

上版を上部構造体上に現場で施工する場合には、その施
工前に中詰め材の充填を行うことができるから、中詰め
材充填作業が円滑となり、また上版の施工を陸上におい
て予め行う場合には水上での作業が少なくなるから作業
性がよい。また、側版を陸上において予め下部骨組の側
面に取付けることにより函体を陸上において製作してお
けば、これも水上での作業が少なくなるから作業性の向
上になる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は夫々水中構造物の構築手順を示す断面
図であり、特に第４図は水中構造物の構造を示す断面図
でもある。第５図は水中構造物と外力との関係を示す模
式図であり、第６図は水中構造物の他の例を示す断面図
である。第７図（ａ）　（ｂ）は従来例を示す説明図、
第８図は他の従来例を示す説明図である。 ■・・・基礎地盤、４・・・杭体、５・・・中詰め材、
１０・・・下部構造体、１１・・・下部鞘管、１２・・
・下部骨組、１３・・・側版、１４・・・底版、２０・
・・上部構造体、２１・・・上部鞘管、２２・・・上部
骨組、２４・・・上版、３０・・・重量体。 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）水底の基礎地盤に立設される複数の下部鞘管と、
   これらの下部鞘管の間を連結してなる下部骨組と、下部
   骨組の側面を囲んで取付けられる側版と、下部骨組の下
   側に取付けられて前記側版とともに函体を構成する底版
   と、により下部構造体を構成するとともに、前記各下部
   鞘管の上に夫々配置される複数の上部鞘管と、これらの
   上部鞘管の間を連結してなる上部骨組と、上部骨組の上
   側に配置される上版と、により上部構造体を構成し、 これら上下の構造体は、上下の対をなす鞘管内部に挿通
   され且つ下部が水底に打ち込まれた杭体を有するととも
   に、下部構造体は前記杭体に下部鞘管において遊嵌され
   且つ下部構造体の自重と前記函体内に充填された中詰め
   材の重量とにより基礎地盤に固定されて重量体をなし、
   上部構造体は前記杭体に固定されて支持される構造とし
   たことを特徴とする水中構造物。
2. （２）軸が上下方向を向く複数の下部鞘管と、各下部鞘
   管の上に夫々配置される複数の上部鞘管とを上下連結し
   、各下部鞘管の間を下部骨組で連結するとともに各上部
   鞘管の間を上部骨組で連結し、さらに下部骨組の下側に
   底版を取付けて、陸上において構造体を製作し、この構
   造体を所定水域に運搬して水底の基礎地盤に沈設し、し
   かる後、上下に連結された鞘管の上端から杭体を挿入し
   、前記鞘管内面を案内面として杭体の下部を基礎地盤に
   打ち込み、下部骨組の側面を囲んで側版を取付けて前記
   底版とともに函体を構成し、この函体内に中詰め材を充
   填するとともに、上下の鞘管の連結を解除し且つ上部鞘
   管を杭体に固着して上部骨組と上部鞘管を杭体に支持さ
   せ、以て、中詰め材及び前記各材料の重量により基礎地
   盤との間の摩擦力と転倒反力を得るとともに杭体により
   水平抵抗力を得ることを特徴とする水中構造物の構築方
   法。
3. （３）上版を、上部骨組の上面に、陸上において又は上
   部骨組を杭体に支持させた後に設けることを特徴とする
   第２請求項記載の水中構造物の構築方法。
4. （４）沈設してから側版を下部骨組の側面に取付けるこ
   とに代えて、側版を陸上において予め下部骨組の側面に
   取付けることにより、函体を陸上において製作しておく
   ことを特徴とする第２又は第３請求項記載の水中構造物
   の構築方法。