JPH07898B2 - 鋼管杭の腐食劣化部の補強工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、桟橋やドルフィン等の港湾構造物を支える鋼
管杭の腐食劣化部の補強工法に関する。

〈従来の技術〉 従来技術を第６図〜第７図によって説明する。桟橋の基
礎などのように、海中に設置された鋼管杭１は、海水の
飛沫や潮汐により海水と空気の供給が十分である干満帯
14において鋼管杭１の外面が急速に腐食する。なお図に
おいてL.W.L.は低潮位、H.W.L.は高潮位を示す。この腐
食によって鋼管杭１の肉厚が減少すると、その断面積お
よび断面２次モーメントが減少し、上部構造物から伝達
される鉛直荷重や水平荷重を受ける鋼管杭１の応力が増
加する。腐食が進行し、鋼管杭１の応力が鋼管杭１を構
成する材料の許容応力を超えるようになると、荷重に対
する鋼管杭１の支持力が十分でなくなるので、構造物の
支持強度を満足させるために腐食劣化部を補強する必要
が生じる。

このような鋼管杭１の腐食問題は近年急激に露見される
ようになったものであり、残存肉厚が殆ど無くなった鋼
管杭１を対象とする補強工法が多数開発されている。

第６図および第７図は刊行物「港湾構造物補修マニュア
ル」に記載されている従来の補強工法の代表的な例を示
したものである。

第６図は鋼管杭１の外周を鉄筋コンクリートで補強した
例で、この工法では、鋼管杭１の外周にスタッドジベル
15を設置し、スタッドジベル15の頭部に鉄筋16を組んだ
うえ、型枠を設けてコンクリート17を打設する。

第７図は鋼管杭１の外周に補強鋼板18を溶接により取り
付け補強するものである。

このようにして補強された応力の伝達機構を第８図によ
って説明する。上部構造から伝達された既存鋼管杭の応
力20は補強部分において、スタッドジベル15、鉄筋16あ
るいは第７図に示した溶接部19を介して既存鋼管杭外周
の補強部材に伝達され、腐食部より下方の既存鋼管杭に
再び伝達される。この場合、鋼管杭の腐食劣化部２の耐
荷重力は全く期待されない。このような工法は、近年急
に露見された腐食問題に応急に対処するために開発され
たものである。すなわち、初めて腐食調査を行った結
果、残存肉厚がほとんど無い状態の杭が発見され、これ
を所要の耐荷重力を有するものに補強再生することが急
務である事例における補強工法である。

しかるに、腐食問題が深刻化するにつれて、腐食調査が
詳細に行われるようになり、上述のような残存耐力がほ
とんど期待できなくなる以前に腐食状態が確認され、早
期に補強対策を行える場合が増加しつつある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 これまで開発されてきた上述の従来の補強工法は、 （１） 第６図に示す方法では、スタッドジベル15、鉄
筋16の溶接作業および形枠作業が水中作業となるため、
溶接部の強度に対する信頼性が低いうえ、作業能率が悪
い。また、スタッドジベル15、鉄筋16材料および施工費
が大きいため経済的でない。

（２） 第７図に示す方法の場合も補強板の溶接部の溶
接作業は水中作業となるため、溶接部19の品質の信頼性
が低く、作業能率が悪く、また溶接長が長いため、費用
がかかる欠点がある。

（３） 更に第７図に示す方法は溶接部において鋼管杭
１と補強鋼板18の間が完全にシールされていないと溶接
部から海水が侵入して内部より腐食が進行する問題があ
る。また補強鋼板18の下部の溶接部近傍の樹脂塗装が水
中塗装となり、耐久性に問題がある。

本発明は、水中作業を極力少なくすることにより接合部
の品質の信頼性を向上させるとともに、作業能率および
経済性に優れた鋼管杭の腐食劣化部の補強工法を提供す
ることを目的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は上述の問題点を解決するもので、港湾構造物を
支持する鋼管杭の腐食劣化部の補強工法において、次の
技術手段を採った。

ａ） 前記鋼管杭の腐食劣化部の上端および下端位置に
この鋼管杭表面全周にわたって上方リブおよび下方リブ
を溶接し、かつこの下方リブよりさらに下方の前記鋼管
杭表面にフランジを取り付ける。

ｂ） 水面よりも上方において前記鋼管杭より大径で、
前記上方リブおよび下方リブに対応する位置の内面にそ
れぞれ１列あるいは２列の円周方向のリブを設けた半割
り鋼管を半割り面で溶接して前記鋼管杭を囲む外套管を
形成する。

ｃ） この外套管を腐食劣化部を覆うように下降させ、
その下端を前記フランジ上に載置させる。

ｄ） ついで前記鋼管杭とこの外套管との間に形成され
た空間内にモルタルまたはコンクリートを充填する。

〈作用〉 第２図は本発明の補強工法によって補強された鋼管杭に
おける応力の伝達機構を示したものであり、第２図
（ａ）は鋼管杭に圧縮応力が働く場合、第２図（ｂ）は
鋼管杭に引張応力が働く場合を示したものである。

第２図（ａ）の場合は、外套管３の内面に設けられた円
周方向の各２列の上方リブ6a、6b、下方リブ7a、7b、が
前記鋼管杭１の表面全周にわたって溶接された上方リブ
４および下方リブ５を挟んで上下に位置するよう、断面
において千鳥状に配置されている。鋼管杭１に働く圧縮
応力12は矢印に示すように鋼管杭１の上方リブ４からコ
ンクリートまたはモルタル８を経て、外套管３の上方下
段リブ6bを介して外套管３に伝達され、再び外套管３の
下方上段リブ7aからコンクリートまたはモルタル８を経
て、鋼管杭１の下方リブ５を介して鋼管杭１に伝達され
る。また、第２図（ｂ）においては、鋼管杭１に働く引
張応力13は矢印に示すように鋼管杭１の下部リブ５から
コンクリートまたはモルタル８を経て、外套管３の下方
下段リブ7bを介して外套管３に伝達され、再び外套管３
の上方上段リブ6aからコンクリートまたはモルタル８を
経て、鋼管杭１の上方リブ４を介して鋼管杭１に伝達さ
れる。

ここで圧縮応力12のみが作用する場合には、上方上段リ
ブ6aと下方下段リブ7bを省略することができる。また引
張応力13のみが作用する場合には、上方上段リブ6bと下
方上段リブ7aを省略することができる。また、外套管３
の断面２次モーメントと断面積は鋼管杭１のそれらより
大きいことが必要である。

〈実施例〉 第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明工法の１実施例
を示すものである。先ず第１図（ａ）に示すように、鋼
管杭１の腐食劣化部２の上方および下方にそれぞれ上方
リブ４、下方リブ５を溶接すると共に、補強部材取付け
位置の最下部に、外套管３を乗せるためのフランジ９を
取り付ける。このフランジ９は外套管３を載置するのに
十分なフランジ高さと外套管３およびコンクリートまた
はモルタルから成る補強材の重量を支える支持力を有す
る構造のものであればどのようなものでもよい。

次に、予め第１図（ｂ）のように内面の上下両端部にそ
れぞれ２列の上方リブ6a,6bおよび下方リブ7a,7bが溶接
されている半割り鋼管３の半割り面を、第１図（ｃ）の
ように水面より上方で縦方向に溶接接合し、補強材であ
る外套管３を製作する。

そして第１図（ｄ）のように、外套管３をフランジ９の
上面に鋼管杭１と外套管３の中心を一致させて載置し、
鋼管杭１と外套管３との間に形成された空間内にコンク
リートまたはモルタル８を注入し、鋼管杭１、外套管３
およびコンクリートまたはモルタル８を一体化させる。
鋼管杭１および外套管３に溶接される上部、下部リブ4,
5,6a,6b,7a,7bはコンクリートまたはモルタルの支圧力
を受けるだけの受圧面積を有していれば良く、また溶接
部の溶接長は必要な強度を確保するだけの溶接長を有し
ていれば良い。

第３図、第４図は外套管３内面に溶接されるリブの形状
の例を示すもので、第３図はバンド形リブ、第４図はプ
レート形リブであり、溶接部は11で示す。なお第３図、
第４図のリブは鋼管杭１のリブにおいても同様に適用さ
れる。

次に本発明の工法を第５図により更に具体的に説明す
る。第５図は本工法による補強部分を示した断面図であ
る。鋼管杭１および外套管３の上部および下部リブ4,5,
6a,6b,7a,7bの厚みｔはコンクリートまたはモルタルの
支圧力が十分とれるように9mm以上とし、リブの幅ｗは
リブが十分固定されるように25mm以上とするのが適当で
ある。また、リブ間の隙間ｄはコンクリート又はモルタ
ルが滑らかに充填されるように50mm以上とするが、コン
クリートのせん断破壊が発生しにくい程度に止め、リブ
間の高さ方向の段差は、応力伝達角度がおよそ45°とな
るように、ｄと同寸を目安とするのがよい。

腐食劣化部の上下の応力伝達部分の長さｌは鋼管杭の外
径Ｄ以上あればよい。なお、外套管にポリエチレン被覆
鋼管等の重防食材を使用することによって補強部の防食
が一層効果的に達成される。以上は、外套管内面にリブ
を溶接する例を示したが、これに変えて縞鋼板を使用し
た外套管を用いても同様の効果が得られる。

〈発明の効果〉 本発明の工法は次の優れた効果を奏する。

水中作業は鋼管杭の下方リブの溶接およびフランジ
の取付けのみであり、あとはすべて水面よりも上方にお
いて行うから作業能率が向上する。

外套管内面への上方、下方リブの溶接および半割り
鋼管の接合部の溶接は大気中で行われるため、溶接部の
品質が保証される。

鋼管杭と補強の外套管の間にコンクリートまたはモ
ルタルを充填するため、空胴部が残らず、海水の侵入が
ないから腐食が進行しない。

補強鋼板（溶接部を含む）の防食塗装が水面上で施
工でき施工品質が向上し施工費も安価になる。

鉄筋・スタッドジベル、補強板等の部材やそれらの
水中溶接を必要としないため、第５図または第６図に示
した従来工法に比較して工事費が少なく、信頼性があ
り、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明工法の一実施例を示し、第
１図は工法の手順を示す説明図、第２図は鋼管杭に作用
する応力伝達の状況を示す説明図、第３図および第４図
は本発明工法に使用する外套管に溶接されるリブの例を
示す斜視図、第５図は具体的な寸法例のための説明図、
第６図および第７図は従来例を示す斜視図、第８図は従
来工法による応力伝達の説明図である。 １……鋼管杭、２……腐食劣化部、３……外套管、４…
…鋼管杭の上方リブ、５……鋼管杭の下方リブ、6a……
外套管の上方上段リブ、6b……外套管の上方下段リブ、
7a……外套管の下方上段リブ、7b……外套管の下方下段
リブ、８……コンクリートまたはモルタル、９……フラ
ンジ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】港湾構造物を支持する鋼管杭の腐食劣化部
   の補強工法であって、前記鋼管杭の腐食劣化部の上端お
   よび下端位置にこの前記鋼管杭表面全周にわたって上方
   リブおよび下方リブを溶接し、かつこの下方リブよりさ
   らに下方の前記鋼管杭表面にフランジを取り付ける一
   方、水面よりも上方において前記鋼管杭より大径で、内
   面の前記上方リブおよび下方リブに対応する位置にそれ
   ぞれ１列あるいは２列の円周方向のリブを設けた半割り
   鋼管を半割り面で溶接して前記鋼管杭を囲む外套管を形
   成し、この外套管を下降させてその下端を前記フランジ
   上に載置させ、ついで前記鋼管杭とこの外套管との間に
   形成された空間内にモルタルまたはコンクリートを充填
   することを特徴とする鋼管杭の腐食劣化部の補強工法。
2. 【請求項２】半割り鋼管の内面に設けられた円周方向の
   上下各２列のリブが、フランジ上に載置された状態にお
   いて前記鋼管杭表面全周にわたって溶接された上方リブ
   および下方リブを挟んで上下に位置するよう、断面にお
   いて千鳥状に配置されている特許請求の範囲第１項に記
   載の鋼管杭の腐食劣化部の補強工法。