JPH10237875A - ケーソンの据付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外海におけるケーソン据付け作業の効率化を
図る。 【解決手段】 あらかじめ製作された複数函の単体ケー
ソン１０Ａ、１０Ｂ…を、静穏海域に設けられた仮置き
マウンド１上でジョイント部材を介して連結し、この連
結された長大ケーソン１０を外海の所定の据え付け位置
まで曳航して据え付けを行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はケーソンの据付け方
法に係り、特に外海に防波堤等を築造するためのケーソ
ン据付け作業の効率を高めたケーソンの据付け方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ケーソン防波堤築造工事では、静穏海域
あるいは陸上で製作されたケーソンを外海の据え付け位
置まで曳航し、仮置した後防波堤法線上に順次据え付け
ていき、ケーソン内への中詰砂の投入、蓋コンクリート
施工により防波堤を築造するようになっている。これら
の一連の作業のうち、外海でのケーソンの据付け工程は
波浪等の海象の影響を大きく受けるため、年間を通じ作
業可能日数が著しく制限され、工程管理上の問題となっ
ている。

【０００３】このような外海でのケーソン据付け作業を
減らすために、曳航するケーソンの長大化する計画も進
められている。従来のケーソンが一函当たり長さ２０ｍ
程度までだったのに対し、長大ケーソンでは一辺が１０
０ｍ程度のものも計画されている。このような長大ケー
ソンを一挙に据え付けるようにすれば、外海での作業は
大幅に少なくなる。このような長大ケーソンは設計上、
波浪の位相差を考慮した設計を行えるので、同じ長さを
単体ケーソンで築造するのに対して経済設計が可能にな
るという利点もある。また、工事の都合等により防波堤
を移設させる必要がある場合にも従来のように独立した
ケーソンを並べた防波堤に比べ、移設作業の手間は大幅
に減少する。

【０００４】ところが、上述の長大ケーソンは従来の規
模の陸上ヤードや函台上で製作することができず、大規
模なドライドックやフローティングドックを用いて製作
する必要がある。このため長大ケーソンを築造できる工
事も限定されていた。このような制約を解消するため
に、陸上ヤードで製作された単体のケーソンを、湾内の
静穏海域で海上浮遊状態におき、複数本のＰＣ鋼線をケ
ーソン間に配線して緊結することにより接合し、２函を
一体化した連結ケーソンも開発されている（小名浜港沖
防波堤工事におけるケーソン接合実験工事）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な海上浮遊状態にあるケーソンは静穏海域にあっても細
かく動揺しているため、接合には精度の高い吃水調整が
必要である。また、浮遊状態のケーソンを接合させるた
めに近づけるとピッチング現象も起こり、複雑な動揺状
態を示す。このため複数函のケーソンを連結して長大ケ
ーソンを築造する技術の実用化は難しい状態にある。一
方、長大ケーソンとする必要のない防波堤の場合にも外
海での据付け作業工程を減らすことで全体工程を短縮す
ることが期待できる。たとえば通常の大きさの複数函の
ケーソンを仮連結させて一体化させ、曳航して据え付
け、その後連結を解除するようにすれば、外海での大幅
な工程短縮が可能になる。この場合には連結されたケー
ソンに作用する曳航時の波浪の影響のみを考慮し設計を
行えばよい。このため、接合構造を比較的簡単なものに
することもできる。

【０００６】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、静穏海域に仮置きした複数
函のケーソンを連結して外海まで曳航して所定の据え付
け位置に設置するようにしたケーソンの据付け方法を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はあらかじめ製作された複数函の単体ケーソ
ンを、静穏海域に設けられた仮置きマウンド上でジョイ
ント部材を介して連結し、この連結された長大ケーソン
を外海の所定の据え付け位置まで曳航して据え付けを行
うようにしたことを特徴とする。

【０００８】このとき前記ジョイント部材として前記単
体ケーソンの外壁内に鋼製線材を配線し、前記鋼製線材
に所定の緊張力を導入して前記単体ケーソン間の連結を
行うことが好ましい。

【０００９】また、前記ジョイント部材として前記単体
ケーソンの外壁の対向面に係止部を有する接合金物を固
着し、ケーソン沈設時に前記接合金物を係止させて前記
単体ケーソン間の連結を行うことが好ましい。

【００１０】前記ジョイント部材によるケーソン間の連
結は、前記連結されたケーソンが一体的に据付け時作用
荷重に抵抗する連結構造とするか、前記連結されたケー
ソンが一体的に曳航時波浪荷重に抵抗する連結構造とす
ることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のケーソンの据付け
方法の一実施の形態について、添付図面を参照して説明
する。図１中、符号１は静穏海域に築造された仮置きマ
ウンドを示している。この仮置きマウンド１は通常の基
礎捨石からなる。この基礎捨石の上面には支持架台とし
ての形鋼材が組み込まれている。この支持架台２の天端
レベルは図示したケーソンが安定した状態で仮置きでき
る高さ（深さ）に設定されている。形鋼材により仮置き
マウンドの上面は平坦性が確保されている。支持架台２
上にはすでに複数函のケーソン１０Ａ、１０ＢがＰＣ鋼
材（図示せず）によって完全連結された状態で載置され
ている。同図には上面に鋼製吊枠３が取り付けられて起
重機船４に吊られて運び込まれたケーソン１０Ｃがすで
に設置仮置されたケーソン１０Ｂの側方に仮置きされる
状態が示されている。支持架台２としては図示した形鋼
材の他、プレキャストコンクリート版を組み立てたコン
クリート架台、水中コンクリート打設による現場施工架
台等とすることもできる。

【００１２】ここで図２〜図６によりケーソン１０Ａ、
１０Ｂ間の連結手段について説明する。本実施の形態で
は、連結されるケーソン１０Ａ、１０Ｂの外壁縁の全周
に沿って合成ゴム製のガスケット１５があらかじめ取り
付けられている。したがって接近して仮置きされたケー
ソン１０Ｂが図示しない接合治具によって基準ケーソン
１０Ａに引き寄せられると、まずガスケット１５が密着
する。これによりケーソンの外壁面に不陸がある場合で
もケーソン１０Ａ、１０Ｂ間に水密構造を実現すること
ができる。図２はケーソン１０Ａ、１０Ｂの外壁１１に
接する外側隔室１２からジョイント部材２０としての複
数本のＰＣ鋼棒２１を取り付け、これらのＰＣ鋼棒２１
に所定の緊張力を付与し、ケーソン１０Ａ、１０Ｂ間を
完全連結した状態を示したものである。ＰＣ鋼棒２１の
端部は公知の定着方法によって隔室内の定着位置で定着
されている。また、底版１３には所定の曲率を有するシ
ース管２３が埋設されており、曲線状に配線されたＰＣ
ケーブル２２によって底版１３が緊結されている。ケー
ソン１０Ａ、１０Ｂの接合に設けられるＰＣ鋼材（ＰＣ
鋼棒２１、ＰＣケーブル２２）の鋼材量は連結されたケ
ーソンが長大ケーソンとして外海の基礎捨石上に設置さ
れた際に受ける波浪荷重等によってケーソンの躯体断面
に生じる最大曲げモーメント及び最大せん断力を考慮し
て設計されている。

【００１３】なお、ジョイント部材２０としてのＰＣ鋼
材の耐久性を高めるためにＰＣ鋼棒２１はシース管２４
内に挿通されている。シース管２４は両方のケーソン１
０Ａ、１０ＢのＰＣ鋼棒挿通孔２５を貫通するように取
り付けられ、その中にＰＣ鋼棒２１が収容されている。
さらにＰＣ鋼棒２１にポストテンションが加えられた状
態でシース管２４内にはグラウト（図示せず）が充填さ
れている。

【００１４】図３はすでに外海の基礎捨石５上に据え付
けられたケーソンの接合部を説明するために壁体の一部
を切欠いて示した部分断面図である。同図に示したケー
ソン１０Ａ、１０Ｂはジョイント部材３０（４０）とし
ての接合金物によって接合されている。ケーソン１０Ｂ
は図２の場合と異なり、沈設と同時にジョイント部材３
０（４０）によって基準ケーソン１０Ａと接合される。
以下、図４、図５を参照してジョイント部材３０（４
０）としての接合金物の構成について説明する。

【００１５】図４（ａ）はケーソン外壁１１に取り付け
られたジョイント部材３０の平断面を示した部分拡大断
面図である。同図に示したように、ジョイント部材３０
は断面Ｔ字形の収容部３２が形成された受け部材３１
と、受け部材３１のＴ字形収容部３２に係止可能な突起
部３３を有する係止部材３４とからなる。受け部材３
１、係止部材３４の材質としては耐候性高張力鋼、溶接
構造用圧延鋼材等、十分な強度を有するとともに耐食性
に優れたものが好適である。このジョイント部材３０は
図示したようにアンカー筋３５を介して図示しない構造
鉄筋に固着され、コンクリート内にその一部が埋設され
るようになっている。ジョイント部材３０はケーソン外
壁１１の鉛直方向に沿って複数箇所設けられている。こ
のため、各ジョイント部材３０での係止が確実に行える
ように図示しない位置決め部材によりその位置が保持さ
れている。ジョイント部材３０によるケーソン１０Ａ、
１０Ｂの連結は以下の要領で行う。

【００１６】あらかじめ外壁１１に上述の受け部材３１
が形成されている基準ケーソン１０Ａを仮置きマウンド
１上の基準位置に沈設しておく。この基準ケーソン１０
Ａの側方に起重機船（図示せず）によって全体が海上に
吊り上げられたケーソン１０Ｂを移送し、ケーソン１０
Ｂの外壁１１に固着された係止部材３４が、基準ケーソ
ン１０Ａの受け部材３１に係止させながらケーソン１０
Ｂを海中に沈降させていく。図４（ｂ）はケーソン１０
Ａ、１０Ｂが完全に連結された状態でのジョイント部材
３０の付近を示した拡大図である。同図に示したよう
に、扁平に変形した状態でケーソン１０Ａ、１０Ｂ間に
介装されたガスケット１５によってケーソン１０Ａ、１
０Ｂ間にはわずかな隙間が生じる。この部分にグラウト
充填を行うことにより鋼製のジョイント部材３０の水密
性が確保される。

【００１７】図５（ａ）はジョイント部材４０を示した
部分拡大図、同図（ｂ）はV-V断面線に沿った部分断面
図である。基準ケーソン１０Ａの外壁１１面の所定位置
には扁平な角形状の凹所４１が形成されている。さらに
外壁１１内には同図（ａ）に示したように、この凹所４
１を平面視したほぼ中央位置で貫通し、外壁コンクリー
ト内を上下方向に沿うロックピン挿通孔４３が形成され
ている。一方、基準ケーソン１０Ａに連結されるケーソ
ン１０Ｂの対向面には凹所４１に挿入可能な舌状突起プ
レート４４が設けられている。この舌状突起プレート４
４はアンカー筋４５が取り付けられた支持プレート４６
に溶接されている。この支持プレート４６とアンカー筋
４５とを躯体コンクリート内に埋設するようにして舌状
突起プレート４４はケーソン外壁１１に固着されてい
る。また、舌状突起プレート４４の先端近傍には丸形貫
通孔４６が形成されている。この丸形貫通孔４６には後
述するロックピン４８が挿通されるようになっている。
ケーソン１０Ｂを連結するには、まず基準ケーソン１０
Ａに対して舌状突起プレート４４が基準ケーソン１０Ａ
に触れないようにケーソン１０Ｂを仮置きマウンド１上
に沈設する。そしてケーソン１０Ｂを同図（ｂ）に示し
たように図示しない接合治具で矢印方向に基準ケーソン
１０Ａに引き寄せることにより舌状突起プレート４４を
凹所４１に収容させる。舌状突起プレート４４が完全に
凹所４１内に収容されると、丸形貫通孔４６はロックピ
ン挿通孔４３と同軸位置となる。この状態で上述のロッ
クピン挿通孔４３に棒状のロックピン４８を落とし込む
ようにして挿入する。これにより舌状突起プレート４４
が凹所４１内に確実に固定され、ケーソンは基準ケーソ
ン１０Ａに連結される。

【００１８】以上のジョイント部材３０、４０を用いて
ケーソン１０Ａ、１０Ｂ間を連結した場合においても、
ケーソン１０Ａ、１０Ｂ間の接触面を十分な圧縮応力状
態にするために、外壁１１の所定位置に補助的な役割を
果たすようにジョイント部材２０としてのＰＣ鋼材（Ｐ
Ｃ鋼棒２１、ＰＣケーブル２２）を配置し、必要な緊張
力をポストテンション方式によって付与することが好ま
しい。また、図４、図５に示したように外壁１１の縁位
置にガスケット１５を取り付け、ケーソン１０Ａ、１０
Ｂ間に水密性を保持した僅かな空間部分（図示せず）を
形成し、ジョイント部材３０を海水から遮断することが
好ましい。さらにこの空間部分にグラウトあるいは樹脂
製充填材を注入することも好ましい。

【００１９】次に、ケーソンの製作から据え付けまでの
一連の工程を、図６を参照して説明する。まず、単体の
ケーソン１０Ａ、１０Ｂ…をケーソンヤードで製作する
（ステップ１００）。これらのケーソンは従来の製作方
法で製作することができる。また、スリップフォーム工
法等による合理化施工を行うことも好ましい。本実施の
形態では、大型起重機船４による吊り上げ方式によって
静穏海域の仮置きマウンド１（図１参照）まで移送する
ので、護岸近くにヤードを設けることが好ましい。ま
た、スロープ等を用いてケーソンを進水させる場合には
所定の製作函台上で製作する。ケーソン製作に際しては
ジョイント部材３０の取り付け作業、ＰＣ鋼棒挿通孔２
５、ロックピン挿通孔４３等の箱抜き工等を並行して行
う。また、ケーソンを仮置きマウンド１まで移送する前
に接合治具としての引き寄せ装置等をケーソン上面に取
り付ける（ステップ１１０）。引き寄せ装置としては油
圧ジャッキ、ワイヤー巻取りウインチ等、公知の装置が
使用できる。

【００２０】ケーソンを仮置きする作業では、まず基準
ケーソン１０Ａを静穏海域に築造された仮置きマウンド
１まで移送し、隔室１２内へバラスト水を注水してケー
ソンの進水、沈設を行う（ステップ１２０，１３０）。
仮置きマウンド１の天端は前述したようにケーソン１０
の連結作業に適した高さ（深さ）に設定されるが、静穏
海域の当初の水深によっては設置面を現在の海底面より
低くする。そのような場合には浚渫を行う。その際、浚
渫後における地盤面が十分な支持力を有するように地盤
改良を行うか否かについても検討する。

【００２１】ケーソンの連結作業（ステップ１４０）は
採用したジョイント部材２０、３０または４０によって
その手順が異なる。ＰＣ鋼棒２１による連結作業では、
まず外側隔室１２のバラスト水を排水して隔室１２を空
虚状態にし、ケーソン製作時に外壁１１面に設けられた
ＰＣ鋼棒挿通孔２５の閉塞栓（図示せず）を取り除き、
隔室１２内からＰＣ鋼棒２１の設置作業を行う。一連の
作業において隣接したケーソン１０Ａ、１０Ｂ間にはガ
スケット１５が取り付けられ、ケーソン同士は水密状態
にあるので、ＰＣ鋼棒挿通孔２５から海水が流入するこ
とはない。一方、接合金物としてのジョイント部材３
０、４０（図４、５参照）を用いた場合には、ケーソン
沈設と同時にケーソン連結が行われるため工程の短縮を
図ることができる。以上のケーソン連結工程までのサイ
クルを予定の連結函数まで繰り返し、複数函を一体化さ
せた長大ケーソン１０を築造する。次いで仮置きマウン
ド１上で連結が完了した長大ケーソン１０を、バラスト
水の調整により浮上させて外海の据付け位置まで曳航
し、据え付け作業を行う（ステップ１５０，１６０）。
その後、図３に部分的に示したようにケーソンの隔室１
２内に中詰め砂１６を投入して長大ケーソン１０として
の安定を図る（ステップ１７０）。さらに蓋コンクリー
ト（図示せず）を打設して中詰め砂１６の流失を防止す
る。

【００２２】次に、外海での据付け作業工程を減らすた
めに、通常の大きさのケーソンを複数函仮連結させて曳
航し据え付け、その後連結を解除するようにした実施の
形態について説明する。この場合据付け後、ケーソン間
の連結が解除されるので、据付けられたケーソンとして
の設計は従来通りとなる。したがって、ケーソンが連結
された状態で曳航される時の波浪の影響のみを考慮した
設計を行えばよい。この設計によれば、完全連結の場合
よりケーソン間の連結構造を比較的簡単なものにするこ
とができる。この仮連結構造では、図７に示したよう
に、仮連結状態で曳航されるケーソンに発生する断面力
を考慮する。具体的には浮力のアンバランスによって接
合面に生じる交互荷重による鉛直および水平せん断力
（Ｑ1、Ｑ2）、波浪荷重による曲げモーメント（Ｍ）に
ついての検討を行う。なお、曲げモーメントについては
２次の振動モードによるモーメント（Ｍ2）までの検討
を行えば十分である。このときケーソンを連結するため
には曳航時の動揺および曳航時、設置時の波浪荷重に対
するせん断力、曲げモーメントに抵抗可能な一体性を満
たす接合力が求められる。

【００２３】以下、ケーソンの仮連結構造としてＰＣ鋼
材５０（ＰＣ鋼棒５１、ＰＣケーブル５２）を用いた例
を示す。これらＰＣ鋼材５０による仮連結構造ではケー
ソン外壁１１の施工精度を考慮し、図８各図に示したよ
うに合成ゴム製のスペーサーブロック５５がケーソン１
０Ａ、１０Ｂ間に装着されている。同図（ａ）では、ス
ペーサーブロック５５を挟んで位置するケーソン１０
Ａ、１０Ｂ間に挿通された各ＰＣ鋼棒５１にポストテン
ションが付与されるようになっている。ＰＣ鋼棒５１が
挿通される外壁１１の隔室１２内には増厚された定着部
１８が設けられている。同図（ｂ）にはＰＣケーブル５
２によってケーソン１０Ａ〜１０Ｃ間の連結を行った例
が示されている。このＰＣケーブル５２は複数函にわた
って布設されたシース管（図示せず）内に配線すること
ができ、端部はピラスター１９で定着されている。ＰＣ
ケーブル５２の全長をピラスター１９の位置で緊張する
ことで一度に複数函のケーソンを連結させることができ
る。

【００２４】図９はケーソンの仮連結構造による長大ケ
ーソンの製作から据え付けまでの一連の作業工程を示し
たフローチャートである。図６の完全連結構造の場合の
作業工程とほぼ同様であるが、ケーソン仮連結構造の場
合はＰＣ鋼材等によるポストテンションが導入された
（ステップ２００）仮連結状態のケーソンが外海に曳航
される。そして所定位置に据え付けられた後、ジョイン
ト部材としてのＰＣ鋼材による連結が解除される（ステ
ップ２１０）。さらに追加的な作業としてジョイント部
材の撤去後に外壁１１や隔壁に残ったＰＣ鋼材挿通孔の
孔埋め処理等を行う（ステップ２２０）。

【００２５】以上に説明したジョイント部材の構成はい
ずれも実施の形態を示したものであり、接合作業が簡素
化でき、接合後の一体性が確保できる構造であれば種々
の構成のものが適用できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるケーソンの据付け方法の一実施の
形態における連結作業状態を示した施工状態説明図。

【図２】本発明のケーソンの据付け方法におけるケーソ
ン連結手段の一例について一部を切欠いて示した部分断
面図（仮置き時）。

【図３】本発明のケーソンの据付け方法におけるケーソ
ン連結手段の一例について一部を切欠いて示した部分断
面図（据付け時）。

【図４】図３に示したケーソン連結手段の詳細構造を示
した部分拡大図。

【図５】ケーソン連結手段の他の実施の形態を示した部
分拡大図。

【図６】完全連結構造によるケーソンの製作から据付け
までの一連の工程を示したフローチャート。

【図７】浮遊時に連結したケーソンに発生する断面力を
模式的に示した説明図。

【図８】ケーソン仮連結構造の連結手段を示した部分断
面図。

【図９】仮連結方式によるケーソンの製作から据付けま
での一連の工程を示したフローチャート。

【符号の説明】

１ 仮置きマウンド ２ 支持架台 １０，１０Ａ，１０Ｂ ケーソン １５ ガスケット ２０，３０，４０ ジョイント部材 ２１，５１ ＰＣ鋼棒 ２２，５２ ＰＣケーブル ３１ 受け部材 ３４ 係止部材 ４１ 凹所 ４４ 舌状突起プレート

フロントページの続き (72)発明者 奥山 好美 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設株 式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】あらかじめ製作された複数函の単体ケーソ
   ンを、静穏海域に設けられた仮置きマウンド上でジョイ
   ント部材を介して連結し、この連結された長大ケーソン
   を外海の所定の据え付け位置まで曳航して据え付けを行
   うようにしたことを特徴とするケーソンの据付け方法。
2. 【請求項２】前記ジョイント部材として前記単体ケーソ
   ンの外壁内に鋼製線材を配線し、前記鋼製線材に所定の
   緊張力を導入して前記単体ケーソン間の連結を行うよう
   にしたことを特徴とする請求項１記載のケーソンの据付
   け方法。
3. 【請求項３】前記ジョイント部材として前記単体ケーソ
   ンの外壁の対向面に係止部を有する一対の接合金物を固
   着し、ケーソン沈設時に前記接合金物を係止させて前記
   単体ケーソン間の連結を行うようにしたことを特徴とす
   る請求項１記載のケーソンの据付け方法。
4. 【請求項４】前記ジョイント部材によるケーソン間の連
   結は、前記連結されたケーソンが一体的に据付け時作用
   荷重に抵抗する連結構造からなることを特徴とする請求
   項１記載のケーソンの据付け方法。
5. 【請求項５】前記ジョイント部材によるケーソン間の連
   結は、前記連結されたケーソンが一体的に曳航時波浪荷
   重に抵抗する連結構造からなることを特徴とする請求項
   １記載のケーソンの据付け方法。