説明

ケーソンの連結方法およびケーソン構造

【課題】 ケーソンの据付け精度の影響をあまり受けず、複雑な作業なしに経済的かつ安全に構造物を構築できるケーソンの連結方法およびケーソン構造を提供すること。
【解決手段】 ケーソン1の本体3の側面10の両側部付近に鉛直方向の溝5を設け、中央部付近に鉛直方向の凹部7を設ける。そして、複数のケーソン1を、隣接するケーソン1の溝5同士、凹部7同士が対向するように並設する。次に、スパイラル鉄筋17を、凹部7に固定されたU字型鉄筋9に回転させて通しつつ、凹部7を対向させて形成された空間14に挿入する。さらに、溝5にゴム型枠19を設置した後、ゴム型枠19と側面10とに囲まれた部分にコンクリート23を打設して、隣接するケーソン1同士を一体化する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ケーソンの連結方法およびケーソン構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、港湾施設や、火力・原子力発電所埋立護岸、洋上空港、洋上廃棄物処分場などの洋上インフラ施設のうち、延長の長い護岸や防波堤の構築には、ケーソンが用いられてきた。ケーソンは、陸上で製作したものを現場海域まで曳航した後、据付けが行われるが、通常は設置後も独立したままである。そのため、ケーソンの設計は、各ケーソンに等しく最大波力が作用するとして行われている。
【0003】
各ケーソンに最大波力が作用するとして設計を行う場合、施工範囲が広く製作函数が多い時にはコストがかかる。また、独立したケーソンを埋立護岸として用いる場合、防砂シートや防砂板を設置しても、波による摩耗や隣接するケーソンの据付け時のずれの影響により、背面の埋立て用いる土砂の流出を、長期間にわたって確実に防ぐことは難しい。
【0004】
そのため、ケーソンを長大化する試みが行われている。図9は、一方向不規則波を用いた実験における、防波堤相対長さと波力平滑化係数との関係を示す図である。曲線23および曲線25は計算値を、点27および点29は実測値を示す。図9から、防波堤長さが長くなるほど波力平滑化効果が大きくなることがわかる。この効果は、多方向不規則波に対しても同様である。
【0005】
ケーソンを長大化することにより、波力平滑化効果を利用したケーソン製作のコストダウンが可能となる。また、埋立護岸として用いた場合に土砂の流出を確実に防ぐことができるようになる。しかし、各ケーソンを長くすると、曳航・据付け時の安全性や据付け精度の低下など、施工面でのマイナスが生じる。これらのマイナス要因を解消するため、長さ10〜20m程度のケーソンを用い、ケーソン据付け後に隣接するケーソン同士をPC用鋼材で緊結する工法や、補強筋とコンクリートで連結する工法(例えば、特許文献1参照)が考案されている。
【0006】
【特許文献1】特許第2847694号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、従来の連結工法では、各ケーソンを所定の位置に精度よく据付ける必要があり、起重機船による海上作業では施工が難しい。また、隣接するケーソン間を作業空間として補強筋の配筋等の作業を行うため、ケーソン間の水を排水し、長時間にわたって止水する必要がある。しかし、不等沈下などによりケーソンが傾いた場合には、確実な止水が困難となる。
【0008】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ケーソンの据付け精度の影響をあまり受けず、複雑な作業なしに経済的かつ安全に構造物を構築できるケーソンの連結方法およびケーソン構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前述した目的を達成するための第1の発明は、本体の側面の両側部付近に鉛直方向の溝が設けられ、前記側面の中央部付近に前記溝に略平行な凹部が設けられた複数のケーソンを、前記溝および前記凹部が対向するように並設する工程(a)と、スパイラル材を、前記凹部に固定された曲部を有する継手に通しつつ、対向する前記凹部の間に挿入する工程(b)と、対向して配置された前記溝に、可撓性を有する型枠を設置する工程(c)と、前記型枠と前記側面とに囲まれた部分にコンクリートを打設する工程(d)とを具備することを特徴とするケーソンの連結方法である。
【0010】
曲部を有する継手とは、例えば、略鉛直方向に配置されたU字型鉄筋である。曲部を有する継手は、凹部内に固定される。継手の設置位置は、ケーソンを据付けた際に、隣接するケーソンの対向する凹部に設置された継手が同じ高さになるように設定される。コンクリートには、水中不分離性コンクリートを用いる。
【0011】
第2の発明は、側面の両側部付近に鉛直方向に設けられた溝、および、前記側面の中央部付近に前記溝に略平行に設けられた凹部が対向するように並設された複数のケーソンと、前記凹部に固定された前記曲部を有する継手に通されつつ、対向する前記凹部の間に挿入されたスパイラル材と、対向して配置された前記溝に設置された、可撓性を有する型枠と、前記型枠と前記側面とに囲まれた部分に打設されたコンクリートとを具備することを特徴とするケーソン構造である。
【0012】
曲部を有する継手とは、例えば、隣接するケーソンの対向する凹部において同じ高さに固定され、略鉛直方向に配置されたU字型鉄筋である。コンクリートには、水中不分離性コンクリートが用いられる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ケーソンの据付け精度の影響をあまり受けず、複雑な作業なしに経済的かつ安全に構造物を構築できるケーソンの連結方法およびケーソン構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、ケーソン1の水平断面図および垂直断面図を示す。図1の(a)図はケーソン1の水平断面図、図1の(b)図はケーソン1の垂直断面図である。図2は、ケーソン1の斜視図を示す。
【0015】
ケーソン1の構造設計を行う際には、ケーソン式構造物を延長の長い一体構造と考え、設計波高、周期、波向きに基づいて推定した波力の平滑化効果(平滑化曲線)を考慮して、1函のケーソン1に作用する最大波力を算定する。なお、衝撃波力の作用する条件(波形勾配大、急勾配地形など)や、多方向性の強い条件(水深大)では、水理実験を実施して波力特性の評価を行う。
【0016】
図1、図2に示すように、ケーソン1の本体3は、直方体である。本体3の、隣り合わない2つの側面10には、鉛直方向の溝5および凹部7が2条ずつ設けられる。溝5は、側面10の両側部付近に配置される。凹部7は、側面10の溝5に挟まれた部分、すなわち、側面10の中央部付近に配置される。凹部7、溝5は、略平行に配置される。凹部7の幅は、ケーソン1の連結時に困難が生じないように設定される。
【0017】
凹部7内には、曲部を有する継手であるU字型鉄筋9が固定される。U字型鉄筋9は、鉛直方向に所定の間隔をおいて、複数箇所に固定される。U字型鉄筋9は、鉄筋の両端部が本体3内に埋設され、曲部12が凹部7側に配置される。U字型鉄筋9は、十分なせん断耐力を有する径のものとする。また、腐食に強い材質のものを用いる。
【0018】
U字型鉄筋9の固定位置は、複数のケーソン1を並設した際に、隣接するケーソン1の対向する凹部7に設けられたU字型鉄筋9が同じ高さとなるように設定される(図5の(b)図)。また、U字型鉄筋9の鉛直方向の長さ14(図1の(b)図)は、ケーソン1の連結時に困難が生じないように設定される。水平方向の露出長さ16(図1の(b)図)は、U字型鉄筋9が凹部7から出ないように設定される。
【0019】
図3は、護岸15の斜視図である。本実施の形態では、ケーソン1を用いて、図3に示すような護岸15を構築する。護岸15を構築するには、水底11にマウンド13を形成した後、図1、図2に示すようなケーソン1を作業船等で曳航し、マウンド13上に複数のケーソン1を据付ける。ケーソン1の曳航・据付けを行う際には、U字型鉄筋9を損傷させないように注意する。また、ケーソン1の据付精度は、護岸15の法線方向、法線直角方向ともに、10cm以内とするのが望ましい。
【0020】
ケーソン1の長さは、曳航・据付作業を容易に行うため、最大でも20m程度とする。ケーソン1を小型化することにより、ケーソン1の製作ヤード、フローティングドックが小さくてすむ。また、ケーソン1の曳航や据付けに用いる作業船についても、大型のものは不要となる。
【0021】
ケーソン1を据付けた後、隣接するケーソン1同士を一体化する。図4は、ケーソン1を一体化するための各工程を示す図である。図5から図7は、隣接するケーソン1の連結部の平面図および垂直断面図を示す。
【0022】
図4の(a)図、図5の(a)図、図5の(b)図は、それぞれ、マウンド13上にケーソン1を据付けた状態での連結部の斜視図、平面図、垂直断面図を示す。図5の(b)図は、図5の(a)図のC−Cによる断面図である。
【0023】
図5に示すように、ケーソン1は、隣接するケーソン1の溝5や凹部7が対向するように配置される。前述したように、ケーソン1のU字型鉄筋9は、ケーソン1を据付けた際に、隣接するケーソン1のU字型鉄筋9が同じ高さとなるように固定されている。U字型鉄筋9は凹部7内に配置されているため、ケーソン1の据付時にU字型鉄筋9に損傷が生じることはない。隣接するケーソン1を一体化するには、図4の(a)図に示すように、まず、隣接するケーソン1の凹部7を対向させて形成された空間14の上方にスパイラル鉄筋17を準備する。ケーソン1は、凹部7にスパイラル鉄筋17が入るような精度で据付けられる。
【0024】
図4の(b)図は、空間14にスパイラル鉄筋17を挿入している状態での連結部の斜視図である。図4の(a)図に示すようにスパイラル鉄筋17を準備した後、矢印Aに示すようにスパイラル鉄筋17を回転させて、図4の(b)図に示すように、空間14にスパイラル鉄筋17を挿入していく。
【0025】
図4の(c)図、図6の(a)図、図6の(b)図は、それぞれ、空間14にスパイラル鉄筋17を挿入し終えた状態での連結部の斜視図、平面図、垂直断面図を示す。図6の(b)図は、図6の(a)図のD−Dによる断面図である。図4の(b)図に示す状態から、矢印Bに示すようにスパイラル鉄筋17を回転させて、図4の(c)図および図6に示すように、空間14にスパイラル鉄筋17の全長を挿入する。
【0026】
なお、スパイラル鉄筋17は、回転によってU字型鉄筋9に下端部を通しつつ、空間14に挿入される。複数のU字型鉄筋9にスパイラル鉄筋17を通すことにより、隣接するケーソン1同士が連結される。スパイラル鉄筋17の螺旋の直径、U字型鉄筋9の鉛直方向の長さ14及び水平方向の露出長さ16(図1の(b)図)は、隣接するケーソン1同士を連結できるように設定する。護岸15を混成堤とする場合には、ケーソン1の据付け直後にマウンド13の沈下が生じるため、沈下が落ち着いてからスパイラル鉄筋17を挿入する。
【0027】
図4の(d)図、図7の(a)図、図7の(b)図は、それぞれ、空間14にコンクリート23を打設している状態での連結部の斜視図、平面図、垂直断面図を示す。図7の(b)図は、図7の(a)図のE−Eによる断面図である。図4の(c)図および図6に示すようにスパイラル鉄筋17を挿入し終えた後、図4の(d)図および図7に示すように、隣接するケーソン1の溝5に、ゴム型枠19を設置する。そして、空間14にトレミー管21を挿入し、トレミー管21を用いて、側面10とゴム型枠19とに囲まれた部分にコンクリート23を打設する。
【0028】
ケーソン1に設けられる凹部7の寸法は、凹部7を対向させて形成される空間14に、スパイラル鉄筋17とトレミー管21とを挿入できるように設定される。コンクリート23には、水中不分離性コンクリートを用いる。
【0029】
図4の(e)図は、コンクリート23を打設した後の連結部の斜視図である。図4の(d)図および図7に示す状態から、さらにコンクリート23の打設を続け、図4の(e)図に示すように、ケーソン1の天端までコンクリート23を充填する。ケーソン1の天端までコンクリート23を充填することにより、隣接するケーソン1同士がRC構造物として確実に一体化される。
【0030】
このように、本実施の形態によれば、U字型鉄筋9とスパイラル鉄筋17を用いることにより、特別な機械や作業を必要とせずにケーソン1を連結できる。また、U字型鉄筋9とスパイラル鉄筋17を用い、U字型鉄筋9の水平方向の露出長さ16、スパイラル鉄筋17の螺旋の直径、凹部7の幅を最適に設計することで、ケーソン1の据付け精度が従来のように高くなくても、容易にケーソン1同士を連結できる。さらに、ケーソン1に設けた溝5に、可撓性のあるゴム型枠19を設置するため、ケーソン1の据付け精度が従来のように高くなくても、確実に止水を行える。
【0031】
本実施の形態では、スパイラル鉄筋17の挿入、ゴム型枠19の設置、コンクリート23の打設等、ケーソン1の連結に係わる作業をケーソン1の据付け後に天端上から行うことができるため、安全である。また、コンクリート23に水中不分離性コンクリートを用いることにより、施工中に隣接するケーソン1間の水を排水する必要がない。
【0032】
さらに、コンクリート23を用いて複数のケーソン1を一体化することにより、隣接するケーソン1同士の間が止水され、ケーソン1の連結体を埋立護岸に使用した場合に、背面の土砂の流出を防げる。小型のケーソン1を用いることにより、ケーソン1の連結体を混成堤に使用した場合に、マウンドが不等沈下しても、その変化に追従できる。
【0033】
図8は、ケーソン1の連結部で変形に対して働く力を示す図である。図8の(a)図は、護岸15の法線直角方向の変形に対して働く力を示す。図8の(a)図に示すように、隣接するケーソン1間のずれ変形(法線直角方向すなわち矢印Fに示す方向の変形)に対しては、U字型鉄筋9がせん断補強鉄筋として働くので、U字型鉄筋9には引張力およびせん断力が発生する。この際、スパイラル鉄筋17によって囲まれたコンクリートは、拘束効果により、ひび割れが進行しても破壊することはないので、スパイラル鉄筋17およびスパイラル鉄筋17に囲まれたコンクリートを介して、双方のケーソン1のU字型鉄筋9の引張力およびせん断力が伝達され、その結果、隣接するケーソン1間のずれ変形に抵抗することができる。また、凹部7を設けることで、凹部7内のコンクリート23がシアキーとしても有効に働く。
【0034】
図8の(b)図は、護岸15の法線方向の変形に対して働く力を示す。図8の(b)図に示すように、隣接するケーソン1が離れようとする変形(法線方向すなわち矢印Hに示す方向の変形)に対しては、U字型鉄筋9が引張鉄筋として働く。この引張力は、U字型鉄筋9の先端のコンクリートの支圧を介してスパイラル鉄筋17に伝達され、スパイラル鉄筋17に引張力が発生する。この際、スパイラル鉄筋17により拘束された内部のコンクリートは拘束効果により破壊することはないので、スパイラル鉄筋17の引張力が他方のケーソン1のU字型鉄筋9に伝達され、その結果、隣接するケーソン1が離れようとする変形に抵抗することができる。
【0035】
なお、スパイラル鉄筋17を通す継手には、U字型鉄筋9以外に、他の形状の曲部を有する鉄筋を用いてもよい。継手は、スパイラル鉄筋17を介して、隣接するケーソン1を連結できるような形状であればよい。また、継手やスパイラル材の材質は鉄筋に限らず、所定の強度を有し、腐食に強い材質であればよい。また、溝5に設置する型枠は、ゴム型枠19でなくてもよい。ゴム以外の可撓性を有する部材、例えば、袋詰め砕石(フィルターユニット)等を型枠として用いてもよい。さらに、ケーソン1の本体3に設ける凹部7の数は2条に限らない。
【0036】
以上、添付図面を参照しながら本発明にかかるケーソンの連結方法およびケーソン構造の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】ケーソン1の水平断面図および垂直断面図
【図2】ケーソン1の斜視図
【図3】護岸15の斜視図
【図4】ケーソン1を一体化するための各工程を示す図
【図5】隣接するケーソン1の連結部の平面図および垂直断面図
【図6】隣接するケーソン1の連結部の平面図および垂直断面図
【図7】隣接するケーソン1の連結部の平面図および垂直断面図
【図8】ケーソン1の連結部で変形に対して働く力を示す図
【図9】一方向不規則波を用いた実験における、防波堤相対長さと波力平滑化係数との関係を示す図
【符号の説明】
【0038】
1………ケーソン
3………本体
5………溝
7………凹部
9………U字型鉄筋
10………側面
14………空間
17………スパイラル鉄筋
19………ゴム型枠
21………トレミー管
23………コンクリート

【特許請求の範囲】
【請求項1】
本体の側面の両側部付近に鉛直方向の溝が設けられ、前記側面の中央部付近に前記溝に略平行な凹部が設けられた複数のケーソンを、前記溝および前記凹部が対向するように並設する工程(a)と、
スパイラル材を、前記凹部に固定された曲部を有する継手に通しつつ、対向する前記凹部の間に挿入する工程(b)と、
対向して配置された前記溝に、可撓性を有する型枠を設置する工程(c)と、
前記型枠と前記側面とに囲まれた部分にコンクリートを打設する工程(d)と、
を具備することを特徴とするケーソンの連結方法。
【請求項2】
前記曲部を有する継手が、略鉛直方向に配置されたU字型鉄筋であることを特徴とする請求項1記載のケーソンの連結方法。
【請求項3】
前記曲部を有する継手が、隣接するケーソンの対向する前記凹部において、同じ高さに設置されることを特徴とする請求項1記載のケーソンの連結方法。
【請求項4】
側面の両側部付近に鉛直方向に設けられた溝、および、前記側面の中央部付近に前記溝に略平行に設けられた凹部が対向するように並設された複数のケーソンと、
前記凹部に固定された前記曲部を有する継手に通されつつ、対向する前記凹部の間に挿入されたスパイラル材と、
対向して配置された前記溝に設置された、可撓性を有する型枠と、
前記型枠と前記側面とに囲まれた部分に打設されたコンクリートと、
を具備することを特徴とするケーソン構造。
【請求項5】
前記曲部を有する継手が、略鉛直方向に配置されたU字型鉄筋であることを特徴とする請求項4記載のケーソン構造。
【請求項6】
前記曲部を有する継手が、隣接するケーソンの対向する前記凹部において同じ高さに固定されたことを特徴とする請求項4記載のケーソン構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2006−28981(P2006−28981A)
【公開日】平成18年2月2日(2006.2.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−212500(P2004−212500)
【出願日】平成16年7月21日(2004.7.21)
【出願人】(000001373)鹿島建設株式会社 (1,387)
【Fターム(参考)】