抗土圧構造体、そのサドルプレート、及び、抗土圧構造体の構築方法

【課題】アーク壁が海側に押される力を、鋼管骨組構造のレグ及び該レグより下方の杭に対して、しっかり伝達する。
【解決手段】鋼管骨組３０を杭（１０、６０、６４）で支持した鋼管骨組構造と土留壁を有し、該土留壁は海底面下の円弧滑りを防止する深さ以上に打設し、且つ土圧及び水圧をアーク状壁体（４０）のフープテンションとして支持し、該フープテンションの反力を受ける前記鋼管骨組３０のレグ３２は、該反力を水平圧縮力として受けるようにした抗土圧構造体において、前記レグ３２の下端と海底面下まで打設された杭（１０、６０、６４）の間に段差Ｓが生じないようにして、前記フープテンションの反力をレグ３２及び杭（１０、６０、６４）で対抗できるようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抗土圧構造体、そのサドルプレート、及び、抗土圧構造体の構築方法に係り、特に、沿岸域の港湾施設における係船岸や護岸構造に用いるのに好適な、土圧や水圧等の外力を支える抗土圧構造体、そのためのサドルプレート、及び、抗土圧構造体の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沿岸域の鋼製抗土圧構造物としては、従来、図１に示す如く、鋼管杭１０の列の上に床版１２を載せた構造とＬ型ブロック１４等を組合せた桟橋式構造や、図２に示す如く、鋼矢板（又は鋼管矢板）２０とタイロッド２２及び控え杭２４を組合せた矢板式構造が一般的である。
【０００３】
ところが、大水深領域、軟弱地盤といった条件や急速施工等が求められる場合には、図３に示す如く、例えば図１に示した鋼管骨組３０を鋼管杭１０で支持した鋼管骨組構造（ジャケット式構造とも称する）が構造的な優位性を有する。このことは、非特許文献１に詳細に述べられている。
【０００４】
この鋼管骨組構造では、背面の土留め構造は、図３に示したＬ型ブロック１４などの重力式構造や、Ｕ型鋼矢板や鋼管矢板等の根入れ式構造で構築されるのが一般的であるが、より経済性や構造合理性の有る構造として、出願人は、特許文献１で、図４に水平断面を示す如く、土留め部分を、直線型鋼矢板４２（又は鋼板）によるアーク壁４０により構築する構造を提案している。
【０００５】
図４において、３２は、鋼管骨組３０の陸側の鋼管レグ（以下、単に陸側レグと称する）、３４は、同じく陸側以外の鋼管レグ（以下、海側レグと称する）、４４は、アーク壁４０と鋼管杭１０を接合するためのサドルプレート、５０は、該サドルプレート４４と陸側レグ３２の間に充填されるモルタルグラウトである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９４８６７号公報
【非特許文献１】財団法人沿岸技術研究センター「ジャケット工法技術マニュアル」２０００年１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１による構造は、直線型鋼矢板４２によるアーク壁４０部分の背面側を埋立てることによって生じる土圧や、残留水圧によって生じる外力をフープテンションに置き換え、このフープテンションを、サドルプレート４４を介して、アーク壁４０の両側に配置されている鋼管骨組３０の陸側レグ３２、及び、該陸側レグ３２を貫通して海底地盤まで打ち込まれた鋼管杭１０に伝達することで、外力に対抗している。又、直線型鋼矢板４２の海底地盤への打設深さは、埋立地盤部から生じる円弧滑りに対する安全率を確保するように設定している。即ち、直線型鋼矢板４２は、円弧滑りを起こそうとして生じる地盤内の剪断力に対抗する役割も果たしている。これらのことから、サドルプレート４４が海側に押す力を、鋼管骨組３０の陸側レグ３２、及び、該陸側レグ３２よりも下方の鋼管杭１０に対して、しっかり伝達する必要がある。
【０００８】
しかしながら、陸側レグ３２及び鋼管杭１０と、直線型鋼矢板４２などで構築されるアーク壁４０を連結するサドルプレート４４に関して、本構造を具現化するための詳細構造及び構築方法について検討した結果、図５に示すような、陸側レグ３２と鋼管杭１０の段差Ｓが問題となることが分かった。即ち、土圧が作用すると、この段差Ｓにより、図５に示した如く、アーク壁（サドルプレート４４）が鋼管杭１０側に押し出されて変形するだけでなく、応力集中も起こり、サドルプレート４４や直線型鋼矢板４２に生じる応力が大きくなってしまう。更に、応力の大きさが把握しにくく設計しにくい。
【０００９】
又、陸側レグ３２には、サドルプレート４４定着用のガイドを設けることが考えられるが、鋼管骨組３０を設置後に鋼管杭１０を打ち込んで鋼管骨組構造とする一般的な構築方法では、鋼管杭１０に定着用ガイドを取り付けることができない。又、陸側レグ３２とサドルプレート４４の間には、一体化のためモルタルグラウト５０を行なうが、鋼管杭１０とサドルプレート４４の間には定着用ガイドがないため、通常のモルタルグラウトによる一体化は困難である等の問題点も有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、アーク壁が海側に押す力を、鋼管骨組のレグ及び該レグよりも下方の杭に対して、しっかり伝達することが可能な抗土圧構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、鋼管骨組を杭で支持した鋼管骨組構造と土留壁を有し、該土留壁は海底面下の円弧滑りを防止する深さ以上に打設し、且つ土圧及び水圧をアーク状壁体のフープテンションとして支持し、該フープテンションの反力を受ける前記鋼管骨組のレグは、該反力を水平圧縮力として受けるようにした抗土圧構造体において、前記レグの下端と海底面下まで打設された杭の間に段差が生じないようにし、前記フープテンションの反力をレグ及び杭で対抗できるようにして、前記課題を解決したものである。
【００１２】
前記杭は、その下部の海底地盤に打ち込まれる部分の外径がレグの外径と同じであり、上部のレグの中の部分の外径がレグを被せることができるような小径である異径の杭（図６に例示するようなリング状の連結部材６１（鋼管杭の場合）を用いて下部に拡幅した鋼管杭６０、又は、図７に例示するようなテーパー付鋼管杭６４等）とすることができる。
【００１３】
更に、前記土留壁とレグ及び杭を接合するためのサドルプレートを備えることができる。
【００１４】
又、前記サドルプレートに、前記レグ又は杭の少なくともいずれか一方の定着用ガイドを設け、前記レグ又は杭の少なくともいずれか一方に、前記サドルプレートの定着用ガイドを設けることができる。
【００１５】
本発明は、又、前記土留壁とレグ及び杭を接合するためのサドルプレートであって、前記レグ又は杭の少なくともいずれか一方との定着用ガイドを備えたことを特徴とする抗土圧構造体用のサドルプレートを提供するものである。
【００１６】
本発明は、又、鋼管骨組を杭で支持した鋼管骨組構造と土留壁を組合せた抗土圧構造体の構築方法であって、下部の海底地盤に打ち込まれる部分の外径が前記鋼管骨組のレグの外径と同じであり、上部のレグの中の部分の外径がレグを被せることができるような小径を有し、サドルプレートと接する異径の杭を打設し、該杭に、前記レグを差し込むように被せ、残りの杭を打設し、前記異径の杭とレグに沿ってサドルプレートを打設し、該サドルプレートの両側に、所定の弧状となるように直線型鋼矢板又は弧状の鋼板を所定の深さまで打設し、打設後に、サドルプレートと異径の杭及びレグの間にモルタルグラウトを行なって、フープテンションによる圧縮力をサドルプレートからレグ及び杭に伝達することができるようにしたものである。
【００１７】
又、後出図９、図１０に例示するように、前記のサドルプレート４４に設けた定着用ガイド４５と、前記のレグ３２又は杭６０の少なくともいずれか一方に設けた定着用ガイド３３、６２を重ねて、両者を接合することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レグの下端と杭との段差を生じないようにしたので、アーク壁（サドルプレート）が海側に押す力を、鋼管骨組のレグ及び該レグよりも下方の杭に対して、しっかり伝達することができる。
【００１９】
又、鋼管骨組を固定するため、陸側の杭を、該鋼管骨組の設置に先行して打設し、その後に鋼管骨組を設置することで、拡幅鋼管杭やテーパー付き鋼管杭の海底地盤部の外径と、鋼管骨組の陸側レグの外径を同一にすることが可能となる。これによって、拡幅鋼管杭やテーパー付き鋼管杭の海底地盤部分に予め取り付けられたサドルプレート定着用ガイドと、鋼管骨組の陸側レグに予め取り付けられたサドルプレート定着用ガイドを用いることで、サドルプレートを所要の深さまで確実に打ち込むことが可能となり、内部をモルタルグラウトすることによって、フープテンションによる圧縮力をサドルプレートからレグ及び杭に伝達することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
本発明の第１実施形態は、陸側レグ３２用の杭として、図６に示したような拡幅鋼管杭６０を用いたもので、図８は第１実施形態の垂直断面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う水平断面図、図１０は図８のＸ−Ｘ線に沿う水平断面図である。図において、３０は鋼管骨組、３２は、該鋼管骨組３０の陸側レグ、３４は、同じく海側レグ、４０は、直線鋼矢板４２によるアーク壁、４４は、直線鋼矢板４２と鋼管骨組３０の陸側レグ３２を接合するためのサドルプレート、５０は、該サドルプレート４４と陸側レグ３２の空隙部を充填するモルタルグラウト、６０は、鋼管骨組３０の陸側に打設される、本発明に係る拡幅鋼管杭である。
【００２２】
前記拡幅鋼管杭６０は、図６に示した如く、海底地盤に根入れする下端から、鋼管骨組３０が載る部分までは、該鋼管骨組３０の陸側レグ３２の外径と同じサイズである。一方、陸側レグ３２の内部を貫通する部分の外径は、陸側レグ３２との一体化のために、モルタルグラウト５２を行なう際に必要な径とする。この拡幅鋼管杭６０の鋼管骨組３０が載る部分から、サドルプレート４４が設置される深さまでには、図１１に示したごとく、サドルプレート４４を設置するときに使用するＬ字状の定着用ガイド６２が溶接されている。
【００２３】
又、鋼管骨組３０の陸側レグ３２にも、図１０に示した如く、拡幅鋼管杭６０と同様にＬ字状の定着用ガイド３３が溶接されている。
【００２４】
前記サドルプレート４４には、拡幅鋼管杭６０と鋼管骨組３０の陸側レグ３２に取り付けられたＬ字状のガイド６２、３３に噛み合うようにＬ字状のガイド４５が取り付けられている。このサドルプレート４４の設置後に、サドルプレート４４と拡幅鋼管杭６０および鋼管骨組３０の陸側レグ３２の間は、モルタルグラウト５０を行って、フープテンションによる圧縮力をサドルプレートからレグ及び杭に伝達できるようにする。このサドルプレート４４の水平断面形状は、図１１に示す如く、モルタルグラウト５０がされる定着用ガイド４５、６２、３３の部分Ａ迄は、アーク壁４０の円弧に沿った形状とされ、曲げ方向の応力が生じないようにされる。
【００２５】
次に、第１の実施形態の構築手順について詳細に説明する。
【００２６】
先ず、図１２に示すように、陸側の鋼管杭として拡幅鋼管杭６０を所定の位置、深さまで打設する。この際、杭の打設位置を管理するため、必要に応じて、図１３に示す拡幅鋼管杭打設用ガイド７２を備えたテンプレート７０を予め設置して対応することができる。
【００２７】
次いで、図１４に示すように、鋼管骨組３０の仮受け杭（Ｈ型杭など）８０を打設した後、フローティングクレーン８２などで、拡幅鋼管杭６０に、鋼管骨組３０の陸側レグ３２を被せて差し込むように設置し、該鋼管骨組３０と杭を組合せて鋼管骨組構造とする。
【００２８】
次いで図１５に示すように、陸側レグ３２以外の鋼管レグ（図では海側レグ３４）部分に、通常の鋼管杭１０を打設する。その後、レグ３２、３４と拡幅鋼管杭６０及び鋼管杭１０のずれが生じないように、モルタルグラウトを行って、これらを完全に一体化する。
【００２９】
次いで、図１６に示すように、陸側レグ３２と拡幅鋼管杭６０に予め取り付けられたＬ字状の定着用ガイド３３、６２（図１０、図１１参照）に沿って、サドルプレート４４を打設する。
【００３０】
次いで、図１７に示すように、サドルプレート４４の両側に所定の円弧状となるように、直線型鋼矢板４２、又は、円弧状の鋼板を、所要の深さまで打設する。打設後に、サドルプレート４４と拡幅鋼管杭６０および鋼管骨組３０の陸側レグ３２の間は、モルタルグラウトを行って、フープテンションによる圧縮力をサドルプレートからレグ及び杭に伝達できるようにする。
【００３１】
以降の施工手順は、従来のジャケット工法と同様であり、背後地盤の埋立、上部工床版部の施工、舗装などを行って完成させる。
【００３２】
次に、拡幅鋼管杭６０にかわって、図７に示したテーパー付鋼管杭６４を用いた本発明の第２実施形態を、図１８に示す。
【００３３】
本構造は、本質的には拡幅鋼管杭を用いる場合と大差なく、鋼管杭の製作性や打設効率などから、有利な方を選ぶことになる。
【００３４】
前記実施形態では、サドルプレート４４とレグ３２及び鋼管杭６０の定着は、Ｌ字状の定着用ガイド４５、３３、６２を用いているが、定着用ガイドの形状や種類は、これに限定されず、鋼管杭の継ぎ手として用いられる、Ｌ−Ｔ継ぎ手や、Ｐ−Ｐ継ぎ手（パイプ−パイプ継ぎ手）などを用いることも当然できる。又、定着用ガイドの一部を省略することもできる。
【００３５】
又、前記実施形態では、アーク壁４０を陸側に設置しているが、海側に設置することもできる。又、レグは２列に限定されず、必要に応じて３列以上配置しても良い。更に、アーク形状も完全な円弧に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来の桟橋式構造の例を示す断面図
【図２】従来の矢板式構造の例を示す断面図
【図３】従来のジャケット式構造の例を示す断面図
【図４】特許文献１で提案した構成を示す水平断面図
【図５】従来例の問題点を説明するための断面図
【図６】本発明で用いる拡幅鋼管杭の例を示す断面図
【図７】同じくテーパー付鋼管杭の例を示す断面図
【図８】本発明の第１実施形態の断面図
【図９】図９のＩＸ−ＩＸ線に沿う水平断面図
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う水平断面図
【図１１】サドルプレートの形状を示す水平断面図
【図１２】第１実施形態の施工手順における最初の手順を示す断面図
【図１３】施工時に用いるテンプレートの例を示す斜視図
【図１４】第１実施形態の施工手順における図１２に続く手順を示す断面図
【図１５】同じく図１４に続く手順を示す断面図
【図１６】同じく図１５に続く手順を示す断面図
【図１７】同じく図１６に続く手順を示す断面図
【図１８】本発明の第２実施形態を示す断面図
【符号の説明】
【００３７】
１０…鋼管杭
３０…鋼管骨組
３２…陸側レグ
３３、４５、６２…定着用ガイド
３４…海側レグ
４０…アーク壁
４２…直線型鋼矢板
４４…サドルプレート
５０、５２…モルタルグラウト
６０…拡幅鋼管杭
６４…テーパー付鋼管杭
Ｓ…段差

【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管骨組を杭で支持した鋼管骨組構造と土留壁を有し、
該土留壁は海底面下の円弧滑りを防止する深さ以上に打設し、且つ土圧及び水圧をアーク状壁体のフープテンションとして支持し、
該フープテンションの反力を受ける前記鋼管骨組のレグは、該反力を水平圧縮力として受けるようにした抗土圧構造体において、
前記レグの下端と海底面下まで打設された杭の間に段差が生じないようにして、前記フープテンションの反力をレグ及び杭で対抗できるようにしたことを特徴とする抗土圧構造体。
【請求項２】
前記杭が、その下部の海底地盤に打ち込まれる部分の外径がレグの外径と同じであり、上部のレグの中の部分の外径がレグを被せることができるような小径である異径の杭とされていることを特徴とする請求項１に記載の抗土圧構造体。
【請求項３】
前記異径の杭が、下部に拡幅した杭又はテーパー杭であることを特徴とする請求項２に記載の抗土圧構造体。
【請求項４】
前記レグの下端と海底面下まで打設された杭との段差が、剛性を持った材料で埋められていることを特徴とする請求項１に記載の抗土圧構造体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の抗土圧構造体であって、更に、前記土留壁とレグ及び杭を接合するためのサドルプレートを備えたことを特徴とする抗土圧構造体。
【請求項６】
前記レグ及び杭とサドルプレートの間が、剛性を持った材料で埋められていることを特徴とする請求項５に記載の抗土圧構造体。
【請求項７】
前記剛性を持った材料が、モルタルグラウトであることを特徴とする請求項４又は６に記載の抗土圧構造体。
【請求項８】
前記サドルプレートに、前記レグ又は杭の少なくともいずれか一方の定着用ガイドを設け、前記レグ又は杭の少なくともいずれか一方に、前記サドルプレートの定着用ガイドを設けたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の抗土圧構造体。
【請求項９】
請求項１乃至４のいずれかの記載の抗土圧構造体の土留壁とレグ及び杭を接合するためのサドルプレートであって、
前記レグ又は杭の少なくともいずれか一方との定着用ガイドを備えたことを特徴とする抗土圧構造体用のサドルプレート。
【請求項１０】
鋼管骨組を杭で支持した鋼管骨組構造と土留壁を組合せた抗土圧構造体の構築方法であって、
下部の海底地盤に打ち込まれる部分の外径が前記鋼管骨組のレグの外径と同じであり、上部のレグの中の部分の外径がレグを被せることができるような小径を有し、サドルプレートと接する異径の杭を打設し、
該杭に、前記レグを差し込むように被せ、
残りの杭を打設し、
前記異径の杭とレグに沿ってサドルプレートを打設し、
該サドルプレートの両側に、所定の弧状となるように直線型鋼矢板又は弧状の鋼板を所定の深さまで打設し、
打設後に、サドルプレートと異径の杭及びレグの間にモルタルグラウトを行なって、フープテンションによる圧縮力をサドルプレートからレグ及び杭に伝達することができるようにすることを特徴とする抗土圧構造体の構築方法。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載のサドルプレートに設けた定着用ガイドと、レグ又は杭の少なくともいずれか一方に設けた定着用ガイドを重ねて、両者を接合することを特徴とする請求項１０に記載の抗土圧構造体の構築方法。

【図１】