JP2011226111A - 水中構造物の補強部材と補強方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水中の地盤に杭によって支持された水中構造物の杭と杭とを連結する補強用ストラット部材であって、ストラット部材はストラット1とその両端部に連結された杭連結部材2とからなり、ストラット1は複数の管状ストラット要素が入れ子状となったストラットの長さが調節可能な多重管構造であり、ストラットの両端部には回動軸となる支点材(A)8が設けられ、杭連結部材2は杭連結5と杭連結材6とがヒンジ結合されて杭連結材6が開閉可能な蓋体を構成し、蓋体を閉じたときに杭連結材5と杭連結材6とが杭の周囲を包囲するようになっており、杭連結材5の外側壁にはストラットの支点材8の軸受となる支点材が設けられて、支点材8を軸支するようになっている補強用ストラット部材。
【選択図】図1
Description
上記の下部構造物である杭は一般に、海底あるいは湖底といった地盤に複数本の杭群を鉛直方向あるいは斜め方向に打ち込んで構築される。また、上記の上部構造物は一般に、これら杭群の上端部に梁を複数本架設し、これら梁群の間に床板を張り渡して構築される。
・腐食による杭の減厚による水中構造物の耐力の低下
・上載加重の増大への対応
・耐震性能の向上
特に、過去に設置された杭式桟橋等の水中構造物の多くは、近年、想定されるようになった大地震に耐えるための設計はなされておらず、将来、大地震によって水中構造物が損傷を受ける可能性が高く、そのような事態に至ると社会機能に大きな影響を与えることになる。また、地震後における社会機能の迅速な回復のために水中構造物は人員及び物資の輸送において非常に重要な機能を果たす。
このため、今後発生が予想される大地震に対する対策として、既設の杭式桟橋等の水中構造物を耐震補強する必要性が高まっている。
そして、上記の補強のための施工方法として従来から多くの提案がなされている。
しかしながら、上記のいずれの方法も補強部材を現地杭にアジャストさせる観点からみると施工性が良いとは言えず、また、斜め杭に対する適用の点では十分ではなかった。
すなわち、本発明は以下に記載するとおりの補強用ストラット部材及びこれを用いた補強工法である。
ストラット部材は、ストラットと、ストラットの両端部に連結された杭連結部材とからなり、
ストラットは複数の管状ストラット要素が入れ子状となっている多重管構造を有していてストラットの長さが調節可能となっており、かつストラットの両端部には回動軸となる支点材(A)が水平方向に設けられており、
杭連結部材は杭連結材(A)と杭連結材(B)とがヒンジ結合されてなり、杭連結材(B)は開閉可能な蓋体を構成しており、蓋体を閉じたときに杭連結材(A)と杭連結材(B)とが杭の周囲を包囲するようになっており、
杭連結材(A)の外側壁には前記ストラットの支点材(A)の軸受となる支点材(B)が設けられて、支点材(A)を軸支するようになっている
ことを特徴とする補強用ストラット部材。
(2)前記管状ストラット要素がストラットの周方向に回動可能であることを特徴とする(1)に記載の補強用ストラット部材。
(3)ストラット部材が二つ以上のストラットと三つ以上の杭連結部材とからなり、
全てのストラットがいずれかの杭連結部材に連結されていることを特徴とする(1)又は(2)に記載の補強用ストラット部材。
(4)少なくとも一つの杭連結部材の杭連結材(A)の外側壁の一方の側に支点材(B)が上下二段以上に設けられており、上下二段以上に設けられた支点材(B)のそれぞれに複数本のストラットのそれぞれの端部に設けられた支点材(A)が軸支されている
ことを特徴とする(3)に記載の補強用ストラット部材。
(5)少なくとも一つの杭連結部材の杭連結材(A)の外側壁の一方の側及びその反対側に支点材(B)が一段又は上下二段以上に設けられており、これらの支点材(B)のそれぞれに複数本のストラットのそれぞれの端部に設けられた支点材(A)が軸支されている
ことを特徴とする(3)に記載の補強用ストラット部材。
(6)ストラット(A)の内周面及び/又はストラット(B)の外周面、杭連結材(A)及び杭連結材(B)の杭と対向する面、支点材(B)が支点材(A)と対向する面に、グラウトのずれ止め用のアンカー部材が設けられていることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の補強用ストラット部材。
(7)ストラット部材にストラット部材を所定の杭まで誘導するためのワイヤを設けたことを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の補強用ストラット部材。
(8)浮力部材を有することを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の補強用ストラット部材。
(9)前記浮力部材がストラット部材に内蔵されているか又は外付けされていることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の補強用ストラット部材。
(10)前記浮力部材が液体を注入可能な容器であり、液体の注入量によって浮力を調節できるようになっていることを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の補強用ストラット部材。
(11)(1)〜(10)のいずれかに記載のストラット部材を補強体として用いて、水中の地盤に下端部が埋設された複数の杭と、前記複数の杭によって支持された上部構造体とを有する水中構造物を補強する補強工法であって、
ストラット部材を取り付けようとする二つの杭の位置にストラット部材を誘導する工程、
ストラット部材のストラットの長さを調整する工程、
ストラット部材の両端部に設けられた杭連結部材の杭連結材(A)と杭連結材(B)とによって前記二つの杭を包囲する工程、
及び
ストラット(A)とストラット(B)との間、支点材(A)と支点材(B)との間、及び杭と杭連結部材との間にグラウトを施工して一体化させる工程
を有することを特徴とする補強工法。
(12)浮力部材を有するストラット部材を水面に浮かべて、ストラット部材を誘導するための複数本のワイヤをストラット部材に取り付けて、ワイヤを操作することによりストラット部材を所定の位置に誘導することを特徴とする(11)に記載の補強工法。
(13)浮力部材に液体を注入して補強用ストラット部材の一方の端部又は両端部の杭連結部材を所定の深さまで沈降させて杭連結部材を杭に固定することを特徴とする(11)又は(12)に記載の補強工法。
また、補強体の結合をグラウトとずれ止めを使用して行い、ボルトを使用しないため作業が容易でかつ急速施工が可能である。
更に、杭連結部材に支点材を設けたことで、自由な角度のストラットで補強することができる。また、鉛直性の悪い杭でも取り付けが容易となり、斜杭の水中構造物の補強も容易となる。
ストラット部材はストラット1とストラットの両端部に連結されている杭連結部材2とから成っている。
ストラットは複数の管状ストラット要素が入れ子状となっている多重管構造を有している。
ストラットを構成する管状ストラット要素の数は要求される伸縮長さに応じて二つ又は三つ以上とすることができ、また、円管状でも角管状でも良い。但し、円管状とする方が加工コスト及び強度の点からみて好ましい。また、管状ストラット要素の少なくとも1つを周方向に回動可能とすることにより、杭連結部材の動きの自由度が増すため施工性が良くなる。
図1に示したものではストラットは管状ストラット要素であるストラット(A)3とこのストラット(A)3内に摺動自在に配置されている管状ストラット要素であるストラット(B)4とから構成された二重管構造となっている。
ストラット(A)3の一方の端部には回転軸となる支点材(A)8が設けられており、同様にストラット(B)4の一方の端部にも回転軸となる支点材(A)8が設けられている。
杭連結材(A)5の外側壁には前記ストラットの支点材(A)8の軸受となる支点材(B)9が設けられており、この支点材(B)9で支点材(A)8を軸支することによって、ストラット1が支点材(A)8を支点として回動することが可能となっている。
図2(a)はストラット壁面にスタッドを設けたものであり、図2(b)はストラット壁面に棒鋼を溶接で固定したものであり、図2(c)はストラット壁面に溶接ビードを形成したものである。
杭連結材(A)及び杭連結材(B)の杭と対向する面にグラウトのずれ止め用のアンカー部材を設けることによってグラウトのずれを防ぐことができる。
杭連結材(A)と杭連結材(B)の間をグラウトで一体化するための構造を図3に示す。図3(a)はグラウト施工後における杭連結材(A)と杭連結材(B)とが対向する部分の径方向の横断面図であり、図3(b)は軸方向の縦断面図である。
杭連結材(A)5には長手方向に複数のアンカースタッド21を立設した支え板22が設けられ、杭連結材(B)6には杭連結材(B)を閉合したときに杭連結材(A)のアンカースタッド21が干渉しないようにするためのスリット24を設けた支圧プレート23が設けられている。仮止めボルト26は杭連結材(B)6の閉合状態を維持するためのものである。
このような構造とすることにより、杭連結材同士の引張りに対してはグラウトを介してアンカースタッド−支圧プレート間の支圧力で抵抗し、圧縮力に対しては連結材内のグラウトで抵抗する。
この態様では、ストラット部材を二本のストラットと三つの杭連結部材とから構成し、一つの杭連結部材の杭連結材(A)の外側壁にはストラットの支点材(A)の軸受となる支点材(B)が上下二段に設けられており、上下二段に設けられた支点材(B)の夫々が二本のストラットのそれぞれの支点材(A)を軸支し、他の二つの杭連結材の杭連結材(A)の外側壁には前記ストラットの支点材(A)の軸受となる支点材(B)が一つ設けられており、夫々の支点材(A)が二本のストラットの支点材(A)のそれぞれを支点材(B)によって軸支するものである。
このように一つの杭連結部材を二つのストラットが共用することで部品数を減らすことができる。
この態様では、ストラット部材を三本のストラットと4つの杭連結部材とから構成している。
杭11bに取り付けられた杭連結部材2bの外側壁の一方の側にはストラットの支点材(A)の軸受となる支点材(B)を一段に設け、この支点材(B)によって一本のストラットのストラット(A)に設けた支点材(A)を軸支している。そして、このストラットの他端の支点材(A)は杭11aに取り付けられた杭連結部材2aの外側壁に設けられた支点材(B)によって軸支されている。
また、杭連結部材2bの外側壁の反対側には支点材(B)を上下二段に設けて、この支点材(B)によって二本のストラットのそれぞれの支点材(A)を軸支している。そして、この二本のストラットの他端の支点材(A)は、杭11cに取り付けられた杭連結部材2c1及び2c2の支点材(B)によって軸支されている。
この態様では、ストラット部材を四本のストラットと5つの杭連結部材とから構成し、中央の杭11bに取り付けた二つの杭連結部材のうち、上側にある杭連結部材2b1の外側壁の一方の側に支点材(B)9を上下二段に設けて、この二つの支点材(B)9によって二本のストラットのストラット(B)4の支点材(A)を軸支し、前記二本のストラットのストラット(A)3に設けられた支点材(A)は杭11cに取り付けられた杭連結材2c1及び2c2の支点材(B)によって軸支されている。
また、杭連結部材2b1の外側壁の反対側に支点材(B)9を一段に設け、この支点材Bによって一本のストラットのストラット(A)の支点材(A)を軸支するようにしている。
また、杭11aに取り付けられた杭連結部材2aの外側壁には支点材(B)9が二段に設けられ、この支点材(B)によって二本のストラットのストラット(B)の支点材(A)が軸支されており、この二本のストラットのうち、一本は杭11bに設けた杭連結部材2b1の支点材(B)に、他の一本は杭連結部材2b2の支点材(B)によって軸支されている。
図7(b)は杭連結部材を杭(11)に取り付けて杭連結材(B)6を閉合する様子を示している。図7(a)は杭連結部材と杭との隙間にグラウトを注入した状態を示している。
図7(c)は補強用ストラット部材を浮かせた状態で取り付けた状態を示しており、図7(d)は一方の杭連結部材を所定の深さまで沈降させた状態を示している。
このような鉛直性が悪いか斜めになっている杭を補強するには本発明のようなストラットが杭連結材(A)の支点材(B)によって軸支されているストラット部材が好適である。
本発明のストラット部材を斜杭に適用した場合の実施形態を図8に示す。
図8に示すように、本発明におけるストラットの支点材8は杭連結材の支点材によって軸支されており、ストラットはこの支点材(A)8を回転軸として回転可能であるため、杭連結部材2は斜杭11’を容易に包囲することができる。
図9に示したストラット部材はストラットを3つのストラット要素から構成したものであり、ストラットを二つの要素から構成したものに比べてその長さを更に延長できるようにしたものである。
例えば斜杭同士の補強にストラット部材を用いるとき、ストラット部材を水面から補強位置へ移動(沈設)させると下に行くほど杭間隔が広くなるため、ストラット長さを更に長くする必要がある。このため、図示したようにストラットを三重管構造として、杭間隔に追従できるようにする。
図10はストラット部材を所定の位置に誘導している状態を示したものであり、図10(a)は正面図、図10(b)は平面図である。ストラット部材は浮力部材(図示せず)によって水面に浮かんだ状態にある。
その後、図12に示すように杭連結材(A)にヒンジ結合された杭連結材(B)を閉合して杭連結部材によって杭を包囲する。
2 杭連結部材
3 ストラット(A)
4 ストラット(B)
5 杭連結材(A)
6 杭連結材(B)
7 ヒンジ
8 支点材(A)
9 支点材(B)
10 グラウトシール
11 杭
12 ウインチ
21 アンカースタッド
22 支え板
23 支圧プレート
24 スリット
25 グラウト
26 仮止めボルト
W ワイヤ
Claims (13)
- 水中の地盤に下端部が埋設された複数の杭と、前記複数の杭によって支持された上部構造体とを有する水中構造物の補強を行うために杭と杭とを連結する補強用ストラット部材であって、
ストラット部材は、ストラットと、ストラットの両端部に連結された杭連結部材とからなり、
ストラットは複数の管状ストラット要素が入れ子状となっている多重管構造を有していてストラットの長さが調節可能となっており、かつストラットの両端部には回動軸となる支点材(A)が水平方向に設けられており、
杭連結部材は杭連結材(A)と杭連結材(B)とがヒンジ結合されてなり、杭連結材(B)は開閉可能な蓋体を構成しており、蓋体を閉じたときに杭連結材(A)と杭連結材(B)とが杭の周囲を包囲するようになっており、
杭連結材(A)の外側壁には前記ストラットの支点材(A)の軸受となる支点材(B)が設けられて、支点材(A)を軸支するようになっている
ことを特徴とする補強用ストラット部材。 - 前記管状ストラット要素がストラットの周方向に回動可能であることを特徴とする請求項1に記載の補強用ストラット部材。
- ストラット部材が二つ以上のストラットと三つ以上の杭連結部材とからなり、
全てのストラットがいずれかの杭連結部材に連結されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の補強用ストラット部材。 - 少なくとも一つの杭連結部材の杭連結材(A)の外側壁の一方の側に支点材(B)が上下二段以上に設けられており、上下二段以上に設けられた支点材(B)のそれぞれに複数本のストラットのそれぞれの端部に設けられた支点材(A)が軸支されている
ことを特徴とする請求項3に記載の補強用ストラット部材。 - 少なくとも一つの杭連結部材の杭連結材(A)の外側壁の一方の側及びその反対側に支点材(B)が一段又は上下二段以上に設けられており、これらの支点材(B)のそれぞれに複数本のストラットのそれぞれの端部に設けられた支点材(A)が軸支されている
ことを特徴とする請求項3に記載の補強用ストラット部材。 - ストラット(A)の内周面及び/又はストラット(B)の外周面、杭連結材(A)及び杭連結材(B)の杭と対向する面、支点材(B)が支点材(A)と対向する面に、グラウトのずれ止め用のアンカー部材が設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の補強用ストラット部材。
- ストラット部材にストラット部材を所定の杭まで誘導するためのワイヤを設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の補強用ストラット部材。
- 浮力部材を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の補強用ストラット部材。
- 前記浮力部材がストラット部材に内蔵されているか又は外付けされていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の補強用ストラット部材。
- 前記浮力部材が液体を注入可能な容器であり、液体の注入量によって浮力を調節できるようになっていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の補強用ストラット部材。
- 請求項1〜10のいずれかに記載のストラット部材を補強体として用いて、水中の地盤に下端部が埋設された複数の杭と、前記複数の杭によって支持された上部構造体とを有する水中構造物を補強する補強工法であって、
ストラット部材を取り付けようとする二つの杭の位置にストラット部材を誘導する工程、
ストラット部材のストラットの長さを調整する工程、
ストラット部材の両端部に設けられた杭連結部材の杭連結材(A)と杭連結材(B)とによって前記二つの杭を包囲する工程、
及び
ストラット(A)とストラット(B)との間、支点材(A)と支点材(B)との間、及び杭と杭連結部材との間にグラウトを施工して一体化させる工程
を有することを特徴とする補強工法。 - 浮力部材を有するストラット部材を水面に浮かべて、ストラット部材を誘導するための複数本のワイヤをストラット部材に取り付けて、ワイヤを操作することによりストラット部材を所定の位置に誘導することを特徴とする請求項11に記載の補強工法。
- 浮力部材に液体を注入して補強用ストラット部材の一方の端部又は両端部の杭連結部材を所定の深さまで沈降させて杭連結部材を杭に固定することを特徴とする請求項11又は12に記載の補強工法。
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