特許 6337798 水域構造物および水域構造物の施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6337798

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】水域構造物および水域構造物の施工方法

(51)【国際特許分類】

   E02B 3/10 20060101AFI20180528BHJP

【ＦＩ】

   E02B3/10

【請求項の数】20

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2015-27024(P2015-27024)

(22)【出願日】2015年2月13日

(65)【公開番号】特開2016-148227(P2016-148227A)

(43)【公開日】2016年8月18日

【審査請求日】2017年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004123

【氏名又は名称】ＪＦＥエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080458

【弁理士】

【氏名又は名称】高矢 諭

(74)【代理人】

【識別番号】100076129

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 圭佑

(74)【代理人】

【識別番号】100089015

【弁理士】

【氏名又は名称】牧野 剛博

(74)【代理人】

【識別番号】100144299

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 崇

(74)【代理人】

【識別番号】100150223

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 修三

(72)【発明者】

【氏名】海老原 俊広

【審査官】 佐々木 創太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３６２７０９５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５３３９００１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５９−０３８４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４４２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６００３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０６３２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００８７７３３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｂ ３／０４− ３／１４

Ｅ０２Ｂ ７／２０− ７／５４

Ｅ０２Ｂ ８／０２− ８／０４

Ｅ０２Ｄ ２７／００−２７／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックと、
上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックと、
を備えた水域構造物であって、
前記底版ブロックは、前記底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有しており、
さらに、前記底版ブロックは、水底に沈設されていて、
前記上部部材ブロックは水底に沈設された前記底版ブロックの上方に配置され、前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管は、水底に沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管に差し込まれており、さらに、前記底版ブロックの前記突出さや管と該突出さや管に差し込まれた前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管は、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で一体化されていることを特徴とする水域構造物。

【請求項2】

水底に打設された杭と、
少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックと、
上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックと、
を備えた水域構造物であって、
前記底版ブロックは、前記底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有しており、かつ、前記底版ブロックは杭用さや管を該杭用さや管の内部空間が少なくとも下方に開口するように有しており、
さらに、前記底版ブロックは、前記杭用さや管が前記杭に差し込まれるように水底に沈設されていて、
前記上部部材ブロックは水底に沈設された前記底版ブロックの上方に配置され、前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管は、水底に沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管に差し込まれ、
さらに、前記杭用さや管と該杭用さや管が差し込まれた前記杭とは一体化され、前記底版ブロックの前記突出さや管と該突出さや管に差し込まれた前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管は、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で一体化されていることを特徴とする水域構造物。

【請求項3】

前記杭用さや管と該杭用さや管に差し込まれた前記杭との間隙にはグラウト材が充填されていることを特徴とする請求項２に記載の水域構造物。

【請求項4】

前記底版ブロックの前記突出さや管と該突出さや管に差し込まれた前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管との間隙にはグラウト材が充填されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水域構造物。

【請求項5】

前記突出さや管の上端と前記上部部材さや管の隙間に治具が打ち込まれて、前記上部部材ブロックの傾きが調整されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水域構造物。

【請求項6】

前記底版ブロックの前記突出さや管には芯材が差し込まれていて、かつ、差し込まれた該芯材の上端は前記突出さや管の上端よりも高い位置に達しており、さらに、前記芯材と該芯材が差し込まれた前記突出さや管とは一体化され、前記芯材と前記上部部材さや管とは一体化さ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水域構造物。

【請求項7】

前記芯材と該芯材が差し込まれた前記突出さや管との間隙にはグラウト材が充填され、前記芯材と前記上部部材さや管との間隙にはグラウト材が充填されていることを特徴とする請求項６に記載の水域構造物。

【請求項8】

前記芯材は鋼管であることを特徴とする請求項６または７に記載の水域構造物。

【請求項9】

前記上部部材ブロックは、堰柱を構成する部材であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の水域構造物。

【請求項10】

少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有する底版ブロックを、施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、
前記施工地点で前記底版ブロックを沈設する底版ブロック沈設工程と、
上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で一体化する上部部材ブロック設置工程と、
を有することを特徴とする水域構造物の施工方法。

【請求項11】

施工地点の水底に杭を打設する杭打設工程と、
少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有し、かつ、前記杭が差し込まれる杭用さや管を少なくとも下方が開口するように有する底版ブロックを、前記施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、
前記施工地点で前記底版ブロックを、該底版ブロックの前記杭用さや管が、前記杭打設工程で水底に打設された前記杭に差し込まれるように、水底に沈設する底版ブロック沈設工程と、
前記底版ブロック沈設工程で、前記底版ブロックを、前記杭用さや管が前記杭打設工程で水底に打設された前記杭に差し込まれるように水底に沈設した後、前記底版ブロックの前記杭用さや管と前記杭とを一体化する底版ブロック固定工程と、
上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で一体化する上部部材ブロック設置工程と、
を有することを特徴とする水域構造物の施工方法。

【請求項12】

少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有し、かつ、杭が差し込まれる杭用さや管を上下方向が開口するように有する底版ブロックを、施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、
前記施工地点で前記底版ブロックを水底に沈設する底版ブロック沈設工程と、
前記底版ブロック沈設工程で前記底版ブロックを水底に沈設した後、前記杭用さや管の内側の水底に杭を打設する杭打設工程と、
前記底版ブロックの前記杭用さや管と前記杭とを一体化する底版ブロック固定工程と、
上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で一体化する上部部材ブロック設置工程と、
を有することを特徴とする水域構造物の施工方法。

【請求項13】

少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有する底版ブロックを、施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、
前記施工地点で前記底版ブロックを沈設する底版ブロック沈設工程と、
前記底版ブロック沈設工程で沈設した前記底版ブロックの前記突出さや管に該突出さや管よりも長さの長い芯材を差し込み、差し込んだ該芯材と前記突出さや管とを一体化する芯材設置工程と、
上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管および前記芯材設置工程で設置された前記芯材に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化し、かつ前記芯材設置工程で設置された前記芯材と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化する上部部材ブロック設置工程と、
を有することを特徴とする水域構造物の施工方法。

【請求項14】

施工地点の水底に杭を打設する杭打設工程と、
少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有し、かつ、前記杭が差し込まれる杭用さや管を少なくとも下方が開口するように有する底版ブロックを、前記施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、
前記施工地点で前記底版ブロックを、該底版ブロックの前記杭用さや管が、前記杭打設工程で水底に打設された前記杭に差し込まれるように、水底に沈設する底版ブロック沈設工程と、
前記底版ブロック沈設工程で、前記底版ブロックを、該底版ブロックの前記杭用さや管が前記杭打設工程で水底に打設された前記杭に差し込まれるように水底に沈設した後、前記底版ブロックの前記杭用さや管と前記杭とを一体化する底版ブロック固定工程と、
前記底版ブロック沈設工程で沈設した前記底版ブロックの前記突出さや管に該突出さや管よりも長さの長い芯材を差し込み、差し込んだ該芯材と前記突出さや管とを一体化する芯材設置工程と、
上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管および前記芯材設置工程で設置された前記芯材に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化し、かつ前記芯材設置工程で設置された前記芯材と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化する上部部材ブロック設置工程と、
を有することを特徴とする水域構造物の施工方法。

【請求項15】

少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有し、かつ、杭が差し込まれる杭用さや管を上下方向が開口するように有する底版ブロックを、施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、
前記施工地点で前記底版ブロックを水底に沈設する底版ブロック沈設工程と、
前記底版ブロック沈設工程で前記底版ブロックを水底に沈設した後、前記杭用さや管の内側の水底に杭を打設する杭打設工程と、
前記底版ブロックの前記杭用さや管と前記杭とを一体化する底版ブロック固定工程と、
前記底版ブロック沈設工程で沈設した前記底版ブロックの前記突出さや管に該突出さや管よりも長さの長い芯材を差し込み、差し込んだ該芯材と前記突出さや管とを一体化する芯材設置工程と、
上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管および前記芯材設置工程で設置された前記芯材に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化し、かつ前記芯材設置工程で設置された前記芯材と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化する上部部材ブロック設置工程と、
を有することを特徴とする水域構造物の施工方法。

【請求項16】

前記杭用さや管と該杭用さや管に差し込まれた前記杭との間隙に、グラウト材を充填することを特徴とする請求項１１、１２、１４、１５に記載の水域構造物の施工方法。

【請求項17】

前記芯材と該芯材が差し込まれた前記突出さや管との間隙にグラウト材を充填し、前記芯材と該芯材が差し込まれた前記上部部材さや管との間隙にグラウト材を充填することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の水域構造物の施工方法。

【請求項18】

前記底版ブロックの前記突出さや管と該突出さや管に差し込まれた前記上部部材さや管との間隙に、グラウト材を充填することを特徴とする請求項１０〜１７のいずれかに記載の水域構造物の施工方法。

【請求項19】

前記上部部材ブロックは、堰柱を構成する部材であることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれかに記載の水域構造物の施工方法。

【請求項20】

前記底版ブロックは、前記中空部への注水前は水面に浮くことができることを特徴とする請求項１０〜１９のいずれかに記載の水域構造物の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水域構造物および水域構造物の施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

港湾を高潮や津波から守るため、外波が港湾内に浸入することを防ぐ防波堤が多くの港湾において構築されているが、通常時は船舶が港湾を自由に出入りできるようにしておくことが必要であり、船舶が通過できる空間を防波堤同士の間に設けておくことが一般に行われている。

【0003】

しかし、高潮時や津波襲来時には、船舶が通過できるように設けた防波堤同士の間の空間を塞ぐ必要があり、このため、防波堤同士の間の空間に水門を設けておくことが一般に行われている。

【0004】

水門を構築する際には、従来、水門を設ける地点を矢板等で囲んで、その中の海水を排出した上で施工を行うことがなされてきたが、この方法では工期が長くなり、また、建設費も高くなっていた。

【0005】

また、水門の施工に限らず、水域構造物全般の施工において、施工地点の水を排出する施工方法では工期が長くなり、また、建設費も高くなる傾向がある。

【0006】

これに対し、特許文献１では、施工地点の海水を排出する必要のない施工方法として、陸上で建設した可動式防波堤を回航または曳航して海底の所定位置に据え付ける方法が提案されている。この方法では施工地点の海水の排出が不要となるため、工期の短縮およびコストダウンを図ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平６−２８７９２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載された、陸上で建設した可動式防波堤は、「底壁構造体の両側縁に一対の側壁部を一体突設することにより、その３つの壁部により取り囲まれた流通路が中央部に形成された横断面略コ字状の堤本体と、該堤本体に開閉自在に取り付けられる扉体の開閉駆動装置とを備えた可動式防波堤」であり、大型の部材であり、海上輸送時に海面下に沈む部位の鉛直方向の長さが長くなるため、水深の浅い地点での施工は困難である。また、施工可能な地点で施工する場合も、陸上で建設した可動式防波堤の大きさが大きいため、大型の施工重機や船舶を用いる必要がある。

【0009】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、施工地点の水を排出することが不要な上に、比較的水深の浅い地点でも施工が可能で、かつ、施工に用いる重機や船舶の大きさを従来よりも小型化できる水域構造物および水域構造物の施工方法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】

【0010】

本発明は、以下の水域構造物により、前記課題を解決したものである。

【0011】

即ち、本発明に係る水域構造物の第１の態様は、少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックと、上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックと、を備えた水域構造物であって、前記底版ブロックは、前記底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有しており、さらに、前記底版ブロックは、水底に沈設されていて、前記上部部材ブロックは水底に沈設された前記底版ブロックの上方に配置され、前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管は、水底に沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管に差し込まれており、さらに、前記底版ブロックの前記突出さや管と該突出さや管に差し込まれた前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管は、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で一体化されていることを特徴とする水域構造物である。

【0012】

なお、本出願において、「差し込む」とは、径の大きいものの中に径の小さいものを挿入する場合と、径の大きいものを径の小さいものに被せる場合の両方を含むものとする。ただし、ここで言う「径」は、棒状の部材をその長手方向と直交する平面で切断したときの断面において最大となる差し渡しの長さのことであり、本願の他の箇所で用いている「径」も同様の意味である。前記棒状の部材はその長手方向と直交する平面で切断したときの断面が円形となる部材に限られない。

【0013】

また、本出願において、「一体化」とは、設計で想定する断面力を伝達できるような連結状態であれば足り、設計で想定する断面力以外の力については伝達できない連結状態も含む概念である。

【0014】

本発明に係る水域構造物の第２の態様は、水底に打設された杭と、少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックと、上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックと、を備えた水域構造物であって、前記底版ブロックは、前記底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有しており、かつ、前記底版ブロックは杭用さや管を該杭用さや管の内部空間が少なくとも下方に開口するように有しており、さらに、前記底版ブロックは、前記杭用さや管が前記杭に差し込まれるように水底に沈設されていて、前記上部部材ブロックは水底に沈設された前記底版ブロックの上方に配置され、前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管は、水底に沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管に差し込まれ、さらに、前記杭用さや管と該杭用さや管が差し込まれた前記杭とは一体化され、前記底版ブロックの前記突出さや管と該突出さや管に差し込まれた前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管は、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で一体化されていることを特徴とする水域構造物である。

【0015】

前記杭用さや管と該杭用さや管に差し込まれた前記杭との間隙にはグラウト材が充填されていることが好ましい。また、前記底版ブロックの前記突出さや管と該突出さや管に差し込まれた前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管との間隙にはグラウト材が充填されていることが好ましい。
また、前記突出さや管の上端と前記上部部材さや管の隙間に治具が打ち込まれて、前記上部部材ブロックの傾きが調整されているようにしてもよい。

【0016】

さらに、前記底版ブロックの前記突出さや管には芯材が差し込まれていて、かつ、差し込まれた該芯材の上端は前記突出さや管の上端よりも高い位置に達しており、さらに、前記芯材と該芯材が差し込まれた前記突出さや管とが一体化され、前記芯材と前記上部部材さや管とが一体化されていれば、外力に対する抵抗力をより大きくすることができる。

【0017】

前記芯材と該芯材が差し込まれた前記突出さや管との間隙にはグラウト材が充填され、前記芯材と前記上部部材さや管との間隙にはグラウト材が充填されていることが好ましい。

【0018】

前記芯材としては、例えば鋼管を用いることができる。

【0019】

前記上部部材ブロックは、例えば、堰柱を構成する部材としてもよい。

【0020】

ここで、堰柱とは、水門躯体を構成する部材の１つであり、水路の両側に立設される柱状の部材のことである。

【0021】

前記底版ブロックの前記中空部を形成している部材を、鋼板、プレキャスト鉄筋コンクリート、プレキャストコンクリートおよび鋼コンクリート合成構造のうちの少なくともいずれかを有して構成するようにしてもよい。なお、鋼コンクリート合成構造とは、鋼板とコンクリートが鋼板表面に設けられたずれ止めを介して一体化された構造または鉄筋コンクリートの中にＨ形鋼等の鋼材が埋め込まれて一体化された構造（ＳＲＣ構造）のことである。

【0022】

前記上部部材ブロックは、前記上部部材さや管および該上部部材さや管の内部空間以外の部位は、鋼板、プレキャスト鉄筋コンクリート、プレキャストコンクリートおよび鋼コンクリート合成構造のうちの少なくともいずれかを有して構成するようにしてもよい。

【0023】

本発明に係る水域構造物の施工方法の第１の態様は、少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有する底版ブロックを、施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、前記施工地点で前記底版ブロックを沈設する底版ブロック沈設工程と、上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で一体化する上部部材ブロック設置工程と、を有することを特徴とする水域構造物の施工方法である。

【0024】

本発明に係る水域構造物の施工方法の第２の態様は、施工地点の水底に杭を打設する杭打設工程と、少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有し、かつ、前記杭が差し込まれる杭用さや管を少なくとも下方が開口するように有する底版ブロックを、前記施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、前記施工地点で前記底版ブロックを、該底版ブロックの前記杭用さや管が、前記杭打設工程で水底に打設された前記杭に差し込まれるように、水底に沈設する底版ブロック沈設工程と、前記底版ブロック沈設工程で、前記底版ブロックを、前記杭用さや管が前記杭打設工程で水底に打設された前記杭に差し込まれるように水底に沈設した後、前記底版ブロックの前記杭用さや管と前記杭とを一体化する底版ブロック固定工程と、上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で一体化する上部部材ブロック設置工程と、を有することを特徴とする水域構造物の施工方法である。

【0025】

本発明に係る水域構造物の施工方法の第３の態様は、少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有し、かつ、杭が差し込まれる杭用さや管を上下方向が開口するように有する底版ブロックを、施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、前記施工地点で前記底版ブロックを水底に沈設する底版ブロック沈設工程と、前記底版ブロック沈設工程で前記底版ブロックを水底に沈設した後、前記杭用さや管の内側の水底に杭を打設する杭打設工程と、前記底版ブロックの前記杭用さや管と前記杭とを一体化する底版ブロック固定工程と、上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で一体化する上部部材ブロック設置工程と、を有することを特徴とする水域構造物の施工方法である。

【0026】

本発明に係る水域構造物の施工方法の第４の態様は、少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有する底版ブロックを、施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、前記施工地点で前記底版ブロックを沈設する底版ブロック沈設工程と、前記底版ブロック沈設工程で沈設した前記底版ブロックの前記突出さや管に該突出さや管よりも長さの長い芯材を差し込み、差し込んだ該芯材と前記突出さや管とを一体化する芯材設置工程と、上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管および前記芯材設置工程で設置された前記芯材に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化し、かつ前記芯材設置工程で設置された前記芯材と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化する上部部材ブロック設置工程と、を有することを特徴とする水域構造物の施工方法である。

【0027】

本発明に係る水域構造物の施工方法の第５の態様は、施工地点の水底に杭を打設する杭打設工程と、少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有し、かつ、前記杭が差し込まれる杭用さや管を少なくとも下方が開口するように有する底版ブロックを、前記施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、前記施工地点で前記底版ブロックを、該底版ブロックの前記杭用さや管が、前記杭打設工程で水底に打設された前記杭に差し込まれるように、水底に沈設する底版ブロック沈設工程と、前記底版ブロック沈設工程で、前記底版ブロックを、該底版ブロックの前記杭用さや管が前記杭打設工程で水底に打設された前記杭に差し込まれるように水底に沈設した後、前記底版ブロックの前記杭用さや管と前記杭とを一体化する底版ブロック固定工程と、前記底版ブロック沈設工程で沈設した前記底版ブロックの前記突出さや管に該突出さや管よりも長さの長い芯材を差し込み、差し込んだ該芯材と前記突出さや管とを一体化する芯材設置工程と、上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管および前記芯材設置工程で設置された前記芯材に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化し、かつ前記芯材設置工程で設置された前記芯材と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化する上部部材ブロック設置工程と、を有することを特徴とする水域構造物の施工方法である。

【0028】

本発明に係る水域構造物の施工方法の第６の態様は、少なくとも下方および側方が開口していない中空部を有する底版ブロックであって、該底版ブロックの上面よりも上方の位置まで延伸している突出さや管を、該突出さや管の内部空間が少なくとも上方に開口するように有し、かつ、杭が差し込まれる杭用さや管を上下方向が開口するように有する底版ブロックを、施工地点まで回航または曳航する水上輸送工程と、前記施工地点で前記底版ブロックを水底に沈設する底版ブロック沈設工程と、前記底版ブロック沈設工程で前記底版ブロックを水底に沈設した後、前記杭用さや管の内側の水底に杭を打設する杭打設工程と、前記底版ブロックの前記杭用さや管と前記杭とを一体化する底版ブロック固定工程と、前記底版ブロック沈設工程で沈設した前記底版ブロックの前記突出さや管に該突出さや管よりも長さの長い芯材を差し込み、差し込んだ該芯材と前記突出さや管とを一体化する芯材設置工程と、上部部材さや管を該上部部材さや管の内部空間が上下方向に開口するように有する上部部材ブロックを、該上部部材ブロックの該上部部材さや管が、沈設された前記底版ブロックの前記突出さや管および前記芯材設置工程で設置された前記芯材に差し込まれるように、前記底版ブロックの上に配置した後、前記上部部材ブロックの傾きが調整された状態で、前記底版ブロックの前記突出さや管と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化し、かつ前記芯材設置工程で設置された前記芯材と前記上部部材ブロックの前記上部部材さや管とを一体化する上部部材ブロック設置工程と、を有することを特徴とする水域構造物の施工方法である。

【0029】

本発明に係る水域構造物の施工方法の第２、３、５、６の態様において、前記杭用さや管と該杭用さや管に差し込まれた前記杭との間隙に、グラウト材を充填してもよい。

【0030】

本発明に係る水域構造物の施工方法の第４〜６の態様において、前記芯材と該芯材が差し込まれた前記突出さや管との間隙にグラウト材を充填し、前記芯材と該芯材が差し込まれた前記上部部材さや管との間隙にグラウト材を充填してもよい。

【0031】

本発明に係る水域構造物の施工方法の第１〜６の態様において、前記底版ブロックの前記突出さや管と該突出さや管に差し込まれた前記上部部材さや管との間隙に、グラウト材を充填してもよい。

【0032】

前記上部部材ブロックは、例えば、堰柱を構成する部材としてもよい。

【0033】

前記底版ブロックは、前記中空部への注水前は水面に浮くことができることが好ましい。

【発明の効果】

【0034】

本発明に係る水域構造物および水域構造物の施工方法によれば、施工地点の水を排出することが不要な上に、比較的水深の浅い地点でも施工が可能で、かつ、施工に用いる重機や船舶の大きさを従来よりも小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本発明の実施形態に係る水域構造物を鉛直面で切断した断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）

【図2】本発明の実施形態に係る水域構造物を上方から見た平面図

【図3】本実施形態に係る水域構造物の底版ブロックを鉛直面で切断した断面図（図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）

【図4】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図

【図5】本実施形態に係る水域構造物の堰柱ブロックを鉛直面で切断した断面図（図６のＶ−Ｖ線断面図）

【図6】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図

【図7】本実施形態に係る水域構造物の施工の途中段階を模式的に示す側面図

【図8】本実施形態に係る水域構造物の施工の途中段階を模式的に示す側面図

【図9】本実施形態に係る水域構造物の施工の途中段階を模式的に示す側面図

【図10】本実施形態に係る水域構造物の施工の途中段階を模式的に示す側面図

【図11】本実施形態に係る水域構造物の施工の途中段階を模式的に示す側面図

【図12】本実施形態に係る水域構造物の施工の途中段階を模式的に示す側面図

【図13】本実施形態に係る水域構造物の施工の途中段階を模式的に示す側面図

【図14】本実施形態に係る水域構造物の施工の途中段階を模式的に示す側面図

【図15】本実施形態に係る水域構造物の施工の途中段階を模式的に示す側面図

【図16】本実施形態に係る水域構造物の施工の途中段階を模式的に示す側面図

【図17】本実施形態に係る水域構造物の施工の最終段階を模式的に示す側面図

【図18】本実施形態に係る水域構造物を用いた構造物を模式的に示す側面図

【発明を実施するための形態】

【0036】

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。

【0037】

図１は、本発明の実施形態に係る水域構造物を鉛直面で切断した断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）であり、図２は、本発明の実施形態に係る水域構造物を上方から見た平面図である。図３は、本実施形態に係る水域構造物の底版ブロックを鉛直面で切断した断面図（図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、本実施形態に係る水域構造物の堰柱ブロックを鉛直面で切断した断面図（図６のＶ−Ｖ線断面図）であり、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。図７〜図１７は、本実施形態に係る水域構造物の各施工段階を模式的に示す側面図である。図１８は、本実施形態に係る水域構造物を用いた構造物を模式的に示す側面図である。

【0038】

（本実施形態に係る水域構造物１０の構造の概要）
図１および図２に示すように、本実施形態に係る水域構造物１０は、鋼管杭１２と、底版ブロック１４と、芯材１６と、堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８と、を備えてなる水門躯体の下部構造であるが、水域構造物１０を構成する各部材（鋼管杭１２、底版ブロック１４、芯材１６、堰柱ブロック１８）は、対象の水底に据え付けられて連結されるまでは別部材になっており、別々に運搬できるようになっている。

【0039】

鋼管杭１２は円筒状の鋼管であり、所定の支持力が確保できる深さまで地中に打ち込まれており、底版ブロック１４を下方から支持して水域構造物１０を安定させて、台風等の悪天時や地震による津波襲来時にも水域構造物１０全体が転倒することのないようにする役割を有する。鋼管杭１２の頭部には、補強のためにコンクリートを打設することが好ましく、本実施形態では鋼管杭１２の頭部にはコンクリートが打設されている。ここで、鋼管杭１２の頭部とは、鋼管杭１２の上端の位置から、地盤面（水底）よりも鋼管杭１２の杭径程度下方の位置までのことである。そして、頭部にコンクリートが打設された鋼管杭１２の上端部には、底版ブロック１４の杭用さや管１４Ｂが差し込まれていて、グラウト材４０により一体化されている。鋼管杭１２の上端部が底版ブロック１４の杭用さや管１４Ｂに、鋼管杭１２の杭径以上の長さだけ差し込まれていれば、その接合部に要求される必要な強度を確保できることが多い。本実施形態では、鋼管杭１２は水底に打設されており、グラウト材４０の充填は水中での施工となるため、グラウト材４０としては、水中不分離性セメントミルク、水中不分離性モルタルまたは水中不分離性コンクリートを用いることが好ましい。

【0040】

なお、本実施形態では杭として鋼管杭１２を用いているが、本発明に適用可能な杭は鋼管杭に限定されるわけではなく、本発明においては、例えばＨ形の鋼材を杭として用いることもできる。また、本発明に適用可能な杭の材質は鋼製に限定されるわけではなく、例えばコンクリート製の杭等を用いることもできる。

【0041】

底版ブロック１４は版状の部材であり、その底面（底面鋼板１４Ｅ）が、基礎捨石層８２および均しコンクリート８４（図９〜図１８参照）を介して地盤１に接地されていて広い受圧面積を有しているとともに、鋼管杭１２を介して地盤１に固定されており、水域構造物１０の全体を安定性よく支持する土台の役割を有する。底版ブロック１４は突出さや管１４Ａおよび杭用さや管１４Ｂを有しており、底版ブロック１４は、突出さや管１４Ａを介して堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８と強固に連結できるようになっており、また、杭用さや管１４Ｂを介して鋼管杭１２と強固に連結できるようになっている。水底に沈設後の底版ブロック１４の上面と水底との位置関係は特に限定されないが、水流の影響を抑える点で、底版ブロック１４の上面が水底の地表面とほぼ一致するようにすることが好ましい。なお、均しコンクリート８４は、水底および地盤の状況や構造物の種類によっては省略してもよい。

【0042】

芯材１６は、堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８と底版ブロック１４との間の応力伝達を強固にする役割を有し、突出さや管１４Ａの内側に差し込まれ、鉛直方向に立設され、芯材１６の上端は突出さや管１４Ａの上端よりも高い位置に達している。この状態において、突出さや管１４Ａと芯材１６との間の隙間にはグラウト材４２が充填されており、突出さや管１４Ａと芯材１６とは一体化されている。そして、突出さや管１４Ａと芯材１６とを一体化した後、堰柱ブロック１８の堰柱さや管（上部部材さや管）１８Ａが突出さや管１４Ａおよび芯材１６の外側に差し込まれるように、堰柱ブロック１８が配置されており、この配置状態において堰柱さや管１８Ａの内側にはグラウト材４４が充填されていて、突出さや管１４Ａ、芯材１６および堰柱さや管（上部部材さや管）１８Ａは一体化されている。グラウト材４２、４４としては、水中不分離性セメントミルク、水中不分離性モルタルまたは水中不分離性コンクリートを用いることが好ましい。

【0043】

芯材１６の材質および形状は、必要な強度および剛度が確保されていれば、特には限定されず、例えば鋼管や棒状の鋼材（鋼板を切り出して溶接によりＩ型断面にビルドアップした鋼材や既製のＨ形鋼等）を用いることができる。

【0044】

また、水門の場合、堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８の内側面の凹部１８Ｆに取り付けられた戸当りに沿って水門扉体５２（図１８参照）が昇降するので、堰柱ブロック１８の傾きを厳密に管理する必要があるが、芯材１６はこの管理を容易にする役割も有する。堰柱さや管（上部部材さや管）１８Ａが突出さや管１４Ａおよび芯材１６の外側に差し込まれるように、堰柱ブロック１８を配置した後、芯材１６の上端と堰柱さや管１８Ａの隙間にクサビ状の治具を打ち込むことで堰柱ブロック１８の傾きも容易に調整することができる。

【0045】

なお、堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８によって底版ブロック１４上に構築される堰柱（上部部材）の高さが低い場合には、底版ブロック１４の突出さや管１４Ａの高さを堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８の天端付近まで立ち上げることで、芯材１６を省略しても安全性が確保できる場合も考えられる。この場合には、芯材１６を省略してもよい。

【0046】

堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８は、水門扉体５２を支持する役割を有する。堰柱ブロック１８は、堰柱さや管（上部部材さや管）１８Ａをその内部空間が上下方向に開口するように備えている。そして、前述したように、堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａが突出さや管１４Ａおよび芯材１６の外側に差し込まれるように、堰柱ブロック１８が底版ブロック１４の上に配置されており、この配置状態において堰柱さや管１８Ａの内側にはグラウト材４４が充填されていて、突出さや管１４Ａ、芯材１６および堰柱さや管１８Ａはグラウト材４４を介して一体化されている。これにより、水門扉体５２が波浪等から受けた外力は、堰柱ブロック１８を介して底版ブロック１４に伝達され、地盤１に伝達される。

【0047】

なお、堰柱ブロック１８は上下方向に複数段積むようにすることも可能である。堰柱ブロック１８を上下方向に複数段積む場合、最下段の堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａのみに突出さや管１４Ａが突出さや管１４Ａの管径以上差し込まれていれば安全性が確保されることが多い。最下段の堰柱ブロック１８よりも上段の堰柱さや管１８Ａに突出さや管１４Ａを差し込む必要がない場合、最下段の堰柱ブロック１８よりも上段の堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａの管径は、芯材１６を差し込むことができる管径であればよく、最下段の堰柱ブロック１８の管径よりも小さくすることも可能である。

【0048】

（底版ブロック１４の詳細について）
図３および図４に示すように、底版ブロック１４は、突出さや管１４Ａと、杭用さや管１４Ｂと、上面外壁１４Ｃと、側面外壁１４Ｄと、底面鋼板１４Ｅと、隔壁鋼板１４Ｆと、を備えてなる。突出さや管１４Ａと杭用さや管１４Ｂは鋼管であり、上面外壁１４Ｃおよび側面外壁１４Ｄは鋼とコンクリートの合成版であり、底面鋼板１４Ｅは鋼板である。上面外壁１４Ｃおよび側面外壁１４Ｄを構成する鋼とコンクリートの合成版は、内面に鋼板が配置され外面にコンクリートが配置されてなり、鋼板の外面に所定の間隔で取り付けられた複数のスタッドによって鋼板とコンクリートが一体化された構造である。

【0049】

突出さや管１４Ａは、その内部空間が少なくとも上方に開口するように設けられており、杭用さや管１４Ｂは、その内部空間が少なくとも下方に開口するように設けられている。突出さや管１４Ａは、底版ブロック１４の上面よりも上方の位置まで延伸している。一方、杭用さや管１４Ｂは、底版ブロック１４の上面および下面の間に収まっている。

【0050】

突出さや管１４Ａおよび杭用さや管１４Ｂは、上面外壁１４Ｃの鋼板との溶接および上面外壁１４Ｃのコンクリートとの付着力により上面外壁１４Ｃに連結されており、また溶接により底面鋼板１４Ｅと連結されている。なお、突出さや管１４Ａの内部空間は上方が開口しているだけでなく、下方が開口していてもよく、突出さや管１４Ａの内部空間は上下方向に開口していてもよい。また、杭用さや管１４Ｂの内部空間は下方に開口しているだけでなく、上方に開口していてもよく、杭用さや管１４Ｂの内部空間は上下方向に開口していてもよい。本実施形態では、突出さや管１４Ａの内部空間は上方のみが開口しているものとして、また、杭用さや管１４Ｂの内部空間は上下方向に開口しているものとして、図１〜図４を描いている。杭用さや管１４Ｂの内部空間が上下方向に開口している場合、鋼管杭１２を施工地点の水底に打設するよりも前に底版ブロック１４を沈設して、その後に、杭用さや管１４Ｂの内側の水底に鋼管杭１２を打設してもよい。

【0051】

突出さや管１４Ａの内側には芯材１６が差し込まれ、また、突出さや管１４Ａの外側には上部部材さや管１８Ａが差し込まれ、杭用さや管１４Ｂの内側には鋼管杭１２が差し込まれる。この状態において、突出さや管１４Ａと芯材１６との間の隙間にはグラウト材４２が充填されており、突出さや管１４Ａと芯材１６とは一体化されており、また、堰柱さや管１８Ａの内側にはグラウト材４４が充填されていて、突出さや管１４Ａ、芯材１６および堰柱さや管（上部部材さや管）１８Ａは一体化されており、また、杭用さや管１４Ｂの内側には、グラウト材４０が充填されていて、杭用さや管１４Ｂと鋼管杭１２は一体化されている。

【0052】

突出さや管１４Ａの外周面および杭用さや管１４Ｂの外周面、上面外壁１４Ｃの内側の面、底面鋼板１４Ｅの上側の面、および隔壁鋼板１４Ｆで囲まれた部位は、中空部１４Ｇとなっている。この中空部１４Ｇには、底版ブロック１４を水底に沈設する際に注水されるが、底版ブロック１４を水底の所定の位置（底版ブロック１４の杭用さや管１４Ｂが、予め水底の所定位置に設置された鋼管杭１２に差し込まれるような位置）に沈設した後、水中コンクリートを充填してもよい。図示はしていないが、中空部１４Ｇの上側の上面外壁１４Ｃには、中空部１４Ｇへの注水や水中コンクリートの充填が可能なように、貫通孔が設けられている。

【0053】

隔壁鋼板１４Ｆは補強のための部材であり、突出さや管１４Ａおよび杭用さや管１４Ｂの位置を保持するとともに、底版ブロック１４の全体の形状を保持する役割を有し、突出さや管１４Ａおよび杭用さや管１４Ｂの外面、上面外壁１４Ｃの内側の鋼板の下面、側面外壁１４Ｄの内側の鋼板の内面、および底面鋼板１４Ｅの上面と溶接により連結されている。

【0054】

杭用さや管１４Ｂは、鋼管杭１２の上端部に差し込まれているが、前述したように、鋼管杭１２と杭用さや管１４Ｂとの間にはグラウト材４０が充填されて一体化され、これにより鋼管杭１２は底版ブロック１４と一体化される。前述したように、鋼管杭１２の上端部が底版ブロック１４の杭用さや管１４Ｂに、鋼管杭１２の杭径以上の長さだけ差し込まれていれば、その接合部に要求される必要な強度を確保できることが多い。

【0055】

突出さや管１４Ａと杭用さや管１４Ｂとは、前述したように、上面外壁１４Ｃの鋼板との溶接および上面外壁１４Ｃのコンクリートとの付着力により上面外壁１４Ｃに連結されており、また溶接により底面鋼板１４Ｅと連結されているので、突出さや管１４Ａ、杭用さや管１４Ｂ、上面外壁１４Ｃ、側面外壁１４Ｄおよび底面鋼板１４Ｅは相互に応力を伝達することができるようになっている。このため、水門扉体５２が波浪等から受けて堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８に伝達された外力は、突出さや管１４Ａを介して底版ブロック１４の全体に伝達され、そして、底版ブロック１４の杭用さや管１４Ｂを介して鋼管杭１２から地盤１に伝達されるので、水域構造物１０は外力に対して安定した抵抗力を発揮することができる。

【0056】

突出さや管１４Ａおよび杭用さや管１４Ｂの管厚と径、底面鋼板１４Ｅの板厚、および、上面外壁１４Ｃおよび側面外壁１４Ｄを構成する材料とその形状は、想定される外力に応じて設計すればよい。したがって、安全性が確認できれば、突出さや管１４Ａおよび杭用さや管１４Ｂは鋼管以外の材料および形状としてもよい。また、安全性が確認できれば、上面外壁１４Ｃおよび側面外壁１４Ｄは、鋼とコンクリートの合成構造でなくてもよく、例えば鋼板のみで構成してもよいし、プレキャスト鉄筋コンクリートで構成してもよいし、プレキャストコンクリートで構成してもよい。あるいは、鋼およびコンクリート以外の材料で構成してもよい。また、安全性が確認できれば、底面鋼板１４Ｅは、鋼板でなくてもよく、例えば鋼とコンクリートの合成構造で構成してもよいし、プレキャスト鉄筋コンクリートで構成してもよいし、プレキャストコンクリートで構成してもよい。あるいは、鋼およびコンクリート以外の材料で構成してもよい。

【0057】

底版ブロック１４においては、突出さや管１４Ａと杭用さや管１４Ｂは、前述したように、上面外壁１４Ｃの鋼板との溶接および上面外壁１４Ｃのコンクリートとの付着力により上面外壁１４Ｃに連結されており、また溶接により底面鋼板１４Ｅと連結されているが、必要な応力伝達能力を確保できるのであれば、溶接ではなくそれ以外の連結機構を用いてもよい。

【0058】

以上説明した底版ブロック１４は、水域構造物１０を構成する一部材に過ぎず、また、中空部１４Ｇを有する。したがって、底版ブロック１４の重量は比較的軽く、底版ブロック１４を施工地点まで回航または曳航する際の吃水が小さくなるので、水深の浅い地点でも施工を行うことができる。また、底版ブロック１４を施工地点まで回航または曳航するのに用いる船舶も小型化することができ、使用船舶の吃水の点でも水深の浅い地点で施工を行うことに有利に働く。さらに、使用船舶の小型化により施工現場への入域および退域ならびに旋回に必要な海面面積を小さくすることもできる。

【0059】

また、陸上で水域構造物の大半以上を製作して、施工現場まで水上輸送する場合に用いる重機については、浜出し時に使用する起重機船が最も大型であり、これまでの実績では、７００ｔ吊り以上の大型起重機船が使用されている。しかし、７００ｔ吊り以上の大型起重機船は国内に数基しかないため、７００ｔ吊り以上の大型起重機船を用いる場合、所望の時期に手配ができなくなるリスクがあり、また、コストアップにつながる。一方、本実施形態で用いる底版ブロック１４は、水域構造物１０を構成する一部材に過ぎず、また中空部１４Ｇを有することから軽量であり、７００ｔ吊り以上の大型起重機船を用いる必要がない。したがって、軽量な底版ブロック１４を用いることにより、起重機船の選択肢が増え、工程管理およびコスト面で多大なメリットがある。

【0060】

また、陸上で水域構造物の大半以上を製作して、施工現場まで水上輸送する場合、起重機船で浜出しするため、水域構造物は岸壁近傍で製作するところ、軽量な底版ブロック１４を用いることにより、浜出しに使用する起重機船を小さくすることができ、水深が浅い岸壁でも水域構造物の製作が可能となり、製作場所の選択肢が増える。したがって、本実施形態で用いる底版ブロック１４は、この点でも工程管理上およびコスト面においてメリットがある。

【0061】

なお、突出さや管１４Ａは、その内部空間が上下の両方向に開口するように設けられていてもよい。突出さや管１４Ａがその内部空間が上下の両方向に開口するように設けられている場合、上方から芯材１６を差し込むだけでなく、下方から鋼管杭１２を差し込むことも可能であり、そのような突出さや管１４Ａは、底版ブロック１４を鋼管杭１２と連結させる役割および底版ブロック１４を堰柱１８の堰柱さや管１８Ａと連結させる役割の２つの役割を果たすことができる。突出さや管１４Ａのうち、その内部空間が上下の両方向に開口するように設けられていて、前記した２つの役割を有する突出さや管１４Ａは設計によって任意に設定することができ、例えば、図４に示す２列の突出さや管１４Ａ（１列につき８つの突出さや管１４Ａがある）において、いくつかの突出さや管１４Ａに前記した２つの役割を担わせるように設計することができる。

【0062】

突出さや管１４Ａがその内部空間が上下の両方向に開口するように設けられていて、下方から突出さや管１４Ａに鋼管杭１２が差し込まれている場合、上方から突出さや管１４Ａに差し込まれる芯材１６は、頭部にコンクリートが打設された鋼管杭１２の天端に上載されることになる。このため、突出さや管１４Ａに差し込まれる芯材１６の長さが短くなるが、芯材１６はその径の１．５倍以上の長さだけ突出さや管１４Ａに差し込むことができれば安全性が確保されることが多い。

【0063】

（堰柱ブロック１８の詳細について）
図５および図６に示すように、堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８は、堰柱さや管（上部部材さや管）１８Ａと、堰柱外壁１８Ｂと、堰柱底面鋼板１８Ｃと、堰柱隔壁鋼板１８Ｄと、を有してなる。堰柱さや管１８Ａは鋼管であり、堰柱外壁１８Ｂは鋼とコンクリートの合成版であり、堰柱底面鋼板１８Ｃおよび堰柱隔壁鋼板１８Ｄは鋼板である。堰柱外壁１８Ｂを構成する鋼とコンクリートの合成版は、内面に鋼板が配置され外面にコンクリートが配置されてなり、鋼板の外面に所定の間隔で取り付けられた複数のスタッドによって鋼板とコンクリートが一体化された構造である。

【0064】

堰柱さや管１８Ａは、その内部空間が上下方向に開口するように設けられていて、堰柱ブロック１８の上面および下面の間に収まっている。堰柱さや管１８Ａは、溶接により堰柱底面鋼板１８Ｃに連結されている。堰柱さや管１８Ａと連結される堰柱底面鋼板１８Ｃの部位には、堰柱さや管１８Ａの外形と同じ形状の貫通孔が設けられている。

【0065】

堰柱さや管（上部部材さや管）１８Ａは堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８の耐力に寄与する。また、堰柱さや管１８Ａは突出さや管１４Ａおよび芯材１６の外周を取り囲んで、突出さや管１４Ａおよび芯材１６と堰柱さや管１８Ａとの間のグラウト材４４を拘束し、堰柱ブロック１８が受けた外力を確実に堰柱ブロック１８から底版ブロック１４に伝達できるようにする役割も果たす。したがって、堰柱さや管（上部部材さや管）１８Ａの上端の位置は、突出さや管１４Ａの上端の位置および芯材１６の上端の位置よりも高い位置にあることが好ましい。

【0066】

堰柱さや管１８Ａの外周面、堰柱外壁１８Ｂの内側の面、堰柱底面鋼板１８Ｃの上側の面、および堰柱隔壁鋼板１８Ｄで囲まれた部位は、中空部１８Ｅとなっている。この中空部１８Ｅには、堰柱ブロック１８を沈設する際に注水されるが、堰柱ブロック１８を水底に沈設された底版ブロック１４上の所定の位置（堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａが、水底の所定位置に設置された底版ブロック１４の突出さや管１４Ａに差し込まれるような位置）に沈設した後、水中コンクリートを充填してもよい。

【0067】

堰柱隔壁鋼板１８Ｄは補強のための部材であり、堰柱さや管１８Ａの位置を保持するとともに、堰柱ブロック１８の全体の形状を保持する役割を有し、堰柱さや管１８Ａの外面、堰柱外壁１８Ｂの内側の鋼板の内面、および堰柱底面鋼板１８Ｃの上面と溶接により連結されている。

【0068】

堰柱さや管１８Ａの管厚と径、堰柱底面鋼板１８Ｃの板厚、および、堰柱外壁１８Ｂを構成する材料とその形状は、想定される外力に応じて設計すればよい。したがって、安全性が確認できれば、堰柱さや管１８Ａは鋼管以外の材料および形状としてもよい。また、安全性が確認できれば、堰柱外壁１８Ｂは、鋼とコンクリートの合成構造でなくてもよく、例えば鋼板のみで構成してもよいし、プレキャスト鉄筋コンクリートで構成してもよいし、プレキャストコンクリートで構成してもよい。あるいは、鋼およびコンクリート以外の材料で構成してもよい。また、安全性が確認できれば、堰柱底面鋼板１８Ｃおよび堰柱隔壁鋼板１８Ｄは、鋼板でなくてもよく、例えば鋼とコンクリートの合成構造で構成してもよいし、プレキャスト鉄筋コンクリートで構成してもよいし、プレキャストコンクリートで構成してもよい。あるいは、鋼およびコンクリート以外の材料で構成してもよい。

【0069】

堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａは、前述したように、溶接により堰柱底面鋼板１８Ｃと連結されているが、必要な応力伝達能力を確保できるのであれば、溶接ではなくそれ以外の連結機構を用いてもよい。

【0070】

なお、図２および図６に示すように、堰柱外壁１８Ｂの内側の中央部付近には、上下方向に溝状の凹部１８Ｆが設けられているが、凹部１８Ｆは、水門扉体５２（図１８参照）を昇降させるのに用いる戸当りを取り付けるための部位である。

【0071】

以上説明した堰柱ブロック１８は、水域構造物１０を構成する一部材に過ぎず、また、中空部１８Ｅを有する。したがって、堰柱ブロック１８の重量は比較的軽く、運搬に用いる台船や据え付けに用いるクレーンも小型化することができ、水深の浅い地点でも施工を容易に行うことができる。

【0072】

なお、前述したように、堰柱ブロック１８は上下方向に複数段積むようにすることも可能である。堰柱ブロック１８を上下方向に複数段積む場合、最下段の堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａのみに突出さや管１４Ａが突出さや管１４Ａの管径以上差し込まれていれば安全性が確保されることが多い。最下段の堰柱ブロック１８よりも上段の堰柱さや管１８Ａに突出さや管１４Ａを差し込む必要がない場合、最下段の堰柱ブロック１８よりも上段の堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａの管径は、芯材１６を差し込むことができる管径であればよく、最下段の堰柱ブロック１８の管径よりも小さくすることも可能である。

【0073】

また、堰柱ブロック１８を上下方向に複数段積むようにする場合、堰柱ブロック１８の高さを小さくすることができるので、堰柱ブロック１８の重量をより軽くすることができ、運搬に用いる台船や据え付けに用いるクレーンも小型化することができ、水深の浅い地点でも施工をより容易に行うことができる。

【0074】

（底版ブロック１４と堰柱ブロック１８との接合部の詳細について）
底版ブロック１４と堰柱ブロック１８との接合部には底版ブロック１４の突出さや管１４Ａ、芯材１６および堰柱さや管（上部部材さや管）１８Ａが配置されている。なお、本明細書においては、底版ブロック１４と堰柱ブロック１８との接合部とは、水域構造物１０の完成後において底版ブロック１４の突出さや管１４Ａが存在する高さ範囲の堰柱ブロック（上部部材ブロック）１８の部位を意味し、図１において符号１８Ｇで示す範囲である。

【0075】

図１および図２に示すように、接合部１８Ｇにおいては、芯材１６の周囲を突出さや管１４Ａが囲み、さらに突出さや管１４Ａの周囲を堰柱さや管１８Ａが囲んだ構造となっている。波浪等により水門扉体５２に加わった外力は堰柱ブロック１８に伝達され、そのモーメントは、底版ブロック１４と堰柱ブロック１８との接合部１８Ｇの下端で最も過大となるが、接合部１８Ｇでは芯材１６の周囲を突出さや管１４Ａが囲んでおり、芯材１６と突出さや管１４Ａとの間のグラウト材４２は芯材１６と突出さや管１４Ａとによりはさまれて強力に拘束されており、芯材１６からグラウト材４２を介して突出さや管１４Ａへと効率的に断面力は伝達される。また、突出さや管１４Ａの周囲をさらに堰柱さや管１８Ａが囲んでおり、突出さや管１４Ａと堰柱さや管１８Ａとの間のグラウト材４４も突出さや管１４Ａと堰柱さや管１８Ａとによりはさまれて強力に拘束されており、堰柱さや管１８Ａから突出さや管１４Ａへも断面力が効率的に伝達される。そして、突出さや管１４Ａへ伝達された断面力は、底版ブロック１４から鋼管杭１２を介して地盤１に伝達されるので、水域構造物１０は外力に対して安定した抵抗力を発揮することができる。

【0076】

なお、芯材１６と突出さや管１４Ａとの間の応力伝達は、主にグラウト材４２の圧縮力によりなされる。

【0077】

底版ブロック１４と堰柱ブロック１８との接合部１８Ｇを耐力面から考えてみると、接合部１８Ｇの水平断面には、芯材１６と底版ブロック１４の突出さや管１４Ａが存在しており、これら２つの鋼管により鋼材量を稼ぐことができ、水門扉体５２が波浪等により受けた時に生じる断面力に対しても十分な量の鋼材で抵抗することができる。また、芯材１６と突出さや管１４Ａによる鋼材量では想定される外力に必要な鋼材量に足らない場合でも、比較的少量の鉄筋を追加するだけで済むので、良好な施工性を確保できる。これに対して、鉄筋のみで必要な鋼材量を確保しようとすると、鉄筋の配置が密になりすぎ、グラウト材充填時の施工性の確保と必要な鉄筋量の配置を両立することが困難になることがある。また、鉄筋のみで必要な鋼材量を確保できたとしても、現場で多くの鉄筋を配置する工程が必要となり、現地施工期間が長くなってしまう。

【0078】

このように、本実施形態に係る水域構造物１０は、芯材１６および突出さや管１４Ａによって鋼材量を稼ぐことができ、接合部１８Ｇに鉄筋を配置することが不要になるか、あるいは必要になっても少量で済むので、良好な施工性を確保できる。この施工性に対する効果は、本実施形態に係る水域構造物１０（水門躯体の下部構造）のように水中で施工する必要のある構造物の場合に特に大きくなる。

【0079】

以上述べたように、底版ブロック１４の突出さや管１４Ａと堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａは、グラウト材４２、４４を拘束する観点、および接合部１８Ｇの水平断面における鋼材量を稼ぐ観点から、ある程度以上の板厚を有していることが好ましい。

【0080】

底版ブロック１４の突出さや管１４Ａの長さは、想定される外力によって生じる断面力を、芯材１６と突出さや管１４Ａとの間、および突出さや管１４Ａと堰柱さや管１８Ａとの間で効率的に伝達するのに必要な長さに設定する。具体的には例えば、他の部位の破壊前に突出さや管１４Ａとグラウト材４２、４４との間で剥離が生じない長さに設定することが考えられるが、芯材１６と突出さや管１４Ａとの間、および突出さや管１４Ａと堰柱さや管１８Ａとの間の断面力の伝達をより安定させる点で、突出さや管１４Ａは少なくとも突出さや管１４Ａの管径以上を底版ブロック１４の上面よりも突出させることが好ましい。また、突出さや管１４Ａとグラウト材４２、４４との間の接着力を向上させるために、突出さや管１４Ａの外面と内面の両面に機械的な凹凸等を設けたり、グラウト材４２、４４との間の接着力を向上させる下地剤等を塗布しておくことも好ましい。

【0081】

（堰柱ブロック１８および鋼管杭１２の天端の納まりについて）
堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａの上端は、堰柱ブロック１８の天端よりも少し低くし、また、芯材１６の上端は堰柱ブロック１８の天端よりも少し低くし、堰柱さや管１８Ａの上端および芯材１６の上端を上方から覆う取り外し可能なゴムパッキン等を配置し、さらにその上方に養生材を配置し、さらに養生材を上方から覆う取り外し可能な蓋を設けてもよい。ゴムパッキンは、芯材１６の上端および堰柱さや管１８Ａの上端に直接接して芯材１６の上端および堰柱さや管１８Ａの上端を保護するが、芯材１６の上端および堰柱さや管１８Ａの上端を保護できる養生であればゴムパッキンでなくてもよい。ただし、芯材１６の上端および堰柱さや管１８Ａの上端に直接接する養生材はゴムパッキンのように柔軟性のある材質のものが好ましい。また、養生材を上方から覆う取り外し可能な蓋の材質は特に限定されず、例えばコンクリート製または鋼製とすることができる。堰柱ブロック１８の天端の納まりをこのようにした場合、将来、堰柱ブロック１８の長さを延長することが可能となった時でも、条件によっては対応が可能となる。

【0082】

なお、堰柱ブロック１８の上方にさらに門柱５０（図１８参照）等を設ける場合は、芯材１６の長さを長くして、堰柱ブロック１８の上端を超える長さとしてもよい。この場合には、前記した養生（ゴムパッキン、養生材、蓋）は不要となり、堰柱ブロック１８の上端を超えた芯材１６の部位は門柱５０等の一部を構成することになる。

【0083】

また、堰柱さや管１８Ａの内側に充填するグラウト材４４を堰柱ブロック１８の上端まで充填してしまい、芯材１６の上端および堰柱さや管１８Ａの上端をグラウト材４４で覆ってしまってもよい。このようにした場合、将来、堰柱ブロック１８の長さを延長することが難しくなるが、前記した養生（ゴムパッキン、養生材、蓋）よりも施工に手間がかからず工事費の低減につながる。

【0084】

鋼管杭１２は延長することがほとんど考えられず、また鋼管杭１２の上端は水中となるので、鋼管杭１２の上端は、底版ブロック１４の杭用さや管１４Ｂに充填されるグラウト材４０で覆ってしまえばよい。前記した養生（ゴムパッキン、養生材、蓋）を行ってもよいが、その必要性は小さい。

【0085】

（本実施形態に係る水域構造物１０の変形例）
本実施形態に係る水域構造物１０（水門躯体の下部構造）の基礎構造は、鋼管杭１２を基礎とする杭基礎構造であるが、本発明の水域構造物の基礎構造は杭基礎構造に限定されるわけではなく、施工地点の条件に応じた設計で安全性が確認できれば、杭を設置しない直接基礎構造としてもよい。

【0086】

直接基礎構造とする場合、鋼管杭１２が不要となるので、底版ブロック１４の杭用さや管１４Ｂも不要となる。

【0087】

（本実施形態に係る水域構造物１０の施工手順の一例）
図７〜図１８は、本実施形態に係る水域構造物１０の施工手順の一例の各施工段階を模式的に示す図である。なお、図１、図２に記載の水域構造物１０では鋼管杭１２を５列に記載し、図３、図４に記載の底版ブロック１４では杭用さや管１４Ｂを５列に記載しているが、図示の都合上、図８〜図１８では鋼管杭１２を３列に記載しており、図１０〜図１８では杭用さや管１４Ｂを３列に記載している。

【0088】

本実施形態に係る水域構造物１０の施工に際しては、まず、図７に示すように、底版ブロック１４を沈設する地点の水底８０を必要な深さまで床掘りして、床掘り部８０Ａを設ける。図７において、符号９０は水面を示す。

【0089】

次に、図８に示すように、鋼管杭１２を、床掘り部８０Ａの所定の位置において、所定の支持力が確保できる深さまで地中に打ち込む。鋼管杭１２を所定の深さまで地中に打ち込んだ後、鋼管杭１２の頭部を補強するため、鋼管杭１２の頭部にコンクリートを打設することが好ましい。ここで、鋼管杭１２の頭部とは、鋼管杭１２の上端の位置から、床掘り部８０Ａの床掘り面よりも鋼管杭１２の杭径程度下方の位置までのことである。

【0090】

次に、図９に示すように、床掘り部８０Ａに基礎捨石を敷き詰めて基礎捨石層８２を造成し、造成した基礎捨石層８２の上に均しコンクリート８４を打設する。

【0091】

次に、図１０に示すように、底版ブロック１４を施工地点まで回航または曳航して水上輸送する。前述したように、底版ブロック１４は、水域構造物１０を構成する一部材に過ぎず、また、中空部１４Ｇを有する。したがって、底版ブロック１４の重量は比較的軽く、底版ブロック１４を施工地点まで回航または曳航する際の吃水が小さくなるので、水深の浅い地点でも施工を行うことができる。また、底版ブロック１４を施工地点まで回航または曳航するのに用いる船舶も小型化することもできる。さらに、使用船舶の小型化により、施工現場への入域および退域ならびに旋回に必要な海面面積を小さくすることもできる。

【0092】

次に、図１１に示すように、底版ブロック１４を施工地点まで回航または曳航した後、底版ブロック１４の中空部１４Ｇに注水して、杭用さや管１４Ｂが鋼管杭１２に差し込まれるように底版ブロック１４を水底に沈設する。沈設する際には、鋼管杭１２の頭部に仮受およびレベル調整ための機構（特許第３６２７０９５号）を設けておき、底版ブロック１４の据え付け精度を確保することが好ましい。また、均しコンクリート８４と底版ブロック１４との間の隙間には、必要に応じてグラウト材を充填することが好ましい。

【0093】

次に、図１２に示すように、鋼管杭１２の上端部が差し込まれた底版ブロック１４の杭用さや管１４Ｂにグラウト材４０を充填し、鋼管杭１２と杭用さや管１４Ｂとの間の隙間をグラウト材４０で充填して、一体化する。グラウト材４０としては、水中不分離性セメントミルク、水中不分離性モルタルまたは水中不分離性コンクリートを用いることが好ましい。

【0094】

また、必要に応じ、底版ブロック１４の中空部１４Ｇに水中コンクリートを充填する。

【0095】

次に、図１３に示すように、底版ブロック１４の突出さや管１４Ａに芯材１６を差し込み、突出さや管１４Ａと芯材１６との間の隙間にグラウト材４２を充填し、突出さや管１４Ａと芯材１６とを一体化する。芯材１６は、その上端が突出さや管１４Ａの上端よりも高い位置に達するように、突出さや管１４Ａの高さよりも長いものを用いる。グラウト材４２としては、水中不分離性セメントミルク、水中不分離性モルタルまたは水中不分離性コンクリートを用いることが好ましい。

【0096】

次に、図１４に示すように、陸上の工場で製作した堰柱ブロック１８を台船９２で施工現場まで水上輸送する。

【0097】

次に、堰柱ブロック１８を起重機船または陸上クレーン等により持ち上げ、図１５に示すように、堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａを、突出さや管１４Ａおよび芯材１６に差し込むように、堰柱ブロック１８を底版ブロック１４の上に据え付ける。

【0098】

次に、図１６に示すように、堰柱ブロック１８の堰柱さや管１８Ａの内側にグラウト材４４を充填し、底版ブロック１４の突出さや管１４Ａと堰柱さや管１８Ａとの間の隙間、および芯材１６と堰柱さや管１８Ａとの間の隙間をグラウト材４４で充填し、突出さや管１４Ａ、芯材１６および堰柱さや管１８Ａを一体化する。グラウト材４４としては、水中不分離性セメントミルク、水中不分離性モルタルまたは水中不分離性コンクリートを用いることが好ましい。

【0099】

また、必要に応じ、堰柱ブロック１８の中空部１８Ｅに水中コンクリートを充填する。

【0100】

次に、図１７に示すように、沈設した底版ブロック１４の周囲の床掘り部８０Ａを埋め戻して埋戻し部８６を設け、底版ブロック１４の上端の位置と水底８０の位置が連続的につながるようにする。

【0101】

水門躯体の下部構造である水域構造物１０の施工完了後、必要に応じて、図１８に示すように、堰柱ブロック１８の上に門柱５０等を施工したり、堰柱ブロック１８の間に水門扉体５２を取り付けて、構造物を最終的に完成させる。

【0102】

なお、本実施形態に係る水域構造物１０の変形例のように、杭を設置しない直接基礎構造とする場合、鋼管杭１２が不要となるので、底版ブロック１４の杭用さや管１４Ｂが不要となり、また、鋼管杭１２を設置する工程も不要となる。

【0103】

また、前述したように、芯材１６を省略しても安全性が確保できる場合には、芯材１６を省略してもよく、この場合には芯材１６を設置する工程も不要となる。

【符号の説明】

【0104】

１…地盤
１０…水域構造物
１２…鋼管杭
１４…底版ブロック
１４Ａ…突出さや管
１４Ｂ…杭用さや管
１４Ｃ…上面外壁
１４Ｄ…側面外壁
１４Ｅ…底面鋼板
１４Ｆ…隔壁鋼板
１４Ｇ…中空部
１６…芯材
１８…堰柱ブロック（上部部材ブロック）
１８Ａ…堰柱さや管（上部部材さや管）
１８Ｂ…堰柱外壁
１８Ｃ…堰柱底面鋼板
１８Ｄ…堰柱隔壁鋼板
１８Ｅ…中空部
１８Ｆ…凹部
１８Ｇ…接合部
４０、４２、４４…グラウト材
５０…門柱
５２…水門扉体
８０…水底
８０Ａ…床掘り部
８２…基礎捨石層
８４…均しコンクリート
８６…埋戻し部
９０…水面
９２…台船

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】