特開 2023-130842 接続構造および接続方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023130842

(43)【公開日】2023-09-21

(54)【発明の名称】接続構造および接続方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/12 20060101AFI20230913BHJP

   E02D 31/06 20060101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

E02D27/12 Z

E02D31/06 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022035369

(22)【出願日】2022-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】大浦 志郎

(72)【発明者】

【氏名】吉原 知佳

【テーマコード（参考）】

2D046

【Ｆターム（参考）】

2D046CA03

2D046CA05

(57)【要約】

【課題】プレキャスト上部工の孔の径をより小さくすることで、杭頭接続部の品質を確保した上で工程短縮が可能になる接続構造等を提供する。
【解決手段】接続構造１０は、斜杭４とコンクリート製のプレキャスト上部工２を接続するものである。接続構造１０では、プレキャスト上部工２に、突出管１１の上部が、プレキャスト上部工２のコンクリートに接するように埋設され、突出管１１の下部がプレキャスト上部工２の下方に突出する。屈曲形状の接合管１２の鉛直部分に、突出管１１の下端が挿入され、接合管１２の傾斜部分に、斜杭４の上端が挿入される。そして、接合管１２と突出管１１および斜杭４との間に充填材１３が充填される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

斜杭とコンクリート製のプレキャスト上部工との接続構造であって、
前記プレキャスト上部工に、突出管の上部が、前記プレキャスト上部工のコンクリートに接するように埋設され、
前記突出管の下部が前記プレキャスト上部工の下方に突出し、
屈曲形状の接合管の鉛直部分に、前記突出管の下端が挿入され、
前記接合管の傾斜部分に、前記斜杭の上端が挿入され、
前記接合管と前記突出管および前記斜杭との間に、充填材が充填されたことを特徴とする接続構造。

【請求項2】

前記斜杭は、上端に水平板を有し、
前記水平板の上に前記突出管の下端が載置されたことを特徴とする請求項１記載の接続構造。

【請求項3】

前記突出管の下部の側面に、前記充填材を充填するための孔が設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接続構造。

【請求項4】

前記接続構造は、港湾の桟橋における斜杭とプレキャスト上部工の接続構造であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の接続構造。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれかに記載の接続構造による、斜杭とコンクリート製のプレキャスト上部工との接続方法であって、
前記接合管の傾斜部分に前記斜杭の上端を挿入して前記接合管を前記斜杭の上端に設置する工程と、
前記突出管の上部が埋設された前記プレキャスト上部工を前記斜杭の上から下降させ、前記プレキャスト上部工の下方に突出する前記突出管の下端を、前記接合管の鉛直部分に挿入する工程と、
前記接合管と前記突出管および前記斜杭との間に、充填材を充填する工程と、
を有することを特徴とする接続方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、斜杭とプレキャスト上部工の接続構造等に関する。

【背景技術】

【0002】

船舶の係留等に利用される桟橋は、上部工を杭によって支持する構造となっている。この杭として斜杭を用いることで、水平力に対して効果的に抵抗させることができ、ブレース等による杭の補強を省略することができる。

【0003】

上部工はコンクリートの現場打設によって構築することもできるが、潮位や波浪等の気象・海象条件の影響を強く受けるため、工程遅延のリスクや、品質および環境面への影響リスクがある。また、操業中の民間施設における桟橋更新では工事期間が長くなることで、操業活動に支障が出る恐れがある。そのため、工期短縮、品質向上や安全性確保を図る観点から、特許文献１のようにコンクリート製のプレキャスト上部工が用いられることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2019-152089号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

プレキャスト上部工による桟橋の施工時には、先行打設した杭の上からプレキャスト上部工を吊り降ろし、プレキャスト上部工と杭とを接続するが、この際問題となるのが、斜杭とプレキャスト上部工の接続部である。通常、プレキャスト上部工には杭を挿入するために杭径に施工誤差を加えた程度の孔が設けられるが、斜杭の場合、杭が斜めになっている分、杭挿入用の孔を大きくする必要があり、孔が大きくなったことによる補強等の後施工で時間を要する。

【0006】

一方、特許文献１では、屈曲形状の接合用部材を用いて斜杭とプレキャスト上部工の接続を行っており、接合用部材の傾斜部分を斜杭の杭頭部に挿入して固定した上で、プレキャスト上部工の孔に接合用部材の鉛直部分を挿入し、当該孔に充填材を充填した構造としている。これにより、斜杭とプレキャスト上部工の接続部においても、プレキャスト上部工の孔の径を小さくできる。

【0007】

しかしながら、特許文献１では、接合用部材の鉛直部分とプレキャスト上部工の孔壁との間の充填材の厚さの分、プレキャスト上部工の孔の径が大きくなっており、孔の径を小さくする余地はまだ有ると言える。加えて、接合用部材の鉛直部分とプレキャスト上部工の間の応力伝達は充填材を介して行われており、斜杭とプレキャスト上部工をより確実に接続するためには、杭頭に発生する応力をプレキャスト上部工に直接的に伝達できるような構造も求められる。

【0008】

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、プレキャスト上部工の孔の径をより小さくすることで、杭頭接続部の品質を確保した上で工程短縮が可能になる接続構造等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述した課題を解決するための第１の発明は、斜杭とコンクリート製のプレキャスト上部工との接続構造であって、前記プレキャスト上部工に、突出管の上部が、前記プレキャスト上部工のコンクリートに接するように埋設され、前記突出管の下部が前記プレキャスト上部工の下方に突出し、屈曲形状の接合管の鉛直部分に、前記突出管の下端が挿入され、前記接合管の傾斜部分に、前記斜杭の上端が挿入され、前記接合管と前記突出管および前記斜杭との間に、充填材が充填されたことを特徴とする接続構造である。

【0010】

本発明の接続構造は、プレキャスト上部工に直接埋設した突出管の下端を、斜杭の上端に接続するので、前記した特許文献１の充填材が不要となる。その分、プレキャスト上部工の孔（突出管）の径を小さくでき、杭頭接続部の品質を確保した上での工程短縮につながる。また、プレキャスト上部工には、充填材を介さずに突出管から応力が直接伝達されるので、斜杭とプレキャスト上部工の接続を確実に行うことができる。

【0011】

また、屈曲形状の接合管の鉛直部分に突出管の下端が挿入され、接合管の傾斜部分に斜杭の上端が挿入され、接合管と突出管および斜杭との間に充填材が充填されることにより、接合管と充填材とで斜杭と突出管を確実に接合でき、溶接作業が不要になるので施工の手間もかからない。

【0012】

前記斜杭は、上端に水平板を有し、前記水平板の上に前記突出管の下端が載置されることが望ましい。
これにより、施工時に突出管を斜杭の上端に安定して配置することができる。

【0013】

前記突出管の下部の側面に、前記充填材を充填するための孔が設けられることが望ましい。
これにより、突出管の内部から充填材の充填を行うことができ、充填材の充填作業が容易になる。

【0014】

前記接続構造は、例えば港湾の桟橋における斜杭とプレキャスト上部工の接続構造である。
これにより、桟橋の施工を容易に行うことができ、工期短縮が可能になる。

【0015】

第２の発明は、第１の発明の接続構造による、斜杭とコンクリート製のプレキャスト上部工との接続方法であって、前記接合管の傾斜部分に前記斜杭の上端を挿入して前記接合管を前記斜杭の上端に設置する工程と、前記突出管の上部が埋設された前記プレキャスト上部工を前記斜杭の上から下降させ、前記プレキャスト上部工の下方に突出する前記突出管の下端を、前記接合管の鉛直部分に挿入する工程と、前記接合管と前記突出管および前記斜杭との間に、充填材を充填する工程と、を有することを特徴とする接続方法である。

【発明の効果】

【0016】

本発明により、プレキャスト上部工の孔の径をより小さくすることで、杭頭接続部の品質を確保した上で工程短縮が可能になる接続構造等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】桟橋１を示す図。

【図2】プレキャスト上部工２の上面を示す図。

【図3】接続構造１０を示す図。

【図4】プレート１１１の配置を示す図。

【図5】斜杭４とプレキャスト上部工２の接続方法を示す図。

【図6】孔１１２と凹部２４を示す図。

【図7】接続構造１０ａについて説明する図。

【図8】接続構造１０ｂについて説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0019】

（１．桟橋１）
図１は、本発明の実施形態に係る接続構造１０を有する桟橋１を示す図であり、後述する図２の線ａ－ａによる鉛直断面を示したものである。桟橋１は港湾の沿岸部等に設置される桟橋であり、船舶の係留等に用いられる。

【0020】

桟橋１は、プレキャスト上部工２を、水底の地盤に打設した鉛直杭３と斜杭４によって支持した構成となっている。プレキャスト上部工２はコンクリート製の板状部材である。また鉛直杭３と斜杭４には鋼管杭が用いられる。なお、桟橋１は鉛直杭３と斜杭４を有するものに限定されず、斜杭４のみ有する場合もある。

【0021】

図２はプレキャスト上部工２を上から見た図である。プレキャスト上部工（以下、単に上部工という）２の平面は矩形状である。上部工２は床版と梁２１、２２から構成され、床版の下面には、長辺方向の梁２１と、短辺方向の梁２２が格子状に設けられる。上部工２の長辺方向、短辺方向はそれぞれ図２の上下方向、左右方向に対応する。

【0022】

鉛直杭３と斜杭４は、梁２１、２２の交差部で上部工２に接続される。

【0023】

この交差部には、斜杭４の接続構造１０の一部として、突出管１１の上部が上部工２に埋設される。斜杭４には、上部工２の短辺方向の中央部から短辺方向の一方の端部に向かって延びるものと、他方の端部に向かって延びるものがあり、これら一対の斜杭４のそれぞれに対応して、一対の突出管１１が設けられる。

【0024】

（２．接続構造１０）
図３は接続構造１０を示す図であり、図２の線ｂ－ｂによる鉛直断面を示したものである。図３に示すように、接続構造１０は、突出管１１、接合管１２、充填材１３等を有する。

【0025】

突出管１１は、上部工２を厚さ方向に貫通するように配置される。突出管１１の上部は、上部工２のコンクリートに直接に接するように上部工２に埋設され、突出管１１の下部が上部工２の下方に突出する。突出管１１には鋼管が用いられ、突出管１１の上部の周囲には鍔状のプレート１１１が上下２段に設けられる。これらのプレート１１１は、上部工２のコンクリートに埋設される。

【0026】

図４は、上部工２内のプレート１１１の配置を上から見た図である。プレート１１１は、前記した一対の突出管１１に共通して設けられる。このプレート１１１には、上部工２の長辺方向および短辺方向の主筋２３が溶接等によって固定される。なお、主筋２３は突出管１１の外面に直接固定することも可能である。

【0027】

図３に示すように、突出管１１の下端は、斜杭４の上端に当接する。斜杭４の上端は水平となっており、その上に水平板４１が配置され、突出管１１の下端が水平板４１上に載置される。また水平板４１には、斜杭４内にコンクリートを打設するための打設孔（不図示）が設けられる。

【0028】

接合管１２は、突出管１１の下端と斜杭４の上端の接合箇所の周囲に設けられる。接合管１２は屈曲形状を有しており、その鉛直部分に突出管１１の下端が挿入され、傾斜部分に斜杭４の上端が挿入される。

【0029】

充填材１３は、接合管１２と突出管１１および斜杭４の間に充填される。充填材１３としては、コンクリートなどのセメント系固化材を用いることができる。突出管１１と斜杭４は、接合管１２および充填材１３により接合される。

【0030】

図３は、上部工２の短辺方向の両端部に向かって延びる斜杭４のうち一方について示したものであるが、他方の斜杭４についても、図３と同様の構成により上部工２と接続される。

【0031】

（３．斜杭４と上部工２の接続方法）
図５は、斜杭４と上部工２の接続方法について説明する図である。本実施形態では、まず、図５（ａ）に示すように先行打設された斜杭４の上端に、図５（ｂ）に示すように接合管１２を設置する。接合管１２は、その傾斜部分に斜杭４の上端を挿入するように配置され、接合管１２に予め設けた不図示の仮受材等により斜杭４の上端に固定される。また、斜杭４の上端には、前記の水平板４１が溶接等により事前に固定される。

【0032】

その後、図５（ｃ）の矢印に示すように突出管１１を予め設けた上部工２を斜杭４の上から吊り降ろして下降させ、突出管１１の下端を接合管１２の鉛直部分に挿入して水平板４１の上に載置する。

【0033】

その後、図５（ｄ）に示すように、接合管１２と突出管１１および斜杭４の間に充填材１３を充填することで、接続構造１０が形成される。充填材１３は、例えば、接合管１２の下端と斜杭４との間の隙間を塞ぐ底型枠（不図示）を設けたうえで、接合管１２の上端と上部工２の下面の間の隙間から充填することができる。またこの時、前記した水平板４１の打設孔を介して斜杭４内にもコンクリート（不図示）が充填される。

【0034】

以上説明したように、本実施形態の接続構造１０は、上部工２に直接埋設した突出管１１の下端を、斜杭４の上端に接続するので、前記した特許文献１の充填材が不要となる。その分、上部工２の孔（突出管１１）の径を小さくでき、杭頭接続部の品質を確保した上での工程短縮につながる。また上部工２には、充填材を介さずに突出管１１から応力が直接伝達されるので、上部工２と斜杭４との接続を確実に行うことができる。

【0035】

また屈曲形状の接合管１２の鉛直部分に突出管１１の下端が挿入され、接合管１２の傾斜部分に斜杭４の上端が挿入され、接合管１２と突出管１１および斜杭４との間に充填材１３が充填されることにより、接合管１２と充填材１３とで斜杭４と突出管１１を確実に接合でき、溶接作業が不要になるので施工の手間もかからない。

【0036】

また斜杭４は、上端に水平板４１を有するので、施工時に水平板４１の上に突出管１１の下端を安定して載置することができる。

【0037】

しかしながら、本発明は上記の実施形態に限定されない。例えば本実施形態では接合管１２の上端と上部工２の下面の間の隙間から充填材１３を充填しているが、図６（ａ）に示すように突出管１１の下部の側面に孔１１２を設けておけば、突出管１１の内部から充填材１３を充填することも可能であり、充填材１３の充填作業が容易になる。また接合管１２の上端と上部工２の下面の間の隙間において、突出管１１の外面に防食塗装を設けても良い。

【0038】

また本実施形態では接合管１２の上端と上部工２の下面の間に隙間が設けられるが、図６（ｂ）に示すように、上部工２の下面に凹部２４を設け、凹部２４に接合管１２の上端を挿入した状態で凹部２４にコンクリート２５を設けることにより、接合管１２の上端を上部工２に固定してもよい。

【0039】

また本実施形態では水平板４１にコンクリートの打設孔を設けているが、斜杭４に水平板４１を固定する（図５（ｂ）参照）前に斜杭４にコンクリートを充填することで、水平板４１の打設孔を省略することも可能である。

【0040】

また本実施形態では充填材１３の充填時に接合管１２の下端と斜杭４の間に底型枠を設けているが、図５（ｂ）に示す工程において、接合管１２の下端に予め底型枠を設けたものを、斜杭４の上端に設置してもよい。

【0041】

図７は、接続構造１０の変形例である接続構造１０ａについて説明する図である。

【0042】

図７（ａ）に示すように、この例では、前記の突出管１１の代わりに埋設管１１ａが上部工２のコンクリート内に埋設される。埋設管１１ａは、突出管１１と異なり上部工２の下方に突出しない。一方、斜杭４の上端には、上部を鉛直部分、下部を傾斜部分とした屈曲管４ａの下端が溶接部４２で溶接接合されている。

【0043】

図７（ａ）の矢印に示すように上部工２を屈曲管４ａの上から吊り降ろして下降させることで、図７（ｂ）に示すように屈曲管４ａを埋設管１１ａ内に挿入し、屈曲管４ａの上端を埋設管１１ａ内に設けた受け材１１３に当接させることができる。受け材１１３は、埋設管１１ａの内部でH形鋼を平面十字状に配置したものであるが、これに限定されない。

【0044】

その後、埋設管１１ａ内に充填材１４を充填することで上部工２と斜杭４が接続される。充填材１４には例えばコンクリート等のセメント系固化材を用いることができ、前記の溶接部４２も充填材１４に埋設される。この例では、特許文献１のように接合用部材を上部工２の孔と斜杭４に挿入する必要が無く、上部工２と斜杭４の接続を容易に行うことができる。

【0045】

図８は、接続構造１０のさらに別の変形例である接続構造１０ｂについて説明する図である。

【0046】

この例でも、図８（ａ）に示すように、上部を鉛直部分、下部を傾斜部分とした屈曲管４ｂの下端が斜杭４の上端に接合される。ただし、屈曲管４ｂの傾斜部分は図７の屈曲管４ａよりも長尺であり、また屈曲管４ｂと斜杭４の接合は、外挿管１５と充填材１６により行われる。すなわち、外挿管１５に屈曲管４ｂの傾斜部分と斜杭４の上端を挿入した状態で、外挿管１５と屈曲管４ｂおよび斜杭４の間に充填材１６が充填される。

【0047】

実際の施工時は、例えば、外挿管１５の上部を屈曲管４ｂの傾斜部分に予め固定しておき、その状態の屈曲管４ｂを斜杭４の上から下降させ、斜杭４の上端を外挿管１５に挿入して屈曲管４ｂの下端に当接させた後、充填材１６を充填すればよい。充填材１６には、例えばコンクリート等のセメント系固化材を用いることができる。

【0048】

上部工２については図７と同様の構成であり、図８（ａ）の矢印に示すように上部工２を屈曲管４ｂの上から吊り降ろして下降させることで、図８（ｂ）に示すように屈曲管４ｂを埋設管１１ａ内に挿入し、屈曲管４ｂの上端を埋設管１１ａ内に設けた受け材１１３に当接させる。その後、埋設管１１ａ内に充填材１４を充填することで、上部工２と斜杭４の接続を容易に行うことができる。

【0049】

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示し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。

【符号の説明】

【0050】

１：桟橋
２：プレキャスト上部工
３：鉛直杭
４：斜杭
４ａ、４ｂ：屈曲管
１０、１０ａ、１０ｂ：接続構造
１１：突出管
１１ａ：埋設管
１２：接合管
１３、１４、１６：充填材
１５：外挿管
４１：水平板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】