下部工とは? わかりやすく解説

下部工

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/06/04 01:01 UTC 版)

名港東大橋」の記事における「下部工」の解説

支持層東海層で、その深さ海面30 mにあって名港トリトンでは最も浅い。3大橋地層断面東海層群基礎成し、西に向かうほど深く傾斜することから他の2それよりも浅い位置にある地層支持求めたが、東大橋東海層が近接するため、直接支持地盤とした。 基礎形式海中橋脚P-3フローティング工法によるニューマチックケーソン同じく海中橋脚P-2潮見ふ頭岸壁近接して水深も浅いことから築島工法によるニューマチックケーソン採用した端部橋脚P-1、P-4は現場打ちコンクリート杭である。このうちP-2鋼矢板による二重締め切りのうえで、その中に土砂投入して島を構築した整地後、ケーソン安定沈下および急激な沈下抑制するための地盤改良施し軟弱地盤沖積粘土層に砂複数打ち込み行った(サンドコンパクション工法)。陸上部P-1、P-4基礎長さ30 mの鋼管杭複数打ち込んでいるが、これは埋め立て地であるために地盤軟弱であることを考慮したのである

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下部工

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/06/04 00:59 UTC 版)

名港中央大橋」の記事における「下部工」の解説

支持層海部弥富累層(あまやとみるいそう)で、その深さ海面50 mにあって名港トリトンでは最も深い。3大橋地層断面東海層群基礎成し東大橋付近でT.P-30 m付近であるが西に向かうほど深く傾斜することから、それよりも浅い位置にある海部弥富累層支持求めた当該地層はよく締まった砂礫層である。 基礎形式海中橋脚P-2P-3フローティング工法によるニューマチックケーソン端部橋脚P-1、P-4が現場打ちコンクリート杭である。P-2P-3では鋼管矢板基礎地中連続壁基礎検討されたが、中央大橋区域船舶航行多く鋼管矢板基礎方式では広範囲作業スペース要することで航行禁止区域大きくなる一方地中連続壁基礎海上に島を築いてからケーソン沈めることから、水深12 mの水域施工するには莫大な工事地盤改良要することで、いずれも不採用となった。この点フローティング工法築島を必要とせず、鋼殻ケーソンを海の浮力浮かせてから海底着底させるだけなので施工性工事費ともに有利であることが採用決め手となった。ただしニューマチックケーソン問題点は、ケーソン底部作業室に高圧圧縮空気送り込むことから窒素酔いもしくは潜函病発症リスク付きまとうことである。海面50 mでは作業気圧が4気圧以上となって安全に作業出来る3気圧上回る作業室に地下水流入させないための高圧圧縮空気封入であることから、事前に地下水汲み上げてしまえば海面40 m以下でもそれほど高圧圧縮空気送り込む要はなくなる。よって、ケーソン周辺に大深度井戸掘って揚水のうえ地下水位下げ作業ディープウェル工法)が併用された。ただし過度揚水による周辺埋立地地盤沈下懸念されたことで、ケーソン周辺のみ揚水するために薬液注入による遮水壁構築したケーソン鋼殻を沈下させるにあたり安定的な沈下期するために海底地盤改良行った沈下予定地は軟弱な沖積粘土層があって、これを海底から概ね10 mの位置まで砂を複数打ち込む工事(サンドコンパクション)を行うものである打ち込みによって土が盛り上がり、これを含め不良土として回収したうえで厚さ2 m砕石置き換えることで地盤改良される。これにより地盤支持力強固となってケーソン鋼殻の安定沈降が可能となった

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下部工

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/06/04 01:00 UTC 版)

名港西大橋」の記事における「下部工」の解説

地質調査結果支持層として適格東海層は、東大橋ではT.P-30 m付近だが、西大橋ではT.P-150 mでも確認できなかった。よって、それよりも浅い層を支持層として求め、砂層ではあるが強度的に安定している熱田下部砂層(洪積層)をP-2およびP-3、P-4の支持層とした。その深度はT.P-45 m付近である。なお、一期施工後に地層区分および記号変更され西大橋支持層従来熱田層から海部弥富累層となった基礎形式海中橋脚P-2P-3ニューマチックケーソン陸上部橋脚P-1、P-4が現場コンクリート杭である。P-2P-3では、ニューマチックケーソン基礎の他に鋼管矢板基礎検討されたが、工事費用が割安であるメリットがあるにせよ、大型鋼管矢板基礎設計手法確立されていないこと、および施工上の問題点払拭されていないことからケーソン方式採用された。 P1、P4はふ頭建設されることから資材搬入路の心配はないが、問題海中P-2P-3である。このためP-2は西二区(現・木場金岡ふ頭)から、P-3金城ふ頭から桟橋設け、これを搬入路とした。一方作業足場ジャケット呼称する鋼製足場工場組み立てたのち、フローティングクレーン設置する方法によった。これにより海上作業期間の大幅短縮が可能となったほか、ジャケット上でクレーンおよびトラック活用できることから作業効率の向上が図られている。 ニューマチックケーソンのため人がケーソン底部入って掘削作業を行うが、そのためには作業室内から排除するために高圧空気送り込むことになる。しかしながら掘削して深度が深まるにつれて多大な水圧を受けることから、それに対抗するためにより高圧空気送り込む必要があり、その結果潜函病発症するリスクが高まる。しかし施工容易さ地質地層変化に対応でき、支持地盤直接確認できる)やコストの点から施行例が多く西大橋もその例に漏れない。しかし、以上に見た悪影響潜函病)を回避するためのさまざまな手段講じられケーソン周辺に大深度井戸掘って地下水揚水することで、送り込む空気圧力低減し作業員安全に配慮すると共に作業効率の向上を図ったディープウェル工法)。 一期計画時点将来二期線が近接施工されることは織り込み済みであったが、当初主桁の2倍の間隔をあけるとの前提から、ケーソン基礎間隔10 mで計画された。しかし、後年道路規格変更二期線が拡幅された関係でケーソン基礎間隔13 mに拡大されケーソン基礎一期線比で5 m拡大された。基礎間隔が約3 m拡大されとはいえ13 mしか離れていないところへケーソン基礎埋めることで一期線への影響懸念された。特にディープウェル工法によって地下水をくみ上げた際に地盤変位して一期線の基礎傾斜する懸念があった。潜函病対策として是非とも必要な工法であるが、以上のリスク鑑み工法断念する代わりにヘリウム混合ガス作業員呼吸させることで問題解決図った。これによって海面40 m以下の高い気圧の中での作業を可能とした。ただし、地面掘削世界初無人掘削システムによる通常気圧下で作業員遠隔操作パワーショベル操作しヘリウム混合ガス吸引機器メンテナンス点検時に限って使用した基礎主塔連結するためのアンカーブロック設置してからコンクリート打設するが、大重量で高さ120 m越え主塔コンクリート上で安定的に支え密着するには高精度平坦性要求されるこのため研磨機使ってアンカーボルト周辺部コンクリート研磨した

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下部工

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/11 02:02 UTC 版)

岩城橋」の記事における「下部工」の解説

主塔基礎の底版は3P軸方向35.0 m、軸直角方向25.0 m、厚さ5.0 m、4Pでは軸方向27.0 m、軸直角方向27.0 m、厚さ5.0 mである。橋脚両側の充実部を接続する壁部からなる中空構造で、橋脚断面3P軸直角方向基部で16.0 m、頂部が23.0 m、高さ35.5 mとなり、4Pでは高さが33.5 mである。 マスコンクリートひび割れ対策として、3Pでは底版を10層に分けて打設し第10層には膨張剤添加したまた、3Pでは底版が海面より低いことから仮締切行っている。4Pでは底版を8層分けて打設した。橋脚についてもひび割れ抑制のため膨張剤添加補強鉄筋配置ポルトランドセメント使用などを行ったまた、塩害対策のため鉄筋全てエポキシ樹脂塗装行った

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下部工(基礎)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/13 17:11 UTC 版)

名港トリトン」の記事における「下部工(基礎)」の解説

海上に姿を見せ主塔海面下で支えるのが下部工(基礎)で、その深さは、T.P(Tokyo Peil : 東京湾平均海面基準で、東大橋が約-34 m、中央大橋が約-52 m、西大橋が約-45 mである。3に差があるのは、地質構造が東と西では大きく変移しているためで、東側東海層群海面から近接することから東大橋はこの層を支持基盤としている。しかし、西に向かうにつれて東海層群深さ増し西大橋付近では-100 m以下となることからそこまで掘削することは不可能である。同様に中央大橋でも-70 mで不可能であることから、それよりも上層にある適正な層として、海部弥富累層(あま・やとみるいそう)を支持層とした。 基礎構造選定において、鋼管矢板基礎方式は、それが超大型となった場合設計手法が未確立であったことに加え名古屋港船舶往来激しさ加味して工事専有面積縮小出来方式としてフローティング工法海上鋼製函体浮かせてから沈み込ませる工法)によるニューマチックpneumatic:圧縮空気の意味ケーソン工法採用した。これはコップ逆さにして水中沈めると空気充満する空気圧力によって水の侵入を防ぐ)ことを応用した工法で、コップ相当する巨大な箱(ケーソン:caissonとはハコの意味)を海中沈め人間がそこに入れば呼吸しながら海底掘削できること加え地盤直接肉眼確認しながら掘削できること特徴である。その施工プロセスは、ケーソン鉄筋コンクリート製)の型枠となる鋼製函体(縦35 m、横33 m、高さ16 m〈名港西大橋場合〉)を地上製作したのち所定の場所に沈め函体コンクリート充填しなおかつコンクリート硬化後に注水してコンクリート荷重により海底着底させる。これは函体重量だけでは潮の干満によって浮き沈みムラ発生するため、荷重によって強制的に着底させるものである着底後、函体底部作業室に圧縮空気送ってや泥を押し出し人間をそこに送り込んだうえで掘削作業を行う。そこでは地上ばらした函内ショベル作業室に搬入し組み立て名古屋港海の底人間ショベル操りながら掘削する一方函体上部ではコンクリート継ぎ足してケーソン構築し底部における掘削上部における継ぎ足し繰り返しながら海面から-45 m(名港西大橋)あるいは-52 m(名港中央大橋)の位置まで沈めてゆくものであるケーソン頂上部水面よりも5 m高いことから、名港中央大橋ケーソン長さは57.5 mに達し、高さ20階のビル相当する大規模な基礎となったケーソン下部空気空間維持するためには地上から高圧空気送って作業室の気圧高くする必要があるが、海底奥深くまで掘削するに従って水圧も増すことから、それに負けないだけの高圧空気送り込めば、やがては血管内に空気窒素)が大量に溶け込み、それが急激に地上上昇して大気圧に戻ると血液中に気泡生じて潜函病ケーソン病)を発症する気泡毛細血管入れば血流止めることから体の一部壊死、または死に至るなど、過去には多数犠牲者出した経緯から、海外多くの国ではニューマチックケーソン工法禁じている。また、潜函病発症並んで危惧されるのが、気圧の上とともに呼吸抵抗増大窒素酔いによる作業効率低下招いて事故誘発する危険の増大である。このことから名港トリトン建設では、ケーソン周辺に大深度井戸掘って地下水揚水することで高圧圧縮空気送り込まなくてもよいように取り計らったディープウェル工法)。当工法は大深度掘削中央大橋でも採用されたが、西大橋二期線の掘削にあたって工法を使うと地盤影響受けて近接する一期線の基礎傾斜することが懸念された。よって、当工法以外で作業員の安全を図る方法模索され、結果、T.P-30 m以下ではヘリウム混合ガスヘリウム酸素窒素3種類を混合したもの)を作業員呼吸させることになった。これに世界初無人掘削システム併用するなどして高気圧障害から作業員守っている。 基礎には南北側端部に数メートル規模突起設けられている。これは防護工と呼ばれ船舶誤って衝突した場合基礎および主塔を完全に防護するための設備である。防護工があることによって、船首主塔接触しないよう設計されている。 基礎完成後、その上に主塔載る。そのために、基礎主塔基部連結するアンカーフレームと呼ばれるのような巨大な金属棒の一群基礎の上据え付けて鉄筋コンクリート固定した。この棒の一群主塔あけられた穴がかみ合うことで両者連結されるこの際密着面のコンクリート研磨機をかけて平坦にし、主塔鉛直精度確保した主塔据え付け後、アンカーフレームは締結使用したボルトナット防錆観点から完全にコンクリート覆われ、その姿を見ることは出来ない。 なお、先の第二次世界大戦米軍による空襲によって名古屋港大量爆発物投下され経緯から、下部工の施工先立って架橋予定地の機雷確認磁気探査によって行われた結果は、爆発物残存皆無であった

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