平成 28 年度室蘭港における控えアンカー鋼管矢板構造による岸壁改良室蘭開発建設部室蘭港湾事務所第 1 工務課石橋克典髙野池僚岡元節雄室蘭港築地地区西ふ頭は港奥に位置し静穏が確保されているため荷役作業とともに休憩のニーズが高く利用の頻度が高い岸壁である西 3 号ふ頭は昭和 38 年に

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のぶのすけたもん
5 years ago
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平成 28 年度室蘭港における控えアンカー鋼管矢板構造による岸壁改良室蘭開発建設部室蘭港湾事務所第 1 工務課石橋克典髙野池僚岡元節雄室蘭港築地地区西ふ頭は港奥に位置し静穏が確保されているため荷役作業とともに休憩のニーズが高く利用の頻度が高い岸壁である西 3 号ふ頭は昭和 38 年に建設を開始した施設であり既設構造の老朽化が著しく抜本的な改良が必要であるしかし

はじめに室蘭港築地地区西ふ頭は建設から 47 年以上が経過しており岸壁の老朽化が進行し利用者からの改良要望が強く平成 13 年度より西 2 号ふ頭から順次改良を行ってきている本岸壁の位置は図 -1 に示すとおり平成 22 年度に改良工事が完了した西 2 号ふ頭の岸壁に対面した施設である本岸壁では老朽化が進行しエプロンに大きな段差や凹凸が生じるなど

岸壁利用者からは改良による前出しは極力抑制してほしいとの強い要望があったさらに岸壁直背後には上屋が存在し多くの利用がなされているため工事期間中も移設や撤去などはできず存置のまま施工する必要があったこれらの諸条件をクリアするための改良断面として北海道では初となる控えアンカー鋼管矢板構造を採用した本報告は平成 23 年度より現地着手した西 3 号ふ頭の岸壁 (-9m)( 西側 )

1 平成 28 年度室蘭港における控えアンカー鋼管矢板構造による岸壁改良室蘭開発建設部室蘭港湾事務所第 1 工務課石橋克典髙野池僚岡元節雄室蘭港築地地区西ふ頭は港奥に位置し静穏が確保されているため荷役作業とともに休憩のニーズが高く利用の頻度が高い岸壁である西 3 号ふ頭は昭和 38 年に建設を開始した施設であり既設構造の老朽化が著しく抜本的な改良が必要であるしかし本岸壁前面水域は本ふ頭と西 2 号の 2 つの突堤式ふ頭に挟まれた凹状の施設形状のため狭くまた岸壁直背後には上屋があるなど改良工事における制約が多いこれらの条件から標準的な構造が適用できないため本州では実績があるが北海道の港湾では初となる控えアンカー鋼管矢板構造を採用した本報告では控えアンカー鋼管矢板構造の施工に関する工事報告であるキーワード : 設計施工 1. はじめに室蘭港築地地区西ふ頭は建設から 47 年以上が経過しており岸壁の老朽化が進行し利用者からの改良要望が強く平成 13 年度より西 2 号ふ頭から順次改良を行ってきている本岸壁の位置は図 -1 に示すとおり平成 22 年度に改良工事が完了した西 2 号ふ頭の岸壁に対面した施設である本岸壁では老朽化が進行しエプロンに大きな段差や凹凸が生じるなど通常の維持補修では対応できない状況が生じまた矢板本体部の腐食が進行していることから地震等による倒壊も懸念され本施設のみならず周辺施設及び対面する岸壁の施設利用にも大きな支障を与える可能性があるこれらの状況から岸壁の抜本的な改良工事を実施するに至った設計の制約として本施設は西 2 号ふ頭に対面しており全面の水域が狭隘であるため岸壁利用者からは改良による前出しは極力抑制してほしいとの強い要望があったさらに岸壁直背後には上屋が存在し多くの利用がなされているため工事期間中も移設や撤去などはできず存置のまま施工する必要があったこれらの諸条件をクリアするための改良断面として北海道では初となる控えアンカー鋼管矢板構造を採用した本報告は平成 23 年度より現地着手した西 3 号ふ頭の岸壁 (-9m)( 西側 ) の改良に関する工事報告である図 -1 改良施設の位置図 2. 控えアンカー鋼管矢板構造 (1) 設計の基礎条件 a) 既設構造の老朽化本施設の老朽化状況としては岸壁法線が昭和 61 年度に測量した結果と比較し岸壁全体で陸側に最大で 24cm 程度の移動が確認された岸壁及びエプロンの天端は全体的に 20cm 程度の沈下がありエプロンの逆勾配及び段差が散在していた岸壁本体の矢板は全体的に腐食しろ (15mm) を超過する腐食が生じていた調査結果に基づき既設の本体構造の耐力照査を実施した結果矢板の応力根入れ深度の点で永続状態変動状態 (L1 地震動 ) ともに不安定となったため断面改良が必要となった

b) 設計条件本施設の設計における主要諸元を表 -1 に示す設計水深は前面の地質調査により確認した腐泥層下面の標高とし天端高は原計画の天端高と同一とした現況のエ表 -1 岸壁の主要諸元計画水深 -9.0m 設計水深 -10.70m ~ -11.40m 延長 195.

18 プロン幅は 10m であるが利用者の要望及び設計基準に配慮し新規のエプロン幅は 20.

利用者からは本岸壁の改良において前出しは極力抑制して欲しいという強い要望があり改良に伴う前出し幅はこれを考慮し最小限とする必要があったまた本岸壁の背後には上屋が存在し西 3 号ふ頭で取り扱われる化学肥料やその原料の保管場所として継続して利用がなされていることから

施工性に優れると判断された本構造による施工実績は関東から西日本を中心に見られ北海道内の港湾施設においては初の事例である 3.

既設の抗土圧構造物の耐震補強や塔状構造物の補強など用途が拡大している控えアンカーの概略図 1) を図 -3 構造断面図 1) を図 - 4 に示す図 -3 控えアンカー概略図 2.00 新法線旧法線 19.90 20.00 18.00 コンクリート舗装係船曲柱防舷材 +3.

2 b) 設計条件本施設の設計における主要諸元を表 -1 に示す設計水深は前面の地質調査により確認した腐泥層下面の標高とし天端高は原計画の天端高と同一とした現況のエ表 -1 岸壁の主要諸元計画水深 -9.0m 設計水深 m ~ m 延長 195.0m ( 標準部 :160.0m ) 天端高 +3.00m エプロン幅 20.0m 対象船舶 10,000DWT 一般貨物船潮位 HWL +1.80m / LWL 0.00m 照査用震度 0.17 ~ 0.18 プロン幅は 10m であるが利用者の要望及び設計基準に配慮し新規のエプロン幅は 20.0m と決定した c) 制約条件本岸壁は西 2 号ふ頭の改良岸壁に対面し岸壁間の距離は狭く約 150m である大型船の入港時はふ頭外側の水域で回頭しさらに岸壁前面ではタグボートを利用した接岸が行われておりふ頭間の水域は非常に狭隘で余裕がないこのため利用者からは本岸壁の改良において前出しは極力抑制して欲しいという強い要望があり改良に伴う前出し幅はこれを考慮し最小限とする必要があったまた本岸壁の背後には上屋が存在し西 3 号ふ頭で取り扱われる化学肥料やその原料の保管場所として継続して利用がなされていることから上屋を存置したままでの施工が必要であった (2) 改良断面の選定前述のような制約条件のもとで設計施工が可能と考えられる構造形式の抽出比較を行った結果図 -2 に示す控えアンカー鋼管矢板構造を採用することとした前出し幅も最小限にすることができるため制約条件を満たした上で経済性施工性に優れると判断された本構造による施工実績は関東から西日本を中心に見られ北海道内の港湾施設においては初の事例である 3. 控えアンカー鋼管矢板の施工 (1) 控えアンカーの概要控えアンカーとは PC 鋼より線等を用いて安定地盤と地表面または構造物を結び引張力によって地山または構造物を安定化させる工法である従来は地すべりや急傾斜地崩壊対策 ( 法面 ) などに用いられていたが用途の多様化により既設の抗土圧構造物の耐震補強や塔状構造物の補強など用途が拡大している控えアンカーの概略図 1) を図 -3 構造断面図 1) を図 - 4 に示す図 -3 控えアンカー概略図 2.00 新法線旧法線コンクリート舗装係船曲柱防舷材 H.W.L L.W.L. ±0.00 腹起し 2H 計画水深 = -9.0m 設計水深 = -10.7m 火山灰層 -1 N= 火山灰層 -2 N= 鋼管矢板 1: :2 裏込石既設裏込石 : ( 想定現地盤高 ) 既設タイロッド φ75mm 既設裏込石防砂シ-ト既設腹起し I= 既設腹起し I= 裏込石 9.50 グラウンドアンカー工 α= グラウンドアンカー工 α 既設倉庫図 -2 採用構造の断面図矢板の控え構造をアンカーとする控えアンカー鋼管矢板構造はアンカーの施工に背後上屋が支障とならず図 -4 控えアンカー構造断面図

(2) 施工フローチャート控えアンカー鋼管矢板構造の施工フローチャートを図 -5 に示す図 -5 施工フローチャート (3)

ストッパー取付状況 c) 削孔スパッド台船設置後削孔機をスパッド台船に積み込み固定する本工事では

を使用した削孔機をアンカー位置にセット後ケーシング及びロッドを継ぎ足し送水しながら所定の深度まで削孔するその後

-8) 削孔時に排出される水は削孔口に受けを取り付け水中ポンプで揚水し貯留槽に集水しスラッジと上澄み水に分離させ

削孔時の反力によりスパッド台船が動揺するためスパッド台船前面部にストッパーを設置 ( 図 -7) しまた

3 (2) 施工フローチャート控えアンカー鋼管矢板構造の施工フローチャートを図 -5 に示す図 -5 施工フローチャート (3) アンカー施工方法 a) アンカーテンドン搬入アンカーテンドンは工場で加工を行い現場に搬入するスペーサー注入パイプ布パッカーを取り付けグラウトとの付着力を維持するため汚れを防止しまた傷が付かないよう特に定着部にはバタ角等を設け地面との接触を防止し上部はブルーシート等で養生し保管した ( 図 -6) 図 -7 ストッパー取付状況 c) 削孔スパッド台船設置後削孔機をスパッド台船に積み込み固定する本工事では削孔機は回転と打撃及び推力を備えたロータリーパーカッションドリルパイプは二重管方式 ( アウターケーシング + インナーロッド ) を使用した削孔機をアンカー位置にセット後ケーシング及びロッドを継ぎ足し送水しながら所定の深度まで削孔するその後孔内及び孔底のスライム除去を行いスライム除去状況を確認するため洗浄水の濁度を目視により確認後インナーロッドを引き抜く ( 図 -8) 削孔時に排出される水は削孔口に受けを取り付け水中ポンプで揚水し貯留槽に集水しスラッジと上澄み水に分離させ削孔用水として再利用した図 -6 布パッカー取付状況 b) 削孔足場設置削孔足場としてスパッド台船を使用する削孔時の反力によりスパッド台船が動揺するためスパッド台船前面部にストッパーを設置 ( 図 -7) しまた既設鋼矢板からスパッド台船にレバーブロックにて引張固定するなど揺れ防止が重要である図 -8 削孔状況 d) アンカーテンドン挿入セメントミルク注入前に工場で加工されたテンドンをケーシング管口に接触して損傷しないよう慎重に挿入する ( 図 -9) この際挿入されたテンドンが所定深度に達しているかテンドンの残尺により確認した

図 -9 アンカーテンドン挿入状況 e) グラウト注入注入作業は孔底まで取り付けたグラウトホースから送水孔口より清水が出るのを確認後

注入したグラウトと同等の性状のものが孔口から排出されるまで連続して注入する置換注入完了後ケーシングを定着体部と自由長部の境界まで引き抜き

グラウトの注入作業の流れを図 -11 に示す f) 緊張定着セメントミルクの圧縮強度が所定の強度 (24N/mm2) に達したことを確認後

を行い構造の安定を図る ( 図 -12) 緊張にあたり適正試験及び確認試験 2) を行う適正試験は実際に使用されるアンカーにおいて

25 倍 ( 鋼線の降伏点荷重の 90% を超えない範囲 ) の荷重を計画最大荷重として繰り返し荷重を加え

計画最大荷重は地震時の荷重を採用して試験を行った試験本数は施工数量の 5% かつ 3 本以上とした確認試験は

4 図 -9 アンカーテンドン挿入状況 e) グラウト注入注入作業は孔底まで取り付けたグラウトホースから送水孔口より清水が出るのを確認後セメントミルクを孔底 ( 最深部 ) から孔内の水や空気を排除し置換注入を行う ( 図 -10) 注入したグラウトと同等の性状のものが孔口から排出されるまで連続して注入する置換注入完了後ケーシングを定着体部と自由長部の境界まで引き抜き加圧注入を行う加圧注入完了の目安は圧力ゲージで管理する加圧注入完了後ケーシングを引き抜きながら自由長部に充填注入を行うグラウトの注入作業の流れを図 -11 に示す f) 緊張定着セメントミルクの圧縮強度が所定の強度 (24N/mm2) に達したことを確認後アンカーの緊張を行う仮緊張 ( 設計荷重の 10% 程度 ) を行い新設鋼管矢板と既設鋼矢板の間に裏込石を投入その後本緊張 ( 設計荷重 ) を行い構造の安定を図る ( 図 -12) 緊張にあたり適正試験及び確認試験 2) を行う適正試験は実際に使用されるアンカーにおいて設計アンカー力の 1.25 倍 ( 鋼線の降伏点荷重の 90% を超えない範囲 ) の荷重を計画最大荷重として繰り返し荷重を加えアンカーの変位量より安全性を確認するものである本工事においては地震時における設計荷重が設計アンカー力の 1.25 倍を上回る荷重であることから計画最大荷重は地震時の荷重を採用して試験を行った試験本数は施工数量の 5% かつ 3 本以上とした確認試験は適正試験を行ったアンカーを除く全てにおいて行うものとし設計アンカー力の 1.25 倍の荷重を計画最大荷重として荷重を加えアンカーの変位量より安全性を確認するものである適正試験と同様に計画最大荷重は地震時の荷重を採用した適正試験及び確認試験を行いアンカーの変位量が理論値 ( 自由長緊張荷重弾性係数断面積 ) の ±10% の範囲内に収まっていることを確認後設計荷重で定着を行った図 -10 グラウト注入状況図 -11 注入作業の流れ図 -12 設計荷重定着状況

g) 頭部処理アンカー定着完了後頭部余長部にアンカーキャップを取り付け余長部の保護を行う ( 図 -13) アンカーキャップ取付後防錆油を充填するアンカーキャップを取り付け控えアンカー鋼管矢板構造の完成となる ( 図 -14) であったまた削孔深さを ±0mm にしてアンカーを設置した場合

削孔深さをアンカー長より 100mm 浅くした上記対策を行ったことでアンカーの入りすぎや出すぎを防ぐことができ削孔深さの出来形基準を確保することができたこれは本現場における対策でありアンカーの沈下に関しては地盤の状態や削孔長アンカー長により変わるものと推測されることから各現場において

35m と近接している連続して打設を行うことで隣接孔グラウトに対し削孔水等により強度低下を誘発する可能性が考えられた本現場においては削孔及びアンカー打設の際は隣接孔グラウトに対し影響を与えないよう 1 本おきに施工した削孔及び打設順序を図 -15 に示す図 -14 控えアンカー完成状況 4.

また上部マンション余長 130mm±65mm 以内にアンカーを収める必要があった施工管理 3) として削孔深さの出来形基準が設計値以上であることから現場では削孔深さを設計値より 100mm 深くし設計値を確保してアンカーを設置したそしてセメントミルク充填後アンカーを微調整する予定だったが

5 g) 頭部処理アンカー定着完了後頭部余長部にアンカーキャップを取り付け余長部の保護を行う ( 図 -13) アンカーキャップ取付後防錆油を充填するアンカーキャップを取り付け控えアンカー鋼管矢板構造の完成となる ( 図 -14) であったまた削孔深さを ±0mm にしてアンカーを設置した場合削孔先端部の地盤の状態が不安定でアンカーを挿入してセメントミルクを充填するとアンカーが沈下する箇所があり沈下量については削孔箇所により様々であった削孔深さの出来形基準を確保するためアンカー自由長部を 200mm 長くし定着深度を確保したまたアンカー挿入後沈下することを考慮し削孔深さをアンカー長より 100mm 浅くした上記対策を行ったことでアンカーの入りすぎや出すぎを防ぐことができ削孔深さの出来形基準を確保することができたこれは本現場における対策でありアンカーの沈下に関しては地盤の状態や削孔長アンカー長により変わるものと推測されることから各現場において事前に試験施工を行うなど適正な管理を行いながら施工する必要があるものと考えられる図 -13 アンカーキャップ取付状況 (2) 削孔及びアンカー打設アンカーの打設間隔について鋼管矢板 1 本毎にアンカー 1 本の打設であるためその間隔は 1.35m と近接している連続して打設を行うことで隣接孔グラウトに対し削孔水等により強度低下を誘発する可能性が考えられた本現場においては削孔及びアンカー打設の際は隣接孔グラウトに対し影響を与えないよう 1 本おきに施工した削孔及び打設順序を図 -15 に示す図 -14 控えアンカー完成状況 4. 控えアンカー施工に伴う課題と対策 (1) アンカー長上部マンションの位置管理についてアンカーが入りすぎると緊張時に取り付けるテンションバーの取り付けができなくなる逆に出すぎると定着時のナットの締め代がなくなる長尺のアンカーであるため緊張時の伸び ( 約 50mm 程度 ) を考慮する必要がありまた上部マンション余長 130mm±65mm 以内にアンカーを収める必要があった施工管理 3) として削孔深さの出来形基準が設計値以上であることから現場では削孔深さを設計値より 100mm 深くし設計値を確保してアンカーを設置したそしてセメントミルク充填後アンカーを微調整する予定だったが充填後はアンカーが動かず調整が不可能図 -15 削孔及びアンカー打設順序 (3) 削孔長の確認削孔長の確認について掘削長は既設鋼矢板からテンドン先端部までとなっており既設鋼矢板は水中部であり測定が困難であるよって本工事ではテンドン長 ( 上部マンションまでの長さ ) で管理した確認方法は検尺棒とケーシングの残尺によるものとする削孔長の確認方法の例を図 -16 に示す

本報告では下記の課題についての対応策を紹介したので類似工事の施工において参考にしていただければ幸いである 1 施工においてテンションバーを適正な位置に取り付けるためアンカー長及び削孔長を調整することで位置管理を適正に行うことができた 2

まとめ図 -16 削孔長確認方法本構造は斜めに地中に向かって削孔するためエプロンやその背後施設に施工の影響が及ぶことがないアンカーの施工に必要な設備は削孔機動力設備注入プラントのみでその占有面積は約 100 m2程度と小さいため

控えアンカー鋼管矢板構造は標準化された施工方法ではないが総合的な費用を抑制した上で利用価値の高い構造に改良することが可能である既設の岸壁が耐用年数を迎えていく中で本構造の採用により既設構造に対する処理が少なく総合的に施工手間が小さく経済的である

6 本報告では下記の課題についての対応策を紹介したので類似工事の施工において参考にしていただければ幸いである 1 施工においてテンションバーを適正な位置に取り付けるためアンカー長及び削孔長を調整することで位置管理を適正に行うことができた 2 削孔及びアンカーの打設について 1 本おきに施工したことで隣接孔グラウトに対し影響を与えることなく施工することができた 3 削孔長については水中部であるため測定が困難であったがテンドン長で確認することで削孔長を管理することができた 5. まとめ図 -16 削孔長確認方法本構造は斜めに地中に向かって削孔するためエプロンやその背後施設に施工の影響が及ぶことがないアンカーの施工に必要な設備は削孔機動力設備注入プラントのみでその占有面積は約 100 m2程度と小さいため付帯施設の供用を妨げない任意の位置に配置可能であるまたアンカーテンドンは完全二重防食構造であり耐久性に優れているため現場に搬入してからの保管がシート養生と簡易的であるさらに工場製品であることから現場での組立加工の必要がなく施工手間が簡略化された控えアンカー鋼管矢板構造は標準化された施工方法ではないが総合的な費用を抑制した上で利用価値の高い構造に改良することが可能である既設の岸壁が耐用年数を迎えていく中で本構造の採用により既設構造に対する処理が少なく総合的に施工手間が小さく経済的であるさらに天然材料や化石燃料の使用も抑制され環境負荷も小さくなることから先人が築いた係留施設の世代交代がより効果的に行われることを期待するものである参考文献 1) 株式会社エスイー : タイブルアンカー A 型カタログ 2) 地盤工学会 : グラウンドアンカー設計施工基準同解説 3) 北海道開発局 : 道路河川共通仕様書

<4D F736F F F696E74202D20834F A815B82A882E682D1835E B82F A282BD8ADD95C782CC959C8B8C8E9

<4D F736F F F696E74202D20834F A815B82A882E682D1835E B82F A282BD8ADD95C782CC959C8B8C8E9 グラウンドアンカーおよびタイワイヤー ( タイブル ) を用いた岸壁護岸の復旧事例 1. グラウンドアンカーによる補強ケーソン補強例矢板補強例従来工法に変わる施工性経済性に優れた工法 2009 年 5 月 ( 財 ) 沿岸技術研究センターの評価取得 2010 年 12 月 NETIS 登録 (KTK-100010-A) 2. 特長アンカーの施工に必要な設備は削孔機動力設備注入プラントだけである