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インプラント構造 コンセプト＆適用例
インプラント構造 ∼ 災害復旧・国土防災・都市再生・インフラ整備 ∼ コンセプト ＆ 適用例 国際圧入学会 はじめに 「構 造 革 命 」 東日本大震災の結果を直視すると、 「目的」に対する「結果」が冷酷な現実を映しだした。 インプラント構 造で世界 の 建設を変える 自然の脅威に対する結論を引き出すべきである。数万人の命を失い、先祖伝来の財産を 今こそ、行政力・学者力・政治力・ゼネコン力などを廃し、目的に対する結果を「科学」 して、 喪失した。この現実の下で、破壊された構造物の延長線をたどり “構造物の大型化”を主張 IPA 国際圧入学会 名誉会長 北村 精男 する専門家が世間を賑わしているが、コンクリート構造物の巨大化は人間の視覚脳であっ て、地球の力からすれば数値にも表れないチリやホコリに過ぎない。これは、自然の脅威 に対し人間の力で真っ向から立ち向かう姿であり、学習能力の無い犯罪行為である。 東日本被災地域の構造物が、圧入原理を駆使したインプラント構造で出来ていれば劇 的に被 害 が 抑えられていた事は、原 理からも残 存 構 造 物からもはっきりと証 明できる。 このたびの結果が残念でならない。これからの建設工事は、 「科学に裏付けられた構造」 と 「建設の五大原則を遵守できる工法」によって推進されなくてはならない。圧入原理の優位 性を基軸とした「インプラント構造」で世界の建設が変革することを確信している。 世 界 の 建 設 市 場は大きい。そ の 構 造 の ほとんどが「フーチング 構 造」で出 来ている。 構造物を人間の“歯”に例えると、フーチング構造は、歯茎の上に義歯を載せている“総入 れ歯”構造である。それに対してインプラント構 フーチング構造 インプラント構造 造は、歯茎を貫いて顎の骨と一体化している “天 然の歯”構造である。まさに、今までの原理とは 構造を異にする原理革命であり、その優位性や 強度の差異は論議を交わすに値するものではな い。科学が証明する構造体であり 「構造革命」 と いわれる所以である。 浅い地盤に 据え付けた状態 地球と一体化 建設業界の歴史は、役所主導の前例主義、時を得た学者の理論や計算式、政治家の権力、 ゼネコンの受注力、思い付きや一時凌ぎの対応などが主導力で推進されてきた。故に、工 法選定に注力せず、技術内容に科学のメスを入れないまま、前例を正しいと信じ、責任回 避の盾として延々と歳月を費やしてきた。特に地下に由縁する計算式などは、電子化され ていない半世紀以上も昔の数式を現在も使用し、数式の精査や実証との整合性はほとん ど取られていない。 構造物の最重要な部位である「基礎部」を、今までの計算式や勘に頼らず可視化させ、 科学のメスを入れ、計算・実験・実証を重ね、 「真実を追い求める」目的で「国際圧入学 会（Ｉ ＰＡ）」が創設された。既存の学会のように専門分野に限定せず、機械工学・計測工学・ 地盤工学・施工工学などが協働し、解らないとされてきた地下部を科学し可視化して、新 しい数式を生み出し、強靭で壊れない構造物を造り、即世の中の用に供するものを創出し ていくことが目的である。 ▲ 建設の五大原則を遵守する圧入工法で、地球と一体化する強靭なインプラント構造を構築 1 2 インプラント構造の特長 ① 地球に根を張る、粘り強い構造 インプラント構造は、躯体部と基礎部が一体となった許容構造部材を地盤に挿し込み、地球にしっかりと支えてもらう構造です。 「許容構造部材の大きさ」 と 「地盤への貫入深さ」で水平荷重や鉛直荷重を受け止める構造で、許容構造部材の一本一本が地球に ■ 高機能・高品質な「許容構造部材」 支えられ集合体として高い耐力を発揮します。地震動による地盤変位や津波などの外力に対して、崩壊せずその場に耐え留まる インプラント構造は、受ける外力に対して変形量と応力が許容値内に収まる 「許容構造部材」を用います。構造物としての剛性 "粘り強い" 防災インフラとして機能します。 はもとより、求められる機能や用途、使用環境や機能期間に応じて、最適な部材から選定できます。 許容構造部材の例 ○ 構造物の機能を維持する強靭性 所定の剛性を確保しつつ靭性に優れる“粘り強い”部材を用 許容構造部材 <既製杭の例> いることで、津波などの大きな外力に対しても抵抗力を保持 し、構造物としての機能を維持できます。 ○ 目的や用途に応じた高い適応性 部材の大きさ U形鋼矢板 Z形鋼矢板 鋼管矢板(杭） コンクリート矢板 PC壁体 <ハイブリッド杭材> 鋼杭やコンクリート杭などの既製杭をはじめ、ニーズに合わ せて金属・セラミックス・合成樹脂・ゴム・コンクリートや それらの複合材料を効果的に組み合わせる「ハイブリッド杭 景観材 材」も利用できます。 ○ 工業製品としての高い信頼性 植生材 万全な管理の下で工場生産されるため、工業製品として均一 で高 い 品 質 が 保 証されます。また、保 管・運 搬も容 易で計 画的な生産が行え、安定した供給が受けられます。 地盤への貫入深さ 芯 材 地球に根を張り一体化 構造による強さの違いは歴然 ! ● 義歯に例えると･･･ ● 地球の目線で見ると･･･ フーチング構造 インプラント構造 “総入れ歯”形式 インプラント構造 フーチング構造 地盤深く挿し込んだ許容構造部材を、 地球に包み込んで支えてもらう構造形式 浅い地盤に、受圧面積の広い基礎を 据え付ける構造形式 外力 構造体の 靭性 外力 “天然の歯”形式 ふ 抵抗土圧 インプラント構造 積み木のように 手のひらの上にのせた状態 VS っ く しょ ん ! ぁ∼ 転倒 フーチング構造 地球がしっかりと つかんでいる状態 VS 時々起ってしまう地震や津波に･･･ ッ グラ ッ グラ ーン ドッス 洗掘 （支持力不足） 抵抗土圧 3 津波に見立てた模型実験 津波に見立てた模型実験 地盤に支えられており、外力を受けてもその場に耐え留まる 地盤沈下や大きな外力に対し、横移動（滑動）や転倒が生じる スポッ 4 インプラント構造の特長 ③「機能構造物」 として循環型ライフサイクルを実現 ②「圧入工法」により急速に構築、瞬時に機能発揮 圧入工法は、既に地中に押し込まれた許容構造部材をつかんで反力とし、静荷重で次の許容構造部材を地中に押し込みます。 構造物は本来、時代の変化や文化の発展に伴い、柔軟な機能変化や自然の復元、資材の再利用を可能とする循環型ライフサ 地盤を乱さず許容構造部材を傷めることなく、一本一本の支持力を確認しながら高精度な施工を行えるため、水平方向と鉛直 イクルに則った、機能本位の「機能構造物」でなくてはなりません。 方向のいずれの外力にも強い高品質なインプラント構造物を安定して構築できます。 インプラント構造は、許容構造部材を地盤に挿し込むだけのシンプルな構造で、その目的･設置場所･機能を柔軟に変化させ ることが容易な構造です。極小のスペースと最小の地形改変で設置撤去でき、地球環境への影響を最小限に抑えるとともに、 撤去した許容構造部材は別の構造物に再利用する循環型のライフサイクルを実現しています。 ■ 建設の五大原則を高次元に遵守 圧入工法では、許容構造部材を地上から直接施工してインプラント構造を構築できるため、大掛かりな掘削作業や無駄な仮設 工事が不要です。また、鉄筋コンクリートを打ち抜いて圧入できる「ジャイロプレス工法 ® 」や、杭の搬送・建て込み・圧入の 全工程を杭の上で完結させる 「GRBシステム」を用いることで、場所を選ばず急速に省スペースで施工でき、 「環境性・安全性・ 急速性・経済性・文化性」の五つの要件を高次元にバランスよく満たします。 ジャイロプレス工法 ® NETIS登録番号：KT-060020-VE 活用促進技術 ノンステージング工法 NETIS登録番号：KT-000106-VE H28推奨技術／活用促進技術 移設・ 再利用 許容構造部材 圧入力 パイルランナー 回転力 企画設計 GRBシステム ジャイロパイラー （圧入機） （杭搬送） 機能の 終焉 パワーユニット 工法開発 機能構造物の 施工 ライフサイクル （建設） （動力源） 回転圧入力 機能 見直し 機能期間 クランプクレーン 反力 機能開始 （杭建て込み） ユニットランナー （動力源搬送） パイラーステージ （作業足場） ※「ジャイロプレス工法」は株式会社技研製作所と新日鐵住金株式会社の日本国内における登録商標です。 ■ 災害から人命と財産を守る インプラント構造では、許容構造部材の一本一本が完成した瞬間から機能を発揮しはじめます。 そのため、緊急を要する災害復旧などで、被害の拡大を防ぎ被災箇所の緊急復旧を図るための技術として活用されています。 強く、速く、地球に優しい だからこそ、 インプラント構造 なのです！ 5 6 インプラント構造の適用例 ① 堤防 インプラント堤防 （鋼矢板連続壁） 巨大地震と大津波に備え、 堤防に“背骨”を通し強化する 迅速かつ低コストに構築できる鋼矢板連 続壁を既設堤防内に二重に設置し、液状 化や越水による破堤を防ぐインプラント 堤防を構築します。インプラント堤防は、 地震により部分被災しても堤防機能を確 実に維持します。また、矢板天端を利用 し覆工板を架設することで、緊急輸送や 浸水時の排水作業などに活用できます。 掲出：『日経コンストラクション』2011年10月10日号 ■ インプラント堤防の効果 液状化対策 拘束地盤免震で液状化を抑制し堤防機能を保持 液状化層 ■ 堤防補強工の効果 イ ン プ ラ ント 堤 防 非液状化層 インプラント堤防 地盤改良 （鋼管杭 連 続 壁 ） 津波高潮対策 越波・越水による破堤を防ぎ堤防機能を保持 タイロッド 平面図 堤防内に剛性の高い鋼管杭連続壁を設 置し、地震時の液状化や地盤沈降によ る堤防決壊を防ぎます。同時に堤防高 のかさ上げにより高潮・洪水対策の強 化も行えます。地震や洪水で堤防前面 のコンクリート部が損壊した場合でも、 インプラント構造の鋼管杭連続壁は耐 え残り堤防機能を維持し続けます。 破壊前法面 かさ上げ （高潮・ 洪水対策） 法面流失 鋼矢板連続壁 断面図 盛土をして表面をコンクリートで覆う被覆 式傾斜堤は、軟弱な砂地盤に建設されて いることが多く、基礎地盤が液状化する と沈下やすべり破壊が生じる危険性があ ります。特 に 堤 防 で は、複 数 の 場 所 で そうした状 況 が 発 生する可 能 性 が 高く、 一 部 で も 損 傷してしまうと防 災 機 能 が 発 揮できなくなります。 液状化層 非液状化層 効 果 液 状 化や地 盤 沈 降 の 影 響を受けやすい 評 価 1 7 堤防内に剛性の高い鋼管杭を設置すること で、地震による液状化や地盤沈降による堤防 決壊を防ぐとともに、かさ上げによる高潮、洪 水対策の強化も可能。被災しても鋼管杭が堤 防機能を保持し、復旧活動にも活用できる。 地盤改良工 液状化層 ■ 被覆式傾斜堤の危険性 掲出：『日経コンストラクション』 2011年10月24日号 鋼管杭 非液状化層 堤防下の液状化層を地盤改良することで、液 状化による被害を防ぐことができるが、堤防本 体の補強とはならないため、越流、地盤沈降に よって決壊が懸念される。 掲出： 『日経コンストラクション』1999年12月24日号 8 インプラント構造の適用例 ① 堤防 イ ン プ ラ ン ト堤防 高知海岸堤防改良工事（仁ノ工区） 高知県高知市／平成24年度完了 高知海岸堤防改良工事（新居工区） 高知県土佐市／平成26年度完了 ■ 標準断面図 海岸堤防の液状化対策で国土交通省が直轄工事に採用 陸 側 ■ 工事目的・概要 陸側鋼矢板圧入 海 側 道路 東日本大震災では地震による液状化や津波によって 多くの堤防が破堤し、大規模な被害が発生しました。 これを受けて、今後発生が危惧される東海・東南海・ 南海地震に備えた対策工が検討され、液状化による 堤防天端の沈下を抑制するインプラント堤防（鋼矢板 二重締切工、鋼管杭連続壁）が採用されました。 波返工 既設護岸 ■ 標準断面図 鋼管杭 φ1000 L=19.5m タイロッド 陸 側 海 側 県道 消波根固ブロック 圧入完了後 盛土 転石φ500 ∼φ800 5000mm ∼ 6000mm 液状化層 広幅型鋼矢板Ⅳw型 L=15.0 m ∼ 16.5 m 陸側鋼矢板 海側鋼矢板 圧入完了後 海側鋼矢板圧入 東北地方 の 震災復旧工事でも採用 ■ 大船渡港永浜地区海岸防潮堤工事 ■ 両石漁港海岸災害復旧工事 宮城県大船渡市／平成26年着工 岩手県釜石市／平成27年着工 竣工後 1 9 10 インプラント構造の適用例 ① 堤防 地震や津波でも破堤しないインプラント堤防 ■ 東日本大震災に耐えたインプラント構造 津波シミュレータによる耐波実験 耐津波性能の高い防災インフラを科学的に実証 無事だった建設中の防潮水門 当学会法人会員の（株）技研製作所では、インプラント構造物の 耐津波性能の高さを科学的に検証するとともに、津波による構 造物の被災メカニズムの分析によって、これまでの常識を超え る新素材を用いた合理的で高度なインプラント構造物の構築を 進めるため、津波を水路上に再現して各種実験を行う実験装置 を独自に開発し高知本社内に設置しています。 破壊された堤防 地上タンク 制御盤 計測室 ポンプ（地下） ■ 仕様 水 鋼矢板二重締切 土 路 19.5 m × 1.5 m × 0.8 m 槽 1.5 m × 1.5 m × 1.3 m 織笠川水門一期工事 (岩手県下閉伊郡山田町) （長さ） （幅） （長さ） （幅） （深さ） （深さ） 40 m（地上タンク） 3 110 m（地下タンク） 3 タンク容量 多くの堤防が地震や津波の被害を受 ける中、インプラント構 造 の 鋼 矢 板 二重締切は完全な形を保持し機能を 維持しました。 ゲート 水路 地下タンク 土槽 ポンプ流量 40 m 3／分（最大） 造波性能 最大波高 約 25 cm、 最大流速 約 3 m/s（段波の場合） ■ 堤防模型を用いた津波実験の実施例 1. 土槽部に実験模型 （1/33スケールの防潮堤模型） を設置 ■ 建設の五大原則による工法比較 イ ン プ ラ ン ト 堤 防（鋼矢板連 続 壁 ） 地 盤 改 良（ 深 層 混 合 処 理 ） インプラント構造 従来の重力式構造 （地球に根を張り一体化している） （地球の上に載っている） 地盤改良（改良率 100% 相当） 標準断面図 深層改良 （攪拌翼併用高圧噴射工法） 液状化層 鋼矢板Ⅲw 型 L = 18 m 非液状化層 非液状化層 環境性 5.0 4.0 4.0 3.0 3.0 2.0 文化性 経済性 0.0 急速性 25.0 安全性 1.0 0.0 チャ ート 総合点 安全性 1.0 レーダー 2. 地上タンクに水をためゲートを開き水路内に津波 （実物大で波高6 ∼ 7m、流速10 ∼ 15m/s） を発生。 実験模型の挙動を計測室で計測 環境性 5.0 2.0 文化性 液状化層 経済性 急速性 15.6 評 価 11 1 12 インプラント構造の適用例 ① 堤防 津波襲来時 粘り強く耐え、津波の波力を減衰 常設仕様 緊急時可動仕様 高耐力ポリエステルベルト コンクリート ＋ 土 従 来 式 の 防 潮 堤（ 牛 ） × 地震 ＋ 津波 災 害（ライオン） インプラントバリア インプラント津波減衰堤 防潮堤の概念を変える新素材と新構造 千鳥配列の強靭な杭で、 既 設 堤 防 の 多くは、地 盤 上に設 置 される堤 体 の 津波のエネルギーを減衰・消散させる 重 量や 大きさで 外 力に対 抗 する構 造 です。そう 強靭なインプラント構造杭を千鳥状に配置し、下 した構造物は、強固に構築すればするほど、設置 部を一体化させ、千鳥配列の群杭構造による流体 地 盤 の 沈 降 や 隆 起 が 生じた 際に、自らの 重 量と 抵抗で津波の流速を下 げてエネルギーを減 衰さ 大きさによって瓦 解し、続く津 波によって押し流 せます。 されて機能を失ってしまいます。 さらに杭の上部に突起のあるカバーを配し、杭の 我々は、地球と一体化した強靭なインプラント構造 摩耗を抑えるとともに、流体抵抗を増幅させ、津 の支柱と高耐力のベルトにより、地震に耐えて津波・ 波の減衰効果を高めます。 高潮の波力を抑え込む新しい防災インフラを提案 します。景 観 を 損 ね ず、省 ス ペ ー ス、抵コスト、 掲出：『日経コンストラクション』 2014年5月26日号 急速施工が可能な本来あるべき姿の津波防護壁 です。 掲出：『日経コンストラクション』2014年11月24日号 13 1 14 インプラント構造の適用例 ② コンビナート 側方流動抑制杭工法 既設防油堤の海側に鋼管杭を千鳥配置に 圧入することで地震時の液状化による側方 流動を抑制し、タンクの水平変位量と沈下 量を低 減させます。これにより、タンクの 海 上 へ の 流 出や配 管 の 断 裂による内 容 液 の漏洩を防止します。 公開：2013年3月 鋼矢板リング工法 連続杭で地盤を囲い拘束させる 「拘束地盤 免震」の効果によって地震時の液状化を抑制 インプラント護岸 し、タンク基礎地盤の沈下量と不等沈下の発 生を低減させることで、タンクの変形や配管 既 設 護 岸･岸 壁 の 前 面に鋼 管 杭を圧 の断裂による内容液の漏洩を防止します。 入して連続壁を作り、地震・液状化・ 側 方 流 動 及び 津 波からコンビ ナート 公開：2013年3月 設備を守ります。 公開：2013年3月 首都直下や南海トラフで発生が懸念される巨大地震。大きな揺れと大津波に加え、広い範囲で液状化 の被害が危惧されています。地震と津波による複合災害からコンビナートを守り抜くカギとなるのが、 圧入工法で築くインプラント構造です。 鋼矢板フェンス工法 「拘束地盤免震」で液状化の被害を抑制 既設防油堤の前面に鋼矢板を圧入し防油堤 拘束地盤免震は、インプラント構造 鋼矢板 地盤の変形抑制 局所すべりの抑止 構造物 の連続壁で地盤を囲い、拘束した地 盤全体で地震動の衝撃を緩和させる 免震技術です。液状化による地盤の 沈下と流動を抑制し、構造物の変位 を抑える効果があります。 と一体化させることで地震や津波による防油 堤の沈下や転倒を抑え、内容液の堤外への 流出を防止します。また、地盤を囲い拘束さ せる 「拘束地盤免震」の効果により地震時の 液状化を抑制し、タンクの変形や配管の断裂 による内容液の漏洩を防止します。 公開：2013年3月 地盤の側方流動の拘束 過剰間隙水圧伝播の遮断 地盤沈下の抑制 周辺液状化現象の遮断 15 1 16 インプラント構造の適用例 ② コンビナート 屋外貯蔵タンク 拘束地盤免震 盛土 直接基礎の建築物 地震による震動を緩和し 構造物の変位を抑える 鉄道や道路、上下水道や貯蔵タンクな ど液状化対策が必要な構造物に手を加 えることなく、そ の 設 置 地 盤 の 周 囲を 鋼 矢 板 等で囲 み 拘 束することで、地 震 による震 動を緩 和し、構 造 物 の 変 位を 抑 制します。シンプ ルな構 造により短 工 期・低コストで 構 築 でき、鋼 矢 板を 引き抜くだけで原状回復ができる地球 にやさしい液状化対策工法です。地上 地下を問わず、既存のあらゆるインフラ 設備の液状化対策として活用できます。 沈砂池 / 沈殿池 地下構造物 / 地下埋設物 掲出：『日経コンストラクション』2011年8月22日号 ■ 従来対策工法との比較 拘束地盤免震 27 % 工 期 100 % 地盤改良 ( 鋼 矢 板 リン グ 工 法＋側 方 流 動 抑 止 工 法 ） 13 % 工 費 100 % （薬液注入工法 + 静的締固め工法） 自在ボーリング式 薬液注入工法 掲出：『日経コンストラクション』2011年8月8日号 恒久型グラウト工法 ■ 拘束地盤免震の有効性（鋼矢板リング工法と側方流動抑止工法の相乗効果） タンク 拘束地盤免震 鋼矢板リング 液状化層 タンク 柱列式鋼管杭壁 タンク タンク タンク 非液状化層 断面図 鋼矢板リング 既設鋼矢板護岸 地盤の流動化 液状化層 非液状化層 既設鋼矢板護岸 液状化層 無対策 ( 鋼 矢 板 リン グ 工 法＋側 方 流 動 抑 止 工 法 ） タンク 静的締固め工法 柱列式鋼管杭壁 既設鋼矢板護岸 非液状化層 既設鋼矢板護岸 恒久型グラウト工法 液状化層 非液状化層 評 価 △ 評 価 タンク中心軸 拘束地盤免震 20 % （鋼矢板締切工法） 48 % 工 期 100 % 地盤改良 工 費 100 % （薬液注入工法） 5400 14400 14400 5400 G.L. 貯水槽 液状化層 貯水槽 㻌 60 m3 䃥2600 貯水槽 地盤改良範囲 8400 ハット形 鋼矢板 5400 地盤改良範囲 13000 貯水槽 60 m3 䃥2600 液状化層 鉛直方向 変形図 5400 G.L. 13000 水平方向 変形図 変 位量 評 価 17 1 δy（タンク位置） = δx（護岸背面） = 1.0 ∼ 2.0 cm ＜ D/300 12.0 ∼ 15.0 cm ※Dはタンク直径 δy（タンク位置）= 9.0 ∼ 10.0 cm ＞ δx（護岸背面） = 27.0 ∼ 30.0 cm × D/300 非液状化層 評 価 1000 ハット形鋼矢板 非液状化層 評 価 △ 18 インプラント構造の適用例 ③ 化学・ 原子力施設 クランプクレーン （建て込み） 瓦礫埋戻し パイルランナー （搬送） 防波壁（２期工事） ジャイロパイラー （回転切削圧入） プレキャスト BOX カルバート （完成後は避難通路に利用） 水頭差 ベントナイト カーテングラウト （遮水） 鋼管杭 φ1000 ㎜ 遮水壁＋防波壁 インプラント防潮・遮水壁 巨大津波から施設を守り、 有害物質の外部流出を防ぐ インプラント緊急遮水・ 防波壁 発電所や化学プラントなど重要な生産 施 設を津 波や高 潮から守るため、大 口 ジャイロパイラー 径 の 鋼 管 杭を岩 盤に回 転 切 削 圧 入し、 先端ビット付鋼管杭 控 杭 で 補 強した 防 潮 壁を構 築します。 有害物質の外部流出を一刻も早く確実に遮断する 強靭な「インプラント防潮・遮水壁」は、 控杭 万が一越波しても倒壊することなく、汚 染水などの有害物質の外部流出を防ぎ ます。 原子炉建屋 高濃度汚染水による海洋汚染を食い止めるには、海洋側への 想定津波高 完全遮水壁を短期間で構築する必要があります。岩盤にま 10∼20 m で打ち込まれた3列のインプラント連続壁と間を埋めるベン トナイトとプレキャストBOXカルバートが遮水機能を確実に 掲出：『日経コンストラクション』 2011年6月27日号 担保します。インプラント連続壁上には、防波壁を追加構築 でき、津波や高潮から施設を守ります。 岩盤 掲出：『日経コンストラクション』2000年2月25日号 公開：2011年7月 19 1 20 インプラント構造の適用例 ④ 工 場 施設 ⑤ 河川護岸 企業防衛 ■ 構造断面図 インプラント防水壁 インプラント防水壁 （許容構造部材） インプラント斜杭護岸 防水壁で囲い込み、施設の水没を防ぐ 施設 洪水 地球温暖化による海面上昇や気候変動に伴う集中豪雨、地下 水乱用による地盤沈下など、世界各地で水害が発生していま 傾斜護岸は、直立護岸に比べて河川の流速を一定に保ち、植 す。許容構造部材を地盤に挿し込むだけの「インプラント防 生護岸にしやすいという特長があります。先端ビット付き鋼 水壁」は、迅速に構築でき施設の水没を防ぐことができます。 管杭を規定の角度で回転切削圧入できるジャイロプレス工法 社会経済の発展を支える企業にとって、事業の継続は社会的 責任であり、災害を自らの力で防ぐ「企業防衛」が求められ ています。 掲出：『日経コンストラクション』2011年11月14日号 高機能な傾斜護岸を仮設なしで構築する ■ 優れた遮水性 鋼矢板の場合、継手部に 止水材を施すことで、高い遮水性能 なら、既設護岸を残置したままインプラント構造の斜杭連続 壁を構築することが可能で、河川改修工事における河積の確 保や護岸壁の耐震補強を迅速に実施できます。 を発揮します。 公開：2006年11月 ㈱技研製作所 独自開発の止水材 21 1 掲出：『日経コンストラクション』 1999年4月23日号 22 インプラント構造の適用例 ⑥ 道路・鉄道 掲出：『日経コンストラクション』2003年3月28日号 インプラント耐震盛土擁壁 盛土構造 水平インプラント道路 軌道や道路、防災壁にも利用できる 地球との接触面積を極小化した 多機能な盛土擁壁 水平インプラント構造 一般的な盛土構造は広大な用地に自然豊かな山野を壊して 環境と文明の共生の鍵は、地球と構造物の接触面積をいか 構築するため、多くのエネルギーと費用、期間を要します。 「イ に小さくするかにあります。幹線道路を山間部に建設する場 合、従来工法では高い圧縮強度を持つ岩盤を破壊して、そこ ンプラント耐 震 盛 土 擁 壁」は、省スペ ースに急 速 施 工でき、 耐震性の高い強靭な構造を形成します。交通インフラの基 盤をはじめ、水害や土砂災害を防ぐ防災インフラとして利用 インプラント構造 にコンクリート製のフーチング構造物を立ち上げます。膨大 な費用と時間を費やすだけでなく、自然も景観も破壊してし できるだけでなく、擁壁の内側を、廃プラスチックや瓦礫など まいます。岩盤に許容構造部材を水平に圧入して構築する の廃材の処分場所や、物資の貯蔵空間としても活用できます。 「水平インプラント道路」なら、地球の強さをそのまま利用し、 地球との接触面積を杭材の断面積だけに極小化することがで 掲出：『日経コンストラクション』2000年3月24日号 きます。構造部材をそのまま道路とするシンプルな構造で、 工期・工費を縮減するとともに、道路が不要になった際は、 撤去して自然環境を復元することも可能です。 23 1 24 インプラント構造の適用例 ⑥ 道路・鉄道 インプラント擁壁 狭隘道路を拡幅し、災害に強い街をつくる 古い市街地で見られる狭隘道路は慢性的な交通渋滞を引き 起こし、災害時には避難や復旧活動の足かせとなりかねませ ん。省スペース施工のGRBシステムを用いることで、従来工 法では施工が困難な道路と住宅の隙間に新たな擁壁を構築 でき、道路の拡幅が行えます。 掲出：『日経コンストラクション』1998年12月25日号 『土木施工』2000年9月号 現況交通を阻害しない GRB システム施工 完成時イメージ インプラント盛土 災害に強い構造で土地を有効活用する 高速道路や鉄道には盛土構造が多く採用されていますが、構 造上法面部がデッドスペースとなります。特に都市のライフ スタイルは、交通機関を中心に大きく変貌しており、限りある スペースの有効活用は国家的使命とも言えます。インプラン ト構造の強靭な自立擁壁を構築することで、前面の盛土をカ ットして新たなスペースを創り、同時に盛土の耐震補強も行 えます。 エコアンダーパス 省スペース短工期でアンダーパスが完成 インプラント構造による交通渋滞の解消 幹線道路の平面交差は、慢性的な交通渋滞や交通事故の要 ■ パイルド・ラフト構造（杭基礎＋直接基礎） 因となっています。しかし、従来型の構造と工法では、用地、 工期、工費など様々な問題により、立体交差化工事が困難で 掲出：『日経コンストラクション』1999年1月22日号 鉄道 した。「エコアンダーパス」はアンダーパスの両側壁をインプ 高速道路 ラント構造の連続壁とし、現況交通を阻害しないGRBシステ プレテンション桁 ムで構築します。立体交差部にはプレテンション桁を用いた パイルド・ラフト構造を採用し、省スペース・短期施工で立 体交差化を実現できます。 掲出：『日経コンストラクション』 2004年9月24日号 RC橋台 圧入杭連続壁 （インプラント構造） RC底版 25 1 26 インプラント構造の適用例 ⑦ 橋梁 ■ インプラントハット橋梁の実証施工状況 ハットにより強固に圧密された土が インプラントハット杭 杭を拘束 土を圧密 杭を拘束し、水平･垂直に支持力を発揮 地球と一体化 インプラントハット橋梁 強靭な橋梁を仮設レス施工で急速に構築 インプラントステージ インプラントハット橋梁は、地盤と一体化させたインプラント インプラントハット杭 構造の笠付鋼管杭（インプラントハット杭）をピアー杭とし、そ の 上に梁を介して橋 桁を設 置することで必要な橋上空間を 杭を拘束 土を圧密 目的に合わせ拡張･再利用できる 提供する橋梁です。建設にかかる資機材の全てが施工する橋 人工地盤を仮設レスで急速に構築 梁の上だけを作業基盤とし、省スペースかつ短期間に架設で インプラントハット橋梁を発展させた「インプラント きる特長に加え、建設と逆の工程をたどることで、移設・撤去 も容易に行えます。 地球と一体化 ステージ」では、求められる目的・機能・期間に合 わせ、拡張、移設、再利用が可能な人工地盤を急速 かつ合理的に構築できます。 掲出：『日経コンストラクション』 2015年2月25日号 掲出：『日経コンストラクション』 2015年5月25日号 27 1 28 インプラント構造の適用例 ⑦ 橋梁 インプラント橋梁 都市機能に支障をきたさず 橋梁を架け替える 「インプラント橋梁」は、インプラント構 水中インプラント連続壁 造の連続壁を橋台として、プレテンショ ン桁をピン結合させた構造性・施工性・ 経済性に優れた門形形式の橋梁です。 場所を選ばず橋梁を再生・強化する 機能強化や耐震補強が必要な橋梁に対 橋梁は、経済や文化を結ぶ重要なライフラインです。老朽化 し、既設の橋台や護岸を残置したまま構 従 来 工法による既存橋台取壊時 【側面図】 【上部工断面図】 築できる構造で、現況交通や周辺環境 や洗掘、地震などで機能が失われると社会生活に大きな支障 へ の 影 響を最 小 限に抑 えます。また、 をきたします。強靭なインプラント構造の連続壁で既設橋脚 河川断面内に工事用施設を一切設置し を囲い一体化させることで、橋梁の機能再生や耐震補強が行 な いため、河 積を阻 害 せず、時 期を選 えます。水中での施工により、桁下のクリアランスや潮の干 満に影響されることなく、インプラント構造の連続壁を効率 ばずに施工できます。 アスファルト舗装 よく迅速に構築できます。 （新）橋 長 （旧）橋 長 既設胸壁取壊し 公開：2005年5月 既設胸壁取壊し 【下部工断面図】 プレテンション桁 A1 A2 ▽ Ｈ.Ｗ.Ｌ. ▽ Ｈ.Ｗ.Ｌ. 掲出：『日経コンストラクション』1999年5月28日号 掲出：『日経コンストラクション』 2000年1月28日号 施工前 完成後 ▽計画河床高 既設Ａ1橋台 既設Ａ2橋台 鋼管杭 既設杭 鋼管杭 29 1 既設杭 鋼管杭 30 インプラント構造の適用例 ⑧ 地 下 空間 ⑨ 緊急避難所 インプラントポッド 大津波に備え、緊急避難所を 近隣に急速設置する 東海・東南海・南海地震等の大規模地 震とそれに伴う大津波の発生が危惧さ れるなど、海岸防災は国家的緊急課題 となっています。高 潮・津 波 被 害を軽 減するためには、海 岸 堤 防などの 防 災 インフラの 再 構 築とあ わ せ、より身 近 で安全な避難場所の確保が不可欠で す。「インプラントポッド」は、地球にし っかりと支えられた強靭なインプラント 構 造 の 支 柱に、フロート式 の 避 難 所を 配したシンプ ルな構 造で、必 要な場 所 に低コストで設 置できます。高 台 のな い 海 岸 平 野 部 で の 避 難 所 はもとより、 災害時要援護者を抱える施設、企業や 地 域、家 庭における自主 防 災に幅 広く 活用できます。 公開：2012年1月 稼ぐ耐震構造基礎 災害に強い地下構造物で空間を有効活用する 建築物の基礎杭やコンクリートフーチングは、建物を支え地 震や強風から守るためだけに存在します。「稼ぐ耐震構造基 太陽光パネル 緊急時回転表示灯 通常時、被災時の 照明電源等 礎」は、基礎として機能しながら創出された地下空間を利用し て“稼ぐ”ことができます。インプラント構造の連続壁を円筒 形に配する強固な耐震構造で、内部スペースを会議室やサ ーバー室、駐車場などさまざまな用途に利用できます。また 災害に備えた貯水槽、資材倉庫、シェルターとしても活用で きます。 掲出：『日経コンストラクション』 1999年11月26日号、2002年1月25日号、2002年2月22日号 フロート 外板が損傷しても、 浮力を確保 非常時備品ストッカー 浮力 水、食料、ライフジャ ケット、ラジオ、発煙筒、 防水懐中電灯などを常 備可能 地 球と一 体 化 31 1 32 新工法による適用範囲の拡大 コンビジャイロ工法 TM ※「コンビジャイロ工法」は株式会社技研製作所と新日鐵住金株式会社の共同開発です。 止水性と剛性に優れる壁体構造を1台の圧入機で構築 ■ 実証施工状況 鋼管杭施工状況 ■ 適用例 掘削状況 壁高さや地盤に応じて杭径・杭長・設置間隔を調整することで、機能的かつ経済性に優れる壁体を構築 道路擁壁 鋼管杭の杭径や設置間隔は自在に設定可能 ハット形鋼矢板 900（止水） 鋼管杭（剛性） コンビジャイロ工法 TMは、剛性の高い鋼管杭と止水性に優れたハット形鋼矢板９００を組み合わせた、合理的で経済性に優れた 壁体構造を提供する工法です。 仮締切り 堤防補強 ■ 施工手順 ① ハット形 鋼 矢 板 圧 入 ② チャック交換 ③ 鋼管杭回転圧入 止水性に優れ、引抜き撤去が容易 33 1 耐震・液状化対策の急速施工に最適 34 新工法による適用範囲の拡大 スキップロック工法 スキップロックアタッチメントを用いることで、鋼管杭の飛び杭施工が可能 インプラント地すべり抑止工法 スキップロック工法で、強靭な抑止杭を急速施工 スキップロック・アタッチメント ■ 施工手順 2 1 掲出：『日経コンストラクション』 2014年7月28日号 移動 道路擁壁基礎での適用例 堤防補強での適用例 計画レベル スキップロック アタッチメント 計画レベルまで杭を圧入 スキップロックアタッチメントを吊移動しセット 4 3 打下げ装置 圧入機本体を前進自走 35 1 次の杭を建込み、圧入開始 36 新工法による適用範囲の拡大 インプラントロック工法 既設構造物を地球に縫い付け定着させ、粘り強く機能を維持する インプラントロックバース インプラントロック杭 LOCK 壁と杭を定着 鋼矢板連続遮水壁 側方流動を抑制 遮水 現海底 浚渫後海底 コンクリート 圧入杭の支持力と引抜抵抗力を増大させる 「インプラ 加圧 海底 インプラントロック工法 により 水 平 ・ 垂 直 に 、高 い 支 持 力 を 発 揮 浚渫後 ントロック杭」 により、堤防などの既設構造物を地球に LOCK 縫い付けるように定着 （ロック） させます。 杭を基盤層に定着 加圧 コンクリート 液状化 液状化により地盤が沈下しても、 堤防高を維持し、津波の浸入を防ぐ イメージ図 バースの増深・新設・耐震 施工中も港湾機能 を利用可能 船舶の係留やコンテナの荷役など港湾機能を維持したまま 急速施工 浚渫後、大型コンテナ船 の入港が可能に 現海底 浚渫後海底 基盤層 基盤層 37 1 38 インプラント構造についてのお問い合わせは 国際圧入学会 法人会員の 株式会社技研製作所までご連絡ください。 株式会社 技研製作所 国土防災技術本部 〒135-0063 東京都江東区有明 1 丁目 3 番 28 号 03-3528-1632 [email protected] www.giken.com インプラント構造 コンセプト ＆ 適用例 ∼ 災害復旧・国土防災・都市再生・インフラ整備 ∼ 発 行 編 集・制 作 国際圧入学会 www.press-in.org 株式会社 技研製作所 www.giken.com © 2012 GIKEN LTD. All Rights Reserved. インプラント構造、インプラント工法、インプラント堤防、インプラント橋梁、インプラント防水壁、インプラント防潮堤、インプラント津波減衰堤、インプラント遮水壁、インプラント・リース・ウォール、 インプラントロック工法、コンビジャイロ工法、スキップロック工法、エコグラウンド、機能構造物、機能期間、レスキュー工法、ジャイロパイラー、サイレントパイラー、GRB、パイルランナー、ユニット ランナー、パイラーステージ、エコサイクル、エコパークは株式会社 技研製作所の日本国内における登録商標です。 Ver 2.3JA03 / 15 Jun 2016