JP2001020247A - 鋼板セル型構造物およびそれを用いた消波堤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大水深においても安定して経済的に設置が可
能であると共に、透水性と消波能力を併せ持つ鋼板セル
型の消波堤において、消波能力をより向上させ、また港
内等の静穏度も向上させる。 【解決手段】 港湾や河川に設置される鋼板セル型の消
波構造物であり、円筒形状の鋼板製のセル殻２と中詰材
３からなる鋼板セル構造物１の上部に前面側（沖側）に
向かって下り勾配の階段状の段部４を形成して消波能力
を高め、この段部４が形成された鋼板セル構造物１を波
進行方向と直交する方向に所定の間隔ｄをおいて配列
し、高い消波能力と透過性を併せ持つ鋼板セル型の消波
堤を構築する。透過率は高い消波能力により従来の鋼板
セル型の消波堤よりも低く抑えることができ、港内等の
静穏度を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、港湾や河川などに
設置される鋼板セル型構造物およびそれを用いた消波堤
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】海中や河
川にある構造物には波の力が作用する。構造物の利用目
的として、波そのものを減少させるものがある。防波堤
がその一例である。

【０００３】防波堤は、防波堤を境にして港の外の波を
はね返し、港の中の静穏度を保つ構造物である。また、
場所によっては、防波堤に、港の外の波をはね返すだけ
ではなく、消してしまう構造が求められる場合がある。
このような場合、従来であれば、異形ブロックなどの消
波工のように波のエネルギーを拡散させる構造物が利用
されてきた。

【０００４】しかし、近年、防波堤の設置場所も大水深
になり、異形ブロック等の使用が不経済となってきた。
代わって利用されるようになったのが、スリットを入れ
たり、傾斜・階段状の構造物を水面付近にのみ設置した
防波堤である。これは、波のエネルギーをスリットや階
段で減少・散逸させるタイプの防波堤である。本発明も
このタイプに属する。

【０００５】これらの先行技術のうち、本発明に近い技
術として、次に示すものが提案されている。１つは、特
開平７−３１７０４１号公報に記載されている消波構造
物であり、これは複数の水没水平板を沖側に向かって下
る階段状に設置し、最岸側の水没水平板は干潮水位より
上位に配置して、波を破砕するものであるが、波の透過
性が大きすぎ、港内の静穏度が確保できず、防波堤に不
適である。また、大水深や長大な海域に設置する場合、
結局大きな支持架台等が必要となり、経済的な面で実用
性が少ない。

【０００６】２つ目は、特開平４−６２２１７号公報に
記載されている親水高潮護岸である。この技術は、既設
護岸から適当な距離をおいて浮体を設置し、この浮体の
海側の水際近傍に水に親しむための階段もしくは傾斜を
設け、浮体の陸側には波返しを設けた護岸であり、高潮
時の高波浪を浮体の甲板面を通過する間に破壊し、波エ
ネルギーの大部分を減衰させることができる。しかし、
この護岸は既設護岸の前面に浮体を係留して消波を行う
タイプであり、沖合に新設するような防波堤には不適で
ある。

【０００７】３つ目は、本出願人による特開昭６３−６
３８０７号公報に記載されている鋼製セル構造物からな
る透過式消波堤である。これは、円柱状の鋼製セル構造
物を所定の間隔をおいて一列または複数列に配列し、こ
れらの全てあるいは一部の天端高を越波を生じさせる程
度に低くしたものであり、透水性と消波能力を兼ね備え
ているが、鋼製セル構造物の上部が基本的に平坦である
ため、ある程度の消波能力を有するが、反射率が比較的
大きく、消波能力が充分でなく、スリットや階段式の消
波能力には及ばない。

【０００８】本発明は、前述のような問題点を解消すべ
くなされたものであり、その目的は、大水深においても
安定して経済的に設置が可能であると共に、透水性と消
波能力を併せ持つ鋼板セル型の消波堤において、消波能
力をより向上させることができ、また港内等の静穏度を
向上させることのできる鋼板セル型構造物およびそれ用
いた消波堤を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の鋼板セル型構造
物は、港湾や河川に設置される鋼板セル型の消波構造物
であり、円柱状の鋼板セル構造物の上部に階段状の段部
が形成されていることを特徴とする（請求項１）。鋼板
セル構造物は、セル殻内に砂，石，コンクリート等の中
詰材を充填し、上部をコンクリート等で封止して構成さ
れており、このような鋼板セル構造物の上部に、前面側
（沖側）が低く、背面側（港側）が高い階段を一体的に
形成する。

【００１０】このような段部を有する鋼板セル構造物
を、段部が前面側（沖側）に向かって下り勾配となるよ
うに、かつ連続的に構築せずに所要の間隔をおいて配列
（波進行方向と直交する方向に配列）して鋼板セル型の
消波堤を構成する（請求項２）。波進行方向に対して１
列でもよいし、波進行方向に間隔をおいて複数列として
もよい。

【００１１】また、段部を構成する水平面のうち、最前
に位置する水平面のレベルが水面以下（干潮水位以下）
となるように鋼板セル構造物を設置する（請求項３）。
以上のような鋼板セル型の消波堤において、鋼板セル構
造物の上部工に階段状の段部を形成し、この鋼板セル構
造物を適当な間隔をおいて配設することにより、 階
段の１段目の直立壁と２段目の直立壁で反射した波にそ
れぞれ位相差が生じることで、反射波が互いに打ち消し
合い（図２(a) 参照）、 波が階段を乗り越える際、
砕波に伴うエネルギー消費が生じ（図２(b) 参照）、
複数の鋼板セル構造物を間隔をおいて並べることで、
階段部に流れ込んだ波が互いにぶつかり合うことによる
消波が生じ（図２(c) 参照）、以上の３つの消波能力の
相乗効果により、従来の鋼板セル型の消波堤よりも高い
消波能力を得ることができる。

【００１２】また、従来の水没水平板方式や浮体護岸方
式では、大水深に設置することは構造的・経済的に困難
であるが、本発明の直立する鋼板セル型であれば、大水
深（例えば、水深10〜30ｍ）でも安定して、安価に消波
構造物を構築することができる。さらに、従来の鋼板セ
ル型の消波堤と同様に透過性を持たせることができる
が、前述の高い消波能力により、透過率を従来の鋼板セ
ル型の消波堤よりも低く抑えることができ、港内等の静
穏度を向上させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施の形
態に基づいて説明する。この実施形態は本発明を消波堤
に適用した例である。図１は本発明の鋼板セル構造物お
よび鋼板セル型の消波堤の１例を示したものである。図
２は鋼板セル構造物による消波効果を示したものであ
る。図３は鋼板セル構造物の具体的数値例を示したもの
である。図４は鋼板セル型の消波堤を従来と本発明を比
較したものである。

【００１４】図１において、鋼板セル構造物１は、例え
ば15〜30ｍ程度の円筒形状の鋼板製のセル殻２と、この
セル殻２内に充填される砂，石，コンクリート等の中詰
材３から構成され、このような鋼板セル構造物１の上部
に前面側（沖側）に向かって下り勾配の階段状の段部４
を形成して消波能力を高め、この段部４が形成された鋼
板セル構造物１を波進行方向と直交する方向に所定の間
隔ｄをおいて配列して、高い消波能力と透過性を併せ持
つ鋼板セル型の消波堤を構築する。

【００１５】鋼板セル構造物１の構築方法としては種々
のものがあり、特定の方法に限定されないが、１例とし
て根入れ式鋼板セル工法を挙げることができる。この方
法は、ヤードで製作されたセル殻２を曳航し、所定の設
置箇所において多数のバイブロハンマーからなる打設装
置を連動させて海底面に一気に打設し、直ちに、砂，
石，コンクリート等の中詰材３をセル殻２内に投入して
セル殻２を安定化させる工法である。天端面はコンクリ
ート等で覆って封止する。その他、コンクリート底版付
きの円筒ケーソンを海底面に設置する工法などでもよ
い。

【００１６】段部４は、セル殻２の上部に予め階段状の
切り欠きを形成しておき、この部分にコンクリート等を
階段状に打設することで形成することができ、複数の水
平面と波に対向する複数の直立壁面が形成される。この
図示例では、３段の段部４が形成されており、１段目の
段部４−１と２段目の段部４−２の間に干潮水位（Ｌ．
Ｗ．Ｌ）が位置し、２段目の段部４−２と３段目の段部
４−３の間に満潮水位（Ｈ．Ｗ．Ｌ）が位置するように
する。１段目の段部４−１と２段目の段部４−２の奥行
き長さは、波の波長等から適宜決定し、３段目の段部４
−３の奥行き長さは、乗り越えた波を破壊して波エネル
ギーを減衰させることができる充分な長さを確保する。
なお、この段部４は３段に限らず、セルの大きさ等に応
じて２段や４段以上でもよい。

【００１７】この段部４が形成された鋼板セル構造物１
の配列間隔ｄは、消波堤の機能を持たせるためには、波
高，周期，水深等にもよるが、一般的にｄ／Ｄ＝0.05〜
0.3の範囲に設定するのが好ましい。なお、図示例では
一列に配設した場合を示したが、波進行方向に間隔をお
いて複数列で配設するようにしてもよい。

【００１８】以上のような構成において、図２に示すよ
うに、 階段の１段目の直立壁Ａと２段目の直立壁Ｂ
で反射した波ＷａとＷｂにそれぞれ位相差が生じ、これ
ら反射波Ｗａ，Ｗｂが互いに打ち消し合い、 波Ｗが
段部４を乗り越える際に破砕に伴うエネルギー消費が生
じ、 鋼板セル構造物１，１間に侵入した波Ｗが段部
４−１，４−２に横方向から流れ込み、互いにぶつかり
合うことにより消波がなされる。以上の３つの消波能力
の相乗効果により、異形ブロック等の消波工なみの高い
消波能力が得られる（反射率０．５以下）。さらに、鋼
板セル構造物１，１間の隙間により透過性を確保しなが
ら、前述の作用効果により波Ｗの透過性を低く抑えるこ
とができるため、港内の静穏度を確保することができる
（透過率０．５以下）。

【００１９】

【実験例】図３に示す鋼板セル構造物１の水理模型（縮
尺：1/41.7) を用い、表１の波浪条件で従来と本発明の
消波実験を行ったところ、表３に示すような結果が得ら
れた。表２は本発明の階段部の構造諸元である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】なお、以上は沖合等に設置する消波堤に適
用した場合について説明したが、これに限らず、港湾や
河川の護岸などにも適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上のような構成からなるの
で、次のような効果を奏することができる。

【００２５】(1) 鋼板セル構造物の上部工に階段状の段
部を形成し、この鋼板セル構造物を適当な間隔をおいて
配設することにより、従来の鋼板セル型の消波堤よりも
高く、異形ブロック等の消波工なみの高い消波能力を得
ることができる。

【００２６】(2) 直立する鋼板セル型であるため、大水
深でも安定して、安価に消波構造物を構築することがで
きる。

【００２７】(3) 従来の鋼板セル型の消波堤と同様に透
過性を持たせることができるが、前述の高い消波能力に
より、透過率を従来の鋼板セル型の消波堤よりも低く抑
えることができ、港内等の静穏度を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋼板セル構造物および鋼板セル型の消
波堤の１例を示したものであり、(a) は鋼板セル構造物
の斜視図、(b) は鋼板セル型の消波堤の平面図、(c) は
鋼板セル型の消波堤の側面図である。

【図２】本発明の鋼板セル構造物による消波効果を示し
たものであり、(a) は段部の反射波による消波効果を示
す側面図、(b) は段部の砕破による消波効果を示す側面
図、(c) は段部への流れ込みによる消波効果を示す平面
図である。

【図３】本発明の鋼板セル構造物の具体的数値例を示し
た側面図である。

【図４】鋼板セル型の消波堤を(a) 従来と(b) 本発明で
比較した平面図および正面図である。

【符号の説明】

１…鋼板セル構造物 ２…セル殻 ３…中詰材 ４…段部

フロントページの続き (72)発明者 北村 卓也 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 木下 大也 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D018 BA14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状の鋼板セル構造物の上部に階段状
   の段部が形成されていることを特徴とする鋼板セル型構
   造物。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の鋼板セル構造物が、段
   部が前面側に向かって下り勾配となるように、かつ所要
   の間隔をおいて配列されていることを特徴とする消波
   堤。
3. 【請求項３】 段部を構成する水平面のうち、最前に位
   置する水平面のレベルが水面以下となるように設置され
   ていることを特徴とする請求項２に記載の消波堤。