JP2008014136A - 透過型海域制御構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 常時波浪に対する消波性能を充分に有し、かつ暴風時の作用波力の低減を可能とする透過型海域制御構造物を提供することである。
【解決手段】 透過型海域制御構造物１は、前面壁４と後面壁５とが水平板６で接合されてなる堤体２が、前記前面壁４と後面壁５とに適宜間隔をもって形成された柱体７の杭打設用挿入孔８に海底１４から突出した杭基礎３が挿入されて、海底１４との間に適宜間隙部９をもって設置され、前記前面壁４は水平板６から下側に伸びた鉛直壁１２と、水平板６から後面壁５側に傾斜した傾斜壁１３とからなり、該傾斜壁１３、鉛直壁１２、後面壁５および水平板６には透過スリット１７が開口され、前記柱体７間には梁材１０が架設され、該梁材１０と柱体７とにかけて斜材１１が設置されて構成されている。
【選択図】 図７

Description

本願発明は透過型海域制御構造物に関するものである。

港湾の静穏度を確保するには、陸側への透過波を防ぐ不透過型の防波堤を沖側に構築することが効果的である。しかし、砂浜などの海岸侵食を防ぐには、不透過型の防波堤は不向きである。この海岸侵食が発生するか否かは、主に比重や形状などの砂の特性や常時波浪特性により決定されるため、数年から数十年の間に一度の割合で来襲する暴風時の波浪による侵食の影響は、長期的に見ると少ないと考えられている。そのため海岸侵食の卓越する地点に防波堤を構築すると、防波堤前面の反射率が大きくなって設置地点の沖側への砂が侵食される一方、陸側には砂が堆積するので、前面の侵食及び背面の堆積対策が新たに必要となる。このような対策としては、常時波浪に対して、対象地点周辺の透過・反射率をともに低減（消波性能）させる透過型海域制御構造物が有効である。この透過型海域制御構造物としては、特開平２−２４４０８号のものがある。
特開平２−２４４０８号公報

しかし、上記の透過型海域制御構造物は、常時波浪に対する消波性能が高いが、暴風時に受ける波力が大きくなるため、堤体規模の増加やそれに伴う施工の難易度が高くなるという問題があった。

本願発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、常時波浪に対する消波性能を充分に有し、かつ暴風時の作用波力の低減を可能とする透過型海域制御構造物を提供することである。

以上の課題を解決するための透過型海域制御構造物は、前面壁と後面壁とが水平板で接合されてなる堤体が、前記前面壁と後面壁とに適宜間隔をもって形成された柱体の杭打設用挿入孔に海底から突出した杭基礎が挿入されて、海底面との間に適宜間隙部をもって設置され、前記前面壁は水平板から下側に伸びた鉛直壁と、水平板から後面壁側に傾斜した傾斜壁とからなり、該傾斜壁、鉛直壁、後面壁および水平板には透過スリットが開口され、前記柱体間には梁材が架設され、該梁材と柱体とにかけて斜材が設置されたことを特徴とする。また透過スリットは円形スリットまたは水平スリットであることを含むものである。

押波時に、前面側の傾斜壁を超える波が、斜面遡上時の斜面部で破砕されて消波されるとともに、鉛直壁の透過スリットによっても消波される。また傾斜壁を乗り越えて後面壁に衝突した波と、斜面壁の透過スリットを通じて上側から流入してきた波と、前面壁の透過スリットを通じて流入した波とを水平板の透過スリットにより消波される。また前面壁を通過した波を後面壁で消波するとともに、前面壁と後面壁との間の室内における乱れを促進させる。上記のような消波によって透過率の低減を可能にする。また海底との間に適宜間隙部をもって堤体を設置したことにより、受圧面積を低減させて反射率を低下させるとともに、傾斜壁の斜面を越波させて波力を受け流すことにより水平力を低減させる。さらに、傾斜壁に作用する波力が分解されて鉛直下向きの力が生じることにより揚圧力を低減させる。

以下、本願発明の透過型海域制御構造物（以下制御構造物という）の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成にのみ異なった符号を付して説明する。

図１〜図３は第１の実施の形態の制御構造物１を示し、この制御構造物１は横方向に連続して並べられた堤体２と、この堤体２を海底から適宜高さに設置した杭基礎３とから構成されている。この制御構造物１を波と直交する方向でかつ汀線と平行になるように沖合いに設置することにより、波のエネルギーを減衰して港湾の静穏度を確保する。

この堤体２は、図１および図２に示すように、平面長方形であり、前面壁４と後面壁５とが水平版６で接合されて両側壁のない箱形に形成されている。また前面壁４と後面壁５との内側には柱体７が２体ずつ（合計４体）一体形成され、この柱体７に開口された杭打設用挿入孔８に海底１４から突出した杭基礎３の上部が挿入されて、堤体２が海底との間に適宜間隙部（ｈ２／ｈ＝０〜０．２）９をもって設置され、この間隙部９を波が通過できるようになっている。この柱体７間には梁材１０が架設され、該梁材１０の中央部から両側の柱体７とにかけて斜材１１が設置されて堤体２を補強している。

また前面壁４は、図３に示すように、鉛直壁１２と傾斜壁１３とから構成され、該傾斜壁１３が水平板６から後面壁５側に傾斜して形成されるとともに、鉛直壁１２が水平板６から下側に延びて垂れ壁のように形成されている。この水平板６は鉛直壁１２と傾斜壁１３との境界部１５に形成され、該傾斜壁１３が水平板６を起点に折れ曲がったようになっている。そのため傾斜壁１３は上部が後面壁５からの補強材１６で支持されるとともに、下部が水平板６で支持された構成になっている。

また前面壁４における鉛直壁１２と傾斜壁１３、後面壁５および水平板６には、それぞれ円形の透過スリット１７が開口されている。また傾斜壁１３における透過スリット１７はＬ.Ｗ.Ｌ（最低潮位）±１ｍの高さが最も好ましい位置である。またこれらの透過スリット１７の開口率（壁面積に対する開口割合）は鉛直壁１２が１０〜４０％で最適が２５％、傾斜壁１３が１０〜４０％で最適が１５％、後面壁５が１０〜４０％で最適が３５％、水平板６が１０〜４０％で最適が２５％となる。

また図４第２の実施の形態の制御構造物１９を示したものである。この制御構造物１９は堤体２における透過スリット１７が水平スリットに変わったものであり、これ以外は第１の実施の形態の制御構造物１と同じ構成である。

次に、第１の実施の形態の制御構造物１の常時（暴風時でないとき）における透過・反射性能の検証実験について説明する。これは図５の（１）の堤体２（１／２５の縮尺）を使用し、同図の（２）に示す実験装置２０により、現地諸元で波高１．０〜３．０ｍ、周期５．０〜１４．０ｓの波を造って、透過・反射性能の検証を行った。

この検証結果が図６に示すものであり、本願発明の制御構造物１は、透過率が０．６以下で、反射率が０．５以下となる消波性能を有していることを確認することができた。

次に、第１の実施の形態の制御構造物１の暴風時における作用波力の検証実験について説明する。これは図７の（１）の堤体２（１／２５の縮尺）の適宜箇所に波圧計２１を設置するとともに、堤体天端に架台２２を設置して分力計２３を固定した。

そして、同図の（２）および（３）に示す実験装置２４によって、現地諸元で潮位条件がH.H.W.Lで９．１ｍ（水深）、L.W.Lで６．８ｍ（水深）、海底地盤２５が１／１０勾配および１／５０勾配、波高が４．５〜１１．２５ｍ、周期が９．０〜１６．０ｓの波を造って、上記堤体２の水平波力・揚圧力の測定を行った。

この測定結果が図８に示すものであり、（１）が水平波力の測定結果、（２）が揚圧力の測定結果である。このことから第１の実施の形態の制御構造物１は、従来のものよりも水平波力で５０％、揚圧力で３０％程度低減できることを確認することができた。

次に、上記の制御構造物１の構築方法を図９〜図１１に基づいて説明する。図９に示す方法は一括施工方式である。この一括施工方式による構築方法は、一つの堤体２を一度に吊り上げる船舶が使用できる場合に適用されるものである。

まず、図９に示すように、杭基礎３を海底１４の四箇所に打設する。次に、この四本の杭基礎３を堤体２の柱体７における杭打設用挿入孔７に挿入すると、この堤体２が海底１４から適宜間隙部９をもった箇所にストッパ２６で止められて、海底１４との間に隙間（ｈ２／ｈ＝０〜０．２）が形成される。そして、杭基礎３と杭打設用貫通孔７との隙間にグラウトを充填すると制御構造物１が完成する。

次に、制御構造物１の分割施工方式の構築方法について説明する。この分割施工方式とは、堤体２を上下に二分割したもの、すなわち堤体２が二つのユニット２７、２８から構成されたものであり、この二つのユニット２７、２８を使用した構築方法について説明する。この分割施工方式による構築方法は、堤体２を一度に吊り上げる船舶が使用できない場合、すなわち小さな船舶しか使用できない場合に適用されるものである。この小さな船舶で吊り上げ可能な大きさに堤体２を分割して施工するものである。

まず、上記と同じように、杭基礎３を海底１４の四箇所に打設する。そして、図１０に示すように、この四本の杭基礎３を、最初のユニット（第１のユニット）２７の杭打設用挿入孔７に挿入すると、このユニット２７が海底１４から適宜間隙部９をもった箇所にストッパ２６で止められて、海底１４との間に隙間（ｈ２／ｈ＝０〜０．２）が形成される。

次に、図１１に示すように、他のユニット（第２のユニット）２８を最初のユニット２７上に積み重ねると、二つのユニット２７、２８からなる堤体２が完成する。そして、杭基礎３と杭打設用貫通孔７との隙間にグラウトを充填すると制御構造物１が完成する。

第１の実施の形態の制御構造物の正面図である。 第１の実施の形態の制御構造物の平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 第２の実施の形態の制御構造物の正面図である。 （１）は実験に使用する堤体の断面図、（２）は実験装置の断面図である。 （１）および（２）は透過・反射性能の検証結果を示すグラフ図である。 （１）は実験に使用する堤体の断面図、（２）および（３）は実験装置の断面図である。 （１）および（２）は作用波力の検証結果を示すグラフ図である。 制御構造物の構築方法であり、海底に打設した杭基礎に堤体を設置する斜視図である。 杭基礎に最初のユニットを設置する斜視図である。 最初のユニット上に他のユニットを設置する斜視図である。

符号の説明

１、１９ 制御構造物
２ 堤体
３ 杭基礎
４ 前面壁
５ 後面壁
６ 水平板
７ 柱体
８ 杭打設用挿入孔
９ 間隙部
１０ 梁材
１１ 斜材
１２ 鉛直壁
１３ 傾斜壁
１４ 海底
１５ 境界部
１６ 補強材
１７ 透過スリット
２０、２４ 実験装置
２１ 波圧計
２２ 架台
２３ 分圧計
２５ 海底地盤
２６ ストッパ
２７、２８ ユニット

Claims (2)

1. 前面壁と後面壁とが水平板で接合されてなる堤体が、前記前面壁と後面壁とに適宜間隔をもって形成された柱体の杭打設用挿入孔に海底から突出した杭基礎が挿入されて、海底面との間に適宜間隙部をもって設置され、前記前面壁は水平板から下側に伸びた鉛直壁と、水平板から後面壁側に傾斜した傾斜壁とからなり、該傾斜壁、鉛直壁、後面壁および水平板には透過スリットが開口され、前記柱体間には梁材が架設され、該梁材と柱体とにかけて斜材が設置されたことを特徴とする透過型海域制御構造物。
2. 透過スリットは円形スリットまたは水平スリットであることを特徴とする請求項１に記載の透過型海域制御構造物。

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