JP2013019134A - 防波堤 - Google Patents

Abstract

【課題】津波等が作用した場合、構造的に弱点となる特定部位の基礎マウンドを安定させる防波堤を提供する。
【解決手段】本防波堤１は、特に、堤頭部１４の基礎マウンド２の全域、及び隣接する堤体１２間の開口部における基礎マウンド２の露出面の全域をスラグ材１０にて被覆するので、隣接する堤体１２、１２間の開口部や堤頭部１４に非常に大きな流れが発生しても、当該部位の基礎マウンド２を安定させることができ、防波堤１全体を安定させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、港湾や海岸等に設置される防波堤に関するものである。

一般に、わが国の防波堤は、経済的な観点から基礎マウンド上に直立した函体（ケーソン）が複数配列され構成される混成堤が大半を占めている。混成堤の場合、各函体および基礎マウンドの安定性は作用波力に応じて定まり、一般に風波やうねりのような数秒から二十秒程度の周期を有する波の波力が、周期の長い津波（数分から数十分）に対する波力より大きい。一方、大津波によって、津波が集中するような地形・構造配置となった場合、波の収斂により水平流速が非常に大きくなり（グリーン効果）、その流体力によって基礎マウンドや各函体が破壊されることが確認され、それらに対する対策も必要となった。このような破壊は、基礎マウンドを構成するマウンド材および被覆材が安定を保持できなくなり、基礎マウンドが変形するほどに散乱することで各函体が基礎マウンド上から転落する機構によると推定されている。特に、防波堤の堤頭部においては、堤体が不連続になること、また隣接する堤体間の開口部には津波が収斂しやすい構造となることから、津波作用時には強大な水平流速が発生し、構造上の弱点となる。例えば、大津波による防波堤の被災例では、開口部における水平流速は最大１０．５ｍ／ｓであったと推定されており、これに対する石材の安定質量は１０００ｔを越えることから、コンクリートブロックを用いるとしても上部の函体程度の大きさが予測され、現在考えられる対策では非現実的な規模になる。

そこで、特許文献１には、港湾底部の地盤上に構築した捨石マウンド上に設置された防波堤の耐津波・高潮補強工法であって、捨石マウンドの港外側端部に根固めブロックを設置した後、この根固めブロックを設置した側の前記捨石マウンドの斜面部分に間詰め材を敷設し、その後、これら捨石マウンドの港外側部、間詰め材及び根固めブロックの上部に遮水板を設けることが開示されている。

特開２０１０−１６８８２４号公報

しかしながら、特許文献１に係る発明では、津波防波堤のような基礎マウンドの高さが３０ｍにもなるような条件に対しては非現実的な工法となり採用することはできない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、津波等が作用した場合、構造的に弱点となる特定部位の基礎マウンドを安定させる防波堤を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、基礎マウンドと、該基礎マウンド上に間隔を置いて複数配置される堤体とから構成される防波堤であって、堤頭部の前記基礎マウンドの全域をスラグ材にて被覆することを特徴とするものである。
請求項１の発明では、基礎マウンドの堤頭部の全域をスラグ材にて被覆するので、基礎マウンドの堤頭部への波の浸透を抑制することができる。また、スラグ材においては、その性質により施工初期の基礎マウンドの僅かな変形に追従することができ、またその後は、水と反応して膨張して、時間の経過と共に硬化して固化体となる性質を有するので、基礎マウンドへの波の浸透を長期間に亘って効果的に抑制することができる。スラグ材は、固化体となった後の透水係数が１０^−２ｃｍ／ｓのオーダーとなるため、基礎マウンド全体（石材やコンクリートブロック）としての透水係数を通常の１０^０ｃｍ／ｓのオーダーから２オーダー低下させることができ、十分な遮蔽効果を発揮することが可能になる。また、固化後のスラグ材の安定性は急激に高まり、その厚みが１ｍ〜２ｍ程度で安定すると考えられる。この結果、基礎マウンドの堤頭部に非常に大きな流れが発生しても、基礎マウンドを安定させることができる。
また、請求項１の発明では、既存の防波堤の基礎マウンドにおいて、その堤頭部をスラグ材により被覆することにより、該堤頭部を安定させることも可能である。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記隣接する堤体間の基礎マウンドの露出面の全域をスラグ材にて被覆することを特徴とするものである。
請求項２の発明では、隣接する堤体間の開口部における基礎マウンドへの波の浸透を抑制することができ、この結果、隣接する堤体間の開口部に非常に大きな流れが発生しても、当該部位の基礎マウンドを安定させることができる。

請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した発明において、前記スラグ材は、柔軟性を有する網状の袋体内に充填されることを特徴とするものである。
請求項３の発明では、基礎マウンドの特定部位をスラグ材で被覆する作業を簡素化することができる。また、袋体には、吊り上げることが可能になるように吊りロープが備えられているので、起重機船による運搬、水中への仮置きや潜水士船により据付が容易となる。

本発明の防波堤によれば、基礎マウンドの各堤体が配置される部位を除く範囲、すなわち、堤頭部及び隣接する堤体間の開口部における基礎マウンドをスラグ材にて被覆するので、堤頭部や開口部に非常に大きな流れが発生しても、当該部位の基礎マウンドを安定させ、ひいては防波堤全体を安定させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る防波堤の堤頭部の平面図である。 図２は、図１の側面図である。 図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る防波堤の平面図であり、隣接する堤体間に開口部が形成される領域の平面図である。 図５は、図４の側面図である。 図６は、図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図７は、多量のスラグ材が充填された袋体の斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図７に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る防波堤１は、図１〜図６に示すように、波浪方向と直交する方向に延びる基礎マウンド２と、該基礎マウンド２上に間隔を置いて複数配列される堤体１２とから構成される。各堤体１２は、ケーソンとしての函体３を複数配列して構成される。基礎マウンド２上の各函体３、３間には目地５が形成され、隣接する堤体１２、１２間には開口部１３が形成される。図１〜図３に示すように、基礎マウンド２は、沖側及び陸側に法面を有する断面台形状に形成されており、図２から解るように、本防波堤１の堤頭部１４は、その安定性を増加させるために基礎マウンド２の延びる方向に沿って下方傾斜する法面が形成される。また、基礎マウンド２の各函体３が配置される部位を除く範囲、すなわち、基礎マウンド２の海中に露出する表面はスラグ材１０にて被覆される。各函体３内には、石材等の中詰め材が充填される。

スラグ材１０は、転炉系製鋼スラグ材が使用される。該転炉系製鋼スラグ材１０は、溶銑の精錬工程で生成される粒状の副産物である。転炉系製鋼スラグ材１０の主な化学成分は、石灰、二酸化ケイ素、酸化鉄等であり、特に、水硬性、膨張性等の性質を有し、水と反応する前においては外力によって僅かに変形する性質を有し、水と反応して膨張した後は、時間の経過に伴って硬化して固化体となる性質を有している。また、スラグ材１０は、透水性として、透水係数のオーダーから津波程度の周期を有する波に対しては、ほぼ流れを遮断して、一方、さらに周期の長い潮汐のような波に対しては十分に通水させる性質を有するものである。すなわち、防災対象となるような津波や台風時等の波に対しては遮水性を有し、環境上の潮汐のような波に対しては通水性を有することになる。
なお、本実施の形態では、スラグ材１０は、製鋼スラグ材の分類となる転炉系製鋼スラグ材が採用されているが、その他のスラグ材１０、例えば、溶融スラグ材の分類となる水砕スラグ材等を採用することもできる。

図４に示すように、多量のスラグ材１０が網状の袋体１１内に充填される。該袋体１１は、その材質として再生ポリエステル繊維が使用されており柔軟性に富む。袋体１１には、内部にスラグ材１０を充填した後吊り上げることが可能になるように吊りロープ（図示略）が備えられている。袋体１１の編み目ピッチは、内部のスラグ材１０が抜け出ない程度の適宜ピッチが採用される。また、袋体１１は、スラグ材１０により局所的に破断された場合でも、その箇所から破断が広がらない性質を有している。

図３及び図６に示すように、基礎マウンド２は、捨石等が積層されて断面台形状に形成される。また、基礎マウンド２の各函体３が配置される部位を除く範囲、すなわち、基礎マウンド２の海中に露出する表面は多量のスラグ材１０が充填された複数の袋体１１により被覆される。
詳しくは、図１〜図３に示すように、基礎マウンド２の沖側及び陸側に延びる各法面及び法肩部（天端面において各函体３が配置される範囲を除く面）は、多量のスラグ材１０が充填された複数の袋体１１により被覆される。基礎マウンド２の各法面は、多量のスラグ材１０が充填された袋体１１が海底と略平行になるように複数積層されて、各法面がスラグ材１０により被覆される。基礎マウンド２の各法肩部には、多量のスラグ材１０が充填された袋体１１がＳ字状を呈して複数配列され、該袋体１１の一端部が、各函体３の下面の一部と基礎マウンド２の上面との間に入り込むように配置され、各法肩部がスラグ材１０により被覆される。

また、図１〜図３に示すように、防波堤１の堤頭部１４における基礎マウンド２の全域（法肩部及び法面）に、多量のスラグ材１０が充填された袋体１１が複数積層されて被覆される。さらに、図４〜図６に示すように、基礎マウンド２上の隣接する堤体１２、１２間の開口部１３の、海中に露出した基礎マウンド２の全域（天端面及び法面）にも、多量のスラグ材１０が充填された袋体１１が複数積層されて被覆される。さらにまた、隣接する函体３間の目地５の部分の基礎マウンド２の天端面及び法面にも、多量のスラグ材１０が充填された袋体１１が複数積層されて被覆される。

この時、施工初期においては、スラグ材１０は変形自在な性質を有するために、各函体３及び基礎マウンド２が僅かに変形した場合でも、各函体３及び基礎マウンド２の僅かな変形に追従することができる。その後は、スラグ材１０は水と反応することにより膨張するので、各スラグ材１０が互いに密着すると共に、基礎マウンド２の各函体３が配置される部位を除く範囲を被覆することができる。さらに、その後は、時間の経過と共にスラグ材１０が硬化して固化体となりその状態が維持されるので、長期的に基礎マウンド２への波の浸透を抑制することができる。

なお、複数種類の大きさの袋体１１を用意し、それら各袋体１１に多量のスラグ材１０を充填しておき、複数種類の大きさの袋体１１を、基礎マウンド２の各部位に沿って選定して密着するように積み重ねるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る防波堤１では、特に、堤頭部１４の基礎マウンド２の全域、及び隣接する堤体１２、１２間の開口部１３における基礎マウンド２の露出面の全域を、多量のスラグ材１０が充填された袋体１１を複数積層して被覆する。この結果、津波等の発生時、非常に大きい流れが、隣接する堤体１２、１２間の開口部１３や堤頭部１４に発生しても、当該部位における基礎マウンド２内への波の浸透を抑制することができる。これにより、基礎マウンド２の崩壊を防止でき、ひいては、防波堤１全体の安定性を確保することが可能になる。また、スラグ材１０は、上述したように、透水性として、津波や台風時等の波に対しては遮水性を有し、潮汐のような波に対しては通水性を有するので、堤頭部１４や開口部１３の領域の基礎マウンド２を被覆する部材として防災及び環境上最適である。

また、本実施形態に係る防波堤１では、多量のスラグ材１０を、柔軟性を有し吊り上げ用ロープが備えられる袋体１１に充填して作業するので、スラグ材１０の取り扱いが非常に容易になり、また、起重機船による運搬、水中への仮置きや潜水士船により据付が容易となる。

なお、本実施形態に係る防波堤１では、作業の簡素化を図るために、多量のスラグ材１０を袋体１１に充填し、その袋体１１を基礎マウンド２の海中に露出する表面に配置したが、スラグ材１０を、直接、基礎マウンド２の海中に露出する表面に配置するようにしてもよい。また、本実施形態に係る防波堤１では、各函体３の下面の一部にＳ字状を呈したスラグ材１０の一部が配置されているが、各函体３の下面の全範囲にスラグ材１０を配置してもよい。
また、多量のスラグ材１０を充填した複数の袋体１１を、既設の防波堤１の基礎マウンド２の海中に露出する表面に配置して被覆するようにしてもよい。

１ 防波堤，２ 基礎マウンド，３ 函体，１０ スラグ材，１１ 袋体，１２ 堤体，１３ 開口部，１４ 堤頭部

Claims (3)

1. 基礎マウンドと、該基礎マウンド上に間隔を置いて複数配置される堤体とから構成される防波堤であって、
   堤頭部の前記基礎マウンドの全域をスラグ材にて被覆することを特徴とする防波堤。
2. 前記隣接する堤体間の基礎マウンドの露出面の全域をスラグ材にて被覆することを特徴とする請求項１に記載の防波堤。
3. 前記スラグ材は、柔軟性を有する網状の袋体内に充填されることを特徴とする請求項１または２に記載の防波堤。

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