JP2013234544A

JP2013234544A - 津波防潮堤および津波防潮堤の施工方法

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Publication number: JP2013234544A
Application number: JP2012109215A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Iketani; 毅池谷; Yoshinobu Akiyama; 義信秋山; Masashi Nagatomi; 政司永富; Satoshi Inagaki; 聡稲垣; Nobuyuki Iwamae; 伸幸岩前
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2032-05-11
Also published as: JP5908339B2

Abstract

【課題】防潮堤に対して越流した場合においても、越流を確実に減勢することが可能な津波防潮堤を提供する。
【解決手段】津波防潮堤１は、海側に配置された主防潮堤３に対し、主防潮堤３の陸側に副防潮堤５が構築される。なお、主防潮堤３は、既設の防潮堤であって、副防潮堤５を既設の主防潮堤３の陸側に形成してもよく、または、主防潮堤３と副防潮堤５との両方を新たに構築してもよい。また、主防潮堤３と副防潮堤５は、互いに地表または地中において一体で連結するように構築してもよく、または、それぞれ別々に、地中に基礎を形成して構築してもよい。副防潮堤５の高さは、主防潮堤３の高さ以下で設定される。また、主防潮堤３と副防潮堤５のそれぞれの陸側の下方において、それぞれ、洗掘防止体７ａ、７ｂが必要に応じて配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、沿岸に構築された防潮堤を超える津波発生時に、水流を効率良く減衰することが可能な津波防潮堤およびその施工方法に関するものである。

沿岸部においては、津波対策として防潮堤が建設される場合がある。このような防潮堤は、津波の発生時の波高よりも高ければ、津波が、内陸側に流入することを防止することができる。

このような防潮堤としては、海側から順に、エネルギー吸収体と、止水面体を配置し、エネルギー吸収体と止水面体の間には、水が流入可能であり、エネルギー吸収体によって海側からの水の勢いを弱めて、止水面体によって水の流入を阻止する防潮施設がある（特許文献１）。

特開２００７−１８６９６３号公報

しかし、極めて大きな津波が発生した場合には、この防潮堤を越えて、内陸側に水が一気に流れ込む恐れがある。このような、防潮堤を超えて流入する水の勢いが強いと、内陸側へ一気に水が流れ、避難までの時間を確保することが困難となる場合がある。これに対し、防潮堤を高くすると、越流時に防潮堤に生じる水圧が大きくなる。このため、より強固な防潮堤が必要となる。また、単に防潮堤の高さを高くしても、完全に越流しない高さの防潮堤を建設することは困難である。また、越流時の水の勢いを減勢することはできない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、防潮堤に対して越流した場合においても、越流を確実に減勢することが可能な津波防潮堤を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために第１の発明は、津波防潮堤であって、海側に形成される主防潮堤と、前記主防潮堤に対して、陸側に離間して形成される少なくとも一つの副防潮堤と、を具備し、前記副防潮堤の高さは、前記主防潮堤の高さ以下であり、前記主防潮堤を超えた射流に対して、前記主防潮堤と前記副防潮堤との間で、跳水を生じさせることが可能であることを特徴とする津波防潮堤である。

前記主防潮堤の陸側の地面と、前記副防潮堤の陸側の地面には、前記主防潮堤および前記副防潮堤を超えた水流により、地面が掘り下げられることを防止するための洗掘防止体が設けられることが望ましい。

前記主防潮堤の陸側の下部において、跳水促進構造が設けられることが望ましい。

前記跳水促進構造は、前記主防潮堤の下部において、前記主防潮堤に沿って所定間隔で形成される構造体を含んでもよい。

前記跳水促進構造は、前記主防潮堤と前記副防潮堤との間において、前記主防潮堤および前記副防潮堤から離間して、前記主防潮堤に沿って所定間隔で形成される躯体を含み、前記躯体の海側の面は、地面に対して垂直または、上面が海側に突出する形状であってもよい。

前記副防潮堤の海側には、減勢構造体が配置されてもよい。

第１の発明によれば、主防潮堤の陸側に副防潮堤が設けられるため、主防潮堤を超えて水が流入した際、主防潮堤と副防潮堤との間に遊水池を構成することができる。したがって、遊水池の水位によって、主防潮堤の後方から水圧が付与されるため、主防潮堤の前面から付与される水圧を相殺することができる。

また、遊水池に溜まる水のクッション効果によって、越流の流速を低減し、洗掘を防止することができる。特に、主防潮堤と副防潮堤との間で跳水を生じさせることで、越流を減勢し、遊水池を形成せずに射流によって副防潮堤を越流することを防止することができる。

また、主防潮堤と副防潮堤との陸側の地面に、洗掘防止体が設けられることで、より確実に洗掘を防止することができる。このため、主防潮堤および副防潮堤の転倒などを防止することができる。

主防潮堤の陸側の下部において、跳水促進構造が設けられることで、より確実に跳水を発生させ、射流による副防潮堤の越流を防止することができる。このような、跳水を発生させる構造としては、主防潮堤の下部において、主防潮堤に沿って所定間隔で形成することで、効率良く跳水を発生させることができる。

また、跳水促進構造が、主防潮堤と副防潮堤との間に、主防潮堤に沿って所定間隔で形成される躯体であり、躯体の海側の面を、地面に対して垂直または、上面が海側に突出する形状とすることで、効率良く跳水を発生させることができる。

また、副防潮堤の海側に減勢構造体を設けることで、最初に流入した越流が、副防潮堤に衝突する際の衝撃を抑制することができる。

第２の発明は、津波防潮堤の施工方法であって、海側に形成された既設の主防潮堤に対して、陸側に離間して少なくとも一つの副防潮堤を形成する工程と、前記副防潮堤の陸側の地面に、前記副防潮堤を超えた水流により、地面が掘り下げられることを防止するための洗掘防止体を設ける工程と、前記主防潮堤の陸側の下部において、跳水促進構造を設ける工程と、を具備し、前記副防潮堤の高さは、前記主防潮堤の高さ以下であり、前記主防潮堤を超えた射流に対して、前記主防潮堤と前記副防潮堤との間で、跳水を生じさせることが可能であることを特徴とする津波防潮堤の施工方法である。

第２の発明によれば、既設の主防潮堤に対して、越流した際の被害を抑制することが可能な津波防潮堤を得ることができる。

本発明によれば、防潮堤に対して越流した場合においても、越流を確実に減勢することが可能な津波防潮堤を提供することができる。

津波防潮堤１を示す図。主防潮堤３に対する、海側からの水圧の影響を示す図。主防潮堤３を超えた越流の状態を示す概念図。越流に対して、各構成の配置等を示す図。減勢構造体１１を配置した津波防潮堤１ａを示す図。跳水促進構造体１３を示す図。跳水促進構造体１５ａを示す図。（ａ）は跳水促進構造体１５ａの形状を示す図、（ｂ）は跳水促進構造体１５ｂの形状を示す図、（ｃ）は跳水促進構造体１５ｃの形状を示す図。津波防潮堤１ｂを示す図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、津波防潮堤１を示す図である。津波防潮堤１は、海側（図中矢印Ｂ方向）に配置された主防潮堤３に対し、主防潮堤３の陸側（図中矢印Ａ方向）に副防潮堤５が構築される。なお、以下の図面において、Ａは海側、Ｂは陸側を指すものとする。

主防潮堤３は、既設の防潮堤であって、副防潮堤５を既設の主防潮堤３の陸側に形成してもよく、または、主防潮堤３と副防潮堤５との両方を新たに構築してもよい。また、主防潮堤３と副防潮堤５は、互いに地表または地中において一体で連結するように構築してもよく、または、それぞれ別々に、地中に基礎杭を形成して構築してもよい。

副防潮堤５の高さは、主防潮堤３の高さ以下で設定される。また、主防潮堤３と副防潮堤５のそれぞれの陸側の下方において、それぞれ、洗掘防止体７ａ、７ｂが必要に応じて配置される。洗掘防止体７ａ、７ｂは、例えばアスファルトマット等の部材であり、主防潮堤３、副防潮堤５を超えた越流によって、地面が掘り下げられ、主防潮堤３、副防潮堤５が転倒することを防止する。なお、通常時において、主防潮堤３および副防潮堤５以外の領域を、車道や歩道などに活用し、また、景観の妨げとなることを防止する目的で、洗掘防止体７ａ、７ｂは地面に埋設してもよい。また、洗掘防止体７ａ、７ｂの構造は、公知のいずれのものでも良い。

図２は、主防潮堤３に対して、海側からの水圧の影響を示す概念図である。主防潮堤３は、図２（ａ）に示すように、主防潮堤３の高さよりも低い水位９に対しては、水が主防潮堤３を超えることがない。この際、主防潮堤３に対しては、海側から水位９に応じた力（図中Ｃ）が付与される。なお、図において、矢印が長い方が、力が大きいことを意味する。すなわち、主防潮堤３は海側から水によって陸側に押される。

このような水圧による力は、水位９に応じて変化し、主防潮堤３の下部において最大となる。したがって、主防潮堤３には、少なくとも、水位９が主防潮堤３の最上部に位置した状態でも耐え得るだけの強度が必要となる。

一方、図２（ｂ）に示すように、水位９が主防潮堤３の高さを超えると、水が主防潮堤３と副防潮堤５の間に流れ込む。このような状態となると、主防潮堤３の海側からは、水位９に応じた水圧（波圧）が付与される（図中Ｄ）。一方、主防潮堤３の陸側には、副防潮堤５によって、遊水池が形成される。この遊水池の深さ（水位９ａ）に応じて、主防潮堤３の陸側からは、水位９ａに応じた水圧が付与される（図中Ｅ）。

したがって、主防潮堤３には、海側および陸側からそれぞれＤおよびＥの力が付与される。このため、海側からの力（水位９に対応する力）は、陸側からの力（水位９ａに対応する力）によって相殺される。したがって、主防潮堤３の下部においては、水位９の上昇に伴う力の増加が抑制される。したがって、主防潮堤３を過剰に強くする必要がない。

次に、主防潮堤３を超えた越流の流れについて説明する。図３は、主防潮堤３を超えた越流の状態を示す概念図である。図３（ａ）に示すように、主防潮堤３を超える津波が押し寄せると、主防潮堤３を超えて、主防潮堤３の陸側に水が流れ込む。越流は、主防潮堤３の下部に一気に流入する。なお、この際、洗掘防止体７ａによって、主防潮堤３を超えた越流による洗掘は防止される。

主防潮堤３を超えた越流が、勢いを持ったまま副防潮堤５に到達すると、越流は、その勢いによって副防潮堤５を乗り越えてさらに陸側に流れ込む（図中矢印Ｆ）。すなわち、越流がいわゆる射流の状態で副防潮堤５まで到達すると、主防潮堤３と副防潮堤５との間に、効率良く遊水池を形成することができない。このため、越流は勢いを失わずに副防潮堤５の陸側に流入する。したがって、内陸に大きな被害を与える恐れがある。なお、この際、洗掘防止体７ｂによって、副防潮堤５を超えた越流による洗掘は防止される。

一方、図３（ｂ）に示す例は、主防潮堤３を超えた越流に対して跳水を生じさせた概念図である。跳水は、水の流れが乱れ（図中矢印Ｇ）、流速が急激小さくなる。これにより、主防潮堤３と副防潮堤５との間に遊水池を形成することができる。また、越流の流速を減じることができるため、副防潮堤５を超える越流の流速も抑えることができる。

次に、跳水を発生させるための条件について説明する。図４は、主防潮堤３、副防潮堤５および越流の関係を示す概念図である。図中Ｈ１は、主防潮堤３の上端に対する越流高さであり、Ｈ２は、副防潮堤５の上端に対する越流高さである。また、Ｈｄは、例えば海底から主防潮堤３の上端までの全高であり、ｄは、副防潮堤５の高さである。また、Ｚは、主防潮堤３における落水高さである。また、ｈ１は、跳水前の射流での水深であり、ｈ２は、跳水後の常流での水深である。また、ｖ１は、跳水前の平均流速である。また、Ｌは、主防潮堤３と副防潮堤５との距離である。

主防潮堤３からの単位幅あたりの越流量ｑ１は、下記式（本間の式：土木学会編水理公式集昭和４６年改訂版Ｐ．２６５）で与えられる。
ｑ１＝ｍ１Ｈ１（２ｇＨ１）＾（１／２）・・・（１）
ｍ１＝０．２９＋０．３２Ｈ１／Ｈｄ・・・（２）
なお、ｍ１は越流係数である。

また、流速ｖ１と水深ｈ１は、次式（土木学会編水理公式集平成１１年版Ｐ．２６４）で評価される。
ｖ１＝（２ｇ（Ｚ−ｈ１））＾（１／２）・・・（３）
ｈ１＝ｑ１／ｖ１・・・（４）

ここで、跳水が発生する条件は次式（土木学会編水理公式集昭和４６年改訂版Ｐ．２９６）で与えられる。
ｈ２／ｈ１＝（（（８ｖ１^２／ｇｈ１）＋１）＾（１／２）−１）／２・・・（５）
したがって、副防潮堤５の高さは、ｈ２を確保できる高さとする。

また、跳水の長さＬ０は次式（土木学会編水理公式集昭和４６年改訂版Ｐ．２９６）で与えられる。
Ｌ０＝４．５ｈ２・・・（６）
したがって、主防潮堤３と副防潮堤５の距離（遊水池の長さ）Ｌは、
Ｌ＞Ｚ＋Ｌ０＝Ｚ＋４．５ｈ２・・・（７）

副防潮堤５からの越流量ｑ２は、次式（本間の式：土木学会編水理公式集昭和４６年改訂版Ｐ．２６５）で与えられる。
ｑ２＝ｍ２Ｈ２（２ｇＨ２）＾（１／２）・・・（８）
ｍ２＝０．２９＋０．３２Ｈ２／ｄ・・・（９）
なお、ｍ２は越流係数である。

また、主防潮堤３からの越流量ｑ１と副防潮堤５からの越流量ｑ２は等しい。
ｑ１＝ｑ２・・・（１０）
したがって、副防潮堤５の高さｄを仮定してＨ２を求め、Ｈ２＋ｄが式（６）で決まるｈ２よりも大きくなるように、副防潮堤５の高さｄを決定する。

例えば、Ｈ１＝４．３ｍ、Ｈｄ＝８．２ｍ、Ｚ＝８ｍであるとする。式（１）、式（２）より、
ｍ１＝０．２９＋０．３２Ｈ１／Ｈｄ＝０．２９＋０．３２×４．３／８．２＝０．４５８
ｑ１＝ｍ１Ｈ１（２ｇＨ１）＾（１／２）＝０．４５８×４．３（２×９．８×４．３）＾（１／２）＝１８．１ｍ^３／ｓ／ｍ
さらに、式（３）、式（４）を連立させることで、
ｖ１＝１１．２ｍ／ｓ
ｈ１＝１．６０ｍ
となる。

したがって、跳水後の水深ｈ２は、式（５）から以下のように算出される。
ｈ２＝ｈ１（（（８ｑ１^２／ｇｈ１^３）＋１）＾（１／２）−１）／２＝１．６０／２（（（８×１８．１^２／（９．８×１．６０^３））＋１）＾（１／２）−１）＝５．７１ｍ

また、遊水池の長さＬは式（７）を満足するように、
Ｌ＞Ｚ＋４．５ｈ２＝８．０＋４．５×５．７１＝３３．７ｍ
したがって、Ｌ≒３５ｍと計算される。

ここで、副防潮堤５の高さｄを２．５ｍとすると、越流水深Ｈ２は、式（８）、式（９）から、
Ｈ２＝３．２３ｍ
となる。このとき、
Ｈ２＋ｄ＝３．２３＋２．５＝５．７３ｍ＞ｈ２＝５．７１ｍ
が成立する。
したがって、上記条件において、跳水が発生する副防潮堤５の高さとして、ｄ＝２．５ｍが適切であることが分かる。

以上のように、本発明では、跳水が発生する条件によって、主防潮堤３と副防潮堤５との配置や高さを設定する。なお、想定されるＨ１、Ｈｄ、Ｚは、例えば、想定される津波高さ、建設地点の標高などによって条件を設定すればよい。（上述のＨ１、Ｈｄ、Ｚの数値は、例えば、何に基づいて設定しているでしょうか？）

以上説明したように、本実施形態の津波防潮堤１ａによれば、主防潮堤３の陸側に副防潮堤５を形成するため、主防潮堤３を越流した際に、主防潮堤３と副防潮堤５との間に遊水池を形成することができる。したがって、主防潮堤３の特に下方において、主防潮堤３に付与される水圧が陸側と海側とで相殺され、過剰な力が付与されることを防止することができる。

また、主防潮堤３および副防潮堤５の陸側の地面に、洗掘防止体７ａ、７ｂを配置することで、主防潮堤３および副防潮堤５を超えて落下する水流によって、洗掘されることを防止することができる。

また、主防潮堤３を超えた越流に対し、射流から跳水を発生させるため、確実に遊水池を形成することができる。また、勢いを持った射流のまま、副防潮堤５を超えることを防止することができる。

次に、他の実施形態について説明する。図５は、津波防潮堤１ａを示す図である。なお、以下の説明において、津波防潮堤１と同一の構成については、図１等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

津波防潮堤１ａは、津波防潮堤１と略同様であるが、副防潮堤５の海側に減勢構造体１１が設けられる。減勢構造体１１は、例えば、中空内部が外部に開口するように形成されたブロック等から構成され、当該ブロックが必要高さまで積み上げられて構成される。なお、減勢構造体１１の構成は、図示した例に限られない。最初に副防潮堤５に到達する水の勢いを減ずることができれば、いずれの構造であってもよい。

減勢構造体１１を設置することで、遊水池により越流が減勢する効果を得る前に、副防潮堤５に到達する水流によって、副防潮堤５が衝撃を受けることを抑制することができる。

次に、さらに他の実施の形態について説明する。図６は、主防潮堤３の陸側下部に跳水促進構造体１３を配置した状態を示す図である。なお、主防潮堤３の陸側に配置される副防潮堤５の図示は省略する。跳水促進構造体１３は、主防潮堤３を超えた越流に対して、より跳水が発生しやすくするものである。

跳水を発生しやすくするためには、水の流れを単に堰止めるのではなく、例えば、進行方向に対して横方向の流れを生じさせることが望ましい。したがって、跳水促進構造体１３は、主防潮堤３に沿って、所定間隔でブロック（構造体）が配置される。連続して形成したのでは、越流に対して横方向（主防潮堤３の設置方向）への流れを促進することが困難であるためである。また、ブロックは、水流を堰止めるものではないため、その高さは主防潮堤３、副防潮堤５と比較して、十分に低くてよい。

なお、跳水促進構造体１３を設置する位置は、越流水塊の落水位置よりも陸側に設けるようにすると効果がある。また、跳水促進構造体１３は、主防潮堤３の下端に設置される例を示したが、主防潮堤３の陸側壁面に形成してもよい。また、跳水促進構造体１３を構成する構造体の形状は図示した例に限られない。

また、このような跳水を促進する構成としては、図７に示すような跳水促進構造体１５を設けてもよい。跳水促進構造体１５は、主防潮堤３と副防潮堤５との間にそれぞれと離間して地面に設置される。跳水促進構造体１５を構成する躯体１７ａは、主防潮堤３（副防潮堤５）の設置方向に沿って、所定間隔で配置される。また、主防潮堤３（副防潮堤５）の設置方向に沿って、図示したように、複数列で形成してもよい。この場合には、互いの列の躯体１７ａの配置を千鳥状にすることが望ましい。

図８（ａ）は、躯体１７ａの形状を示す図である。躯体１７ａの海側の面１９は、地面に対して略垂直に形成される。すなわち、躯体１７ａの海側の地面と、面１９とのなす角度θは、約９０°となる。このようにすることで、海側から来た水流に対し、効率良く左右（図中紙面に対して垂直な方向）方向に流れを変え、跳水が発生しやすくなる。

なお、このような効果を得るためには、図８（ｂ）に示すように、躯体１７ｂとしてもよい。躯体１７ｂは、海側の地面と、面１９とのなす角度θが、９０°未満となる。すなわち、躯体１７ｂは、面１９の上端側が海側に突出するように構成される。このようにすることで、前述した、左右方向への流れを生じさせやすくなる。

一方、図８（ｃ）に示す躯体１７ｃのように、海側の地面と、面１９とのなす角度θが、９０°を超えることは望ましくない。このようにすると、海側からの射流が、左右に流れの方向を変えることなく、躯体１７ｃを乗り越え易くなる。したがって、跳水発生効果が小さくなる。したがって、跳水促進構造体１５を構成する躯体形状としては、海側の地面と海側の面１９のなす角度が略垂直または、９０°未満とすることが望ましい。

なお、図９に示す津波防潮堤１ｂのように、通常、主防潮堤３と副防潮堤５との間には、道路２１などが建設される。この場合、跳水促進構造体１５は、道路２１等における交通の妨げとなる恐れもある。しかし、このような場合には、道路２１の中央分離帯として、跳水促進構造体１５を配置することで、通行の妨げとなることがない。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、減勢構造体１１、跳水促進構造体１３、１５などの構成は、互いに組み合わせてもよい。

１、１ａ、１ｂ………津波防潮堤
３………主防潮堤
５………副防潮堤
７ａ、７ｂ………洗掘防止体
９、９ａ………水位
１１………減勢構造体
１３、１５………跳水促進構造体
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ………躯体
１９………面
２１………道路

Claims

津波防潮堤であって、
海側に形成される主防潮堤に対して、陸側に離間して形成される少なくとも一つの副防潮堤であって、
前記副防潮堤の高さは、前記主防潮堤の高さ以下であり、
前記主防潮堤を超えた射流に対して、前記主防潮堤と前記副防潮堤との間で、跳水を生じさせることが可能であることを特徴とする津波防潮堤。
前記主防潮堤の陸側の地面と、前記副防潮堤の陸側の地面には、前記主防潮堤および前記副防潮堤を超えた水流により、地面が掘り下げられることを防止するための洗掘防止体が設けられることを特徴とする請求項１記載の津波防潮堤。
前記主防潮堤の陸側の下部において、跳水促進構造が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の津波防潮堤。
前記跳水促進構造は、前記主防潮堤の下部において、前記主防潮堤に沿って所定間隔で形成される構造体を含むことを特徴とする請求項３記載の津波防潮堤。
前記跳水促進構造は、前記主防潮堤と前記副防潮堤との間において、前記主防潮堤および前記副防潮堤から離間して、前記主防潮堤に沿って所定間隔で形成される躯体を含み、前記躯体の海側の面は、地面に対して垂直または、上面が海側に突出する形状であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の津波防潮堤。
前記副防潮堤の海側には、減勢構造体が配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の津波防潮堤。
津波防潮堤の施工方法であって、
海側に形成された既設の主防潮堤に対して、陸側に離間して少なくとも一つの副防潮堤を形成する工程と、
前記副防潮堤の陸側の地面に、前記副防潮堤を超えた水流により、地面が掘り下げられることを防止するための洗掘防止体を設ける工程と、
前記主防潮堤の陸側の下部において、跳水促進構造を設ける工程と、
を具備し、
前記副防潮堤の高さは、前記主防潮堤の高さ以下であり、
前記主防潮堤を超えた射流に対して、前記主防潮堤と前記副防潮堤との間で、跳水を生じさせることが可能であることを特徴とする津波防潮堤の施工方法。