JP2016113813A

JP2016113813A - 海底設置型防波堤の支持構造

Info

Publication number: JP2016113813A
Application number: JP2014253096A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎木村; Yuichiro Kimura; 俊明森井; Toshiaki Mori; 京一仲保; Kyoichi Nakaho; 暢板垣; Noboru Itagaki; 征治水谷; Seiji Mizutani; 山下　徹; Toru Yamashita; 徹山下; 肇間瀬; Hajime Mase; 哲也平石; Tetsuya Hiraishi; 理清宮; Osamu Kiyomiya
Original assignee: Waseda University; Kyoto University; Hitachi Zosen Corp; Penta Ocean Construction Co Ltd; Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Waseda University; Kyoto University; Hitachi Zosen Corp; Toray Engineering Co Ltd; Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-15
Also published as: JP6464522B2

Abstract

【課題】海底設置型防波堤の下面に改良を加えることなく、前記防波堤に作用する揚圧力を軽減する。【解決手段】海底設置型の防波堤１１の支持構造である。前記防波堤１１の基礎を構成するマウンド１３の、港内側から港外側に向けて、港内側の開口端面１８ｂはマウンド１３から突出する一方、港外側の開口端面１８ｃはマウンド１３内に位置するように、外周壁面に多数の開口１８ａを設けた配管１８を埋設する。【効果】防波堤の下面に作用する静水圧は港内側の水位に相当する静水圧となるので、防波堤の下面に作用する静水圧の上昇を緩和することができ、港外側の水位が上昇した時の揚圧力を軽減することができる【選択図】図１

Description

本発明は、例えば津波対策として港口の海底に設置する、フラップゲート式防波堤を支持する構造に関するものである。

例えば港口の海底に設置するフラップゲート式防波堤の場合、津波による水位上昇によってゲートが浮上した場合、図８に示すように、防波堤１の下面１ａには、港外側から港内側に向けて、港外側の水位Ｈ１に相当する静水圧Ｐ１から港内側の水位Ｈ２に相当する静水圧Ｐ２が作用する。

津波による水位上昇が大きくなると、防波堤１の下面１ａに作用する港外側の静水圧Ｐ１が大きくなって防波堤１の安定性が低下する可能性がある。

そこで、図９に示すように、防波堤１の下面１ａに静水圧の伝搬を促進する溝１ｂを設けることで、溝１ｂを設けた範囲を港内側の静水圧Ｐ２にして、静水圧の上昇を緩和するフラップゲート式防波堤が、特許文献１で提案されている。

この特許文献１で提案された防波堤では、防波堤の下面に作用する静水圧の上昇を緩和して揚圧力を抑制することができるものの、防波堤の下面に溝を設置した場合、防波堤とマウンドとの間の摩擦抵抗力が損なわれる可能性がある。

特開２００９−５７７９９号公報

本発明が解決しようとする問題点は、特許文献１で提案された海底設置型フラップゲート式防波堤では、防波堤の下面に揚圧力が作用するのを抑制することができるが、防波堤の下面に静水圧の伝搬を促進する溝を設ける必要があるという点である。

本発明は、海底設置型防波堤の下面に溝を設ける等の改良を加えることなく、前記防波堤の下面に作用する静水圧の上昇を緩和して揚圧力を軽減することを目的としてなされたものである。

本発明は、
海底設置型の防波堤の支持構造であって、
前記防波堤の基礎を構成するマウンドの、港内側から港外側に向けて、港内側の開口端面は前記マウンドから突出させる一方、港外側の開口端面は前記マウンド内に位置するように、前記マウンドよりも透水性の高い埋設物を埋設したことを最も主要な特徴としている。

上記本発明では、防波堤のマウンドの、港内側から港外側に向けて、港内側の開口端面はマウンドから突出させる一方、港外側の開口端面はマウンド内に位置するように、マウンドよりも透水性の高い埋設物を埋設するので、防波堤の下面に改良を加えることなく、防波堤の下面に作用する静水圧の上昇を緩和することができる。

本発明では、防波堤の下面に作用する静水圧は港内側の水位に相当する静水圧となるので、防波堤の下面に作用する静水圧の上昇を緩和することができ、港外側の水位が上昇した時の揚圧力を軽減することができる。

本発明の支持構造を有する海底設置型フラップゲート式防波堤の概略構成を説明する図である。港外側の水位が上昇した時の、本発明の支持構造を有する海底設置型フラップゲート式防波堤の下面に作用する静水圧分布を説明する図である。本発明の支持構造を有する海底設置型フラップゲート式防波堤における越流に対する効果を説明する図である。本発明の支持構造を有する海底設置型フラップゲート式防波堤における浸透流に対する効果を説明する図である。（ａ）は海底設置型フラップゲート式防波堤において、マウンド内での透水性を変化させる本発明の支持構造の概略構成図、（ｂ）は（ａ）の支持構造の場合の防波堤の下面に作用する静水圧分布を示した図である。海底設置型フラップゲート式防波堤において、遮水材を設置した場合の本発明の支持構造を説明する図である。本発明の支持構造を有する海底設置型フラップゲート式防波堤において、引き波時に下面に作用する静水圧分布を説明する図であり、（ａ）は図１に示した構造の場合、（ｂ）は配管の港内側の開口端面に逆止弁を設置した場合である。港外側の水位が上昇した時の、海底設置型フラップゲート式防波堤の下面に作用する静水圧分布を説明する図である。特許文献１で提案された海底設置型フラップゲート式防波堤の図８と同様の図である。

本発明は、海底設置型防波堤の下面に改良を加えることなく、前記防波堤の下面に作用する静水圧の上昇を緩和して、港外側の水位が上昇した時の揚圧力を軽減するという目的を、防波堤のマウンドに、マウンドよりも透水性の高い埋設物を、港内側から港外側に向けて、港内側の開口端面がマウンドから突出するように埋設することで実現した。

以下、本発明の各種の実施例を、図１〜図７を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の支持構造を有する海底設置型フラップゲート式防波堤の概略構成を説明する図、図２は港外側の水位が上昇した時に、本発明の支持構造を有する防波堤の下面に作用する静水圧分布を説明する図である。

図１，２において、１１は本発明の構造によって支持された、海底設置型の例えばフラップゲート式防波堤であり、例えば港口の海底の地盤１２上に基礎捨石を構築したマウンド１３に設置されている。

この防波堤１１は、前記マウンド１３の上に載せ置いた函体１４と、この函体１４の港内側の端部に配置した軸受を基端側の支点１５として、港外側に位置する先端側が起立揺動する扉体１６を備えた構成である。１７は前記扉体１６に大きな水圧荷重が作用しても扉体１６が転倒しないように、港外側に設置したテンションロッドである。

本発明では、前記構成の防波堤１１を設置するマウンド１３の港内側から港外側に向けて、埋設物、例えば鋼製或いはコンクリート製の円筒形の配管１８を、前記防波堤１１の幅方向（防波堤１１を上方から見て港内外方向と直交する方向）に所定の間隔、例えば１０m間隔で埋設している。

前記配管１８は、外周壁面に多数の開口１８ａを設けて配管１８の内外を連通させることで前記マウンド１３よりも透水性が高くなるようにし、その港内側の開口端面１８ｂは前記マウンド１３から突出させる一方、港外側の開口端面１８ｃは前記マウンド１３の内部に位置するように配置する。

このような支持構造とした場合、配管１８は港内側と連通しているので、配管１８の内部の圧力は港内側の水位Ｈ２に支配されることになる。そして、配管１８には多数の開口１８ａを設けているので、配管１８の内部の圧力は配管１８の埋設部分に及び、配管１８が埋設されたマウンド１３内の静水圧を港内の静水圧Ｐ２と同じ値まで低下することができる。

従って、港外側の水位Ｈ１が上昇した時には、図２に示すように、防波堤１１の下面１１ａ全域に港内側の静水圧Ｐ２が作用することになって静水圧の上昇が緩和されるので、港外側の水位Ｈ１の上昇に伴う揚圧力の増加を軽減することができる。

加えて、上記本発明の支持構造の場合、防波堤１１（函体１４）の下面１１ａに溝などを加工しないので、防波堤１１とマウンド１３との間の摩擦力を損なうことがなく、摩擦増大マットなどの設置も容易に行うことができる。

上記本発明の支持構造では、前記配管１８の港外側の開口端面１８ｃに例えば格子１９を設置して、配管１８の内部にマウンド１３を形成する基礎捨石が侵入しないようにすることが望ましい。

ところで、従来の防波堤の場合、津波による水位上昇が堤高を超えて越流が生じた場合、港内側のマウンド１３が洗掘されて地盤支持力が低下し、堤体が転倒する事例が報告されている。

しかしながら、本発明では、配管１８の設置間隔を狭くした場合、図３に示すように、前記越流による流水圧を配管１８で受けることになるので、マウンド１３を構成する基礎捨石の飛散を軽減することができる。

また、港内外の水位差によって、マウンド１３内に顕著な浸透流が生じた場合も、図４に示すように、抵抗の小さい配管１８の内部に流れが集中するので、マウンド１３の支持力の低下を抑制することができる。

また、図５（ａ）に示すように、マウンド１３を形成する基礎捨石の粒径を、港内側に比べて港外側を小さくすれば、港外側の透水性を港内側の透水性に比べて下げることができる。これにより、図５（ｂ）に示すように、港外側の静水圧の圧力勾配が増加する一方、港内側の静水圧の圧力勾配が低下して、防波堤１１の下面１１ａに作用する静水圧を低下させる効果が高くなる。加えて、港内側の基礎捨石の粒径が大きいので、前記のように越流が発生した時に基礎捨石の飛散を抑制することができる。

マウンド１３の港外側の透水性を下げる手段は、基礎捨石の粒径を、港外側を港内側に比べて小さくするものに限らず、図６に示すように、配管１８の港外側の開口端面１８ｃよりも港外側のマウンド１３内に遮水材２０を配置したものでも良い。なお、遮水材２０としては、遮水シート或いは遮水板を使用する。

以上は、港外側の水位が上昇した場合に、本発明の支持構造を有する防波堤１１の下面１１ａに作用する静水圧の上昇緩和について説明したが、次に、引き波時の場合について説明する。

図１で説明した本発明の支持構造を有する防波堤１１における引き波時に作用する静水圧は、図７（ａ）に示すように、マウンド１３に配管１８を埋設しない従来の支持構造に比べて防波堤１１の下面１１ａに作用する静水圧は上昇する。

このような問題に対しては、僅かな圧力差で動作するように、地盤１２から離れる方が突出するように傾斜させた配管１８の港内側の開口端面１８ｂに、例えばフラップ式の逆止弁２１を設置すれば、引き波時には逆止弁２１が港内側の開口端面１８ｂを閉止する。

従って、防波堤１１の下面１１ａに作用する静水圧は、図７（ｂ）に示すように、マウンド１３に配管１８を埋設しない従来の支持構造と同程度とすることができる。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、上記の実施例では、起伏ゲート式防波堤を対象として説明したが、通常のケーソン式防波堤であっても適用することができる。また、静水圧を伝達するために配管１８の外周面に設ける開口１８ａは、図１〜図７に示したような孔でなく、スリットでも良い。

また、マウンド１３に埋設する埋設物として、図１〜図７で説明した実施例では円筒形の配管１８を使用しているが、流路を確保しやすい断面形状であれば、円筒形でなくても角筒形等どのような形状でも良い。また、必要な流路を確保できるものであれば、配管１８のような閉断面でなくても、溝型鋼のような開断面でも良い。

また、図１〜図７で説明した実施例では、円筒形の配管１８を防波堤１１の幅方向に所定の間隔で埋設しているが、防波堤１１の幅と同じ長さを持ち、流路を確保しやすい断面形状、例えば角筒形のようなものを埋設してもよい。

また、図１〜図７で説明した実施例では、埋設物として使用した鋼管１８は鋼製或いはコンクリート製であるが、埋設物が損傷しないようにするため、より高強度の材料を使用しても良い。

１１フラップゲート式防波堤
１３マウンド
１８配管
１８ａ開口
１８ｂ港内側の開口端面
１８ｃ港外側の開口端面
１９格子
２０遮水材
２１逆止弁

Claims

海底設置型の防波堤の支持構造であって、
前記防波堤の基礎を構成するマウンドの、港内側から港外側に向けて、港内側の開口端面は前記マウンドから突出させる一方、港外側の開口端面は前記マウンド内に位置するように、前記マウンドよりも透水性の高い埋設物を埋設したことを特徴とする海底設置型防波堤の支持構造。
前記埋設物の港外側の開口端面に格子を設けたことを特徴とする請求項１に記載の海底設置型防波堤の支持構造。
前記マウンドの港外側に配置する砕石の粒径を、港内側に配置する砕石の粒径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の海底設置型防波堤の支持構造。
前記埋設物の港外側の開口端面よりも港外側のマウンド部分に、遮水材を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の海底設置型防波堤の支持構造。
前記埋設物の港内側の開口端面に、引き波時に発生する静水圧で閉止する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の海底設置型防波堤の支持構造。