JP2016148195A - 洗掘防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】突起部を持つブロックを噛み合わせて積み上げた水工構造物の間隙に生ずる高速の水流による洗掘を防止する方法を提供する。【解決手段】立体的に複数の向きに突起を有する消波ブロック１が噛み合い状態で積み上げてあり、消波ブロック１同士の間隙には砂利または砕石からなる中詰材２が充填してあり、この中詰材２の中央粒径を１ｃｍ以上とすることにより流水による中詰材の流亡を防止する。中詰材の充填高さは接地面から少なくとも消波ブロック１の重心高さまでとする。中詰材が消波ブロックの間隙を通過する水流の速度を抑制することによって消波ブロックの接地面の洗掘が防止される。【選択図】図１

Description

本発明は、堰等の河川構造物下流の河床洗掘による護床工ブロックの沈下と流失の防止、津波や波浪が防波堤・海岸堤防を越流して生じた高速の水流による防波堤・海岸堤防背後の洗掘の防止、及び防波堤・海岸堤防前面の消波ブロックの間隙に発生する高速の水流による底部土砂の洗掘の防止に関する。

河川の護床工の多くは、図２（１）に示す版状のブロックを河床に敷き詰める形式であって、河床を均して版状のブロックを敷き並べた平面的なものである。
しかしながら、増水時にその上方の高速の水流によりブロック下方の粒子が吸い出され、ブロックが傾斜してブロック群の表面が凹凸状態となり、このためブロック下方の粒子の吸出しとそれによるブロック群表面の凹凸がさらに進行してブロックが水流によって流失するなど、護床工が機能しなくなる事態が多発している。

防波堤や海岸堤防を越えた津波の越流水流は、堤頂を越えて落下する水流であり、防波堤や海岸堤防の背後の地面に高速で衝突する。また、津波は長周期の波動であり越流水位が時間の経過と共に上昇しこのため洗掘深が深くなり、護岸や海岸堤防の前面基礎、あるいは、背後地表面の土砂礫を浸食して流亡させ、防波堤や海岸堤防の倒壊を招くことになる。また洗掘域が広がり堤体から離れた範囲まで及ぶようになる。
津波が防波堤や海岸堤防を越流して背後の土砂礫を洗掘・浸食する問題は２０１１年の東日本大地震の際の津波により急に浮上した問題であり、これに対する対策はまだ緒に就いたばかりで、有効な手立てがいまだ見出されておらず、防波堤等の構造物の背後に石材を積んで洗掘・浸食に抵抗させる腹付工などが提案されているが、その効果は不確かで試行錯誤の域を出ていない。

また、海岸に押し寄せる波浪の消波手段として用いる消波ブロックは、多様な形状のものが提案されており、４つの脚を有するブロックや十字型、錨型（図２（２）参照）のブロックなどが知られており、ブロックの脚など突起部を噛み合わせて積み上げて消波堤を構築していた。

このような立体的に複数の向きのそれぞれに突起を有する消波ブロックは、ブロックの凹凸を相互に噛み合わせて堤体を構築するものであるため、平坦な底面を有しておらず、突起部で海底面やマウンドに接触するので接触面積が小さく、接地圧が大きなものである。この性質によりブロックが波の作用荷重に抵抗する。しかし、ブロックどうしの間は空隙となっており、来襲波がもたらす水塊はブロックの間隙を高速水流として通過し設置基礎面の土砂を洗掘するため、積み上げた消波ブロックが沈下して消波効果が期待できなくなる。

前述のように、突起部で海底地盤と接する消波ブロックは、海底地盤との接地面積が小さく接地圧が大きくなる傾向があり、波浪によって底面土砂が洗掘して沈下することが多く、消波ブロックを積み上げた設置時の形状が維持されなくなるため、積み上げた当初の状態に戻すために消波ブロックの積み増しや、積み直しが必要であった。

特開２００２−８８７３６号公報

防波堤や海岸堤防を越えた津波の水流は背後の基礎底面近くで高速となり、基礎底面を洗掘する。
河川の堰の下流では、護床ブロックの下方の粒子を吸い出して洗掘し、護床ブロック群表面を凹凸状としてしまうため護床工が機能しなくなる。
また、防波堤前方の消波ブロックに高波が来襲して消波ブロック間の間隙を流れる高速水流により消波堤の基礎底面が洗掘されて消波ブロックが沈下して消波機能が発揮できなくなる。
本発明は、突起部を持つブロックを噛み合わせて積み上げた水工構造物の間隙に生ずる高速の水流による洗掘を防止することを課題とするものである。

立体的に複数の向きのそれぞれに突起を有する消波ブロックを噛み合い状態で積み上げた水工構造物において、消波ブロック同士の間隙には砂利または砕石からなる中詰材が充填してあり、この中詰材の中央粒径を１ｃｍ以上とすることによって中詰材の流亡を防止する洗掘防止方法である。
中詰材の中央粒径を１ｃｍ以上としたのは、流水による底面粒子の移動限界に基づくものである。
粒径１ｃｍの底面粒子の限界摩擦速度は約９ｃｍ/ｓｅｃで、これは底面に沿う水流速度にして１００−２００ｃｍ／ｓｅｃ程度であり、消波ブロックの隙間では上記の水流速度がかなり抑えられてこの値より小さくなっているため、中央粒径が１ｃｍ以上であればブロックの隙間の中詰材の流亡を抑えることができる。

立体的に複数の向きのそれぞれに突起を有するブロックを噛み合い状態で積み重ねた水工構造物において、ブロックの間隙を砂利や砕石等からなる中詰材で充填することにより、ブロックの間隙を通過する水流の速度が減速され、水工構造物の基礎底面もしくは水工構造物の後背地の洗掘が防止されると共に、中詰材はブロックの間隙に拘束されて流出が防止されるので頻繁なメンテナンスを必要とせず維持管理費を低減することができる。

中詰材は、高速流により一時的に浮上することがあっても、その上部の噛み合い状態で積み重ねられた立体的に複数の向きのそれぞれに突起を有するブロックにより流失を抑えられる。また、立体的に複数の向きのそれぞれに突起を有するブロックは重心が低く、しかも周囲に中詰材を充填しているので、ブロック上部に高速流が作用してもブロックの転倒が防止されるのである。

本発明により、水工構造物を越流して生じる高速流による河床や海底の土砂礫の洗掘を従来技術に比べて格段に効果的に防止できるようになった。噛み合い状態で積み上げたブロックが中詰材と底面砂礫の洗掘を抑えることは明白であるがそれだけでなく、中詰材は噛み合い状態で構造体の骨格を構成する個々のブロックに衝突する水流の速度を減殺することによりブロックの流失を防止する。このようにブロックと中詰材が互いに他の流失を抑える効果を発揮する。

本発明の洗掘防止方法を説明する断面図。 従来の護床ブロック及び消波ブロックの斜視図。

図１は水工構造物が消波堤の例であり、４つの突出脚１１を有する消波ブロック１を２段に設置した状態を示しており、砕石からなる中詰材２を最下段のブロック１の上端部まで充填したものである。中詰材の充填高さは、少なくとも最下段の消波ブロック１の重心高さとすることによって、ブロック１・・・１の間隙を通過する水流の影響は設置底面までに及ぶことがなく、洗掘が防止される。

なお、消波ブロックを積み上げた消波堤は間隙によって反射波を抑制するものでもあるので、中詰材の充填高さをあまり高くすると消波堤の透過性が失われる恐れがあるので、中詰材２の充填高さは本発明の目的を達成するための必要最小限たとえば２段目の中間部にとどめるのが好ましい。

中詰材２は、積み上げた消波ブロック同士の間隙に充填するものであり、その中央粒径は１ｃｍ以上とするのが好ましい。
中詰材２は、均一な粒径のものとせず、前記の中央粒径の０．３〜３倍程度までは分布させることが好ましい。
海底土砂は粒径が細かいことが多い。この場合、中詰材２は、消波ブロックの設置地点の海底土砂のものに近い粒径まで含む広範囲に分布するものにするとより効果的である。

第一段階として消波ブロックの間隙を１ｃｍ以上の中央粒径の中詰材を最下段の消波ブロックの重心以上の高さに充填して噛み合わせ、その後に第二段階として第一段階の中詰材の中央粒径の０．００５〜０．１倍程度の中央粒径の第二の中詰材を第一段階の中詰材の上に投入するのが構造体の早期の安定・定着の点から好ましい。
また、消波ブロックの設置前に接地面に砂利や砕石を敷き詰めることによって接地面を強化して洗掘の防止を図ってもよい。

河川の堰や落差工などの河川構造物の下流の護床工に図１と同様の構造の水工構造物を設置すれば、河川構造物の下流側に４つの突出脚を有する消波ブロック１・・・・１を２段に脚１１を噛み合わせたものからなる護床工が設置され、ブロック同士の間隙には、中央粒径が１ｃｍ以上の砕石が充填してあるので、堰下流の水流が高速であっても河床の洗掘が防止される。

１ 突起を有する消波ブロック
１１ 突起（突出脚）
２ 中詰材（砂利、砕石）

Claims (2)

1. 立体的に複数の向きのそれぞれに突起を有する消波ブロックを噛み合い状態で積み上げた水工構造物において、消波ブロック同士の間隙に中詰材が充填してあり、この中詰材の中央粒径が１ｃｍ以上であることを特徴とする洗掘防止方法。
2. 請求項１において、中詰材の充填高さを少なくとも最下段の消波ブロックの重心高さまでとしたことを特徴とする洗掘防止方法。

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