JP2017137631A

JP2017137631A - 防波堤の構築方法

Info

Publication number: JP2017137631A
Application number: JP2016017354A
Authority: JP
Inventors: 順三井; Jun Mitsui; 草平丸山; Sohei Maruyama
Original assignee: Fudo Tetra Corp
Current assignee: Fudo Tetra Corp
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2036-02-01
Also published as: JP6392258B2

Abstract

【課題】想定される津波に対し十分な滑動抵抗力を有する防波堤を構築する方法を提供する。【解決手段】ケーソン３の重量の値Ｗ１にケーソン３とマウンド２との摩擦係数の値μ１を乗じて算出されるケーソン３の滑動抵抗力の値Ｒ１と、ケーソン３の港内側に積み上げる消波ブロック５の総重量の値Ｗ２に消波工４（消波ブロック５を積み上げて構築される構造物）とマウンド２との摩擦係数の値μ２を乗じて算出される滑動抵抗力の値Ｒ２と、を加算して算出される滑動抵抗力の値Ｒを、想定される津波力Ｐと一致させるために必要となる値Ｗ２を求め、総重量が値Ｗ２以上となる量の消波ブロック５を、ケーソン３の港内側に積み上げて、防波堤１を構築することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、基礎マウンド上にケーソン及び消波ブロックを設置することによって構築される防波堤に関し、特に、想定される津波に対し十分な滑動抵抗力を有する防波堤の構築方法に関する。

港湾等を保護するために構築される防波堤は、通常、海底に構築した基礎マウンドの上にケーソンを設置し、その沖側（港外側）に多数の消波ブロックを積み上げて（消波工を形成して）構築されている。

港湾の施設の技術上の基準・同解説検討委員会編「港湾の施設の技術上の基準・同解説」日本港湾協会出版２００７年

近年では、地震津波によって防波堤のケーソンが陸側へ転落してしまうという被災事例が多数報告されており、耐津波性能の向上が望まれている。

本発明は、このような従来技術における課題を解決しようとするものであって、想定される津波に対し十分な滑動抵抗力を有する防波堤を構築する方法を提供することを目的とする。

本発明に係る防波堤の構築方法は、一つのケーソンの重量の値Ｗ１にケーソンとマウンドとの摩擦係数の値μ１を乗じて算出されるケーソンの滑動抵抗力の値Ｒ１と、当該ケーソンの港内側に積み上げる消波ブロックの総重量の値Ｗ２に消波工（消波ブロックを積み上げて構築される構造物）とマウンドとの摩擦係数の値μ２を乗じて算出される滑動抵抗力の値Ｒ２と、を加算して算出される滑動抵抗力の値Ｒを、想定される津波力Ｐと一致させるために必要となる値Ｗ２を求め、総重量が値Ｗ２以上となる量の消波ブロックを、前記一つのケーソンの港内側に積み上げることを特徴としている。

尚、消波工とマウンドとの摩擦係数の値μ２を、０．６として値Ｗ２を求めることが好ましい。

本発明に係る防波堤の構築方法によれば、ケーソンの港内側に形成した消波工を、津波に対する受動抵抗として機能させることができ、各ケーソンにおける耐津波性能（安定性）の飛躍的な向上を期待することができ、想定される津波に対し十分な滑動抵抗力を有する防波堤を構築することができる。

図１は、本発明に係る方法によって構築した防波堤１の構造を模式的に示す断面図である。図２は、本発明の発明者らによる実験において使用された実験装置の斜視図である。図３は、図２に示す実験装置の断面図である。図４は、図２、図３の実験装置による測定結果に基づいて解析したケーソン３’の変位と滑動抵抗力との関係を示すグラフである。図５は、図２、図３の実験装置による測定結果に基づいて解析したケーソン３’の変位と消波工４’とマウンドとの摩擦係数との関係を示すグラフである。

以下、本発明「防波堤の構築方法」を実施するための形態について説明する。図１は、本発明に係る方法によって構築した防波堤１の構造を模式的に示す断面図である。図示されているように、この防波堤１は、海底地盤上に捨石を配置して構築したマウンド２の上にケーソン３を設置するとともに、ケーソン３の港内側（図１において右側）に、消波ブロック５を積み上げることによって、消波工４が構築されている。（尚、図１に示すように、ケーソン３の港外側（図１において左側）にも、必要に応じて消波ブロック５を積み上げ、消波工６を形成してもよい。）

このように本発明は、ケーソン３の港内側に多数の消波ブロック５を積み上げて（消波工４を形成して）防波堤１を構築することを一つの特徴とするものである。ケーソン３の港内側に形成した消波工４を、津波に対する受動抵抗として機能させることにより、各ケーソン３における耐津波性能（安定性）の飛躍的な向上を期待することができる。

更に本発明は、想定される津波力に対してケーソン３（及び消波工４）の抵抗力を拮抗させるために必要となる港内側の消波工４の重量を算出し、総重量がその閾値以上となる量の消波ブロック５をケーソン３の港内側に積み上げて消波工４を形成することを特徴としている。

尚、想定される津波力Ｐに対してケーソン（及び消波工）の抵抗力を拮抗させるために必要となる港内側の消波工の重量（ケーソンの港内側の消波ブロックの総重量）Ｗ２は、次のようにして求めることができる。

「想定される津波力Ｐに対してケーソン（及び消波工）の抵抗力が拮抗する」とは、「想定される津波力Ｐと、ケーソンとその港内側に形成される消波工の全体の滑動抵抗力Ｒが等しい」ということを意味している（Ｐ＝Ｒ）。そして、ケーソンとその港内側に形成される消波工の全体の滑動抵抗力Ｒは、当該ケーソンの滑動抵抗力Ｒ１と、消波工の滑動抵抗力Ｒ２との和であり（Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２）、ケーソンの滑動抵抗力Ｒ１は、ケーソンの重量Ｗ１に摩擦係数μ１を乗じることによって求めることができ（Ｒ１＝Ｗ１×μ１）、また、消波工の滑動抵抗力Ｒ２は、消波工の重量Ｗ２に摩擦係数μ２を乗じることによって求めることができる（Ｒ２＝Ｗ２×μ２）。

これらを整理すると、次の通りとなる。
Ｐ＝Ｗ１×μ１＋Ｗ２×μ２
（Ｐ：想定される津波力、Ｗ１：検討対象となる一つのケーソンの重量、Ｗ２：消波工の重量、μ１：ケーソンとマウンドとの摩擦係数、μ２：消波工とマウンドとの摩擦係数）

従って、想定される津波力Ｐに対してケーソン（及び消波工）の抵抗力を拮抗させるために必要となる港内側の消波工の重量Ｗ２は、次式により求めることができる。
Ｗ２＝（Ｐ−Ｗ１×μ１）÷μ２

ここで、想定される津波力Ｐの値、及び、ケーソンの重量Ｗ１の値は、対象案件毎に適宜設定することができ、また、ケーソンとマウンドとの摩擦係数μ１の値としては、一般に「０．６」という数値が用いられている（例えば、非特許文献１）。一方、消波工とマウンドとの摩擦係数μ２については、これまでに一般的に用いられている数値は存在していない。

そこで本発明の発明者らが、模型を用いて実験を行い、消波工とマウンドとの摩擦係数μ２が、どのような値となるか調べたところ、「０．６」という数値となることが判明した。

以下、本発明の発明者らが行った実験の内容とその結果について説明する。
まず、図２に示すような実験装置を用意した。より具体的には、マウンド２’，２”（模型）の上に、ケーソン３’（模型）を載置するとともに、ケーソン３’の背後に消波ブロックの模型を積み上げて消波工４’（模型）を形成した。尚、ケーソン３’及び消波工４’の左右両側に側壁１０，１０をそれぞれ配置し、ケーソン３’の両側面にそれぞれ固定した。

そして、図示しないウインチを用いて、ケーソン３’（模型）及び消波工４’をワイヤー９で水平に（図２において右方向へ）牽引することで載荷し、荷重とケーソン３’の変位を測定するとともに、消波工４’を形成せずに、ケーソン３’のみを牽引した場合の荷重と変位の測定を行った。尚、牽引する高さ位置は、ケーソン３’の底面から天端面までの高さの１／３の位置とし、牽引速度は、１．５ｃｍ／ｓとした。また、ケーソン３’の下のマウンド２”は、木製の土台とし、地盤に固定した。これは、ケーソン３’とマウンドの摩擦力のバラツキを小さくするためと、牽引時にケーソンを水平に保つためである。また、実験時に捨石マウンドが地盤上を滑ることを防ぐため、地盤にワイヤーメッシュを設置した。

図３は、実験装置の断面図である。模型縮尺は、１／５０を想定しており、図中には、現地量に換算した値を併記している。消波工４’に使用した消波ブロック模型の諸元は、空隙率５０％、密度２３５９ｋｇ／ｍ^３、空中単位体積重量１１．５６ｋＮ／ｍ^３である。マウンド２’に使用した捨石模型の諸元は、空隙率３９．３％、密度２６５６ｋｇ／ｍ^３、空中単位体積重量１５．８０ｋＮ／ｍ^３である。

牽引時の経過を観察したところ、消波工４’とマウンド２’との境界で滑りが生じ、消波工４’全体が、設置時の形状をほぼ保ちながら滑動する様子が確認された。

消波工４’あり、無しでのケーソン３’の変位と滑動抵抗力との関係（測定結果に基づく解析結果）を図４に示す。消波工４’ありの場合、変位が大きくなるにつれて抵抗が増大する傾向があり、変位が１５ｍｍ程度の時点で最大値を示した。この理由としては、消波ブロックと捨石とのかみ合いが次第に進行したことと、ブロック間の空隙が次第に詰まったことが考えられる。消波工４’とマウンド２’との境界を滑り面と仮定し、消波工４’全体の重量と滑動抵抗力の測定値から摩擦係数を逆算したものを図５に示す。摩擦係数は、動き出しの時点で０．６程度、最大で１．２程度であった。

以上の実験結果から、消波工とマウンドとの摩擦係数μ２は、「０．６」という数値となることが判明し、従って、消波工とマウンドとの摩擦係数μ２を「０．６」として計算することにより、想定される津波力Ｐに対してケーソン（及び消波工）の抵抗力を拮抗させるために必要となる港内側の消波工の重量Ｗ２を求めることができる。そして、総重量が当該閾値（Ｗ２の値）以上となる量の消波ブロックをケーソンの港内側に積み上げて消波工を形成することにより、想定される津波に対し十分な滑動抵抗力を有する防波堤を構築することができる。

１：防波堤、
１’：防波堤（模型）
２：マウンド、
２’，２”：マウンド（模型）、
３：ケーソン、
３’：ケーソン（模型）
４：消波工（港内側）、
４’：消波工（模型）、
５：消波ブロック、
６：消波工（港外側）
７：変位計、
８：ロードセル、
９：ワイヤー、
１０：側壁

Claims

ケーソンの港内側に多数の消波ブロックを積み上げて防波堤を構築する方法であって、
一つのケーソンの重量の値Ｗ１にケーソンとマウンドとの摩擦係数の値μ１を乗じて算出されるケーソンの滑動抵抗力の値Ｒ１と、当該ケーソンの港内側に積み上げる消波ブロックの総重量の値Ｗ２に消波工とマウンドとの摩擦係数の値μ２を乗じて算出される滑動抵抗力の値Ｒ２と、を加算して算出される滑動抵抗力の値Ｒを、想定される津波力Ｐと一致させるために必要となる値Ｗ２を求め、
総重量が値Ｗ２以上となる量の消波ブロックを、前記一つのケーソンの港内側に積み上げることを特徴とする防波堤の構築方法。
前記消波工とマウンドとの摩擦係数の値μ２を、０．６として値Ｗ２を求めることを特徴とする、請求項１に記載の防波堤の構築方法。