JP4051950B2

JP4051950B2 - 水門施設

Info

Publication number: JP4051950B2
Application number: JP2002034730A
Authority: JP
Inventors: 康博飯田; 和久野田
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: JP2003239257A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的大規模な港湾などの出入口に配置される水門施設に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大規模な港湾施設などにおいては、異常高潮位が生ずる期間や、これと台風などが重なって生ずる湾内の水害を未然に防止するために、港湾口に水門施設を設け、これを一定期間閉じるようにする場合がある。
【０００３】
この種の大規模水門施設は、その湾口を通過する船舶の大きさやマスト高さに制約を設けることができないため、例えば河口や取水堰など、小規模な水門施設に見られる門型支持構造物に支持させた門扉を昇降して開閉する構造は採用できず、従来では専ら旋回方式による開閉構造が採用されている。
【０００４】
図６は従来の旋回式水門施設を示すものであり、湾口を所定の航路幅Ｗに仕切って両側に構築された一対の護岸１と、両護岸１にそれぞれ左右対称に配置され、海底面に設けられた旋回ガイド２に沿って扇形の軌跡で移動可能な複数の門扉３と、護岸１上に軸止されるとともに、各門扉３に連結した複数の旋回アーム４とからなっており、（ａ）に示すように、通常の解放状態では、各門扉３は護岸１上に格納され、湾口閉塞時には、各アーム４を適宜な駆動機構によりその軸止点４ａを基点に旋回させることによって、各門扉３は湾口の中央側に向けて展開しつつ移動し、（ｂ）に示すように、航路幅Ｗの中央で互いに突合わされることで、湾口を閉塞する構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構造の水門施設では、航路幅Ｗが例えば２００〜４００m ときわめて幅広の場合には、門扉３に大きな断面力が生ずるため、移動が大がかりとなり、大断面かつ大重量の門扉が必要となり、かつ閉鎖時における水密性などの問題があった。
【０００６】
また、この種の構造にあっては、門扉の支持構造の大部分を陸上部に設けているため、地震などの災害があった場合に破損しやすく、一旦破損した場合には、その修復に多大な時間と労力を要し、必要なときに水門としての機能を発現できない可能性もあった。
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するものであって、その目的は閉鎖時における移動作業を容易に行え、また、地震時などの災害に対して耐久性の高い水門施設を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、防潮防波堤に沿って浮上状態に係留され、かつ移動可能な一又は複数のケーソンと、各ケーソンを防潮防波堤に沿って移動させる移動手段と、各ケーソンによる締切り位置で該ケーソンに注水して海底面に沈設するための注水手段、及びケーソン浮上用の排水手段とを備えた水門施設であって、
前記ケーソンは先行沈設されるケーソンと、これに先端面を突合わせた状態に後行沈設されるケーソンとからなり、先行のケーソンの後行ケーソンに対する突き合せ端面が下方先端に向けて傾斜し、後行ケーソンの突き合せ端面が先行ケーソンとは逆の傾斜とするとともに、両突き合せ端面に止水ゴムを配置したものであることを特徴とするものである。従って、本発明では、通常状態ではケーソンを海上に浮上した状態で係留してあるため、陸上に設ける水門施設に比べて耐震性が高く、また移動にあたっては曳航作業となるため、大重量の割には簡単な操作により移動可能となる。さらに沈設による重力式の閉鎖形態であるため、閉鎖時の水密性が高い。また、両ケーソンの突き合せ面がテーパ状に重なりあって突合わされるため、接合精度が高くまた、止水ゴムに対する圧着力も高いため、この部分における水密性が高い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る水門施設を閉じた状態の平面図及び正面図、図２は同水門施設を開放した状態の平面図である。
【００１２】
この水門施設は港口に所定の航路幅Ｗ離して配置され港内外を仕切る左右一対の防潮防波堤１０の港内側に浮上状態に係留される第一、第二のケーソン１２，１４を備えており、両ケーソン１２，１４を水門として機能させている。
【００１３】
両ケーソン１２，１４は断面長方形をなし、双方の合計長さが航路幅Ｗより若干長く形成された内部中空の鉄筋コンクリート製のもので、港口を開いた状態（図２参照）ではそれぞれ防潮防波堤１０の内側に沿って浮上状態に係留され、港口を閉じた状態（図１参照）では、防潮防波堤１０の内側であって、湾口航路側に移動し、この位置で互いの先端部を突合わせた状態で海底面に沈設され、その自重により港口を締切る。
【００１４】
なお、沈設手順としては、第一のケーソン１２を先行沈設した後、この先端に第二のケーソン１４の先端部を突合わせて後行沈設するようになっている。
【００１５】
すなわち、図１の一部に拡大して示すように、第一のケーソン１２の先端部突き合せ面は下部先端側に向けて傾斜し、また第二のケーソン１４の先端部突き合せ面はこれとは逆傾斜とすることにより、第一のケーソン１２の沈設後第二のケーソン１４を沈設することで、第二のケーソン１４は傾斜面に沿って移動し、両ケーソン１２，１４同士が精度よく係合されると同時に、両者の接合面間に配置された防水ゴム１６を変形させつつ密着し、完全な水密性を得ることになる。
【００１６】
両ケーソン１２，１４の移動手段としては、各ケーソン１２，１４の上部先端に配置した牽引手段としてのウインチ１８と、ウインチ１８から繰出され、港外及び港内の海底面に沈設固定した係止手段としてのシンカー２０に先端を連結したワイヤロープ２２及び、各ケーソン１２，１４の後端部に配置したウインチ１８と、ウインチ１８から繰出され、防潮防波堤１０及びこれの港内側に連続して形成された係船用などの岸壁１０ａに設けた係船柱２４に一端を連結したワイヤロープ２２とからなっており、各ウインチ１８の巻取り巻戻し操作によってケーソン１２，１４が牽引される。
【００１７】
なお、図においては、各ケーソン１２，１４の前後部に三台のウインチ１８が並列設置されているが、中央の一台は予備であり、左右のウインチ１８がそれぞれにワイヤロープ２２の巻取り用として機能している。
【００１８】
また、図１，２において符号２６はケーソン１２，１４の係留時の漂流防止工、２８は、ケーソン１２，１４の補助移動手段としてのタグボートであり、移動作業日において二隻のタグボート２８を待機させ、ワイヤロープ２２の切断事故などが生じた場合に前記タグボート２８によりケーソン１２，１４の曳航作業を行うものである。
【００１９】
以上の各ケーソン１２，１４の内部には注排水施設が内蔵されている。図３（ａ）はこのうちの排水設備を示し、ケーソン１２（１４）の内部には吸水口を底面に向けた左右一対の排水ポンプ３０と、その上部側のドライエリアの内部に配置された駆動用モータ３２と、駆動モータ３２の上部に配管され、ケーソン１２（１４）の上面両側に突出するエルボ状の排水管３４とからなっており、モータ３２の駆動によりこの排水管３４を介してケーソン１２（１４）内部の水を外部に排出している。
【００２０】
また、図３（ｂ）は注水設備を示すもので、ケーソン１２（１４の）両側部下面に開口した取入口３６と、取入口３６に設けたフィルタ３８と、取入口３８に接続した非常用ゲート弁４０及び常用のバタフライ弁４２とからなっている。これら各弁４０，４２はその内側最上位置にあるゲート駆動部４４，４６に接続しており、ゲート駆動部４４，４２には梯子などを用いて出入り可能なステージ上に設けられている。
【００２１】
さらにケーソン１２（１４）の上面には給排気口４８が開閉可能に設けられているほか、内部の縦隔壁間も互いに連通するようになっている。
【００２２】
したがって、図に示す浮上格納状態からケーソン１２（１４）を沈設するには、給排気口４８をあけ、開弁操作することにより、海水が取入口を通じて内部に流入し、浮力を減じて着底する。
【００２３】
なお、同図において、符号５０はケーソン１２（１４）の上面にその長手方向に沿って突設された波返し板、符号５２は防潮防波堤１０の側部に設けた防舷材であり、この防舷材５２によって係留時におけるケーソン１２（１４）の揺動に伴う破損を防止している。
【００２４】
また、ケーソンの着底位置、すなわち港口における防潮防波堤１０間の海底面は特に図５に示すように多数の基礎杭５４が打込まれて地盤改良が施され、その上部に所定厚みで均しコンクリート５６を打設して着底面の平面度を確保した上で、コンクリート５６上に底部止水ゴム５８を施工し、ケーソン１２（１４）着底時の底面部の水密性を確保している。
【００２５】
なお、同図において、高潮位時には港内水位ＷＬ１に対して港外水位ＷＬ２の高さが高いものとなるが、港外水位ＷＬ２の高さが波返し板５０を溢流しない程度にケーソン１２，１４全体の高さ寸法及び波返し板５０の高さ寸法が設定される。
【００２６】
また、前記ウインチ１８、排水ポンプ３０、弁４０，４２の駆動電力は、陸上部から電力ケーブルを介して引込まれる。この電力は商用電力と、非常用の自家発電電力の二系統とすることができる。
【００２７】
以上の構成において、各ケーソン１２の移動、沈設、再浮揚操作は、現場作業員同士が連繋を取合って手動操作で行うこともできるが、移動作業については現場から離れた作業室からの遠隔操作によっても行うことができる。
【００２８】
図５は、その一例としてＧＰＳシステムを用いてケーソン１２（１４）の位置と姿勢を検出し、操縦室６０に設けた操作盤６２の操作により、各ウインチ１８を遠隔制御して、設定位置に移動させようとするもので、ケーソン１２（１４）の前後部中央にはＧＰＳ送受信機６４が設けられ、ＧＰＳ衛星６６からの位置情報に基づき自己の位置と姿勢を検出する。また操縦室６０内にもＧＰＳ受信機が設けられ、操作盤では受信機と、ケーソン側送受信機６４で検出した位置を比較し、その結果を操作盤６２に設けた位置表示用のディスプレイ６８に表示するほか、データ表示用ディスプレイ７０にはウインチ１８駆動時のデータが表示され、操縦者はこれらの画面を見ながら、ジョイスティック７２を操作して各ウインチ１８を駆動することによって、ケーソン１２（１４）を現状位置から設定位置まで移動することができる。なお、ＧＰＳシステムだけに限らず、自動追尾型光波測距システムなどの自己位置認識システムを用いてもよい。
【００２９】
また、移動操作だけでなく、液面センサや、電極棒式水位計などを用い、電動バルブなどの開閉率を自動制御して所定の水位をコントロールし、ケーソンの安定化を図りながら、注水を行い新設すること、及び排水ポンプの流量を自動制御してケーソンの姿勢の安定化を図りながら排水を行い、浮上させるなどの制御も可能であることももちろんである。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による水門施設にあっては、従来の旋回方式による水門施設に比べて。閉鎖時における移動作業を容易に行え、また不使用時には海上に係留してあるため、地震時などの災害に対して耐久性が高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水門施設の港口閉鎖時における全体構成を示す平面図及び正面図である。
【図２】同水門施設の港口解放時の平面図である。
【図３】（ａ）はケーソン内部の排水設備を示す断面図、（ｂ）は同注水設備を示す断面図である。
【図４】同ケーソンを沈設し、港口を閉鎖した状態を示す断面図である。
【図５】同ケーソンを遠隔操作により移動させるためのシステム構成の一例を示す説明図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は従来の旋回式水門の解放時及び閉鎖時の平面説明図である。
【符号の説明】
１０防潮防波堤
１２第一のケーソン（先行沈設ケーソン）
１４第二のケーソン（後行沈設ケーソン）
１６防水ゴム
１８ウインチ
２０シンカー（ワイヤ係止手段）
２２ワイヤロープ
２４係船柱（ワイヤ係止手段）
３０排水ポンプ
４０，４２注水用の弁
Ｗ航路幅

Claims

防潮防波堤に沿って浮上状態に係留され、かつ移動可能な一又は複数のケーソンと、各ケーソンを防潮防波堤に沿って移動させる移動手段と、各ケーソンによる締切り位置で該ケーソンに注水して海底面に沈設するための注水手段、及びケーソン浮上用の排水手段とを備えた水門施設であって、
前記ケーソンは先行沈設されるケーソンと、これに先端面を突合わせた状態に後行沈設されるケーソンとからなり、先行のケーソンの後行ケーソンに対する突き合せ端面が下方先端に向けて傾斜し、後行ケーソンの突き合せ端面が先行ケーソンとは逆の傾斜とするとともに、両突き合せ端面に止水ゴムを配置したものであることを特徴とする水門施設。