JP4380129B2 - 水中構造体の設置方法及び水中構造体用ブロック - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水中構造体の設置方法及びこれに用いられる水中構造体用ブロックに関するもので、例えば、港湾や海岸線に沿った海中に傾斜堤、消波ブロック被覆堤、混成堤マウンドなどを構築する際に、それらの傾斜面に被覆ブロックを設置するのに好適な水中構造体の設置方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
港湾や海岸線に沿った海中に構築される傾斜堤、消波ブロック被覆堤、混成堤マウンドなどのような構築物（構造体）は、その傾斜面（表法面）が大きな波力を受け、このため構築物の基礎内部の捨石を保護するために、傾斜面にコンクリート製の被覆ブロックが設置される。この被覆ブロックは、それ自体が波力で散乱しないようにするため、安定な質量を有していることが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上記のような構築物に使用されるコンクリート製の被覆ブロックは、大きな波力が作用した際にも散乱しないような安定な質量を確保するため、ブロックの密度、作用する波の波高、ブロックの形状や設置部の勾配、ブロックの水に対する比重などを考慮して所要質量が決められている。
コンクリートは比重が約２．３であり、またブロック体の製作も比較的容易で且つ任意の大きさのブロック体が得られることから、従来知られた素材のなかでは被覆ブロックの素材として最適なものと言える。
【０００４】
しかしそれにも拘らず、上記のような構築物に適用されるコンクリート製の被覆ブロックは大質量で且つ体積も大きく、このため搬送や沈設・施工などの点で非常に扱いにくいものであった。特に、被覆ブロックの沈設・施工はクレーン船などを用いて行うが、クレーンの能力の面から扱うことができる被覆ブロックの質量等には大きな制約があり、また搬送の面でも被覆ブロックの質量や体積には制約があるとともに、大質量の被覆ブロックは搬送コストも嵩むといった難点があった。
【０００５】
一方、水底に設置される埋設型の導管（パイプライン）やトンネル用の沈埋函には浮力が作用し、特に地盤が液状化すると浮上を起こしやすくなるため、この浮上作用を抑えるには重し材を付設する必要がある。また、沈埋函の場合には、上部を被覆保護材で被覆することが一般に行われている。また、非埋設型の導管（パイプライン）では、浮力や潮流、敷設底面の勾配などにより浮揚、移動、滑動を生じるおそれがあり、これを防止するには移動防止材を付設する必要がある。そして、これらの手段に用いる人工物についても、従来ではコンクリート製のブロックを用いるのが通例であり、したがって、これらについても上記と同様の問題があった。
また、係留用アンカー、藻礁或いは漁礁用構造体、防波用構造体などの各種水中構造体についても、コンクリート製のブロックを用いるのが通例であり、したがって、これらについても上記と同様の問題があった。
【０００６】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、コンクリート製品に較べて質量や体積が十分に小さい資材を用いて、コンクリート製品と同等若しくはそれ以上の水中重量を有する水中構造物を設置することができる、水中構造体の設置方法及びこれに用いられる水中構造体用ブロックを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来用いられているコンクリート製の水中構造体用ブロックに代わる新たな水中構造体用資材を見い出すべく検討を行い、その結果、微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を水中構造体用資材として利用するという着想を得た。すなわち、このような微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物は、内部に貫通気孔を有するため気中（陸上）では質量が小さく、一方、水中に沈設した場合には微細な貫通気孔内に水が侵入して貫通気孔が水で充填され、この水は水中構造物に働く外力や慣性力に対して多孔質塊状物と一体として挙動するため、この水の質量が多孔質塊状物の水中での質量に付加（加重）され、水中での所望の質量を確保することができる。そして、このような着想に基づきさらに検討を進めた結果、多孔質塊状物の貫通気孔率や真比重を適正化することにより、多孔質塊状物の気中での質量及び／又は体積を従来のコンクリート製品に較べて大幅に小さくしても、水中ではコンクリート製品と同等若しくはそれ以上の水中質量を確保でき、安定的な水中構造物を設置できることが判った。
【０００８】
本発明は以上のような着想並びに知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有する。
［1］微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を水中に沈設し、該多孔質塊状物の貫通気孔内に水を充填させることにより、水中に高比重の構造体を設置することを特徴とする水中構造体の設置方法。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。
［2］微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を、少なくともその一部が没水するように水中に沈設し、該多孔質塊状物の少なくとも一部の貫通気孔内に水を充填させることにより、水中に高比重の構造体を設置することを特徴とする水中構造体の設置方法。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。
【０００９】
[3] 上記[1]又は[2]の設置方法において、多孔質塊状物が、微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上の塊状物であることを特徴とする水中構造体の設置方法。
[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの設置方法において、多孔質塊状物が鉱物粒子の集合体を塊状に固結させた塊状物であることを特徴とする水中構造体の設置方法。
【００１０】
[5] 上記[1]〜[4]のいずれかの設置方法において、多孔質塊状物により設置される構造体が、水中固定構造物の被覆材又は／及び重し材であることを特徴とする水中構造体の設置方法。
[6] 上記[5]の設置方法において、水中固定構造物の被覆材が傾斜面の被覆材であることを特徴とする水中構造体の設置方法。
[7] 上記[1]〜[4]のいずれかの設置方法において、多孔質塊状物により設置される構造体が、水中敷設構造物の移動防止材であることを特徴とする水中構造物の設置方法。
【００１１】
［8］上記［1］〜［4］のいずれかの設置方法において、多孔質塊状物により設置される構造体が、係留用アンカー体、潜堤用構造体、藻礁用構造体、漁礁用構造体、築磯用構造体、洗掘防止用構造体、水質浄化用構造体、海底マウンド用構造体、護岸被覆用構造体、防波用構造体、消波用構造体、防潮用構造体、岸壁用構造体、沈埋函用構造体、根固め用構造体、海底着座式構造物用構造体、人工島用構造体、堰用構造体、ダム用構造体、河床用構造体、魚道用構造体の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする水中構造体の設置方法。
［9］微細な貫通気孔を有し、該微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上の多孔質塊状物からなることを特徴とする水中構造体用ブロック。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に置かれた水中構造体用ブロックを水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。
【００１２】
［10］上記［9］の水中構造体用ブロックにおいて、鉱物粒子の集合体を塊状に固結させた多孔質塊状物からなることを特徴とする水中構造体用ブロック。
［11］微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を水中に沈設することにより設置された水中構造体であり、前記貫通気孔内に水が充填されていることを特徴とする水中構造体。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。
［12］微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を、少なくともその一部が没水するように水中に沈設することにより設置された水中構造体であり、少なくとも一部の貫通気孔内に水が充填されていることを特徴とする水中構造体。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。
【００１３】
[13] 上記[11]又は[12]の水中構造体において、多孔質塊状物が、微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上の塊状物であることを特徴とする水中構造体。
[14] 上記[11]〜[13]のいずれかの水中構造体において、多孔質塊状物が鉱物粒子の集合体を塊状に固結させた塊状物であることを特徴とする水中構造体。
[15] 上記[11]〜[14]のいずれかの水中構造体において、水中固定構造物の被覆材又は／及び重し材であることを特徴とする水中構造体。
[16] 上記[15]の水中構造体において、被覆材が傾斜面の被覆材であることを特徴とする水中構造体。
【００１４】
[17] 上記[11]〜[14]のいずれかの水中構造体において、水中敷設構造物の移動防止材であることを特徴とする水中構造体。
[18] 上記[11]〜[14]のいずれかの水中構造体において、係留用アンカー体、潜堤用構造体、藻礁用構造体、漁礁用構造体、築磯用構造体、洗掘防止用構造体、水質浄化用構造体、海底マウンド用構造体、護岸被覆用構造体、防波用構造体、消波用構造体、防潮用構造体、岸壁用構造体、沈埋函用構造体、根固め用構造体、海底着座式構造物用構造体、人工島用構造体、堰用構造体、ダム用構造体、河床用構造体、魚道用構造体の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする水中構造体。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を水中に沈設し、この多孔質塊状物の前記貫通気孔内に水を充填させることにより、水中に高比重の構造体、より詳細には前記多孔質塊状物の水中質量に対して前記貫通気孔内に充填された水の質量が付加された高嵩比重の構造体を設置する水中構造体の設置方法である。また、多孔質塊状物の設置形態は、全体が完全に没水する場合に限らず、例えば水際に設置されるテトラポットや護岸用被覆ブロックなどのように、部分的又は一時的な没水状態となるような設置形態（例えば、一部分のみが常時没水したり、或いは潮の干満により全部又は一部分が没水するような設置形態）も含まれ、このような設置形態の場合には、多孔質塊状物の少なくとも一部の貫通気孔内に水が充填することになる。
【００１６】
ここで、本発明において水中に沈設すべき多孔質塊状物が有する微細な貫通気孔とは、多孔質塊状物の内部に存在する微細気孔であって、連続した気孔の２つ以上の末端が多孔質塊状物の表面に開口している気孔を指す。また、この微細気孔の孔径は水が侵入できる程度の大きさを有することが必要である。したがって、本発明が規定する多孔質塊状物の貫通気孔率とは、多孔質塊状物の内部に存在する気孔のうち、連続した気孔の２つ以上の末端が多孔質塊状物の表面に開口している微細気孔であって、且つ水が侵入できる孔径を有する気孔が、多孔質塊状物の体積（塊状物内部の全ての気孔を含む体積）に対して占める割合を指す。
【００１７】
また、本発明の原理面から上記微細貫通気孔について説明すると、本発明法により設置される水中構造体が、多孔質塊状物の水中質量に対して貫通気孔内に充填された水の質量が付加されることによって水中における高比重（高嵩比重）を獲得できるのは、貫通気孔内に充填した水が水中構造体に働く外力（例えば、波力等）や慣性力に対して多孔質塊状物と一体として挙動し、多孔質塊状物に対して動かないためである。このように貫通気孔内の水が多孔質塊状物と一体として挙動するのは、所定の粘性を有する水と貫通気孔内面との摩擦抵抗（界面張力作用）によって水が貫通気孔内面に拘束・保持されるためである。そして、このように水を拘束・保持するためには貫通気孔は微細である必要があり、換言すれば、貫通気孔が微細であるとは波力等の外力や慣性力が水中構造体に働いた際に、貫通気孔内の水が多孔質塊状物に対して移動しない（すなわち、多孔質塊状物と一体に挙動する）程度に微細なことを意味する。このような微細な貫通気孔内に充填された水は、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際にも、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持され、貫通気孔から多孔質塊状物の外部に流出することはない。
なお、水和硬化体であるコンクリートブロックには実質的に貫通気孔は存在しない。
【００１８】
多孔質塊状物を構成する素材や多孔質塊状物の製造方法は任意であるが、多孔質塊状物は適当な比重（少なくともコンクリート製品よりも大きい真比重）を有していることが好ましく、このため通常は鉱物粒子や金属粒子の集合体或いはそれらの混合物を塊状に固結させたものなどを用いるのが好ましい。具体的には、鉱物粒子や金属粒子の集合体或いはそれらの混合物を適当な密度に締め固め、これを焼成して得られた塊状物、鉱物粒子や金属粒子の集合体或いはそれらの混合物に熱可塑性樹脂等のようなバインダー粒子を添加したものを適当な密度に締め固め、これを熱処理して得られた塊状物などが挙げられる。前記鉱物粒子としては、粘土、スラグ、自然石、砂などが挙げられ、これらの２種以上を混合したものでもよい。
【００１９】
また、多孔質塊状物は微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上であることが好ましい。上記貫通気孔率が１０体積％未満では、先に述べたような貫通気孔が存在することによる本発明の特有の効果、すなわち貫通気孔の存在により気中（陸上）での質量を小さくし且つ水中で貫通気孔内に水を充填させることにより水中重量を確保するという効果が稀釈される。一方、上記貫通気孔率が５０体積％を超えるような多孔質塊状物を工業的に大量生産することは難しく、また仮に製造できたとしてもコンクリート製品並みの水中重量を確保するには真比重がかなり高い多孔質塊状物を用いる必要があり、実際的でない。
【００２０】
また、多孔質塊状物の真比重が２．６を下回るとコンクリートを用いる場合と較べた本発明のメリットが相対的に低下する。また、そのような本発明のメリットをさらに高めるためには、多孔質塊状物の真比重は３．０以上であることが特に好ましい。また、多孔質塊状物の真比重があまり大きくてもコンクリートを用いる場合と較べた本発明のメリットは相対的に低下するため、多孔質塊状物の真比重の上限は８．０程度、望ましくは４．０程度とすることが好ましい。
多孔質塊状物の貫通気孔率は、塊状物の原料となる鉱物粒子等の粒子の粒径、粒度分布、粒形状、原料の締め固めの度合いなどにより調整することができる。また、多孔質塊状物の真比重は塊状物の原料の種類を選択することにより調整することができる。
多孔質塊状物は、その内部に鉄筋等の補強材を有するものであってもよい。
【００２１】
なお、多孔質塊状物の微細な貫通気孔による貫通気孔率は、例えば以下のような方法により測定することができる。まず、多孔質塊状物を水中に浸漬してその貫通気孔内に水を飽和状態まで充填させた後、多孔質塊状物を水中から取り出してその表面の水を払き取り、この多孔質塊状物の質量ｗ１を測定する。次いで、多孔質塊状物を乾燥させ、貫通気孔内の水を実質的に全て蒸発させた後の多孔質塊状物の質量ｗ２を測定する。そして、上記測定された質量の差（ｗ１−ｗ２）が微細な貫通気孔中に充填されていた水の質量に相当するから、この水の質量に基づき、多孔質塊状物の内部に存在する微細な貫通気孔の体積、すなわち貫通気孔率を求めることができる。
【００２２】
次に、微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物（以下、“多孔質ブロック”という）を用いる本発明の水中構造体の設置方法の作用効果を、コンクリートブロックを用いて水中構造物を設置する場合と比較して説明する。ここでは、多孔質ブロックとして真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が３．２、貫通気孔率が２５％のものを使用する場合について説明する。
【００２３】
一般に、海中に構築される傾斜堤や混成堤マウンドなどのような傾斜構造物に用いられる被覆ブロックの所要質量Ｍは、下記の式（ハドソン式）により算出される。
Ｍ＝γｒ・Ｈ３／［Ｎｓ ３・｛（γｒ／γｗ）−１｝３］ ……(1)
ここで、γｒ：被覆ブロックの単位体積質量（ｔ／ｍ３）
γｗ：海水の単位体積質量（＝１．０３ｔ／ｍ３）
Ｈ ：設計波高（ｍ）
Ｎｓ：被覆ブロックの形状、設置部の勾配などにより決まる定数
【００２４】
まず、コンクリートブロックと本発明で用いる多孔質ブロックの所要重量Ｍの比を求めるとすると、両者が相似形とした場合Ｈ３／Ｎｓ ３は等しいので、両者のＡ＝γｒ／｛（γｒ／γｗ）−１｝３の比を求めればよい。
そこで、１ｍ×１ｍ×１ｍの大きさのコンクリートブロックと多孔質ブロックについて、上記Ａの値の比を求めると、以下のようになる。
【００２５】
コンクリートブロックは比重が２．３であるから、単位重量は２．３ｔ／ｍ３である。一方、多孔質ブロックは真比重（貫通気孔を除くブロックとしての比重）が３．２、貫通気孔率が２５％あり、水中では貫通気孔内は水で満たされる。この多孔質ブロックは、気中（陸上）での単位体積質量は２．４ｔ／ｍ３（＝３．２×（１−０．２５）ｔ／ｍ３）であるが、水中での単位体積質量は、貫通気孔内が水で満たされるため２．６５８ｔ／ｍ３（＝２．４＋１．０３×０．２５ｔ／ｍ３）となる。
【００２６】
したがって上記Ａの値は、コンクリートブロックと多孔質ブロックでそれぞれ以下のようになる。なお、多孔質ブロックの場合、気中では貫通気孔内は空であり、水中では貫通気孔内は水で満たされるため、両者の場合でγrの値が異なるが、上記Ａの値は水中での値として求めればよい。
・コンクリートブロック
２．３／（２．３／１．０３−１）３＝１．２２７
・多孔質ブロック
２．６５８／（２．６５８／１．０３−１）３＝０．６７３
【００２７】
上記Ａの各値からして、水中で貫通気孔内が水で満たされた多孔質ブロックの質量は、コンクリートブロックの０．５４８倍（＝０．６７３／１．２２７）あればよいことになる。また、気中での比較では、多孔質ブロックの質量はコンクリートブロックの０．４９５倍（＝０．５４８×２．４／２．６５８）、同じく多孔質ブロックの体積はコンクリートブロックの０．４７４倍（＝０．４９５×２．３／２．４）でよいことになる。
【００２８】
したがって、多孔質ブロックとコンクリートブロックを相似形とすれば、本発明で使用する多孔質ブロックは、重量、体積ともコンクリートブロックの半分程度の大きさでよいことになり、水中においては安定した質量を有する水中構造体を得ることができる一方で、従来のコンクリート製品に較べて質量及び／又は体積を大幅に小さくでき、搬送や沈設・施工の面でのハンドリング性を非常に良好なものとすることができる。
【００２９】
次に、本発明の具体的な実施形態について説明する。
図１は混成堤マウンドの一般的な構造を示す断面図であり、直立部（ケーソン）が設置される捨石基礎マウンドの港外側及び港内側は傾斜面となっており、この傾斜面に被覆材が設置される。また、同様に傾斜面に被覆材が設置されるものとしては、傾斜堤、消波ブロック被覆堤などがある。本発明による水中構造物の設置方法は、特にこのような被覆材の設置に好適なものであると言える。すなわち、本発明法により設置される被覆材は、従来のコンクリート製品に較べて半分程度の厚さで同等の水中質量を確保することができる。
【００３０】
また、本発明による水中構造物の設置方法は、水底に設置される埋設型の導管（パイプライン）やトンネル用の沈埋函などのような水中構造物の浮上を防止するための重し材の設置にも好適である。この種の沈埋函や埋設型の導管は、施工コストの面からは海底になるべく浅く埋設することが好ましいが、埋設深さが浅いとそれだけ浮力による浮上作用が大きく働く。したがって、これらの水中固定構造物の上部に、本発明法によって水中質量が大きい重し材を設置することにより、これら水中固定構造物の浮上作用を適切に抑えることができる。また、沈埋函の上部を被覆保護材（場合により、重し材を兼ねて）で被覆する場合に、本発明法によって被覆保護材を設置すれば、従来のコンクリート製品に較べて半分程度の厚さで済むため、その分、沈埋函の埋設深さを浅くすることができ、この面からも施工コストの低減を図ることができる。
【００３１】
図２は本発明法により重し材が設置された沈埋函（トンネル）の一例を示す断面図であり、海底に浅く埋設された沈埋函の上部に、多孔質塊状物による重し材を設置したものである。
なお、本発明法により設置される重し材は、他の種類の水中固定構造物にも適用できることは言うまでもない。また、本発明法により設置される重し材は、上記沈埋函のように被覆材としての役目も兼ねる場合がある。
【００３２】
さらに、本発明による水中構造物の設置方法は、水底に設置される非埋設型の導管（パイプライン）などのような水中敷設構造物の移動を防止するための移動防止材（固定定着手段）の設置にも好適である。この種の水中敷設構造物は、浮力、潮流や敷設底部の勾配などの影響によって浮揚したり移動したりするおそれがあるため、これを拘束して移動を防止する必要がある。したがって、上記の要因により移動しようとする水中敷設構造物を拘束できるように、本発明によって水中質量が大きい移動防止材を設置することにより、その移動を適切に防止することができる。この場合、移動防止材自体の形態や設置方法は任意であり、要は、水中敷設構造物の機能に支障をきたすような移動を防止できるようなものであればよい。通常、水中敷設構造物が導管などのように比較的小断面のものである場合には、移動防止材の形態を水中敷設構造物を跨ぐような門型のものとし、門型の内側に水中敷設構造物を配置すればよい。この場合、移動防止材は水中敷設構造物の比較的大きな移動（動き）を阻止できるよう、水中敷設構造物を拘束できればよいので、移動防止材と水中敷設構造物は常態において接触していなくてもよい。また、水中敷設構造物が比較的大断面のものであるため、移動防止材を上記のような門型の形態とすることが難しい場合には、例えば、ブロック状などの移動防止材を水中敷設構造物の周囲に複数配置し、この移動防止材を適当な連結手段を介して水中敷設構造物と連結するような形態としてもよい。
【００３３】
図３は、本発明法により移動防止材が設置された非埋設型の導管（パイプライン）の一例を示すもので、水底に敷設された導管に対し、多孔質塊状物による門型の移動防止材（サドルブロック）を導管を跨ぐようにして設置したものである。このような移動防止材は、導管の長手方向で適宜間隔を置いて設置される。
なお、本発明法により設置される移動防止材は、上述した以外の他の種類の水中敷設構造物にも適用できることは言うまでもない。
【００３４】
本発明法により設置される水中構造体としては、以上述べたような被覆材、重し材、移動防止材の他に、例えば、係留用アンカー体（例えば、浮消波堤や浮桟橋などの浮体構造物、大型ブイ、リグなどを保留するためのアンカー）、潜堤用構造体、藻礁用構造体、漁礁用構造体、築磯用構造体、洗掘防止用構造体、水質浄化用構造体、海底マウンド用構造体、護岸被覆用構造体、防波用構造体（例えば、テトラポットなど）、消波用構造体、防潮用構造体（例えば、ケーソンなど）、岸壁用構造体、沈埋函用構造体、根固め用構造体、海底着座式構造物用構造体、人工島用構造体、堰用構造体、ダム用構造体、河床用構造体、魚道用構造体などが挙げれるが、これらに限定されるものではない。要は、水中（部分的に没水する場合も含む）で安定した質量を確保する必要があるあらゆる種類の水中構造体に適用可能である。また、これらのなかでも、機能上水中で安定した質量を有することが求められる係留用アンカー体の設置に特に好適である。
【００３５】
また、本発明法により設置される水中構造体は、多孔質塊状物と他の材料とを連結又は接合したものであってもよく、このその他の材料としてはコンクリート材、金属材など任意の材質のものを用いることができる。この場合、多孔質塊状物のブロックを他の材料に貼り付けてもよい。
以上のような各水中構造体を設置する場合、それぞれの用途に応じた形状、大きさ、密度を有する多孔質塊状物（通常、ブロック体）が用いられることになる。
【００３６】
以上述べた本発明法により水中（部分的に水中に没水する場合も含む）に設置される水中構造体は、上述した多孔質塊状物の微細な貫通気孔内に水が充填され、或いは少なくとも一部の微細な貫通気孔内に水が充填されることにより、上述したように水中で安定した質量が確保される。また、本発明法により設置された水中構造体は、従来のコンクリート製品の半分程度の体積で同等の水中質量を確保することができるため、例えば、先に述べたサドルブロックなどの移動防止材や係留用アンカー体などに適用した場合には、水流を受ける面積を小さくすることができるため、水流に対する高い抵抗性と安定性が得られるという利点もある。
【００３７】
また、本発明法に利用される多孔質塊状物は、通常、それぞれの用途に応じた形状、大きさ、密度を有するブロック体の形態で用いられる。先に述べた理由により、この水中構造体用のブロック体は微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除くブロックとしての比重）が２．６以上、望ましくは３．０以上であることが好ましく、通常、鉱物粒子の集合体を塊状に固結させたものが用いられる。このような水中構造体用のブロック体の素材や製造方法については先に述べたとおりである。
【００３８】
本発明において使用する多孔質塊状物（鉱物粒子を固結させて得られたブロック）の代表例について、コンクリートブロックに対する海中での所要重量比、気中での所要重量比、同じく所要体積比を表１に示す。
同表によれば、本発明法では水中に安定した質量を有する水中構造体を設置することができる一方で、水中構造体用資材（ブロック）の気中での質量及び／又は体積を従来のコンクリート製品に較べて大幅に小さくできることが判る。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、コンクリート製品に較べて気中での質量や体積が格段に小さい資材を用いて、コンクリート製品と同等若しくはそれ以上の水中重量を有する水中構造物を設置することができる。このため水中構造体用資材の材料を節減できるだけでなく、従来に較べて水中構造体用資材の搬送、沈設・施工などの面でのハンドリング性が格段に向上し、しかも資材の搬送コストも従来に較べて大幅に節約することができるなど、極めて優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】混成堤の一般的な構造を示す断面図
【図２】本発明法により重し材が設置された沈埋函の一例を示す断面図
【図３】本発明法により移動防止材が設置された非埋設型の導管の一例を示す説明図
【発明の属する技術分野】
本発明は水中構造体の設置方法及びこれに用いられる水中構造体用ブロックに関するもので、例えば、港湾や海岸線に沿った海中に傾斜堤、消波ブロック被覆堤、混成堤マウンドなどを構築する際に、それらの傾斜面に被覆ブロックを設置するのに好適な水中構造体の設置方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
港湾や海岸線に沿った海中に構築される傾斜堤、消波ブロック被覆堤、混成堤マウンドなどのような構築物（構造体）は、その傾斜面（表法面）が大きな波力を受け、このため構築物の基礎内部の捨石を保護するために、傾斜面にコンクリート製の被覆ブロックが設置される。この被覆ブロックは、それ自体が波力で散乱しないようにするため、安定な質量を有していることが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上記のような構築物に使用されるコンクリート製の被覆ブロックは、大きな波力が作用した際にも散乱しないような安定な質量を確保するため、ブロックの密度、作用する波の波高、ブロックの形状や設置部の勾配、ブロックの水に対する比重などを考慮して所要質量が決められている。
コンクリートは比重が約２．３であり、またブロック体の製作も比較的容易で且つ任意の大きさのブロック体が得られることから、従来知られた素材のなかでは被覆ブロックの素材として最適なものと言える。
【０００４】
しかしそれにも拘らず、上記のような構築物に適用されるコンクリート製の被覆ブロックは大質量で且つ体積も大きく、このため搬送や沈設・施工などの点で非常に扱いにくいものであった。特に、被覆ブロックの沈設・施工はクレーン船などを用いて行うが、クレーンの能力の面から扱うことができる被覆ブロックの質量等には大きな制約があり、また搬送の面でも被覆ブロックの質量や体積には制約があるとともに、大質量の被覆ブロックは搬送コストも嵩むといった難点があった。
【０００５】
一方、水底に設置される埋設型の導管（パイプライン）やトンネル用の沈埋函には浮力が作用し、特に地盤が液状化すると浮上を起こしやすくなるため、この浮上作用を抑えるには重し材を付設する必要がある。また、沈埋函の場合には、上部を被覆保護材で被覆することが一般に行われている。また、非埋設型の導管（パイプライン）では、浮力や潮流、敷設底面の勾配などにより浮揚、移動、滑動を生じるおそれがあり、これを防止するには移動防止材を付設する必要がある。そして、これらの手段に用いる人工物についても、従来ではコンクリート製のブロックを用いるのが通例であり、したがって、これらについても上記と同様の問題があった。
また、係留用アンカー、藻礁或いは漁礁用構造体、防波用構造体などの各種水中構造体についても、コンクリート製のブロックを用いるのが通例であり、したがって、これらについても上記と同様の問題があった。
【０００６】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、コンクリート製品に較べて質量や体積が十分に小さい資材を用いて、コンクリート製品と同等若しくはそれ以上の水中重量を有する水中構造物を設置することができる、水中構造体の設置方法及びこれに用いられる水中構造体用ブロックを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来用いられているコンクリート製の水中構造体用ブロックに代わる新たな水中構造体用資材を見い出すべく検討を行い、その結果、微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を水中構造体用資材として利用するという着想を得た。すなわち、このような微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物は、内部に貫通気孔を有するため気中（陸上）では質量が小さく、一方、水中に沈設した場合には微細な貫通気孔内に水が侵入して貫通気孔が水で充填され、この水は水中構造物に働く外力や慣性力に対して多孔質塊状物と一体として挙動するため、この水の質量が多孔質塊状物の水中での質量に付加（加重）され、水中での所望の質量を確保することができる。そして、このような着想に基づきさらに検討を進めた結果、多孔質塊状物の貫通気孔率や真比重を適正化することにより、多孔質塊状物の気中での質量及び／又は体積を従来のコンクリート製品に較べて大幅に小さくしても、水中ではコンクリート製品と同等若しくはそれ以上の水中質量を確保でき、安定的な水中構造物を設置できることが判った。
【０００８】
本発明は以上のような着想並びに知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有する。
［1］微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を水中に沈設し、該多孔質塊状物の貫通気孔内に水を充填させることにより、水中に高比重の構造体を設置することを特徴とする水中構造体の設置方法。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。
［2］微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を、少なくともその一部が没水するように水中に沈設し、該多孔質塊状物の少なくとも一部の貫通気孔内に水を充填させることにより、水中に高比重の構造体を設置することを特徴とする水中構造体の設置方法。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。
【０００９】
[3] 上記[1]又は[2]の設置方法において、多孔質塊状物が、微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上の塊状物であることを特徴とする水中構造体の設置方法。
[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの設置方法において、多孔質塊状物が鉱物粒子の集合体を塊状に固結させた塊状物であることを特徴とする水中構造体の設置方法。
【００１０】
[5] 上記[1]〜[4]のいずれかの設置方法において、多孔質塊状物により設置される構造体が、水中固定構造物の被覆材又は／及び重し材であることを特徴とする水中構造体の設置方法。
[6] 上記[5]の設置方法において、水中固定構造物の被覆材が傾斜面の被覆材であることを特徴とする水中構造体の設置方法。
[7] 上記[1]〜[4]のいずれかの設置方法において、多孔質塊状物により設置される構造体が、水中敷設構造物の移動防止材であることを特徴とする水中構造物の設置方法。
【００１１】
［8］上記［1］〜［4］のいずれかの設置方法において、多孔質塊状物により設置される構造体が、係留用アンカー体、潜堤用構造体、藻礁用構造体、漁礁用構造体、築磯用構造体、洗掘防止用構造体、水質浄化用構造体、海底マウンド用構造体、護岸被覆用構造体、防波用構造体、消波用構造体、防潮用構造体、岸壁用構造体、沈埋函用構造体、根固め用構造体、海底着座式構造物用構造体、人工島用構造体、堰用構造体、ダム用構造体、河床用構造体、魚道用構造体の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする水中構造体の設置方法。
［9］微細な貫通気孔を有し、該微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上の多孔質塊状物からなることを特徴とする水中構造体用ブロック。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に置かれた水中構造体用ブロックを水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。
【００１２】
［10］上記［9］の水中構造体用ブロックにおいて、鉱物粒子の集合体を塊状に固結させた多孔質塊状物からなることを特徴とする水中構造体用ブロック。
［11］微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を水中に沈設することにより設置された水中構造体であり、前記貫通気孔内に水が充填されていることを特徴とする水中構造体。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。
［12］微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を、少なくともその一部が没水するように水中に沈設することにより設置された水中構造体であり、少なくとも一部の貫通気孔内に水が充填されていることを特徴とする水中構造体。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。
【００１３】
[13] 上記[11]又は[12]の水中構造体において、多孔質塊状物が、微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上の塊状物であることを特徴とする水中構造体。
[14] 上記[11]〜[13]のいずれかの水中構造体において、多孔質塊状物が鉱物粒子の集合体を塊状に固結させた塊状物であることを特徴とする水中構造体。
[15] 上記[11]〜[14]のいずれかの水中構造体において、水中固定構造物の被覆材又は／及び重し材であることを特徴とする水中構造体。
[16] 上記[15]の水中構造体において、被覆材が傾斜面の被覆材であることを特徴とする水中構造体。
【００１４】
[17] 上記[11]〜[14]のいずれかの水中構造体において、水中敷設構造物の移動防止材であることを特徴とする水中構造体。
[18] 上記[11]〜[14]のいずれかの水中構造体において、係留用アンカー体、潜堤用構造体、藻礁用構造体、漁礁用構造体、築磯用構造体、洗掘防止用構造体、水質浄化用構造体、海底マウンド用構造体、護岸被覆用構造体、防波用構造体、消波用構造体、防潮用構造体、岸壁用構造体、沈埋函用構造体、根固め用構造体、海底着座式構造物用構造体、人工島用構造体、堰用構造体、ダム用構造体、河床用構造体、魚道用構造体の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする水中構造体。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を水中に沈設し、この多孔質塊状物の前記貫通気孔内に水を充填させることにより、水中に高比重の構造体、より詳細には前記多孔質塊状物の水中質量に対して前記貫通気孔内に充填された水の質量が付加された高嵩比重の構造体を設置する水中構造体の設置方法である。また、多孔質塊状物の設置形態は、全体が完全に没水する場合に限らず、例えば水際に設置されるテトラポットや護岸用被覆ブロックなどのように、部分的又は一時的な没水状態となるような設置形態（例えば、一部分のみが常時没水したり、或いは潮の干満により全部又は一部分が没水するような設置形態）も含まれ、このような設置形態の場合には、多孔質塊状物の少なくとも一部の貫通気孔内に水が充填することになる。
【００１６】
ここで、本発明において水中に沈設すべき多孔質塊状物が有する微細な貫通気孔とは、多孔質塊状物の内部に存在する微細気孔であって、連続した気孔の２つ以上の末端が多孔質塊状物の表面に開口している気孔を指す。また、この微細気孔の孔径は水が侵入できる程度の大きさを有することが必要である。したがって、本発明が規定する多孔質塊状物の貫通気孔率とは、多孔質塊状物の内部に存在する気孔のうち、連続した気孔の２つ以上の末端が多孔質塊状物の表面に開口している微細気孔であって、且つ水が侵入できる孔径を有する気孔が、多孔質塊状物の体積（塊状物内部の全ての気孔を含む体積）に対して占める割合を指す。
【００１７】
また、本発明の原理面から上記微細貫通気孔について説明すると、本発明法により設置される水中構造体が、多孔質塊状物の水中質量に対して貫通気孔内に充填された水の質量が付加されることによって水中における高比重（高嵩比重）を獲得できるのは、貫通気孔内に充填した水が水中構造体に働く外力（例えば、波力等）や慣性力に対して多孔質塊状物と一体として挙動し、多孔質塊状物に対して動かないためである。このように貫通気孔内の水が多孔質塊状物と一体として挙動するのは、所定の粘性を有する水と貫通気孔内面との摩擦抵抗（界面張力作用）によって水が貫通気孔内面に拘束・保持されるためである。そして、このように水を拘束・保持するためには貫通気孔は微細である必要があり、換言すれば、貫通気孔が微細であるとは波力等の外力や慣性力が水中構造体に働いた際に、貫通気孔内の水が多孔質塊状物に対して移動しない（すなわち、多孔質塊状物と一体に挙動する）程度に微細なことを意味する。このような微細な貫通気孔内に充填された水は、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際にも、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持され、貫通気孔から多孔質塊状物の外部に流出することはない。
なお、水和硬化体であるコンクリートブロックには実質的に貫通気孔は存在しない。
【００１８】
多孔質塊状物を構成する素材や多孔質塊状物の製造方法は任意であるが、多孔質塊状物は適当な比重（少なくともコンクリート製品よりも大きい真比重）を有していることが好ましく、このため通常は鉱物粒子や金属粒子の集合体或いはそれらの混合物を塊状に固結させたものなどを用いるのが好ましい。具体的には、鉱物粒子や金属粒子の集合体或いはそれらの混合物を適当な密度に締め固め、これを焼成して得られた塊状物、鉱物粒子や金属粒子の集合体或いはそれらの混合物に熱可塑性樹脂等のようなバインダー粒子を添加したものを適当な密度に締め固め、これを熱処理して得られた塊状物などが挙げられる。前記鉱物粒子としては、粘土、スラグ、自然石、砂などが挙げられ、これらの２種以上を混合したものでもよい。
【００１９】
また、多孔質塊状物は微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上であることが好ましい。上記貫通気孔率が１０体積％未満では、先に述べたような貫通気孔が存在することによる本発明の特有の効果、すなわち貫通気孔の存在により気中（陸上）での質量を小さくし且つ水中で貫通気孔内に水を充填させることにより水中重量を確保するという効果が稀釈される。一方、上記貫通気孔率が５０体積％を超えるような多孔質塊状物を工業的に大量生産することは難しく、また仮に製造できたとしてもコンクリート製品並みの水中重量を確保するには真比重がかなり高い多孔質塊状物を用いる必要があり、実際的でない。
【００２０】
また、多孔質塊状物の真比重が２．６を下回るとコンクリートを用いる場合と較べた本発明のメリットが相対的に低下する。また、そのような本発明のメリットをさらに高めるためには、多孔質塊状物の真比重は３．０以上であることが特に好ましい。また、多孔質塊状物の真比重があまり大きくてもコンクリートを用いる場合と較べた本発明のメリットは相対的に低下するため、多孔質塊状物の真比重の上限は８．０程度、望ましくは４．０程度とすることが好ましい。
多孔質塊状物の貫通気孔率は、塊状物の原料となる鉱物粒子等の粒子の粒径、粒度分布、粒形状、原料の締め固めの度合いなどにより調整することができる。また、多孔質塊状物の真比重は塊状物の原料の種類を選択することにより調整することができる。
多孔質塊状物は、その内部に鉄筋等の補強材を有するものであってもよい。
【００２１】
なお、多孔質塊状物の微細な貫通気孔による貫通気孔率は、例えば以下のような方法により測定することができる。まず、多孔質塊状物を水中に浸漬してその貫通気孔内に水を飽和状態まで充填させた後、多孔質塊状物を水中から取り出してその表面の水を払き取り、この多孔質塊状物の質量ｗ１を測定する。次いで、多孔質塊状物を乾燥させ、貫通気孔内の水を実質的に全て蒸発させた後の多孔質塊状物の質量ｗ２を測定する。そして、上記測定された質量の差（ｗ１−ｗ２）が微細な貫通気孔中に充填されていた水の質量に相当するから、この水の質量に基づき、多孔質塊状物の内部に存在する微細な貫通気孔の体積、すなわち貫通気孔率を求めることができる。
【００２２】
次に、微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物（以下、“多孔質ブロック”という）を用いる本発明の水中構造体の設置方法の作用効果を、コンクリートブロックを用いて水中構造物を設置する場合と比較して説明する。ここでは、多孔質ブロックとして真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が３．２、貫通気孔率が２５％のものを使用する場合について説明する。
【００２３】
一般に、海中に構築される傾斜堤や混成堤マウンドなどのような傾斜構造物に用いられる被覆ブロックの所要質量Ｍは、下記の式（ハドソン式）により算出される。
Ｍ＝γｒ・Ｈ３／［Ｎｓ ３・｛（γｒ／γｗ）−１｝３］ ……(1)
ここで、γｒ：被覆ブロックの単位体積質量（ｔ／ｍ３）
γｗ：海水の単位体積質量（＝１．０３ｔ／ｍ３）
Ｈ ：設計波高（ｍ）
Ｎｓ：被覆ブロックの形状、設置部の勾配などにより決まる定数
【００２４】
まず、コンクリートブロックと本発明で用いる多孔質ブロックの所要重量Ｍの比を求めるとすると、両者が相似形とした場合Ｈ３／Ｎｓ ３は等しいので、両者のＡ＝γｒ／｛（γｒ／γｗ）−１｝３の比を求めればよい。
そこで、１ｍ×１ｍ×１ｍの大きさのコンクリートブロックと多孔質ブロックについて、上記Ａの値の比を求めると、以下のようになる。
【００２５】
コンクリートブロックは比重が２．３であるから、単位重量は２．３ｔ／ｍ３である。一方、多孔質ブロックは真比重（貫通気孔を除くブロックとしての比重）が３．２、貫通気孔率が２５％あり、水中では貫通気孔内は水で満たされる。この多孔質ブロックは、気中（陸上）での単位体積質量は２．４ｔ／ｍ３（＝３．２×（１−０．２５）ｔ／ｍ３）であるが、水中での単位体積質量は、貫通気孔内が水で満たされるため２．６５８ｔ／ｍ３（＝２．４＋１．０３×０．２５ｔ／ｍ３）となる。
【００２６】
したがって上記Ａの値は、コンクリートブロックと多孔質ブロックでそれぞれ以下のようになる。なお、多孔質ブロックの場合、気中では貫通気孔内は空であり、水中では貫通気孔内は水で満たされるため、両者の場合でγrの値が異なるが、上記Ａの値は水中での値として求めればよい。
・コンクリートブロック
２．３／（２．３／１．０３−１）３＝１．２２７
・多孔質ブロック
２．６５８／（２．６５８／１．０３−１）３＝０．６７３
【００２７】
上記Ａの各値からして、水中で貫通気孔内が水で満たされた多孔質ブロックの質量は、コンクリートブロックの０．５４８倍（＝０．６７３／１．２２７）あればよいことになる。また、気中での比較では、多孔質ブロックの質量はコンクリートブロックの０．４９５倍（＝０．５４８×２．４／２．６５８）、同じく多孔質ブロックの体積はコンクリートブロックの０．４７４倍（＝０．４９５×２．３／２．４）でよいことになる。
【００２８】
したがって、多孔質ブロックとコンクリートブロックを相似形とすれば、本発明で使用する多孔質ブロックは、重量、体積ともコンクリートブロックの半分程度の大きさでよいことになり、水中においては安定した質量を有する水中構造体を得ることができる一方で、従来のコンクリート製品に較べて質量及び／又は体積を大幅に小さくでき、搬送や沈設・施工の面でのハンドリング性を非常に良好なものとすることができる。
【００２９】
次に、本発明の具体的な実施形態について説明する。
図１は混成堤マウンドの一般的な構造を示す断面図であり、直立部（ケーソン）が設置される捨石基礎マウンドの港外側及び港内側は傾斜面となっており、この傾斜面に被覆材が設置される。また、同様に傾斜面に被覆材が設置されるものとしては、傾斜堤、消波ブロック被覆堤などがある。本発明による水中構造物の設置方法は、特にこのような被覆材の設置に好適なものであると言える。すなわち、本発明法により設置される被覆材は、従来のコンクリート製品に較べて半分程度の厚さで同等の水中質量を確保することができる。
【００３０】
また、本発明による水中構造物の設置方法は、水底に設置される埋設型の導管（パイプライン）やトンネル用の沈埋函などのような水中構造物の浮上を防止するための重し材の設置にも好適である。この種の沈埋函や埋設型の導管は、施工コストの面からは海底になるべく浅く埋設することが好ましいが、埋設深さが浅いとそれだけ浮力による浮上作用が大きく働く。したがって、これらの水中固定構造物の上部に、本発明法によって水中質量が大きい重し材を設置することにより、これら水中固定構造物の浮上作用を適切に抑えることができる。また、沈埋函の上部を被覆保護材（場合により、重し材を兼ねて）で被覆する場合に、本発明法によって被覆保護材を設置すれば、従来のコンクリート製品に較べて半分程度の厚さで済むため、その分、沈埋函の埋設深さを浅くすることができ、この面からも施工コストの低減を図ることができる。
【００３１】
図２は本発明法により重し材が設置された沈埋函（トンネル）の一例を示す断面図であり、海底に浅く埋設された沈埋函の上部に、多孔質塊状物による重し材を設置したものである。
なお、本発明法により設置される重し材は、他の種類の水中固定構造物にも適用できることは言うまでもない。また、本発明法により設置される重し材は、上記沈埋函のように被覆材としての役目も兼ねる場合がある。
【００３２】
さらに、本発明による水中構造物の設置方法は、水底に設置される非埋設型の導管（パイプライン）などのような水中敷設構造物の移動を防止するための移動防止材（固定定着手段）の設置にも好適である。この種の水中敷設構造物は、浮力、潮流や敷設底部の勾配などの影響によって浮揚したり移動したりするおそれがあるため、これを拘束して移動を防止する必要がある。したがって、上記の要因により移動しようとする水中敷設構造物を拘束できるように、本発明によって水中質量が大きい移動防止材を設置することにより、その移動を適切に防止することができる。この場合、移動防止材自体の形態や設置方法は任意であり、要は、水中敷設構造物の機能に支障をきたすような移動を防止できるようなものであればよい。通常、水中敷設構造物が導管などのように比較的小断面のものである場合には、移動防止材の形態を水中敷設構造物を跨ぐような門型のものとし、門型の内側に水中敷設構造物を配置すればよい。この場合、移動防止材は水中敷設構造物の比較的大きな移動（動き）を阻止できるよう、水中敷設構造物を拘束できればよいので、移動防止材と水中敷設構造物は常態において接触していなくてもよい。また、水中敷設構造物が比較的大断面のものであるため、移動防止材を上記のような門型の形態とすることが難しい場合には、例えば、ブロック状などの移動防止材を水中敷設構造物の周囲に複数配置し、この移動防止材を適当な連結手段を介して水中敷設構造物と連結するような形態としてもよい。
【００３３】
図３は、本発明法により移動防止材が設置された非埋設型の導管（パイプライン）の一例を示すもので、水底に敷設された導管に対し、多孔質塊状物による門型の移動防止材（サドルブロック）を導管を跨ぐようにして設置したものである。このような移動防止材は、導管の長手方向で適宜間隔を置いて設置される。
なお、本発明法により設置される移動防止材は、上述した以外の他の種類の水中敷設構造物にも適用できることは言うまでもない。
【００３４】
本発明法により設置される水中構造体としては、以上述べたような被覆材、重し材、移動防止材の他に、例えば、係留用アンカー体（例えば、浮消波堤や浮桟橋などの浮体構造物、大型ブイ、リグなどを保留するためのアンカー）、潜堤用構造体、藻礁用構造体、漁礁用構造体、築磯用構造体、洗掘防止用構造体、水質浄化用構造体、海底マウンド用構造体、護岸被覆用構造体、防波用構造体（例えば、テトラポットなど）、消波用構造体、防潮用構造体（例えば、ケーソンなど）、岸壁用構造体、沈埋函用構造体、根固め用構造体、海底着座式構造物用構造体、人工島用構造体、堰用構造体、ダム用構造体、河床用構造体、魚道用構造体などが挙げれるが、これらに限定されるものではない。要は、水中（部分的に没水する場合も含む）で安定した質量を確保する必要があるあらゆる種類の水中構造体に適用可能である。また、これらのなかでも、機能上水中で安定した質量を有することが求められる係留用アンカー体の設置に特に好適である。
【００３５】
また、本発明法により設置される水中構造体は、多孔質塊状物と他の材料とを連結又は接合したものであってもよく、このその他の材料としてはコンクリート材、金属材など任意の材質のものを用いることができる。この場合、多孔質塊状物のブロックを他の材料に貼り付けてもよい。
以上のような各水中構造体を設置する場合、それぞれの用途に応じた形状、大きさ、密度を有する多孔質塊状物（通常、ブロック体）が用いられることになる。
【００３６】
以上述べた本発明法により水中（部分的に水中に没水する場合も含む）に設置される水中構造体は、上述した多孔質塊状物の微細な貫通気孔内に水が充填され、或いは少なくとも一部の微細な貫通気孔内に水が充填されることにより、上述したように水中で安定した質量が確保される。また、本発明法により設置された水中構造体は、従来のコンクリート製品の半分程度の体積で同等の水中質量を確保することができるため、例えば、先に述べたサドルブロックなどの移動防止材や係留用アンカー体などに適用した場合には、水流を受ける面積を小さくすることができるため、水流に対する高い抵抗性と安定性が得られるという利点もある。
【００３７】
また、本発明法に利用される多孔質塊状物は、通常、それぞれの用途に応じた形状、大きさ、密度を有するブロック体の形態で用いられる。先に述べた理由により、この水中構造体用のブロック体は微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除くブロックとしての比重）が２．６以上、望ましくは３．０以上であることが好ましく、通常、鉱物粒子の集合体を塊状に固結させたものが用いられる。このような水中構造体用のブロック体の素材や製造方法については先に述べたとおりである。
【００３８】
本発明において使用する多孔質塊状物（鉱物粒子を固結させて得られたブロック）の代表例について、コンクリートブロックに対する海中での所要重量比、気中での所要重量比、同じく所要体積比を表１に示す。
同表によれば、本発明法では水中に安定した質量を有する水中構造体を設置することができる一方で、水中構造体用資材（ブロック）の気中での質量及び／又は体積を従来のコンクリート製品に較べて大幅に小さくできることが判る。
【００３９】
【表１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、コンクリート製品に較べて気中での質量や体積が格段に小さい資材を用いて、コンクリート製品と同等若しくはそれ以上の水中重量を有する水中構造物を設置することができる。このため水中構造体用資材の材料を節減できるだけでなく、従来に較べて水中構造体用資材の搬送、沈設・施工などの面でのハンドリング性が格段に向上し、しかも資材の搬送コストも従来に較べて大幅に節約することができるなど、極めて優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】混成堤の一般的な構造を示す断面図
【図２】本発明法により重し材が設置された沈埋函の一例を示す断面図
【図３】本発明法により移動防止材が設置された非埋設型の導管の一例を示す説明図
Claims (18)
- 微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を水中に沈設し、該多孔質塊状物の貫通気孔内に水を充填させることにより、水中に高比重の構造体を設置することを特徴とする水中構造体の設置方法。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。 - 微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を、少なくともその一部が没水するように水中に沈設し、該多孔質塊状物の少なくとも一部の貫通気孔内に水を充填させることにより、水中に高比重の構造体を設置することを特徴とする水中構造体の設置方法。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。 - 多孔質塊状物が、微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上の塊状物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の水中構造体の設置方法。
- 多孔質塊状物が鉱物粒子の集合体を塊状に固結させた塊状物であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の水中構造体の設置方法。
- 多孔質塊状物により設置される構造体が、水中固定構造物の被覆材又は／及び重し材であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の水中構造体の設置方法。
- 水中固定構造物の被覆材が傾斜面の被覆材であることを特徴とする請求項５に記載の水中構造体の設置方法。
- 多孔質塊状物により設置される構造体が、水中敷設構造物の移動防止材であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の水中構造物の設置方法。
- 多孔質塊状物により設置される構造体が、係留用アンカー体、潜堤用構造体、藻礁用構造体、漁礁用構造体、築磯用構造体、洗掘防止用構造体、水質浄化用構造体、海底マウンド用構造体、護岸被覆用構造体、防波用構造体、消波用構造体、防潮用構造体、岸壁用構造体、沈埋函用構造体、根固め用構造体、海底着座式構造物用構造体、人工島用構造体、堰用構造体、ダム用構造体、河床用構造体、魚道用構造体の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の水中構造体の設置方法。
- 微細な貫通気孔を有し、該微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上の多孔質塊状物からなることを特徴とする水中構造体用ブロック。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に置かれた水中構造体用ブロックを水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。 - 鉱物粒子の集合体を塊状に固結させた多孔質塊状物からなることを特徴とする請求項９に記載の水中構造体用ブロック。
- 微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を水中に沈設することにより設置された水中構造体であり、前記貫通気孔内に水が充填されていることを特徴とする水中構造体。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。 - 微細な貫通気孔を有する多孔質塊状物を、少なくともその一部が没水するように水中に沈設することにより設置された水中構造体であり、少なくとも一部の貫通気孔内に水が充填されていることを特徴とする水中構造体。
但し、前記「貫通気孔」とは、水中に設置された水中構造体を水中から引き揚げた際に、多孔質塊状物の姿勢に拘りなく、貫通気孔内に充填された水が当該貫通気孔内に表面張力作用によってそのまま保持されるものをいう。 - 多孔質塊状物が、微細な貫通気孔による貫通気孔率が１０〜５０体積％、真比重（但し、貫通気孔を除く塊状物としての比重）が２．６以上の塊状物であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の水中構造体。
- 多孔質塊状物が鉱物粒子の集合体を塊状に固結させた塊状物であることを特徴とする請求項１１、１２又は１３に記載の水中構造体。
- 水中固定構造物の被覆材又は／及び重し材であることを特徴とする請求項１１、１２、１３又は１４に記載の水中構造体。
- 被覆材が傾斜面の被覆材であることを特徴とする請求項１５に記載の水中構造体。
- 水中敷設構造物の移動防止材であることを特徴とする請求項１１、１２、１３又は１４に記載の水中構造体。
- 係留用アンカー体、潜堤用構造体、藻礁用構造体、漁礁用構造体、築磯用構造体、洗掘防止用構造体、水質浄化用構造体、海底マウンド用構造体、護岸被覆用構造体、防波用構造体、消波用構造体、防潮用構造体、岸壁用構造体、沈埋函用構造体、根固め用構造体、海底着座式構造物用構造体、人工島用構造体、堰用構造体、ダム用構造体、河床用構造体、魚道用構造体の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１１、１２、１３又は１４に記載の水中構造体。
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