JP5656143B2 - 海域制御構造物の施工方法 - Google Patents
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Description
従来の海域制御構造物としては、主に以下に説明する(1)離岸堤、(2)人工リーフ、(3)有脚式離岸堤、(4)没水型離岸堤の構造方式が採用されているが、それぞれの構造方式に対して多くの課題が残されている。
(1)離岸堤は、水深が3m〜10m程度の海底に設置されるもので、主に異形ブロックを海岸線に沿って平行に積み上げた構造であり、長年に亘って侵食対策に多大な実績を残している。しかしながら、この離岸堤は、天端面の高さを平均海面よりも十分に大きく(H.W.L:高潮位から突出する高さが1m〜2m)設定する必要があり、水面上の景観が良くない。しかも、ブロックの散乱等により漁業活動を阻害することがある。
(2)人工リーフは、水深が3m〜5mの海底に設置されるもので、主に石材を積層して天端幅(海岸線に直交する方向の幅で50m〜100m)が広い潜堤構造であり、没水構造であるために水面上の景観を阻害することはないが、漁業者等にとって天端が目視できず危険性があることから天端の水深を十分確保すると、天端幅をさらに広く設定する必要があり、建設コストの高騰につながる。しかも、人工リーフでは、高波浪が続くと、海岸線付近で平均水位が上昇する場合がある。
(4)没水型離岸堤として柔構造潜堤(フレキシブルマウンド)が、ある地域で実用化されている。しかしながら、この柔構造潜堤では、潮位差が大きい海域や海底勾配が急な海岸では消波性能が低下したり、堤体規模が大きくなるほど現地への適用が困難になる場合がある。
また、上述した特許文献1の透過型海域制御構造物では、堤体に傾斜壁が形成されているため、波のはい上がりが大きくなり、所定の透過率を得るための天端高を直立堤に対して相対的に高くする必要がある。しかも、傾斜壁を形成するため、起重機船での吊り作業時のバランスをとるための工夫も必要となる。その結果、天端高を高くする必要があるため水面上の景観を阻害する程度が大きく、また施工面で特に工費に関わる吊り荷作業面で労力を要することになり、多くの課題を残している。
請求項1の発明では、本施工方法の対象となる海域制御構造物においては、消波対象波に対して所要の消波性能を発揮し、海域制御構造物背後の静穏域の確保が可能になる。また、該海域制御構造物では、箱型ブロックは上方及び下方が開放され、陸側壁部及び沖側壁部に透過スリットが形成されるので、箱型ブロックの受ける水平方向からの水平波力を従来の不透過堤体に比べて小さくすることができ、箱型ブロックの受ける揚圧力も極めて小さくすることができる。これにより、海域制御構造物全体の容積を縮減することが可能になり、大幅なコスト削減が実現できる。しかも、箱型ブロックの天端部を除く部分は平均海面下に没水されているために、水面上の景観が改善される。
そして、当該海域制御構造物を海中に設置する施工方法として、当該海域制御構造物を海中に設置するための複数の杭を海底に打設する際、各杭を位置決めするための位置決め部材を使用するので、各杭を所定位置に正確に、また容易に打設することができる。なお、位置決め部材は、杭の本数に対応した杭導用鋼管を所定位置に配置し、各杭導用鋼管を互いに連結部材にて連結したものが採用される。また、この位置決め部材は、海底に打設された複数のH鋼杭等により海面上に支持される。
さらに、海域制御構造物を海中に設置するステップでは、各杭の上端が平均海面下に没水されているが、各杭の上端に設けられ、最も上方にスライドさせた確認用スライド部材を確認することで、各杭に海域制御構造物の杭用孔を容易に挿入することができる。その後、確認用スライド部材は海域制御構造物の杭用孔の天面で押し込まれて下限位置までスライドするようになる。
なお、本施工方法の対象となる海域制御構造物では、所要の消波性能を得ることができ、しかも、海域制御構造物の受ける水平波力及び揚圧力を従来の構造物よりも小さくすることができるので、海域制御構造物全体の容積を縮減することが可能になり、大幅なコスト削減が実現できる。さらに、当該海域制御構造物では。箱型ブロックの天端部を除く部位は平均水面下に没水されているために、水面上の景観が改善される。
まず、本発明の実施形態に係る施工方法の対象となる海域制御構造物1の構造を図1〜図3に基いて説明する。
当該海域制御構造物1は、海岸線に沿う海域に配置されるもので、図1及び図2に示すように、海中に設置され、内部が空洞で上方及び下方が開放される直方体からなる箱型ブロック2と、該箱型ブロック2の陸側壁部5及び沖側壁部6に設けられる透過スリット7と、箱型ブロック2の上面から連続して設けられ、平均海面(M.S.L)から所定天端高h1で突出する天端部3とから構成される。
また、当該海域制御構造物1は、上述した箱型ブロック2がその長辺側が海岸線に沿うように複数組配列されて構成される。なお、平均海面(M.S.L)は平均的な海面水位であり、消波対象海域の水深に対する水位である。
上部箱型ブロック2aは、図1〜図3に示すように、内部が空洞化されると共に上方及び下方が開放される直方体で構成される。詳細には、上部箱型ブロック2aは、陸側に面する所定厚の陸側壁部5と、該陸側壁部5に対向して沖側に面する所定厚の沖側壁部6と、陸側壁部5と沖側壁部6とを一体的に接続する一対の側方壁部8、8と、陸側壁部5の海岸線に沿う全範囲に亘って上方に延びる天端部3とから構成される。また、上部箱型ブロック2aの内部には、十字状の仕切壁部9が対応する陸側壁部5、沖側壁部6、各側方壁部8、8に一体的に接続されて、内部が4室に区画されている。
沖側壁部6にも、陸側壁部5に設けた各透過スリット7と同じ位置で、且つ同じ形状の透過スリット7が形成される。
さらに、十字状の仕切壁部9の内、陸側壁部5及び沖側壁部6と同じ方向に延びる一方の仕切壁部9aにも、陸側壁部5及び沖側壁部6に設けた各透過スリット7と同じ位置に、且つ同じ形状の透過スリット7が形成される。
しかも、下部箱型ブロック2bの陸側壁部5、沖側壁部6及び一方の仕切壁部9aには、上部箱型ブロック2aと同様の透過スリット7が形成される。さらに、下部箱型ブロック2bにも、上部箱型ブロック2aと同様に、平面視で4隅の部位と、陸側壁部5及び沖側壁部6と十字状の仕切壁部9の内他方の仕切壁部9bとの接続部位とに、鋼管杭12が挿入される杭用孔10bがそれぞれ形成されるが、これらの杭用孔10bは貫通して形成される。
要するに、下部箱型ブロック2bは、上部箱型ブロック2aに対して天端部3を設けず、各杭用孔10bが貫通して形成されるものであり、その他の構成は上部箱型ブロック2aと同一である。
なお、開口率は、上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2bそれぞれの陸側壁部5、5に設けた各透過スリット7の総面積と、上部箱型ブロック2aの陸側壁部5及び下部箱型ブロック2bの天端部3を含む陸側壁部5の総面積との比として0.1〜0.2の範囲内の所定値に設定され、上述した実施例では0.16に設定される。
まず、図5には、水平方向から受ける水平波力を当該海域制御構造物1(箱型ブロック2)と従来の不透過型堤体とで比較したデータを示している。なお、○は海底勾配が1/10で、●は海底勾配が1/50である。
図5から解るように、当該海域制御構造物1は従来の不透過型堤体等に比べて、水平方向から受ける水平波力を0.7以下に低減していることが解る。
また、当該海域制御構造物1は、上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2b共に内部が空洞化され上方及び下方が開放されており、鉛直方向に対向する部材が構成されないために、鉛直方向から受ける揚圧力を小さく抑えることが可能になる。
図6及び図7から解るように、(堤体幅B)/(設置位置の波長L)=0.060〜0.273、あるいは波形勾配(設置位置の通過波高H1)/(設置位置の波長L)=0.006〜0.083の条件に対して、KT(透過率)は1例を除き0.6を越えることなく、また、KR(反射率)は0.5を越えることなく、十分な消波性能を備えていることが解る。
以上のように、当該海域制御構造物1では、図4に示すように、上部箱型ブロック2aの天端部3による波エネルギーの反射、上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2bの内部に発生する渦及び多重反射によって波エネルギーの消散を促すことで、消波対象波に対して所要の消波性能を発揮し、海域制御構造物1背後の静穏域の確保が可能になる。
(1)製作ヤードの整備
まず、製作ヤードの地盤支持力を調査して不足する場合は砕石等で補強する。その後、図8に示すように、製作ヤード上に上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2bを製作するための水平な基礎台14をコンクリートにより打設する。
(2)上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2bの形成
次に、図8に示すように、下部箱型ブロック2b用の基礎枠体15を、杭用孔10bとしての鋼管16を間隔を置いて2列×3列(鋼管杭12の本数に対応)で配置し、各鋼管16の上部及び下部を水平方向に延びる連結部材17で連結して構成する。そして、該基礎枠体15を製作ヤードの基礎台14上に載置して、下部箱型ブロック2bの所定形状に沿う内型枠、鉄筋及び外型枠をこの順で組み立ててコンクリートを打設して下部箱型ブロック2bを形成する。また、上部箱型ブロック2aも下部箱型ブロック2bと同様の施工方法で形成する。
なお、上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2bの杭用孔10a、10bとしての鋼管16内にはシアキー(図示略)が取り付けられている。このシアキーは環状突起で軸方向に等間隔で複数取り付けられる。また、下部箱型ブロック2bの外周には、各杭用孔10bに対応するグラウト充填管20が予め取り付けられており(図17参照)、各グラウト充填管20の下端が各杭用孔10bの下端内部に臨むように取り付けられる。
次に、図10に示すように、位置決め部材21を、鋼管杭12よりも若干大径の杭導用鋼管21aを間隔を置いて2列×3列(鋼管杭12の本数に対応)で配置し、各杭導用鋼管21aの上部及び下部を水平方向や斜め方向に延びる連結部材21bで連結して構成する。
(4)位置決め部材21の所定海域への設置及び各鋼管杭12の打設
次に、図11に示すように、位置決め部材21を起重機船25で吊り上げ、海底に打設された複数のH鋼杭22により位置決め部材21を海面上に沿うように支持する。続いて、図12に示すように、各鋼管杭12を位置決め部材21の杭導用鋼管21aに挿入して位置決めして海底に打設する。
なお、鋼管杭12の外周にはシアキー(図示略)が取り付けられている。このシアキーは環状突起で軸方向に等間隔で複数取り付けられる。また、鋼管杭12の外周面の所定高さには、上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2bを受けて支持するための仮受けブラケット23(図13参照)を構成する三角形状のリブが周方向に予め溶接されている。
次に、1組分の鋼管杭12(本実施の形態では全6本)の打設が完了した後、位置決め部材21を撤去する。その後、図13に示すように、潜水士により各鋼管杭12に予め溶接された各リブ上に環状の仮受けプレートを載置して水中溶接を行い仮受けブラケット23を形成するが、その際、各鋼管杭12のリブ上面の高さを測量して、各リブ上の仮受けプレートの上面が略同一平面に位置するように、リブと仮受けプレートとの間に高さ調整用スペーサを適宜介在させる。
なお、各鋼管杭12に設けた仮受けブラケット23は、各鋼管杭12と、上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2bとをグラウトを介して一体化させるまでの間、上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2bを支持するためのものである。
(6)各鋼管杭12内へのコンクリート充填
次に、各鋼管杭12内へ所定高さまでコンクリートを充填する。その後、各鋼管杭12の杭頭部には円錐状の挿入治具(図示略)が取り付けられる。この挿入治具により下部箱型ブロック2bの各杭用孔10bに各鋼管杭12がスムーズに挿入される。
次に、図14に示すように、製作ヤードに置かれている下部箱型ブロック2bを起重機船25で吊り上げ、上部が海面から突出している各鋼管杭12に下部箱型ブロック2bの各杭用孔10bを挿入し、下部箱型ブロック2bを仮受けブラケット23上に載置する。
(8)各鋼管杭12の高さの調整
次に、図14に示すように、この段階では各鋼管杭12の上端は海面から突出している状態であるので、各鋼管杭12の上端を平均水面下に没水させるために各鋼管杭12の上端部を水中切断する。その後、図15に示すように、各鋼管杭12の平均水面下に没水した上端に確認用スライド部材26を最も上方にスライドさせた状態で取り付ける。これにより、確認用スライド部材26が水面から突出するので海上から各鋼管杭12の位置を確認することができる。
確認用スライド部材26は、本実施の形態では、図15に示すように、シャフト26aを鋼管杭12の周方向に90°ピッチで上下方向に4本延在させて、対向するシャフト26a、26aの上端を連結部材26bで連結して構成される。そして、確認用スライド部材26は、その各シャフト26aの下部が鋼管杭12の外周に設けた上下2段のコ字状受け部27、27にスライド自在に取り付けられる。
なお、図15(a)に示すように、確認用スライド部材26を鋼管杭12の上端に取り付ける際は、上述したように、確認用スライド部材26の各シャフト26bの下端を各鋼管杭12の上下2段のコ字状受け部27、27に挿入して、上方から外力を受けない限りその位置が維持できるように取り付けられる。
次に、図15及び図16に示すように、製作ヤードに置かれている上部箱型ブロック2aを起重機船25で吊り上げ、海面から突出している各確認用スライド部材26を介して各鋼管杭12に上部箱型ブロック2aの各杭用孔10aを挿入し、上部箱型ブロック2aを下部箱型ブロック2b上に載置する。この時、上部箱型ブロック2aはその天端部3が陸側に配置されるように設置される。またこの時、図15(b)に示すように、各鋼管杭12の確認用スライド部材26は上部箱型ブロック2aの各杭用孔10aの天壁部により押し込まれて下限位置までスライドする。なお、図16では起重機船25は陸側に位置しているが、沖側に位置してもよい。
(10)グラウトの充填
次に、図17に示すように、上部箱型ブロック2aの各杭用孔10aが形成される部位の天壁部を貫通するように上部グラウト充填管30及び水抜き用管31を取り付ける。この時、上部グラウト充填管30、水抜き用管31及びグラウト充填管20の上端は海上に突出した状態となる。
そして、まず、下部箱型ブロック2bに予め取り付けてあるグラウト充填管20を使用して、グラウトを下部箱型ブロック2bの杭用孔10bの底部から杭用孔10bの内周面と鋼管杭12の外周面との間の隙間に充填する。その後、グラウトの底部からの充填高さが略1m程度に到達したら、上部グラウト充填管30を使用して、上部箱型ブロック2aの杭用孔10aの上部から杭用孔10a、10bの内周面と鋼管杭12の外周面との間の隙間にグラウトを充填する。最終的に水抜き用管31からグラウトが流出した時点で、グラウトの充填完了を判断する。
この結果、各鋼管杭12と、上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2bとがグラウトにより一体化される。
(11)施工完了
最後に、上部グラウト充填管30、グラウト充填管20及び水抜き用管31等を水中切断して、切断穴に樹脂モルタルを充填して海域制御構造物1(箱型ブロック2)の施工が完了する。
そして、図1に示すように、箱型ブロック2の上部箱型ブロック2aに設けた天端部3が平均海面(M.S.L)から所定の天端高h1で突出すると共に、箱型ブロック2の上面は平均海面下に没水されるように設置される。
また、上部箱型ブロック2a及び下部箱型ブロック2bは共に上方及び下方が開放され、それぞれの陸側壁部5及び沖側壁部6には透過スリット7が形成されるので、水平波力を従来の不透過堤体等に比べて小さくすることができ、揚圧力も極めて小さくすることができる。これにより、海域制御構造物全体の容積を縮減することが可能になり、大幅なコスト削減が実現できる。しかも、上部箱型ブロック2aの天端部3を除く部分は平均海面下に没水されているために、水面上の景観が改善される。
Claims (1)
- 海中に設置され、内部が空洞で上方及び下方が開放される直方体からなる箱型ブロックと、該箱型ブロックの陸側壁部及び沖側壁部に設けられる透過スリットと、前記箱型ブロックの上面から連続して設けられ、平均海面から突出する天端部と、から構成される海域制御構造物を海岸線に沿う海域に設置する施工方法であって、
前記海域制御構造物を海中に設置するための複数の杭を位置決めする位置決め部材を海面に設置するステップと、
各杭を前記位置決め部材により位置決めして海底に打設すると共に、各杭から前記位置決め部材を撤去するステップと、
海底に打設された各杭に、前記海域制御構造物に設けた対応する杭用孔をそれぞれ挿入して該海域制御構造物を海中に設置するステップと、
を含み、
前記海域制御構造物を海中に設置するステップでは、前記各杭の上端に設けた上下方向にスライド自在な確認用スライド部材を平均海面から突出させることで各杭の位置を確認することを特徴とする海域制御構造物の施工方法。
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