JP5896519B2

JP5896519B2 - 防波堤構造および引波補強機構

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Publication number: JP5896519B2
Application number: JP2012013096A
Authority: JP
Inventors: 毅琴浦; 浩一朗安野; 吉田　誠; 吉田　　誠
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-01-25
Also published as: JP2013032683A

Description

本発明は、引波に対する補強構造を有する防波堤構造およびそのための引波補強機構に関する。

防波堤は、図９（ａ）のように、一般的に捨石マウンドＭを水底に構築し、その上に重力式のケーソンＫＳを設置することで完成させる。防波堤の被害は一般的に、津波などのような強い波の力により、水平方向への滑動や転倒によりマウンドから転げ落ちる形態が多い。押波に対する防波堤の補強方法として、図９（ａ）のように、ケーソンの背面Ｂに裏込石（または被覆石）ＢＳにより裏込を設置して、前面からの押波波力に対して抵抗力を増加させる方法があり、経済的に優れた方法である（非特許文献１参照）。

また、図９（ｃ）のように、ケーソンＫＳの上部から緊張材ＳＴを鉛直方向に捨石マウンドまたは捨石マウンド下のアンカーＡＣまで延ばして配置し、ケーソンＫＳの上部の定着体ＦＣで緊張させてアンカー構造体を構築することで、ケーソンを補強して定着させる港湾構造物の補強方法・補強構造が提案されている（特許文献１参照）。

特開2011−220028号公報

菊地・新舎・河村・江口「裏込めを有するケーソン式混成堤の安定性の検討」土木学会論文集Ｃ（地圏工学）Vol.67,No.4,474-487,2011

図９（ａ）のようにケーソンＫＳの背面Ｂに裏込石ＢＳにより裏込を構築する方法は、押波時に防波堤が背後に移動して被災することを防ぐことには有効であるが、図９（ｂ）のように引波時に背面Ｂに対し引波波力が作用したとき、ケーソンＫＳが前面Ｆ側に移動し被災することを防ぐことには役立たない。

また、特許文献１のような港湾構造物の補強方法・補強構造は、図９（ｃ）のように、捨石マウンドまたは捨石マウンド下の地盤内にアンカーを増築しなければならないため、大掛かりな作業となる。また、アンカーによる連結は、一般的に大きなアンカーが必要となるため、上述の補強構造におけるアンカーは極めて巨大なものにする必要がある。

また、一般に、防波堤のケーソンは、多量の鉄筋を有するRC構造となるため、構造上、一旦製作した後に、壁に孔を設ける等の手入れを施すと構造の安全性が損なわれる。アンカーから延びる緊張材ＳＴを貫通させるためにケーソンに貫通孔を設けることから、ケーソン補強のためその開口部の処理が必要となるなどの問題が生じる。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、津波などが発生したときの引波に対する防波堤の破壊抵抗力を増大可能な防波堤構造およびそのための引波補強機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態による防波堤構造は、複数のケーソンが並べられて構築される防波堤構造であって、前記ケーソンの港外側の前面に配置されたストッパ部材と、前記ケーソンの港内側の背面側に設置されたカウンタ部材と、前記ケーソン間の隙間に配置されて前記ストッパ部材と前記カウンタ部材とを連結する連結部材と、を有する引波補強機構を備え、前記引波補強機構は、前記ケーソンの背面に引波波力が作用したとき、前記引波波力に抗して前記ケーソンに抵抗力を作用させることを特徴とする。

この防波堤構造によれば、引波補強機構を設置することで、ケーソンの背面に引波波力が作用しても、ストッパ部材とカウンタ部材とを連結する連結部材を介してケーソンに引波波力と反対方向のテンションが作用するので、ケーソンの引波波力に抵抗する抵抗力が大きくなる。また、複数のケーソンを連続して配置して防波堤を所定の距離にして完成させると、各ケーソン間には0.1〜0.3m程度の隙間（目地）が生じるが、この隙間を利用して引波補強機構の連結部材を簡単に配置することができ、構造が簡単であり施工が容易となり、また、ケーソンに対し特別な加工などは不要である。

前記ケーソンの背面に裏込材料を堆積させて裏込を構築し、前記カウンタ部材を前記裏込材料により支持させて設置することが好ましい。ケーソンの背面とカウンタ部材との間の裏込め材料の存在によって引波波力に対する抵抗力が増す。

前記ストッパ部材は前記ケーソンとその隣のケーソンとの間に配置されることが好ましい。

この場合、前記ケーソン間の隙間に発生する水の流れの流速を低減させるように前記ストッパ部材が前記ケーソン間の隙間を塞ぐことで、ケーソン間における洗掘防止を図ることができる。

前記ストッパ部材は前記各ケーソンの前面に個別に配置されるようにし、各ケーソン毎に引波補強機構を設置するようにしてもよい。

なお、前記カウンタ部材は、前記ケーソンが設置される基礎マウンドに接する底版を有することが好ましい。また、前記カウンタ部材は、前記ケーソンが設置される基礎マウンドに対し鉛直方向乃至傾斜方向に延びる鉛直版または傾斜版を有することが好ましい。

本実施形態による引波補強機構は、上述の防波堤構造において用いられる引波補強機構である。

この引波補強機構によれば、防波堤に設置されることで、ケーソンの背面に引波波力が作用しても、ストッパ部材とカウンタ部材とを連結する連結部材を介してケーソンに引波波力と反対方向のテンションが作用するので、ケーソンの引波波力に抵抗する抵抗力が大きくなる。また、複数のケーソンを連続して配置して防波堤を所定の距離にして完成させると、各ケーソン間には0.1〜0.3m程度の隙間（目地）が生じるが、この隙間を利用して引波補強機構の連結部材を簡単に配置することができ、構造が簡単であり施工が容易となり、また、ケーソンに対し特別な加工などは不要である。

本発明の防波堤構造および引波補強機構によれば、津波などが発生したときの引波に対する防波堤の破壊抵抗力を簡単な構造により増大させることができる。

本実施形態による防波堤構造の概略的構成を示す上面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。図１の引波補強機構のカウンタ部材による抵抗力増加効果を説明するための側断面図である。図１の引波補強機構を防波堤に設置する工程（ａ）〜（ｃ）を説明するための図である。図１の引波補強機構におけるストッパ部材をケーソン前面の上部に設置した例を示す側断面図である。図１の引波補強機構におけるストッパ部材をケーソンＫＳ間の隙間のほぼ全面を塞ぐようにした例を示す側断面図である。本実施形態においてストッパ部材を各ケーソンの前面に個別に配置した例を示す斜視図である。図１の引波補強機構におけるカウンタ部材の別の例を示す側断面図である。本実施形態のカウンタ部材として基礎マウンド上に敷設した網状物または格子状物を用いた例を示す側断面図である。従来のケーソン背面に裏込を設置した防波堤構造を示す側断面図（ａ）、図９（ａ）の従来の防波堤構造における問題を説明するための側断面図（ｂ）、および、特許文献１における港湾構造物の補強構造を概略的に示す図（ｃ）である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態による防波堤構造の概略的構成を示す上面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。

図１（ａ）（ｂ）の防波堤構造は、水底Ｇの上に構築した捨石マウンドＭの上にケーソンＫＳを設置し、背面Ｂ（港内側）に割石等による裏込石ＢＳによる裏込を設置して、前面Ｆ（港外側）への押波波力に対して抵抗力を増加させるとともに、引波対策として防波堤補強のための引波補強機構１０を設けている。

図１（ａ）のように、防波堤は、複数のケーソンＫＳを連続して据付・配置して所定の距離にして完成させる。このため、各ケーソンＫＳの間には隙間（目地）ＧＰができるが、隙間ＧＰは0.1〜0.3m程度の間隔を有する。本実施形態の防波堤構造では、この隙間ＧＰを利用して引波補強機構１０を設置する。

図１（ａ）（ｂ）のように、引波補強機構１０は、ケーソンＫＳの前面Ｆに位置するストッパ部材１１と、背面Ｂ側に設置されるカウンタ部材１２と、ストッパ部材１１とカウンタ部材１２との間に配置されて両者を連結する連結部材１３と、を有する。

引波補強機構１０のストッパ部材１１は、たとえば矩形状の鋼板からなり、各ケーソンＫＳの間の隙間ＧＰを跨いで両側のケーソンＫＳの前面Ｆの一部に当接するように配置される。

カウンタ部材１２は、断面形状がＬ字形に構成されて底版１２ａと鉛直版１２ｂとを有し、ケーソンＫＳの背面Ｂ側のマウンドＭ上に設置され、裏込石ＢＳにより裏込めされることで堆積した裏込石ＢＳにより支持されるようになっている。

連結部材１３は、たとえばチェーンやワイヤ等からなり、図１（ａ）のようにケーソンＫＳの間の隙間ＧＰを通して配置され、ストッパ部材１１とカウンタ部材１２とに接続されて両者を連結する。

本実施形態の引波補強機構１０を有する防波堤構造によれば、図１（ｂ）のように、津波などの場合、港内側からの引波時にケーソンＫＳの背面Ｂに引波波力Ｈが作用すると、カウンタ部材１２に連結された連結部材１３を介してストッパ部材１１によってケーソンＫＳに前面Ｆから背面Ｂ側へテンションＴが作用することで、ケーソンＫＳの引波に対する破壊抵抗力が増す。すなわち、図１（ｂ）において引波補強機構１０がない場合には、引波に対して、ケーソンＫＳの自重によるケーソンＫＳの底面とマウンドＭとの間に作用する摩擦力が抵抗力となるだけであるが、引波補強機構１０を設置したことで、摩擦力にテンションＴが加わることにより破壊抵抗力が増加する。

上述の引波補強機構１０は、ストッパ部材１１とカウンタ部材１２と連結部材１３とから構成できるので、簡単な構造で、施工も容易となる。かかる引波補強機構１０を各ケーソンＫＳ間に設置することで、防波堤全体を引波に対して補強することができる。

次に、引波補強機構１０のカウンタ部材１２による抵抗力増加効果について図２を参照して説明する。図２は、図１の引波補強機構１０のカウンタ部材１２による抵抗力増加効果を説明するための側断面図である。

図２のように、引波補強機構１０のカウンタ部材１２をケーソンＫＳの背面Ｂ側のマウンドＭに設置した場合、カウンタ部材１２とケーソンＫＳ本体との間に堆積した砕石等の裏込石ＢＳ（図２のハッチングで示す部分）による荷重ＵがマウンドＭに作用し、裏込石ＢＳとマウンドＭとの間に摩擦力が作用することで、引波波力Ｈに対する抵抗力Ｒが増加する。

すなわち、図１（ｂ）、図２のように、港内側からの引波時にケーソンＫＳの背面Ｂから引波波力Ｈが作用すると、カウンタ部材１２にはストッパ部材１１から連結部材１３を介してテンションＴの反力Ｔ’が作用するが、カウンタ部材１２は、カウンタ部材１２とケーソンＫＳの背面Ｂとの間の図２にハッチングで示す裏込石ＢＳの存在によって反力Ｔ’に抵抗してカウンタとして作用し、ケーソンＫＳの引波に対する破壊抵抗力が増す。

また、本実施形態による引波補強機構１０によれば、ケーソンＫＳ間の目地（隙間）を活用することで設置が可能であり、既存のケーソンに孔を空ける必要がなく、ケーソン壁に孔を設けることによる構造安全性の低下に対処するための開口部の処理などは不要であり、コストがかさまない。また、本実施形態の引波補強機構１０は、新規の防波堤のみならず、既存の防波堤にも容易に設置することができる。

次に、図１の引波補強機構１０を設置する施工工程について図３を参照して説明する。図３は図１の引波補強機構１０を防波堤に設置する工程（ａ）〜（ｃ）を説明するための図である。

図３（ａ）のように、水底Ｇ上に捨石により構築された基礎マウンドＭの上にケーソンＫＳが設置され、カウンタ部材１２を作業船ＳＰのクレーンＣＲによりワイヤＷＲで吊り下げて、ケーソンＫＳの背面Ｂ側の基礎マウンドＭ上に設置する。

次に、図３（ｂ）のように、ストッパ部材１１，連結部材１３を作業船ＳＰのクレーンＣＲによりワイヤＷＲで吊り下げて、ストッパ部材１１をケーソンＫＳの前面Ｆに設置し、ストッパ部材１１から延びる連結部材１３をケーソン間の隙間ＧＰを通して背面Ｂ側のカウンタ部材１２に接続する。

次に、図３（ｃ）のように、作業船ＳＰなどのクレーンＣＲによりワイヤＷＲで吊り下げたグラブＧＢで砕石等の裏込石ＢＳをケーソンＫＳの背面Ｂ側に投入し、裏込石ＢＳによりカウンタ部材１２を支持するとともに背面Ｂ側に裏込を構築する。

上述のようにして、防波堤のケーソンに図１の引波補強機構１０を設置することができる。この場合、必要に応じて潜水士が水中で作業する。また、引波補強機構１０を設置する防波堤が新規であっても既設であっても、図３の各工程により設置することができる。

本実施形態において、ケーソンＫＳの前面Ｆに配置するストッパ部材１１は、図１（ｂ）のように下部に設置したが、これに限定されず、下部・中部・上部のいずれに設置してもよい。たとえば、図４のように、ストッパ部材１１をケーソンＫＳの前面Ｆの上部に設置し、ストッパ部材１１とカウンタ部材１２とをワイヤやチューン等からなる連結部材１３で連結する。なお、ストッパ部材１１は、ケーソンに公知のアンカーボルト等を用いて固定するようにしてもよい。

また、図５のように、高さ方向の寸法を大きくしたストッパ部材１１ＡをケーソンＫＳの前面Ｆに設置し、ケーソンＫＳ間の隙間ＧＰ（図１（ａ））のほぼ全面を塞ぐことで、隙間ＧＰに発生する水の流れの流速を低減させることができ、捨石による基礎マウンドＭの洗掘防止効果を期待できる。また、ケーソンＫＳの転倒防止の効果も期待できる。

また、ストッパ部材を必ずしもケーソン間に跨るように配置する必要はなく、たとえば、図６のように、ケーソンＫＳの前面Ｆの幅に対応するストッパ部材１１Ｂを用い、ワイヤ等からなる連結部材１３をストッパ部材１１Ｂの両脇からケーソン間の隙間を通してカウンタ部材１２に接続するようにしてもよい。このように、ストッパ部材を各ケーソンの前面に個別に配置することで、各ケーソンに対し引波補強機構をそれぞれ設置するようにしてもよい。

また、カウンタ部材の形状は、図１（ｂ）のような形状に限らず、たとえば、図７のように、カウンタ部材１２を底版１２ａのほぼ中央から鉛直版１２ｂが鉛直方向に直立するような逆Ｔ字型の構造としてもよい。

また、図８のように、カウンタ部材として、基礎マウンドＭの平坦面から法面２０へ敷設した、ジオテキスタイルのような機能を有するチェーンやワイヤ等で構成された網状物（または鋼製の格子状物）１２Ａを利用してもよい。

以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。たとえば、本実施形態では連結部材１３にチェーンやワイヤ等の可撓性部材を用いたが、本発明はこれに限定されず、連結部材１３として、たとえば、隙間ＧＰに配置可能でかつワイヤ等よりも剛性のある形鋼や鋼板や棒鋼などを用いてもよい。

また、カウンタ部材は、図１（ｂ）や図７に示すものに限定されず、たとえば、重力式のものをマウント上に設置するようにしてもよい。これらのカウンタ部材は、たとえば、コンクリートや鋼板から構成することができる。かかるカウンタ部材として、港湾構造物に用いられる控え版などの控え工を利用することができる。

また、引波補強機構１０を構成するストッパ部材１１，カウンタ部材１２，連結部材１３には、防錆のための公知の被覆処理等を行うようにしてもよい。

また、図１（ｂ）等においては、カウンタ部材全体が裏込石の中に埋没しているが、本発明はこれに限定されず、裏込石からカウンタ部材の天端の一部が露出していてもよい。

１０引波補強機構１１，１１Ａ，１１Ｂストッパ部材１２カウンタ部材１２ａ底版１２ｂ鉛直版１３連結部材２０法面ＫＳケーソンＦ前面Ｂ背面ＢＳ裏込石Ｇ水底ＧＰ隙間Ｈ引波波力Ｍ基礎マウンド、マウンドＲ破壊抵抗力ＴテンションＴ’ 反力Ｕ荷重

Claims

複数のケーソンが並べられて構築される防波堤構造であって、
前記ケーソンの港外側の前面に配置されたストッパ部材と、
前記ケーソンの港内側の背面側に設置されたカウンタ部材と、
前記ケーソン間の隙間に配置されて前記ストッパ部材と前記カウンタ部材とを連結する連結部材と、を有する引波補強機構を備え、
前記引波補強機構は、前記ケーソンの背面に引波波力が作用したとき、前記引波波力に抗して前記ケーソンに抵抗力を作用させることを特徴とする防波堤構造。
前記ケーソンの背面に裏込材料を堆積させて裏込を構築し、
前記カウンタ部材を前記裏込材料により支持させて設置することを特徴とする請求項１に記載の防波堤構造。
前記ストッパ部材は前記ケーソンとその隣のケーソンとの間に跨いで配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の防波堤構造。
前記ケーソン間の隙間に発生する水の流れの流速を低減させるように前記ストッパ部材が前記ケーソン間の隙間を塞ぐことを特徴とする請求項３に記載の防波堤構造。
前記ストッパ部材は前記各ケーソンの前面に個別に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の防波堤構造。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の防波堤構造に用いられることを特徴とする引波補強機構。