JP6283765B1 - ケーソン堤体構造物の防砂構造 - Google Patents
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Abstract
Description
ケーソン10の据付けにあたり、地震対策等として隣り合うケーソン10の間に10〜20cm程度の目地部G(目開きまたは間隙)を有している。
目地部Gを通じた波力による埋立土21の吸い出しを規制するため従来は、ケーソン10の陸側に目地部Gの縦方向に沿って連続した防砂板30を取り付けて閉鎖すると共に、裏込材20の周囲を防砂シート31で覆っている(特許文献1,2)。
土砂の吸い出しが生じると、埋立土21の内部に空洞22が形成され、この空洞22が経時的に拡張していく。
空洞22の有無やその大きさを地表側から目視で確認することが難しい一方で、空洞に起因した突発的な臨海部の陥没事故が後を絶たず、その空洞対策が喫緊の課題となっている。
<2>地表側から鉄筋を差し込む等して空洞22の発見を行っているが、その発見に多大のコストと時間がかかる。
<3>臨海部の陥没事故を防止する方法のひとつとして、ケーソン10の陸側を全面開削し、損傷した防砂板30および防砂シート31を新たなものに付け替えて施工をやり直す方法が挙げられる。
この方法はケーソン堤体構造物の全長に亘って工事することになるので、陸側の開削量と埋戻し量が莫大となって工費および工期両面での負担が大きいだけでなく、防砂板30等が損傷すると都度全面改修工事を繰り返さなければならない。
<4>土砂の流出防止手段として、既設のケーソン躯体の側面の一部を切除して拡幅縦穴を開設し、この拡幅縦穴内に各種素材の目地材を挿入して遮水する方法が提案されている。
この方法は拡幅縦穴を形成するためにケーソン躯体を切除するので、切除工事が大掛かりとなるだけでなく、拡幅縦穴が断面欠損となってケーソン10の強度に大きな悪影響を及ぼす。
今後の気候変動が深刻化する傾向を考慮すると、ケーソン10の強度低下は避けなければならない。
<5>拡幅穴に挿入する目地材として遮水性シートをロール状に巻いた目地材が知られている(特許文献3)。
このロール状に巻いた目地材は波浪や潮汐変動等に対する耐久性が低く短期間で損傷する問題の他に、ロール状に巻いた目地材の形状復元力が弱いために目地部Gの封鎖力が小さい問題と、目地材の下部と凹凸のある基礎捨石マウンド11の上面との間に隙間を生じて、遮水効果を十分に発揮することができないといった多くの問題を内包している。
<6>他の土砂の流出防止手段として、目地材としてモルタル等の固結材を目地部G内に充填して封鎖する方法が知られている。(特許文献4)
固結材製の目地材は無筋構造であるために波力で粉砕され易い問題や、不等沈下や地震等により隙間Gの拡張方向にケーソン10が変位すると目地材がこの変位に追従できずに新たな目地部が生じるといった問題がある。
さらに、固結材を袋詰めの形態で使用することから、目地部Gの隅々まで目地材が封鎖されているかどうか外部から把握できず遮水に対する信頼性の点でも問題がある。
<1>既設の防砂板または防砂シートの延命化を図り、臨海部における空洞の発生または空洞の拡張に起因する陥没を効果的に抑制すること。
<2>防砂板に達する波力を効率よく減衰しつつ、埋立土の流出を効果的に規制すること。
<3>ケーソンの躯体を切除せずに緩衝保護材を目地部内に簡単に設置できること。
<4>現場により形状が異なる目地部に対する対応性に優れ、ケーソンの変形時にも追従できること。
<5>コンクリートや鋼材等の剛性体と比べて波力による損傷を受け難く、長期間に亘って防砂機能を持続できること。
本発明では目地部内に縦向きに緩衝保護材を設置し、緩衝保護材が波力の減衰作用と土砂の流出抑制作用を発揮する。
緩衝保護材はメッシュ構造を呈するラッセル網等の緩衝編地と、緩衝編地を目地部内に位置決めする単数または複数の位置決めガイド材とからなる。
位置決めガイド材を介して目地部内に敷設した緩衝編地が防縮変形をすることで目地部内に浸入した透過波を減衰して防砂板に到達する波力(波圧)を減衰する。
防砂板の保護を図るため、緩衝編地は防砂板の高さまで敷設することが望ましい。
緩衝編地の一部に重錘を付設して緩衝編地の重量を増すと緩衝編地の落とし込みがし易くなるだけでなく、敷設後に緩衝編地の浮上を抑制できる。
位置決めガイド材は管体、棒体、またはロープの何れかを使用し、緩衝編地の網目に挿通して使用する。
<1>ケーソン堤体構造物の陸側全面を開削して新たな防砂板や防砂シートに付け替える大規模工事を行わずに、ケーソンの目地部内に緩衝保護材を設置することで目地部内に浸入する波力を効率よく減衰できて防砂板または防砂シートの延命化を図ることができる。
したがって、臨海部における空洞の発生または空洞の拡張を抑制できて、空洞に起因した突発的な臨海部の陥没事故の発生を低減することができる。
<2>数十年前に敷設したケーソン堤体構造物の防砂材(防砂板、防砂シート)の老朽化が進行している。
ケーソン堤体構造物に緩衝保護材を設置した防砂構造を適用することで、吸い出しと陥没の抑止に向けたケーソン堤体構造物の長期に亘る維持管理、並びに、喫緊の状況にあるケーソン堤体構造物の即効性のある防災工法として幅広く活用することができる。
<3>目地部内に敷設した緩衝編地が膨縮変形をすることで目地部内に浸入した透過波を効率よく減衰できると共に、防砂板に到達する波力を減衰することができる。
<4>メッシュ構造の緩衝編地が防砂機能を発揮するので、防砂板や防砂シートと協働して埋立土の吸い出し防止効果が向上する。
<5>簡易な位置決めガイド材を用いて緩衝編地を落とし込むだけの簡単な作業で以て目地部内へ敷設できるので、緩衝保護材の設置作業を簡単に行えるだけでなく、緩衝編地の交換も簡単に行える。
<6>緩衝編地は現場により形状が異なる目地部に対応して敷設でるだけでなく、ケーソンの変形時にも緩衝編地が追従して目地部を閉鎖できる。
<7>ケーソンの躯体を切除せずに緩衝保護材を目地部内へ設置できるので、既設のケーソンの強度に悪影響を及ぼす心配がない。
<8>緩衝編地が可撓性を有するメッシュ構造物であるので、コンクリートや鋼材等の剛性体と比べて波力による損傷を受け難く、長期間に亘って防砂機能を持続することができる。
本発明が前提とするケーソン堤体構造物は図6で説明した護岸や岸壁等を含むケーソン堤体構造物と同じであり、捨石マウンド11上に敷き並べた複数のケーソン10と、ケーソン10の陸側を礫や砕石等で埋め戻した裏込材20と、裏込材20の後方を土砂で埋め戻した埋立土21とを具備する。
ケーソン10の海側は図示を省略しているが消波ブロックや被覆石類で覆われている。
ケーソン10は内部に土砂が充填してあり、その上口は場所打ちコンクリートにより製作した上部工14により閉鎖されている。
ケーソン堤体構造物は防砂手段である防砂板30と防砂シート31とを具備している。
防砂板30は公知のゴム製や樹脂製等の帯板であって、隣り合うケーソン10の陸側の背面に縦向きに取り付けてある。
防止シート31も公知の素材からなり、裏込材20の周囲を覆っている。
以上のケーソン堤体構造物はすべて公知である。
本発明では目地部G内に緩衝保護材40を収容し、緩衝保護材40に浸入波の波力を減衰させることで防砂板30の保護および補強を図ると共に、防砂シート31に及ぼす波力の影響を長期的に抑えて、最終的に防砂板30と防砂シート31の延命化を図るものである。
緩衝保護材40は、緩衝編地41と、緩衝編地41を目地部G内に位置決めする位置決めガイド材45とからなる。
緩衝編地41は可撓性および通水性を有するメッシュ(網地)構造を呈する単数の編地または複数の編地の積層体からなる。
本例では緩衝編地41を単数の編地で構成する形態について示すが、上下を開放した筒状の形態で使用してもよい。
何れの形態にあっても緩衝編地41の下部を目地部G内に露出する捨石マウンド11に着床させて使用する。
図2を参照して説明すると、緩衝編地41は、例えば編糸を一重又は二重以上に編成した編地(例えばラッセル網、無結節網等)からなり、複数の束糸42で囲まれた六角形または菱形形の網目43を有する。
編地の編糸としては、例えばポリエステル繊維糸、ポリアミド繊維糸、ポリアクリル繊維糸等の合成繊維糸、又は綿糸、麻糸等の天然繊維糸等を単独又は混繊して使用できる。実用上はポリエステル等の合成繊維糸を二重に編成したラッセル網を使用できる。
緩衝編地41は軽量素材であるので、緩衝編地41の下部に重錘44を付設すると緩衝編地41の落とし込みがし易くなるだけでなく、緩衝編地41の敷設後に波力の影響を受け難くなる。重錘44は緩衝編地41の全体に亘って均等に付設してもよい。
目地部G内に設置する緩衝編地41の設置範囲は波浪条件等を考慮して適宜選択するが、防砂板30の保護の観点から防砂板30の設置高さが望ましい。
目地部G内に設置する緩衝編地41の奥行方向の寸法は適宜でよいが、目地部Gの横幅以上の寸法であればよい。
更に緩衝編地41がメッシュ(網地)構造を呈しているため、目地部Gの横幅方向に対しては緩衝編地41を目地部G内に密実となるように強制的に外力を加えて詰め込む必要はなく、自重を利用して緩衝編地41の一部が隣り合うケーソン10,10の両側面に当接する程度でよい。
目地部G内に浸入する波力を減衰する緩衝材の素材を考慮した場合、その素材には少なくともつぎの複数の特性が求められる。
〔特性1〕耐衝撃性:波力により破壊されないこと。
〔特性2〕耐腐食性:腐食による機能喪失がないこと。
〔特性3〕緩衝性能:剛性が小さく波力エネルギーの減衰効果が高いこと。
〔特性4〕定置性:自己劣化(経年劣化)がし難く、引波等を受けてもバラケない。
〔特性5〕追従性:地震時等においてケーソンの変位に追従できること。
〔特性6〕設置容易性:様々な現場形状が異なっていても適応が可能であること。
繊維製ロープは固体としての形態保持性が難しいために繰り返し波力を受けるとバラけ易い。
以上の素材の比較検討により、緩衝材として編地素材を選択した。
緩衝編地41と位置決めガイド材45とを組み合せた緩衝保護材40は、既述した特性1〜6のすべてを満足するものであることが実験により確認できた。
位置決めガイド材45は目地部G内へ緩衝保護材40を落とし込んで設置するためのガイド部材としての機能と、目地部G内に設置した後に緩衝編地41が流出しないように位置決めする部材として機能する。
本例では位置決めガイド材45が緩衝編地41の網目43に差し込んで縦向きに付設した複数の鋼管で構成する形態について示すが、位置決めガイド材45は上記した二つの機能を有していれば鋼管以外に棒体やロープ材でもよい。
位置決めガイド材45を緩衝編地41の網目43を利用して差し込めば、緩衝編地41に対して位置決めガイド材45を簡単に取り付けできる。
位置決めガイド材45は、ケーソン10の上部工14のスリット15を通じて目地部G内へ建込み可能な全長を有する。
本例では緩衝編地41の両端部近くに位置決めガイド材45を設けた形態を示すが、位置決めガイド材45は緩衝編地41の中央一箇所、または間隔を隔てて三箇所以上に設けてもよい。
本発明では以下に説明するように、位置決めガイド材45に沿わせて緩衝編地41を落とし込むだけの簡単な作業で以て緩衝保護材40を目地部G内へ敷設することができる。
ワイヤーソー等によるカットを施して目地部Gの真上の上部工14にスリット15を開設して目地部Gと連通させる。ケーソン10の躯体は一切切除しない。
間隔を隔てて複数の位置決めガイド材45を目地部G内に建込み、位置決めガイド材45の下端を捨石マウンド11に着床させる。
また位置決めガイド材45の建込み間隔が広い場合は、位置決めガイド材45の下部間に間隔保持用の梁材を取付けておく。
図3を参照して説明すると、上部工14から突出する位置決めガイド材45の上部に網目を通しながら緩衝編地41を位置決めガイド材45に沿わせて落とし込む。
緩衝編地41は自重によりスリット15と目地部Gを通過し、緩衝編地41の下部が捨石マウンド11に着床する。
ケーソン10間の目地部Gの形状はすべてが同一ではなく、現場によって形状が様々異なっている。緩衝編地41が可撓性を有することから、目地部Gの形状が異なっていても目地部G内に落とし込まれた緩衝編地41は目地部Gの形状に追従しながら変形して目地部Gの底部からスリット15へ向けて空間内における敷設高さを増していく。
緩衝編地41の敷設高さ(嵩高)が不足する場合は、追加用の緩衝編地41の網目を位置決めガイド材45に挿通しながら追加して敷設する。
緩衝編地41を追加して敷設する際、上下の緩衝編地41同士をクレモナロープ等でしっかりと繋ぎ合わせる。
緩衝編地41の網目に位置決めガイド材45を挿通して製作した緩衝保護材40をスリット15の真上に配置し、位置決めガイド材45と共に緩衝編地41を落とし込む。
この際、位置決めガイド材45の下端から緩衝編地41が抜け落ちないようにしておく。
要は目地部Gの所定の高さまで敷設した緩衝編地41が位置決めガイド材45により位置決めされていればよい。
緩衝編地41を所定の設置高さまで設置したら、固定具16を介して位置決めガイド材45の上部を上部工14に固定する。
本例では目地部Gの空間の一部に緩衝保護材40を敷設して設置した形態を示すが、目地部Gの奥行方向に沿って空間全域に亘って緩衝保護材40を設置してもよい。
このように緩衝保護材40を目地部G内に設置するには、大型重機や専用機材が不要であり、作業員による人力で以て短時間のうちに簡単に設置することができる。
図3〜5を参照しながら緩衝保護材40の各種作用について説明する。
海側から目地部G内に浸入した透過波(押波)が防砂板30へ到達する前に、緩衝編地41に浸透する。透過波は緩衝編地41の扁平された網目43を通過するだけでなく、束糸42内へも浸透することで波力エネルギーと波圧が減衰される。
緩衝編地41に作用した波力は最終的に位置決めガイド材45を通じて捨石マウンド11と上部工14に支持される。
緩衝編地41を浸透する際に波力エネルギーが減衰されるため、防砂板30に大きな波力エネルギーを保有した押波が直撃せずに済み、しかも防砂板30に到達した波によって大きな反射波も生じない。
このように目地部G内に押波と引波が生じる都度、緩衝編地41が変形しつつ収束と展開を繰り返すことで波力エネルギーを効率よく減衰することが可能となる。
通常時の透過波の透過率8割に対して、緩衝保護材40を使用した場合は、最大、平均両振幅にして透過率2割以下と透過波を大幅に低減し得ることを実証実験により確認することができた。
防砂板30の耐用期間の大幅延長に伴い、既設の防砂シート31の耐用期間も大幅に延びて、空洞の発生要因である土砂の吸い出しリスクを長期間に亘って抑制することができる。
目地部G内に敷設された緩衝編地41は土砂の吸い出し防止作用も発揮する。
仮に防砂板30および防砂シート31の一部に損傷が生じていて、埋立土21内に浸水していたとしても緩衝編地41が埋立土21に対する押波や引波の伝播を弱めるので、埋立土21内の土砂が吸い出され難くなる。
万一、土砂が目地部G内に吸い出されてもメッシュ構造の緩衝編地41が土砂の透過を阻止するので、目地部G内から外海へ向けた土砂の流出が規制される。
土砂の吸い出し防止作用は緩衝編地41が防砂板30から離隔していても発揮するが、緩衝編地41を防砂板30に当接させておくと、土砂の吸い出し防止効果がさらに向上する。
時間の経過に伴い緩衝編地41の一部が摩滅しても、自重により緩衝編地41が沈降することで摩滅分が補填される。
そのため、緩衝編地41の一部が摩滅しても摩滅した箇所が空洞化してそのまま残ることはない。
したがって、緩衝保護材40による波力の緩衝作用および土砂の吸い出し防止作用を良好な状態で長期間に亘って持続することができて、定期的なメンテナンスは不要である。
緩衝編地41の摩滅量が増えて緩衝編地41全体の敷設高さが低減したときは、位置決めガイド材45を介して既設の緩衝編地41の上に新たな緩衝編地41を追加して敷設すればよい。
老朽化等により緩衝編地41が損傷したときは、緩衝保護材40を引き上げ、新たな緩衝編地41に付け替えて再敷設することも可能である。
緩衝保護材40の交換作業は緩衝保護材40のみの交換で済むため短時間のうちに簡単に行うことができる。
11・・・捨石マウンド
12・・・消波ブロック
14・・・上部工
15・・・スリット
20・・・裏込材
21・・・埋立土
30・・・防砂板
31・・・防砂シート
40・・・緩衝保護材
41・・・緩衝編地
42・・・束糸
43・・・網目
44・・・重錘
Claims (8)
- 隣り合うケーソンの側面間に形成された目地部を防砂板で閉鎖し、ケーソンの背面側の裏込材を防砂シートで被覆したケーソン堤体構造物であって、
前記目地部内に縦向きに緩衝保護材が設置され、
前記緩衝保護材が着床して目地部内に敷設されるメッシュ構造を呈する緩衝編地と、
前記緩衝編地を目地部内に位置決めする単数または複数の位置決めガイド材とからなり、
波力を受けた前記緩衝編地が目地部内で膨縮変形し得るように、位置決めガイド材を介して緩衝編地が目地部内に敷設されていることを特徴とする、
ケーソン堤体構造物の防砂構造。 - 前記緩衝編地が防砂板の高さまで敷設されていることを特徴とする、請求項1に記載のケーソン堤体構造物の防砂構造。
- 前記緩衝編地が防砂板に当接して敷設されていることを特徴とする、請求項1または2に記載のケーソン堤体構造物の防砂構造。
- 前記緩衝編地がラッセル網であることを特徴とする、請求項1乃至3の何れか一項に記載のケーソン堤体構造物の防砂構造。
- 前記緩衝編地の一部に重錘が付設されていることを特徴とする、請求項1乃至4の何れか一項に記載のケーソン堤体構造物の防砂構造。
- 前記位置決めガイド材が緩衝編地の網目に挿通されていることを特徴とする、請求項1乃至5の何れか一項に記載のケーソン堤体構造物の防砂構造。
- 前記位置決めガイド材が捨石マウンドとケーソン上部工との間に縦向きに張設されていることを特徴とする、請求項1または6に記載のケーソン堤体構造物の防砂構造。
- 前記位置決めガイド材が管体、棒体、またはロープの何れか一種であることを特徴とする、請求項6または7に記載のケーソン堤体構造物の防砂構造。
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