JP6333106B2 - 海洋構造物基礎ブロック並びにその製作方法、及び基礎構造の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は海洋構造物基礎ブロック並びにその製作方法、及び基礎構造の構築方法に係り、従来の捨石を積み上げて構築される捨石マウンドに代わり、施工の迅速化、耐震性の向上を図った海洋構造物基礎ブロック並びにその製作方法、及び基礎構造の構築方法に関する。

従来のケーソン式防波堤に代表される重力式海洋構造物は、地盤改良された海底面に捨石を投入して積み上げ、所定高さの捨石マウンドを構築し、整地された捨石マウンド上に列状をなして重力式ケーソン等の構造物を沈設し、さらに構造物内に中詰め砂を充填し、構造物の天端に蓋をするように、天端コンクリートを打設し、所定の機能を果たす重力式海洋構造物を完成させるようになっている。

たとえばケーソン式防波堤の設計では、防波堤前面に直接作用する波浪荷重を考慮する以外に、捨石マウンドを介して防波堤に作用する地震時水平力も考慮されている。しかし、兵庫県南部地震や東日本大震災において、ケーソン式防波堤等の海洋構造物が甚大な被害を受けた。これらの被害のほとんどが捨石マンウドの洗掘や崩壊に伴うケーソンの捨石マウンドからの滑落と、想定を遙かに超えた津波による波浪荷重によるケーソンのスライド、転倒であった。

過去の地震によるケーソン式防波堤等の海洋構造物の被災状況の解析結果をもとにした基礎捨石マウンドの補強構造が提案されている（特許文献１）。この解析では、地震時に捨石マウンドを構成している個々の捨石に地震時慣性力が作用したときにケーソンがロッキングすることで捨石マウンドにせん断力が作用し、捨石同士が乗り越えるように転動し、捨石マウンド全体が容易にせん断変形したことが見いだされた。そこで、複数の捨石を連結材で連結した補強捨石を配設することで捨石マウンドのせん断補強を図る対策工が提案されている。

特開２００１−２２０７２７号公報

特許文献１に開示された対策工では、補強捨石を捨石マウンド内に配置することで、捨石同士が転動するのを抑止する効果が発揮されるが、捨石マウンドを構成するほとんどが通常の捨石であるため、巨大地震が発生した場合には、補強捨石以外の捨石間にせん断破壊面が発生し、その破壊面によって捨石マウンドの滑動が発生するおそれがある。

そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、地震時において、防波堤や岸壁構造に用いられる重力式構造物の基礎構造を堅固に構築するための基礎ブロックを提案し、その基礎ブロックにより海洋構造物の基礎構造を構築するようにした海洋構造物基礎ブロック並びにその製作方法、及び基礎構造の構築方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の海洋構造物基礎ブロックは、芯材の両面がゴム板材で挟まれてなるゴム被覆体で、外側面が覆われた鉄筋コンクリート本体を備えたことを特徴とする。

前記芯材は、鋼板あるいは織布であることが好ましく、その芯材の両面がゴム板材挟まれてなるゴム被覆体で鉄筋コンクリート本体を覆うようにすることが好ましい。

海洋構造物基礎ブロックは、前記鉄筋コンクリート本体の側面に、該本体を貫通する連結材挿通孔が形成されるようにすることが好ましい。

また、前記鉄筋コンクリート本体の上下面に上下に積層される部材間のズレ止めボルトを収容する保持穴が形成されるようにすることが好ましい。

さらに、前記ゴム被覆体に固定保持されたアンカー部材が前記鉄筋コンクリート本体内に埋設され、ゴム被覆体が鉄筋コンクリートの表面に保持されるようにすることが好ましい。

海洋構造物基礎ブロックの製作方法として、前記ゴム被覆体に固定保持されたアンカー部材で、コンクリート型枠の内周面に前記ゴム被覆体を固定し、型枠内にコンクリートを打設するようにした海洋構造物基礎ブロックを製作することを特徴とする。

前記海洋構造物基礎ブロックによる基礎構造の構築方法として、その形状に応じた組み合わせた形状をなすように海底面に敷設し、隣接する基礎ブロック同士を、連結材を介して連結しながら、複数段を積層して対象の海洋構造物の基礎構造を構築することを特徴とする。

このとき、前記基礎ブロックの一部の形状に倣ったガイド部材を用いて、前記基礎ブロックの上下方向の位置合わせを行うことが好ましい。

基礎ブロックを積み上げて構築された、海洋構造物としてのケーソン式防波堤の設置状況を示した海洋構造物の基礎構造の概略全体図。 基礎ブロックを積み上げて構築された、海洋構造物としてのケーソン式岸壁構造の設置状況を示した海洋構造物の基礎構造の概略全体図。 本発明の一実施形態の基礎ブロックのゴム被覆体の一部を取り除いて内部コンクリートを示した基礎ブロック全体図。 図３に示した基礎ブロックの断面形状を示した概略断面図。 基礎ブロックの製作手順を示した説明図。 基礎ブロックのゴム被覆体の内部構成を示した断面図。 コンクリート型枠の内面へのゴム被覆体の取付状況および基礎ブロックの内部構成の一部を示した部分断面図。 基礎ブロックの組み合わせと積層により海洋構造物の基礎構造を構築する状態を示した概略説明図（その１：基礎ブロックの組み合わせ例を示した図）。 基礎ブロックの組み合わせと積層により海洋構造物の基礎構造を構築する状態を示した概略説明図（その２：基礎ブロックの積層例を示した図）。 海洋構造物の基礎構造の構築時の基礎ブロックの連結固定例を示した部分断面図。 基礎ブロックを既設ケーソン式防波堤の改修のために用いた設置状況を示した海洋構造物の基礎構造の概略全体図。 図１１に示した既設ケーソン式防波堤の捨石マウンド上での基礎ブロックの設置状況を示した部分拡大斜視図。

以下、本発明の海洋構造物基礎ブロック及び基礎構造の構築方法の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の海洋構造物基礎ブロック１０を積層することで構築された基礎構造上に設置されたケーソン式防波堤を示した断面図である。図２は、海洋構造物基礎構造１上に設置されたケーソン式（重力式）岸壁構造を示した断面図である。図１に示したように、従来捨石を積み上げて構築された捨石マウンドに代わり、平面的に組み合わされた基礎ブロック１０を、さらに複数段積層することで基礎構造１が構築されている。この基礎構造１の基礎ブロック１０間は、後述するように基礎ブロック１０の形状による組み合わせ以外に水平方向および鉛直方向に関して接合手段を介して連結されている。これにより、基礎構造１は、積み上げた際の自重による安定以上に作用外力に対する抵抗性が高められている。また、基礎ブロック１０を平面的に組み合わせて置換砂等で強化された地盤面３（海底面）に敷設され、地盤面３に対して平面に近い載荷面が構成されるため、基礎構造１および重力式構造物（例えばケーソン５）による荷重を分散して均等に地盤面３に伝えることができる。

図２は、ケーソン式（重力式）岸壁構造４において、基礎ブロック１０を積層してケーソン５を設置するための基礎構造１を構築するとともに、ケーソン５の背面に施工される裏込め石施工部分に相当する範囲まで基礎ブロック１０を積層し、ケーソン５の背後地側の安定性の向上を図っている。

以下、この基礎構造１を構成する基礎ブロック１０の構造、形状について図３，図４を参照して説明する。基礎ブロック１０は、平面視して両端にフランジ１０ａを有するＨ字形（図４（ｂ）参照）をなす鉄筋コンクリートブロックで、全外側面がゴム被覆体で完全に覆われている。本実施形態の基礎ブロック１０は、長辺が４（４Ｌ）ｍ、短辺が２（２Ｌ）ｍと３（３Ｌ）ｍ、高さ１（Ｌ）ｍの２種類のタイプからなり、図４各図において、辺長Ｌを基準とした各辺の寸法比が示されている。さらに、基礎ブロック１０内部を貫通する連結材挿通孔１５がブロック１０の長手方向およびフランジ１０ａの長手方向に形成されている。この連結材挿通孔１５は基礎ブロック１０のコンクリート打設用型枠３０（図６（ａ））内にシース管を配管することで、打設したコンクリート１２を貫通するように形成することができる。また、フランジ１０ａの上下面には所定深さのロッド保持穴１６が形成されている。ロッド保持穴１６は、積層される基礎ブロック１０間の位置合わせおよびズレ止め用ロッド２８（図１０）を収容保持する穴として機能する。

図４各図は、基礎ブロック１０の断面構成を示した断面図である。各図に示したように、基礎ブロック１０はコンクリート１２本体の全外側面がゴム被覆体１１で完全に覆われているため、基礎ブロック１０を海中で敷設する作業において、基礎ブロック１０同士がぶつかったりした場合にコンクリート１２が欠けたり、損傷するのを防止できる。またゴム被覆体１１が面接触するため、基礎ブロック１０間の摩擦が向上し、基礎ブロック１０のズレを防止することができる。さらに基礎ブロック１０が海水中に設置されるため、コンクリート１２が海水、海流等の浸食を受けるのを防止する役割も果たす。

ゴム被覆体１１は、このような構成、形状となっているため、後述するように、基礎ブロック１０を平面的に組み合わせて敷設する際に、各基礎ブロック１０の凹部と凸部とが嵌め合わされ、比較的剛性を有するパネル状になる。これらの基礎ブロック１０は後述するように、鋼線ケーブルの連結材で各基礎ブロック１０間の平面内縦横方向が緊結されるため、平面剛性は一層高められる。

本実施形態のゴム被覆体１１は、鋼板からなる芯板２０（たとえば厚さ２ｍｍ）を厚さ６．５〜９ｍｍの再生ゴム板材で両面をサンドイッチした厚さ１５〜２０ｍｍの３層断面構成からなる。このゴム被覆体１１は、図５（ａ）は、ゴム被覆体１１の一断面を示した模式断面図である。同図に示したように、芯板には、所定間隔をあけて縦横にナット２１が配列されており、そのナット２１に合致する皿ネジ２２が取り付けられている。この皿ネジ２２はネジ頭がゴム被覆体１１の表面に露出するように取り付けられており、この皿ネジ２２を外して後述する型枠取付フック２５、アンカーフック２６を取り付けることができる。また、ゴム被覆体１１の表面には、図５（ｂ）に示したように、連続した凹凸模様１１ａが形成されている。これにより隣接する基礎ブロック１０間の摩擦を増大させることができる。なお、芯板２０に代えて所定厚さのキャンバス生地を芯材として用いることができる。キャンバス生地を芯材として用いた場合には、ゴムがキャンバス生地に含浸してゴム被覆と芯材との一体化が図りやすい。

ゴム被覆体１１の成形方法、使用するゴムについて、簡単に説明する。本実施形態でゴム被覆体に使用するゴムは、タイヤ再生ゴムである。タイヤ再生ゴムは、廃タイヤを破砕して粒状または粉状のゴムチップ、ゴム粉にし、所定の加熱、加圧工程を経てマット状に成形して製造される。本実施形態では、ゴム被覆体１１内に封入される芯板とゴム材との密着性を高めるために、芯材の表面に加硫接着剤を塗布し、ゴム材との加硫接着を図ることが好ましい。また、芯材としてキャンバス生地を用いる場合には、加熱加圧工程でゴムと芯材との一体化を図ることができる。

ここで、図６の各図を参照して、基礎ブロック１０の製作手順について説明する。基礎ブロック１０は陸上の製作ヤードで製作される。図６（ａ）は基礎ブロック１０製作用の型枠の平面図である。この型枠３０はユニットタイプの鋼製型枠からなり、高精度の組立、簡易な脱枠が行える。この型枠３０の内周面にゴム被覆体１１をセットする。このゴム被覆体１１を型枠３０に固定するために型枠取付フックが利用される。この型枠取付フックは図７（ａ）に示したように、根元部がゴム被覆体１１内のナット２１に螺着され、フック部分が鋼製型枠３０のせき板面に保持される。これによりゴム被覆体１１を鋼製型枠３０のせき板面に密着させることができる。このとき、他のナット２１にはコンクリート１２側に向いたアンカーフック２６の根元部が螺着されている。このアンカーフック２６は、コンクリート１２側にフック部が突出した状態でゴム被覆体１１に固定されるので（図７（ａ））、コンクリート１２が打設された際（図７（ｂ））、フックがコンクリート１２内に埋設されることになり、ゴム被覆体１１とコンクリート１２との密着が果たされる。

型枠取付フックを介して型枠３０の内面全体にゴム被覆体１１が貼り付けられたら、その内部に構造鉄筋１７を配筋する。配筋作業の前に連結材挿通孔１５、ロッド保持穴１６となるシース管を配置しておくことが好ましい（図６（ｂ））。配筋完了後に型枠３０内にコンクリート１２を打設する。所定の養生期間経過後に脱枠する（図６（ｃ）〜（ｄ））。製作ヤードにおいて、複数個の型枠を使用して、これらの一連の製作工程を実施することにより、基礎ブロック１０を効率よく製作することができる。

次に、基礎ブロック１０を海底面に敷設して海洋構造物の基礎構造１を構築する手順について、図８〜図１０を参照して説明する。基礎ブロック１０は、陸上の製作ヤードで大量に製作されるが、これらは台船を利用して基礎構造１を構築する海域まで搬送される。沈設位置に停泊するクレーン船により敷設位置まで吊り下ろす。海底の敷設位置には潜水士が待機していて、潜水士によって効率よく基礎ブロック１０の位置決めや敷設作業が行われる。従来の捨石投下作業に比べてきわめて安全で効率よい作業を行うことができ、また海域の汚濁防止も図ることできる。

図８では、基礎ブロック１０の平面的な組み合わせを説明するために積層する１段毎にパネル状となるように図示しているが、実際には隣り合う個々の基礎ブロック１０を、後述する連結ロッド等を介して敷設していく。本実施形態において基礎ブロック１０は、図８に示したように、幅の異なる２種類のサイズからなり、これらの２種類の基礎ブロック１０Ａ、１０Ｂを交互に列状に配置していく。また、図８に示したように、上下方向へのブロックの積層作業の精度を高めるために、複数本のガイドプレート６が立設されている。ガイドプレート６は、図示したように、Ｌ字形をなしたステンレススチール製の細長い加工材で、並んだ２個の基礎ブロック１０のフランジ１０ａ部分の四隅に４本が配置され、この４本のガイドプレート６で囲まれた部分に、上下位置で基礎ブロック１０のフランジ１０ａの向きが直交して配置されるように、基礎ブロック１０を敷設する。このガイドプレート６を用いることにより、上下に積層された２段の基礎ブロック１０の位置決め精度が向上し、敷設後の基礎構造１の安定性も向上する。ガイドプレート６の高さは基礎ブロック１０の２段分でもよいし、それよりも長くてもよい。図９は例示的に３段分の基礎ブロック１０が積層された状態を示している。なお、図８，９では、図の簡単化のために、基礎ブロック１０同士を固定する連結材挿通孔１５とロッド保持穴の図示は省略している。

図１０は海洋構造物の基礎構造１として機能させるために、基礎ブロック１０を堅固に連結した状態を示した部分断面図である。同図に示したように、基礎ブロック１０間は、最外周部の連結材挿通孔１５に防錆処理が施された鋼線ケーブル２７が挿通され、所定のテンションを加えた状態で端部定着され、各基礎ブロック１０間の水平方向での連結が保持されている。また、上下方向に対してはロッド保持穴にズレ止めロッド２８が配置されている。なお、基礎ブロック１０敷設時に隣接する基礎ブロック１０間の連結材挿通孔１５に水平方向接続ロッド（図示せず）を挿通して位置決めを行うことも好ましい。この場合、水平方向接続ロッドの両端にテーパを設けておくことで、潜水士による基礎ブロック１０の位置決め作業、連結作業の効率化を図ることができる。図１０は基礎構造１上にケーソン式構造物が載置された状態が示されているが、このようにケーソン式構造物等の海洋構造物を敷設する際は、基礎構造１上に摩擦増大マット７を敷設することが好ましい。摩擦増大マット７としては、摩擦係数を大きくするために、各種パターンの凹凸形状を表面に設けたゴムマットを使用することが好ましい。

図１１は、従来ケーソン式防波堤の捨石マウンド８の法面８ａと天端８ｂの表面に基礎ブロック１０を敷設した状態を示した海洋構造物の基礎構造の概略全体図である。図１２は図１１中の捨石マウンド８の法面８ａと天端８ｂ付近を拡大して示した概略斜視図である。図１２に示したように、従来の捨石マウンド８の表面を覆うように基礎ブロック１０を敷き詰め、各基礎ブロック１０間を鋼線ケーブル２７を用いて連結することにより、捨石マウンド８の表面を堅固にすることができる。このため、地震等が発生した場合にも捨石マウンド８が崩れるのを防止することができる。この工法であれば、従来、多数構築されている捨石マウンド構造の海洋構造物の基礎構造の耐震補強を果たすことができる。また、一度被災して崩れた捨石マウンドを積み直したような基礎構造の場合の耐震補強に利用することも好ましい。

基礎構造１を構成する基礎ブロック１０の最上面には多数の植生促進用の凹所（図示せず）を設けることが好ましい。この凹所には海洋生物が繁殖可能な基盤を埋込み、その部位から海藻や小生物等が繁殖するようにすることができ、早期に基礎構造の表面を海底面の生態系に近い状態に遷移させることができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 基礎構造
５ ケーソン
６ ガイドプレート
７ 摩擦増大マット
１０ 基礎ブロック
１１ ゴム被覆体
１２ コンクリート（鉄筋コンクリート本体）
１５ 連結材挿通孔
１６ ロッド保持穴
２０ 芯板
２１ ナット
２５ 型枠取付フック
２６ アンカーフック
２７ 鋼線ケーブル
２８ ズレ止めロッド
３０ 型枠

Claims (10)

1. 芯材の両面がゴム板材で挟まれてなるゴム被覆体で、外側面が覆われた鉄筋コンクリート本体を備えたことを特徴とする海洋構造物基礎ブロック。
2. 前記芯材は、織布である請求項１に記載の海洋構造物基礎ブロック。
3. 前記芯材は、鋼板である請求項１に記載の海洋構造物基礎ブロック。
4. 前記鉄筋コンクリート本体の側面を貫通するように、水平方向に配列される部材を連結する連結材が貫通する連結材挿通孔が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の海洋構造物基礎ブロック。
5. 前記鉄筋コンクリート本体の上下面に、上下に積層される部材間のズレ止めロッドの保持穴が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の海洋構造物基礎ブロック。
6. 前記ゴム被覆体に固定保持されたアンカー部材が前記鉄筋コンクリート本体内に埋設され、ゴム被覆体が鉄筋コンクリートの表面に保持された請求項１に記載の海洋構造物基礎ブロック。
7. 前記ゴム被覆体に固定保持されたアンカー部材で、コンクリート型枠の内周面に前記ゴム被覆体を固定し、型枠内にコンクリートを打設して請求項１に記載の海洋構造物基礎ブロックを製作することを特徴とする海洋構造物基礎ブロックの製作方法。
8. 請求項１に記載の基礎ブロックを、その形状に応じた組み合わせた形状をなすように海底面に敷設し、連結材を介して隣接する基礎ブロック同士を連結して複数段を積層して対象の海洋構造物の基礎構造を構築することを特徴とする海洋構造物基礎ブロックによる基礎構造の構築方法。
9. 前記基礎ブロックの一部の形状に倣ったガイド部材を用いて、前記基礎ブロックの上下方向の位置合わせを行うようにしたことを特徴とする請求項８に記載の海洋構造物基礎ブロックによる基礎構造の構築方法。
10. 請求項１に記載の基礎ブロックを、その形状に応じた組み合わせた形状をなすように、所定形状に構築された捨石マウンド表面に敷設し、連結材を介して隣接する基礎ブロック同士を連結して前記捨石マウンドの表面を被覆して対象の海洋構造物の基礎構造を補強することを特徴とする海洋構造物基礎ブロックによる基礎構造の構築方法。

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