JP6614732B1 - 津波防波堤、及び、津波減衰構造 - Google Patents

Abstract

【課題】津波のエネルギーを減衰させる津波防波堤において、津波に対する安定性を向上させる。【解決手段】防護対象の陸地の前面海域に設けられる津波防波堤１０は、地盤１５に支持されて地盤１５から水面上に延びており、水面下において津波を通過させる骨組構造１２と、水面より上側の高さにおいて上下方向に間隔を空けて骨組構造１２に固定され、沖側から岸側に向かって高さが増すように傾斜した複数の傾斜板１４とを備え、複数の傾斜板１４の沖側では、上下に隣り合う傾斜板１４の間に津波の流入部２５が形成され、複数の傾斜板１４の岸側では、傾斜板１４上を岸側に向かって斜め上に流れた津波を海面に落下させる落差が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、津波のエネルギーを減衰させる津波防波堤等に関する。

従来、津波対策の海洋構造物としては、岩手県の釜石港など湾口に設置されていたような、津波を受け止めるケーソン式の防波堤が考えられていた。しかし、東日本大震災では、設計外力を超える大津波や洗堀により釜石港の防波堤は大きく損壊し、津波は、ハザードマップで想定していた浸水域を大きく超えて侵入し、甚大な被害をもたらした。そのため、大津波から沿岸地域を完全に防護することは不可能であると考えられるようになってきている。

特許文献１には、津波の被害を軽減するために、津波のエネルギーを減衰させる津波防波堤が記載されている。この津波防波堤は、沿岸海域の海底に設置されており、沖合から沿岸地域に向かう津波の流れを上方に案内する傾斜した案内面を有して金属材で形成された防波壁を備えている。そして、防波壁は、金属材で枠状に形成され海底に固定された設置枠に支持されている。

特許第５４３０６４１号公報

ところが、特許文献１に記載の津波防波堤は、津波の流れを上方に案内するように構成されているため、津波が衝突した際に防波壁に対し大きな水平荷重が作用する。また、水面下でも大きな水平荷重が作用する。そのため、津波に耐え得る設計断面を実現させることは困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、津波のエネルギーを減衰させる津波防波堤において、津波に対する安定性を向上させることを目的とする。

上述の課題を解決するべく、第１の発明は、防護対象の陸地の前面海域に設けられる津波防波堤であって、地盤に支持されて該地盤から水面上に延びており、水面下において津波を通過させる骨組構造と、水面より上側の高さにおいて上下方向に間隔を空けて骨組構造に固定され、沖側から岸側に向かって高さが増すように傾斜した複数の傾斜板とを備え、複数の傾斜板の沖側では、上下に隣り合う傾斜板の間に津波の流入部が形成され、複数の傾斜板の岸側では、傾斜板上を岸側に向かって斜め上に流れた津波を海面に落下させる落差が形成されている、津波防波堤である。

第２の発明は、第１の発明において、傾斜板の上面は、撥水コーティング層により被覆されている。

第３の発明は、第１又は２の発明の津波防波堤が、岸沖方向に複数設置されている、津波減衰構造である。

本発明では、地盤に支持された骨組構造に対し、複数の傾斜板が固定されている。複数の傾斜板は、水面より上側の高さにおいて上下方向に間隔を空けて設けられ、沖側から岸側に向かって高さが増すように傾斜している。従って、沖側から到来した津波は、津波防波堤を通過する際に、上下方向に並ぶ複数の傾斜板の各々の上側を岸側に向かって斜め上に流れる。その際に、津波のエネルギーが減衰する。さらに、各傾斜板の上側を通過した津波は、各傾斜板の岸側の落差で海面に落下する。その際に、津波のエネルギーはさらに減衰する。また、各傾斜板から落下した津波は海中に入り込むため、海中を横方向に押し寄せる津波のエネルギーも減衰する。そのため、津波防波堤の背後の陸地における津波の被害を軽減させることができる。

また、本発明では、各傾斜板の上側を津波が流れるようにして岸側で津波を落下させるため、津波の流れを上方に案内する従来の津波防波堤に比べ、水面上において津波防波堤に作用する津波の水平荷重を低減させることができる。また、津波による水平荷重が複数の傾斜板に分散して作用する。さらに、水面下では、津波は骨組構造の間を通過するため、津波防波堤に作用する津波の水平荷重は小さい。以上により、従来に比べて、津波防波堤に作用する津波の水平荷重を低減させることができる。本発明によれば、津波のエネルギーを減衰させる津波防波堤において、津波に対する安定性を向上させることができる。

図１は、本実施形態に係る津波防波堤の正面図である。 図２は、本実施形態に係る津波防波堤の横断図である。

以下、図１−図２を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本実施形態に係る津波防波堤１０は、防護対象の陸地の岸に沿って海域に設けられる海洋構造物である。図１は、津波防波堤１０を沖側から見た正面図である。図２は、図１とは直交する向きに津波防波堤１０を見た横断図である。津波防波堤１０は、例えば、原子力発電所、火力発電所、コンビナートなどの重要施設が設けられた陸地の前面海域に配置される。

［津波防波堤の構成］
津波防波堤１０は、図１及び図２に示すように、地盤１５に支持されて地盤１５から水面上に延びている骨組構造１２と、水面より上側の高さにおいて上下方向に間隔を空けて骨組構造１２に固定された複数の傾斜板１４とを備えている。津波防波堤１０は、地中に打ち込まれた杭１６に、格子状に組まれた鋼製のフレームを取り付け、そのフレームに複数の傾斜板１４が固定されている。複数の傾斜板１４の各々は、沖側から岸側に向かって高さが増すように傾斜している。なお、上述の水面は、例えば、平均水面（Ｍ．Ｓ．Ｌ）である。

骨組構造１２は、鉄骨のラーメン構造の構造物である。骨組構造１２は、津波防波堤１０の長さ方向（桁行方向）及び幅方向（梁間方向）の各々に間隔を空けて配置された複数の杭１６と、津波防波堤１０の長さ方向に略水平に掛け渡された複数の縦側水平梁１８と、津波防波堤１０の幅方向に略水平に掛け渡された複数の横側水平梁２０と、津波防波堤１０の幅方向において斜めに掛け渡された複数の斜材２２ａ，２２ｂ（斜梁）とを備えている。複数の斜材２２ａ，２２ｂは、津波防波堤１０の沖側に設けられた複数の沖側斜材２２ａと、津波防波堤１０の岸側に設けられた複数の岸側斜材２２ｂとにより構成されている。

なお、骨組構造１２の構成は、複数の傾斜板１４を支持でき、且つ、水面下（地盤又は地盤付近から水面までの範囲）において津波を通過させることができる構造であればよく、本実施形態に限定されない。例えば、骨組構造１２を構成するにあたって斜杭を用いてもよい。

各杭１６は、例えば、真っすぐな鋼管杭である。各杭１６は、所定の根入れ長が確保されて、水面より高い所定の高さまで鉛直方向に延びている。各縦側水平梁１８は、真っすぐな棒状鋼材（例えばＨ鋼）である。各縦側水平梁１８は、図１に示すように、津波防波堤１０の長さ方向に隣り合う杭１６間に掛け渡されており、杭１６に剛結されている。各横側水平梁２０は、真っすぐな棒状鋼材（例えばＨ鋼）である。各横側水平梁２０は、図２に示すように、津波防波堤１０の幅方向に隣り合う杭１６間に掛け渡されており、杭１６に剛結されている。横側水平梁２０は、最も下側の斜材２２ａ，２２ｂから下側では、その上側に比べて密に所定のピッチで設けられ、また最も下側の斜材２２ａ，２２ｂの上側では、杭１６の上端部にだけ設けられている。なお、縦側水平梁１８及び横側水平梁２０の設置本数やピッチは、本実施形態に限定されない。

沖側斜材２２ａは、真っすぐな棒状鋼材（例えばＨ鋼）である。各沖側斜材２２ａは、沖側から岸側に向かって高さが増すように傾斜した状態で、岸沖方向に並ぶ複数の杭１６のうち沖側の複数の杭１６間に掛け渡されている。各沖側斜材２２ａは、両端部等が杭１６にそれぞれ剛結されている。骨組構造１２では、複数の沖側斜材２２ａが、津波防波堤１０の幅方向に互いにずれることなく（すなわち真上又は真下の関係で）、上下方向に間隔を空けて設けられている。また、図２に示す複数（４つ）の沖側斜材２２ａは、津波防波堤１０の長さ方向に所定のピッチで設けられた沖側の複数の杭１６毎に設けられている。各沖側斜材２２ａに傾斜板１４がそれぞれ固定されることで、多段の傾斜板１４による津波の減衰構造が形成されている。

岸側斜材２２ｂは、真っすぐな棒状鋼材（例えばＨ鋼）である。各岸側斜材２２ｂは、岸側から沖側に向かって高さが増すように傾斜した状態で、岸沖方向に並ぶ複数の杭１６のうち岸側の複数の杭１６間に掛け渡されている。各岸側斜材２２ｂは、両端部等が杭１６にそれぞれ剛結されている。骨組構造１２では、複数の岸側斜材２２ｂが、津波防波堤１０の幅方向に互いにずれることなく、上下方向に間隔を空けて設けられている。また、図２に示す複数（３つ）の岸側斜材２２ｂは、津波防波堤１０の長さ方向に所定のピッチで設けられた岸側の複数の杭１６毎に設けられている。

本実施形態では、最も上側の沖側斜材２２ａを除いて、沖側斜材２２ａ及び岸側斜材２２ｂが対に設けられている。対となっている沖側斜材２２ａと岸側斜材２２ｂは、津波防波堤１０の幅方向における真ん中の杭１６に対し略同じ箇所で剛結されている。本実施形態では、岸側斜材２２ｂを設けることで、津波の荷重が作用した際の骨組構造１２の変形を抑制している。なお、岸側斜材２２ｂを水平にしてもよいし、岸側斜材２２ｂを設けることは必須ではなく省略してもよい。

各傾斜板１４は、少なくとも上面が平坦な板状の構造物である。各傾斜板１４には、プレキャスト版などの鉄筋コンクリート製又は鋼製の板材などを用いることができる。各傾斜板１４の長さＬは、津波防波堤１０の長さ方向に隣り合う杭１６の軸心間の距離に略等しい。また、各傾斜板１４の幅Ｗは、沖側斜材２２ａの長さに略等しい。各傾斜板１４は、津波防波堤１０の長さ方向に隣り合う沖側斜材２２ａ間に掛け渡されている。各傾斜板１４における長さ方向の両端部は、沖側斜材２２ａの上面に固定されている。そのため、各傾斜板１４は、沖側から岸側に向かって高さが増すように傾斜した状態で骨組構造１２に固定される。

ここで、津波防波堤１０の寸法等の一例を説明する。津波防波堤１０の長さ方向及び幅方向において隣り合う杭１６の軸心間の距離Ｄ（Ｌ）は、５ｍ以上（例えば６ｍ）である。なお、津波防波堤１０の長さ方向及び幅方向の各々について、杭１６は等間隔で配置されている。また、上下方向に隣り合う傾斜板１４の設置高さの差ΔＨは、２ｍ以上（例えば４ｍ）である。傾斜板１４は等間隔で配置されている。また、傾斜板１４が水平に対してなす傾斜角θは、例えば１５度以上４５度以下（好ましくは２０度以上４０度以下、例えば３０度）である。全ての傾斜板１４は傾斜角θが互いに同じである。

次に、津波防波堤１０の築造方法について、ジャケット工法を採用することができる。その場合、例えば、杭１６を現場で打設する。工場では、海中構造物及び海上構造物（杭１６の上側部分（柱部分）に対し、水平梁１８，２０、斜材２２ａ，２２ｂ及び傾斜板１４が一体化された構造物）を製作する。そして、現場に構造物を運搬して、杭１６に対し構造物における柱部分を接合する。本実施形態では、津波防波堤１０の多くの部分を工場で製作できることから、津波防波堤１０の建設費の抑制及び工期の短縮が可能となる。

［津波防波堤の作用及び効果］
以上の構成により、複数の傾斜板１４の沖側では、上下に隣り合う傾斜板１４の間に津波の流入部２５（流入口）が形成される。また、複数の傾斜板１４の岸側では、各傾斜板１４上を岸側に向かって斜め上に流れた津波を海面に落下させる落差が形成される。

沖側から到来した津波は、津波防波堤１０を通過する際に、上下方向に並ぶ複数の傾斜板１４の各々の上側を岸側に向かって斜め上に流れる。その際に、津波のエネルギーが減衰する。さらに、各傾斜板１４の上側を通過した津波は、各傾斜板１４の岸側の落差で海面に落下する。その際に、津波のエネルギーはさらに減衰する。また、各傾斜板１４から落下した津波は海中に入り込むため、海中を横方向に押し寄せる津波のエネルギーも減衰する。そのため、津波防波堤１０の背後の陸地における津波の被害を軽減させることができる。

また、本実施形態では、各傾斜板１４の上側を津波が流れるようにして岸側で津波を落下させるため、従来の津波防波堤に比べ、水面上において津波防波堤１０に作用する津波の水平荷重を低減させることができる。また、津波による水平荷重が複数の傾斜板１４に分散して作用する。さらに、水面下では、津波は骨組構造１２の間を通過するため、津波防波堤１０に作用する津波の水平荷重は小さい。本実施形態によれば、津波のエネルギーを減衰させる津波防波堤１０において、津波に対する安定性を向上させることができる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、各傾斜板１４の上面は、津波との摩擦を減らすために撥水コーティング層（例えば、フッ素コーティング）により被覆してもよい。コーティング層は、撥水材を塗布して乾燥させることにより形成されている。この場合、津波が津波防波堤１０を通過する際に津波防波堤１０に作用する荷重を低減させることができる。

上述の実施形態について、傾斜板１４の段数を２段、３段又は５段以上としてもよい。

上述の実施形態について、岸沖方向に間隔を空けて複数の津波防波堤１０を、沖側から見て互いに重なるように設置してもよい。

上述の実施形態では、各傾斜板１４の勾配が幅方向に一定であるが、各傾斜板１４の勾配を幅方向に変化させてもよく、例えば岸側に近づくに従って勾配が緩くなるようにしてもよい。

上述の実施形態では、上下に隣り合う傾斜板１４の距離が幅方向に亘って一定であるが、例えば、上下に隣り合う傾斜板１４の距離が、岸側に近づくに従って広がるようにしてもよい。

本発明は、津波のエネルギーを減衰させる津波防波堤等に適用可能である。

１０ 津波防波堤
１２ 骨組構造
１３ 傾斜板
１６ 杭
１８ 縦側水平梁
２０ 横側水平梁
２２ａ 沖側斜材
２２ｂ 岸側斜材

Claims (3)

1. 防護対象の陸地の前面海域に設けられる津波防波堤であって、
   地盤に支持されて該地盤から水面上に延びており、水面下において津波を通過させる骨組構造と、
   平均水面より上側の高さにおいて上下方向に間隔を空けて前記骨組構造に固定され、沖側から岸側に向かって高さが増すように傾斜した複数の傾斜板とを備え、
   前記複数の傾斜板の沖側では、上下に隣り合う傾斜板の間に津波の流入部が形成され、
   前記複数の傾斜板の岸側では、前記傾斜板上を岸側に向かって斜め上に流れた津波を海面に落下させる落差が形成されている、津波防波堤。
2. 前記傾斜板の上面は、撥水コーティング層により被覆されている、請求項１に記載の津波防波堤。
3. 請求項１又は２に記載の津波防波堤が、岸沖方向に複数設置されている、津波減衰構造。

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