JP6760760B2

JP6760760B2 - 堤防構造

Info

Publication number: JP6760760B2
Application number: JP2016099321A
Authority: JP
Inventors: 隆英本田; 哲平小俣; 織田　幸伸; 幸伸織田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2036-05-18
Also published as: JP2017206863A

Description

本発明は、堤防構造に関する。

海岸堤防あるいは河川堤防では、津波や河川増水等により、海水や河川水が堤防を越流する場合がある。
堤防を水が勢いよく越流すると、堤防の陸側の法面や法尻に損傷が生じてしてしまう。先般の東日本大震災では、大規模な津波により堤防が崩壊し、陸地側にも大きな被害をもたらした。そのため、大規模な津波等が生じた場合であっても、崩壊することのない堤防が求められている。
このような堤防として、堤防自体を強固な構造体にすることが考えられるが、大規模な津波等に耐え得るように堤防を嵩上げしたり、堤防自体の強度や耐力を増強させると、コストが高くなってしまう。
そのため、特許文献１には、越水時の陸地側の法面の崩壊を抑制することを可能とした堤防の補強構造として、堤防の陸地側法面にカゴ枠を配置したものが開示されている。
また、特許文献２には、堤防の法尻部の洗掘を防止する海岸堤防として、堤防の陸地側法尻部に対してシート状あるいはハニカム構造の洗掘防止体を敷設したものが開示されている。

特開２０１４−１７７８５４号公報特開２０１５−０６３８０６号公報

堤防を海水等が勢いよく越流すると、堤防の陸地側の法肩部に負圧が発生する場合がある。この負圧は、堤防の被覆工を剥離させ、堤防に損傷をもたらしてしまう。また、堤防に被覆工がない場合には、堤体表面の土砂を流出させることで堤防に損傷をもたらしてしまう。
一方、前記従来の堤防の補強構造は、いずれも越流水による洗掘から堤防の法面や法尻を保護するものであり、法肩部に生じる負圧に対して保護することを目的とするものではなかった。
そのため、本発明は、海水や河川水等が越流した際の法肩崩壊を抑制することを可能とした堤防構造を提案することを課題とする。

このような課題を解決する本発明の堤防構造は、断面視台形状の堤防本体と、前記堤防本体の陸地側法肩に立設された突起とを備える堤防構造であって、前記突起は、越流水の流れにより発生する渦を前記堤防本体の陸側の法肩の表面から離隔させることを特徴としている。
かかる堤防構造によれば、堤防本体の陸地側の法肩に形成された突起によって、法肩崩壊の要因となる負圧の発生を低減することができる。すなわち、突起によって、越流水の流れの剥離を堤体から離隔させることが可能となり、ひいては、法肩で発生する負圧を抑制することが可能となる。
なお、前記突起が、断面視長方形であれば、施工が容易となり、コスト低減化を図ることができる。また、前記突起は、前記堤防本体の軸方向に対して間欠的に形成されている場合であっても、負圧の発生を抑制することができる。突起を間欠的に形成すると、材料費および施工の手間の低減化を図ることができる。
さらに、前記突起の高さを、想定越流水深の０．０５倍以上、より好ましくは０．２０倍以上にすれば、負圧の発生を効果的に低減あるいは防止することができる。

本発明の堤防構造によれば、海水や河川水等が越流した場合であっても、損傷が生じることを防止することができる。

（ａ）は本実施形態に係る堤防構造を示す断面図、（ｂ）は同堤防構造の一部を示す斜視図、（ｃ）は他の形態に係る堤防構造を示す斜視図である。実証実験の実験モデル図である。（ａ）〜（ｃ）は、比較例Ｃ１〜Ｃ３の実験結果を示すグラフである。（ａ）〜（ｃ）は実施例Ａ１〜Ａ３の実験結果を示すグラフである。（ａ）〜（ｃ）は実施例Ａ４〜Ａ６の実験結果を示すグラフである。（ａ）〜（ｃ）は実施例Ａ７〜Ａ９の実験結果を示すグラフである。（ａ）および（ｂ）は実施例Ｂ１，Ｂ２の実験結果を示すグラフである。（ａ）〜（ｃ）は実施例Ｂ３〜Ｂ５の実験結果を示すグラフである。（ａ）〜（ｃ）は実施例Ｂ６〜Ｂ８の実験結果を示すグラフである。

本実施形態では、湾岸堤防の堤防構造１について説明する。なお、堤防構造の形成箇所は、湾岸に限定されるものではなく、例えば、河川堤防であってもよい。
堤防構造１は、図１（ａ）に示すように、断面視台形状の堤防本体２と、堤防本体２の陸地側法肩に立設された突起３とを備えている。
本実施形態の堤防本体２は、盛土の表面をコンクリートで被覆することにより形成されている。本実施形態の堤防本体２は、高さ５ｍ、天端幅３．８ｍで、堤外および堤内の法勾配（高さ：幅）は、１：２となっている。なお、堤防本体２の構造および寸法は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、堤防本体２の堤外側の法勾配と堤内側の法勾配はそれぞれ異なっていてもよい。また、堤防本体２の上面に舗装を施すことで、堤防本体２の天端を道路として使用してもよい。

突起３は、断面視長方形を呈していて、堤防本体２の天端の陸側角部（陸側の縁）に沿って立設されている。本実施形態の突起３は、鉄筋コンクリート製の壁状部材である。本実施形態の突起３は、図１（ｂ）に示すように、堤防本体２の延長方向に沿って連続して形成されている。なお、突起３は、必ずしも連続している必要はなく、図１（ｃ）に示すように、任意の間隔でスリットや隙間が形成されている等、間欠的に形成されていてもよい。突起３は、堤防本体２の表面を被覆するコンクリート部分と一体に形成してもよいし、コンクリート部分とは別部材とし、別部材を堤防本体２の法肩に固定して形成してもよい。
本実施形態の突起３は、高さ０．２５ｍ、幅０．５ｍに形成されている。なお、突起３の形状寸法は、越流時の水圧によって破損したり倒れることのない耐力を発現することが可能な形状とする。また、突起３の高さＨ_３は、限定されるものではなく、適宜設定すればよいが、想定される越流水深Ｈ_Ｗに対して、突起３の高さＨ_３が、０．０５×Ｈ_Ｗ以上、より好ましくは０．２０×Ｈ_Ｗ以上になるように設定するのが望ましい。

本実施形態の堤防構造１によれば、堤防本体２を越流する津波Ｗが生じた場合であっても、突起３によって、法肩崩壊の要因となる負圧の発生を低減あるいは防止することができる。なお、突起３が形成されていない堤防本体２を越流する津波Ｗが生じると、堤防本体２の陸側の法肩の表面において、越流水の流れによる渦（負圧）が発生する。堤防本体２の表面において負圧が生じると、堤防の被覆工を剥離させ、堤防に損傷をもたらすおそれがある。一方、堤防本体２の天端に突起３が形成することで、越流水の流れによる渦が上方に移動させ、堤防本体２の表面から離隔させることができる。すなわち、突起３を越流することによって、越流水の流れの剥離（渦による負圧）を堤防本体２の法面から離隔させることが可能となり、ひいては、法肩で発生する負圧を抑制することが可能となる。
また、突起３は、断面視長方形の小型部材であるため、容易に形成することができる。また、突起３を間欠的に形成すれば、材料費および施工の手間の低減化を図ることができる。

次に、本実施形態の堤防構造１について、水理実験を実施し、突起３の効果を確認した結果を示す。
本実証実験では、縮尺１／２５の堤体模型を二次元水路（幅０．４ｍ）に設置し、越流水深または流量をパラメーターとして、実験を行った。表１，２に実験の条件を示す。ポンプにて定常流を発生させて、堤防を越流させた際の水深、流速および堤防表面圧力を、図２に示すように配置されたポイントゲージ（水位計）Ｍ１、レーザー流速計（流速計）Ｍ２およびマノメータ（圧力計：図示省略）により測定した。なお、マノメータは、堤防の表面および地表面に設けるものとする。図２に示す実験モデルにおけるマノメータの設置個所を表３に示す。

本実証実験では、表１に示すように、流量Ｑを０．０１７、０．０４３、０．０７０ｍ^３／ｓとした場合に対して、突起の高さを１，３，９ｃｍにした場合の９ケース（実施例Ａ１〜Ａ９）についてピエゾ水頭を測定した。また、越流水深を８ｃｍとした場合の突起の高さが１，３ｃｍの２ケース（実施例Ｂ１，Ｂ２）および越流水深を１５，２０ｃｍとした場合の突起の高さを１，３，９ｃｍの６ケース（実施例Ｂ３〜Ｂ８）についてそれぞれピエゾ水頭を測定した。さらに、対策工を施さずに流量Ｑを０．０１７、０．０４３、０．０７０ｍ^３／ｓとした場合の３ケース（比較例Ｃ１〜Ｃ３）のピエゾ水頭についても測定した。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、突起３が形成されていない堤防では、流量に限定されることなく、法肩部に大きな負圧が生じた。
一方、流量が０．０１７ｍ^３／ｓの場合は、図４（ａ）に示すように、高さが１ｃｍの突起３を堤防本体２に形成することで、法肩に生じる負圧を大幅に改善することができた。また、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、高さが３ｃｍ以上の突起３を形成すれば、法肩において負圧が生じることを防止できた。
また、流量が０．０４３ｍ^３／ｓの場合は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、高さが１〜３ｃｍの突起３を堤防本体２に形成することで、法肩に生じる負圧を大幅に改善することができた。また、図５（ｃ）に示すように、高さが９ｃｍ以上の突起を形成することで、法肩で負圧が生じることを防止できた。
さらに、流量が０．０７０ｍ^３／ｓの場合は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、高さが１〜３ｃｍの突起３を堤防本体２に形成することで、法肩に生じる負圧を大幅に改善することができた。また、図６（ｃ）に示すように、高さが９ｃｍ以上の突起を形成することで、法肩で負圧が生じることを防止できた。
したがって、堤防本体２の法肩に突起３を形成することで、法肩の負担を大幅に軽減することが可能であることが実証された。

また、越流水の水深が８ｃｍの場合は、図７（ａ）および表２に示すように、高さが１ｃｍの突起３を堤防本体２に形成することで、法肩に生じる負圧を大幅に改善（軽減）することができた（実施例Ｂ１）。また、図７（ｂ）および表２に示すように、高さが３ｃｍ以上の突起３を形成すれば、法肩において負圧が生じることを防止できた（実施例Ｂ２）。
また、越流水の水深が１５ｃｍの場合は、図８（ａ）および表２に示すように、高さが１ｃｍの突起３を堤防本体２に形成することで、法肩に生じる負圧を大幅に改善することができた（実施例Ｂ３）。また、図８（ｂ）、（ｃ）および表２に示すように、高さが３ｃｍ以上の突起を形成することで、法肩で負圧が生じることを防止できた（実施例Ｂ４、Ｂ５）。
さらに、越流水の水深が２０ｃｍの場合は、図９（ａ）、（ｂ）および表２に示すように、高さが１〜３ｃｍの突起３を堤防本体２に形成することで、法肩に生じる負圧を大幅に改善することができた（実施例Ｂ６、Ｂ７）。また、図９（ｃ）および表２に示すように、高さが９ｃｍ以上の突起を形成することで、法肩で負圧が生じることを防止できた（実施例Ｂ８）。
したがって、突起３の高さＨ_３を想定越流水深Ｈ_Ｗの０．０５倍以上にすることで、法肩に生じる負圧を軽減することができ、突起の高さＨ_３を想定越流水深Ｈ_Ｗの０．２０倍以上にすれば、法肩に負圧が生じることを防止することが可能であることが実証された。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

１堤防構造
２堤防本体
３突起
Ｈ_Ｗ越流水深
Ｈ_３突起の高さ
Ｗ津波（越流水）

Claims

断面視台形状の堤防本体と、
前記堤防本体の陸地側法肩に立設された突起と、を備える堤防構造であって、
前記突起は、越流水の流れにより発生する渦を前記堤防本体の陸側の法肩の表面から離隔させることを特徴とする、堤防構造。
前記突起が、断面視長方形であることを特徴とする、請求項１に記載の堤防構造。
前記突起が、前記堤防本体の軸方向に対して間欠的に形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の堤防構造。
前記突起の高さが、想定越流水深の０．０５倍以上であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の堤防構造。