JP6768611B2 - 防潮堤 - Google Patents

Description

この発明は、津波や高潮などが発生した際、水面上に突出して波や潮の影響を低減する浮上式防潮堤に関する。

湾口の海底に埋設され、例えば、津波や高潮の発生時や荒天時などに水面上に突出し、湾内の設備等を保護する浮上式防潮堤として、従来、例えば特許文献１に開示されたものなどが知られている。
このフラップゲート式防波堤は、基端側の回転軸を支点として先端側が浮上及び倒伏自在に設けられた扉体が、格納時は扉体の自重により水底に倒伏し、浮上操作はカウンタウエイトの保持を解除することで行う水底設置型フラップゲート式防波堤であって、前記扉体を浮上・倒伏させる装置と前記カウンタウエイトを保持する装置を備え、前記扉体の浮上・倒伏装置は、一端を定滑車を介して前記扉体の先端部に取り付けた第１のロープの他端側と、一端側に昇降が自在なカウンタウエイトを取付けた第２のロープの他端側を接続するドラムと、このドラムを回転させカウンタウエイトを巻き上げるための油圧モータ及び油圧回路を備え、前記定滑車は、前記扉体が倒伏した格納時に前記カウンタウエイトが上限位置となり、扉体の水平面に対する傾斜角が所定の角度になった時に前記カウンタウエイトが最下点となるように設置した構成であり、前記カウンタウエイトの保持装置は、前記カウンタウエイトの上限位置でカウンタウエイトを保持するフックと、このフックによる前記カウンタウエイトの保持と開放を行うべくロッドを出退移動させるシリンダ装置及び油圧回路を備えた構成であり、前記扉体の格納中は、前記油圧モータにより上限位置に巻き上げたカウンタウエイトを、前記シリンダ装置のロッドを突出させて前記フックで保持することで、前記扉体にカウンタウエイトの重量を作用させずに扉体の自重で倒伏状態を維持する一方、前記扉体の浮上時には前記格納状態から前記シリンダ装置の保持油圧を開放することで、前記カウンタウエイトの重量が前記フックに作用し、前記カウンタウエイトの保持を解除して前記扉体を水面まで浮上させ、浮上状態で波が作用して前記扉体が起立又は倒伏した場合は、前記カウンタウエイトが持ち上げられてブレーキとして作用するようにしたものである。

特許文献１のフラップゲート式防波堤にあっては、無動力での浮上、倒伏状態での設備の健全性の監視、起立完了時の衝撃緩和機能を、扉体への給排気を行うことなく簡易な構成で行うことができるものである。

しかしながら、特許文献１のフラップゲート式防波堤は、海底面に設置するに当たり、杭式又は重力式の基礎構造が必要であるため、海底面以下の地盤に砂層が厚く堆積している場合には、大地震（L１地震動又はL２地震動）の際に液状化が発生する恐れがあった。
そして、液状化が発生した場合には、海底地盤が流動化して基礎構造が大きく変形し、フラップゲート本体の底版が傾き、その結果、扉体の起立が阻害され、必要時に機能しないという事態が生じる可能性が有った。

また、扉体が倒伏状態の際に、潮の満ち引きや波の影響により、海底の土砂や塵など（水底沈降物、堆積物）が扉体の上に堆積する可能性もあった。

そこで、本願発明者らは、鋭意研究の結果、フラップゲート式防波堤の代わりに、浮上式防潮堤について検討し、水底面に上面開口を揃えて矩形状のケーソンを水底地盤に埋設し、ケーソンの内部空間の中央部に仕切壁により構造物昇降室を画成し、この昇降室内を水面上に突出可能な防潮構造物が昇降するように構成すれば、仮に地震動などでケーソンに変形や破損が生じても、その応力はケーソンの各側壁から離間して立設された各仕切壁にまで及び難いことに着目した。
その結果、防潮構造物は、津波発生時等の必要時に支障なく水面上まで浮上し、浮上式防潮堤はその機能を果せることを知見した。

また、各浮上時流入室の上面開口部に、防潮構造物の浮上中のみ開蓋する蓋体を配置すれば、ケーソン内に侵入した水底沈降物が、仕切壁と防潮構造物との隙間に侵入することで発生する防潮構造物の浮上障害を無くせることを知見した。

しかも、各仕切壁の下端部に連通口を形成し、ケーソン内の各浮上時流入室と構造物昇降室とを連通すれば、防潮構造物の浮上中、蓋体が開いた各上面開口部から各浮上時流入室に流れ込んだ水が、各連通口を経て、構造物昇降室に下方より流入することに着目した。
その結果、防潮構造物の浮上に伴なう構造物昇降室の負圧状態が解消され、防潮構造物をスムーズに浮上できることを知見した。

さらに、防潮構造物の浮上後、各蓋体により各浮上時流入室の上端開口部が再び閉蓋するように構成すれば、例えば津波来襲時、各浮上時流入室の上端開口部の開蓋によりケーソン内に流水路が形成され、この流水路を通して、防潮構造物が堰き止めた堤外（例えば湾外）から堤内（例えば湾内）への水の流れ込みを阻止できることを知見し、この発明を完成させた。

この発明は、水底地盤が地震動などによって変形しても、構造物昇降室における防潮構造物の昇降への影響が少なく、かつ水底沈降物の仕切壁と防潮構造物との隙間への侵入を原因とした防潮構造物の浮上障害を防止することができ、また防潮堤作動時に防潮構造物をスムーズに浮上可能であるとともに、防潮構造物の浮上によってケーソン内に現出した流水路を介して、堤外から堤内へ向かう水の流れを浮上時流入室の上面開口部を閉蓋することで阻止できる浮上式防潮堤を提供することを目的としている。

第１に記載の発明は、水底面に上面開口を揃えて水底地盤に埋設される矩形状のケーソンと、該ケーソンの内部空間を、中央部の構造物昇降室と両側部の浮上時流入室とに、前記ケーソンの厚さ方向へ分割し、かつ下端部に、前記構造物昇降室と前記各浮上時流入室とを連通する複数の連通口が形成された仕切壁と、前記構造物昇降室に昇降自在に収納され、かつ内部空間が浮力付与用の空気室となった浮上函を有する防潮構造物と、該防潮構造物を、前記構造物昇降室の収納位置と、前記防潮構造物の上端面が水面より上方に配される浮上位置との間で昇降させる昇降装置と、前記浮上時流入室の上面開口部に配置され、前記防潮構造物が浮上する間のみ前記上面開口部を開蓋し、その他はこれを閉蓋する蓋体とを備え、前記昇降装置の作動による前記構造物昇降室での前記防潮構造物の浮上に伴ない、前記蓋体が開蓋状態となることで、水が前記各上面開口部から、前記各浮上時流入室、前記連通口を通って前記構造物昇降室に流入することを特徴とする浮上式防潮堤である。

浮上式防潮堤とは、これを作動しない通常時には防潮構造物を水底下に配置し、津波や高潮などが発生したときに、水面上の浮上位置まで浮上させた防潮構造物により、波や潮を堰き止める機能を備えた防潮堤である。
浮上式防潮堤が設置される場所としては、例えば、港湾の湾口や河川の河口などを採用することができる。

水底面としては、例えば、海底面、川底面などが挙げられる。
水底地盤としては、例えば、海底地盤、川底地盤などを採用することができる。

ここでいうケーソンとは、水中構造物である浮上式防潮堤を構築する際に用いられるコンクリート製または鋼製の大型の箱である。
ケーソンの種類は限定されない。

例えば、ニューマチックケーソンなどを採用することができる。
ニューマチックケーソンとは、あらかじめ別の製作ヤードで下部に作業室を設けた鉄筋コンクリート製または鋼製の函を築造しておき、次にこれを現場へ搬入し、作業室に地下水圧に相応する圧縮空気を常時送り込んで地下水を排除しながら、海底地盤の掘削・沈下・構築を繰り返すことにより造られた現場施工のケーソンである。

ケーソンのサイズは、堰き止められる例えば湾口の幅や河口の幅に応じて、または、浮上式防潮堤の設置場所での津波や高潮の予想水位などに応じて適宜変更される。
ただし、ケーソンおよび防潮構造物の長さは、何れも１５ｍ〜４０ｍが好ましい。

その長さが１５ｍ未満では、例えば港湾の湾口などに複数のケーソンを連結して設置した場合、隣り合う防潮構造物と防潮構造物との目地部である間隙の開口率が、例えば３％以上と大きくなる。
そのため、防潮構造物が堰き止めている堤外から堤内への流水量が大きくなり、堤外の水位が上昇し、進入水流力も増加する。
また、その長さが４０ｍを超えれば、浮上状態の防潮構造物に作用する津波や高潮といった外力の支点反力がケーソンの上端部の側壁に作用したとき、その耐力を満足できなくなるおそれがある。

さらに、複数のケーソンを連結して使用する場合、隣接して浮上した防潮構造物と防潮構造物との隙間は任意であるものの、浮上式防潮堤が設置される湾口や河口などの開口率が、約２〜３％となる長さが好ましい。
開口率が２％未満では、ケーソンを連結する構造上、施工上の必要目地巾を確保することができなくなる。

また、開口率が３％を超えれば、防潮構造物が堰き止めている堤外から堤内への流水量が大きくなり、堤外の水域の水位が上昇し、進入水流力も増加する。
特に好ましい隙間は、湾口や河口の開口率が１．５％〜２．０％となる長さである。
この範囲であれば、津波、高潮、台風の発生時において、例えば防潮構造物が堰き止めている湾内などへの波や潮の流入を防止し、水位上昇を抑えることができる。

防潮構造物としては、密封された空気室を内在した浮上函を有し、かつ津波、高潮、高波などを堰き止められる構造物であれば任意である。
例えば、鋼板を水密溶接した浮上函のみからなるものでも、この浮上函の上面に、それぞれがプレキャストコンクリート板からなる防潮函または防潮板が固定されたものでもよい。
この浮上函の浮力は、防潮構造物の重力と均衡することが好ましいが、限定されるものではない。

防潮構造物のサイズは、収納位置に達したとき、防潮構造物の上端面が構造物昇降室の上面開口に揃えて構造物昇降室に収納され、かつ浮上位置に達したときに、防潮構造物の上端面が水面より上方に配された浮上位置に配置されるものであれば任意である。
したがって、この防潮構造物のサイズも、堰き止められる例えば湾口の幅や河口の幅に応じて、または、浮上式防潮堤の設置場所での津波や高潮の予想水位などに応じて適宜変更される。

浮体である防潮構造物の高さは、堰き止められる例えば湾口や河口などの深さに応じて適宜変更されるものの、１５ｍ〜３０ｍ程度が好ましい。
防潮構造物の浮上時、防潮構造物に作用する津波や高潮などの外力に耐えるため、構造物昇降室内に留められる防潮構造物の下部の長さ、すなわち、防潮構造物とケーソンとのラップ部の垂直方向長さは、防潮構造物の高さの約３分の１程度とすることが好ましい。

防潮構造物の高さが１５ｍ未満では、海底面から突出する防潮構造物の高さが１０ｍ未満となり、水深の浅い湾口などにしか浮上式防潮堤を設置することができず、航路の水深の確保が困難となる。
また、防潮構造物の高さが３０ｍを超えれば、浮上した防潮構造物に作用する津波や高潮などの外力を、ケーソンの上端部の側壁が支えきれないおそれがある。

構造物昇降室とは、ケーソンの内部空間のうち、ケーソンの厚さ方向の中央部でもある中間部に配置されたもので、浮上式防潮堤を作動しない通常時には防潮構造物を収納し、かつ津波、高潮、高波などの発生時には、防潮構造物を浮上位置まで浮上させるための移動用の空間である。

構造物昇降室のサイズは、防潮構造物のサイズに応じて適宜変更される。
水底沈降物としては、例えば、土砂、塵、ヘドロなどが挙げられる。

各浮上時流入室は、ケーソンの内部空間のうち、ケーソンの厚さ方向の両端部に配置されている。
これらの浮上時流入室は、防潮構造物の浮上時、各浮上時流入室の上端開口部の蓋体が開くことで、構造物昇降室と防潮構造物との間隙から、この構造物昇降室に流れ込む水によって引込まれる水底沈降物を落とし込むための空間である。
しかも、これらの浮上時流入室は、その浮上時に上端開口部が開くことで、防潮構造物の浮上に伴なって、水底付近の水が各上面開口部から各浮上時流入室、各連通口を経て、構造物昇降室に流入することで、防潮構造物の浮上による構造物昇降室の負圧化を解消し、防潮構造物をスムーズに浮上させるための空間でもある。

ケーソンの内部空間を、その厚さ方向へ構造物昇降室と各浮上時流入室とに分割する割合は任意である。
また、浮上時流入室の上端開口部のサイズは任意であるものの、ダイバーが浮上時流入室に潜水し、落下した水底沈降物を除去可能な縦横２ｍ以上が好ましい。
ここで、浮上時流入室の上端開口部を縦横２ｍ以上とすることで、作動時に浮上時流入室へ吸い込まれる水の流速が遅くなる。
その結果、吸い込みの際に周囲に堆積する砂やヘドロへの影響が少なくなり、それら堆積物の吸い込み低減を図る事が可能となる
仕切壁の素材は、例えば、ケーソンと同一素材でも、これと異なる素材でもよい。
具体例を挙げれば、コンクリート、鋼などを採用することができる。

昇降装置の構成は、防潮構造物である浮上函を、構造物昇降室の収納位置と、防潮構造物の上端面が水面より上方に配される浮上位置との間で昇降させることができれば任意である。
具体的には、ワイヤにより防潮構造物を収納位置まで引き上げる方式のものや、浮上函の浮力により防潮構造物を浮上させる方式のものを採用することができる。
その他、構造物昇降室に空気を供給し、これにより防潮構造物を浮上させるものなどを採用することができる。

また、第２に記載の発明は、前記浮上函の浮力が、前記防潮構造物の重力と均衡していることを特徴とする前記第１に記載の浮上式防潮堤である。
ここでいう「浮上函の浮力が、防潮構造物の重力と均衡している」とは、浮上函の浮力と防潮構造物の重力とが完全に均衡している場合のほか、浮上函の浮力の方が防潮構造物の重力よりわずかに大きい場合や、これとは反対の場合が挙げられる。

第３に記載の発明は、前記仕切壁が、前記ケーソンの厚さ方向へ３分割する２枚のものであることを特徴とする、前記第１または第２に記載の浮上式防潮堤である。
ケーソンの内部空間を、その厚さ方向へ構造物昇降室と各浮上時流入室とに３分割する割合は任意である。

例えば、均等割りしても、構造物昇降室の方を大きくしてもよい。
この場合、２つの浮上時流入室は同一割合とした方が好ましい。

第１に記載の発明によれば、水底面に上面開口を揃えた状態で矩形状のケーソンを水底地盤に埋設し、ケーソンの内部空間の中央部に、仕切壁によって構造物昇降室を画成し、昇降装置の作動力によりこの昇降室内を水面上に突出可能な防潮構造物が昇降するように構成している。

そのため、例えば地震動などでケーソンの各側壁に変形や破損が生じた場合でも、ケーソンの側壁から離間して立設された各仕切壁にまでその応力が影響するおそれは小さい。
その結果、構造物昇降室の防潮構造物は、災害時などの必要時に支障なく浮上し、浮上式防潮堤はその機能を果たすことができる。

浮上式防潮堤を作動しない通常時は、蓋体開閉手段により各浮上時流入室の上面開口部が閉蓋され、かつ構造物昇降室の上端開口も防潮構造物によって塞がれるため、水底周辺の水底沈降物はケーソン内に流入しない。
これにより、ケーソン内に侵入した水底沈降物が、仕切壁と防潮構造物との隙間に入り込んで生じる、防潮堤作動時の防潮構造物の浮上障害を無くすことができる。

また、この防潮堤作動時は、昇降装置によって防潮構造物が構造物昇降室を浮上している間、各蓋体は蓋体開閉手段により開蓋状態となっている。
そのため、ケーソン周辺の水が、各上面開口部を通って各浮上時流入室に流れ込み、その後、仕切壁の下端部の連通口を通過し、下方から構造物昇降室に流入する。

その結果、防潮構造物の浮上に伴なう構造物昇降室の負圧状態が解消され、防潮構造物をスムーズに浮上させることができる。
なお、この蓋体の開蓋に伴ない、ケーソン内には一方の浮上時流入室の上端開口部と、他方の浮上時流入室の上端開口部とを連通する流水路が現出する。

また、防潮構造物の浮上後の浮上位置到達後は、再び各蓋体が蓋体開閉手段により閉蓋状態となる。
そのため、例えば津波来襲時、水底地盤に埋設されたケーソン内の流水路を通って、例えば湾外である堤外から、例えば湾内である堤内へ向かう水位差による水の流れを阻止することができる。

特に、第２に記載の発明にあっては、浮上函の浮力を防潮構造物の重力と均衡させたため、昇降装置による防潮構造物の昇降時、昇降装置は小さな力で防潮構造物を昇降させることができる。

本発明の実施例１に係る浮上式防潮堤の湾口への施工状態を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る浮上式防潮堤の一部を構成する防潮構造物の浮上後のケーソンの長さ方向に直交した断面図である。 本発明の実施例１に係る浮上式防潮堤の一部を構成する２基のケーソンの一部を切欠した斜視図である。 本発明の実施例１に係る浮上式防潮堤の一部を構成するケーソンの一部を切欠した斜視図である。 本発明の実施例１に係る別態様の浮上式防潮堤の一部を構成する防潮構造物の浮上開始時のケーソンの長さ方向に直交したイメージ断面図である。 本発明の実施例２に係る浮上式防潮堤の湾口への施工状態を示す斜視図である。 本発明の実施例２に係る浮上式防潮堤の一部を構成する防潮構造物の浮上開始時のケーソンの長さ方向に直交したイメージ断面図である。

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
ここでは、比較的水深が浅く、湾口幅が比較的狭い漁港の湾口の海底地盤に、３基のケーソンが直列状態で埋設された浮上式防潮堤を例とする。
各ケーソンは、その厚さ方向を湾内外方向に揃えている。

図１に示すように、１０はこの発明の実施例１に係る浮上式防潮堤で、漁港の湾口１１の海底に構築され、湾内への津波や高潮の流入を堰き止めるものである。
この浮上式防潮堤１０は、海底面ａに上面開口を揃えて海底地盤ｂに埋設される矩形状の３基のケーソン１２と、詳細には図２に示すように、各ケーソン１２の内部空間の中央部に配される構造物昇降室１３と、該構造物昇降室１３の両側部に配された一対の浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂとを備えている。

該浮上式防潮堤１０は、ケーソン１２の厚さ方向へ３分割し、かつ構造物昇降室１３と各浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂとを連通する、複数の連通口２８が形成された仕切壁１６Ａ，１６Ｂを有すると共に、構造物昇降室１３に昇降自在に収納され、かつ内部空間が浮力付与用の空気室１７となる浮上函１８による防潮構造物１９を有している。
また、浮上式防潮堤１０は、前記防潮構造物１９を、図３に示す前記構造物昇降室１３の所定の収納位置Ｐ１と、防潮構造物１９の上端面が海面ｃより上方に配される浮上位置Ｐ２との間で昇降させるものとして、図５に示すように昇降装置２０を有している。

加えて、浮上式防潮堤１０は、図４に示すように、前記浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂの上面開口部を閉蓋する鋼板製の蓋体５０と、蓋体開閉手段として、ケーソン１２に設けられ、防潮構造物１９が浮上する間のみ蓋体５０を開き、その他はこれを閉じるばね式常閉ヒンジ５１とを備えている。

以下、これらの構成体を具体的に説明する。
図１に示すように、３基のケーソン１２は同一構成体で、各ケーソン１２の間隔は、浮上時に隣り合う防潮構造物１９と防潮構造物１９との隙間ｄが３０ｃｍ程度となるように設定している。
各ケーソン１２は同一物であるため、以下、１基のケーソン１２のみについて説明する。

図２〜図４に示すように、ケーソン１２は、上端面が開口した長さ約２０ｍ、高さ約２０ｍ、厚さ約８．５ｍの鉄筋コンクリートからなるニューマチックケーソンで、その長さ方向を湾口１１の幅方向に揃えて現場施工される。
よって、ケーソン１２の４枚の側壁２１〜２４のうち、大判な１枚の側壁２１が湾内側Ａに配置され、別の大判な側壁２２が湾外側Ｂに配置され、小判な２枚の側壁２３，２４が湾口１１の幅側に配置されている。
なお、湾口幅は、約６０ｍである。

ケーソン１２の施工に際しては、あらかじめ地上において、下部に作業室２５を設けた鉄筋コンクリート製の函を築造し、これを現場へ搬送して湾口１１の海底面ａまで吊り降ろす。
その後、作業室２５に地下水圧に相応する圧縮空気を常時送り込み、地下水を排除しながらドライな環境下で、海底地盤ｂの掘削・沈下・構築を繰り返すことにより、所定深さ及び高さ位置にケーソン１２が設置される。

ここで、２枚の仕切壁１６Ａ，１６Ｂは、ケーソン１２の構築時にこれと一体的に造られた鉄筋コンクリート製の平壁で、ケーソン１２の内部空間を、その厚さ方向に略均等に３分割するものである。
各仕切壁１６Ａ，１６Ｂの高さは、ケーソン１２の底壁である作業室２５の天井壁２６の上面から、ケーソン１２の上端開口までの高さと略同じである。
各仕切壁１６Ａ，１６Ｂの長さ方向の両端部には、仕切壁１６Ａ，１６Ｂの下端部から上端部まで垂直に延びた２本のスライド孔２７が形成されている。

各スライド孔２７の長さは、防潮構造物１９の構造物昇降室１３での収納位置Ｐ１から、海面ｃより数ｍ上方の位置までの距離である海面上の浮上位置Ｐ２と同じである。
また、これらの仕切壁１６Ａ，１６Ｂの下端部には、仕切壁１６Ａ，１６Ｂをその長さ方向へ５等分割した各領域に、後述の部分流入室１５ａ，１５ｂに連通する矩形状の連通口２８が、それぞれ形成されている。

構造物昇降室１３は、ケーソン１２の厚さ方向の長さが約２ｍの矩形状の空間で、２枚の仕切壁１６Ａ，１６Ｂと、小判な２枚の側壁２３，２４のうち、各長さ方向の中間部とによって画成されている。

図２に示すように、構造物昇降室１３の上端開口部には、防潮構造物１９の垂直な昇降を安定化させる楔構造のスタビライザー２９が設けられている（図２の一部拡大図を参照）。
該スタビライザー２９は、仕切壁１６Ａ,１６Ｂの上端部の構造物昇降室１３側の面に固定された第１の部材２９ａと、浮上函１８のうち、スライドアーム３２の取り付け位置より若干上方位置に固定された第２の部材２９ｂとからなる。

２つの浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂは、それぞれ構造物昇降室１３と略同一サイズの矩形状の空間である。
このうち、湾内側Ａの浮上時流入室１５Ａは、湾内側Ａに配置される側壁２１と、湾内側Ａに配置される仕切壁１６Ａと、小判な２枚の側壁２３，２４の各湾内側Ａの端部とにより画成されている。

一方、湾外側Ｂの浮上時流入室１５Ｂは、湾外側Ｂの側壁２２と、湾外側Ｂに配置される仕切壁１６Ｂと、小判な２枚の側壁２３，２４の湾外側Ｂの端部とにより画成されている。
これらの浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂは、図４に示すように、鉄筋コンクリート製の４枚の縦長な短冊状の隔壁３０により、ケーソン１２の長さ方向に５等分割され、それぞれが部分流入室１５ａ，１５ｂを構成している。

このうち、両端（１番目と５番目）に配された部分流入室１５ａ，１５ｂの各上側開口部は、合計４枚の閉鎖板５２により塞がれている。
各閉鎖板５２には、ボルト止めされた点検蓋５３によって閉じられた点検口５４が、それぞれ形成されている。

メンテナンス時には、ダイバーがスパナにより点検蓋５３を取り外し、点検口５４を通ってケーソン１２内に入る。
また、残りの部分流入室１５ａ，１５ｂの上側開口部のうち、対応する仕切壁１６Ａ,１６Ｂ側には、前記ばね式常閉ヒンジ５１が配設されている。
該ばね式常閉ヒンジ５１により、前記蓋体５０を、通常、閉じておくことが可能となる。

前記ばね式常閉ヒンジ５１は、図４に示すように、回動軸５５に外挿されたコイルばね５６のばね力により、対応する上側開口部を常閉するものである。
各コイルばね５６のばね力は、各蓋体５０の上への海底沈降物１４の堆積や、海底における潮の流れ程度の外力の作用では開蓋せず、防潮構造物１９が構造物昇降室１３を上昇する際の大きな負圧力にのみ開蓋するように設計されている。

また、各部分流入室１５ａ，１５ｂの下端部には、合計５つの前記連通口２８が配されている。
これらの連通口２８のうち、両端に配置されたものは、メンテナンス時、ダイバーが構造物昇降室１３に出入りする専用の作業口となる。

各隔壁３０は、対応する仕切壁１６Ａ，１６Ｂに直交状態で連結された補強用の平壁で、その高さは、仕切壁１６Ａ，１６Ｂの高さと同一である。
各隔壁３０も、各仕切壁１６Ａ，１６Ｂと同様に、ケーソン１２の構築に伴って築造されるものである。

図２に示すように、防潮構造物１９は、その高さが構造物昇降室１３の高さより数ｍ短い外は構造物昇降室１３と略同じサイズの矩形函状のものである。
この防潮構造物１９は、本体となる鋼製の浮上函１８と、この浮上函１８の上面に固定されたプレキャストコンクリート製の防潮函３１とを有している。

防潮構造物１９としては、コンクリート製の防潮函３１と鋼板製の浮上函１８とを連結して全体を鉄筋コンクリート製の函体としたものであり、函体の内部に、その底板から天井板まで届く長さのＨ形鋼を、一定の間隔で複数本配置することもできる。
全体を鉄筋コンクリート製の函体とした場合には、高さ方向に対して底面から３分の２を水密構造とし、水密構造を保つために、鉄筋コンクリートの腐食防止用の電食防止装置（図示せず）を取り付けることが望ましい。
この場合、水密構造部分が浮上機能を有し、残りの部分が防潮機能を有するものとなる。

図２または図３に示すように、浮上函１８は、サイズが異なる鋼板を横長な箱状に水密溶接したもので、空気室１７が密封されている。
浮上函１８の浮力は、防潮構造物１９の重力と略均衡している。
詳しくは、浮上函１８の浮力の方がその重力よりわずかに大きい。
これにより、構造物昇降室１３の収納位置Ｐ１に位置する防潮構造物１９は、自由状態では、ゆっくりと浮上位置Ｐ２まで浮き上がって上昇する。

浮上函１８の湾内側Ａの鋼板１８ａの下部には、その長さ方向の両端部に、仕切壁１６Ａ，１６Ｂの厚さより長い角材からなる２本のスライドアーム３２が、湾内側Ａの仕切壁１６Ａの各スライド孔２７に挿通された状態で突設されている。
また、浮上函１８の湾外側Ｂの鋼板１８ｂの下部にも、同一のスライドアーム３２が、湾外側Ｂの仕切壁１６Ｂの各スライド孔２７に挿通された状態で２本突設されている。
防潮構造物１９の昇降時、各スライドアーム３２が対応するスライド孔２７に沿って垂直にスライドすることにより、防潮構造物１９は収納位置Ｐ１と浮上位置Ｐ２との間をスムーズに上下移動する。

防潮函３１は、工場生産された６枚のプレキャストコンクリート板を横長な箱状に組み立てたもので、図２に示すように、内部空間に配されたトラス構造の鉄骨３３により内側から補強されている。
防潮函３１の上板は、構造物昇降室１３の上端開口を塞ぐ天蓋３４となっている。
防潮函３１の高さは、浮上函１８の約半分である。

次に、３基のケーソン１２の各防潮構造物１９を同期昇降させる昇降装置２０について詳細に説明する。

図１に示すように、昇降装置２０は、岸壁に設置され、かつ１２個のドラムを同期回転させる電動ウインチ３５と、各ドラム３６に基端部が卷回され、各先端部が対応するケーソン１２のスライドアーム３２に固定された２本１組、合計６組（１２本）のワイヤ３７と、各ケーソン１２の作業室２５の天井壁２６のうち、各浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂの長さ方向の両端部と対峙する箇所の下面に配設された２個１組、合計１２個の内部滑車３８と、岸壁から湾内へ向かってＬ字形に延出した固定式防潮堤３９に離間して固定され、かつそれぞれ１２個の車が同軸的に連結された３個の外部滑車４０とを有している。

外部滑車４０のうち、電動ウインチ３５側となる上流側の２つは、固定式防潮堤３９の上端部に固定され、残った１つは、固定式防潮堤３９の屈曲部のうち、海底地盤ｂに埋まった下端部に、図示しない保護ケースに収納状態で固定されている。
なお、固定式防潮堤３９の下端部は、ケーソン１２の下端部と同じ深さに在る。

各ドラム３６から繰り出されたワイヤ３７は、３つの外部滑車４０の各車に架け渡されて海底面下のケーソン１２の下端部の深さまで引き下げられ、その後、各ケーソン１２の作業室２５へ水平に引っ張られ、さらに対応する内部滑車３８を介して引き上げられた後、それぞれのスライドアーム３２のうち、各浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂに配された先端部に固定されている。
当然ながら、各ワイヤ３７の引き回し経路のうち、海底地盤ｂに埋まった領域には、各ワイヤ３７が移動自在に内挿される図示しない鞘管が複数本配設されている。

昇降装置２０の運転時、電動ウインチ３５をワイヤ３７卷回側へ作動することで、各内部滑車３８および各外部滑車４０を介して、１２本のワイヤ３７が対応するドラム３６に巻き付けられる。
このとき、図３に示すように、各スライド孔２７に垂直ガイドされながら各スライドアーム３２が徐々に引き下げられ、各防潮構造物１９は各浮上函１８の浮力に抗して、対応する構造物昇降室１３の収納位置Ｐ１まで下降する。

各収納位置Ｐ１への到達時、図３または４に示すとおり、各構造物昇降室１３の上端開口が各防潮函３１の天蓋３４により塞がれる。
これとは反対に、電動ウインチ３５をワイヤ３７繰り出し側へ作動することにより、各ワイヤ３７が各ドラム３６から繰り出される。

これに伴い、各スライドアーム３２が各スライド孔２７に垂直ガイドされて、各浮上函１８の浮力により各防潮構造物１９が、対応する構造物昇降室１３の収納位置Ｐ１から海面上の浮上位置Ｐ２まで徐々に浮上する。
なお、これらの操作は、岸壁に建築された機械操作室のオペレータからの指令に基づいて行われる。

次に、図１〜図５を参照して、この発明の実施例１に係る浮上式防潮堤１０の作動を説明する。
図１に示すように、あらかじめ、図示しない機械操作室のオペレータからの指令に基づき、電動ウインチ３５をワイヤ巻き取り側に作動して、各ワイヤ３７を同時に対応するドラム３６に巻き上げ、各ケーソン１２の防潮構造物１９を構造物昇降室１３の収納位置Ｐ１まで引き下げておく。

このとき、浮上函１８の浮力と対応する防潮構造物１９の重力とが略均衡しているため、ワイヤ３７に作用する張力を可能な限り小さくすることができる。
これにより、電動ウインチ３５の小型化が図れる。

なお、各防潮構造物１９の引き下げ状態は、各ドラム３６の回転をロックすることにより、浮上式防潮堤１０を作動しない通常時の間、常に維持される。
この通常時には、各防潮構造物１９が海底面ａ下に存在するため、景観を損なわず、かつ船舶は湾口１１を支障なく通航できる。

また、図４に示すように、この通常時には、各ばね式常閉ヒンジ５１のばね力によって、各浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂの上面開口部が各蓋体５０により閉蓋され、かつ構造物昇降室１３の上端開口も防潮構造物１９によって塞がれるため、海底周辺の海底沈降物１４はケーソン１２内に流入しない。
これにより、ケーソン１２に侵入した海底沈降物１４が、仕切壁１６Ａ，１６Ｂと防潮構造物１９との隙間に入り込んで生じる、防潮堤作動時の防潮構造物１９の浮上障害を無くすことができる。

また、この防潮堤作動時は、昇降装置２０によって防潮構造物１９が構造物昇降室１３を浮上している間、各蓋体５０は、ばね式常閉ヒンジ５１のばね力に抗して開蓋状態となっている。
そのため、ケーソン周辺の水が、各上面開口部を通って各浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂに流れ込み、その後、仕切壁１６Ａ，１６Ｂの下端部の連通口２８を通過し、下方から構造物昇降室１３に流入する。

その結果、防潮構造物１９の浮上に伴なう構造物昇降室１３の負圧状態が解消され、防潮構造物１９をスムーズに浮上させることができる。
なお、図２に示すように、この蓋体５０の開蓋に伴ない、ケーソン１２には一方の浮上時流入室１６Ａの上端開口部と、他方の浮上時流入室１６Ｂの上端開口部とを連通する流水路５７が形成される。

また、防潮構造物１９の浮上位置到達後は、再び各蓋体５０がばね式常閉ヒンジ５１のばね力により閉蓋状態となる。
そのため、例えば津波来襲時、海底地盤ｂに埋設されたケーソン１２の流水路５７を通って、湾外側Ｂから湾内側Ａへ向かう水位差による水の流れを阻止することができる。

なお、定期的または不定期に行われるケーソン１２のメンテナンス時には、作業者であるダイバーが、浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂの何れかの点検蓋５３を開けて部分流入室１５ａに潜り、浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂのメンテナンスを行う。
その後、ダイバーは、連通口２８をくぐり構造物昇降室１３へ移動することで、防潮構造物１９や構造物昇降室１３のメンテナンスを行うことができる。

一方、例えば津波発生時には、図１に示すようにオペレータからの指令に基づき、各ドラム３６のロックを解除し、その後、電動ウインチ３５をワイヤ３７繰り出し側へ作動して各ワイヤ３７を対応するドラム３６から繰り出す。
これにより、各ケーソン１２においては、各スライドアーム３２が各スライド孔２７により垂直ガイドされながら、各浮上函１８の浮力の作用により、各防潮構造物１９が各構造物昇降室１３の収納位置Ｐ１から徐々に浮上し、最終的に各防潮構造物１９が海面上の浮上位置Ｐ２に達する。

その結果、沿岸から押し寄せた津波を、湾口１１に配備された３基のケーソン１２の各防潮構造物１９の上部によって堰き止めることができる。
このとき、各防潮構造物１９の下部にはその反力が作用し、これを一対の仕切壁１６Ａ，１６Ｂの上部が受け、ここで受けた反力は、各仕切壁１６Ａ，１６Ｂに連結された８枚の隔壁３０を介して、ケーソン１２の湾内側Ａおよび湾外側Ｂの各側壁の上部にそれぞれ分散される。

これにより、大きな津波が各防潮構造物１９に衝突しても、各仕切壁１６Ａ，１６Ｂが破損するおそれは少ない。
また、各防潮構造物１９の浮上時、第１の部材２９ａと第２の部材２９ｂとが密着することで、各スタビライザー２９が水密構造になる。

なお、各防潮構造物１９の浮上速度を高めるため、各スライドアーム３２の先端部に、対応するワイヤ３７の固定状態を解除する図示しないワイヤ固定解除装置を配設してもよい。
これにより、浮上中の各防潮構造物１９の大きな負荷となる各ワイヤ３７の重量を軽減することができる。
その他、各ケーソン１２の作業室２５に図示しないワイヤ切断装置を配備し、各ワイヤ３７の先端部を自動で切断してもよい。

このように、海底面ａに上面開口を揃えた状態で各ケーソン１２を海底地盤ｂに埋設し、各ケーソン１２の内部空間の中央部に、一対の仕切壁１６Ａ，１６Ｂによって構造物昇降室１３を画成し、昇降装置２０の作動力によりこの構造物昇降室１３の中を防潮構造物１９が昇降するように構成している。

そのため、例えば地震発生時、地震動で各ケーソン１２の各側壁に変形や破損が生じた場合でも、各ケーソン１２の側壁から離間して立設された各仕切壁１６Ａ，１６Ｂにまでその応力が影響するおそれは小さい。
その結果、各防潮構造物１９は津波発生時に支障なく浮上し、この浮上式防潮堤１０はその機能を果たすことができる。

また、各浮上函１８の浮力を、対応する防潮構造物１９の重力と略均衡させたため、各昇降装置２０による各防潮構造物１９の昇降時、これらの昇降装置２０は小さな力で各防潮構造物１９を昇降させることができる。
さらに、浮上した隣り合う防潮構造物１９と防潮構造物１９との隙間ｄを３０ｃｍ程度としたため、浮上式防潮堤１０を作動させた際の湾口１１の開口率は２％程度となり、例えば津波などが漁港へ押し寄せても、それが湾内に流入する量はわずかとなる。

これにより、津波などから湾内の設備等を保護することができる。
さらにまた、漁港の湾口１１の幅は６０ｍと長いため、従来の巻き上げ式水門では、長さが６０ｍの門扉と大型のアクチュエータとを備えた専用水門を現場施工する必要があったものの、ここでは長さが２０ｍのケーソン１２を３基使用する分割式の閉門構造を採用したため、異なる幅の湾口１１にも対応することができる。

なお、図５に示すように、各ワイヤ３７を海底面ａに沿って配線し、各ケーソン１２に対して上方からワイヤ３７を侵入させてもよい。
具体的には、各浮上時流入室１５Ｂの上端開口部と、浮上時流入室１５Ｂの底部と、構造物昇降室１３の底部とに、それぞれ内部滑車３８を配設する。

そして、ワイヤ３７を、浮上時流入室１５Ｂの上部開口部から底部、連通口２８および構造物昇降室１３の底部へと順に引き回し、最後にワイヤ３７の先端部を浮上函１８の底板に固定してもよい。

次に、図６および図７を参照して、この発明の実施例２に係る浮上式防潮堤について説明する。
図６に示すように、この発明の実施例２の浮上式防潮堤１０Ａの特徴は、浮上函１８の浮力を防潮構造物１９の重力よりわずかに小さくし、かつ津波などの発生時に、昇降装置２０Ａを作動して各ワイヤ３７を各ドラム３６に巻き取ることにより、防潮構造物１９を海面上の浮上位置Ｐ２まで強制的に引き上げるように構成した点である。

浮上函１８は、その浮力が防潮構造物１９の重力よりわずかに小さく設計されている。
これにより、浮上位置Ｐ２に置かれた防潮構造物１９は、ゆっくりと構造物昇降室１３の収納位置Ｐ１まで沈降して行く。

また、２個１組、合計１２個の内部滑車３８Ａは、各ケーソン１２の各仕切壁１６Ａ，１６Ｂの上端部のうち、各スライド孔２７の上端付近の浮上時流入室側の面に固定されている。
ここでは、各ワイヤ３７の先端部はリング状に加工され、対応するスライドアーム３２に外挿されている（図７を参照）。
３個の外部滑車４０Ａのうち、最もケーソン側の外部滑車４０Ａは、固定式防潮堤３９の屈曲部のうちの海底面ａの付近に固定されている。

電動ウインチ３５の各ドラム３６から繰り出された１２本のワイヤ３７は、３つの外部滑車４０Ａの各車に架け渡されて海底面ａの付近まで引き下げられ、その後、各ケーソン１２の対応する浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂの上面開口まで水平に引っ張られる。
次に、ワイヤ３７は、そこから各内部滑車３８Ａにより直下へ引き下げられた後、各浮上時流入室１５Ａ，１５Ｂの方へ突出した各スライドアーム３２の先端部に固定されている。

この実施例２の浮上式防潮堤１０Ａにあっては、あらかじめ、オペレータからの指令に基づき、電動ウインチ３５をワイヤ繰り出し側へ作動して各ドラム３６から各ワイヤ３７を繰り出す。
これにより、各ケーソン１２では、対応する浮上函１８の浮力より大きい各防潮構造物１９の重力の作用により、各防潮構造物１９が徐々に沈下して行き、最終的には各構造物昇降室１３の収納位置Ｐ１に配置される。

例えば、津波発生時には、オペレータからの指令に基づき、電動ウインチ３５をワイヤ巻き取り側へ作動し、各ワイヤ３７を対応するドラム３６に巻き取る。
これにより、各ケーソン１２では、各スライドアーム３２が各スライド孔２７により垂直ガイドされながら、各防潮構造物１９の重力の作用に抗して、各防潮構造物１９が、各構造物昇降室１３の収納位置Ｐ１から海面上の浮上位置Ｐ２まで引き上げられる。

このように、防潮構造物１９を昇降装置２０Ａにより強制的に引き上げるようにしたため、防潮構造物１９の浮上時間が短縮され、沿岸を震源地として発生することにより、湾口１１までの到達時間が短い津波にも対応することができる。
その他の構成、作用および効果は、実施例１から推測可能な範囲であるため、説明を省略する。

１０，１０Ａ 浮上式防潮堤
１１ 湾口
１２ ケーソン
１３ 構造物昇降室
１４ 海底沈降物（水底沈降物）
１５Ａ，１５Ｂ 浮上時流入室
１５ａ，１５ｂ 部分流入室
１６Ａ，１６Ｂ 仕切壁
１７ 空気室
１８ 浮上函
１８ａ，１８ｂ 鋼板
１９ 防潮構造物
２０，２０Ａ 昇降装置
２１〜２４ 側壁
２５ 作業室
２６ 天井壁
２７ スライド孔
２８ 連通口
２９ スタビライザー
２９ａ 第１の部材
２９ｂ 第２の部材
３０ 隔壁
３１ 防潮函
３２ スライドアーム
３３ 鉄骨
３４ 天蓋
３５ 電動ウインチ
３６ ドラム
３７ ワイヤ
３８，３８Ａ 内部滑車
３９ 固定式防潮堤
４０，４０Ａ 外部滑車
５０ 蓋体
５１ ばね式常閉ヒンジ（蓋体開閉手段）
５２ 閉鎖板
５３ 点検蓋
５４ 点検口
５５ 回動軸
５６ コイルばね
５７ 流水路
Ａ 湾内側
Ｂ 湾外側
Ｐ１ 収納位置
Ｐ２ 浮上位置
ａ 海底面
ｂ 海底地盤
ｃ 海面
ｄ 隙間

特許５８７３７４５号公報

Claims (3)

1. 水底面に上面開口を揃えて水底地盤に埋設される矩形状のケーソンと、
   該ケーソンの内部空間を、中央部の構造物昇降室と両側部の浮上時流入室とに、前記ケーソンの厚さ方向へ分割し、かつ下端部に、前記構造物昇降室と前記各浮上時流入室とを連通する複数の連通口が形成された仕切壁と、
   前記構造物昇降室に昇降自在に収納され、かつ内部空間が浮力付与用の空気室となった浮上函を有する防潮構造物と、
   該防潮構造物を、前記構造物昇降室の収納位置と、前記防潮構造物の上端面が水面より上方に配される浮上位置との間で昇降させる昇降装置と、
   前記浮上時流入室の上面開口部を閉蓋する蓋体と、
   前記ケーソンに設けられ、前記防潮構造物が浮上する間のみ前記蓋体を開き、その他はこれを閉じる蓋体開閉手段とを備え、
   前記防潮構造物が浮上している間、前記蓋体開閉手段により前記蓋体を開蓋状態とすることで、前記ケーソンの周辺の水を、前記各上面開口部から前記各浮上時流入室、前記連通口を通って前記構造物昇降室に流入させることを特徴とする防潮堤。
2. 前記浮上函の浮力は、前記防潮構造物の重力と均衡していることを特徴とする請求項１に記載の防潮堤。
3. 前記仕切壁が、前記ケーソンの厚さ方向へ３分割する２枚のものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の防潮堤。

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