JP6861475B2

JP6861475B2 - 防波堤

Info

Publication number: JP6861475B2
Application number: JP2016098808A
Authority: JP
Inventors: 順司宮本; 和博鶴ヶ崎; 紘子角田
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2036-05-17
Also published as: JP2017206843A

Description

本発明は、地震時の津波、台風時の高波や高潮による陸側への災害を抑制する防波堤に関するものである。

従来の防波堤５０は、図６に示すように、海底に造成された基礎マウンド２（捨石層）上に重量構造物３（以下、ケーソンという）を配置して構成されている。この従来の防波堤５０に津波等の大きな波が到達した場合、沖側の水位が上昇することで、沖側の水域と陸側の水域との間に水位差Ｈが生じ、基礎マウンド２内に沖側から陸側に向かう浸透流が発生する（図６の基礎マウンド２内の矢印）。そして、沖側の水域と陸側の水域との間の水位差Ｈが増加するに伴い、浸透流の動水勾配が大きくなる。これにより、基礎マウンド２の安定性が損なわれ、崩壊する虞がある。特に、ケーソン３の陸側の下端部付近の基礎マウンド２内は、局所的に浸透流の動水勾配が大きく、間隙水圧が局所的に大きくなることから、この箇所が最初に崩壊して、基礎マウンド２全体が崩壊することで、ケーソン３が傾倒するようになる（図６の２点鎖線参照）。

これを対策するために、図７に示すように、ケーソン３の陸側の基礎マウンド２上に、礫材や石材を積み上げた補強体（腹付工）５５を設けることによって、津波によるケーソン３の傾倒を抑制する防波堤５１が提案されている（非特許文献１参照）。この防波堤５１では、基礎マウンド２内の浸透流路長（図７（ａ）の基礎マウンド２内の矢印の長さ相当）を、図６に示す防波堤５０の基礎マウンド２内の浸透流路長（図６の基礎マウンド２内の矢印の長さ相当）よりも長くすることができ、その結果、ケーソン３の陸側の下端部付近の基礎マウンド２内の動水勾配を小さくすることができ、しかも、補強体５５によって基礎マウンド２への上載圧を増加させることもでき、津波等の際の基礎マウンド２の安定性が向上する。

土木学会論文集Ｂ２（海岸工学）、Ｖｏｌ６７，Ｎｏ２，２０１１，Ｉ_８０１-Ｉ_８０５

しかしながら、上述した、図７に示す防波堤５１では、基礎マウンド２上で、ケーソン３の陸側の面に沿うように、石材や礫材を積層してなる補強体５５を設けるために、補強体５５の体積が非常に大きくなり、大量の礫材や石材を使用しなければならず、経済的に不利である。しかもこの防波堤５１では、港内（防波堤５１から陸側の水域）の有効な範囲が減少してしまい、すなわち、補強体５５により船舶の移動範囲が限定されるなど、港湾運用上、いくつかの制約が発生する可能性がある。そのために、石材や礫材を減少させて補強体５５の体積を小さくしてしまうと、津波等がケーソン３を越流した場合、図７（ｂ）〜（ｄ）に示すように、その越流により補強体５５が洗掘され、その結果、基礎マウンド２の安定性を確保できず、補強体５５による作用効果がすぐに失われる可能性がある。

すなわち、津波等がケーソン３を越流した場合、図７（ｂ）〜（ｄ）に示すように、ケーソン３の天端を勢いよく越流した海水により、基礎マウンド２の、ケーソン３の陸側の面から少し離れた位置が洗掘され、その洗掘範囲が大きくなるにつれて、ケーソン３の陸側の面に沿って積層された礫材や石材（補強体５５）がこの洗掘範囲に崩れ落ちることで、ケーソン３の陸側の面に沿う位置の補強体５５の体積が徐々に減少して、当該箇所が浸透流により不安定となり、基礎マウンド２の安定性を確保することができず、ケーソン３が傾倒するようになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、補強構造の規模が小さく、簡易な構造で、その施工も容易でありながら、津波等の有事の際、重量構造物が載置される捨石層の安定性を確保して、その防波機能を発揮することのできる防波堤を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、海底に造成した捨石層上に配設される重量構造物と、該重量構造物の陸側の面に当接するように前記捨石層上に配置され、網状の袋体に多数の補強材を充填してなる、透水性を有する袋状ユニットと、を備え、前記捨石層の内部から前記袋状ユニットの内部に亘って形成される浸透流路の長さを調整すべく、前記袋状ユニットを複数段積層することを特徴とするものである。
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記捨石層は、基礎マウンドであることを特徴とするものである。
請求項１及び２の発明では、網状の袋体に、礫材や石材等の多数の補強材を充填した袋状ユニットを、重量構造物の陸側の面に当接するように、捨石層としての基礎マウンド上に配置することで、浸透流によって基礎マウンドの不安定化が最も起こり易い箇所を局所的に小規模で、且つ効率的に、さらに経済的に補強することができる。

また、請求項１及び２の発明では、津波等の有事の際、重量構造物の天端を勢いよく越流した海水により、基礎マウンドの、重量構造物の陸側の面から少し離れた位置が洗掘され、その洗掘範囲が大きくなっても、従来のように、礫材や石材がその洗掘範囲に崩れ落ちることはなく、袋体ユニットが重量構造物の陸側の基礎マウンド上に継続的に載置されるので、基礎マウンドの安定性を確保することができる。
さらに、請求項１及び２の発明では、網状の袋体に補強材として礫材や石材等を充填した、可撓性を有する袋状ユニットを採用しているので、基礎マウンドの上面の変状に対して馴染みが良く、その変状への追従性があり、その作用効果を継続的に維持することができる。
さらにまた、請求項１及び２の発明では、袋状ユニットは透過性を有し、該袋状ユニットを重量構造物の陸側の面に当接するように捨石層上に複数段積層するので、基礎マウンド内の浸透流路長を、従来（図６に示す防波堤）よりも長くすることができ、その結果、重量構造物の陸側の下端部付近の基礎マウンド内の動水勾配を小さくすることができ、間隙水圧の局所的な上昇を抑制することができる。これにより、浸透流による当該箇所の崩壊を抑制して、基礎マウンド全体の安定性を確保することができる。しかも、複数段に積層された袋状ユニットによって基礎マウンドへの上載圧を増加させることができ、津波等の有事の際の基礎マウンドの安定性をさらに確保するができる。

請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した発明において、前記袋状ユニットは、陸側に向かって複数列配置されることを特徴とするものである。
請求項３の発明では、陸側に複数列配置された袋状ユニットによって基礎マウンドへの上載圧をさらに増加させることができ、津波等の有事の際の基礎マウンドの安定性をさらに確保することができる。

本発明の防波堤によれば、網状の袋体に補強材として礫材や石材等を充填した袋状ユニットを、重量構造物の陸側の面に当接するように、捨石層、例えば、基礎マウンド上に配置する補強構造を採用したので、簡易な補強構造でその規模を小さくでき、その施工も容易であるうえ、津波等の有事の際、基礎マウンドの安定性を確保することができ、その防波機能を発揮することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る防波堤の概略断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る防波堤の概略平面図である。図３は、本防波堤を構成する袋状ユニットの斜視図である。図４は、本防波堤に対して津波等が越流した際の状態を示す段階図である。図５は、本発明の他の実施の形態に係る防波堤の概略断面図である。図６は、従来の防波堤に対して津波等が越流した際の状態を示す図である。図７は、図６の防波堤とは別の従来の防波堤に対して津波等が越流した際の状態を示す段階図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る防波堤１は、地震時の津波、台風時の高波や高潮による陸側への災害を抑制するためのものである。図１及び図２に示すように、本防波堤１は、海底に造成した、捨石層としての基礎マウンド２上に配設される重量構造物としてのケーソン３と、該ケーソン３の陸側の面３ａに当接するように基礎マウンド２上に配置され、網状の袋体６（図３参照）に多数の補強材７（図３参照）を充填してなる袋状ユニット５と、を備えている。この袋状ユニット５の補強材７は、礫材や石材に相当する。

図１及び図２に示すように、基礎マウンド２は、海底地盤上に捨石や被覆石を積層して造成される。該基礎マウンド２は、断面台形状で防波機能を発揮すべく所定方向に延びている。該基礎マウンド２上には、ケーソン３が該基礎マウンド２の長手方向に沿って複数配置される。該ケーソン３は、コンクリート製の直方体状の箱体の内部に中詰材として砕石等が充填されて構成される。なお、ケーソン３は、直方体状の箱体に限らず、基礎マウンド２の延びる方向に対して直交する断面台形状の箱体を採用してもよく、その形状が限定されることはない。

図３に示すように、袋状ユニット５は、網状の袋体６に多数の礫材や石材７を充填して構成され、可撓性を有するものである。該袋状ユニット５は、網状の袋体６に多数の礫材や石材７を充填して構成されているので、良好な透水性を有するものである。該袋状ユニット５は、図１及び図３に示すように、楕円体状あるいは略直方体状の姿勢で、ケーソン３の陸側の面３ａに当接するように基礎マウンド２上に配置される。袋状ユニット５は、図２も参照して、１台のケーソン３に対して、基礎マウンド２の長手方向に沿って互いに当接するように複数配置され、しかも、上方に向かって複数段に積層される。なお、図示はしていないが、袋状ユニット５を、ケーソン３の陸側の基礎マウンド２上に、陸側に向かって複数列配置してもよい。本実施形態では、袋状ユニット５は、１台のケーソン３に対して、基礎マウンド２の長手方向に沿って互いに当接するように３台配置され、且つ３段積層されている。なお、袋状ユニット５は、積層する段数が増加すればするほど、浸透流路の長さ（図４の基礎マウンド２内の矢印の長さ相当）が長くなり、上載圧も大きくなるが、積層された袋状ユニット５全体の安定性や、そのコストに応じてその段数が設定される。

次に、本発明の実施形態に係る防波堤１の作用を図４に基づいて説明する。
津波等の有事の際、海水が本防波堤１のケーソン３の天端を勢いよく越流（図４の矢印参照）すると、基礎マウンド２の、ケーソン３の陸側の面３ａから少し離れた位置が洗掘（図４（ｂ）の凹んだ箇所１０）され、その洗掘範囲１０が大きくなる。しかしながら、本防波堤１では、複数の袋状ユニット５が、ケーソン３の陸側の面３ａに当接するように基礎マウンド２上に積層されているので、従来のように、積層された礫材や石材がその洗掘範囲１０に崩れ落ちることはなく、浸透流（沖側の水域と陸側の水域との間の水位差Ｈによる）によって基礎マウンド２の不安定化が最も起こり易いケーソン３の陸側の下端付近が継続的に補強される。その結果、基礎マウンド２の安定性を確保することができ、ケーソン３の傾倒を抑制することができる。また、複数の袋状ユニット５により、ケーソン３の陸側への滑動を抑制することもできる。

また、複数の袋状ユニット５、５が積層され、各袋状ユニット５、５は透水性を有するので、基礎マウンド２内の浸透流路長（図４の基礎マウンド２内の矢印の長さ相当）を従来（図６に示す防波堤５０）よりも長くすることができ、その結果、ケーソン３の陸側の下端部付近の基礎マウンド２内の動水勾配を小さくすることができ、間隙水圧の局所的な上昇を抑制することができる。これにより、浸透流による、基礎マウンド２の、ケーソン３の陸側の下端付近の崩壊をさらに抑制することができ、基礎マウンド２全体の安定性を確保することができる。しかも、複数段に積層された袋状ユニット５、５によって基礎マウンド２への上載圧を増加させることができ、基礎マウンド２の安定性をさらに確保することができる。
さらに、袋状ユニット５は可撓性を有しているので、基礎マウンド２の上面の変状に追従するように変形することができ、その作用効果を継続的に奏することができる。

このように、本発明の実施形態に係る防波堤１は、基礎マウンド２上で、ケーソン３の陸側の面３ａに当接するように、網状の袋体６に多数の礫材や石材７である補強材を充填してなる袋状ユニット５を配置して構成されている。これにより、津波等の有事の際の、基礎マウンド２内の浸透流による、またケーソン３の天端からの越流による、基礎マウンド２内で、ケーソン３の陸側の下端部付近の不安定化を抑制でき、ひいては、基礎マウンド２全体の安定化を確保することができ、ケーソン３の傾倒を抑制することができ、防波機能を継続させることができる。

また、本発明の実施形態に係る防波堤１では、袋状ユニット５を採用することにより、補強構造の規模を小さくでき、簡易な構造で、その施工も容易とすることができる。すなわち、袋状ユニット５を配置している領域を図７に示す従来の補強体５５の領域よりも小さくすることができ、その結果、従来よりも礫材や石材７を少量にでき、施工も容易となり、トータルコストを削減することができる。また、港内（防波堤１から陸側の水域）の有効な範囲、例えば船舶の移動範囲等を従来よりも増加させることができる。

なお、本実施形態に係る防波堤１では、袋状ユニット５が、ケーソン３の陸側の面３ａに当接するように基礎マウンド２上に３段配置されているが、必要に応じて、１段、２段または４段以上配置してもよい。また、上述したが、袋状ユニット５を、ケーソン２の陸側の基礎マウンド２上に、陸側に向かって複数列配置してもよい。

また、上述した防波堤１（図１〜図４）では、海底に造成した基礎マウンド２上に配設されるケーソン３の陸側の面３ａに当接するようにして、その基礎マウンド２上に複数の袋状ユニット５を配設する形態を採用したが、図５に示すように、海底地盤内に設けた多数の捨石を積層してなる捨石層２上に配設されるケーソン３の陸側の面３ａに当接するようにして、その捨石層２上に複数の袋状ユニット５を配設する形態を採用してもよい。

１防波堤，２基礎マウンド（捨石層），３ケーソン（重量構造物），３ａ陸側の面，５袋状ユニット，６袋体，７礫材や石材（補強材）

Claims

海底に造成した捨石層上に配設される重量構造物と、
該重量構造物の陸側の面に当接するように前記捨石層上に配置され、網状の袋体に多数の補強材を充填してなる、透水性を有する袋状ユニットと、
を備え、
前記捨石層の内部から前記袋状ユニットの内部に亘って形成される浸透流路の長さを調整すべく、前記袋状ユニットを複数段積層することを特徴とする防波堤。
前記捨石層は、基礎マウンドであることを特徴とする請求項１に記載の防波堤。
前記袋状ユニットは、陸側に向かって複数列配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の防波堤。