JP7266156B1 - 洗掘防止構造および洗掘防止構造の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で施工可能であり、効率よく洗掘を抑えられる洗掘防止構造および洗掘防止構造の施工方法を提供すること。【解決手段】洗掘防止構造１ｈは、モノパイル４と、モノパイル４が貫通する孔７３を有し、モノパイル４に対して隙間１４をあけて、モノパイル４の外周に配置される不透水性の被覆体７ｂと、隙間１４の水底３の地盤２を塞ぐように、モノパイル４の表面に接触し、モノパイル４の揺動に追従可能な変形可能なフィルターユニット６ｄと、を具備し、被覆体７ｂの外周近傍には複数の貫通孔１０ｂが設けられる。洗掘防止構造１ｈは、被覆体７ｂを水底３に設置する工程と、被覆体７ｂの孔７３の水底３の地盤２を貫通するようにモノパイル４を打設する工程と、フィルターユニット６ｄを隙間１４を塞ぎつつモノパイル４の側面４１に接触させるようモノパイル４の周りに配置する工程とによって施工される。【選択図】図１２

Description

本発明は、洗掘防止構造および洗掘防止構造の施工方法に関するものである。

従来、砂地盤におけるモノパイル基礎等の杭基礎周囲の洗掘防止工として、砕石や割栗石の敷設、石材を網袋に詰めて１個当たりの重量を増加させた多数のフィルターユニットの設置が実施されてきたが、これらの洗掘防止工は施工にあたって海象条件の影響を受けやすく工期が長くなる傾向にある。そこで、杭周辺にマット等の大きな被覆体を敷くことにより施工時間を短縮する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－４１３１５号公報

しかしながら、不透水性の被覆体と杭との間に僅かな隙間がある場合、隙間から被覆体下部の砂の吸出しが起こり、杭周辺が洗掘される。これは、暴風波浪時に被覆体の上側での流速が大きくなることで被覆体の上側と下側とで水圧差が発生し、水圧差を解消するために強い流れが杭と被覆体との僅かな隙間に集中し、この強い流れが砂を連行して移動させるためと考えられる。また、被覆体の上側と下側とで大きな水圧差が発生した場合、被覆体の重量が不足していると被覆体が捲れ上がって被覆体の下側の砂が洗掘される。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、短時間で施工可能であり、効率よく洗掘を抑えられる洗掘防止構造および洗掘防止構造の施工方法を提供することである。

前述した目的を達成するために第１の発明は、水中構造体と、前記水中構造体が貫通する開口部を有し、前記水中構造体に対して隙間をあけて、前記水中構造体の外周に配置される不透水性の被覆マットと、前記水中構造体と前記被覆マットとの隙間の水底地盤を塞ぐように、前記水中構造体の表面に接触し、前記水中構造体の揺動に追従して変形可能な洗掘防止材と、を具備し、前記被覆マットの少なくとも外周近傍には複数の貫通孔が設けられることを特徴とする洗掘防止構造である。

第１の発明では、水中構造体と被覆マットとの間に所定以上の幅の隙間を敢えて設けることにより、暴風波浪時に被覆マットの上下に水圧差が発生しても、従来のように僅かな隙間に水流が集中することがなく、隙間を通る水流を分散させることができる。また、水中構造体の揺動に追従して変形可能な洗掘防止材を隙間の水底地盤を塞ぐように配置することにより、隙間を水流が通っても砂が吸い出されることがなく洗掘を防止できる。さらに、被覆マットの外周近傍に貫通孔が設けられることにより、貫通孔から水が通るのと同時に砂が吸い出されるので、被覆マットの外周部が水底地盤に差し込まれて埋まり、被覆マットの捲れ上がりが防止される。

前記洗掘防止材は、繊維製の網体の中に石又は砕石が充填されたフィルターユニットであり、前記水中構造体と前記被覆マットの隙間の前記水底地盤上に、石又は砕石からなるフィルター材が配置され、前記フィルター材の上部に前記フィルターユニットが配置されることが望ましい。
被覆マットと水中構造体との隙間にフィルター材が配置されることにより、フィルターユニットのみで隙間を塞ぐ場合と比較して、隙間からの吸出し防止効果を高めることができる。

前記洗掘防止材は、繊維製の網体の中に石又は砕石が充填されたフィルターユニットであり、前記網体の少なくとも下方には、フィルター材が充填されていてもよい。
被覆マットと水中構造体との隙間を網体の少なくとも下方にフィルター材が充填されたフィルターユニットで塞ぐことにより、フィルター材が充填されないフィルターユニットで塞ぐ場合と比較して、隙間からの吸出し防止効果を高めることができる。

前記フィルターユニットは、例えば、平面視にて略円形状で、隣り合う前記フィルターユニットの端部が重なり合うように前記水中構造体の周りに複数配置される。
これにより、複数のフィルターユニットを水中構造体の周りに平面視で隙間なく配置して被覆マットと水中構造体との隙間を塞ぐことができる。

また、前記フィルターユニットは、互いに線材によって前記水中構造体の周りに環状に連結して固定されていてもよい。
これにより、暴風波浪時にフィルターユニットの移動を防止でき、水中構造体に生じる水平変位にフィルターユニットを追随させることができる。

前記フィルターユニットは、前記水中構造体の周囲に配置した鋼製の枠体に繊維製の網体を張って、内部に石又は砕石が充填されてもよい。また、前記フィルターユニットは、繊維製の網体がドーナツ状に形成されており、前記水中構造体の周りに単体で一括して配置されてもよい。
これにより、複数のフィルターユニットを水中構造体の周りに配置する場合と比較して、隙間の水底地盤を容易且つ確実に塞ぐことができる。また、暴風波浪時にフィルターユニットの移動を防止でき、水中構造体に生じる水平変位にフィルターユニットを追随させることができる。

前記フィルターユニットの前記水中構造体との接触面側に摩耗防止シートが配置されてもよい。
これにより、暴風や波浪によって水中構造物とフィルターユニットとの相対位置が繰り返し変化した場合に、摩耗によるフィルターユニットの破損を防止できる。

前記洗掘防止材は、複数のコンクリートブロックと、前記コンクリートブロックによって固定されたリング状の弾性部材からなるシール部材とを有し、前記コンクリートブロックが、前記被覆マットの開口部の縁部を跨ぐように配置され、前記シール部材が前記水中構造体の表面に密着してもよい。
これにより、被覆マットと水中構造体との隙間をシール部材で確実に閉じ、暴風や波浪によって水中構造体に水平変位が発生した場合にシール部材を水平変位に追随させて、隙間からの洗掘を防止できる。また、コンクリートブロックで、シール部材を固定すると同時に被覆マットの開口部の縁部の捲れ上がりを防止することができる。

前記被覆マットの中央近傍に複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔を塞ぐように透水性部材が配置されてもよい。
これにより、暴風波浪時に被覆マットの上下に水圧差が発生した場合に複数の貫通孔に水が分散されて通ることで水圧差を解消できる。また、貫通孔を塞ぐように透水性部材が配置されることで、水が貫通孔を通るときに砂が吸い出されることがなく、洗掘防止部材の下側の洗掘を防止することができる。

前記被覆マットの外周近傍および開口部の縁近傍に、前記被覆マットを吊り上げ可能な複数の吊り部を具備してもよい。
これにより、被覆マットの全体に多数の吊り金具を設けた場合と比較して、被覆マットの損傷を防止しつつ安定した姿勢で吊り下げることができる。

前記被覆マットの下方に有孔のパイプが配置されてもよい。
これにより、被覆マットの下側において、水中構造体近傍と被覆マット外周部近傍との水圧差を解消して水圧を均一化できる。

第２の発明は、第１の発明の洗掘防止構造の施工方法であって、前記被覆マットを水底に設置する工程と、前記被覆マットの中央の前記開口部の前記水底地盤を貫通するように杭状の水中構造体を打設する工程と、前記洗掘防止材を前記被覆マットの前記開口部の縁部と前記水中構造体との隙間を塞ぎつつ、前記水中構造体の側面に接触させるよう前記水中構造体の周りに配置する工程と、を具備することを特徴とする洗掘防止構造の施工方法である。

第２の発明では、被覆マットを水底に設置した後、被覆マットの開口部を目印として杭状の水中構造体を打設できる。また、杭状の水中構造体を打設するより先に被覆マットを敷設するので、敷設時に水中構造体やその他の付帯設置物等を傷つけることがない。さらに、洗掘防止材を被覆マットの開口部の縁部と水中構造体との隙間を塞ぎつつ、水中構造体の側面に接触させるよう水中構造体の周りに配置することにより、隙間を水流が通っても砂が吸い出されることがなく洗掘を防止できる。

本発明によれば、短時間で施工可能であり、効率よく洗掘を抑えられる洗掘防止構造および洗掘防止構造の施工方法を提供できる。

洗掘防止構造１を示す図。 洗掘防止構造１を示す図。 洗掘防止構造１の施工方法を示す図。 洗掘防止構造１ａ、１ｂを示す図。 洗掘防止構造１ｃを示す図。 洗掘防止構造１ｃを示す図。 洗掘防止構造１ｄを示す図。 洗掘防止構造１ｅを示す図。 洗掘防止構造１ｆを示す図。 洗掘防止構造の施工方法を示す図。 洗掘防止構造１ｇを示す図。 洗掘防止構造１ｈを示す図。 フィルターユニット６ｄを示す図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１、図２は本発明の第１の実施形態に係る洗掘防止構造１を示す図である。図１（ａ）は洗掘防止構造１の鉛直方向の断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す線Ａ－Ａによる断面を示す図である。図２（ａ）、図２（ｂ）は図１（ａ）に示す範囲Ｂに対応する部分の拡大図であり、図２（ａ）は洗掘が発生していない状態を、図２（ｂ）は洗掘が発生した状態を示す。

図１、図２に示すように、洗掘防止構造１は、洗掘防止部材５、フィルターユニット６、摩耗防止シート９等からなる。洗掘防止構造１は、例えば洋上風力発電設備の杭基礎として用いられる水中構造体であるモノパイル４の周囲に配置される。モノパイル４の径は例えば８０００ｍｍであり、洗掘防止構造１は例えば平面視でモノパイル４の径の３倍程度の範囲に施工される。

洗掘防止部材５は、モノパイル４の周囲の水底３に配置される。洗掘防止部材５は、不透水性の被覆マットである被覆体７、貫通孔１０、透水性シート８を具備する。被覆体７は不透水性のアスファルトマットであり、モノパイル４の周囲に配置される。被覆体７とモノパイル４との隙間１４は、敢えて従来よりも広いものとし、５００ｍｍ程度以上であることが望ましく、より望ましくは１ｍ以上である。隙間１４は、例えば、モノパイル４の外径の１／２０以上が望ましく、さらに望ましくは１／１０以上である。貫通孔１０は例えば直径２００ｍｍ程度の円形の孔であり、被覆体７の全面に形成される。透水性シート８は水を通して砂を通さないメッシュ状のシートであり、被覆体７の下部に配置される。被覆体７および透水性シート８は例えば平面視で八角形状であり、モノパイル４を配置するための開口部である孔７３、８３（図３（ａ））を中央部に有する。

図１（ｂ）、図２（ａ）に示すように、透水性シート８は、中央部側の縁部８２が被覆体７の中央部側の縁部７２と重なっており、外周部側の縁部８１が被覆体７の外周部側の縁部７１よりもモノパイル４側に位置する。すなわち透水性シート８は被覆体７よりも一回り小さく、貫通孔１０のうち被覆体７の外周部近傍以外に形成された貫通孔１０ａは透水性シート８で塞がれるが、外周部近傍に形成された貫通孔１０ｂは塞がれない。

フィルターユニット６は、モノパイル４の周囲を囲むように複数配置される。フィルターユニット６は、例えば、繊維製の袋状の網体に石又は砕石を充填したものであり、吊下げた時よりも水底３に設置した時に径が広がるように変形可能であり、モノパイル４の揺動に追従可能である。複数のフィルターユニット６は、平面視において略円形状であり、隣り合うフィルターユニット６の端部が重なり合い、各フィルターユニット６の一部が被覆体７上に載るように配置されて、被覆体７の縁部７２とモノパイル４の側面４１との間との隙間１４の水底３の地盤２を塞ぐ。フィルターユニット６は、通常の波浪や潮流などによって生じる外力に対して移動せず、洗掘防止部材５を押さえて安定性を維持する。

摩耗防止シート９は、モノパイル４のフィルターユニット６との接触面側に張り付けて配置される。すなわち摩耗防止シート９はフィルターユニット６とモノパイル４の側面４１との間に挟まれ、フィルターユニット６は摩耗防止シート９を挟んでモノパイル４の側面４１に接触する。摩耗防止シート９は、ゴム製またはウレタン製のシートであることが望ましい。

洗掘防止構造１では、暴風波浪時に洗掘防止部材５の上側と下側とで水圧差が生じると、水が複数の貫通孔１０を通って移動することで水圧差が解消される。このとき、被覆体７の外周部近傍以外では貫通孔１０ａが透水性シート８によって塞がれているので、貫通孔１０ａを通る水流が砂を連行することがなく被覆体７の下側の砂の洗掘が防止される。一方、被覆体７の外周部近傍では貫通孔１０ｂが透水性シート８によって塞がれていないので、貫通孔１０ｂを通る水流が砂を連行して貫通孔１０ｂから砂が吸い出されて被覆体７の上面側に堆積する。すなわち、図２（ｂ）に示すように被覆体７の外周部側の縁部７１が地盤２内に埋まり、縁部７１の捲れ上がりが防止される。

洗掘防止構造１では、フィルターユニット６を配置することによって、隙間１４からの砂の吸出しや被覆体７の中央部側の縁部７２の捲れ上がりが防止される。なお、暴風時にはモノパイル４に水底３付近で片振幅１００ｍｍ程度の水平変位が発生することがあるが、仮にモノパイル４の変位にフィルターユニット６が追随できず隙間１４から多少の砂が吸い出されたとしても、図２（ｂ）に示すようにフィルターユニット６が変形して洗掘部分に落ち込むことにより、隙間１４からの更なる砂の吸出しが防止される。

次に、洗掘防止構造１の施工方法について説明する。図３は、洗掘防止構造１の施工方法を示す図である。図３（ａ）は洗掘防止部材５を設置した状態を示す図、図３（ｂ）はモノパイル４を打設した状態を示す図である。

洗掘防止構造１を施工するには、まず、図３（ａ）に示すように被覆体７と透水性シート８とが一体化された洗掘防止部材５をモノパイル４の設置予定位置の水底３に設置する。洗掘防止部材５の被覆体７の孔７３および透水性シート８の孔８３は、モノパイル外径４２より大きい。なお、被覆体７と透水性シート８とが一体化された洗掘防止部材５は、例えば、陸上の製作ヤードにおいて、透水性シート８上に貫通孔１０を形成するための型枠を配置してアスファルトを打設することにより製作される。被覆体７であるアスファルトマットや透水性シート８は可撓性を有するので、洗掘防止部材５は水底３の不陸に追随するように設置できる。

洗掘防止部材５を設置したら、図３（ｂ）に示すように孔７３および孔８３を通るようにモノパイル４を打設し、洗掘防止部材５を貫通するようにモノパイル４を設置する。その後、図２（ａ）に示すようにモノパイル４の側面４１と被覆体７の縁部７２との間に形成された隙間１４を塞ぎつつ、モノパイル４の側面４１に配置された摩耗防止シート９に接触させるようにフィルターユニット６をモノパイル４の周りに設置して、洗掘防止構造１を完成する。

このように、第１の実施形態の洗掘防止構造１によれば、被覆体７に複数の貫通孔１０が形成された洗掘防止部材５を水底３に配置するので、洗掘防止部材５の上下に発生する水圧差が解消される。このとき、貫通孔１０ａは透水性シート８で塞がれるので、貫通孔１０ａから砂が吸い出されることがなくモノパイル４周辺の地盤２の洗掘を防止できる。また、貫通孔１０ｂは透水性シート８で塞がれないので、貫通孔１０ｂから砂が吸い出されて被覆体７の縁部７１付近が地盤２に差し込まれて埋まり、被覆体７の縁部７１の捲れ上がりを防止できる。

洗掘防止構造１では、モノパイル４と被覆体７との間に敢えて５００ｍｍ程度以上の隙間１４を設けることにより、暴風波浪時に被覆体７の上下に水圧差が発生しても、従来のように僅かな隙間に水流が集中することがない。そのため、隙間１４を通る水流を分散させて洗掘の発生を低減できる。また、洗掘防止部材５の上下の水圧差を解消する際に複数の貫通孔１０ａに分散されて水が通るので、被覆体７とモノパイル４との隙間１４に水流が集中せず、隙間１４での洗掘の発生を低減できる。さらに、モノパイル４の揺動に追従するように変形可能なフィルターユニット６を配置してモノパイル４近傍の隙間１４の水底３の地盤２を塞ぐことにより、隙間１４からの砂の吸出しをより確実に抑えることができる。

洗掘防止構造１では、被覆体７に貫通孔１０を形成することで水圧による洗掘防止部材５の浮き上がりを防止できる。また、摩耗防止シート９を配置することで、暴風や波浪によってモノパイル４とフィルターユニット６との相対位置が繰り返し変化した場合に、摩耗によるフィルターユニット６の破損を防止できる。

第１の実施形態では、アスファルトマットである被覆体７と被覆体７の下部に配置した透水性シート８とを洗掘防止部材５として一体化するので、洗掘防止部材５を水底３に容易に設置できる。また、被覆体７および透水性シート８は孔７３、８３を有するので、孔７３、８３を打設の目印としてモノパイル４を所定の位置に確実に且つ容易に設置することができる。さらに、モノパイル４を打設するより先に洗掘防止部材５を敷設するので、敷設時にモノパイル４やその他の付帯設置物等を傷つけることがない。

以下、本発明の別の例について、第２～第６の実施形態として説明する。各実施形態はそれまでに説明した実施形態と異なる点について説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。また、第１の実施形態も含め、各実施形態で説明する構成は必要に応じて組み合わせることができる。

［第２の実施形態］
図４は本発明の第２の実施形態に係る洗掘防止構造１ａ、１ｂを示す図である。図４（ａ）は洗掘防止構造１ａを示す図、図４（ｂ）は洗掘防止構造１ｂを示す図である。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）では被覆体７に形成された貫通孔１０の図示を省略している。

第２の実施形態の洗掘防止構造１ａ、１ｂは、フィルターユニット６の代わりにフィルターユニット６ａ、６ｂが用いられる点で第１の実施形態の洗掘防止構造１と主に異なる。

図４（ａ）に示すように、洗掘防止構造１ａでは、モノパイル４の周囲を覆うように環状のフィルターユニット６ａが配置される。フィルターユニット６ａは、鋼製の枠体に繊維製の網体を張って石又は砕石を充填したものである。

図４（ｂ）に示すように、洗掘防止構造１ｂでは、モノパイル４の周囲を覆うように環状のフィルターユニット６ｂが配置される。フィルターユニット６ｂは、繊維製のドーナツ状の網体に石又は砕石を充填したものである。

洗掘防止構造１ａ、１ｂは、洗掘防止構造１と同様に図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように洗掘防止部材５を設置してモノパイル４を打設した後、モノパイル４と被覆体７との隙間１４を塞ぐようにフィルターユニット６ａ、６ｂを設置して施工される。フィルターユニット６ａ、６ｂは、吊下げた時よりも水底３に設置した時に扁平に広がるように変形可能である。また、モノパイル４の揺動に追従可能である。

第２の実施形態においても、洗掘防止部材５を用い、モノパイル４と被覆体７との間に５００ｍｍ程度以上の隙間１４を敢えて設けることにより第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、洗掘防止構造１ａ、１ｂでは、被覆体７とモノパイル４との隙間１４に環状のフィルターユニット６ａ、６ｂを配置することにより、複数のフィルターユニット６を配置する場合と比較して、隙間１４の水底３の地盤２を容易且つ確実に塞ぐことができる。フィルターユニット６ａ、６ｂは環状であり中央にモノパイル４が配置されるので、暴風波浪時に流れて消失することがなく、モノパイル４の水平変位に追随させることができる。

［第３の実施形態］
図５、図６は、第３の実施形態にかかる洗掘防止構造１ｃを示す図である。図５（ａ）は洗掘防止構造１ｃの鉛直方向の断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す線Ｃ－Ｃによる断面図である。図６は図５に示す範囲Ｄの拡大図である。

第３の実施形態の洗掘防止構造１ｃは、洗掘防止部材５の代わりに洗掘防止部材５ａが用いられる点で第１の実施形態の洗掘防止構造１と主に異なる。

洗掘防止部材５ａは、モノパイル４の周囲の水底３に配置される。洗掘防止部材５ａは、被覆体７、貫通孔１０、透水性部材８ａを具備する。透水性部材８ａは水を通して砂を通さない部材であり、貫通孔１０ａの内部に配置され、アスファルトマットである被覆体７と一体化される。洗掘防止部材５ａでは、貫通孔１０のうち被覆体７の外周部近傍以外に形成された貫通孔１０ａは透水性部材８ａで塞がれるが、外周部近傍に形成された貫通孔１０ｂは塞がれない。

洗掘防止構造１ｃは、洗掘防止構造１と同様に、モノパイル４の設置予定位置の水底３に洗掘防止部材５ａを設置し、洗掘防止部材５ａを貫通するようにモノパイル４を設置し、モノパイル４の側面４１と被覆体７との間に形成された隙間１４の水底３の地盤２を塞ぐようにフィルターユニット６を設置する手順で施工される。

なお、被覆体７と透水性部材８ａとが一体化された洗掘防止部材５ａは、例えば、陸上の製作ヤードにおいて、貫通孔１０ａに対応する位置に型枠として透水性部材８ａとその保持部材を配置し、貫通孔１０ｂに対応する位置に型枠を配置し、アスファルトを打設することにより製作される。被覆体７であるアスファルトマットや透水性部材８ａは可撓性を有するので、洗掘防止部材５ａは水底３の不陸に追随するように設置できる。

第３の実施形態においても、モノパイル４と被覆体７との間に５００ｍｍ程度以上の隙間１４を敢えて設けることにより第１の実施形態と同様の効果が得られる。第３の実施形態では、被覆体７に複数の貫通孔１０が形成された洗掘防止部材５ａを水底３に配置するので、洗掘防止部材５ａの上下に発生する水圧差が解消される。このとき、貫通孔１０ａは透水性部材８ａで塞がれるので、貫通孔１０ａから砂が吸い出されることがなくモノパイル４周辺の地盤２の洗掘を防止できる。また、貫通孔１０ｂは透水性部材８ａで塞がれないので、貫通孔１０ｂから砂が吸い出されて被覆体７の縁部７１付近が地盤２に差し込まれて埋まり、被覆体７の縁部７１の捲れ上がりを防止できる。

洗掘防止構造１ｃでは、被覆体７に貫通孔１０を形成することで水圧による洗掘防止部材５ａの浮き上がりを防止できる。また、アスファルトマットである被覆体７と被覆体７の下部に配置した透水性部材８ａとを洗掘防止部材５ａとして一体化するので、洗掘防止部材５ａを水底３に容易に設置できる。

［第４の実施形態］
図７は本発明の第４の実施形態に係る洗掘防止構造１ｄを示す図である。なお、図７では被覆体７に形成された貫通孔１０の図示を省略している。

第４の実施形態の洗掘防止構造１ｄは、洗掘防止材としてフィルターユニット６の代わりにシール部材が用いられる点で第１の実施形態の洗掘防止構造１と主に異なる。シール部材は、複数のコンクリートブロック１１と、コンクリートブロック１１によって固定されたリング状の弾性部材であるシール材１２とを有する。

シール材１２は、図３に示す被覆体７とモノパイル４との隙間１４に配置される。シール材１２は、ゴム製シート等の不透水性の弾性部材である。シール材１２は環状であり、内周部がモノパイル４の側面４１に密着し、外周部がモノパイル４の周囲に配置されたコンクリートブロック１１で押さえられる。コンクリートブロック１１は、シール材１２の外周部と被覆体７との間に隙間が生じないように被覆体７上に環状に配置される。すなわち、コンクリートブロック１１は、図３に示す被覆体７の孔７３の縁部７２を跨ぐように配置される。

第４の実施形態においても、洗掘防止部材５を用い、モノパイル４と被覆体７との間に５００ｍｍ程度以上の隙間１４を敢えて設けることにより第１の実施形態と同様の効果が得られる。洗掘防止構造１ｄは、被覆体７とモノパイル４との隙間１４に環状の不透水性のシール材１２を配置することによって隙間１４の水底３の地盤２を確実に閉じるので、隙間１４からの砂の吸出しが多く発生すると想定される場合に特に適している。洗掘防止構造１ｄでは、シール材１２によって被覆体７とモノパイル４との隙間１４を水が通らないように塞ぐので、被覆体７の中央部付近に形成する貫通孔１０ａの数を減らしてもモノパイル４近傍での洗掘発生を防止することができる。また、シール材１２は弾性部材でありモノパイル４の水平変位に追随可能なので、暴風波浪時にも被覆体７とモノパイル４との隙間１４からの洗掘を防止できる。

なお、シール材は図７に示したものに限らず、モノパイル４と被覆体７の隙間１４を塞ぐように配置されればよい。図８は洗掘防止構造１ｅを示す図である。洗掘防止構造１ｅで用いられるシール材１２ａは、モノパイル４の側面４１に密着するようにモノパイル４と被覆体７の隙間１４に配置される。シール材１２ａは、アスファルトマスチックなどの不透水性の粘弾性部材または他の弾性部材である。洗掘防止構造１ｅではシール材１２ａを用いることにより洗掘防止構造１ｄと同様の効果が得られる。

［第５の実施形態］
図９は本発明の第５の実施形態に係る洗掘防止構造１ｆを示す図である。図９（ａ）は洗掘防止構造１ｆの一部の鉛直断面図であり洗掘防止構造１の図２（ａ）に対応する部分を示す図、図９（ｂ）は有孔管１３の位置での水平断面を示す図である。

第５の実施形態の洗掘防止構造１ｆは、有孔管１３をさらに具備する点で第１の実施形態の洗掘防止構造１と主に異なる。

有孔管１３は、洗掘防止部材５の透水性シート８の下面に沿って地盤２に配置された、側面に多数の孔が形成されたパイプ材である。有孔管１３は、例えば透水性シート８の中央部側の縁部８２に沿って配置された内側管１３ａと、外周部側の縁部８１に沿って配置された外側管１３ｂと、内側管１３ａと外側管１３ｂとを繋ぐようにモノパイル４から見て放射状に配置された連結管１３ｃとからなる。洗掘防止構造１ｆでは、洗掘防止部材５の下側においてモノパイル４近傍と被覆体７の外周部近傍との間で水圧差が生じた場合に、有孔管１３を通して水を移動させることで水圧を均一化できる。

第５の実施形態においても、洗掘防止部材５やフィルターユニット６を用いることにより第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、有孔管１３を配置して洗掘防止部材５の下方の地盤２における水圧を均一化することで、特にモノパイル４近傍において洗掘防止部材５の上側と下側とで大きな水圧差が発生するのを抑制できる。

なお、有孔管１３の平面視での形状は図９に示すものに限らない。内側管１３ａと外側管１３ｂとの間に同心円状の管を追加してもよいし、連結管１３ｃから縁部８１の方向に向けて延びる魚の骨状の枝管を追加してもよい。また、例えば、モノパイル４の近傍や、洗掘防止部材５の外周部近傍において、有孔管１３の開口端を洗掘防止部材５の上方に突出させてもよい。

［第６の実施形態］
図１０は本発明の第６の実施形態に係る洗掘防止構造の施工方法を示す図である。図１０（ａ）は洗掘防止部材５を設置した状態を示す図、図１０（ｂ）はモノパイル４を打設した状態を示す図である。

第６の実施形態は、被覆体７の孔７３および透水性シート８の孔８３の径がモノパイル外径４２より小さい点で第１の実施形態と主に異なる。

洗掘防止構造を施工するには、まず、図１０（ａ）に示すように洗掘防止部材５をモノパイル４の設置予定位置の水底３に設置する。洗掘防止部材５を設置したら、図１０（ｂ）に示すように孔７３および孔８３を通るようにモノパイル４を打設し、洗掘防止部材５を貫通するようにモノパイル４を設置する。上記したように孔７３、８３の径はモノパイル外径４２より小さいので、被覆体７の縁部７２および透水性シート８の縁部８２はモノパイル４の打設に伴って地盤２に差し込まれる。

第６の実施形態においても、洗掘防止部材５を用いることにより第１の実施形態と同様の効果が得られる。第６の実施形態では、洗掘防止部材５とモノパイル４との間に隙間が形成されないので、モノパイル４近傍からの砂の吸出しを防止でき、フィルターユニットやシール材の設置を省略できる。

なお、第６の実施形態では被覆体７の孔７３と透水性シート８の孔８３の両方の径をモノパイル外径４２より小さくしたが、いずれか一方の孔の径をモノパイル外径４２より小さくしてもよい。被覆体７と透水性シート８はどちらも砂を通さないので、モノパイル４の打設に伴って被覆体７の縁部７２と透水性シート８の縁部８２のうちいずれか一方が地盤２に差し込まれることでモノパイル４近傍からの砂の吸出しが防止される。

［第７の実施形態］
図１１は、本発明の第７の実施形態に係る洗掘防止構造１ｇを示す図である。図１１（ａ）は洗掘防止構造１ｇの一部の鉛直断面図であり洗掘防止構造１の図２（ａ）に対応する図、図１１（ｂ）は洗掘防止構造１ｇの水平断面図であり洗掘防止構造１の図１（ｂ）に対応する図である。

第７の実施形態の洗掘防止構造１ｇは、洗掘防止材としてフィルターユニット６ｃが用いられる点、不透水性の被覆マットとして被覆体７ａが用いられる点で第１の実施形態の洗掘防止構造１と主に異なる。

図１１に示すように、洗掘防止構造１ｇは、アスファルト合材等からなる被覆体７ａ、フィルターユニット６ｃ、フィルター材１５、摩耗防止シート９等からなる。被覆体７ａは、外周近傍に複数の貫通孔１０ｂが設けられる。すなわち、被覆体７ａの中央近傍（モノパイルが貫通する開口部の周囲）には貫通孔は形成されない。

フィルター材１５は、従来のフィルター層に相当する１０～１００ｍｍ程度の粒径の石又は砕石からなる。フィルター材１５は、モノパイル４と被覆体７ａの縁部７２との隙間１４の水底３の地盤２上に配置される。フィルター材１５の厚さは、被覆体７ａの厚さよりやや大きく、フィルター材１５の一部は被覆体７ａの縁部７２付近の上面まで這い出すように配置される。

フィルターユニット６ｃは、フィルター材１５の上部に、モノパイル４の周囲を囲むように複数配置される。フィルターユニット６ｃは、繊維製の網体に石又は砕石を充填したものであり、吊下げた時よりも水底３に設置した時に径が広がるように変形可能であり、モノパイル４の揺動に追従可能である。複数のフィルターユニット６ｃは、隣り合うフィルターユニット６ｃの端部が重なり合い、各フィルターユニット６ｃの一部が被覆体７ａ上に載るように配置されて、被覆体７ａとモノパイル４の側面４１との間との隙間１４の水底３の地盤２を塞ぐ。フィルターユニット６ｃは、上部に環状体６１を有する。複数のフィルターユニット６ｃは、環状体６１に線材６２を挿通して軽く締め上げることによって、互いに連結されてモノパイル４の周りに固定される。環状体６１は金属製リング等であり、線材６２はアラミド繊維製のロープ等である。

洗掘防止構造１ｇを施工するには、まずモノパイル４の設置予定位置の水底３に被覆体７ａを設置し、被覆体７ａの中央の孔の水底３の地盤２を貫通するようにモノパイル４を打設する。次に、モノパイル４の側面４１と被覆体７ａの縁部７２との間に形成された隙間１４の地盤２上に、フィルター材１５を配置する。その後、フィルターユニット６ｃを、フィルター材１５の上部に、隙間１４を塞ぎつつモノパイル４の側面４１に接触させるようモノパイル４の周りに配置する。

第７の実施形態の洗掘防止構造１ｇにおいても、モノパイル４と被覆体７ａとの間に５００ｍｍ程度以上の隙間１４を敢えて設けることにより、暴風波浪時に被覆体７ａの上下に水圧差が発生しても、従来のように僅かな隙間に水流が集中することがない。そのため、隙間１４を通る水流を分散させて洗掘の発生を低減できる。

洗掘防止構造１ｇでは、隙間１４の水底３の地盤２上にフィルター材１５を配置し、フィルター材１５の上部にフィルターユニット６ｃを配置してモノパイル４近傍の隙間１４の水底３の地盤を塞ぐことにより、フィルターユニット６のみで隙間１４を塞ぐ場合と比較して、隙間１４からの砂の吸出しをより確実に抑えることができる。また、フィルターユニット６ｃが線材６２によって環状に連結して固定されるので、暴風波浪時にフィルターユニット６ｃの移動を防止でき、モノパイル４に生じる水平変位にフィルターユニット６ｃを追随させることができる。

洗掘防止構造１ｇにおいても、被覆体７ａの孔を打設の目印としてモノパイル４を所定の位置に確実に且つ容易に設置することができる。さらに、モノパイル４を打設するより先に被覆体７ａを敷設するので、敷設時にモノパイル４やその他の付帯設置物等を傷つけることがない。

［第８の実施形態］
図１２は、本発明の第８の実施形態に係る洗掘防止構造１ｈを示す図である。図１２（ａ）は洗掘防止構造１ｈの一部の鉛直断面図であり洗掘防止構造１の図２（ａ）に対応する図、図１２（ｂ）は地盤２に配置した被覆体７ｂの平面図である。図１３（ａ）（ｂ）はフィルターユニット６ｄの例を示す図であり、網体６３の一部を省略して図示している。

第８の実施形態の洗掘防止構造１ｈは、洗掘防止材としてフィルターユニット６ｄが用いられる点、不透水性の被覆マットとして被覆体７ｂが用いられる点で第１の実施形態の洗掘防止構造１と主に異なる。

図１２に示すように、洗掘防止構造１ｈは、アスファルト合材等からなる被覆体７ｂ、フィルターユニット６ｄ、摩耗防止シート９ａ等からなる。被覆体７ｂは、外周近傍に複数の貫通孔１０ｂが設けられる。被覆体７ｂは、外周側の縁部７１の近傍および内周側の縁部７２の近傍に、被覆体７ｂを吊り上げ可能な吊り部７４を有する。被覆体７ｂの外周側と内周側の吊り部７４は、被覆体７ｂの内部においてつながっている。なお、外周側の縁部７１の近傍および内周側の縁部７２の近傍には、吊り部７４を吊り上げた際に、被覆体７ｂに局所的に力が加わることを抑制する補強部材を周方向に内在させてもよい。

図１３に示すように、フィルターユニット６ｄは、繊維製の網体６３の中に充填材６４として石又は砕石を充填したものであり、少なくとも網体６３の下方にはフィルター材６４ａが充填される。フィルター材６４ａは、従来のフィルター層に相当する１０～１００ｍｍ程度の粒径の石又は砕石からなる。フィルターユニット６ｄは、図１３（ａ）に示すように網体６３の下方にフィルター材６４ａが充填されて上方にフィルター材６４ａより粒径の大きい充填材６４が充填されてもよいし、図１３（ｂ）に示すように網体６３の全体にフィルター材６４ａが充填されてもよい。

フィルターユニット６ｄは、モノパイル４の周囲を囲むように複数配置される。フィルターユニット６ｄは、吊下げた時よりも水底３に設置した時に径が広がるように変形可能であり、モノパイル４の揺動に追従可能である。複数のフィルターユニット６ｄは、隣り合うフィルターユニット６ｄの端部が重なり合い、各フィルターユニット６ｄの一部が被覆体７ｂ上に載るように配置されて、被覆体７ｂとモノパイル４の側面４１との間との隙間１４の水底３の地盤２を塞ぐ。

摩耗防止シート９ａは、フィルターユニット６ｄのモノパイル４との接触面側に張り付けて配置される。なお、摩耗防止シート９ａは、フィルターユニット６ｄの外面に配置してもよく、又は、内面側に配置してもよい。すなわちフィルターユニット６ｄは摩耗防止シート９ａを挟んでモノパイル４の側面４１に接触する。摩耗防止シート９ａは、ゴム製またはウレタン製のシートであることが望ましい。

洗掘防止構造１ｈを施工するには、まずモノパイル４の設置予定位置の水底３に被覆体７ｂを吊り部７４で吊って設置し、被覆体７ｂの中央の孔７３の水底３の地盤２を貫通するようにモノパイル４を打設する。次に、モノパイル４の側面４１と被覆体７ｂの縁部７２との間に形成された隙間１４の地盤２上に、フィルターユニット６ｄを、隙間１４を塞ぎつつモノパイル４の側面４１に接触させるようモノパイル４の周りに配置する。

第８の実施形態の洗掘防止構造１ｈにおいても、モノパイル４と被覆体７ｂとの間に５００ｍｍ程度以上の隙間１４を敢えて設けることにより、暴風波浪時に被覆体７ｂの上下に水圧差が発生しても、従来のように僅かな隙間に水流が集中することがない。そのため、隙間１４を通る水流を分散させて洗掘の発生を低減できる。

洗掘防止構造１ｈでは、隙間１４を網体６３の少なくとも下方にフィルター材６４ａが充填されたフィルターユニット６ｄで塞ぐことにより、フィルター材６４ａが充填されないフィルターユニット６で塞ぐ場合と比較して、隙間１４からの砂の吸出しをより確実に抑えることができる。また、被覆体７ｂの外周側の縁部７１および内周側の縁部７２の近傍に複数の吊り部７４が設けられるので、被覆体の全体に多数の吊り金具を設けた場合と比較して、被覆体７ｂの損傷を防止しつつ安定した姿勢で吊り下げて水底３に設置することができる。

洗掘防止構造１ｈにおいても、被覆体７ｂの孔７３を打設の目印としてモノパイル４を所定の位置に確実に且つ容易に設置することができる。さらに、モノパイル４を打設するより先に被覆体７ｂを敷設するので、敷設時にモノパイル４やその他の付帯設置物等を傷つけることがない。

なお、第１から第３、第７、第８の実施形態では、洗掘防止構造の施工方法として、被覆マットを水底地盤に敷設してモノパイル４を打設した後、フィルター材１５を設置し、その後フィルターユニット６ｃをフィルター材１５の上部に設置する手順を記載したが、被覆マットを水底地盤に敷設してフィルター材１５を設置した後、モノパイル４を打設し、その後フィルターユニット６ｃをフィルター材１５の上部に設置してもよい。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、洗掘防止部材５、５ａでは被覆体７の全面に略均等に貫通孔１０を形成したが、貫通孔１０の形成位置はこれに限らない。被覆体７の外周近傍以外に貫通孔１０ａを設けるか否かは、洗掘防止構造の周辺水域の流体力条件や被覆体７の条件によって決定される。外周近傍以外に貫通孔１０ａを設ける場合、透水性部材で塞がれる貫通孔１０ａは、少なくともモノパイル４の近傍であって被覆体７の中央部近傍に高密度に形成されれば、例えば、被覆体７の径方向の中央部近傍又は外周部側では貫通孔１０ａの配置密度を小さくしたり、貫通孔１０ａ自体が形成されなくてもよい。モノパイル４近傍では流速が大きくなり被覆体７の上側と下側での水圧差が発生しやすいが、被覆体７の中央部近傍に貫通孔１０ａを形成することにより、モノパイル４近傍において水圧差を確実に解消して洗掘の発生を抑制できる。また、水中構造体はモノパイルに限らず、被覆体７、７ａ、７ｂはアスファルトマット以外の他の可撓性を有する材質の不透水性のマットでもよい。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ………洗掘防止構造
２………地盤
３………水底
４………モノパイル
５、５ａ………洗掘防止部材
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ………フィルターユニット
７、７ａ、７ｂ………被覆体
８………透水性シート
８ａ………透水性部材
９、９ａ………摩耗防止シート
１０、１０ａ、１０ｂ………貫通孔
１１………コンクリートブロック
１２、１２ａ………シール材
１３………有孔管
１３ａ………内側管
１３ｂ………外側管
１３ｃ………連結管
１４………隙間
１５、６４ａ………フィルター材
４１………側面
４２………モノパイル外径
６１………環状体
６２………線材
６３………網体
６４………充填材
７１、８１、７２、８２………縁部
７３、８３………孔

Claims (13)

1. 水中構造体と、
   前記水中構造体が貫通する開口部を有し、前記水中構造体に対して隙間をあけて、前記水中構造体の外周に配置される不透水性の被覆マットと、
   前記水中構造体と前記被覆マットとの隙間の水底地盤を塞ぐように、前記水中構造体の表面に接触し、前記水中構造体の揺動に追従して変形可能な洗掘防止材と、
   を具備し、
   前記被覆マットの少なくとも外周近傍には複数の貫通孔が設けられることを特徴とする洗掘防止構造。
2. 前記洗掘防止材は、繊維製の網体の中に石又は砕石が充填されたフィルターユニットであり、前記水中構造体と前記被覆マットの隙間の前記水底地盤上に、石又は砕石からなるフィルター材が配置され、前記フィルター材の上部に前記フィルターユニットが配置されることを特徴とする請求項１に記載の洗掘防止構造。
3. 前記洗掘防止材は、繊維製の網体の中に石又は砕石が充填されたフィルターユニットであり、前記網体の少なくとも下方には、フィルター材が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の洗掘防止構造。
4. 前記フィルターユニットは、平面視にて略円形状で、隣り合う前記フィルターユニットの端部が重なり合うように前記水中構造体の周りに複数配置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の洗掘防止構造。
5. 前記フィルターユニットは、互いに線材によって前記水中構造体の周りに環状に連結して固定されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の洗掘防止構造。
6. 前記フィルターユニットは、前記水中構造体の周囲に配置した鋼製の枠体に繊維製の網体を張って、内部に石又は砕石が充填されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の洗掘防止構造。
7. 前記フィルターユニットは、繊維製の網体がドーナツ状に形成されており、前記水中構造体の周りに単体で一括して配置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の洗掘防止構造。
8. 前記フィルターユニットの前記水中構造体との接触面側に摩耗防止シートが配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の洗掘防止構造。
9. 前記洗掘防止材は、複数のコンクリートブロックと、前記コンクリートブロックによって固定されたリング状の弾性部材からなるシール部材とを有し、
   前記コンクリートブロックが、前記被覆マットの開口部の縁部を跨ぐように配置され、前記シール部材が前記水中構造体の表面に密着することを特徴とする請求項１記載の洗掘防止構造。
10. 前記被覆マットの中央近傍に複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔を塞ぐように透水性部材が配置されることを特徴とする請求項１に記載の洗掘防止構造。
11. 前記被覆マットの外周近傍および開口部の縁近傍に、前記被覆マットを吊り上げ可能な複数の吊り部を具備することを特徴とする請求項１に記載の洗掘防止構造。
12. 前記被覆マットの下方に有孔のパイプが配置されることを特徴とする請求項１記載の洗掘防止構造。
13. 請求項１記載の洗掘防止構造の施工方法であって、
    前記被覆マットを水底に設置する工程と、
    前記被覆マットの中央の前記開口部の前記水底地盤を貫通するように杭状の水中構造体を打設する工程と、
    前記洗掘防止材を前記被覆マットの前記開口部の縁部と前記水中構造体との隙間を塞ぎつつ、前記水中構造体の側面に接触させるよう前記水中構造体の周りに配置する工程と、を具備することを特徴とする洗掘防止構造の施工方法。
    

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