JPH0762626A - 群筒ケーソンによる防波堤施工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 防波堤構築用としてプレキャスト材を効率的
に採用することで、陸上における工場製作工程の削減、
現場施工の簡易化と工期短縮によりコスト低減する防波
堤施工法を提供する。 【構成】 施工海域にマウンドを造成し、コンクリート
製群筒ケーソンを順次沈設してマウンド上に据え付けて
防波堤を構築する施工法であって、施工海域の水深に対
応した長さの筒柱を製作する筒柱成形工程と、複数の筒
柱を下床版の表面に立てて第一段階函体を構成する筒柱
組立工程と、施工海域に沈設させた第１段階函体の筒柱
上端に上床版を結合後に各筒柱の内部に中詰め材を充填
して第二段階函体を構成する上床版組立工程と、第二段
階函体の上床版の上に上部工を担持させて構成する１ブ
ロックのコンクリート製ケーソンを群筒ケーソンとして
完工する上部工組立工程と、からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製作工程の削減及び工
期短縮等を目標として開発され、多数の筒柱主体群筒ケ
ーソンにより構築される防波堤施工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、港外から打ち寄せる波浪を防
ぎ港内を静穏に保つために、港湾に築造される突堤の防
波堤としては、在来土木工法で築造される護岸、コンク
リート製のテトラポット等を海中に積み上げて突堤を構
築したもの、或いはケーソンを海中に沈下させて築造す
るものなどが周知である。

【０００３】近年、港湾施設の大型化や海上空港などを
対象とした沖合人口島等の開発において、防波堤の施工
海域もますます沖合いに展開していく傾向にある。その
ため、大水深に対応した大規模防波堤の効率的な施工技
術の確立が重要課題となっている。例えば、水深２０メ
ートルを越える大水深での防波堤施工の場合、現在では
ケーソン式防波堤が主流となってきている。

【０００４】また一方では、環境保全に対する意識の昂
揚により、港湾内の水質改善や堆砂埋没による港湾機能
の低下の防止などを目的として、港内外の海水交換を促
進するための海水及び波浪透過機能を付加した新しいタ
イプの防波堤施工法の開発が要望されるようになってき
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、施設の
大規模化に伴いケーソンの大型化も進み、陸上における
ケーソン製作コスト、施工現場までの陸上搬送と海上曳
航の安全性や経費高騰などの問題、工期の短縮化などを
含めた全般的なコスト削減を実現する新技術の確立が望
まれている。

【０００６】本発明は、こうした情勢を踏まえ、防波堤
構築用としてプレキャスト材を効率的に採用すること
で、陸上における工場製作工程の削減、現場施工の簡易
化と工期短縮によりコスト低減を実現可能とした群筒ケ
ーソンによる防波堤施工法の提供を主たる目的とするも
のである。

【０００７】併せて、本発明による他の目的は、港湾内
外の海水交換が可能で、水質改善、堆砂による港湾埋没
防止といった環境保全に有効な防波堤施工法を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による群筒ケーソンによる防波堤施工法は、
施工海域の海底を床掘、浚渫して基礎捨て石を投入、均
しなどの基礎工事によりマウンドを造成し、陸側設備で
製作された１ブロックのコンクリート製ケーソンを順次
沈設してマウンド上に据え付けて防波堤を構築するにあ
たり、下床版及び上床版を各々平板状に製作して準備す
る上・下床版成形工程と、上・下床版成形工程に併行し
て施工海域の水深に対応した長さの筒柱を製作する筒柱
成形工程と、複数の筒柱を下床版の表面に立てて第一段
階函体を構成する筒柱組立工程と、第１段階函体を海上
曳航して施工海域に沈設させた後に中詰め材を各筒柱に
充填する中詰め工程と、各筒柱の上端を上床版で被って
第二段階函体を構成する上床版組立工程と、第二段階函
体の上床版の上に上部工を担持させて構成する１ブロッ
クのコンクリート製ケーソンを群筒ケーソンとして完工
する上部工組立工程と、からなっているものである。

【０００９】また、本発明による施工法では、複数の筒
柱の断面形状を円形とし、下床版に互いに間隔を置いて
設置して第一段階函体を構成することにより、各筒柱間
で波浪を通過させて消波すると共に、港内外での海水交
換を行うようにすることができる。

【００１０】また一方では、複数の筒柱の断面形状を円
形とし、互いに接触させて群集配置して第一段階函体を
構成することにより、最前列の筒柱で波浪を受け止めて
遮蔽するようにすることもできる。

【００１１】更に、複数の筒柱の断面形状を円形とし、
下床版に互いに間隔を置いて設置した前記防波堤施工法
において、波が大きい海面下に相当する筒柱の上方部に
スリットを設けて筒柱内に海水を流出入させることによ
り、筒柱間での波浪通過に相乗させて消波すると共に、
海面下大水深部に相当する筒柱の下方部では内部に中詰
め材を充填して、波浪等の外力に対して安定させかつ強
化することもできる。

【００１２】更にまた、前記すべての発明による防波堤
施工法において、筒柱を、プレキャスト部材として準備
された複数のリング状セグメントを積み重ねて筒体に構
成し、セグメントの周一円にＰＣ鋼棒による補強芯材を
挿通させて互いの接合を強化することもできる。

【００１３】

【作用】施工海域の海底に基礎であるマウンドが造成さ
れる。コンクリート製群筒ケーソンの製作にあたって
は、筒柱成形工程において施工海域の水深に対応した長
さの筒柱が製作準備される。

【００１４】ここまでの準備工程を経て、筒柱組立工程
では、波浪消波及び港内外での海水交換を目的とする波
浪透過式防波堤の場合は、複数の筒柱を下床版の表面に
互いに間隔を置いて設置した第一段階函体が構成され
る。これに対して、波浪遮蔽式防波堤を施工する場合
は、複数の筒柱を互いに接触して群集させて設置した第
一段階函体が構成される。

【００１５】製作された上床版と筒柱をＰＣ鋼棒で締め
付け第二段階函体が組み立てる。これを海上曳航して施
工現場に沈設する。次の中詰め工程として、前述のよう
な第二段階函体を沈設させた後に中詰め材が各筒柱に充
填される。上床版には中詰め材を投入するための投入孔
が設けてある。中詰め材としては通常土砂や採石等が考
えられる。波浪透過式防波堤として間隔を置いた複数の
筒柱主体による場合は、消波機能を目的としたスリット
を各筒柱の上方部に設けるので、中詰め材はスリットを
回避した筒柱の比較的中央部から下方部にわたって充填
される。スリットを設ける筒柱の上方部とは、波の大き
い海面下に近い部分である。また、中詰め材が充填され
る筒柱の中央部から下方部とは、波が比較的沈静化され
ている海面下大水深部に相当する部分である。

【００１６】上部工組立工程では、第二段階函体の上床
版の上に上部工を担持させた１ブロックのコンクリート
製ケーソンが群筒ケーソンとして完工される。なお、筒
柱への中詰め材の充填は、曳航時の重量を考慮すれば、
施工海域まで空の状態の第一段階函体を曳航して沈設さ
せてから行なわれる。

【００１７】また、筒柱を材料力学でいう柱としての剛
性を考えた場合（筒柱をリング状のセグメントによる結
合柱の場合は、特にセグメント同士の分離等に対する耐
接合強度の面で）、曳航時のゆれによる撓み、施工後の
波浪エネルギー等の外力に対する剛性面で、柱上部には
外側に引張力が、柱中央部には内側に押圧する圧縮力が
作用するから、ＰＣ鋼棒による補強芯材の配筋数を柱の
中央部よりも上下部にて増すことが望ましい。

【００１８】

【実施例】以下、本発明による群筒ケーソンによる防波
堤施工法の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１９】本発明による施工法では、図１に概念的に
示す通称「波浪透過式」の海水通過機能を付加した防波
堤、そして図２に概念的に示す通称「波浪不透過式」の
海水遮蔽式防波堤の施工にそれぞれ適用可能である。即
ち、波浪透過式では、港外から押し寄せる波浪を一度受
け止め、波の強度を減衰により消波させつつ通過させ、
港内外での海水交換を可能とすると共に、港内の沈静化
を目標とする防波堤である。これに対して、波浪不透過
式では、港外から押し寄せる波浪を受け止めて反射させ
るものである。

【００２０】施工にあたっては、群筒ケーソン１を沈設
するために、施工海域の海底において基礎工事が行われ
る。即ち、凹凸状の海底を床掘や浚渫を行い、更に基礎
捨て石を投入、均しなど行ってマウント２が造成され
る。

【００２１】コンクリート成形工場等の陸上側設備や、
曳航に備えた海岸沿いの製作ヤードにおいて、そして必
要に応じては施工海域に設けられた海上設備において群
筒ケーソン１が製作される。

【００２２】図４〜図６は、波浪及び海水の透過式防波
堤の１ブロックを施工す群筒ケーソン１の函体を示し、
図４はその平面図、図５は正面図、図６は側面図であ
る。群筒ケーソン１を構成する中途函体である函体は、
上部工６を除き陸上で仮組函体として組み立てられ、こ
の仮組函体を海上曳航して現場沈設する工法を設定して
製作されるものである。各部の構造を、施工順序を示す
図９〜図１２を併用して説明する。

【００２３】まず筒柱成形工程では、施工海域の水深に
対応した長さの所要個数の筒柱４が製作される。筒柱４
の断面形状を例えば円形による円筒形とした場合、仮に
施工海域の水深が２０ｍといったような大水深に沈設さ
せるものでは、これに対応して円筒高さ寸法Ｈによる自
重も相当な重量物となる。そのため、円筒全体を単体で
成形する方法では、重量的にも型枠製作の面でも、陸上
や海上での長距離搬送時の輸送性と安全性を考慮する
と、さまざまな問題に制約されて種々の困難が伴う。

【００２４】したがって、本発明では、図７に示すよう
に、プレキャスト部材として型枠成形された多数のリン
グ部材（以下これをセグメントと呼ぶ）１０による積み
重ね方式で、筒柱４を細分化して製作する工法が採用さ
れている。

【００２５】例えば、１個のセグメント１０の外径寸法
が５ｍ内外で高さ寸法ｈを１ｍ程度とすれば、現場の水
深が２０ｍといったような大水深に沈設させるもので
は、２０個を積み上げて１本の筒柱４を形成する（図１
１、１２参照）。

【００２６】図８は、セグメント１０の積み重ねた筒柱
４の多数を、互いに間隔を置いて下床版３上に組み立て
る態様を示している。陸上の製作ヤード上に下床版３が
基台として予めコンクリート打設により準備され、この
下床版３には外径５ｍのセグメント１０の円周を設定し
て、補強芯材のＰＣ鋼棒１１が立ち上げられている。そ
して２０ｍといった高さの筒柱４では、ＰＣ鋼棒１１を
途中で継手（図示せず）により継ぎ足すようになってい
る。柱材として曳航搬送中及び設置後の外力に対する剛
性を考慮すると、柱上部には外側に引張力が、柱中央部
には内側に押圧する圧縮力が作用する。したがって、セ
グメント同士の分離に対する強度面でいうと、２０個の
セグメント１０のうち、中央部での配筋数は上下部より
も少なくすることができる。

【００２７】セグメント１０には型枠成形の段階で、図
８に示すように、その円周に沿ってＰＣ鋼棒１１の配筋
数に応じた貫通孔１０ａが設けてあって、積み重ね時は
この貫通孔１０ａにＰＣ鋼棒１１を通す。積み重ねの途
中で、数個のセグメント１０ごとに例えばＰＣ鋼棒１１
の継ぎ足し部を利用し、油圧ジャッキ等の設備によりＰ
Ｃ鋼棒１１に緊張力を付与し、セグメント１０の数個一
群を緊定する。筒柱４の上方部の幾つかのセグメント１
０にはスリット１２を有するもの（図５及び図６参照）
が使用される。こうした接合工法を採って、２０個のセ
グメント１０を積み重ねて１本の筒柱４が形成される。
下床版３上ではこのようにして積み重ねられた多数の筒
柱４が互いに間隔を置いて林立するがごとく設置され
る。

【００２８】ここで図５及び図６に示すように、筒柱４
の上方部に配置される数個のセグメント１０は、円周に
沿って長方形など矩形状のスリット１２が板厚を貫通し
て設けられた別種として用意されるものである。スリッ
ト１０を設ける意味は、このスリット１０から海水を筒
柱４中に流出入させることで、多数の筒柱４間に波浪を
通過させることに相乗させて効率的な消波機能を狙った
ものである。スリット１０の最適な形状と大きさ、そし
て配置の形態は図示例に限定されるものではなく、本発
明者らによって様々な形態のスリットが流体特性などの
見地から試作実験されている。筒柱４の上方部にスリッ
ト１０の配置する理由は、周知のように、海面に近い部
分では波浪が大きく、海面から水深が増すほど波が沈静
化することから、消波効果という面からは筒柱４の大水
深部下方部に設けてもその効果を期待できないことと、
またこの下方部には、後述するように土砂等の中詰め材
が充填されるからである。

【００２９】その後、所定のコンクリート型枠を用い、
現地製作された上床版５を各筒柱４の上端に結合する。
すると図５及び図６に示す筒柱４の上下端に下床版３と
上床版５が一体化された「本体工」としての仮組函体が
構成される。この仮組函体を、例えば海上曳航して施工
海域に沈設させてから、上床版５に設けてある投入孔か
ら中詰め材を各筒柱４中に投入して充填する。このよう
にして形成される群筒ケーソン１は、所定の距離にわた
って、ほとんど隙間なく連続するように並置され、防波
堤が構築される。

【００３０】これらの施工が終了すると、これらの函体
は防波堤として作用し、波浪は筒柱４間を通過して消波
されると同時に、港内外での海水交換が行われる。一
方、図１６〜図１８は、図２の概念図で示された波浪を
遮蔽する不透過式防波堤を示し、先の透過式防波堤に対
応する各部材に同一の符号を付している。

【００３１】この場合の群筒ケーソン１における筒柱４
は下床版３上に互いに接するように群集させて設置して
ある。したがって、施工後は波浪は各筒柱４の前面に突
き当たって遮蔽される。図４〜図６の透過式の筒柱４に
見られたようなスリット４ａは、この不透過式の場合は
必要とされない。

【００３２】施工海域におけるマウンド２の造成から上
・下床版成形工程、筒柱成形工程、中詰め工程、上床版
組立工程、そして上部工組立工程に至って１ブロックの
コンクリート製群筒ケーソン１として完工するまでの一
連の施工は、前述の透過式防波堤と同様である。

【００３３】しかし不透過式の場合は、波浪による抵抗
を透過式に比べより多く受けることになる。そこでケー
ソンの重量を増大させるため、上記の中詰作業め後、こ
の施工海域に沈設された函体に対して、最終工程の上部
工組立工程が施される。即ち、上床版５の上には上部工
６が載せられ、この上部工６は海面上にあって通行路等
が設けられる場合もあり、１ブロックのコンクリート製
群筒ケーソン１が完工する。この上部工６によってケー
ソンの重量が大きくなり安定度が向上する。

【００３４】なお、透過式及び不透過式の両防波堤の上
記実施例においては、筒柱４を円筒柱としたものが説明
されたが、これを円筒柱に限定する意味ではない。しか
し、透過式の場合は、多数の筒柱４が互いに間隔を置い
て設けられることから、円筒形とすると波が全方位に回
り込んで消波性能が大きくなることが期待できる。そこ
で透過式では断面多角形よりは方向性のない円筒柱が望
ましいといえる。

【００３５】他方、不透過式ではそのような効果は生じ
ないので他の形状の柱を使用しても差し支えない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の群筒ケー
ソンによる防波堤施工法は、海水や波浪の透過式防波
堤、また波浪を遮蔽する不透過式防波堤に適用され、環
境保全の見地から港内外の海水交換を促進する新しいタ
イプの防波堤施工法として、港湾内の水質改善や堆砂埋
没により港湾機能が低下するのを防止でき、また一方で
は大水深に対応した大規模防波堤の効率的な施工技術と
して、プレキャスト材を効率的に採用することで陸上に
おける工場製作工程の削減、現場施工の簡易化と工期短
縮により全般的なコスト低減を実現するのに有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による海水透過式防波堤の概念を示す側
面断面図

【図２】本発明による波浪不透過式防波堤の概念を示す
側面断面図

【図３】実施例の防波堤構築用群筒ケーソンの海中施工
後の形態を示す斜視図

【図４】海水透過式防波堤の実施例の群筒ケーソンの平
面図

【図５】海水透過式防波堤の実施例の群筒ケーソンの正
面図

【図６】海水透過式防波堤の実施例の群筒ケーソンの側
面図

【図７】群筒ケーソンの主体をなす筒柱において複数セ
グメントによる結合柱の実施例の斜視図

【図８】図７に示すセグメント結合柱の組立態様を示す
斜視図

【図９】施工順序の概念を示す説明図

【図１０】施工順序の概念を示す説明図

【図１１】施工順序の概念を示す説明図

【図１２】施工順序の概念を示す説明図

【図１３】施工順序の概念を示す説明図

【図１４】施工順序の概念を示す説明図

【図１５】施工順序の概念を示す説明図

【図１６】波浪不透過式防波堤の実施例の群筒ケーソン
の平面図

【図１７】波浪不透過式防波堤の実施例の群筒ケーソン
の正面図

【図１８】波浪不透過式防波堤の実施例の群筒ケーソン
の側面図

【符号の説明】

１・・群筒ケーソン、２・・底版部、３・・下床部、４
・・筒柱状セグメント、４ａ・・スリット、５・・上床
部、６・・上部工、７・・海面、１０・・リング部材、
１１・・ＰＣ鋼棒。

フロントページの続き (72)発明者 北村 秀之 東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田 建設工業株式会社内 (72)発明者 上田 康浩 東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田 建設工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 施工海域の海底を床掘、浚渫して基礎捨
   て石を投入、均しなどの基礎工事によりマウンドを造成
   し、陸側設備で製作された１ブロックのコンクリート製
   ケーソンを順次沈設してマウンド上に据え付けて防波堤
   を構築する施工法であって、 下床版及び上床版を各々平板状に製作して準備する上・
   下床版成形工程と、 上・下床版成形工程に併行して施工海域の水深に対応し
   た長さの筒柱を製作する筒柱成形工程と、 複数の筒柱を下床版の表面に立てて第一段階函体を構成
   する筒柱組立工程と、 第一段階函体を海上曳航して施工海域に沈設させた後に
   中詰め材を各筒柱に充填する中詰め工程と、 筒柱の上端を上床版で被って第二段階函体を構成する上
   床版組立工程と、 第二段階函体の上床版の上に上部工を担持させて構成す
   る１ブロックのコンクリート製ケーソンを群筒ケーソン
   として完工する上部工組立工程と、からなることを特徴
   とする群筒ケーソンによる防波堤施工法。
2. 【請求項２】 複数の筒柱の断面形状を円形とし、下床
   版に互いに間隔を置いて設置して第一段階函体を構成す
   ることにより、各筒柱間で波浪を通過させて消波すると
   共に、港内外での海水交換を行う請求項１記載の群筒ケ
   ーソンによる防波堤施工法。
3. 【請求項３】 複数の筒柱の断面形状を円形とし、互い
   に接触させて群集配置して第一段階函体を構成すること
   により、各筒柱で波浪を受け止めて遮蔽する請求項１記
   載の群筒ケーソンによる防波堤施工法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の防波堤施工法において、
   波が大きい海面下に相当する筒柱の上方部にスリットを
   設けて筒柱内に海水を流出入させることにより、筒柱間
   での波浪通過に相乗させて消波すると共に、海面下大水
   深部に相当する筒柱の下方部では内部に中詰め材を充填
   して、波浪等の外力に対して安定させかつ強化する群筒
   ケーソンによる防波堤施工法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４記載の防波堤施工法におい
   て、筒柱を、プレキャスト部材として準備された複数の
   リング状セグメントを積み重ねて筒体に構成し、セグメ
   ントの周一円にＰＣ鋼棒による補強芯材を挿通させて互
   いの接合を強化する群筒ケーソンによる防波堤施工法。