JPH09279540A - 重力式港湾構造物の耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐震補強効果に加え、消波機能、大型船舶へ
の対応、経済性の面でも優れた合理的な重力式港湾構造
物の耐震補強構造を提供する。 【解決手段】 既設護岸としてのケーソン１の前面側に
桟橋２を構築する。桟橋２の沖側の杭列の杭５’間に、
鋼矢板３，３’を打設し、杭５’とともに土留め壁４を
構築する。土留め壁４とケーソン１間に間詰め材６を投
入する。間詰め材６の天端７は水中部ｃに位置し、土留
め壁４に長さの異なる鋼矢板３，３’を用いることで、
土留め壁４にスリット状の通水部８を形成する。間詰め
材６の天端７より上部は遊水部９を構成し、耐震補強効
果に加え構造物に消波機能を与えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、埋立て、護岸、
岸壁、防波堤等に用いられるケーソン等の重力式港湾構
造物の耐震補強構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ケーソン等に代表される重力式の港湾構
造物は、構造物底面と構造物直下のマウンド等の間に生
じる摩擦力により、構造物に作用する水平力に抵抗する
よう設計されている。この摩擦力は構造物の底面に作用
する鉛直力に比例するものであり、比例の度合いを示す
係数を摩擦係数と呼んでいる。

【０００３】具体的には、比較的重量の大きいケーソ
ンを用いることで、鉛直力を増大させる、ケーソン直
下に摩擦係数を増大させるマットを敷く、等によりケー
ソン底面の摩擦力を大きくし、必要とされる水平抵抗力
を確保している。

【０００４】しかし、実際の地震において、構造物に作
用する水平力が水平抵抗力を越えた場合には構造物は滑
動し、場合によっては地震後に供用できないほど大きく
移動することがある。

【０００５】例えば、護岸構造物の場合には、主に地震
の水平動による慣性力と背後地盤の土圧を考慮して設計
されている。しかし、実際の地震による水平慣性力が設
計時に想定していた水平慣性力を上回った場合や、設計
において考慮されていない背後地盤の液状化による側方
流動力が構造物に作用した場合に、構造物が被災した例
が見られる。

【０００６】また、地震の鉛直動が大きい場合には、上
向きの鉛直慣性力作用時に構造物底面の鉛直力が減少す
るため、摩擦による水平抵抗力が減少することも考えら
れる。

【０００７】上記のような被災を未然に防ぐために、図
７や図８に示すような耐震補強構造が採用される場合が
ある。

【０００８】図７の例では、ケーソン１の前面側に捨石
による押さえ盛土５１を設けており、地震時のケーソン
１に作用する水平力に対しケーソン底面の摩擦力に加
え、押さえ盛土５１の受動土圧により抵抗する構造とな
っている。

【０００９】図８の例では、ケーソン１の前面側に鋼矢
板を打設することで土留め壁６１を構築し、鋼矢板６１
とケーソン１の間に間詰め材６２を投入している。さら
に、土留め壁６１はジャケット構造物６３に固定されて
おり、地震時にはジャケット構造物６３の剛性によって
ケーソン１の変位を抑える構造となっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示した耐震補強構造では押さえ盛土５１によって前面水
深が減少するため、岸壁の場合には適用できない恐れが
ある。また、ケーソン等の既設構造物前面は、ほとんど
の場合、直立壁となっているため反射率が高く、港内の
静穏度確保のために消波機能を求める声が高いが、図７
の耐震補強方法には消波機能がなく、反射率の改善はな
されない。

【００１１】このように、図７に示した耐震補強構造に
は、係船機能や消波機能といった港湾構造物として重要
な機能を有していないため、合理的な耐震補強構造とは
言い難い。

【００１２】また、図８の耐震補強構造の場合、土留め
壁６１とケーソン１間が非常に狭いため、間詰め材６２
の受動土圧による水平抵抗力を期待できない。そのた
め、地震時のケーソン変位を抑えるためにはジャケット
構造物６３の剛性のみに頼らざるを得ない。すなわち、
同図による耐震補強構造では、高い剛性を有するジャケ
ット構造物６３が必要となるため、鋼重が大きくなり経
済性に劣る。

【００１３】ここで、上記の問題の解決のために、ジャ
ケット構造物６３の設置位置をもっと沖側とし、間詰め
幅を大きくすることも考えられる。しかし、その場合に
は、間詰め幅に加えジャケット構造物幅が必要となり、
耐震補強構造の専有面積が大きくなるため、航路幅や泊
地の面積が不足するという別の問題を生じさせる恐れが
ある。

【００１４】また、図８に示した耐震補強構造物の場
合、設置後に前面地盤を浚渫して水深を増加させること
は非常に困難であるという問題を有している。これは、
ジャケット構造物６３直下の地盤掘削ができないため、
前面地盤のみを浚渫しても直下地盤が前面へと崩壊して
しまうためである。

【００１５】さらに、消波機能を有しておらず、港内の
静穏度確保に寄与することができないという問題もあ
る。

【００１６】近年、船舶の大型化に対応した大水深岸
壁、係船岸や、港内の高い静穏度が確保できる港湾構造
物に対するニーズは高く、耐震補強の他にこれらの機能
を有する合理的かつ経済的な構造が求められている。

【００１７】本願発明はこのようなニーズに応えるべ
く、耐震補強効果に加え、消波機能、大型船舶への対
応、経済性の面でも優れた合理的な重力式港湾構造物の
耐震補強構造を提供することを目的としたものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る重
力式港湾構造物の耐震補強構造は、護岸、岸壁等の重力
式港湾構造物の前面側に、複数の杭列を有する桟橋を構
築し、この複数の杭列のうちの１つの杭列に土留め壁を
一体化して構築し、さらに土留め壁に消波機能を付与す
るためのスリット状の通水部を形成するとともに、重力
式港湾構造物と土留め壁との間に間詰め材を充填してな
ることを特徴とする。

【００１９】本願の請求項２に係る重力式港湾構造物の
耐震補強構造は、重力式港湾構造物の前面側に土留め壁
を構築し、この土留め壁に消波機能を付与するためのス
リット状の通水部を形成するとともに、重力式港湾構造
物と土留め壁との間にコンクリートを打設してなること
を特徴とする。

【００２０】請求項３は、上記請求項１または２記載の
重力式港湾構造物の耐震補強構造について、土留め壁が
杭または矢板（これらの組合せを含む）によって構成さ
れており、スリット状の通水部がこれらの杭または矢板
として天端高さの異なる杭または矢板を土留め壁の壁方
向に接合することによって形成されている場合を限定し
たものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本願の請求項
１に係る発明の代表的な実施形態として、土留め壁と一
体化される杭列が最も沖側の杭列である場合を示したも
のである。

【００２２】図に示されるように、既設ケーソン護岸と
してのケーソン１の前面側に桟橋２を設置する。桟橋２
の最も沖側の杭列の杭５’間には、長さの異なる鋼矢板
３，３’が海底地盤ａに根入れされ、杭５’とともに土
留め壁４を構成している。さらに、土留め壁４とケーソ
ン１間には間詰め材６が投入されている。

【００２３】土留め壁４とケーソン１の間に投入される
間詰め材６の天端７は水中部ｂに位置し、土留め壁４に
長さの異なる鋼矢板３，３’を用いたのは、間詰め材６
の天端７より上部にスリット状の通水部８が得られるよ
うにするためである。

【００２４】また、この例では、鋼矢板３’の上部端を
床版１１と結合しているが、特に限定するものではな
く、耐震性や耐波浪性を考慮して決めることができる。

【００２５】ただし、スリット状の通水部８の開孔率を
左右する長短それぞれの鋼矢板３，３’の配置や、土留
め壁４を一体化させる杭列の位置、つまり既設構造物と
土留め壁４の距離は、耐震性だけでなく必要とされる消
波性能を考慮した上で決定する必要がある。

【００２６】このように、間詰め材６の天端７より上部
は遊水部９として確保され、構造物の耐震補強のみなら
ず消波機能も付与される。

【００２７】また、図２に示すように、耐震補強構造物
設置後においても、その前面地盤を浚渫することは容易
であり（ｅが浚渫後の前面地盤、ｅ’が浚渫前の前面地
盤）、大型船舶の係留に必要となる水深確保も可能であ
る。

【００２８】さらに、この例では土留め壁４が最も沖側
の杭列に位置し、間詰め材６の受動土圧による水平抵抗
力を大きく見込むことができるため、使用鋼材量を減ら
すことができ、経済性に優れた耐震補強構造が得られ
る。

【００２９】図３は、本発明において、水平抵抗として
見込む間詰め材６の受動土圧について、間詰め幅Ｂ₀ と
受動崩壊幅Ｂ_p の大小関係を説明するための図であり、
従来例として図８に示した耐震補強構造と同じ間詰め幅
の場合でも、桟橋２直下に間詰め部を有するために専有
面積を小さくすることができる。

【００３０】つまり、少ない専有面積でも十分な間詰め
幅を確保すること可能であり、間詰め材６の受動土圧に
よる水平抵抗力を十分期待することができる。

【００３１】例えば、図３(a) に示すように、間詰め幅
Ｂ₀ を受動崩壊幅Ｂ_p より十分大きくとることができる
場合には、楔状の崩壊領域Ａによる受動土圧は最大とな
り、大きな水平抵抗力が期待できるほか、桟橋杭と一体
化された土留め壁４への影響は非常に小さくなる。

【００３２】逆に、図３(b) に示すように、間詰め幅Ｂ
₀ が受動崩壊幅Ｂ_p より小さい場合でも、間詰め幅Ｂ₀
が極端に小さい図８の構造に比べれば、間詰め材６の受
動土圧による水平抵抗力は十分期待でき、土留め壁４へ
の影響も少ない。

【００３３】また、土留め壁４と構造物間の桟橋杭につ
いては、間詰め材６による地盤バネを見込むことができ
るほか、杭の地盤面からの突出長が短くなるために、杭
に生じる部材力は小さくなるという利点もある。

【００３４】その結果として、使用鋼材量が比較的少な
くても十分な耐震補強効果を発揮することができ、経済
性に優れた耐震補強構造を提供することが可能となる。

【００３５】図４は、本願の請求項１に係る発明の他の
実施形態として、土留め壁４を中間列杭５”と一体化さ
せた場合を示したものである。

【００３６】間詰め材６の受動土圧による水平抵抗力が
十分得られる場合には、土留め壁４を中間杭列の杭５”
と一体化させることで間詰め材量を減らし、さらに経済
的な構造とすることが可能である。

【００３７】本願の請求項１に係る発明では、間詰め材
６として捨石や砂等を用いることができるが、間詰め材
天端７より上部を遊水部９として利用するため、波によ
って洗掘や消散しないように、大きな捨石からなる間詰
め材を用いたり、水中コンクリートや被覆石により間詰
め材表面を覆い、洗掘・消散防止を図ることが望まし
い。

【００３８】図５は、本願の請求項２に係る発明の一実
施形態を示したもので、(a) は耐震補強構造全体の岸沖
方向の断面を、(b) 、(c) はＢ、Ｃ断面位置での鋼管矢
板２３，２３’の断面を示している。

【００３９】同図のように、土留め壁２４と既設ケーソ
ン護岸としてのケーソン１の間に打設されるコンクリー
ト２６の天端２７は水中部ｂに位置するものとする。ま
た、土留め壁２４は、コンクリートの天端２７より上部
においてスリット状の通水部２８が得られるように、長
さが異なる鋼管矢板２３，２３’を用いて構築してい
る。

【００４０】このように、請求項２に係る発明では、地
震時に移動しようとするケーソン１をコンクリート２６
を介して土留め壁２４でくい止めることができ、またコ
ンクリート２６の天端２７より上部は遊水部２９として
確保されているため、耐震補強のみならず消波機能も付
与される。

【００４１】図５において、鋼管矢板２３’の上端部は
コーピングコンクリート３２で結合しているが、波浪耐
久性を考慮して任意に補強することができる。

【００４２】図６は、他の実施形態として、図５に示し
たものに係船施設としての機能を加えた場合を示したも
のである。図６では土留め壁２４の上端部とケーソン１
の間に床版３１を渡すことで、荷役作業を配慮した構造
としたほか、大型船舶の係留に対応するために土留め壁
２４の前面を浚渫している。

【００４３】なお、床版３１について、土留め壁２４の
上部端またはケーソン１との結合方法、材質等について
は設計条件に応じて決定することができ、特に限定され
ない。

【００４４】以上、図１〜図６に示した各実施形態は、
既設ケーソン式護岸に対する耐震補強構造例であるが、
本願発明の対象とする構造物はケーソンを代表とする重
力式港湾構造物全般であり、ブロック式護岸等に適用す
ることもできる。

【００４５】また、本願発明において、土留め壁を構築
する際に用いられる矢板は、土留め壁として十分な強度
を有し、既設構造物の変位を拘束するのに十分な強度を
有するものであれば、Ｕ形鋼矢板、Ｚ形鋼矢板、鋼管矢
板等、種類は特に限定されない。

【００４６】

【発明の効果】 請求項１に係る発明では、間詰め材の受動土圧による
水平抵抗が期待できるため、少ない鋼材量でも十分な耐
震補強効果が得られ、経済性に優れた耐震補強構造とな
る。

【００４７】土留め壁を一体化させる杭列を最も沖側
の杭列とした場合、さらに大きな間詰め材の受動土圧に
よる水平抵抗が期待できるほか、土留め壁に与える影響
も小さくすることができる。

【００４８】請求項２に係る発明では、前方の土留め
壁と重力式港湾構造物との間にコンクリートを打設して
おり、コンクリートは十分に大きな耐荷力を有するとと
もに、破壊されない限り大きく変形しないため、地震時
における既設構造物の変位を確実に阻止することができ
る。

【００４９】本願発明における土留め壁にはスリット
状の通水部が設けられており、既設構造物対し、耐震補
強のみならず消波機能を付与することができる。

【００５０】さらに、本願発明の構造物設置後におい
ても、前面地盤の浚渫が容易であり、水深を増加させて
大型船舶の係留に対応させることができる。

【００５１】以上のように、本願発明は重力式港湾構
造物の耐震補強と同時に大型船舶に対応した岸壁や港内
の静穏度向上に寄与することができるために、非常に合
理的かつ経済的な構造を提供することが可能となる。

【００５２】請求項３に係る発明では、長さの異なる
矢板または杭の組合せによって、土留め壁にスリット状
の通水部を設けており、矢板をあらかじめ加工してスリ
ット状の通水部を造る必要はなく、施工性・経済性に優
れた構造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願の請求項１に係る耐震補強構造の一実施
形態を上部構造の一部を省略して示した斜視図である。

【図２】 図１の実施形態において、前面地盤を掘削し
た場合を示す岸沖方向の断面図である。

【図３】 間詰め材の受動土圧の説明のための岸沖方向
の断面図である。

【図４】 本願の請求項１に係る耐震補強構造の他の実
施形態を示す岸沖方向の断面図である。

【図５】 本願の請求項２に係る耐震補強構造の一実施
形態を示したもので、(a) は岸沖方向の断面図、(b) は
そのＢ位置の水平断面図、(c) はＣ位置の水平断面図で
ある。

【図６】 本願の請求項２に係る耐震補強構造の他の実
施形態を示す斜視図である。

【図７】 従来の耐震補強構造の一例を示す岸沖方向の
断面図である。

【図８】 従来の耐震補強構造の他の例を示す岸沖方向
の断面図である。

【符号の説明】 ａ…海底地盤、ｂ…水中部、ｃ…捨石マウンド、ｄ…背
後地盤、ｅ…浚渫後の前面地盤、ｅ’…浚渫前の前面地
盤、Ａ…受動崩壊領域、Ｂ_p …受動崩壊幅、Ｂ₀ …間詰
め幅、１…ケーソン、２…桟橋、３，３’…鋼矢板、４
…土留め壁、５…桟橋杭、５’…沖側列の杭、５”…中
間列の杭、６…間詰め材、７…間詰め材天端、８…通水
部、９…遊水部、１１…床版、１２…渡版 ２３，２３’…鋼管矢板、２４…土留め壁、２６…コン
クリート、２７…コンクリート天端、２８…通水部、２
９…遊水部、３１…床版、３２…コーピングコンクリー
ト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重力式港湾構造物の前面側に、複数の杭
   列を有する桟橋を構築し、前記複数の杭列のうちの１つ
   の杭列に一体化して構築した土留め壁に消波機能を付与
   するためのスリット状の通水部を形成するとともに、前
   記重力式港湾構造物と土留め壁との間に間詰め材を充填
   してなることを特徴とする重力式港湾構造物の耐震補強
   構造。
2. 【請求項２】 重力式港湾構造物の前面側に土留め壁を
   構築し、該土留め壁に消波機能を付与するためのスリッ
   ト状の通水部を形成するとともに、前記重力式港湾構造
   物と土留め壁との間にコンクリートを打設してなること
   を特徴とする重力式港湾構造物の耐震補強構造。
3. 【請求項３】 前記土留め壁は杭または矢板によって構
   成されており、前記スリット状の通水部は前記土留め壁
   を構成する杭または矢板として天端高さの異なる杭また
   は矢板を土留め壁の壁方向に接合して形成されている請
   求項１または２記載の重力式港湾構造物の耐震補強構
   造。