JPS603566B2 - 鋼板セル堤体及びその築造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は沖合港湾、沖合人工島に使用される大水深防波
堤或は大水深護岸構造物等の堤体と、その築造方法に関
するものである。

従来、此れ等堤体構造物の築造水深は水深３０の程度が
種々の技術上の制約からほぼ限界に近いものとして考え
られていたのであるが、本発明の防波堤等堤体構造物は
水深５０のにも適応できるものである。

高さ５０の以上の独立堤体を海底から直嬢吃立せしめる
設計は、現在の堤体建造ャード技術では不経済であり、
海底から或る程度粟石、捨石から成るマウンドを盛り上
げ、その上面を均して上部堤体を載せる所謂混合堤にな
らざるを得ない。しかも上部堤体としては、鉄筋コンク
リート製ケーソンを考えるのが常識的であった。然しな
がら此れ程の大型堤体になると、ケーソンヤードの建設
費は非常に高価になるし、長期のャード建設期間を要す
る事になる。

本発明は大水深混成堤として鋼板セルを上部堤体として
使用するものであり、栗石マウンド上に載せるのである
から、当然層セルとなり、予期される建設地点の海象条
件が、通常の築造方法による鋼板セル直セル施工を許さ
ない。

従来、栗石マウンド上に鋼板セルを置く設計は、余程小
型の港内構造物でない限り採られた事はない。又、さら
に、次の問題点を解決しなければ、これを沖合港湾、沖
合人工島に採用することはできない。‘１） 最近の関
西空港人工島等の計画に関する環境アセスメントによれ
ば、人工島を作ったことによる附近海面の反射波による
波高の増大が問題にされていて、将来計画される此の種
堤体構造物は全て消波機能を有するものを採用する様強
く要求されるのは明らかである。【２｝ 鋼板セル中詰
材料は、通常砂であるが、セルには底板が無いので、栗
石マウンド上に裾付けた場合、マウンド栗石の間隙に砂
が落下してしまい、セル堤体内部が空洞になるおそれが
有り確実な対策が必要である。

【３｝ 大水深防波堤或は沖合人工島護岸の建設地点は
洋上であり、鋼板セルの施工は仲々困難である。

特に、裾付け直後で、中詰材料の充填が未了の時点では
波浪に対して弱く、暦セルであれば、下端をマウンドに
固定せねばならないが、その手法が開発されていない。
後述するように、本発明は此れ等の問題点を全て解決し
ている。

−５０肌防波堤試設計とその積算見積実施の結果、本発
明の方法に依れば安価に、短期的に大水深堤体を築造し
得る事が判明した。沖合人工島等現代要望される海洋ス
ペース有効利用の為の新種大水深堤体とその築造方法を
提供するのが本発明の目的である。本発明の堤体は前部
上面が斜面をなす鋼板セルと、この斜面に設けた消波ブ
ロックと、栗石マウン日こ埋め込まれ前記鋼板セルの下
部に連結される枠体とより成ることを特徴とする。

本発明の堤体築造方法は栗石マウンド中に枠体下部を埋
め込む工程と、中詰未了の鋼板セルを前記枠体上部に連
結する工程と、前記鋼板セルに中詰する工程とより成る
ことを特徴とする。

以下図面によって本発明の実施例を説明する。

第１図は上部斜面堤型鋼板セル堤体の概念を示す斜視図
である。図示のものは防波堤の例であるが背面に遊水部
を残し、斜面型副護岸を別に設けた沖合人工島型大水深
護岸の場合もある。第１２図にこれを示す。第２図は第
１図の堤体の断面図である。１は鋼板セル、２はその前
面が教頭斜面になっていて消波機能を有する鋼板セルア
ーク部、３は堤体内部の中詰材料で、本発明の場合砕石
及び粟石である。

堤体前面教頭斜面はドロス等消波ブロック４により被覆
する。この消波ブロックに換えて、第９図及び第１０図
に示すような消波パネルＡを使用することもできる。又
、斜面上端には胸壁５を設ける。第５図は現地マウンド
施工の初期段階を示す断面図であり、マウンド栗石７を
順次投入し適当な高さに達した際に潜水夫と水上班との
協同作業により海中測量がなされ、鋼製枠６の据付予定
位置を定め、三角形の各頂点をなす３点のスポット均し
８を潜水夫作業で形成する。

鋼製枠は軽量であり、しかも剛性の高いものであるから
均し８の上面の面積は極小で良い。スポット均し８の均
し作業中に余った栗石は周辺に容易に排除できるので、
大面積均しとは比較にならない程潜水夫の労力を減ずる
ことができ、大水深の均し作業に適している。鋼製枠６
の据付目標として必要あればスポット均し８上面に第２
図に示すようにペットプレート鋼板２７を置く。次の施
工段階として第５図に示すように起重機船に吊下げられ
た鋼製枠を３点のスポット均し８上の予定点に据付ける
。

此れは水中通話装置を有する潜水夫と起重機船との高度
の協力作業で行われるが、幸にも鋼製枠が軽量であるの
で施工可能である。次に第６図に示すようにアンローダ
ー船にトレミー管を附した砕石投入用特殊作業船を使用
して鋼製枠６を栗石マウンド７の中に埋め込む作業を行
う。

マウンドの仕上がり形状は第５図、第６図中点線で示す
。第３図は前側戦頭斜面鋼板セル１と鋼製枠６とを結合
せしめる構造を立体的に説明する一部切欠斜視図である
。

鋼製枠６は、上部フランジ１０と下部フランジ２５とを
トランス状に鋼管で枠組みして形成し、前述のようにス
ポット均し８上に裾付けた後枠石、或は栗石を投下しマ
ウンド栗石７中に埋め込まれた形とし、鋼板セル１と結
合した際に錨碇効果を発揮するようにする。鋼板セル下
部フランジ９と鋼製枠上部フランジ１０との結合は、ボ
ールト、ナット２２を潜水夫が締め着けて行うが、大水
深堤体は洋上施工であるから、如何に海上静穏の日でも
５比ネ程度の吊込時上下動は覚悟する必要があり、通常
の方法ではポールトをフランジに通すことができない。

フランジの円周上で上下フランジを正確な位置に誘導し
なければポールト孔が合致しないし、鋼板セルの吊降し
後、瞬時に鋼製枠と結合できる装置を附加しなければな
らない。此の場合は三次元結合であるから列車の連結器
のような作動をするものよりもむしろ宇宙船のドッキン
グに近い結合装置を装備する必要があり、しかも衝撃吸
収装置も内蔵せしめないと破損するおそれがある。此の
要求を満たす装置は数種考えられるが、第４図に示すド
ッキング機構Ｂはその一例である。ドッキング機構Ｂは
、主として、ドッキングシャフト１２、その鞠方向に互
に離間して配置した複数のラバータィャ１３、鋼板セル
１に固定したラッパ管２３、鋼製枠上部フランジ１川こ
固定したラッパ管１１、上部高圧送排気管１４、下部高
圧送排気管１５により構成し、ラバ−タイヤ１３は取付
リプ２１によりシャフト１２に固定する。

此のドッキング機構の特徴は、波浪による起重機船と鋼
板セルの動揺に起因する三次元方向の衝撃力を緩和吸収
できる構造になっている点であって、高圧空気を内蔵す
るラバータィャがその役目をはたす。若し、メカニカル
ロック構造として計画するならば複雑で高価な機構にな
る。第３図は２組のドッキング機構Ｂを装着した例を示
す。又、第３図に示す２６は鋼板セルを内側から補剛す
るスチフナーである。第７図は起重機船による鋼板セル
ーの裾付作業工程を示す断面図である。

裾付作業は海上静穏の日を選んで実施されるが、若し必
要あればアンカーライン２８を準備して鋼板セル１を直
接誘導する場合もある。第４図に示すように、鋼板セル
の吊降し‘こ先立ってラッパ管２３にドッキングシャフ
ト１２を挿入し、上部高圧送排気管１４で上部ラバータ
ィヤ１３ａ，１３ｂに給気する事によりこのラバータイ
ヤ１３ａ，１３ｂの外周をラッパ管２３に接合せしめド
ッキングシャフト１２を適度にフレキシブルな状態で鋼
板セル側に固定する。次に下部ラバータィャ１３ｃ，１
３ｄを鋼製枠側ラッパ管１１内に挿入しドッキングを行
う。

下部ラバータィャ１３ｃ，１３ｄはドッキング前には脱
気しておき、ドッキングの瞬間に下部高圧送排気管１５
で急速に送気し下部ラバータィャ１３ｃ，１３ｄの外周
をラッパ管１１に接合せしめドッキングを終了する。但
し、実際にはドッキングの際ラバータィャとラッパ管と
は数回上下摺動するものであり、空気圧の管理は海象条
件次第で適切に行なわれねばならない。ドッキングが終
了すればボールト、ナット２２により鋼板セルと鋼製枠
を確実に結合する。その後ラバータィャを脱気し、ドッ
キングシヤフト１２、ラバータイヤ１３を回収して再度
使用できるようにする。以上の洋上接合裾付技術は、上
部斜面堤のみならず、通常の鋼板セルに対しても適用で
きる。第８図は鋼板セル中詰工程を示す断面図である。

中詰材料は本発明では枠石及び栗石を使用する。此の工
程では鋼板セルが変形しない様に均等に詰めて行く必要
があり、周辺部には砕石を詰め、栗石は堤体中央部にの
み使用すべきである。通常寸法の砕石は管路によるスラ
リー輸送、充填が可能である。栗石の中詰は、アンロー
ダ−船を使用する他２〜３の別法がある。堤体前方載頭
斜面の栗石均し作業が終了したならば、第１図、第２図
に示される消波ブロック４を起重機船で吊降し斜面被覆
を行う。

消波ブロックに換えて使用できる第９図に示す消波パネ
ルＡはその下端に海水流下用のスリットを形成した横方
向の制水版１６、縦方向の整流版１７、これらを取り付
けたスラブ１８とより成る鉄筋コンクリート製の単体パ
ネルである。

これは図示のように教頭円柱の斜面外周、即ち楕円に合
わせて作り、裾付容易なる如く数パネルに分割してャー
ド製作し、起重機船により第１０図の様に据付ける。鋼
板セル１と消波パネルＡのスラブ１８との間に隙間が出
来た場合はこの間に袋コンクリート１９を詰める。又、
スラブ１８の下面と粟石斜面とを密着せしめる目的で必
要であればスラブ１８の下面にコンクリートを圧入する
ことができる。本発明の上部斜面堤型鋼板セル堤体は、
短周期の波に対する消波性能が良いばかりでなく、１２
秒、１４秒などの長周期沖波に適応できる数少なし、消
波構造物であり、大水深防波堤、沖合人工島に利用すれ
ば卓効がある。

静水室を有するスリットケーソン堤、ジャルラン式孔開
き堤などは、静水室の幅が波長の１５％であるのが望ま
しく、１０％以下であれば著しく効果が低下するもので
あるが、例えば周期１４秒の波は約３００肌の波長にな
り、望ましい静水室の幅は４５肌になる。此れに堤体が
滑敷しない様に中詰充填堤体を若し、２０の附加すると
なると、堤体幅は６５のになり実用的でない。上部斜面
堤構造は最大波高１６の、周期１４秒の波に対して、上
部斜面ケーソンの場合、堤体幅３０のにおさえられるこ
とが実験的に実証されていて有利である。此れと同機な
効果を示す上部斜面堤型鋼板セルの直径は、約５０ｍで
あるが、工事費はほぼ同額であり、工期は明らかに短い
。又、実際の設計条件の上からは、本発明の鋼板セル堤
体直径は多くの場合４０肌前後になるものである。上部
斜面堤の消波効果は、斜面上に流入して釆る水塊を、斜
面遡上させて高さのエネルギーに変換させながら消波ブ
ロック４、或は制水版１６によって進入波を大規模に擾
乱し、破砕して過流を生ぜしめ、さらに擾乱の過程で、
波の半周期程度の間流入水塊を斜面上に貯留し、入射波
と位相をずらして排水する事により満足すべき消波効果
が得られるものである。入射波は１波毎に環流し、その
全水塊が排出されるのが望ましい。尚斜面下部に当る鋼
板セルには流出口２４を設ける。又、消波パネルＡは、
制水版１６、整流版１７、スラブ１８が、あたかも鉄筋
コンクリートＴ型梁、藤梁に似て、一体構造として力学
的に無駄なく設計でき大型パネルとして吊上げる事がで
きる。整流版１７は、波の斜め方向入射の場合制水版に
かわり同様の効果を果すものであり消波効果に直接関係
する部材である。此の制水版を使用する斜面消波構造は
特公昭５５−３９６８８号公報「防波堤等の港湾構造物
」に記述された発明の関連技術であり、先の公報で詳述
されているので、此処ではその消波効果についての説明
は省略する。鋼板セル上部前面を教頭斜面にして、消波
ブロック４或は制水版１７等を主用する消波パネルＡを
使用した消波構造を探る事の外に鋼板セル中詰材料を砕
石と栗石にする。その理由の主たるものは、大水深堤体
構造が必然的に混成堤となり、上部堤体を鋼板セルにし
た場合中詰材料が常識通りの砂であれば、マウンド栗石
の間隙の中に落下してしまい、鋼板セル内部に空洞が生
じるのをおそれる事である。然しながら、中詰砂を砕石
、粟石に換える事により、相当大きな二次的効果が期待
される。

即ち、鋼板セルのフープテンションの計算の際内部摩擦
角を大きく探れる事から鋼板厚さに余裕が出て来るのは
当然であるし、インターナルシアーの許容限度も大きく
なり経済設計上の利点がある。さらに大きな利点と考え
られる事は錫圧力対策である。此れを説明する為に第１
１図に通常の直立ケーソン防波堤安定計算に用いられる
錫圧力２０を図解した。図中日は進行波波高であり単位
は仇である。Ｐは波圧強度であり単位はｔ／めであるが
１．２班の高さまで均等に作用する。錫圧力２０は図示
のように三角形分布として計算するのであり前粒におい
て波圧強度Ｐと同値を探る。大水深大波高であれば錫圧
力は非常に大きくなり、堤体重量、堤体幅を大きくしな
ければならないので工事費を左右する重大要素になる。
本発明では、堤体に低版がなく、しかも中詰は通水良好
な砕石、粟石であるから湯圧力は堤体内部に抜ける事に
なり、堤体内水面は、賜圧力の変動に伴って上下するこ
とになり、衝撃的エネルギーは吸収されるから設計上の
錫圧力は大幅に割引いて計算できる事になる。堤体上部
の栗石間隙の空気は水面の上下に応じて自由に排出、吸
入されねばならないが、例えば、大口径吸排気筒を堤体
上部に設けるなどの手法で簡単に要求に応じられる。最
後に本発明堤体の築造方法に関する作用、効果について
説明する。

元来、鋼矢板セル、鋼板セルの何れであっても作業中の
波浪に対しては極度の注意を払って築造されてきたもの
であって、ケーソンと比較するならば、此の種鋼製セル
は海象条件の悪い海域での施工は極めて困難であるとさ
れて来た。然し、贋セルとして裾付ける構造様式であれ
ば、如何に条件の悪い海域であっても、若し、急速施工
が可能ならば、静穏な日を選んで裾付ける事ができるも
のである。但し、堤体中詰材料の投入は、量が非常に多
いし、入念に詰めねばならない事から、中詰工程には少
なくとも数日を要するのであり、此の間に風浪が強くな
れば被災することになるから鋼板セルはスチフナー２６
で充分に補強されねばならないが、試算に依れば意外に
安価である。従って、最大の問題は、暦セルの薬石マウ
ンド上での固定法にある。

堤体中詰砕石、栗石の投入を一気に行う方法は、まず考
えられないから、堤体を上下に分割して下部を充分時間
をかけてマウンド内に埋設し、その後で上部をドッキン
グせしめる方法が無難である。下部は、なるべく軽量の
ものが取り扱い易いので、本発明では鋼製枠６になって
いる。軽量ではあるが入念にマウンド内に埋込まれれば
充分な錨碇力を発揮する。暦セル中語施工で最も入念に
時間を掛けるのは下部であり、セルとして真円の変形を
避けねばならない。上部は比較的管理が容易であるので
大館力のアンローダー船を用意すれば、或る程度急速施
工ができる。最初に説明したように、本発明の大水深堤
体は沖合港湾或は仲合入工島を対象にしている。

洋上施工であるから堤体の据付にはＳ．Ｅ．Ｐ．と略称
される巨大なセルフェレベーテイングブラットホームを
使用するのが常識であるが、本発明のドッキング機構Ｂ
を使用すればより簡単に、安価に堤体の据付けができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は上部斜面堤型鋼板セル堤体の説明用斜視図、第
２図は第１図に示す堤体の断面図、第３図は鋼板セルと
鋼製枠の説明用斜視図、第４図はドッキング機構の断面
図、第５図は現地マウンドの施工の初期段階を示す断面
図、第６図は鋼製枠の下部を栗石マウンド中に埋め込む
作業の説明図、第７図は起重機船による鋼板セルの裾付
作業説明図、第８図は鋼板セル中詰工程を示す断面図、
第９図、第１０図は夫々沼波パネル説明用斜視図及び断
面図、第１１図は直立ケーソン防波堤の錫圧力の説明図
、第１２図は本発明の鋼板セル堤による沖合人工島護岸
計画例の断面図である。 １・・・・・・鋼板セル、２・・…・鋼板セルアーク部
、３・・・・・・中語材料、４・・・・・・消波ブロッ
ク、５・・・・・・胸壁、６・・・・・・鋼製枠、７・
・・・・・マウンド栗石、８・・・・・・スポット均し
、９・・…・鋼板セル下部フランジ、１０・・・・・・
鋼製枠上部フランジ、１１・・・・・・ラッパ管、１２
……ドッキングシヤフト、１３……ラバータィャ、１４
・・・・・・上部高圧送排気管、１５・・・・・・下部
高圧送排気管、１６・・・・・・制水版、１７・・・・
・・整流版、１８……スラブ、１９……袋コンクリート
、２０・・・・・・錫圧力、２１・・・・・・取付リブ
、２２・・・・・・ボールト、ナット、２３……ラッパ
管、２４……流出口、２５・・・・・・下部フランジ、
２６・・・・・・鋼板セルスチフナ−、２７・・・・・
・ヘッドプレート鋼板、２８．．・…アンカーライン、
Ａ・・・・・・消波パネル、Ｂ…・．．ドッキング機構
、Ｐ・・・・・・波圧強度、日・・・・・・進行波波高
。 オに図 オー図 汁３図 ★４図 図 Ｎ ★ オ５図 オ６図 オ７図 オ８図 才９図 オー０図 オーｌ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前部上面が斜面をなす鋼板セルと、この斜面に設け
   た消波ブロツクと、栗石マウンドに埋め込まれ前記鋼板
   セルの下部に連結される枠体とより成ることを特徴とす
   る鋼板セル堤体。 ２ 前記消波ブロツクが横方向制水版と縦方向整流版と
   これらを載置するスラブとより成る消波パネルである特
   許請求の範囲第１項記載の鋼板セル堤体。 ３ 前記鋼板セルの内壁附近に砕石が埋め込まれ、中心
   部分に栗石が埋め込まれている特許請求の範囲第１項記
   載の鋼板セル堤体。 ４ 栗石マウンド中に枠体下部を埋込む工程と、中詰未
   了の鋼板セルを前記枠体上部に連結する工程と、前記鋼
   板セルに中詰する工程とより成ることを特徴とする鋼板
   セル堤体の築造方法。 ５ 前記中詰未了の鋼板セルと前記枠体上部をドツキン
   グ機構を介して連結する特許請求の範囲第４項記載の鋼
   板セル堤体の築造方法。 ６ 栗石マウンド上部に複数のスポツト均しを形成し、
   この上に前記枠体を載置せしめる特許請求の範囲第４項
   記載の鋼板セル堤体の築造方法。