JP2015105468A - 護岸構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
波の波長などが変化する環境条件であっても、十分な消波効果を得られる汎用性の高い護岸構造を提供する。
【解決手段】
間隔をあけて横並びで設置された複数の鋼板セル２と、隣り合う鋼板セル２どうしの間を連結する鋼板アーク３と、前記複数の鋼板セル２及び鋼板アーク３の上面に形成された上面体４と、を備えた護岸構造１において、前記上面体４の上面に突出して前記鋼板セル２の横並び方向に延設された突状体１１と、前記上面体４の上面でこの突状体１１の沖側Ｓに配置された複数の消波ブロック１２と、を有し、これら複数の消波ブロック１２からなるブロック複合体１３の上面が、沖側Ｓから陸側Ｌに向かって上方に傾斜していて、このブロック複合体１３が、波が衝突するとともに越波しない高さに設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、港湾等に建造される護岸構造に関するものである。

貨物船等を接舷させて荷役行う護岸等を建造する際に、鋼板セルを利用した護岸構造が採用されている。図７に例示するように、この護岸構造１Ｘは、間隔をあけて横並びで設置された複数の鋼板セル２Ｘと、隣り合う鋼板セル２Ｘどうしの間を連結する鋼板アーク３Ｘと、複数の鋼板セル１Ｘ及び鋼板アーク３Ｘの上面に形成された上面体４Ｘと、を備えている。

この護岸構造１Ｘを建造するには、まず、鋼板で作成された円筒形状の鋼板セル２Ｘが、海岸線近傍の海底地盤に打設される。この際、鋼板セル２Ｘには、バイブロハンマと呼ばれる振動器により上端側から振動が与えられる。この振動により、鋼板セル２Ｘの下端側が海底地盤に打ち込まれる。

その後、鋼板セル２Ｘの内部に石や砂等の中詰材５が投入される。複数の鋼板セル２Ｘの設置が完了した後、湾曲した板状の鋼板アーク３Ｘが、隣り合う鋼板セル２Ｘの間を埋めるように海底地盤に打設される。その後、鋼板アーク３Ｘは、鋼板セル２Ｘに溶接され、その内部に中詰材５が投入される。

中詰材５が投入された鋼板セル２Ｘ及び鋼板アーク３Ｘには、その上面を覆うようにコンクリートが打設される。このコンクリートが固化することにより、鋼板セル２Ｘ及び鋼板アーク３Ｘの上面に上面体４Ｘが形成される。以上の工程を経て、壁状の護岸構造１Ｘが建造される。この護岸構造１Ｘが建造された後に、例えば、護岸構造１Ｘの陸側Ｌが埋め立てられ、港湾構造物として利用される。ここで、図中のＳは沖側（波がやってくる側）を示している。

この護岸構造１Ｘは、鋼板セル２Ｘ及び鋼板アーク３Ｘを工場等で製造できるので、工期を短縮することができるという利点がある。

しかし、上記の護岸構造１Ｘは、護岸構造１Ｘの近傍を航行する船舶に悪影響を与える場合がある。これは、船舶が、護岸構造１Ｘに衝突した航跡波や風波の反射波の影響を受けるからである。そのため、船舶の航行及び接舷作業等に悪影響が生じるという問題がある。

他方で、護岸構造とは異なるが、鋼板セルを利用した透過式消波堤の構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。図８上側に、透過式消波堤３０Ｙの平面図を示し、図８下側に消波堤３０Ｙの斜視図を示す。この消波堤３０Ｙは、透過式であるため、鋼板アークを有さない。また、鋼板セル２Ｙの上面体４Ｙは、階段状に打設されたコンクリートで形成されており、異なる奥行を有する反射面３１、３２を有している。図中の矢印Ｆは波の流れる方向を示している。

この消波堤３０Ｙは、階段状の上面体４Ｙにおいて、異なる反射面３１、３２で位相差の異なる反射波を生じさせ、反射波を互いに打ち消す作用（以下、第１作用という）を有するとされている。このとき、反射面３１、３２の位置は、到来する波の平均波長等に基づいて消波すべき波の波長を１つに定め、反射面３１、３２で生じるそれぞれの反射波の位相差が、逆位相（１８０度の遅れ）となるように構成される。また、消波堤３０Ｙは、
波が段差を乗り越える際の砕波により、波のエネルギーを消費させる作用（以下、第２作用という）を有するとされている。更に、消波堤３０Ｙは、図８上側に示すように、上面体４Ｙに流れ込んだ入射波を互いに衝突させて打ち消す作用（以下、第３作用という）を有するとされている。そこで、消波性能を向上させるため、図７に示した護岸構造１Ｘの上面体４Ｘを階段状に構成し、反射波を抑制することが考えられる。

しかし、護岸構造１Ｘに上記の階段状の上面体４Ｙを採用しても、十分な消波性能を得ることができない。第１に、上記の第１作用による消波効果を得られないという問題がある。これは、消波堤３０Ｙの建造場所として想定しているような年間を通して一定の波長の波が到来する沖合と異なり、護岸構造１Ｘに到来する航跡波や風波の波長は多種多様であり、階段状の上面体４Ｙで消波すべき波の波長が１つに定まらないからである。具体的には、航跡波は、船舶の規模等によりその波長が大きく異なる。また、風波も、気象条件によりその波長が大きく異なる。特に、護岸構造が建設される海岸線近傍は、周囲の地形等の影響も受けるため、風波の波長は多様性に富むものとなる。それゆえ、階段状の上面体４Ｙでは十分な消波効果を得られない。

第２に、階段状の上面体４Ｙは、一度、形状を決定し施工した後は、その形状を容易に変更できないという問題がある。上述したように、消波すべき波の波長を定めることが難しく、予め設定した通りの形状に階段状の上面体４Ｙを製造しても、実際に十分な消波効果を得られないこともある。特に、到来する波の波長によっては、反射波を増幅する可能性もある。

第３に、上記の第３作用による消波効果を得られないという問題がある。これは、鋼板アーク３Ｘを設置し波を透過させないことが必須条件となる護岸構造１Ｘにおいて、図８上側に示すような、入射波Ｆを互いに衝突させる流れが生じないからである。

特開２００１−２０２４７号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、波の波長などが変化する環境条件であっても、十分な消波効果を得られる汎用性の高い護岸構造を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る護岸構造は、間隔をあけて横並びで設置された複数の鋼板セルと、隣り合う鋼板セルどうしの間を連結する鋼板アークと、前記複数の鋼板セル及び鋼板アークの上面に形成された上面体と、を備えた護岸構造において、前記上面体の上面に突出して前記鋼板セルの横並び方向に延設された突状体と、前記上面体の上面でこの突状体の沖側に配置された複数の消波ブロックと、を有し、これら複数の消波ブロックからなるブロック複合体の上面が、沖側から陸側に向かって上方に傾斜していて、このブロック複合体が、波が衝突するとともに越波しない高さに設定されていることを特徴とする。

本発明の構成により、主にブロック複合体が消波効果を発揮するが、消波ブロックの数や配置などを調整することにより、様々な環境条件に対して十分な消波効果を得ることができる。しかも、消波ブロックの種々の調整は、環境条件に応じて機動的に行うことがで
きるので、極めて汎用性が高い。

また、ブロック複合体の上面が沖側から陸側に向かって上方に傾斜しているので、到来した波を反射させずにブロック複合体の内部に取り込み易く、ブロック複合体の内部で波のエネルギーを減衰させるには有利になっている。

更には、鋼板セルと鋼板アークとの連続する円弧状壁の上下方向に延びるくぼみに沿って上方移動する波を、ブロック複合体内に取り込ませて減衰させる効果も期待できる。即ち、この円弧状壁とブロック複合体との協業による消波効果も期待することができる。

上記の護岸構造において、例えば前記上面体の上面を、平均水位よりも低い位置に設定する。望ましくは、前記上面体の上面を、干潮水位よりも低い位置に設定する。この構成により、護岸構造は、潮の干満にかかわらず十分な消波効果を得られる。

上記の護岸構造において、前記ブロック複合体が、前記上面体の上面に形成された傾斜体の沖側から陸側に向かって上方に傾斜している傾斜面に配置されている構成にすることもできる。この構成により、ブロック複合体の内部の空隙と波（海水）との置き換えが円滑になり、消波効果の向上が期待できる。また、使用する消波ブロックの数を抑制できる。

上記の護岸構造において、前記ブロック複合体の沖側端から陸側端までの長さを例えば７ｍ〜１２ｍに設定する。安定して十分な消波効果を確保するには、ブロック複合体の長さをこの範囲に設定するとよい。

本発明の護岸構造の実施形態の概略を示した断面図である。 本発明の護岸構造の実施形態の概略を示した平面図である。 本発明の護岸構造に到来する波の挙動を例示する平面の説明図である。 本発明の護岸構造に到来する波の挙動を例示する断面の説明図である。 本発明の護岸構造の別の実施形態の概略を示した断面図である。 鋼板セルの変形例の概略図である。 従来の護岸構造を例示する概略図である。 従来の消波堤を例示する概略図である。

以下、本発明の護岸構造について、図面に示した実施形態を参照しながら説明する。図１、図２に例示する実施形態の護岸構造１は、間隔をあけて横並びで設置された複数の鋼板セル２と、隣り合う鋼板セル２どうしの間を連結する鋼板アーク（沖側鋼板アーク３Ｓ及び陸側鋼板アーク３Ｌ）と、複数の鋼板セル２及び鋼板アーク３Ｓ、３Ｌの上面に形成された上面体４と、を備えている。また、護岸構造１は、上面体４の上面に突出して鋼板セル２の横並び方向（図２では上下方向）に延設された突状体１１と、上面体４の上面でこの突状体１１の沖側Ｓに配置された複数の消波ブロック１２と、を有している。これらの複数の消波ブロック１２からなるブロック複合体１３の上面が、沖側Ｓから陸側Ｌに向かって上方に傾斜していて、このブロック複合体１３が、波が衝突するとともに越波しない高さに設定されている。このブロック複合体１３の外形体積に対する消波ブロック１２どうしの隙間の割合、即ち、ブロック複合体１３の内部の空隙率は、例えば４５％〜７０％である。上面体４の上面の突状体１１よりも陸側Ｌには、支持部材１５が突状体１１に沿って延設されている。

鋼板セル２及び鋼板アーク３Ｓ、３Ｌの下端部は、海底地盤７に埋入し、これらの沖側
Ｓ及び陸側Ｌには、海底地盤７上に根固構造８が構築されている。円筒形状の鋼板セル２の内部には、中詰材５が充填されている。護岸構造１の陸側Ｌには、埋設土９が投入されている。支持部材１５は、突状体１１や消波ブロック１２が陸側Ｌに向かって移動することを防止する。

上面体４の上面は、平均水位ＷＬよりも低い位置に設定されることが望ましい。更に、上面体４の上面は、朔望平均干潮位ＬＷＬ（Ｌｏｗ Ｗａｔｅｒ Ｌｅｖｅｌ）よりも低い位置に設定されることが更に望ましい。図１におけるＨＷＬは、朔望平均満潮位（Ｈｉｇｈ Ｗａｔｅｒ Ｌｅｖｅｌ）を示している。平均水位ＷＬは、朔望平均干潮位ＬＷＬと朔望平均満潮位ＨＷＬの平均値である。

突状体１１は、図１に示すように垂直部と、垂直部の下端部から沖側Ｓに突出する水平部と、を有する略Ｌ字型の断面を有している。ブロック複合体１３の外形は、破線で示している。

次に、護岸構造１の施工方法について説明する。従来と同様、まず鋼板で作成された円筒形状の鋼板セル２が、海底地盤７に打ち込まれる。海底地盤７に打ち込まれた鋼板セル２は、根固構造８により強固に支持される。その後、鋼板セル２の内部に中詰材５が投入される。以上の工程により、複数の鋼板セル２が海底地盤７に固定される（鋼板セル設置工程）。

鋼板セル２が設置された後は、図２に示すように、鋼板セル２どうしの間を塞ぐように湾曲した板状の沖側鋼板アーク３Ｓ及び陸側鋼板アーク３Ｌが、海底地盤７に打ち込まれる。このとき、陸側鋼板アーク３Ｌは、二重構造にすることが望ましい。護岸構造１の遮水性が向上するからである。海底地盤７に打ち込まれた鋼板アーク３Ｓ、３Ｌは、水中溶接により鋼板セル２に固定されるとともに、その内部に中詰材５が投入される。以上の工程により、複数の鋼板アーク３Ｓ、３Ｌが設置される（鋼板アーク設置工程）。

次に、上面体４が、鋼板セル２及び鋼板アーク３の上面に設置される（上面体設置工程）。また、突状体１１が、上面体４上に設置される（突状体設置工程）。更に、支持部材１５が、上面体４上であり且つ突状体１１の陸側Ｌに設置される（支持部材設置工程）。ここで、上面体４、突状体１１及び支持部材１５は、現場でコンクリートを打設して形成されてもよく、工場等で形成された後に現場に運搬され設置されてもよい。上面体４等を工場等で形成する場合は、工期を短縮できる。また、上面体４は、鋼板セル２及び鋼板アーク３Ｓ、３Ｌの上面を覆うように形成されればよく、種々の形状を採用することができる。

次に、複数の消波ブロック１２が、上面体４の上面であって突状体１１の沖側Ｓに配置されてブロック複合体１３が形成される。このブロック複合体１３の上面は、沖側Ｓから陸側Ｌに向かって上方に傾斜するように構成される（消波ブロック設置工程）。ブロック複合体１３の上面の水平に対する傾斜角度は、例えば１５°〜５５°である。最後に、護岸構造１の陸側Ｌが埋立土９により埋め立てられる。

次に、護岸構造１による消波効果について説明する。図３及び４に例示するように護岸構造１に波Ｆが到来すると、ブロック複合体１３に衝突した波Ｆの海水はブロック複合体１３の内部に入り込み、内部の空隙と海水とが置き換わる。この置換の際の摩擦（抵抗）により、波Ｆのエネルギーが減衰して高い消波効果を得ることができる。波Ｆがブロック複合体１３に衝突することによっても波Ｆのエネルギーは減衰する。優れた消波効果を得るには、既述したように、ブロック複合体１３の内部の空隙率を４５％〜７０％にすることが好ましい。

消波ブロック１２の数や配置などを調整して適切に設定することにより、様々な環境条件に対して十分な消波効果を得ることができる。しかも、消波ブロック１２の種々の調整は、現場の環境条件に応じて機動的に行なうことができるので、この護岸構造１は極めて汎用性が高い構造になっている。したがって、この護岸構造１によれば、多様な波長を有する航跡波や風波に対しても十分な消波効果を得ることができる。また、汎用の消波ブロック１２を使用できるので入手が容易であり、コストを抑えるにも有利である。

ブロック複合体１３の上面は、沖側Ｓから陸側Ｌに向かって上方に傾斜しているので、ブロック複合体１３に衝突した波Ｆは反射され難くなっている。それ故、海水がブロック複合体１３の内部に取り込まれ易く、高い消波効果を得るには益々有利になっている。ブロック複合体１３に衝突した波Ｆの反射を抑えるには、ブロック複合体１３の上面の傾斜角度を既述したように１５°〜５５°に設定するとよい。傾斜角度が５５°超であると波Ｆの反射を抑え難くなり、１５°未満であると波Ｆとの衝突による消波効果が小さくなる。より好ましくは傾斜角度を２５°〜４５°、さらに好ましくは３４°〜３８°に設定する。

上面体４の上面を平均水位ＷＬよりも低い位置に設定すると、到来した波Ｆの海水をブロック複合体１３の内部に取り込むことができる期間が長くなり、朔望平均干潮位ＬＷＬよりも低い位置に設定すると、より一層、その期間が長くなる。即ち、このように上面体４の上面の位置を設定すると、潮の干満に関わらず、到来した波Ｆの海水をブロック複合体１３の内部に取り込めるので、絶え間なく十分な消波効果を得易くなる。上面体４の上面を朔望平均干潮位ＬＷＬよりも２ｍ以上低く設定すると、波Ｆの振幅の最下位置であっても上面体４の上面は海面上に露出せず、常時、波Ｆをブロック複合体１３に衝突させて消波効果を得ることが可能になる。

波Ｆは、ブロック複合体１３に直接衝突する場合が多いが、水位によっては、鋼板セル２と鋼板アーク３との連続する円弧状壁の上下に延びるくぼみに沿って、波Ｆの海面近傍の海水が上方に移動してブロック複合体１３の内部に入り込んで、波Ｆのエネルギーを減衰させることも期待できる。図３では、護岸構造１に対して直交して到来する波Ｆを記載しているが、斜めに到来する波Ｆであっても、同様に、波Ｆの海面近傍の海水を円弧状壁のくぼみに沿ってブロック複合体１３に誘導することが期待できる。即ち、この円弧状壁とブロック複合体１３との協業による消波効果も期待できる。

消波ブロック１２により構成されたブロック複合体１３の沖側端部から陸側端部までの水平方向（図１では左右方向）の長さは、例えば７〜１２ｍとし、望ましくは８〜１０ｍとする。７ｍよりも短いとブロック複合体１３による消波効果が過小になり、１２ｍよりも長くしても長さに見合った程、消波効果が得られず、また、護岸構造１に貨物船を接舷させ荷役作業等を行うことが困難となるからである。

この実施形態では、突状体１１の断面形状を略Ｌ字型にしているので、衝突する波Ｆによって陸側Ｌに移動させようとする力が作用する消波ブロック１２の重量を安定して支持することができる。これにより、消波ブロック１２の陸側Ｌへの移動を防止して消波効果を安定的に確保し易くなる。

突状体１１の断面形状は種々の形状を採用することができ、例えば、略Ｉ字型にすることもできる。支持部材１５を設置することにより、消波ブロック１２および突状体１１の陸側Ｌへの移動をより確実に防止できる。波Ｆが衝突しても消波ブロック１２の移動がほとんどない場合は、突状体１１と支持部材１５のいずれかを省略することもできる。

消波ブロック１２の配置変更による消波効果を調整するには、例えば、護岸構造１を建造した後、経過観察により、護岸構造１からの反射波の発生量を調査、把握する。この結果に応じて、消波ブロック１２の数や、配置位置を変化させ、消波効果の最適化を実現することができる。

具体的には、護岸構造物１の建造に伴う海底地形の変化や、海流の変化に伴う土砂の堆積等による波の波長の変化に対して、消波ブロック１２の数、積み方、配列などを変えることにより、ブロック複合体１３の形状等を変化させ、護岸構造物１は最適の消波効果を得ることができる。護岸構造物１の建造前の調査では精度よく環境条件を予測できなかった、あるいは、調査後に環境条件が変化した等の理由により、護岸構造１の建造後に十分な消波効果が得られないことが判明した場合であっても、ブロック複合体１３の形状等を現場の環境条件に応じて変更させることにより、護岸構造物１は十分な消波効果を得ることが可能となる。

図５に、本発明の別の実施形態となる護岸構造１Ａの概略を示す。この護岸構造１Ａのブロック複合体１３Ａは、上面体４の上面に形成された傾斜体１４の沖側Ｓから陸側Ｌに向かって上方に傾斜している傾斜面１６に配置されている。この傾斜体１４は、突状体１１Ａ及び支持部材１５Ａと同様に、コンクリートにより構成されることが望ましい。この実施例形態では、支持部材１５Ａは、断面が三角形状に構成されている。

傾斜体１４の採用により、ブロック複合体１３Ａに入った海水（波Ｆ）が、傾斜面１６に沿って沖側Ｓに排出されやすくなる。そのため、ブロック複合体１３の内部の空隙と海水との置換がスムーズになり、消波効果の向上が期待できる。また、護岸構造１に必要となる消波ブロック１２の数を抑制し、工期を短縮することも可能になる。

なお、上面体４、突状体１１Ａ、支持部材１５Ａ及び傾斜体１４は、それぞれ独立して形成されてもよく、任意のものを組み合わせて一体として形成されてもよい。ブロック複合体１３Ａを構成する消波ブロック１２は、上下２段となる２段積みで構成されるか、その他、多段積みで構成されてもよく、ランダムに積み上げられる乱積みで構成されてもよい。これらの構成は、図１〜図３に示した実施形態においても、同様に採用可能である。

図６に例示する鋼板セル２Ｂは、上端側に段差を有するように構成されている。この段差は、沖側Ｓに比べ陸側Ｌが高くなるように構成されている。図示していないが、沖側鋼板アーク３Ｓは、鋼板セル２Ｂの沖側Ｓと同一の高さに構成され、陸側鋼板アーク３Ｌは、鋼板セル２Ｂの陸側Ｌと同一の高さに構成され、上面体４は、鋼板セル２Ｂの沖側Ｓの高さに合わせて形成される。その他の構成は既述した実施形態と同様にして護岸構造を建造する。

この鋼板セル２Ｂ等を採用する構成により、護岸構造は遮水性を向上できる。これは、沖側Ｓよりも高く形成された陸側Ｌの鋼板セル２Ａ及び陸側鋼板アーク３Ｌにより、海水等が沖側Ｓから陸側Ｌに浸透することを抑制し易くなるからである。

１、１Ａ 護岸構造
２、２Ｂ 鋼板セル
３ 鋼板アーク
３Ｓ 沖側鋼板アーク
３Ｌ 陸側鋼板アーク
４ 上面体
１１、１１Ａ 突状体
１２ 消波ブロック
１３、１３Ａ ブロック複合体
１４ 傾斜体
１５ 支持部材
１６ 斜面
Ｓ 沖側
Ｌ 陸側

Claims (5)

1. 間隔をあけて横並びで設置された複数の鋼板セルと、隣り合う鋼板セルどうしの間を連結する鋼板アークと、前記複数の鋼板セル及び鋼板アークの上面に形成された上面体と、を備えた護岸構造において、
   前記上面体の上面に突出して前記鋼板セルの横並び方向に延設された突状体と、前記上面体の上面でこの突状体の沖側に配置された複数の消波ブロックと、を有し、
   これら複数の消波ブロックからなるブロック複合体の上面が、沖側から陸側に向かって上方に傾斜していて、このブロック複合体が、波が衝突するとともに越波しない高さに設定されていることを特徴とする護岸構造。
2. 前記上面体の上面が、平均水位よりも低い位置に設定されている請求項１に記載の護岸構造。
3. 前記上面体の上面が、干潮水位よりも低い位置に設定されている請求項２に記載の護岸構造。
4. 前記ブロック複合体が、前記上面体の上面に形成された傾斜体の沖側から陸側に向かって上方に傾斜している傾斜面に配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の護岸構造。
5. 前記ブロック複合体の沖側端から陸側端までの長さが７ｍ〜１２ｍに設定されている請求項１〜４のいずれかに記載の護岸構造。

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