JP2000204529A - 低天端型ケ―ソン消波構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ケーソン護岸等において、消波工・ケーソン上
部コンクリート量を大幅に低減してコストダウンを図
り、しかもスリット構造のような複雑な構造とすること
なく、簡単で低天端の構造で所要の越波性能が得られる
ようにする。 【解決手段】 ケーソン１と消波工２からなる消波ブロ
ック被覆混成型において、ケーソン１の上部に沖側から
順に、沖側パラペット３、遊水池４、陸側パラペット５
を設け、消波工２・沖側パラペット３の天端高を、高波
浪時に波が前記遊水池４に打ち込み可能となるような高
さに設定し、ケーソン護岸等を低天端とし、かつ打ち込
み波ｂを遊水池４で捕捉・減勢して良好な越波低減効果
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、背後に
重要な産業施設（発電所など）のある護岸や、外洋性の
海域に面しながらも消波工の天端を低くして景観に配慮
が必要とされる護岸に適用されるケーソン消波構造物に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の堤体と消波工からなる消波ブロッ
ク被覆混成型の防波堤や護岸は、施工実績が多いもの
の、堤体の沖側に消波ブロックがうずたかく積まれ、景
観を損なうだけでなく、護岸の場合には背後の空間の利
用に制約がともない、また消波ブロックとケーソンの上
部工コンクリートが多量に必要となり、経済的な面でも
問題が指摘されていた。

【０００３】そこで、ケーソン本体の沖側前方にスリッ
ト構造を設け、このスリット構造とケーソン本体との間
に遊水部を設けたり、あるいは巨大な波返しを付けるこ
となどで、消波ブロックを使用しない構造とした消波堤
がいくつか提案・開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来のスリット付き（通水孔を設けたものも含
む）の消波構造物は、ケーソン製作が複雑となり、波浪
に対する安定性を確保するためケーソンが大断面にな
る。また、製作ヤードから曳航して現地で沈設・据付け
する際に浮体としての姿勢制御が難しいこと、遊水部の
大きさと関連して、実際の波浪条件に対してスリットや
通水孔の寸法を設計的に決めることが難しい（効かない
周期が存在する）ことなどの課題がある。また、巨大な
波返しを付けた場合にも、波浪に対する安定を確保する
ためケーソンが大断面となり、ケーソン上部コンクリー
トも膨大な量となり、コストがかかるなどの課題があ
る。

【０００５】本発明は、前述のような問題点を解消すべ
くなされたもので、その目的は、消波工およびケーソン
上部コンクリート量を大幅に低減してコストダウンを図
ることができ、しかもスリット構造のような複雑な構造
とすることなく所要の越波性能を得ることのできる低天
端型ケーソン消波構造物を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示すよ
うに、陸側に設置されるケーソン１と、沖側に設置され
る消波工２からなるケーソン消波構造物であり、ケーソ
ン上部に沖側から順に、沖側パラペット３、遊水池４、
陸側（後退）パラペット５を設け、前記消波工２および
沖側パラペット３の天端高を、高波浪時に波の一部が前
記遊水池４に打ち込み、捕捉できる高さに設定し、従来
型よりも越波の低減効果を大きくしたことを特徴とす
る。

【０００７】例えば、図３（ａ）に示すように、従来の
消波ブロック被覆混成型では、消波工の天端高を、許容
越波量を満足するために、通常、設計波の波高Ｈの２倍
近くまで高くしている。本発明では、沖側パラペット３
の天端高（計画高水位ＤＬからの堤頂面までの高さと定
義）を約１／２Ｈ、陸側パラペット５の天端高をＨ程度
とする。遊水池４の幅は、設計波条件と許容越波量の設
定により幾分異なるが、Ｈ以上とし、遊水池４の底部レ
ベルは、遊水池の水深が打ち込んだ波を減勢できるよう
に、平均水位程度を目安とする。

【０００８】以上のような構成において、図１に示すよ
うに、高波浪時に波が消波工２および沖側パラペット３
を乗り越えて流入することにより遊水池４の内部が水位
上昇すると共に、打ち込む前に砕波する波ａの頭部が消
波工２および前面のパラペット３に衝突することなく遊
水池４に流入する。打ち込み波ｂは、遊水池４の内部で
大きな渦ｃと、比較的穏やかな水面上昇ｄに変換された
後、戻り波となって消波工２上に押し戻され、陸側パラ
ペット５の背後への越波が防止される。以下、各要素に
ついて詳述する。

【０００９】(A) 低天端の沖側パラペット 沖側パラペット３の天端高は、進行する波により前面の
消波工部で極端な跳波が発生しないように、海底地形・
設計波条件による違いはあるが、設計波高Ｈの半分程度
を目安としている。即ち、図３（ｂ）に示すように、砕
波する波ａの頭部の鉛直に切り立った水塊が消波ブロッ
ク５０や直立壁５１に直接衝突すると、衝撃圧・跳波・
飛沫の発生が顕著となるため、本発明では、前面の天端
を設計波高Ｈの半分程度に下げることで、波ａの頭部の
衝突をなくし、衝撃圧・跳波・飛沫の発生を抑制する構
造としている。また、これにより、ケーソン１の上部コ
ンクリート量を大幅に減少させることができ、同時に消
波工２の天端も下がるため、消波ブロックの使用数も従
来型よりも大幅に減少させることができる。

【００１０】但し、沖側パラペット３の天端を計画高水
位ＤＬ付近まで下げた条件では、遊水池４での遊水深が
相対的に小さく水塊を捕捉する空間が狭くなるため、後
述する越波低減効果が小さくなるので、極端に低くしな
いようにする。なお、沖側パラペット３の天端は、静穏
時には、産業用としては点検路に、親水用護岸としては
プロムナードなどにも利用される。前記利用を考えるな
らば、沖側パラペット３の形状は直方体でよいが、陸側
をカットして傾斜を付け、また陸側パラペット５の下部
海側に傾斜を付けることで、遊水池４の内部での跳波の
発生と打込み波圧を緩和できる。

【００１１】(B) 低天端の消波工 前面に消波ブロックなしの条件でも、越波量は遊水池４
を設けることで遊水池なしの後退パラペット型よりも減
少するが、波浪が沖側パラペット３を越えて遊水池４に
打ち込む落下高さ・水量が増大するため、越波量は大き
くなる。また、沖側の海底勾配が急であり波が前傾化す
る条件では、前面に消波工ありに比較して遊水池４での
跳波が激しくなり、陸側パラペット５に衝撃的な部材力
も発生しやすくなる。ケーソン前面の消波工２の天端高
は、水理模型実験によると、従来型より低天端とした沖
側パラペット３の天端高と同じにすると、越波低減効果
が得られる。従って、本発明では、消波工２を設け、消
波工２と沖側パラペット３の天端を同一レベルとする。

【００１２】(C) 遊水池 遊水池４の幅については、消波工２と沖側パラペット３
を乗り越えてきた打ち込み波を捕捉できる距離とする。

【００１３】遊水池４の消波機能は、次のようになる。
即ち、図１に示すように、高波浪時に遊水池が形成され
ると、沖側パラペット３を乗り越えた打ち込み波ｂが遊
水池内部で大きな渦ｃと、比較的穏やかな水面上昇ｄに
変換された後、戻り波となって沖側の消波工２上に押し
戻される。また、水塊の一部はケーソン横断方向に逃げ
排除される。遊水池４の水深がある程度大きい条件で
は、水クッション作用により、打ち込み波ｂの最大高さ
より実質の水塊が跳ね上がることはない。このように、
高波浪時に一時的な遊水池４を形成することにより、後
背地の建造物に被害を与える越波・跳波の発生を抑制す
ることができ、さらに飛沫の発生も緩和することができ
る。

【００１４】(D) 陸側パラペット 単純なパラペット後退型については、水理模型実験およ
び施工例があり、図４（ａ）に示すように、直立護岸に
比較して越波から決まる所要天端量は小さくすることが
できる。ケーソン上部に設置できる範囲の短い後退距離
では、打ち込み波ｂによる跳波が激しく、後退パラペッ
ト５２に作用する波圧が著しく、後退パラペット５２が
被災する可能性が大きくなる（被災例もある）。本発明
では、図４（ｂ）に示すように、陸側パラペット５の手
前の遊水池４により、打ち込み波ｂが静的な水面変動や
渦に変換され、衝撃圧を抑えられるため、陸側パラペッ
ト５が被災するのを防止でき、また天端高を相対的に低
くすることができる。長周期で、しかも波高の高い波が
連続する場合、打ち込み距離が長くなり、遊水部４と陸
側パラペット５の交差部に打ち込むと、跳波が激しくな
ることが懸念される。これを緩和するためには、陸側パ
ラペット５の沖側の側部をハンチ構造とすると、打ち込
んだ水塊が逃げやすくなり、効果的である。

【００１５】(E) ケーソンの通水孔 前面に消波工を伴わないタイプでは、ケーソンの通水孔
の越波低減効果は大きいが、消波工を配置した場合、排
水が消波ブロックの存在により幾分阻害されるため、通
水孔の有り無しはそれ程大きく越波低減効果に影響しな
い。ただし、より越波低減効果を大きくするためには、
満水状態よりも低目に平均水位が保てるように排水機能
を設ける必要がある。本発明では、自然排水というシン
プルな構造形式を採用すればよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する例に基づ
いて説明する。図２は本発明をケーソン護岸に適用した
参考例である。図２において、ケーソン１は単体１ａを
多数基配列して構成され、各単体１ａの１段下がった上
部中央を上部蓋コンクリート６で蓋をし、ケーソン１の
上部沖側に蓋コンクリート７を介して設けた沖側パラペ
ット４と、ケーソン１の上部陸側に蓋コンクリート７を
介して設けた陸側パラペット５と、単体接合部分に設け
た仕切壁８とで取り囲むことにより、各単体１ａの上部
中央に遊水池４を形成する。

【００１７】このケーソン１の沖側には、消波ブロック
からなる消波工２を設置する。ケーソン部分の施工に
は、次のような方法を採用する。ここで、この施工で最
もネックとなるのは、上部蓋コンクリート６の打設であ
り、遊水池４の底部となる上部蓋コンクリート６が水中
コンクリートになると施工が難しく、工程・経済性でも
欠点となる。ここで、本発明はケーソンに消波のための
大きなスリットや通水孔を設ける構造ではないため、上
部蓋コンクリート６を施工する際にドライ状態にしての
作業は可能である。但し、ここでは遊水池底となる上部
蓋コンクリート６を場所打ちコンクリートとせずに、プ
レキャストコンクリート化することも考えられる。

【００１８】施工に際しては、図５に示すように、
先ずケーソン１を海面より高い天端まで製作し、これを
浮遊させて曳航し、現地に据え付ける。 ケーソン１
内に中詰砂１０を投入後、クレーンを使用してプレキャ
ストコンクリート上蓋６ａを敷設する。 プレキャス
トコンクリート上蓋６ａ間の隙間に目地材１５を嵌め込
み、あるいは中詰砂１０の上面を石に変えるなどして、
中詰砂１０が流出しないようにする。 沖側パラペッ
ト３・陸側パラペット５を場所打ちコンクリートで製作
する。

【００１９】通常のケーソンでは、前面のパラペットと
上部コンクリートが一体化した構造であり、水平波力お
よび揚力が大きく作用するため、前述のようなプレキャ
スト構造は成立しない。しかし、本発明のような遊水池
型の構造では、高波浪時には水位があることや、打ち込
み波が上から落下した際に、打ち込み波圧が水クッショ
ンにより緩和されることなどから、遊水池底に過大な部
材力が作用することが少なく、前述のような遊水池底で
のプレキャストコンクリートの分割上蓋方式が成立す
る。

【００２０】図６（ｂ）に示すように、ケーソン上部の
遊水池４の上部蓋コンクリート６を施工した後の状態で
は、高波作用時において遊水池４に一時的に貯留された
水がバラスト水となり、また沖側パラペット３の天端高
が低く水平波力が小さいため、前面パラペット５１の高
い通常のケーソンに比べて水平波力に対する滑動の安定
性は良くなっている。

【００２１】(1) 遊水池の水位 遊水池４は、図７（ａ）に示すように、異常波浪時に沖
側パラペット３から越流することにより水位が上昇した
状態となる。沖側パラペット３に通水孔１７をあけてい
ても消波工２の存在により、遊水池４の平均水位は高く
なる。

【００２２】(2) 低天端消波工および沖側パラペット・
遊水池の効果 図１に示すように、進行する波が、低天端の消波工２お
よび沖側パラペット３の位置で衝撃圧・跳波・飛沫を発
生させることなく、遊水池４に流入し、遊水池４におい
ては、打ち込み波ｂが遊水池４の内部で大きな渦ｃと、
比較的穏やかな水面上昇ｄに変換され、戻り波となって
沖側の消波工２上に押し戻され、消波がなされる。

【００２３】(3) 陸側パラペット背後の越波排水 異常波浪時には、陸側パラペットを越えて水塊が飛散す
ることになる。図４（ａ）に示すように、単純な後退パ
ラペット５２では、打ち込み波ｂが壁体に衝突して跳波
が激しくなり、後退パラペット５２の背後での越波飛散
分布が広がり、越波水を捕捉することは難しい。本発明
の上部遊水池型では、図４（ｂ）に示すように、打ち込
み波ｂが静的な水面変動や渦に変換されて跳波が緩和さ
れるため、陸側パラペット５の背後での越波飛散分布を
陸側パラペット５寄りの狭い部分に集中させ、越波排水
枡１８に大部分を捕捉することが可能となる。越波排水
枡１８の排水は、陸側パラペット５に設けたドレイン１
９により、あるいは越波排水枡１８の底にケーソン延在
方向の勾配を付けて流下させるなどして行う。

【００２４】(4) 遊水池の排水 高波が去り、平常時に遊水池４の排水を行う。図７
（ｂ）に示すように、ケーソン１端部において波浪の比
較的影響のない位置に沖側パラペット３の天端を下げて
越流堰２０を設けるか、ケーソン側壁に通水孔１７を設
ける。あるいは、ケーソン単体１ａの１基ごとに１箇所
だけ沖側パラペット３に通水孔１７を設けるようにす
る。ケーソン製作時に通水孔１７は海面レベルに配置
し、ケーソン浮遊曳航時には蓋で塞いでおき、着底・中
詰め・上部コンクリート施工完了後に蓋を外す。

【００２５】［水理模型実験］図８に示すような本発明
の上部遊水池低天端型と従来の直立護岸型・消波ブロッ
ク被覆混成型・パラペット後退型について、縮尺１／１
００の水理模型実験を行ったところ、図９に示すような
実験結果が得られた。図９は、護岸天端高と越波流量と
の関係を示しており、本発明では低い護岸天端高で越波
流量を低減して良好な越波性能が得られることがわか
る。

【００２６】なお、以上はケーソン護岸について説明し
たが、これに限らず海岸堤防や防波堤などにも本発明を
適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】前述の通り、本発明は、消波ブロック被
覆混成型において、ケーソン上部に沖側から順に沖側パ
ラペット・遊水池・陸側パラペットを設け、消波工およ
び沖側パラペットの天端高を、高波浪時に波の一部が遊
水池に捕捉可能となるような高さに設定したため、次の
ような効果を奏する。

【００２８】(1) 沖側パラペットおよび消波工の天端高
を従来よりも低くすることができるため、消波ブロック
およびケーソン上部コンクリート量を大幅に低減してコ
ストダウンを図ることができる。また、外洋性の海域に
面しながらも消波工の天端を低くして景観に配慮が必要
とされる護岸に適用することができる。

【００２９】(2) 従来のスリット構造のような複雑な構
造とすることなく、比較的簡単な構造で、また低天端で
も、所要の良好な消波・越波性能を得ることができ、背
後に発電所などの重要な産業施設のある護岸に適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るケーソン護岸の概要を示す概略断
面図である。

【図２】本発明に係るケーソン護岸の一実施例を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図３】（ａ）は本発明におけるケーソン上部の概略寸
法を示す断面図、（ｂ）は本発明における前面パラペッ
ト天端高の設定根拠を示す断面図である。

【図４】ケーソン上部における越波状況を示し、（ａ）
は従来の後退パラペット型の場合、（ｂ）は本発明の上
部遊水池低天端型の場合である。

【図５】本発明におけるケーソン上部のコンクリート施
工例であり、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は部分断面図
である。

【図６】（ａ）は本発明の施工途中のケーソン単体の滑
動安定性を示す断面図、（ｂ）は上部工完了時における
従来型の滑動安定性を示す断面図、（ｃ）は上部工完了
時における本発明の滑動安定性を示す断面図である。

【図７】（ａ）は本発明の上部遊水池低天端型における
水位上昇時を示す断面図、（ｂ）は本発明の遊水池の排
水構造を示す正面図である。

【図８】（ａ）は従来の直立護岸型ケーソン護岸を示す
断面図、（ｂ）は従来の消波ブロック被覆混成型ケーソ
ン護岸を示す断面図、（ｃ）は従来のパラペット後退型
ケーソン護岸を示す断面図、（ｄ）は本発明の上部遊水
池低天端型ケーソン護岸を示す断面図である。

【図９】設計波（規則波）による護岸天端高と越波流量
との関係を、従来と本発明で比較した実験結果のグラフ
である。

【符号の説明】

１…ケーソン ２…消波工 ３…沖側パラペット ４…遊水池 ５…陸側（後退）パラペット ６…遊水池底部の上部蓋コンクリート ７…蓋コンクリート ８…仕切壁 ９…マウンド １０…中詰砂 １１…防砂板 １２…裏込石 １３…防砂シート １４…埋立 １５…目地材 １６…バラスト １７…通水孔 １８…越波排水枡 １９…ドレイン ２０…越流堰

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永富 政司 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 木下 勲 北海道札幌市中央区北三条西３丁目１番地 ４号 鹿島建設株式会社札幌支店内 (72)発明者 岩村 栄世 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 岩瀬 浩二 東京都調布市飛田給２丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 漆山 仁 東京都調布市飛田給２丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 湯浅 健二 北海道札幌市中央区北１条東３丁目１番地 北電興業株式会社内 (72)発明者 能登谷 勇人 北海道札幌市中央区北１条東３丁目１番地 北電興業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D018 BA12

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陸側に設置されるケーソンと、沖側に設
   置される消波工からなるケーソン消波構造物であり、ケ
   ーソン上部に沖側から順に、沖側パラペット、遊水池、
   陸側パラペットを設け、前記消波工および沖側パラペッ
   トの天端高を、高波浪時に波が前記遊水池に打ち込み可
   能となるような高さに設定し、従来型よりも越波の低減
   効果を大きくしたことを特徴とする低天端型ケーソン消
   波構造物。