ケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法
【課題】水中での構成が容易な構築構造でカウンタウェイトブロックと捨石マウンドとの摩擦力を確実に増大させてケーソンの滑動・揺動を抑止し、また、カウンタウェイトブロックの施工断面をコンパクト化して船舶の喫水に影響することなく、さらにはコンクリートの使用量を節減して経済性とＣＯ2排出削減とを図るケーソン防波堤の耐波安定性を向上させるカウンタウェイトブロック工法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は上記目的を達成するために、ケーソン３の周囲における捨石マウンド２上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重しもしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる所要重量の重し４を配置したケーソン防波堤の耐波安定性を向上させるカウンタウェイトブロック工法を提供するものである。
【解決手段】本発明は上記目的を達成するために、ケーソン３の周囲における捨石マウンド２上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重しもしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる所要重量の重し４を配置したケーソン防波堤の耐波安定性を向上させるカウンタウェイトブロック工法を提供するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地球温暖化による波高増大で安定性が低下する既存ケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法に関するものであり、特に、水中での構成が容易な構築構造で捨石マウンドとの摩擦力を確実に増大させてケーソンの滑動・揺動を抑止しうるケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、次のようなケーソン防波堤の安定性の向上を図る方法が知られている。この従来技術は、水中に築造した捨石マウンド上にケーソンを設置して構成する防波堤の構築方法であって、前記捨石マウンドは、水中にそだや合成繊維シートを格子状に形成した沈床を設置し、この沈床に浮力を有する結合材の一端をヒンジを介して軸支しておき、該結合材を、その浮力により直立させた状態で、沈床上及び結合材の周囲に捨石を充填して構築する。次いで、捨石マウンド上面から突出する結合材をケーソンの底板に開設した孔に貫通させて、ケーソンを捨石マウンド上面に設置し、結合材とケーソン底板とを結合することによってケーソン防波堤を構築している。
【０００３】
前記浮力を有する結合材としては、両端を閉塞した鋼管、ヒューム管等の中空剛部材又は索部材が用いられ、該結合材の本数はケーソンの規模によって選択されている。前記ケーソンの底板に開設した孔は、予め蓋体で閉塞され、結合材を貫通させる際に該蓋体が破壊される。また、貫通させた結合材とケーソン底板との結合は、孔と結合材との間隙を砂利やマットで閉塞した後、底板上に水中コンクリートを打設し、ケーソン底板と結合材とを接合することにより行っている。そして、このような構築方法によれば、結合材を介してアンカー力を得ることができるため、滑動抵抗力が増すだけでなく、転倒モーメントに対する抵抗力も増大するとしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４７９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来技術においては、結合材を介してアンカー力を得ることで、滑動抵抗力を増すようにしている。該結合材は、両端を閉塞した鋼管、ヒューム管等の中空剛部材又は索部材など、水中で浮力を有する部材が用いられているので，このような水中で浮力を有する部材で滑動抵抗力を十分且つ確実に増すのは難しいと考える。また、この結合材の本数はケーソンの規模によって選択されるとしている。しかし、結合材の本数を多数本とした場合、該多数本の結合材を、ケーソンの底板に開設されて予め蓋体で閉塞された多数個の孔に、水中で一度に貫通させるのは、かなり作業が難しくなると考える。
【０００６】
そこで、水中での構成が容易な構築構造でカウンタウェイトブロックと捨石マウンドとの摩擦力を確実に増大させてケーソンの滑動・揺動を抑止し、また、カウンタウェイトブロックの施工断面をコンパクト化して船舶の喫水に影響することなく、さらにはコンクリートの使用量を節減して経済性とＣＯ2排出削減とを図る工法とするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とし、また自然石を活用することで海藻などの藻場形成を港内で図ることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、水底に敷設した捨石マウンド上にケーソンを設置して構築するケーソン防波堤の耐波安定性向上を図るカウンタウェイトブロック工法であって、前記ケーソンの周囲における前記捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し，もしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる所要重量の重しを配置したケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法を提供する。
【０００８】
この構成によれば、例えばケーソンの背後(港内側)における捨石マウンド上に所要重量の重しを配置することで、該所要重量の重しと捨石マウンドとの間に該重しの重量に応じた摩擦力(滑動抵抗力)が生じる。この摩擦力によりケーソンの滑動・揺動が抑止される。また、枠体コンクリートブロックの枠体内部の充填捨石もしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔の充填捨石と捨石マウンドにおける捨石とが連続性を持つことで、該連続性を持つ充填捨石と捨石間に生じるせん断抵抗力により摩擦力がさらに高められる。したがって、このせん断抵抗力により高められる摩擦力に相当する分だけ重しをコンパクト化することが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填しつつ、もしくは上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填しつつ、上記枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し，もしくは上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる重しを複数段積重したケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法を提供する。
【００１０】
この構成によれば、ケーソンの規模が大型化した場合等には、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し，もしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しを、該ケーソンの規模に応じて複数段積重した構築構造とすることで、ケーソンの規模が大型化した場合等においても、これに応じた所要重量の重しを容易に構築することが可能となる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、最上段における上記枠体コンクリートブロックの枠体内部の上部開口もしくは最上段における上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔の上部開口のいずれかの上部開口に臨ませて上記充填捨石に荷重をかけるための所要重量の蓋ブロックを設けるともに該蓋ブロックは上下方向に貫通孔が設けられて波力による揚力を軽減するように構成されたケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法を提供する。
【００１２】
この構成によれば、蓋ブロックは、充填捨石が沈下しても、これに追随して「落し蓋」のごとく沈下し、充填捨石に荷重をかけ続けて該充填捨石と捨石マウンドにおける捨石との間に生じるせん断抵抗力を増大させるように作用する。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明において、上記枠体コンクリートブロックは、複数のブロックを集合させて形成し該形成体を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成し、上記方塊コンクリートブロックは、周囲に切欠き部を有する方塊ブロックの複数個を前記切欠き部が正対するように隣接させて形成し該形成体を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成したケーソン防波堤の耐波安定性を向上させるカウンタウェイトブロック工法を提供する。
【００１４】
この構成によれば、枠体コンクリートブロックは複数のブロックを集合させて形成した形成体を基礎とし、また方塊コンクリートブロックの場合は周囲に切欠き部を有する方塊ブロックの複数個を前記切欠き部が正対するように隣接させて形成した形成体を基礎とし
、該形成体の所要個数を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成し、該集合体を用いた重しによっても、ケーソンの規模が大型化した場合等における所要重量の重しを構築することが可能である。また、前記切欠き部が正対するように隣接させて形成される空隙部に捨石を充填してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明は、所要重量の重しと捨石マウンドとの間に該重しの重量に応じた摩擦力が生じることで、この摩擦力によりケーソンの滑動・揺動を抑止することができる。また、充填捨石と捨石マウンドにおける捨石とが連続性を持つことで、該連続性を持つ充填捨石と捨石間に生じるせん断抵抗力により摩擦力をさらに高めることができる。したがって、このせん断抵抗力により高められる摩擦力に相当する分だけ重しをコンパクト化することができて、船舶の喫水に影響することがなくなる。さらには、充填捨石に所要重量の一部を受け持たせることでコンクリートの使用量が節減されて経済性を有し、且つＣＯ2排出を削減する工法になるという利点がある。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えてさらに、ケーソンの規模が大型化した場合等においては、重しを複数段積重するという水中での構成が容易な構築構造で該規模が大型化したケーソンに対応する所要重量の重しを容易に構築することができるという利点がある。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の効果に加えてさらに、最上段の枠体内部もしくは中央部貫通孔の上部開口に臨ませて所要重量の蓋ブロックを設けることで、充填捨石に荷重がかかり、せん断抵抗力をさらに増大させることができる。したがって、このせん断抵抗力がさらに増大した分だけ、重しをさらにコンパクト化することができるという利点がある。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明の効果に加えてさらに、ケーソンの規模が大型化した場合等においては、枠体コンクリートブロック構成用の形成体もしくは方塊コンクリートブロック構成用の形成体の所要個数を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成し、該集合体を用いた重しによっても、規模が大型化したケーソンに対応した所要重量の重しを構築することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
図は本発明の実施例に係るケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法を示すものである。
【図１】カウンタウェイトブロック工法で構築されたケーソン防波堤の正面図。
【図２】図１のカウンタウェイトブロック工法に適用される枠体コンクリートブロックを拡大して示す図であり、(ａ)は平面図、(ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図。
【図３】図１のカウンタウェイトブロック工法に適用される嵌合用凸部付きの枠体コンクリートブロックを拡大して示す図であり、(ａ)は平面図、(ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図。
【図４】図１のカウンタウェイトブロック工法に適用される蓋ブロックを拡大して示す図であり、(ａ)は平面図、(ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図。
【図５】枠体コンクリートブロック及び方塊コンクリートブロックを複数のブロック等の集合体として構成した例を示す図であり、(ａ)は４個の角形ブロックの集合により形成した枠体コンクリートブロックの平面図、(ｂ)は平面視Ｘ状の方塊ブロックの集合により形成した方塊コンクリートブロックの平面図、(ｃ)は立方形状方塊ブロックの側面に形成された切欠き部が正対するように隣接させて形成した方塊コンクリートブロックの平面図。
【図６】捨石を充填した最上段における図２の枠体コンクリートブロックの枠体内部の上部開口に臨ませて図４の蓋ブロックにおける嵌入用凸部を嵌入させた状態を示す正面図
【図７】摩擦力増大の第１の工法を説明するための図であり、(ａ)はケーソンの背後における捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重しを配置した基本的構築例を説明するための正面図、(ｂ)は捨石を充填した枠体コンクリートブロックの枠体内部の上部開口に臨ませて蓋ブロックを設け充填捨石と捨石マウンドにおける捨石間のせん断抵抗力を増大させた状態を説明するための正面図。
【図８】摩擦力増大の第２の工法を説明するための図であり、(ａ)は図７(ｂ)と同様の状態を説明するための正面図、(ｂ)は図(ａ)の枠体コンクリートブロックの背後に捨石を詰め、この背後に詰めた捨石に受働土圧が発生した状態を説明するための正面図、(ｃ)は図(ｂ)の枠体コンクリートブロックの背後に詰めた捨石上に押えブロックを載せて該捨石部分のせん断抵抗力を増大させた状態を説明するための正面図。
【図９】摩擦力増大の第３の工法を説明するための図であり、(ａ)はケーソンの背後における捨石マウンド上に配置した最下段の枠体コンクリートブロックを用いた重しを示す正面図、(ｂ)は図(ａ)の枠体コンクリートブロックにおける複数の小径貫通孔及び枠体内部から捨石マウンドに硬化剤を注入しスパイク効果を生じさせて最下段の枠体コンクリートブロックを用いた重しと捨石マウンドとの一体性を高めた状態を説明するための正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、水中での構成が容易な構築構造でカウンタウェイトブロックと捨石マウンドとの摩擦力を確実に増大させてケーソンの滑動・揺動を抑止し、また、カウンタウェイトブロックの施工断面をコンパクト化して船舶の喫水に影響することなく、さらにはコンクリートの使用量を節減して経済性とＣＯ2排出削減とを図る工法とするという目的を達成するために、水底に敷設した捨石マウンド上にケーソンを設置して構築するケーソン防波堤の耐波安定性を向上させるカウンタウェイトブロック工法であって、前記ケーソンの周囲における前記捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重しもしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる所要重量の重しを配置することにより実現した。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図９を参照して説明する。まず、本実施例に係るカウンタウェイトブロック工法で構築されるケーソン防波堤並びに該カウンタウェイトブロック工法に適用される枠体コンクリートブロック及び蓋ブロック等を図１乃至図６を用いて説明する。
【００２２】
図１において、カウンタウェイトブロック工法で構築されるケーソン防波堤１は、基本的には、水底に敷設した捨石マウンド２上にケーソン３を設置し、該ケーソン３の主として背後(港内側)における捨石マウンド２上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重しをカウンタウェイトブロックとして配置することにより構築されている。
【００２３】
該重しを構成している枠体コンクリートブロックは、外形が平面視で三角形、四角形、六角形、もしくは八角形のものを適用することができ、図１では、四角形(方形)のものが適用されている。該枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填している目的の一つは、充填捨石に所要重量の重しの一部を受け持たせてコンクリートの使用量を節減し、コストダウンを図り、且つＣＯ２排出削減を図ることである。
【００２４】
該枠体コンクリートブロック等を用いて構成されるカウンタウェイトブロックとしての重し４は、ケーソン３の大きさに対応した所要重量のものが用いられ、該所要重量の重し４と捨石マウンド２との間に該重し４の重量に応じた摩擦力(滑動抵抗力)を生じさせ、こ
の摩擦力によりケーソン３の滑動・揺動を抑止するようにしている。
【００２５】
前記捨石マウンド２は、水底に敷きならされた２００〜５００ｋｇ／個程度の重量の石、砕石からなる捨石２ａが、１ｔ／個程度の重量の被覆石２ｂで被覆されることにより水底に敷設されている。このような捨石マウンド２上に設置されたケーソン３は、縦が１０ｍ、横が１４ｍ程度で、かなり大型のものが適用されており、その上部には上部工３ａが形成され、該上部工３ａの一端側(港外側)にはパラペット３ｂの上部が突出している。
【００２６】
前記カウンタウェイトブロックとしての重し４は、上記のようにかなり大型のケーソン３に対応した所要重量でコンパクトとし、且つ水中で容易に構築することを可能とするため、図１の例では、次のように構成したものが用いられている。即ち、嵌合用凸部付きの枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し４Ｂと、前記嵌合用凸部に対応した嵌合用凹部が付いた枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し４Ａとの２個の重し４Ａ，４Ｂを積重し、さらに、上側の重し４Ａにおける枠体コンクリートブロックの枠体内部の上部開口に臨ませて重し４Ａ，４Ｂにおける充填捨石に荷重をかけるための蓋ブロック５を設けた構成となっている。
【００２７】
前記重し４Ａと４Ｂとは、ケーソン３の背後における捨石マウンド２上に嵌合用凸部付きの枠体コンクリートブロックを配置した後、その枠体内部に捨石を充填して重し４Ｂとし、次いで該重し４Ｂの上に嵌合用凹部が付いた枠体コンクリートブロックを該嵌合用凹部に前記嵌合用凸部が嵌合するように配置し、その枠体内部に捨石を充填して重し４Ａとするというように、各枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填しつつ２段に積重されている。
【００２８】
また、カウンタウェイトブロックとしての重し４の部分には、該重し４部分の摩擦力を増大させるため、積重した２個の重し４Ａ，４Ｂの背後に捨石２ｃを詰め、この背後に詰めた捨石２ｃに受働土圧を発生させるともに、該捨石２ｃ上に押えブロック６を載せて該捨石２ｃ部分のせん断抵抗力を増大させるようにしている。この捨石２ｃ部分のせん断抵抗力の増大により、重し４部分と捨石マウンド２間の摩擦力がさらに増大する。
【００２９】
なお、重しは、外形が平面視で三角形、四角形、六角形、もしくは八角形の方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填することによっても、上記枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填して構成した重しと同様の機能を生じさせることができる。しかし、以下の本実施例の説明における重しは、主として、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填したものについて説明を進める。
【００３０】
次いで、本カウンタウェイトブロック工法に適用される各枠体コンクリートブロック、方塊コンクリートブロック及び蓋ブロックを図２〜図５を用いて説明する。図２の(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、前記重し４Ａの構成に適用された嵌合用凹部付きの枠体コンクリートブロック７を示している。該枠体コンクリートブロック７は、外形が平面視方形(四角形)で、大きさは縦２ｍ、横４ｍ、高さが１ｍ程度で、重さは12ｔ程度に形成されている。
【００３１】
該枠体コンクリートブロック７の平面視中央部の枠体内部には、上部開口が下部開口よりもやや大きいテーパ付きの方形枠孔７ａが開口されている。該方形枠孔７ａにおける上部開口の寸法は、縦１．２ｍ、横３．２ｍ程度である。そして、枠体下面の横方向中央部の対向位置に、嵌合用凹部７ｂが凹設されている。枠体コンクリートブロック７の平面視四隅には、それぞれ適宜径のアンカー用兼注入用孔７ｃが開穿されている。
【００３２】
図３の(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、前記重し４Ｂの構成に適用された嵌合用凸部及び嵌合用凹部付きの枠体コンクリートブロック８を示している。該枠体コンクリートブロック８は、その枠体上面の横方向中央部の対向位置に、前記該枠体コンクリートブロック７における嵌合用凹部７ｂに対応した嵌合用凸部８ｂが凸設され、枠体下面の横方向中央部の対向位置には嵌合用凹部８ｃが凹設されている。その他の、外形形状・寸法及び重量、方形枠孔８ａの形状寸法並びにアンカー用孔８ｄ等は前記該枠体コンクリートブロック７におけるものと同様である。
【００３３】
図４の(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、前記蓋ブロック５を示している。蓋ブロック５は、その外形形状・寸法は、前記枠体コンクリートブロック７とほぼ同じであり、重さは２０ｔ程度に形成されている。該蓋ブロック５の底面には、縦約１ｍ、横約３ｍ、下方への凸出高さが２０〜４０ｃｍ程度の嵌入用凸部５ａが凸出されている。なお、蓋ブロック５には上下方向に図示しない貫通孔を設けることで、波力による揚力が軽減されて蓋ブロック５としての機能が一層効果的に生じる。
【００３４】
図５は、枠体コンクリートブロック及び方塊コンクリートブロックを複数のブロック等の集合により構成した例を示している。同図(ａ)では、４個の角形ブロック１０ａ，…の集合により、方形枠孔１０ｂを有する平面視方形（四角形）の単位の枠体コンクリートブロック１０が形成されている。同図(ｂ)では、平面視Ｘ状の２個の方塊ブロック１１ａ，１１ａを、平面視三角形の各凹部１１ｂ，１１ｂが正対するように隣接させることにより、方形貫通孔１１ｃを有する単位の方塊コンクリートブロック１１が形成されている。同図(ｃ)では、各側面に切欠き部１２ｂが形成された２個の立方形状方塊ブロック１２ａ，１２ａを、前記各切欠き部１２ｂ，１２ｂが正対するように隣接させることにより、方形貫通孔１２ｃを有する単位の方塊コンクリートブロック１２が形成されている。
【００３５】
上記単位の枠体コンクリートブロック１０及び各単位の方塊コンクリートブロック１１，１２は、それぞれ、その所要個数を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成し、該集合体を用いた重しにより、前記ケーソン３の規模が大型化した場合等における所要重量の重しを構築することが可能である。
【００３６】
図６は、捨石２ｄを充填した前記図２の枠体コンクリートブロック７における方形枠孔７ａの上部開口に臨ませて図４の蓋ブロック５を設けた状態を示している。蓋ブロック５における嵌入用凸部５ａが枠体コンクリートブロック７における方形枠孔７ａの上部開口に臨み、該蓋ブロック５は、枠体コンクリートブロック７の充填捨石２ｄが沈下しても、これに追随して「落し蓋」のごとく沈下し、充填捨石２ｄに荷重をかけ続ける。
【００３７】
図６中、符合ｕは蓋ブロック５の沈下予測分であり、例えば、ほぼ１０〜２０ｃｍ程度である。また、図６中、符合ｓ1は蓋ブロック無しの場合の充填捨石２ｄと捨石マウンドにおける捨石２ａとの間に生じるせん断予想線、符合ｓ2は、図示のように蓋ブロック５有りの場合の充填捨石２ｄと捨石マウンドにおける捨石２ａとの間に生じるせん断予想線である。また、前記充填石の充填量（又は高さ）は限定されることなく適宜に選択される。
【００３８】
せん断予想線ｓ1で示すように、枠体コンクリートブロック７の方形枠孔７ａ内（枠体内部）に捨石２ｄを充填した重しを適用することで、充填捨石２ｄと捨石マウンド２における捨石２ａとが連続し、この連続性を持つ充填捨石２ｄと捨石２ａ間にせん断抵抗力が生じて摩擦力が高められる。このように、枠体コンクリートブロック７の方形枠孔７ａ内に捨石２ｄを充填しているのは、前記コンクリートの使用量を節減するという目的に加えてさらに、充填捨石２ｄと捨石マウンド２における捨石２ａに連続性を持たせ、これらの間に生じるせん断抵抗力により摩擦力を高めることが、さらに大きな目的である。
【００３９】
そしてさらに、蓋ブロック５有りの場合のせん断予想線ｓ2で示すように、蓋ブロック５で充填捨石２ｄに荷重をかけ続けることで、該充填捨石２ｄと捨石マウンド２における捨石２ａとの間に生じるせん断抵抗力（内部摩擦力）が増大して摩擦力がさらに高められる。
【００４０】
次に、カウンタウェイトブロック工法で構築されたケーソン防波堤における摩擦力増大の各工法を順に説明する。
＜摩擦力増大の第１の工法＞
図７の(ａ)、(ｂ)は、摩擦力増大の第１の工法を示している。同図(ａ)はケーソン３の背後における捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロック７の方形枠孔７ａ内（枠体内部）に捨石２ｄを充填した重しを配置した状態を示しており、前記図６において蓋ブロック無しの場合に相当する。このとき、ケーソン３の移動傾向を受けて受動状態の充填捨石２ｄは傾斜滑り面ｑ1(せん断予想線ｓ1に相当）に沿って斜め上方に滑り上がり傾向が生じる。
【００４１】
これに対し、図７ (ｂ)に示すように、枠体コンクリートブロック７における方形枠孔７ａの上部開口に臨ませて蓋ブロック５を設け、充填捨石２ｄに荷重をかけ続けることで、充填捨石２ｄと捨石マウンドにおける捨石２ａとが噛み合って傾斜滑り面ｑ1は滑り面ｑ2(せん断予想線ｓ2に相当）のように変化し、充填捨石２ｄの滑り上がりが抑制される。この結果、該充填捨石２ｄと捨石マウンドにおける捨石２ａとの間に生じるせん断抵抗力（内部摩擦力）が増して摩擦力が増大する。
＜摩擦力増大の第２の工法＞
図８の(ａ)、(ｂ)、（ｃ）は、摩擦力増大の第２の工法を示している。同図(ａ)は、前記図７ (ｂ)と同様の状態を示している。即ち、同図(ａ)は、ケーソン３の背後における捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロック７を用いた重しを配置し、この枠体コンクリートブロック７における方形枠孔７ａの上部開口に臨ませて蓋ブロック５を設けることで、傾斜滑り面を滑り面ｑ2のように変化させて充填捨石２ｄと捨石マウンドにおける捨石２ａとの間に生じるせん断抵抗力（内部摩擦力）を増大させた状態を示している。
【００４２】
図８(ｂ)は、同図(ａ)の状態における枠体コンクリートブロック７を用いた重しの背後に捨石２ｃを詰め、この背後に詰めた捨石２ｃに受働土圧が発生した状態を示している。この受働土圧が発生した状態において捨石２ｃは傾斜滑り面ｑ3に沿って斜め上方に滑り上がり傾向が生じる。
【００４３】
これに対し、図８（ｃ）に示すように、枠体コンクリートブロック７の背後に詰めた捨石２ｃ上に押えブロック６を載せ、捨石２ｃに荷重をかけ続けることで、傾斜滑り面ｑ3は滑り面ｑ4のように変化し、捨石２ｃの滑り上がりが抑制される。この結果、捨石２ｃと捨石マウンドにおける捨石２ａとの間に生じるせん断抵抗力（内部摩擦力）が増して摩擦力が増大する。
【００４４】
＜摩擦力増大の第３の工法＞
図９の(ａ)、(ｂ)は、摩擦力増大の第3の工法を示している。同図(ａ)はケーソンの背後における捨石マウンド２上に配置した最下段の枠体コンクリートブロック７を用いた重しを示している。本工法では、図９(ｂ)に示すように、枠体コンクリートブロック７における複数のアンカー用孔(小径貫通孔)７ｃ及び枠体内部から捨石マウンド２における捨石２ａに硬化剤９を注入してスパイク効果を生じさせている。そして、このスパイク効果により最下段の枠体コンクリートブロック７を用いた重しと捨石マウンド２との一体性を高め、該最下段の枠体コンクリートブロック７を用いた重しと捨石マウンド２との間の摩擦力を増大させている。
【００４５】
なお、摩擦力増大の工法としては、上記第１乃至第３の工法の他に、次のような各工法を適用することもできる。(１)最下段の枠体コンクリートブロックにおける複数のアンカー用孔を通して捨石マウンドにおける捨石にアンカーを打ち込み、最下段の枠体コンクリートブロックを用いた重しと捨石マウンドとの一体性を高め、該最下段の枠体コンクリートブロックを用いた重しと捨石マウンド間の摩擦力を増大させる。(２) 最下段の枠体コンクリートブロックの底面に突起を設け、該突起を捨石マウンドにおける捨石に貫入させて最下段の枠体コンクリートブロックを用いた重しと捨石マウンド間の摩擦力を増大させる。(３)せん断抵抗力の増大を期待する部分の捨石は、通常の捨石より硬度(強度)の高いものを用いて該捨石のせん断破壊を防止し、せん断抵抗力の増大状態を長期にわたって維持させる。(４) 枠体コンクリートブロックは、単一のブロックで枠体を形成しているが、複数のブロックを集合させた集合枠体コンクリートブロックとして充填捨石と捨石マウンドにおける捨石間のせん断抵抗力を増大させる。
【００４６】
上述したように、本実施例に係るケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法においては、ケーソン３の背後における捨石マウンド２上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した所要重量の重しを配置したことで、該所要重量の重しと捨石マウンド２間に該重しの重量に応じた摩擦力が生じ、この摩擦力によりケーソン３の滑動・揺動を抑止することができる。
【００４７】
充填捨石２ｄと捨石マウンド２における捨石２ａとが連続性を持つことで、該連続性を持つ充填捨石２ｄと捨石２ａ間に生じるせん断抵抗力(内部摩擦力)により摩擦力をさらに高めることができる。この結果、せん断抵抗力により高められる摩擦力に相当する分だけ重しをコンパクト化することができて、船舶の喫水に影響することがなくなる。
【００４８】
充填捨石２ｄに所要重量の一部を受け持たせることでコンクリートの使用量が節減されて経済性とＣＯ2排出削減とを図りうる工法になる。
【００４９】
ケーソン３の規模が大型化した場合等においては、重しを複数段積重するという水中での構成が容易な構築構造で該規模が大型化したケーソン３に対応した所要重量の重しを容易に構築することができる。
【００５０】
最上段の枠体内部の上部開口に臨ませて所要重量の蓋ブロック５を設けることで、充填捨石２ｄに荷重がかかり、せん断抵抗力(内部摩擦力)をさらに増大させることができる。したがって、このせん断抵抗力がさらに増大した分だけ、重しをさらにコンパクト化することができる。
【００５１】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【００５２】
また、本発明は、充填石が、海草の着床・育成を助け、生態系を改善するために、該コンクリートブロック製作時にアミノ酸を混入し、敷設後アミノ酸を除放させることで環境を活性化することもできる。さらに、該コンクリートブロックが海面近くにある場合に、人工干潟的な役割を奏することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
水中での構成が容易な構築構造でカウンタウェイトブロックとマウンドとの摩擦力を確実に増大させて堤体の滑動・揺動を抑止し、また、カウンタウェイトブロックの施工断面をコンパクト化して船舶の喫水に影響することなく、さらにはコンクリートの使用量を節減して経済性を有する工法とすることが不可欠な捨石防波堤、直立防波堤及び混成防波堤等のケーソン防波堤以外の防波堤或いは突堤等の構築工法にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ケーソン防波堤
２ 捨石マウンド
２ａ 捨石マウンドにおける捨石
２ｄ 充填捨石
３ ケーソン
４ 重し（カウンタウェイトブロック）
５ 蓋ブロック
６ 押えブロック
７ 嵌合用凹部付きの枠体コンクリートブロック
８ 嵌合用凸部及び嵌合用凹部付きの枠体コンクリートブロック
９ 硬化剤
１０ 枠体コンクリートブロック
１１ 方塊コンクリートブロック
１２ 方塊コンクリートブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地球温暖化による波高増大で安定性が低下する既存ケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法に関するものであり、特に、水中での構成が容易な構築構造で捨石マウンドとの摩擦力を確実に増大させてケーソンの滑動・揺動を抑止しうるケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、次のようなケーソン防波堤の安定性の向上を図る方法が知られている。この従来技術は、水中に築造した捨石マウンド上にケーソンを設置して構成する防波堤の構築方法であって、前記捨石マウンドは、水中にそだや合成繊維シートを格子状に形成した沈床を設置し、この沈床に浮力を有する結合材の一端をヒンジを介して軸支しておき、該結合材を、その浮力により直立させた状態で、沈床上及び結合材の周囲に捨石を充填して構築する。次いで、捨石マウンド上面から突出する結合材をケーソンの底板に開設した孔に貫通させて、ケーソンを捨石マウンド上面に設置し、結合材とケーソン底板とを結合することによってケーソン防波堤を構築している。
【０００３】
前記浮力を有する結合材としては、両端を閉塞した鋼管、ヒューム管等の中空剛部材又は索部材が用いられ、該結合材の本数はケーソンの規模によって選択されている。前記ケーソンの底板に開設した孔は、予め蓋体で閉塞され、結合材を貫通させる際に該蓋体が破壊される。また、貫通させた結合材とケーソン底板との結合は、孔と結合材との間隙を砂利やマットで閉塞した後、底板上に水中コンクリートを打設し、ケーソン底板と結合材とを接合することにより行っている。そして、このような構築方法によれば、結合材を介してアンカー力を得ることができるため、滑動抵抗力が増すだけでなく、転倒モーメントに対する抵抗力も増大するとしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４７９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来技術においては、結合材を介してアンカー力を得ることで、滑動抵抗力を増すようにしている。該結合材は、両端を閉塞した鋼管、ヒューム管等の中空剛部材又は索部材など、水中で浮力を有する部材が用いられているので，このような水中で浮力を有する部材で滑動抵抗力を十分且つ確実に増すのは難しいと考える。また、この結合材の本数はケーソンの規模によって選択されるとしている。しかし、結合材の本数を多数本とした場合、該多数本の結合材を、ケーソンの底板に開設されて予め蓋体で閉塞された多数個の孔に、水中で一度に貫通させるのは、かなり作業が難しくなると考える。
【０００６】
そこで、水中での構成が容易な構築構造でカウンタウェイトブロックと捨石マウンドとの摩擦力を確実に増大させてケーソンの滑動・揺動を抑止し、また、カウンタウェイトブロックの施工断面をコンパクト化して船舶の喫水に影響することなく、さらにはコンクリートの使用量を節減して経済性とＣＯ2排出削減とを図る工法とするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とし、また自然石を活用することで海藻などの藻場形成を港内で図ることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、水底に敷設した捨石マウンド上にケーソンを設置して構築するケーソン防波堤の耐波安定性向上を図るカウンタウェイトブロック工法であって、前記ケーソンの周囲における前記捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し，もしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる所要重量の重しを配置したケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法を提供する。
【０００８】
この構成によれば、例えばケーソンの背後(港内側)における捨石マウンド上に所要重量の重しを配置することで、該所要重量の重しと捨石マウンドとの間に該重しの重量に応じた摩擦力(滑動抵抗力)が生じる。この摩擦力によりケーソンの滑動・揺動が抑止される。また、枠体コンクリートブロックの枠体内部の充填捨石もしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔の充填捨石と捨石マウンドにおける捨石とが連続性を持つことで、該連続性を持つ充填捨石と捨石間に生じるせん断抵抗力により摩擦力がさらに高められる。したがって、このせん断抵抗力により高められる摩擦力に相当する分だけ重しをコンパクト化することが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填しつつ、もしくは上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填しつつ、上記枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し，もしくは上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる重しを複数段積重したケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法を提供する。
【００１０】
この構成によれば、ケーソンの規模が大型化した場合等には、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し，もしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しを、該ケーソンの規模に応じて複数段積重した構築構造とすることで、ケーソンの規模が大型化した場合等においても、これに応じた所要重量の重しを容易に構築することが可能となる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、最上段における上記枠体コンクリートブロックの枠体内部の上部開口もしくは最上段における上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔の上部開口のいずれかの上部開口に臨ませて上記充填捨石に荷重をかけるための所要重量の蓋ブロックを設けるともに該蓋ブロックは上下方向に貫通孔が設けられて波力による揚力を軽減するように構成されたケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法を提供する。
【００１２】
この構成によれば、蓋ブロックは、充填捨石が沈下しても、これに追随して「落し蓋」のごとく沈下し、充填捨石に荷重をかけ続けて該充填捨石と捨石マウンドにおける捨石との間に生じるせん断抵抗力を増大させるように作用する。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明において、上記枠体コンクリートブロックは、複数のブロックを集合させて形成し該形成体を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成し、上記方塊コンクリートブロックは、周囲に切欠き部を有する方塊ブロックの複数個を前記切欠き部が正対するように隣接させて形成し該形成体を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成したケーソン防波堤の耐波安定性を向上させるカウンタウェイトブロック工法を提供する。
【００１４】
この構成によれば、枠体コンクリートブロックは複数のブロックを集合させて形成した形成体を基礎とし、また方塊コンクリートブロックの場合は周囲に切欠き部を有する方塊ブロックの複数個を前記切欠き部が正対するように隣接させて形成した形成体を基礎とし
、該形成体の所要個数を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成し、該集合体を用いた重しによっても、ケーソンの規模が大型化した場合等における所要重量の重しを構築することが可能である。また、前記切欠き部が正対するように隣接させて形成される空隙部に捨石を充填してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明は、所要重量の重しと捨石マウンドとの間に該重しの重量に応じた摩擦力が生じることで、この摩擦力によりケーソンの滑動・揺動を抑止することができる。また、充填捨石と捨石マウンドにおける捨石とが連続性を持つことで、該連続性を持つ充填捨石と捨石間に生じるせん断抵抗力により摩擦力をさらに高めることができる。したがって、このせん断抵抗力により高められる摩擦力に相当する分だけ重しをコンパクト化することができて、船舶の喫水に影響することがなくなる。さらには、充填捨石に所要重量の一部を受け持たせることでコンクリートの使用量が節減されて経済性を有し、且つＣＯ2排出を削減する工法になるという利点がある。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えてさらに、ケーソンの規模が大型化した場合等においては、重しを複数段積重するという水中での構成が容易な構築構造で該規模が大型化したケーソンに対応する所要重量の重しを容易に構築することができるという利点がある。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の効果に加えてさらに、最上段の枠体内部もしくは中央部貫通孔の上部開口に臨ませて所要重量の蓋ブロックを設けることで、充填捨石に荷重がかかり、せん断抵抗力をさらに増大させることができる。したがって、このせん断抵抗力がさらに増大した分だけ、重しをさらにコンパクト化することができるという利点がある。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明の効果に加えてさらに、ケーソンの規模が大型化した場合等においては、枠体コンクリートブロック構成用の形成体もしくは方塊コンクリートブロック構成用の形成体の所要個数を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成し、該集合体を用いた重しによっても、規模が大型化したケーソンに対応した所要重量の重しを構築することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
図は本発明の実施例に係るケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法を示すものである。
【図１】カウンタウェイトブロック工法で構築されたケーソン防波堤の正面図。
【図２】図１のカウンタウェイトブロック工法に適用される枠体コンクリートブロックを拡大して示す図であり、(ａ)は平面図、(ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図。
【図３】図１のカウンタウェイトブロック工法に適用される嵌合用凸部付きの枠体コンクリートブロックを拡大して示す図であり、(ａ)は平面図、(ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図。
【図４】図１のカウンタウェイトブロック工法に適用される蓋ブロックを拡大して示す図であり、(ａ)は平面図、(ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図。
【図５】枠体コンクリートブロック及び方塊コンクリートブロックを複数のブロック等の集合体として構成した例を示す図であり、(ａ)は４個の角形ブロックの集合により形成した枠体コンクリートブロックの平面図、(ｂ)は平面視Ｘ状の方塊ブロックの集合により形成した方塊コンクリートブロックの平面図、(ｃ)は立方形状方塊ブロックの側面に形成された切欠き部が正対するように隣接させて形成した方塊コンクリートブロックの平面図。
【図６】捨石を充填した最上段における図２の枠体コンクリートブロックの枠体内部の上部開口に臨ませて図４の蓋ブロックにおける嵌入用凸部を嵌入させた状態を示す正面図
【図７】摩擦力増大の第１の工法を説明するための図であり、(ａ)はケーソンの背後における捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重しを配置した基本的構築例を説明するための正面図、(ｂ)は捨石を充填した枠体コンクリートブロックの枠体内部の上部開口に臨ませて蓋ブロックを設け充填捨石と捨石マウンドにおける捨石間のせん断抵抗力を増大させた状態を説明するための正面図。
【図８】摩擦力増大の第２の工法を説明するための図であり、(ａ)は図７(ｂ)と同様の状態を説明するための正面図、(ｂ)は図(ａ)の枠体コンクリートブロックの背後に捨石を詰め、この背後に詰めた捨石に受働土圧が発生した状態を説明するための正面図、(ｃ)は図(ｂ)の枠体コンクリートブロックの背後に詰めた捨石上に押えブロックを載せて該捨石部分のせん断抵抗力を増大させた状態を説明するための正面図。
【図９】摩擦力増大の第３の工法を説明するための図であり、(ａ)はケーソンの背後における捨石マウンド上に配置した最下段の枠体コンクリートブロックを用いた重しを示す正面図、(ｂ)は図(ａ)の枠体コンクリートブロックにおける複数の小径貫通孔及び枠体内部から捨石マウンドに硬化剤を注入しスパイク効果を生じさせて最下段の枠体コンクリートブロックを用いた重しと捨石マウンドとの一体性を高めた状態を説明するための正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、水中での構成が容易な構築構造でカウンタウェイトブロックと捨石マウンドとの摩擦力を確実に増大させてケーソンの滑動・揺動を抑止し、また、カウンタウェイトブロックの施工断面をコンパクト化して船舶の喫水に影響することなく、さらにはコンクリートの使用量を節減して経済性とＣＯ2排出削減とを図る工法とするという目的を達成するために、水底に敷設した捨石マウンド上にケーソンを設置して構築するケーソン防波堤の耐波安定性を向上させるカウンタウェイトブロック工法であって、前記ケーソンの周囲における前記捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重しもしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる所要重量の重しを配置することにより実現した。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図９を参照して説明する。まず、本実施例に係るカウンタウェイトブロック工法で構築されるケーソン防波堤並びに該カウンタウェイトブロック工法に適用される枠体コンクリートブロック及び蓋ブロック等を図１乃至図６を用いて説明する。
【００２２】
図１において、カウンタウェイトブロック工法で構築されるケーソン防波堤１は、基本的には、水底に敷設した捨石マウンド２上にケーソン３を設置し、該ケーソン３の主として背後(港内側)における捨石マウンド２上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重しをカウンタウェイトブロックとして配置することにより構築されている。
【００２３】
該重しを構成している枠体コンクリートブロックは、外形が平面視で三角形、四角形、六角形、もしくは八角形のものを適用することができ、図１では、四角形(方形)のものが適用されている。該枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填している目的の一つは、充填捨石に所要重量の重しの一部を受け持たせてコンクリートの使用量を節減し、コストダウンを図り、且つＣＯ２排出削減を図ることである。
【００２４】
該枠体コンクリートブロック等を用いて構成されるカウンタウェイトブロックとしての重し４は、ケーソン３の大きさに対応した所要重量のものが用いられ、該所要重量の重し４と捨石マウンド２との間に該重し４の重量に応じた摩擦力(滑動抵抗力)を生じさせ、こ
の摩擦力によりケーソン３の滑動・揺動を抑止するようにしている。
【００２５】
前記捨石マウンド２は、水底に敷きならされた２００〜５００ｋｇ／個程度の重量の石、砕石からなる捨石２ａが、１ｔ／個程度の重量の被覆石２ｂで被覆されることにより水底に敷設されている。このような捨石マウンド２上に設置されたケーソン３は、縦が１０ｍ、横が１４ｍ程度で、かなり大型のものが適用されており、その上部には上部工３ａが形成され、該上部工３ａの一端側(港外側)にはパラペット３ｂの上部が突出している。
【００２６】
前記カウンタウェイトブロックとしての重し４は、上記のようにかなり大型のケーソン３に対応した所要重量でコンパクトとし、且つ水中で容易に構築することを可能とするため、図１の例では、次のように構成したものが用いられている。即ち、嵌合用凸部付きの枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し４Ｂと、前記嵌合用凸部に対応した嵌合用凹部が付いた枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し４Ａとの２個の重し４Ａ，４Ｂを積重し、さらに、上側の重し４Ａにおける枠体コンクリートブロックの枠体内部の上部開口に臨ませて重し４Ａ，４Ｂにおける充填捨石に荷重をかけるための蓋ブロック５を設けた構成となっている。
【００２７】
前記重し４Ａと４Ｂとは、ケーソン３の背後における捨石マウンド２上に嵌合用凸部付きの枠体コンクリートブロックを配置した後、その枠体内部に捨石を充填して重し４Ｂとし、次いで該重し４Ｂの上に嵌合用凹部が付いた枠体コンクリートブロックを該嵌合用凹部に前記嵌合用凸部が嵌合するように配置し、その枠体内部に捨石を充填して重し４Ａとするというように、各枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填しつつ２段に積重されている。
【００２８】
また、カウンタウェイトブロックとしての重し４の部分には、該重し４部分の摩擦力を増大させるため、積重した２個の重し４Ａ，４Ｂの背後に捨石２ｃを詰め、この背後に詰めた捨石２ｃに受働土圧を発生させるともに、該捨石２ｃ上に押えブロック６を載せて該捨石２ｃ部分のせん断抵抗力を増大させるようにしている。この捨石２ｃ部分のせん断抵抗力の増大により、重し４部分と捨石マウンド２間の摩擦力がさらに増大する。
【００２９】
なお、重しは、外形が平面視で三角形、四角形、六角形、もしくは八角形の方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填することによっても、上記枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填して構成した重しと同様の機能を生じさせることができる。しかし、以下の本実施例の説明における重しは、主として、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填したものについて説明を進める。
【００３０】
次いで、本カウンタウェイトブロック工法に適用される各枠体コンクリートブロック、方塊コンクリートブロック及び蓋ブロックを図２〜図５を用いて説明する。図２の(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、前記重し４Ａの構成に適用された嵌合用凹部付きの枠体コンクリートブロック７を示している。該枠体コンクリートブロック７は、外形が平面視方形(四角形)で、大きさは縦２ｍ、横４ｍ、高さが１ｍ程度で、重さは12ｔ程度に形成されている。
【００３１】
該枠体コンクリートブロック７の平面視中央部の枠体内部には、上部開口が下部開口よりもやや大きいテーパ付きの方形枠孔７ａが開口されている。該方形枠孔７ａにおける上部開口の寸法は、縦１．２ｍ、横３．２ｍ程度である。そして、枠体下面の横方向中央部の対向位置に、嵌合用凹部７ｂが凹設されている。枠体コンクリートブロック７の平面視四隅には、それぞれ適宜径のアンカー用兼注入用孔７ｃが開穿されている。
【００３２】
図３の(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、前記重し４Ｂの構成に適用された嵌合用凸部及び嵌合用凹部付きの枠体コンクリートブロック８を示している。該枠体コンクリートブロック８は、その枠体上面の横方向中央部の対向位置に、前記該枠体コンクリートブロック７における嵌合用凹部７ｂに対応した嵌合用凸部８ｂが凸設され、枠体下面の横方向中央部の対向位置には嵌合用凹部８ｃが凹設されている。その他の、外形形状・寸法及び重量、方形枠孔８ａの形状寸法並びにアンカー用孔８ｄ等は前記該枠体コンクリートブロック７におけるものと同様である。
【００３３】
図４の(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、前記蓋ブロック５を示している。蓋ブロック５は、その外形形状・寸法は、前記枠体コンクリートブロック７とほぼ同じであり、重さは２０ｔ程度に形成されている。該蓋ブロック５の底面には、縦約１ｍ、横約３ｍ、下方への凸出高さが２０〜４０ｃｍ程度の嵌入用凸部５ａが凸出されている。なお、蓋ブロック５には上下方向に図示しない貫通孔を設けることで、波力による揚力が軽減されて蓋ブロック５としての機能が一層効果的に生じる。
【００３４】
図５は、枠体コンクリートブロック及び方塊コンクリートブロックを複数のブロック等の集合により構成した例を示している。同図(ａ)では、４個の角形ブロック１０ａ，…の集合により、方形枠孔１０ｂを有する平面視方形（四角形）の単位の枠体コンクリートブロック１０が形成されている。同図(ｂ)では、平面視Ｘ状の２個の方塊ブロック１１ａ，１１ａを、平面視三角形の各凹部１１ｂ，１１ｂが正対するように隣接させることにより、方形貫通孔１１ｃを有する単位の方塊コンクリートブロック１１が形成されている。同図(ｃ)では、各側面に切欠き部１２ｂが形成された２個の立方形状方塊ブロック１２ａ，１２ａを、前記各切欠き部１２ｂ，１２ｂが正対するように隣接させることにより、方形貫通孔１２ｃを有する単位の方塊コンクリートブロック１２が形成されている。
【００３５】
上記単位の枠体コンクリートブロック１０及び各単位の方塊コンクリートブロック１１，１２は、それぞれ、その所要個数を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成し、該集合体を用いた重しにより、前記ケーソン３の規模が大型化した場合等における所要重量の重しを構築することが可能である。
【００３６】
図６は、捨石２ｄを充填した前記図２の枠体コンクリートブロック７における方形枠孔７ａの上部開口に臨ませて図４の蓋ブロック５を設けた状態を示している。蓋ブロック５における嵌入用凸部５ａが枠体コンクリートブロック７における方形枠孔７ａの上部開口に臨み、該蓋ブロック５は、枠体コンクリートブロック７の充填捨石２ｄが沈下しても、これに追随して「落し蓋」のごとく沈下し、充填捨石２ｄに荷重をかけ続ける。
【００３７】
図６中、符合ｕは蓋ブロック５の沈下予測分であり、例えば、ほぼ１０〜２０ｃｍ程度である。また、図６中、符合ｓ1は蓋ブロック無しの場合の充填捨石２ｄと捨石マウンドにおける捨石２ａとの間に生じるせん断予想線、符合ｓ2は、図示のように蓋ブロック５有りの場合の充填捨石２ｄと捨石マウンドにおける捨石２ａとの間に生じるせん断予想線である。また、前記充填石の充填量（又は高さ）は限定されることなく適宜に選択される。
【００３８】
せん断予想線ｓ1で示すように、枠体コンクリートブロック７の方形枠孔７ａ内（枠体内部）に捨石２ｄを充填した重しを適用することで、充填捨石２ｄと捨石マウンド２における捨石２ａとが連続し、この連続性を持つ充填捨石２ｄと捨石２ａ間にせん断抵抗力が生じて摩擦力が高められる。このように、枠体コンクリートブロック７の方形枠孔７ａ内に捨石２ｄを充填しているのは、前記コンクリートの使用量を節減するという目的に加えてさらに、充填捨石２ｄと捨石マウンド２における捨石２ａに連続性を持たせ、これらの間に生じるせん断抵抗力により摩擦力を高めることが、さらに大きな目的である。
【００３９】
そしてさらに、蓋ブロック５有りの場合のせん断予想線ｓ2で示すように、蓋ブロック５で充填捨石２ｄに荷重をかけ続けることで、該充填捨石２ｄと捨石マウンド２における捨石２ａとの間に生じるせん断抵抗力（内部摩擦力）が増大して摩擦力がさらに高められる。
【００４０】
次に、カウンタウェイトブロック工法で構築されたケーソン防波堤における摩擦力増大の各工法を順に説明する。
＜摩擦力増大の第１の工法＞
図７の(ａ)、(ｂ)は、摩擦力増大の第１の工法を示している。同図(ａ)はケーソン３の背後における捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロック７の方形枠孔７ａ内（枠体内部）に捨石２ｄを充填した重しを配置した状態を示しており、前記図６において蓋ブロック無しの場合に相当する。このとき、ケーソン３の移動傾向を受けて受動状態の充填捨石２ｄは傾斜滑り面ｑ1(せん断予想線ｓ1に相当）に沿って斜め上方に滑り上がり傾向が生じる。
【００４１】
これに対し、図７ (ｂ)に示すように、枠体コンクリートブロック７における方形枠孔７ａの上部開口に臨ませて蓋ブロック５を設け、充填捨石２ｄに荷重をかけ続けることで、充填捨石２ｄと捨石マウンドにおける捨石２ａとが噛み合って傾斜滑り面ｑ1は滑り面ｑ2(せん断予想線ｓ2に相当）のように変化し、充填捨石２ｄの滑り上がりが抑制される。この結果、該充填捨石２ｄと捨石マウンドにおける捨石２ａとの間に生じるせん断抵抗力（内部摩擦力）が増して摩擦力が増大する。
＜摩擦力増大の第２の工法＞
図８の(ａ)、(ｂ)、（ｃ）は、摩擦力増大の第２の工法を示している。同図(ａ)は、前記図７ (ｂ)と同様の状態を示している。即ち、同図(ａ)は、ケーソン３の背後における捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロック７を用いた重しを配置し、この枠体コンクリートブロック７における方形枠孔７ａの上部開口に臨ませて蓋ブロック５を設けることで、傾斜滑り面を滑り面ｑ2のように変化させて充填捨石２ｄと捨石マウンドにおける捨石２ａとの間に生じるせん断抵抗力（内部摩擦力）を増大させた状態を示している。
【００４２】
図８(ｂ)は、同図(ａ)の状態における枠体コンクリートブロック７を用いた重しの背後に捨石２ｃを詰め、この背後に詰めた捨石２ｃに受働土圧が発生した状態を示している。この受働土圧が発生した状態において捨石２ｃは傾斜滑り面ｑ3に沿って斜め上方に滑り上がり傾向が生じる。
【００４３】
これに対し、図８（ｃ）に示すように、枠体コンクリートブロック７の背後に詰めた捨石２ｃ上に押えブロック６を載せ、捨石２ｃに荷重をかけ続けることで、傾斜滑り面ｑ3は滑り面ｑ4のように変化し、捨石２ｃの滑り上がりが抑制される。この結果、捨石２ｃと捨石マウンドにおける捨石２ａとの間に生じるせん断抵抗力（内部摩擦力）が増して摩擦力が増大する。
【００４４】
＜摩擦力増大の第３の工法＞
図９の(ａ)、(ｂ)は、摩擦力増大の第3の工法を示している。同図(ａ)はケーソンの背後における捨石マウンド２上に配置した最下段の枠体コンクリートブロック７を用いた重しを示している。本工法では、図９(ｂ)に示すように、枠体コンクリートブロック７における複数のアンカー用孔(小径貫通孔)７ｃ及び枠体内部から捨石マウンド２における捨石２ａに硬化剤９を注入してスパイク効果を生じさせている。そして、このスパイク効果により最下段の枠体コンクリートブロック７を用いた重しと捨石マウンド２との一体性を高め、該最下段の枠体コンクリートブロック７を用いた重しと捨石マウンド２との間の摩擦力を増大させている。
【００４５】
なお、摩擦力増大の工法としては、上記第１乃至第３の工法の他に、次のような各工法を適用することもできる。(１)最下段の枠体コンクリートブロックにおける複数のアンカー用孔を通して捨石マウンドにおける捨石にアンカーを打ち込み、最下段の枠体コンクリートブロックを用いた重しと捨石マウンドとの一体性を高め、該最下段の枠体コンクリートブロックを用いた重しと捨石マウンド間の摩擦力を増大させる。(２) 最下段の枠体コンクリートブロックの底面に突起を設け、該突起を捨石マウンドにおける捨石に貫入させて最下段の枠体コンクリートブロックを用いた重しと捨石マウンド間の摩擦力を増大させる。(３)せん断抵抗力の増大を期待する部分の捨石は、通常の捨石より硬度(強度)の高いものを用いて該捨石のせん断破壊を防止し、せん断抵抗力の増大状態を長期にわたって維持させる。(４) 枠体コンクリートブロックは、単一のブロックで枠体を形成しているが、複数のブロックを集合させた集合枠体コンクリートブロックとして充填捨石と捨石マウンドにおける捨石間のせん断抵抗力を増大させる。
【００４６】
上述したように、本実施例に係るケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法においては、ケーソン３の背後における捨石マウンド２上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した所要重量の重しを配置したことで、該所要重量の重しと捨石マウンド２間に該重しの重量に応じた摩擦力が生じ、この摩擦力によりケーソン３の滑動・揺動を抑止することができる。
【００４７】
充填捨石２ｄと捨石マウンド２における捨石２ａとが連続性を持つことで、該連続性を持つ充填捨石２ｄと捨石２ａ間に生じるせん断抵抗力(内部摩擦力)により摩擦力をさらに高めることができる。この結果、せん断抵抗力により高められる摩擦力に相当する分だけ重しをコンパクト化することができて、船舶の喫水に影響することがなくなる。
【００４８】
充填捨石２ｄに所要重量の一部を受け持たせることでコンクリートの使用量が節減されて経済性とＣＯ2排出削減とを図りうる工法になる。
【００４９】
ケーソン３の規模が大型化した場合等においては、重しを複数段積重するという水中での構成が容易な構築構造で該規模が大型化したケーソン３に対応した所要重量の重しを容易に構築することができる。
【００５０】
最上段の枠体内部の上部開口に臨ませて所要重量の蓋ブロック５を設けることで、充填捨石２ｄに荷重がかかり、せん断抵抗力(内部摩擦力)をさらに増大させることができる。したがって、このせん断抵抗力がさらに増大した分だけ、重しをさらにコンパクト化することができる。
【００５１】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【００５２】
また、本発明は、充填石が、海草の着床・育成を助け、生態系を改善するために、該コンクリートブロック製作時にアミノ酸を混入し、敷設後アミノ酸を除放させることで環境を活性化することもできる。さらに、該コンクリートブロックが海面近くにある場合に、人工干潟的な役割を奏することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
水中での構成が容易な構築構造でカウンタウェイトブロックとマウンドとの摩擦力を確実に増大させて堤体の滑動・揺動を抑止し、また、カウンタウェイトブロックの施工断面をコンパクト化して船舶の喫水に影響することなく、さらにはコンクリートの使用量を節減して経済性を有する工法とすることが不可欠な捨石防波堤、直立防波堤及び混成防波堤等のケーソン防波堤以外の防波堤或いは突堤等の構築工法にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ケーソン防波堤
２ 捨石マウンド
２ａ 捨石マウンドにおける捨石
２ｄ 充填捨石
３ ケーソン
４ 重し（カウンタウェイトブロック）
５ 蓋ブロック
６ 押えブロック
７ 嵌合用凹部付きの枠体コンクリートブロック
８ 嵌合用凸部及び嵌合用凹部付きの枠体コンクリートブロック
９ 硬化剤
１０ 枠体コンクリートブロック
１１ 方塊コンクリートブロック
１２ 方塊コンクリートブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に敷設した捨石マウンド上にケーソンを設置して構築するケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法であって、
前記ケーソンの周囲における前記捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し,もしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる所要重量の重しを配置したことを特徴とするケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法。
【請求項２】
上記枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填しつつ、もしくは上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填しつつ、上記枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し，もしくは上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる重しを複数段積重したことを特徴とする請求項１記載のケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法。
【請求項３】
最上段における上記枠体コンクリートブロックの枠体内部の上部開口もしくは最上段における上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔の上部開口のいずれかの上部開口に臨ませて上記充填捨石に荷重をかけるための所要重量の蓋ブロックを設けるともに該蓋ブロックは上下方向に貫通孔が設けられて波力による揚力を軽減するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２記載のケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法。
【請求項４】
上記枠体コンクリートブロックは、複数のブロックを集合させて形成し該形成体を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成し、上記方塊コンクリートブロックは、周囲に切欠き部を有する方塊ブロックの複数個を前記切欠き部が正対するように隣接させて形成し該形成体を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載のケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法。
【請求項１】
水底に敷設した捨石マウンド上にケーソンを設置して構築するケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法であって、
前記ケーソンの周囲における前記捨石マウンド上に、枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し,もしくは方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる所要重量の重しを配置したことを特徴とするケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法。
【請求項２】
上記枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填しつつ、もしくは上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填しつつ、上記枠体コンクリートブロックの枠体内部に捨石を充填した重し，もしくは上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔に捨石を充填した重しのいずれかからなる重しを複数段積重したことを特徴とする請求項１記載のケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法。
【請求項３】
最上段における上記枠体コンクリートブロックの枠体内部の上部開口もしくは最上段における上記方塊コンクリートブロックの中央部貫通孔の上部開口のいずれかの上部開口に臨ませて上記充填捨石に荷重をかけるための所要重量の蓋ブロックを設けるともに該蓋ブロックは上下方向に貫通孔が設けられて波力による揚力を軽減するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２記載のケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法。
【請求項４】
上記枠体コンクリートブロックは、複数のブロックを集合させて形成し該形成体を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成し、上記方塊コンクリートブロックは、周囲に切欠き部を有する方塊ブロックの複数個を前記切欠き部が正対するように隣接させて形成し該形成体を左右前後に隣接させ及び／又は上下に重ねた集合体として構成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載のケーソン防波堤のカウンタウェイトブロック工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−８２６５０（Ｐ２０１２−８２６５０Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１３５６（Ｐ２０１０−２３１３５６）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（０００２２６３５６）日建工学株式会社 (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（０００２２６３５６）日建工学株式会社 (24)
【Ｆターム（参考）】
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