(57)【要約】【課題】  この発明は、消波能力が大きく、大津波でも十分消波して抵抗し、十分の防災効果を発揮することを目的とした消波構造物に関する。【解決手段】  この発明は、消波構造物の構築予定地に沿って、鋼材を組立固定した格子網又は格子かごを敷設し、その中央部に鉄骨構造物を構築し、前記格子網又は格子かごの海側と陸側に組立式ブロックを設置して、組立式ブロックの内部と、内側に石材又はコンクリートブロックの消波材を投入して構築したことを特徴とする消波構造物により、目的を達成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消波構造物の構築予定地に沿って、鋼材を組立固定した格子網又は格子かごを敷設し、その中央部に鉄骨構造物を構築し、前記格子網又は格子かごの海側と陸側に組立式ブロックを設置して、組立式ブロックの内部と、内側に石材又はコンクリートブロックの消波材を投入して構築したことを特徴とする消波構造物。
【請求項２】
消波構造物の構築予定地に沿って、鋼材を組立固定した格子網又は格子かごを敷設し、該格子網又は格子かご上へ石材又はコンクリートブロック等の消波材の単独又は両方を積み上げて芯体構造物とし、該芯体構造物の海側と陸側及び上部へ組立式ブロック、又は他の構造物を構築したことを特徴とする消波構造物。
【請求項３】
組立式ブロックは、コンクリートブロックを連結材で連結して、三角状に組み立てた三角形ブロックを並列し、連結材で連結して構築したことを特徴とする請求項１又は２記載の消波構造物。
【請求項４】
組立式ブロックは、コンクリートブロックを方形に組み立てた方形ブロックを並列して連結材で連結した井筒型組立式ブロック、又はコンクリートブロックを菱形に組み立て、菱形ブロックを並列して連結材で連結したことを特徴とする請求項１又は２記載の消波構造物。
【請求項５】
消波構造物の構築予定地に格子状の基礎構造物を敷設し、その上部に芯体構造物を構築し、該芯体構造物の海側及び陸側へ夫々組立式ブロックを敷設すると共に、前記芯体構造物の上部へ組立式ブロック又はコンクリート構造物を敷設することを特徴とした消波構造物の構築方法。
【請求項６】
格子状の基礎構造物は、鋼材を格子状に固定して格子網又は格子かごとすることを特徴とした請求項５記載の消波構造物の構築方法。
【請求項７】
組立式ブロックは、三角状に組み立てた三角形ブロック、井筒型に組み立てた井筒型ブロック又は菱形に組み立てた菱形ブロックを連結して構成することを特徴とした請求項５記載の消波構造物の構築方法。
【請求項８】
芯体構造物は、鉄骨構造体内へ中詰材を充填し、又は格子状の基礎構造物上へ中詰材を充填することを特徴とした請求項５記載の消波構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、海岸における消波、又は津波の消波と防災ができるようにすることを目的とした消波構造物及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の消波構造物は、主として図８（ａ）では、捨て石基礎４０上にケーソン４１又は消波工４２を設置した防波堤４４であり、図８（ｂ）では、捨て石基礎４０上に大型の消波ブロック４３を積み上げた、前後に被覆ブロック４６を敷設したブロック堤４５である。津波は台風や冬期風浪時のように、しばしば訪れるものではなく、数年、数十年あるいは数百年の間隔で襲って来るものと考えられていたが、最近の危機管理の考え方では、その間隔をもっと短くし、尊い人命、財産の防御に万全を期すべきとの思想が重きをなすようになってきた。これまで港湾、海岸構造物の設計で扱ってきた波は、主として砕波と言われるもので、設計波高をＨｍとすれば、波力ｐは一般にｐ＝１．５ＷＨｔ／ｍ２で表され、波高を１０ｍとすれば、海水の比重を１．０３として、ｐ＝１５．４５ｔ／ｍ２であるが、スマトラ沖地震津波では、時速４０ｋｍ／ｈｒの波の塊がぶつかってくるようなもので、その波力はｐ＝ｍｖ２≒１．０３×１０２ｔ／ｍ２≒１００ｔ／ｍ２にもなるとの説もある。
【０００３】
このように、これまでは、Ｈ＝１０ｍと言えば、かなり大きな波力と考えられていたが、津波はそれを遥かに上回るものである。しかしこれを全面的に認めて、従来の方式で構造設計をすれば、膨大な断面となり、工費も巨大なものとなる。そこで津波のように大きな波力をある程度防ぎ、しかも通常の大きな波浪に対しては環境を阻害する波の遡上高を低減し、侵食防止にも役立つ工費の比較的安い構造、工法を提案しようとするものである。
【０００４】
また従来の消波構造物として、囲み柵内に多数の石材を充填した消波構造物の提案がある。また他の消波構造物としては、堤体に中空筒体コンクリートブロックを設置した構造体が提案されている。
【特許文献１】特公平６−１７５６４
【特許文献２】特公平６−１１９７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記、特公平６−１７５６４の発明は、通常の大波（例えば台風など）でも消波後、流出し、ブロックは崩れるが、津波では忽ち崩れて用をなさないものと認められる。前記で述べたとおり、波力が全然異なるからである。また、特公平６−１７５６４の発明は枠が木材であるから、海虫のため、１年でボロボロになり破壊してしまう。海の工事に精通した者は、木材をこのような形では絶対に使用しないことが常識となっている。即ちこの発明では、僅か２年後には全体がばらばらに破壊し、通常の波でも中詰めの石材が散乱してしまい、実用化の価値がないものである。
【０００６】
また特公平６−１１９７５の発明は、通常の大波に耐え得るとしても、大津波には耐え得ることができない。この点は波力が著しく大きい為に次の説明により明らかとなる。
【０００７】
即ち図８（ａ）、（ｂ）のように、従来のケーソン工法による防波堤であっても、ｖ＝４０ｋｍ／ｈｒの大津波になれば、凡そ１００ｔ／ｍ２の大きな力が掛るので、耐えることはできない。即ちコンクリートブロックなども前後、左右連結していなければ分裂するからである。
【０００８】
図８は、従来のケーソン工法による防波堤である。もしｖ＝４０ｋｍ／ｈｒの大きな津波が押し寄せてきたならば、大凡１００ｔ／ｍ２にもなり、これだけの波力にはとても耐えられず、流されてしまう。また図８（ｂ）のように、従来の大型消波ブロックを積み上げた消波堤も同じように押し流されてしまう（北海道南西沖地震津波で青苗漁港外防波堤数百メートルの消波ブロックが全部流されたと言われている。）。
【０００９】
この発明による場合を通常の波高Ｈ＝１０ｍの実施例により説明すると、図５は、組み立て式三角形ブロックを、格子網または格かごの外縁の内側か外縁の内側より、３ｍくらい内側で、堤体の前面、後面に配置し、三角形ブロックの間には大割石または中割石や消波ブロック等を投入し、天端を大割石で丁寧に均すか、または平型のすだれ状連結ブロックを並べる。図１は、組み立て式三角形ブロックの代わりに井筒型組立式ブロックを同様に配置して消波構造物としたものである。
【００１０】
従来工法の図８（ａ）、（ｂ）では、基礎捨て石が洗掘によりばらばらに飛散し、堤体が崩れてしまう被害が多かった。この工法の特徴は、図１、５のように格子網または格子かごの上に組み立て式ブロックを乗せ、洗掘防止となし、堤体内部の消波材の流出を防ぎ、堤体断面を節減すると同時に、ブロックに空隙が多いため、漁礁としての効果を持つことである。
【００１１】
図１は、格子網設置後に剛結された鉄骨構造６を図のように砂地盤に脚部を打込むように設置し、その後中詰め消波材を投入すれば、完成後に断面の各段には強大な剪断抵抗を発揮し、最下層の砂地盤に打ち込まれた脚部には大きな受動土圧が発生し、上部荷重がこの脚部にかかるので、強大な抵抗を有する構造物となる。
【００１２】
その理由は、消波材の中に鉄骨フレームが内蔵され、消波材は組み立て式ブロックによって崩れないように保護されているため、全体が一体となったいわば鉄骨コンクリートのような構造になるためである。すなわち力学的に言えば、底部は鉄骨フレームの脚部が砂地盤中に打ち込まれ、固定された状態となるが、その上部は鉄骨コンクリートのような構造になるため、堤体に力がかかると、微少な変位を生ずる。この変位が外力を吸収するのである。そして外力が働かなくなると、その変位が元に戻る。そのような弾性体になるためである。これに対して図８のような従来の構造では、ケーソンの底面ではマサツ係数が小さく、上部のケーソンは剛体で、図６のような弾性変形をすることができないため、設計以上の外力が作用すると、直ちに滑動し、自ら元に戻ることはできない。
【００１３】
また図８の場合は、大型ブロックが単にかみ合っているだけで、連結されていないため、複雑な波の方向によっては、ブロックが個々に移動し、これも自ら元に戻ることはできない。そのため災害となるのである。また図８（ａ）、（ｂ）は、洗掘により、基礎捨て石がばらばらに飛散し、堤体が崩壊する実例も多いことが整理され、学位論文となっている。
【００１４】
図１、５は基礎に格子網または格子かごがあり、消波材は組み立て式ブロックによって崩れないように保護され、全体が一体となっているため、洗掘に対して安全である。さらに図６、７は外力に対し、弾性変形ができる構造としたもので、ここらが従来にはなかった構造である。
【００１５】
特公平６−１１９７５は、前面のブロック設置面積が小さく、重心が前の方に片寄っているため、返し波の作用で、簡単に前方へ転倒してしまうおそれがある。力学の常識に反する構造で、また孔も小さいものであれば、早い速度を持った波は、流体でありながら、固体の性質に近付くものであるから、孔の存在は意味をなさない。従ってこの発明も土木構造としては全く意味のないものということができる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記のように、通常の消波構造体は、波力によって流され、又は破壊される。そこでこの発明は、消波材を連結すると共に、消波力を保持させ、その上消波機能を有する芯体構造物を構築して、大津波のような超強大な波力に耐え得るようにして、前記従来の問題点を解決したのである。
【００１７】
前記のように、消波能力を増強しつつ、超強大な圧力に対しても耐え得るようにして、不可能を可能にしたものである。
【００１８】
即ちこの発明は、消波構造物の構築予定地に沿って、鋼材を組立固定した格子網又は格子かごを敷設し、その中央部に鉄骨構造物を構築し、前記格子網又は格子かごの海側と陸側に組立式ブロックを設置して、組立式ブロックの内部と、内側に石材又はコンクリートブロックの消波材を投入して構築したことを特徴とする消波構造物であり、消波構造物の構築予定地に沿って、鋼材を組立固定した格子網又は格子かごを敷設し、該格子網又は格子かご上へ石材又はコンクリートブロック等の消波材の単独又は両方を積み上げて芯体構造物とし、該芯体構造物の海側と陸側及び上部へ組立式ブロック、又は他の構造物を構築したことを特徴とする消波構造物である。
【００１９】
また他の発明は、組立式ブロックは、コンクリートブロックを連結材で連結して、三角状に組み立てた三角形ブロックを並列して連結材で連結して構築したものであり、組立式ブロックは、コンクリートブロックを方形に組み立てた方形ブロックを並列し、連結材で連結した井筒型組立式ブロック、又はコンクリートブロックを菱形に組み立て、菱形ブロックを並列して連結材で連結したものである。
【００２０】
次に方法の発明は、消波構造物の構築予定地に格子状の基礎構造物を敷設し、その上部に芯体構造物を構築し、該芯体構造物の海側及び陸側へ夫々組立式ブロックを敷設すると共に、前記芯体構造物の上部へ組立式ブロック又はコンクリート構造物を敷設することを特徴とした消波構造物の構築方法であり、格子状の基礎構造物は、鋼材を格子状に固定して格子網又は格子かごとするものである。
【００２１】
また他の発明は、組立式ブロックは、三角状に組み立てた三角形ブロック、井筒型に組み立てた井筒型ブロック又は菱形に組み立てた菱形ブロックを連結して構成するものであり、芯体構造物は、鉄骨構造体内へ中詰材を充填し、又は格子状の基礎構造物上へ中詰材を充填するものである。
【００２２】
前記発明において、組立式三角形ブロックは、三本のコンクリートブロックユニットを、三角状に組み立てた複数個を連結部材（例えば直径２５ｍｍの鋼棒）で連結した三角形状の組立ブロックである。
【００２３】
また井筒状ブロックは、四本のコンクリート長ブロックユニットを方形に配置し、その複数個を並列して、連結部材で連結し、井筒型ブロックを構成した
前記発明における芯体構造物は、下底部に格子網又は格子かごを敷設すると共に、鉄骨構造体を構築した後、該構造体内へ石材又はコンクリートブロックを充填して一体的消波堤を構築する。または、格子かごの上部へ石材又はコンクリートブロックの単独又は混用によって変形できないような芯体構造体を構築する（但し消波機能は保有している）。
【００２４】
前記芯体構造体は消波性能を有すると共に、剛体となって、外力に対し不動の抗力を発揮するように構成する。
【００２５】
前記鉄骨構造体の場合には、鉄骨が骨格となって変形のない剛結合となる。また石材又はコンクリートブロックが充填されると、相互に咬み合って緊密化し、遂には剛構造を具現する。前記芯体の設置場所が渚の場合には、風が吹くことにより大波を生じ、風と波とが、石材又はコンクリートブロックをゆり動かすことにより、前記石材又はコンクリートブロックは相互に緊密化し、消波性能を保有したまま剛結合した状態の芯体構造物となる。
【００２６】
この発明の消波構造物は、主材料が大割石または中割石或いはコンクリートブロックであるから、次の機能を期待することができる。
【００２７】
（１）堤体の表面は空隙が多いため、波力は分散する（消波能力が大きい）。
【００２８】
（２）組立式ブロックの基礎に格子網または格子かごを使用するため、法勾配を急にし、中詰め中割石等消波材の量を節減できる。しかも洗掘に対して安全で、堤体が崩れない。
【００２９】
（３）基礎捨て石が洗掘されても分散することがなく、格子かごと中詰材が一体となっているため、堤体底面の摩擦抵抗が大きく（摩擦係数が大きくなる）、しかも堤体の陸側には砂が溜まり、受動土圧として作用するため、安定性が大きく、断面が経済的となる。
【００３０】
（４）天端幅が仮に３０ｍ〜４０ｍ近くになったとしても、天端高を±０以下にすれば、環境上問題はなく、通常のシケに対しては遡上高を減じ、消波効果があり、侵食対策については、環境を阻害せず、砂浜の保全にも役立つものとなる。
【００３１】
この発明で用いる格子網、格子かごは鋼材であるが、海中でも砂中に埋没すれば、サビと摩耗の心配はないことが、かつての運輸省港湾局の研究で知られている。
【００３２】
格子網、格子かごの底面にシート類を取り付ければ、液状化現象の防止にも役立つ。
【００３３】
格子網、格子かごは鋼材であるから、海中の据付作業は極めて正確容易にできる。また格子網、格子かごは、組立式ブロックに合わせて部材間隔を設計するので、ブロックの設置箇所に印をつければ、ブロックの据付も極めて迅速正確容易にできるから、工期は短縮される。
【００３４】
割石等の消波材を井筒型組立式ブロックの内部及びその内側にブロックの天端まで投入し、上段の井筒型組立式ブロックを、鉄骨構造の一部が挿入されるように載置する。
【００３５】
しかる後、中詰め石を井筒型組立式ブロックの内部と内側に投入、天端を均して、平型すだれ状組立式ブロックを並べるようにする。
【発明の効果】
【００３６】
この発明の芯体構造物は、コンクリート構造物と同等の剛性及び鋼材の強大な剪断抗力を有し、消波構造物と同等以上の抵抗力を有するので、大津波等の強大な外力にも耐え、消波し、エネルギーを吸収して陸上への被害を可及的に減少させる効果がある。
【００３７】
また海側と陸側と上部に共に連結材により連結したコンクリートブロックを敷設してあるから、大津波、返し波など強大な外力が掛っても、全体構造を保って対応することができるので、局所破壊による崩壊を招くおそれがないなどの効果がある。
【００３８】
更に芯体構造物は、強大な抵抗力（機能）を保有しつつ全体の崩壊を防止するので、大津波が来ても統一のとれた消波効力を発揮し、局所破壊を未然に防止する効果がある。
【００３９】
この発明で特に重要な点は、常時有効利用できる点である。即ち常時は魚礁になり、又は砂浜造成になると共に、水面との関係で景観を害することがないなどの諸効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
この発明は、消波構造物の構築を予定する海岸線に沿って、地面を所定の幅と長さに亘ってほぼ平面にならし、ついで鋼材（例えば断面Ｈ状、コ状、Ｉ状、Ｌ状又は円形）を用いて、一辺３０ｃｍ〜５０ｃｍの目を有する格子底（長さ１０ｍの方形）を組み立てて、交叉部を溶接又はボルト締めで固定する。ついで前記格子底の四周に、同一断面形状の鋼材を縦横に配して高さ１．０ｍの格子状周側枠を固定して格子かごを構築する。
【００４１】
前記格子かご２つ又は４つを幅とし、必要長さだけ直列設置する。前記格子かごの部分へ鉄骨柱（断面Ｈ状、コ状など、長さ１０ｍ）を延長方向に約１ｍ間隔に設置し、鉄骨柱の下部を約６ｍの地中に建込む。ついで各鉄骨柱にほぼ３．０ｍ間隔で横材（梁材）を溶接固定して鉄骨構造物とし、この鉄骨構造物内へ５０ｋｇ〜１００ｋｇの石材又はコンクリートブロックを充填する。このような石材等は、相互に掛合いするように、夫々の隙間へ夫々の突出部を収容して、相互に緊密な一体化を図り、芯体構造物とする。例えば北海道海岸のように、比較的波の荒い地域においては、石材又はコンクリートブロックを充填後、少なくとも１ヶ月位放置し、自然波浪により石材等の緊密性を増強することも考えられる。
【００４２】
前記芯体構造物の海側及び陸側へ、コンクリートブロックの連結体を芯体構造体と同一高さに積み上げる。前記コンクリートブロックは、断面方形で長方形のコンクリートブロックを三角状に配して交叉点を鉄棒の連結材で連結して構築する。
【００４３】
前記芯体構造体の上部には、断面方形で長方形のコンクリートブロックを筒状に配置し、相互に連結して筒状とした組立ブロックを順次並列し、これを共通の鉄棒で連結して構成した。
【００４４】
前記における実施は、鉄骨構造物を使用したけれども、格子かご上へ、石材又はコンクリートブロックを積み上げて芯体構造物３５とすることもできる（図５）。
【００４５】
前記において、芯体構造物３５は、波浪に耐え得る強度と、消波機能（エネルギー吸収機能）を併有しているので、超大津波が生じた場合にも、これを防止し、又は被害を最小限に留めることができる。
【実施例１】
【００４６】
この発明の実施例を図１、２、３、４に基づいて説明すると、鋼材（断面Ｈ状、コ状、Ｉ状、Ｌ状又は鉄棒など）を縦材１と横材２を縦横に配置し、交叉点を固定することにより、所定大きさの格子目（例えば一辺４０ｃｍ前後）を有する底格子３を構成し（例えば一辺の長さ１０ｍ）、ついで底格子３の四周へ、高さ１．０ｍの側枠４、４を固定して、格子かご５を構築する。また側枠４、４に鋼棒１ａ、２ａを格子状に敷設して、底格子３ａを有する格子網５ａとする（図２（ｂ））。
【００４７】
前記格子かご５を、消波構造物２０の設置予定地へ、幅４台（４０ｍ）、長さ１００台（１０００ｍ）敷設する。前記格子かご４台分の幅に亘り、幅、長さ共に約３ｍ間隔で鉄骨柱６、６を植設すると共に、各柱に二階、三階、四階用の鉄骨梁７、８、９を横材として固定し、芯鉄骨１０とする。次に芯鉄骨１０内へ、石材１１又はコンクリートブロック１２の一方又は両方を充填し、緊密に固定して芯体構造物１５を構築する。
【００４８】
次に芯体構造物１５の海側と、陸側へ、前後消波構造物１３、１４を夫々構築すると共に、芯体構造物１５の上部へ上部消波構造物１６を敷設して、この発明の消波構造物２０を構築する。
【００４９】
前記海側と陸側及び上部消波構造物１３、１４、１６は、断面方形の長方形コンクリートブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを連結材１８で連結した四角消波物１９を並列し、筒状消波物２１として連結材１８で連結したものである。図中２２は水面、２３は地盤面、２４は捨ブロックである（図３）。
【００５０】
前記実施例において、図１中矢示２５、２６ａ、２６ｂのように大津波が押し寄せると、海側の消波構造物１３に衝突して消波すると共に、上部消波構造物１６に衝突して消波し、多大のエネルギーを消費して陸上へ到る。
【００５１】
また返し波は、矢示２８、２８ａ、２８ｂのように著しく減衰して海へ返すことになる。前記実施例における鉄骨構造物の強度は、例えば次のようになる。
【００５２】
鉄骨構造物の部材をＨ−４００ｍｍ×４００ｍｍとすれば、断面積は２１８．７ｃｍ２で、鋼材の許容剪断力は８００ｋｇ／ｃｍ２であるから、１本当たりの剪断抵抗力は、
１１８．４×８００＝９４７２０ｋｇ＝９４．７２ｔ／本
である。
【００５３】
そこで次に、消波構造物の必要な幅を求める。仮に津波の波力をｐｔ／ｍ２、消波堤の高さをｈ（ｍ）、堤体幅をＢ（ｍ）中詰石の水中の見かけの比重をρ＝１．０ｔ／ｍ３とすれば、消波堤が津波に耐えるために、従来の方式では、概ね次式を満足しなければならない。
【００５４】
ｆｐｈ≦Ａ・ρ
Ａ≧ｆｐｈ／ρ
ここに
ｐ：津波の波力      ｔ／ｍ２      （１００ｔ／ｍ２）
ｈ：消波堤の高さ      ｍ          （６ｍとする）
Ａ：堤体の断面積      ｍ２        （２Ｂ＋２．８）×３
Ｂ：消波堤の天端幅    ｍ
ρ：中詰石の水中の見かけの比重    （１．０ｔ／ｍ３）
ｆ：安全率          １．２
Ｐ：堤体にかかる波力＝ｐｈ        （ｔ／ｍ）
この発明の工法の計算例を図１について説明すれば、次のとおりである。
【００５５】
Ｂ：堤体の天端幅
ｈ：堤体の各段の高さ（ｈ＝３ｍとする）
ｌ（エル）（ｍ）脚柱の根入り長さ
ｒ：脚柱の根入り長さｌに対し、脚柱１本当たりの受動土圧（反力）
ｒ＝（受動土圧）＝（脚柱の幅）・（土圧係数）・（単位体積重量）・１／２
＝ｂｋｐ・ｃｏｓδ・１ｗｌ・１／２                                        （１）
ｂ：脚柱の幅（０．４ｍ）
ｋｐ：土圧係数
Ｗ＝堤体割石の海中の重量（ｔ／ｍ３）＝Ａ（堤体断面積）×ｗ（割石の海水中の重量１ｔ／ｍ３）
（１）式より根入り長さ１ｍにつき
ｒ＝ｂｋｐ・ｃｏｓδ・ｗｌ・１／２＝０．４×４．８１×１×１×１／２
＝０．９６２ｔ／本                                                  （２）
脚柱の根入り長さが２，３，４，・・・となるに従って（２）式の値を２２，３２，４２，・・・倍すればよい。
【００５６】
堤体の断面積
Ａ＝Ｂｈ＋（Ｂ＋２×１．４）ｈ＝Ｂ×３＋（Ｂ＋２×１．４）×３        （３）
＝６Ｂ＋８．４
Ｗ＝Ａｗ＝６Ｂ＋８．４                                                  （４）
脚柱の全反力      Ｒ＝ｒ×Ｂ／３
津波の波カ＝Ｐ＝ｐ×２ｈ＝６００                                      （５）
よって堤体の全反力は、Ｗ＋Ｒで、これが津波の波力Ｐより大きくなければならない。ゆえに（１），（２），（３），（４）式を用いて脚柱の受動土圧反力と津波の波力から、次式が成立しなければならない（安全率を１．２とする）。
【００５７】
Ｗ＋Ｒ≧１．２Ｐ＝１．２ｐ×２ｈ＝７２０                              （６）
６Ｂ＋８．４＋ｒ×Ｂ／３≧７２０                                      （７）
６Ｂ＋ｒ×Ｂ／３≧７１１．６                                          （８）
（６＋ｒ／３）Ｂ≧７１１．６                                          （９）
ｌ＝１，２，３，４，・・・について、（８）式より所要の堤体幅Ｂと脚柱の本数を求めると、表１のようになる。
【表１】
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【００５８】
表１より、脚柱の根入り長６ｍで堤体幅４１ｍ、根入り長７ｍで堤体幅３３ｍとなるので、脚柱の根入り長６ｍ、堤体幅４１ｍあたりが津波の勢力を大幅に削減し、通常は人工リーフとして侵食防止と砂浜海岸の保全に効果があり、さらに浅海の水産物養殖に活用される。
【００５９】
同じ断面でも、鉄骨フレームを内蔵しない従来工法の堤体幅Ｂは、マサツ係数をｆ＝０．８５、津波の波力は（５）式より、安全率を１．２とすれば、
Ｐ==ｐ×２ｈ＝１００×２×３＝６００ｔ／ｍ
ｆＷ＝０．８５（６Ｂ＋８．４）≧１．２Ｐ＝１．２ｐ×２ｈ＝１．２×１００×２×３
＝７２０ｔ／ｍ
６Ｂ＋８．４≧８４７
６Ｂ≧８３０．６
Ｂ≧１４０ｍ                                                            （９）
即ち従来工法では、１４０ｍもの断面を要するが（この発明の三角形や井筒型組み立て式ブロック等を用いない場合は、断面はさらに大きくなり、しかも法先は侵食され易く、実用化は不可能に近いと思われる）、この発明の工法によれば、津波に対する効果は十分あり、奥尻（北海道南西沖地震津波）のように、町からは海が見えなくなる程高い城壁のような護岸を作る必要がなく、しかも津波のこない間は、従来どおり海岸は生活の場として利用され、本工法の消波堤は、人工リーフとして海岸保全および水産資源の養殖にも役立ち、非常に大きな効果を発揮するものである。
【００６０】
次に図５のように鉄骨フレームを内蔵しない場合は、格子網、格子かごが、組立式ブロックや消波材と一体となって沈下し、堤体陸側に大きな受動土圧が抵抗力として働くので、底面のマサツ係数を仮に１．０としても
｛１．０（１１Ｂ＋４３．２）｝／２００．８５≧１．２
１１Ｂ＋４３．２≧２４１．０２
Ｂ≧１７．９
約１８ｍとなり、従来工法の約３０ｍよりは小さくなる。
【００６１】
これに対して図１のように、この発明の工法により、鉄骨フレームを内蔵し、さらに脚部を砂地盤中に建て込むと、砂中の脚部には大きな受動土圧が反力として働く。砂中の根入り長さを１．０ｍとし、砂地盤の海中の見かけの比重を１．８とし、受動土圧ｒ’の安息角を６０°とし、部材をＨ−３００×３００×１０×１５×１３（１１８．４ｃｍ２、９３ｋｇ／ｍ）とすれば、
これに対し、この発明の工法の図７によれば、Ｈ鋼の幅３０ｃｍ、根入り長さ１ｍ、砂地盤の見掛け比重を１．８として、次の式になる。
【００６２】
ｒ’＝０．３×（√３×１）／２×１．８＝０．４６７ｔ／本
脚部を４本とすれば、脚部の全抵抗は
ｒ＝４ｒ’＝４×０．４６７＝１．８６８
堤体の全荷重Ｗが脚部の全抵抗にかかるので、安全率を１．２以上として堤体の所要天端幅は、
（Ｗ・ｒ）／Ｐ≧１．２
（１１Ｂ＋４３．２）×１．８６８≧１．２×２００．８５
１１Ｂ＋４３．２≧１２９
Ｂ≧７．８
従って施工し易いように、消波堤の幅をＢ＝ｌ０ｍとしても、従来工法の約１／３で十分となる。
【００６３】
次に、津波に対応する消波堤について説明する。
【００６４】
図６のように、消波堤の天端高を±０とし、堤高をｈ＝６ｍとすれば、津波の波力は
ｐ＝１００ｔ／ｍ２として
Ｐ＝ｐｈ＝１００×６＝６００ｔ
図６で鉄骨フレームを内蔵しない従来工法の天端幅をＢ、断面積をＡとし、堤体の海水中の見かけの比重を１．０、マサツ係数を０．７として
Ａ＝（２Ｂ＋２×１．４）×３＝６Ｂ＋８．４
∴Ｗ＝Ａ×１＝（２Ｂ十２．８）×３
安全率を１．２以上とすれば、所要の堤体幅は
０．７Ｗ／Ｐ≧１．２
０．７（２Ｂ＋２．８）×３≧７２０
２Ｂ＋２．８≧３４２．９
２Ｂ≧３４２．９−２．８
Ｂ≧１７０．１
約１７０ｍとなる。
【００６５】
これに対して、この工法を用いれば、鉄骨フレームを内蔵し、その部材をＨ−３００×３００×１０×１５×１３（１１８．４ｃｍ２、９３／ｍ）とすれば、断面積は１１８．４ｃｍ２で、鋼材の許容剪断応力は８００ｋｇ／ｃｍ２であるから、１本当たりの剪断抵抗力は
１１８．４×８００＝９４７２０ｋｇ＝９４．７２ｔ／本
である。ｍ当たり１２本として全体の剪断抵抗力は
Ｓ＝１２×９４．７２≒１，１３６．６ｔ／ｍ
となる。
【００６６】
津波の外力は１００ｔ／ｍ２として、堤体の各段の高さを３ｍとすれば、ｍ当たりは
Ｐ＝３×１００＝３００ｔ／ｍ
である。安全率をｆとすれば
ｆ＝Ｓ／Ｐ＝１，１３６．６／３００＝３．８＞１．２      Ｏ．Ｋ．
次に脚部の根入長さを１ｍとし、受動土圧の安息角を６０°、砂地盤の海中の比重を１．８ｔ／ｍ３とすれば１本当たりの抵抗力は（７）よりｒ’＝０．４６７ｔ
１２本としてｒ＝１２×ｒ’＝１２×０．４６７ｔ＝５．６０４ｔ          （１３）
Ｂ＝２０ｍとして、自重は
Ｗ＝（２Ｂ＋２．８）×３×１．０＝（４０＋２．８）×３
＝１２８．４ｔ
Ｗ＝１２８．４ｔ
この荷重が受動土圧にかかるので、全抵抗土圧は
Ｒ＝ｒ’＝５．６０４×１２８．４＝７１９．６ｔ
津波の堤体に及ぼす波力Ｐは、井筒型組み立て式ブロックの堤高を２段で６ｍとして
Ｐ＝６×１００＝６００ｔ／ｍ
安全率ｆは
ｆ＝７１９．６／６００＝１．２                  Ｏ．Ｋ．
ゆえに天端幅約２０ｍと、従来工法１７０ｍの１／８．５で安全である。しかも天端高が±０であれば、堤体は通常海面下にあり、環境上もあまり問題はない。また通常の波に対しては消波効果があり、波の遡上高を減ずるので、侵食防止の効果もあり、津波に対しては堤高（ｈ＝６ｍ）の分だけ勢力をカットするので、津波の勢力も大いに減殺される。
【００６７】
このように鉄骨フレームを内蔵し、脚部を砂地盤に建て込むことにより、鉄の強度を活かし、請求項１、２、３よりも堤体の断面が大いに節減され、しかも津波に対しても安定性の高い構造が得られる。
【００６８】
また鉄は一般にサビが大きな問題となっているが、本工法の鉄骨フレームは、常に海中にあり、しかも消波材に囲まれているので、錆と摩耗の心配もないのである。
【実施例２】
【００６９】
この発明の他の実施例を図５に基づいて説明すると、前記格子かご５を６個海岸線に沿って敷設し、海側と、陸側の夫々２つの格子かご５ａ、５ｂ及び５ｅ、５ｆ上へ断面方形の長方形コンクリートブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃを連結材１８で連結した三角状ブロック２９を３個を三角状に積み上げ、これを長手方向に並列して、連結材１８で連結することにより、三角消波物３１、３２を設置する。
【００７０】
前記格子かご５ｃ、５ｄ上と、前記三角消波物３１、３２により構成した空間へ、石材又はコンクリートブロックを積み上げて芯材構造物３５を構築し、該芯体構造物３５の上部へ、前記筒状消波物２１を敷設すれば、この発明の消波構造物３０ができる。図中２４は捨ブロックである。
【００７１】
前記実施例において、海水の水位を、前記消波構造物の頂面とほぼ同一にすれば、景観を損するおそれなく、かつ海水浴その他砂浜を利用することにも支障を生じるおそれはない。
【００７２】
前記実施例１と同様に、海側から波浪が矢示３３、３４、３４ａ、３４ｂ、３６のように消波されつつ移動し、返し波が矢示３７、３８ａ、３８ｂのように返り、著しく減衰することが判る。
【実施例３】
【００７３】
この発明の他の実施例を図６について説明する。この実施例は、図１の実施例１の芯鉄骨１０の架構を変えたものである。
【００７４】
即ち２段に設置した前後の２段積み消波構造物１３、１４の内部に芯体構造物１５ａを構築し、その上部へ上部消波構造物１６を敷設したものである。
【００７５】
前記芯体構造物１５ａは、格子かご５の敷設区へ、多数（実施例は１８本）の鉄骨柱６、６をほぼ３ｍ間隔に縦に並列して植設し、前記鉄骨柱６、６の最上部及び中間上部へ、鉄骨梁８、９を横に架設固着し（例えば溶接固着）、前記鉄骨梁８、９間で、下記鉄骨枠５１、５２、筋かい鉄骨４７、４８を架設固着し、前記鉄骨梁９と、格子かご５間へ、筋かい鉄骨４９、５０を架設固着する。
【００７６】
前記実施例中、両外側の鉄骨柱６ａ、６ａは、下段の消波構造物１３ａ、１４ａを縦に貫通させてある。また中央部の鉄骨柱６ｂ、６ｂは、左右から２番目の鉄骨柱６ｃ、６ｃと、前記鉄骨梁８、９とで連結して鉄骨枠５１、５２を構成している。図中１１は石材である。
【００７７】
次に図７の実施例は、図６の実施例の消波構造物１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃの三段積みとすると共に、芯体構造物１５ｂの上に、現場打のコンクリート盤５５を設ける。また芯体構造物１５ｂの最上部の鉄骨枠５１、５２には、筋かい鉄骨５６、５７を設ける。
【００７８】
前記芯体構造物１５ｂは、格子かごの敷設区へ、多数の鉄骨柱６、６をほぼ３ｍ間隔に直立並列して植設し、前記鉄骨柱６、６の最上部及び中間上部、中間下部へ鉄骨梁８、９、９ａを横に架設固着し、前記鉄骨梁７、８、９及び格子かご間へ、筋かい５６、５７、５８、５９、６０、６１を夫々設ける。前記芯体構造物１５ｂは、左右二つに分かれ、対称的に形成されているので、同一符号とした。また左右各三本の鉄骨柱６ａ、６ｂ、６ｃは、下端部が地盤に挿入され、上端部は、消波構造物に挿入固着されている。図中１１は石材である。
【００７９】
前記のように、芯体構造物１５ｂを鉄骨枠５１、５２に筋かい鉄骨を設けて、芯体構造物１５ｂの強度を飛躍的に増強したもので、消波と共に、大津波にも対応し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明の実施例の一部を省略した側面図。
【図２】（ａ）同じく格子かごの平面図、（ｂ）同じく格子網の平面図。
【図３】（ａ）同じく四角ブロックの側面図、（ｂ）同じく正面図、（ｃ）同じく平面図。
【図４】（ａ）同じく三角ブロックの側面図、（ｂ）同じく正面図、（ｃ）同じく平面図。
【図５】同じく他の実施例の一部を省略した正面図。
【図６】同じく他の実施例の一部を省略した正面図。
【図７】同じく他の実施例の一部を省略した正面図。
【図８】（ａ）従来のケーソン工法の一部を省略した正面図、（ｂ）同じく他の実施例の一部を省略した正面図。
【符号の説明】
【００８１】
１  縦材
２  横材
３  底格子
４  側枠
５  格子かご
６  鉄骨柱
７、８、９  鉄骨梁
１０  芯鉄骨
１１  石材
１２  コンクリートブロック
１３、１４  消波構造物
１５、３５  芯体構造物
１６  上部消波構造物
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ  長方形コンクリートブロック
１８  連結材
１９  四角消波物
２０  消波構造物
２９  三角状ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006307463.tif 000009
【図７】
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【図８】
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