(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面下に底版を有さないジャケット式構造物であって、
該ジャケット式構造物の海側面に鉛直方向に波を遮る形で開口部が水面位置となる様に配設された開口部を有する消波パネルと、
該消波パネルに延長する形でその下方に配設された不透過壁と、
該消波パネルの背後で鉛直方向に波を遮る形で設置された背面壁とを備え、
前記背面壁と前記消波パネルとの距離Ｂは、消波対象波の波長Ｌとの関係が、Ｂ／Ｌ＝０．１〜０．３となることを特徴とする港湾構造物。
【請求項２】
水面下に底版を有さないジャケット式構造物であって、
該ジャケット式構造物の海側面に鉛直方向に波を遮る形で開口部が水面位置となる様に配設された開口部を有する消波パネルと、
該消波パネルに延長する形でその下方に配設された不透過壁とを備え、
前記ジャケット式構造物の陸側に設置された土留工と前記消波パネルとの距離Ｂは、消波対象波の波長Ｌとの関係が、Ｂ／Ｌ＝０．１〜０．３となることを特徴とする港湾構造物。」
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、岸壁、護岸等の港湾構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の桟橋として最も普通である杭式横桟橋３１を示したものである。杭式横桟橋３１は護岸構造物３３に土留工３５を設置し、脚柱として複数の杭体３７を海底地盤３８に打設して、その上に床版３９を形成して桟橋を形成している。
他の岸壁の例として、図１３に示すジャケット式岸壁４１がある。ジャケット式岸壁とは、図１４に示すような鋼管、鉄骨等による骨組み構造体４３を、海底地盤３８に杭体３７によって串刺し状にして固定すると共に、骨組み構造体４３の上面に床版３９を形成したものである。
さらに、他の岸壁形式として、図１５に示すような箱体のスリット式ケーソン５１を用いたケーソン式岸壁がある。
【０００３】
このような、岸壁においては、船舶の接岸・荷役のみを目的とし、消波機能については考慮されることは少ない。
しかし、実際には、岸壁や護岸が設けられる港内水域では、港湾荷役作業や、小型船舶の安全航行などの観点から、静穏性の要求が高い。
【０００４】
そして、上記の３種類の岸壁に消波機能を付加する場合、重力式構造であるケーソン式岸壁の場合には、図１５に示したようにケーソンの海側にスリット壁５１ａ及び遊水室５１ｂを設けたスリット式ケーソン５１を用いることで簡単に対応できる。
これに対して、杭式横桟橋の場合には消波機能を有するものはあまり一般的ではないが、消波機能を備えた例として、特開平７−２４７５２７号公報に記載された消波桟橋がある。この消波桟橋は、図１６に示すように、杭３７の上部に床版３９を形成してなる桟橋において、杭３７の水面下に床版５３を設けて遊水部を形成したものである。
また、ジャケット式護岸においては、消波機能を備えたものは発明者の知る限りでは開発されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
重力式構造で構築する場合には、スリットケーソン等を用いることで容易に消波機能を持たせることが可能となるが、ジャケット式や桟橋式では、消波機能を持たせるためには、工夫が必要となる。
そして、特開平７−２４７５２７の消波桟橋は、水面下に床版５３を設ける構造であり、水中で床版５３と杭３７を一体化するという水中作業が必要であるため、施工が煩雑となってしまう。
また、暴風時には、港内水域といえども波高が増大するため、床版５３に強大な揚圧力を受け、杭３７との接合部が破断してしまう可能性もある。さらに、床版５３は水面下の所定深さ位置に設置することになるが、潮の干満によって水位が変化し、特に内海の場合には干満差が数メートルにも及ぶ場合があり、このような箇所では、床版５が水面より上位になることもあり、消波機能を発揮できないという問題もある。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、現地施工を最小限にし、潮の干満の影響の少ない消波機能を備えた岸壁、護岸等の港湾構造物を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る港湾構造物は、水面下に底版を有さないジャケット式構造物であって、
該ジャケット式構造物の海側面に鉛直方向に波を遮る形で開口部が水面位置となる様に配設された開口部を有する消波パネルと、
該消波パネルに延長する形でその下方に配設された不透過壁と、
該消波パネルの背後で鉛直方向に波を遮る形で設置された背面壁とを備え、
前記背面壁と前記消波パネルとの距離Ｂは、消波対象波の波長Ｌとの関係が、Ｂ／Ｌ＝０．１〜０．３となることを特徴とする。
【０００８】
また、水面下に底版を有さないジャケット式構造物であって、
該ジャケット式構造物の海側面に鉛直方向に波を遮る形で開口部が水面位置となる様に配設された開口部を有する消波パネルと、
該消波パネルに延長する形でその下方に配設された不透過壁とを備え、
前記ジャケット式構造物の陸側に設置された土留工と前記消波パネルとの距離Ｂは、消波対象波の波長Ｌとの関係が、Ｂ／Ｌ＝０．１〜０．３となることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の一実施の形態の斜視図、図２は側面図である。本実施の形態の岸壁１の基本構造は、消波機能を具備したジャケット構造体７を海底地盤３に杭体５によって固定したものである。
ジャケット構造体７は、鋼管、鉄骨等による骨組み構造からなり、土留工８に沿って海底の傾斜整形面９上に設置されるが、設置時において底部が海底の傾斜整形面９に沿うように、海側が深く港内側が浅く形成されている。また、ジャケット構造体７の上面には床版１１が設置されている。
【００１２】
消波機能は、ジャケット構造体７の海側面に鉛直方向に設置した開口部１３を有する消波パネル１５と、その下方に設置した不透過壁１７と、消波パネル１５の背後に所定距離を離して設置した背面壁１９とによって実現されている。
【００１３】
消波パネル１５、不透過壁１７及び背面壁１９は、鋼製、コンクリート製もしくは樹脂製等であり、耐久性に問題が無ければ特に材質を限定するものではない。
また、これらをジャケット構造体７に取り付ける取付方法については、いかなる方法であってもよいが、例えばジャケット構造体側に消波パネル１５等の両側部が係合する係合溝などを予め設けておいて、これに消波パネル１５等を差し込むようにすればよい。ただ、基本構造をジャケット構造体としていることから、消波パネル１５を予め工場等で設置でき、あるいは現地施工を簡略化できるので、水中での複雑な作業がなくなり施工上の大きなメリットがある。
【００１４】
また、消波パネル１５の開口部１３は、本実施の形態では縦長の矩形状のものを設けているが、矩形状の他、円形状など自由に決定することができる。
【００１５】
ここで、消波パネル１５に設けた開口部１３の開口率（消波パネル１５及び不透過壁１７全体に占める開口部１３の割合）、及び消波パネル１５とその背後に設置した背面壁１９との距離について説明する。
岸壁１においては、海側から来る波浪は消波パネル１５の開口部１３を通過するときに、流路の急縮、急拡によって渦を発生し、これによってエネルギーが消費されて消波される。したがって、消波性能には、開口率が影響を及ぼし、開口率を適切に決定する必要がある。そして、開口率は波浪条件によっても異なるが、目安として、開口率は１０％〜２０％程度がよい。
【００１６】
また、消波性能を向上させるためには、渦を効果的に発生させる必要があり、そのためには消波パネル１５を通過するときの流速を速めることを要し、そのためには消波パネル１５前後の水位差を大きくする必要がある。そして、この水位差を大きくするには、消波パネル１５前後での水位差が大きくなるように消波パネル１５前後で波に位相差を生じさせればよい。そして、この位相差は、消波対象波の波長Ｌと、背面壁１９と消波パネル１５の距離Ｂとによって規定される。したがって、消波対象波の波長Ｌが決まっている場合には、背面壁１９と消波パネル１５との距離Ｂは消波対象となる波の波長Ｌに対応して設定されることになる。具体的には、背面壁と消波パネルとの距離Ｂは、消波対象波の波長Ｌとの関係がＢ／Ｌ＝０．１〜０．３となるようにするとよい。
【００１７】
上記のように構成された岸壁１の施工に際しては、消波パネル１５、不透過壁１７及び背面壁１９をジャケット構造体７に予め設置しておく。そして、このようにして消波機能を備えたジャケット構造体７を、通常時の施工と同様に、海底地盤に杭体５によって固定する。このように、消波機能を発揮するための部材である消波パネル１５、不透過壁１７及び背面壁１９を工場等で予め設置でき、水中での作業がないので、その分施工が容易となりコストを低減できる。
【００１８】
なお、消波パネル等の設置部のみを予め設けておき、消波パネル等の取付自体は現地施工としてもよい。この場合であっても、ジャケット構造体７を基本構造体としているので、消波パネル等の設置部を予め簡単に設けることができ、現地施工を簡略化できるので、施工コストの低減効果は十分発揮できる。
【００１９】
本発明の消波効果を確認するために、造波水路に模型を設置して消波性能について調べた。図３は実験対象断面の説明図であり、図３（ａ）は実験対象とした断面図、図３（ｂ）は消波パネル１５及び不透過壁１７の一部を正面から見た図である。
実験対象は、図３（ａ）に示すように、床版の奥行き：２０ｍ、最低水位を基準として海底地盤の深さ：１４．５ｍ、消波パネル１５の水没部深さ：４．５ｍ、不透過壁１７の深さ：１３．０ｍ、背面壁１９と消波パネル１５との距離Ｂ：８ｍである。
なお、消波パネル１５は、図３（ｂ）に示すように、上下縁部に０．５ｍの不透過部を有している。また、消波パネル１５及び不透過壁１７の各寸法は図中に付記した通りである。さらに、図中のｌ1、ｌ2の関係はｌ2／ｌ1＝０．３である。これらから分かるように、本例の消波パネル１５の開口率は５．５×０．３／１５×１００＝１１％である。
【００２０】
実験は、この断面を１／３０縮尺でモデル化した模型を用いて行ったものであり、実験装置の概要は図４に示すように、造波装置２１を設置した造波水路２３に模型２５を設置し、造波装置２１と模型２５との間に波高計２７を設置し、さらに模型２５の後方には消波装置２９を設置したものである。なお、図４には各装置間の距離（単位mm）を矢印と数字で示している。
【００２１】
図５は実験結果を示すグラフである。ここでは、すべて実物スケールで示している。図５のグラフにおいて、縦軸は入射波と反射の波高の比率である反射率Ｋｒを示し、横軸には消波パネル１５と背面壁１９との距離（Ｂ）を波の波長（Ｌ）で除した値（Ｂ／Ｌ）を示している。また、横軸には波の周期（秒）を合わせて示している。そして、グラフ中、黒の四角で示した点は従来例（ジャケット構造体のみのもの）を示し、白丸が本実施の形態を示している。
【００２２】
図５から分かるように、本実施の形態においては、Ｂ／Ｌが0.1〜0.3の範囲では対象とした全ての波において反射率が0.6以下になっており、消波機能を十分に発揮していることが分かる。なお、現地施工に当たっては、対象とする波の波長との関係で、Ｂ／Ｌを約0.07、または約0.2になるようにＢの値を設定すれば、格段の消波効果が得られる。そして、本実施例は背面壁１９を予め工場等で設置できるので、現地施工する場合には困難となる距離Ｂの設定も比較的容易にでき、効率的な消波機能の発揮が可能になる。
【００２３】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２の側面図であり、実施の形態１と同一部分及び相当する部分には同一の符号を付している。
本実施の形態においては、消波パネル１５をジャケット構造体７の中間部に設置することによって、実施の形態１における不透過壁１７及び背面壁１９を無くしたものである。
本実施の形態の考え方を示す。消波機能の面だけを重視すると、実施の形態１のように、消波パネル１５の下方に不透過壁１７を設け、さらに背面壁１９を設けるのがよい。しかし、コスト面を重視すればできるだけ、構成は単純な方がよい。
【００２４】
ところで、岸壁が設置される海底面は通常は陸側が高くなった傾斜整形面９となっており、また、岸壁の背後には土留工８が設けられているという地形状の特徴がある。海底に傾斜面があることから消波パネル１５をジャケット式構造物の中間部に設置するのであれば、傾斜面の途中ということにもなり、この傾斜面が不透過壁としての機能をある程度果たしてくれると考えられることから、不透過壁を省略することも可能である。
また、土留工８があることことから、これに背面壁として機能を持たせることによって背面壁を省略することも可能である。
このような知見に基づいて、不透過壁１７及び背面壁１９を省略したものである。
【００２５】
したがって、この実施の形態２においては、傾斜整形面が不透過壁として、また土留め壁が背面壁としてそれぞれ機能する。
【００２６】
図７は本実施の形態２における実験対象断面の説明図であり、図７（ａ）は実験対象とした断面図、図７（ｂ）は消波パネル１５の一部を正面から見た図である。
実験対象は、図７（ａ）に示すように、床版の奥行き：２０ｍ、最低水位を基準として海底地盤の深さ：１４．５ｍ、消波パネル１５の水没部深さ：３．１ｍ、土留工８と消波パネル１５との距離Ｂ：８ｍである。
なお、消波パネル１５は、図７（ｂ）に示すように、上下縁部に０．５ｍの不透過部を有している。また、消波パネル１５の各寸法は図中に付記した通りである。さらに、図中のｌ1、ｌ2の関係はｌ2／ｌ1＝０．１５である。これらから分かるように、本例の消波パネル１５の開口率は４．４×０．１５／５．４×１００＝１２．２％である。
実験は、この断面を１／３０縮尺でモデル化した模型を用いて行ったものであり、実験装置は図４と同様のものである。
【００２７】
図８が実験結果を示すグラフであり、グラフの軸等は図５と同様である。
図８から分かるように、Ｂ／Ｌが0.1〜0.3の範囲では十分に消波機能を発揮していることが分かる。
そして、本実施の形態によれば、消波パネル１５を設けるだけで消波機能を発揮でき、コスト面でのメリットが大きい。
【００２８】
実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３の側面図である。本実施の形態においては、実施の形態２における消波パネル１５の下部に不透過部１５ａを設けたものである。実施の形態２のものでも十分に消波効果を発揮できることが分かったが、消波パネル１５をジャケット構造体の中間部に設けた場合には、海底地盤が傾斜しており、海底までの距離が短いことから、消波パネルを若干だけ延ばすことで、実施の形態１の不透過壁１７とほぼ同等にできる。
【００２９】
図１０は本実施の形態３における実験対象の説明図であり、図１０（ａ）は実験対象とした断面図、図１０（ｂ）は消波パネル１５の一部を正面から見た図である。なお、消波パネル１５の下部に不透過部１５ａを設けた以外は実施の形態２を示した図７と基本的に同一である。
消波パネル１５の各寸法は図中に付記した通りである。また、図中のｌ1、ｌ2の関係はｌ2／ｌ1＝０．１５である。これらから分かるように、本例の消波パネル１５の開口率は４．４×０．１５／８．１×１００＝８．１％である。
【００３０】
ここでも、実施例１と同様に、縮尺１／３０でモデル化して実験を行った。図１１が実験結果を示すグラフであり、グラフの軸等は図５と同様である。
図１１から分かるように、Ｂ／Ｌが0.1〜0.3の範囲では従来の消波機能を有しないものに比較して十分に消波機能を発揮していることが分かる。また、実施の形態２と比較しても消波性能が向上していることが分かる。そして、Ｂ／Ｌを0.17程度にすると最も消波機能が高い。
本実施の形態によれば、消波機能を向上しながら、コストも低減できる。
【００３１】
なお、上記の実施の形態においては、岸壁を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、護岸等の他の港湾構造物においても同一の構成で同様の効果を奏することができる。
【００３２】
また、実施の形態２，３において、消波パネル１５をジャケット構造体７の中間部に設けた例を示したが、これは床版１１の奥行きが２０ｍという幅広のために、土留め壁を背面壁として機能させるには、結果的に消波パネル１５の位置がジャケット構造体の中間部に配置されたということである。
したがって、床版１１の奥行きが狭い場合には消波パネル１５の位置はジャケット構造体の前寄りに配置される。例えば、床版の奥行きが１０ｍの場合には、消波パネル１５はジャケット構造体の前面に配置されることになる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、ジャケット式構造物に開口部を有する消波パネルを鉛直方向に取り付けたことにより、簡単な構造で消波機能を発揮できる港湾構造物となる。また、ジャケット構造体を基本構造としていることから消波パネルを予め設置することが可能であり、水中での複雑な施工が不要となり、消波機能を付加するためのコスト増加も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の斜視図である。
【図２】  本発明の実施の形態１の側面断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態１の実験対象断面の説明図である。
【図４】  本発明の実施の形態１の実験装置の説明図である。
【図５】  本発明の実施の形態１の実験結果を示すグラフである。
【図６】  本発明の実施の形態２の側面断面図である。
【図７】  本発明の実施の形態２の実験対象断面の説明図である。
【図８】  本発明の実施の形態２の実験結果を示すグラフである。
【図９】  本発明の実施の形態３の側面断面図である。
【図１０】  本発明の実施の形態３の実験対象断面の説明図である。
【図１１】  本発明の実施の形態３の実験結果を示すグラフである。
【図１２】  従来の桟橋の側面断面図である。
【図１３】  従来のジャケット式岸壁の側面断面図である。
【図１４】  ジャケット構造体の斜視図である。
【図１５】  従来のケーソン式岸壁の側面断面図である。
【図１６】  従来の消波機能を備えた桟橋の側面断面図である。
【符号の説明】
１  岸壁
５  杭体
７  ジャケット構造体
１３  開口部
１５  消波パネル
１７  不透過壁
１９  背面壁
【図１】
0003760738.tif 000002
【図２】
0003760738.tif 000003
【図３】
0003760738.tif 000004
【図４】
0003760738.tif 000005
【図５】
0003760738.tif 000006
【図６】
0003760738.tif 000007
【図７】
0003760738.tif 000008
【図８】
0003760738.tif 000009
【図９】
0003760738.tif 000010
【図１０】
0003760738.tif 000011
【図１１】
0003760738.tif 000012
【図１２】
0003760738.tif 000013
【図１３】
0003760738.tif 000014
【図１４】
0003760738.tif 000015
【図１５】
0003760738.tif 000016
【図１６】
0003760738.tif 000017