東日本大震災特集

東日本大震災
災害復旧現場レポート
あしおと〜あれから2 年 聞こえてきた復興への跫音〜
港湾岸壁

石巻漁港 災害復旧工事 

P. 2

河川堤防

利根川 災害復旧工事 

P. 6

市街地再生

石巻市 都市再生計画を聞く 

P. 9

観測史上最大の地震と想定外の大津波で、数多くの社会インフラが破壊、消失、寸断された東日本大震災。前号（明日を築く 80 号）では東北沿岸を中心とした各種構造物の被災の模様と復旧に向けた取り組みをレポートした。
震災発生からすでに 2 年が経過し、被災各地ではインフラ復旧に向けたプロ
ジェクトの数々が本格稼働している。今号ではそうした災害復旧プロジェ
クトの現況をレポートしながら、インフラ再生と今後より安全で堅牢な社会構築のために果たされる鋼管杭・鋼矢板の適用事例を紹介する。

石巻漁港災害復旧工事／西港工区での鋼矢板打設状況

1本港－ 7m 岸壁で打設終了後控え工を行う鋼矢板の状況

港湾岸壁

国内有数の漁業基地復権のため
鋼管杭・鋼矢板を駆使した施工の数々〜石巻漁港 災害復旧工事〜

被害甚大な漁港施設に鋼材を用いた本格復旧が開始される

災状況と応急復旧、および復興計画の後半より、鋼管杭および鋼矢板を用い

概要は前号 80 号でも詳報したが、平成

た施工が行われている。

24 年度に入り復旧事業も本格化。昨年

特定第 3 種漁港として三陸沿岸随一の施設規模と水揚量を誇る石巻漁港が、東日本大震災で受けた被害は甚大なものであった。震度 6 強のC 工区

揺れに伴う地殻変動と地盤（279m）の液状化で、防波堤先端部で−7m 岸壁

最大 3m、漁港区域全域で平−6m 岸壁

均 1m30cm 程度の地盤沈下を

本港

西港

起こした。
ま た、波 高 7 〜 8m 規 模 の津波による被害も深刻なもので、東波除堤の流出に象徴−6m 岸壁
D 〜 F 工区
（179m）−7m 岸壁（270m）

西防されるように係留用の桟橋や岸壁等の諸施設が破壊、ま

波

堤
Ⅲ
区

西防波堤Ⅱ区

たは沈下による浸水被害をこうむるようになった。
石巻漁港の震災による被石巻漁港 施設概要図

2

－ 6m 岸壁 平面配置図

前面鋼矢板、控え鋼管杭とも原形復旧に基づき新設される

矢板との間を約 13m のタイロッドでは、既設の矢板よりも若干前出しでの結束して控え工とする方法が採用され新設が行われた。また、既設エプロンている。

石巻漁港本港の西側に位置し、設計部で陥没した H 形鋼に関しても、鋼管

水深－ 6m の係留岸壁を約 700m 規模

杭での新設が決定。平成 23 年 10 月よで備える西港では、震災被害により全り鋼矢板打設を含めた本体工事が着工

域で約 1.15m の沈下を記録し、護岸前されている。

気象条件に配慮しながら迅速な施工が可能な鋼矢板工法

面の鋼矢板頭部変位は矢板法線の出入

西 港 － 6m 岸 壁 の 復 旧 延 長 は 総 計

新設護岸の前面に打設される鋼矢板りが最大 46cm で海側にはらみ出すと458m となるが、今回着工がされたのは上部 1.6m に重防食被覆が施され西いう状態になった。

は西側部分にあたる D 〜 F 工区 179m。

港全体（C 〜 F 工区）で約 930 枚が使用されている。

本施設の災害復旧の方針としては、

旧護岸に対する前出し法線 1.7m で鋼原形復旧の原則に基づきながら沈下部

矢板を打設。エプロン部にはφ 600・

1m 以上の沈下を記録している被災の嵩上げを目的とした設計がなされ、

L12 〜 17m の鋼管杭を打設し、前面鋼護岸での施工となることから、潮位変－ 6m 岸壁 復旧標準断面図

3

法線ズレを起こした鋼矢板について

港湾ならではの波浪状況に留意しながら打設が行れた況に戻りつつある漁港機能に与える影
響を最小限に抑えつつ、水際の港湾工事ならではの難しい気象条件をもにらみながら復旧に向けた施工が続けられている。

本港－7m 岸壁では
鋼矢板・鋼管杭施工を完了
一方、石巻漁港の本港となる－7m 岸
壁では、昨年 3 月から12 月の期間で鋼管杭による控え工までの施工を完了している。工法、および設計は－6m 岸壁と同様に原形復旧によるもので、本港
西側約 270m の施工延長の岸壁に、重防食被覆（上部 1.45m）と電気防食が施された鋼矢板が 464 枚と鋼管杭φ 900・
L15.5 〜 17.0m（SKK400）が 114 本使用されている。本工区では潮位変動の兼動の度合いによっては施工を見合わせ

側の C 工区 279m は、その後に本体工ね合いから、特に昨年 12 月を中心に夜ざるをえない時間帯もあり、冬の季節事が着手されて平成 25 年度中の完工

間施工が行われるなど、施工管理の難風に影響される波浪と風速の度合いにが計画されている。

しい現場であった。軽量盛土による埋よっては、浸水量が高くなるので作業操業する漁業関連船舶の水揚げや係

め戻しと上部コンクリート工を含めた効率とともに安全性確保に細心の注意

留の機能など、徐々に震災前の稼働状完工は、本年 5 月末を予定している。

を払う必要がある施工現場であった。
現在、D 〜 F 工区での鋼矢板打設は

工区

復旧延長

鋼矢板数量

約 25％が終了し、今後エプロン部の鋼C 工区

279.0m588 枚

管杭と並行しながら打設が進められて

D 工区

43.8m

73 枚

E 工区

90.0m

180 枚

F 工区

45.4m

90 枚

合計

458.2m931 枚

270.8m464 枚

いく予定である。その後、現地盤の掘工事名

石巻漁港－ 6m 岸壁
災害復旧（その 2）工事

削、タイロッド施工、埋め戻し、上部
コンクリート工と経て、原形復旧が完了するのが本年 7 月めど。残る西港北－ 6m 岸壁 バイブロハンマによる鋼矢板打設状況

石巻漁港－ 7m 岸壁
災害復旧工事

重防食被覆が施された鋼矢板

4用いた原形復旧も予定されている。
震災発生から 2 年

法線
前出し
法線
旧岸壁
線
岸壁法
準線
測量基

誇る石巻漁港の完全復旧に向けた諸工業従事者が操業を再事は、水産関係の操業に配慮しながら、開。水産加工施設も

-1.00
腹起し
2-［250×90×9×13

今後、順次進められていくが、今回レ復旧しながらかつて

重防食工(+0.45〜-1.00)

ポートした両岸壁を端緒として、いまの賑わいを取り戻そ

ようやく緒に就いたばかりである。

うという石巻漁港だ(+0.50)

2.0％

2.0％

+2.79

-0.60

(±0.00)

1:
0.70
0.40

電気防食
(20年)

1.10

そのまま残されているほか、後背地にされる自然災害へもは道路や漁業関連施設用地にこれから万全の備えを早期にも修復の必要がある箇所も多く、石巻回復する必要があ

漁港全体の復旧にはまだ数年かかる見る。こうした、重要

1.

+1.60
5 (+1.00)(+0.50)(-0.15)新設 鋼管杭 φ600×9t(SKK400)@2.40m L=9.00m

エプロン舗装(圧縮強度18N/mm2) t=20cm
11.00

-7.40

既設 タイ材(高張力鋼)φ50mm c.t.c.2.0m
既設 Ｈ形鋼 388×402×15×22@2.00m L=13.00m(-12.00)(-13.15)

既設 鋼矢板VL型(SY295)
L=21.50m線

岸壁法(-20.50)(-21.65)

沈下前
沈下後

0.45

10.00
8.75

別途施工
0.80

(20.50)

H.W.L.+1.70

漁港の復権のために

L.W.L±0.00+1.85(-0.15)(-1.15)

+1.45

+1.28
(-0.15)(-0.65)

タイロッド ( 高張力鋼 )L=20.0m φ50m/m c.t.c.2.0m
ピット取付部 L=20.0m φ55m/m
エプロン舗装 ( 曲げ )45kg/cm ) t=25cm
As
上層路盤 ( 安定処理 )t=5cm-30.40下層路盤 (40m/m 以下ラン ) 平均 t=27cm

現況水深 -8.50 ( 最大値 -8.30m)-7.50
設計水深 -9.0023.00

エプロン舗装 ( 曲げ )45kg/cm ) t=25cm
下層路盤 (40m/m 以下ラン ) 平均 t=20cm

Ｈ形鋼 388×402×15×22@2.00m L=13.00m

鋼矢板 VL 型 (SY295)
L=21.50mを占めていくことであろう。

(-21.65)(20.50)－ 7m 岸壁 被災断面図

55(-0.65)－ 7m 岸壁 標準断面図

今後とも大きな比重

被災時のままの亀裂

1.

1:

5

路盤(クラッシャラン C-40) t=25cm

最大水深-8.30

新設鋼矢板

1:

タイ材(高張力鋼)L=20.0m φ50m/m c.t.c.2.0m
ピット取付部 L=20.0m φ55m/m

1.10

現況平均水深-7.40 中詰石設計水深-9.00

1.

新設
タイ材(高張力鋼690)φ50mm c.t.c.2.4m

もに、今後再び想定たしていく役割は、

+2.98

0.80

2.0％

+2.00

よって蛇行・変形したままの波除堤がは、今後、大規模なジャケット工法を

10.35

仮設道路

鋼矢板VL型(SY295)
L=21.50m

じめとした鋼材が果12.40(+1.00)が、従来の機能とと没する本港西防波堤側の－ 7m 桟橋で

別途施工
0.80

10.00

軽量盛土材

+3.00

漁港内を眺めれば、津波の波力に

鋼管杭・鋼矢板をは

8.75

0.45

防舷材(0.40×1.00)が経過し、徐々に漁

大きく沈下し、満潮時には半ば水

10.00

1.10〜1.50
0.45
1.60〜3.00

車止め

漁業基地としては国内有数の規模を通しである。

3.10

防舷材(0.40×1.00)

沈下

国内有数の水産機能回復に向け
鋼管杭・鋼矢板が果たす役割－ 7m 岸壁 タイロッドを用いた控え工の状況

1.15－ 7m 岸壁・鋼管杭打設状況

津波により蛇行・変形したままの波除堤(-13.15)最大 2m の沈下を記録した三和地区の川裏小段道路

河川堤防

大規模堤防にも効果が示された
鋼矢板による液状化対策工〜利根川右岸（請方・中谷・三和地区）災害復旧工事〜

首都圏の震災被害を更に拡大した液状化現象
東日本大震災は東北地方のみにとどまらず、首都圏を含めた東日本各地に大きな被害をもたらした。

による被害である。浦安市を中心に約

特に、千葉県では成田市と印西市で8,000 世帯が影響を受け、都市ライフラ

県内最大となる震度 6 弱を記録したほインにも長期間影響を与えた液状化現

か、多くの市町村で震度 5 弱以上の大象は、報道でも大きく取り上げられ記

きな揺れに見舞われた。

憶に新しい。この、液状化による被害は

この結果、建物被害だけでも 9,000
棟以上が全半壊するなど、首都圏最大の被災地となった。
本震による建築物への被害のほか旭市を中心とした甚大な津波被害など、
三陸沿岸の各地域同様の複合災害の様相を呈した千葉県内だったが、特徴
災害復旧工事位置図

施工地区平面図的な現象としてあげられるのが液状化

沈下量 30cmを記録した天端部は出水期前の 4 月には緊急復旧処置がされ本格復旧に備えた6

都市部のみで深刻化したわけではなく、各種インフラにも大きな影響をもたらした。その一つが、今回、災害復旧をレポートする河川堤防への影響である。

液状化とそれに伴う側方流動で大きな変状をみせた河川堤防
千葉県の利根川本流域でも震災により、河川の堤防や護岸など多くの箇所に被害が発生した。その数は、利根川下流河川事務所管内だけでも、右岸の三和堤防被災状況

千葉県側と左岸の茨城県側で合計 77

ここで注目しておき箇所（堤防 52・護岸 25）にものぼった。

たいのは、このエリアの利根川右岸（千葉県側）河口から約

堤防の変状被害は天端70km 地点付近の印旛郡栄町請方・中部のほかは川裏法面に谷・三和地区でも河川堤防が約 1.1km

集中している点である。

にわたって天端の沈下や亀裂、堤防法

川表側に大きな被害が線の崩壊やはらみ出しという被害を出発生しなかった理由は、した。堤防の変状をもたらした主要因

昭和 60 年前後に漏水対は、堤体内の地下水と地盤条件に起因策や災害復旧を目的とする液状化である。その被害状況を、した工事が行われ、川表

三和地区を例にみていこう。

にはⅡ型とⅢ型を中心

まず、堤防天端は全体的に約 1.7mとした鋼矢板と護岸がという大きな沈下量を記録し、川裏法施工されていたためと面においては縦断的に亀裂や沈下が発思われる。

生。クラック深さ、沈下量とも最大 2mに達するほどの変状であった。
こうした被害状況にいたるメカニズ

液状化による被災メカニズム

震災後の被害査定でも既設の鋼矢板活かした設計が検討された。

には顕著な変位は認められず、応急復
旧後の本復旧では、この既設鋼矢板をムは、次のように推定された。
1 堤体は、軟弱な粘土層の基礎地盤に砂質土を主体に盛土されたものであり、その間に浸透している地下水
位以下は非常に液状化しやすいと想定される。

工事名

工事延長

矢板延長

矢板型式

矢板長さ

枚数

H23 請方堤防災害復旧工事

630.1m

51.0m

Ⅲw

10.0m

85 枚

H23 中谷堤防災害
復旧工事

562.0m433.2m

H23 三和堤防災害
復旧工事

633.0m

633.0m

2 地 震 動 に よ り 堤 体

内部が液状化。堤体と基礎地盤が沈下することで、川表および川裏双方の法尻部の沖積砂層でも液状化が発生。
3 法 尻 部 の 液 状 化 から側方流動が発生し、川裏法面を中心に亀裂や段差、はらみ出し等の変形を生じさせた。

7

三和地区堤防災害復旧工事標準断面

Ⅲw

11.0m

377 枚

Ⅳw

12.5m

345 枚

Ⅲw

11.5m

1055 枚以上のような、経済性、迅速性、環境特性で優位性を発揮しながら、既設の鋼矢板とあわせて堤体の川裏法尻部を締切ることで、液状化とそれに伴う側方流動に十分に耐えうる工法として鋼矢板を用いた復旧工事が実施された。
鋼矢板の打設は平成 24 年 2 月より着工され、工区全域は 3m 道路を介して住宅地に隣接することから無振動の油
圧圧入引抜工で施工が行われた。狭隘
地での省スペースかつ静粛性の高い工法メリットを活かしながら、打設は 4月には完了。本復旧工事は非出水期内の同年 5 月に終了し、堤防天端部の舗
装工なども含めたすべての復旧工事は

鋼矢板の圧入状況

7 月に終了している。

大規模河川堤防へ今後ますます有用性が証明された鋼矢板
本工区で特徴的だったのは、すでに川表側に鋼矢板による護岸が設置されており、今回の震災でも十分な効果が証明されたことであろう。川裏側も同じ特性をもった鋼矢板で締切ること

床掘の上、油圧圧入機を用いて打設されたで、対策後の堤体は構造体としても力経済的で迅速な施工が可能
環境特性にも優れた鋼矢板工法
堤防の復旧にあたっては、災害原形【施工性】

省スペースでの施工が可能で鋼矢板圧入も迅速。非出水期で十分な対応が可能。

復旧の原則にのっとりながら液状化対策工法として鋼矢板工法が採用され学的なバランスがとれたものになったのではないだろうか。
大規模な河川堤防の分野においても、川表側の漏水対策護岸としての役
割に加え、堤体をより強固に維持する【経済性】

ための有効な工法の一つとして、災害た。地盤改良工法との比較検討では、

大量の発生土、用地確保、長期間の復旧対策だけなく今後ますます鋼矢板

周辺環境への影響、施工性、経済性の工期を必要とする地盤改良と比較しての活用が進むことが期待されている。

点で有利と判断された。その主な比較安価である。

【図表・画像 / 提供 利根川下流河川事務所】

メリットを以下にあげてみる。
【堤体への影響】

鋼矢板、およびドレーン施工に伴う床掘・埋戻しはあるが、地盤改良と比較すると切り返した堤体への影響は非常に少ない。
【周辺環境への影響】

施工に伴う天端道路への影響がない。また、鋼矢板圧入の騒音・振動も
油圧圧入機の採用で無振動施工が可能である。また施工に伴い発生する土量も少ない。

3m 幅の境界道路を接して宅地隣接する施工環境

8

約 46.5 ヘクタールの敷地が整備中の「新蛇田地区被災市街地復興土地区画」

市街地再生

新市街の造成もスタート
真の防災都市として再編はじまる石巻市
市内全家屋の 70％以上にあたる 5 万 3742 棟（平成 25 年 2 月末日現在）が全半壊または一部損壊するという被害に見舞われた石巻市。前号では平成 23 年 12 月に策定された震災復興基本計画に基づいた、新たな市街地開発や沿岸・半島部の高台移転などのプランを紹介した。震災より 2 年が経過し、石巻市の復旧・復興はどのように進んでいるのか。市街地区域の再生を中心に、その現状をレポートする。

瓦礫撤去も進み、“ 暮らし取り戻す ” 新市街地の造成にも着手
災害廃棄物の処理状況については、
地権者合意などが未解決で解体を残した家屋等を除けば、ほとんどが 1 次仮度末までに 169 戸の供用を開始する計画である。

民間事業者も活用し、4ヶ年で4,000 戸の整備を目指す
入居資格については、先の自力でのゆる、震災瓦礫の撤去率はほぼ 100％

再建困難に加え、河川堤防や高盛土道となっており、復旧への初動は完了し路など津波防御施設の建設に伴い移転ている状況である。

をしなければいけない被災者が優先対組みが進められているのが、復興公営住宅の建設整備である。

事業進捗状況については、約 1,510
戸が用地確保も含めて設計着手済み
で、うち約 150 戸が用地交渉から施工

仮設住宅と民間の賃貸住宅約 5,200 戸までの早期供給を可能にするため、民を借上げた “ 見なし仮設住宅 ” とをあ間賃貸住宅借上げ型の復興公営住宅とわせて、約 3 万人の被災者が仮住まいなっており、この 4 月から順次入居をとは、そうした中で自力での住宅再建

約 350 戸という規模の大きな復興公営

象となっている。

現在、石巻市では約 7,000 戸の応急という形で暮している。復興公営住宅

石巻市が事業主体となる案件も、新蛇田地区では土地区画整理事業地内に置場まで運搬済みとなっている。いわそうした中、焦眉の課題として取り開始する。

■ 高盛土道路 が困難な被災者に向けた恒久的に提供される賃貸住宅で市営住宅と同等のものである。
石巻市では平成 28 年度末までに累計で約 4,000 戸の復興公営住宅を整備することになっており、このうち今年

9

防潮堤のほか高盛土道路で備え、その間を非可住地とすることで、津波の減勢を図り、市民の安全を確保する

石巻市街地の復興計画概況

住宅の整備を予定しており、平成 26 年

合意形成や各地区とも移転後の将来プ

第二防御ラインとして高盛土道路を新

12 月から一部入居が開始される予定

ランの見極めなど、困難も多い沿岸・設。その間は、産業系の諸施設や緑地となっている。

半島部の高台移転だが、石巻市では全整備などで原則非可住地とする都市計

平成 26 年度には約1,800 戸、27 年度に47 地区約 2,800 戸を対象に事業化し、画の要となる高盛土道路が完成して市は約1,300 戸を上積みする計画で、市民

平成 26 年度以降、順次、宅地供給をし民の目と日々の利用に供されたときこの生活再編を目指した新しい市街地づていく計画を立てている。

そ、石巻が真の防災都市として機能しくりの事業化を加速させる構えである。

困難の多い半島部の高台移転は緒に就いたばかり

はじめ、復興から発展へと転化する瞬

防災都市の要として機能待たれる高盛土道路の完成間だと思われる。
あの忌まわしい災害の発生から2年。さまざまな混乱と苦難を乗り越え

このように、市民の居住区を再編しなて、本格化してきた石巻の復興事業の一方、沿岸・半島部についても防災

がら復旧・復興を目指す石巻市だが、そ数々。もちろん、いずれの取り組みも

集団移転促進事業にのっとり、石巻、の象徴となるのが平成 27 年度内に完成はじまったばかりであり、真の復興を

牡鹿、雄勝、北上の 4 地域 9 地区で住宅を目指している、海岸エリアを横断する

成し遂げるまで、われわれ産業界とし団地の高台造成が、この 3 月から起工

高盛土道路ではないだろうか。

てもさまざまな人的、技術的な応援をされている。
用地確保や山林をいかに効率的に造成するかという課題とともに、住民の3・11 の大津波の被害を教訓に、第惜しむことなく提供していけるよう注

一防御ラインとして海岸の防潮堤を、視し続けなければいけないだろう。

■ 新渡波地区・新渡波西地区土地区画整理事業■ 震災遺構保存検討 ■ 新蛇田地区土地区画整理事業 

被災者の生活再建の場として、宅地だけでなく公園・道路も整備され、新たな住宅市街地となる新蛇田地区

新渡波地区でも約 100 戸の復興公営住宅の用地取得が完了しており、平成 27 年度からの供用が予定されている

いまも震災時の記憶を生々しく残す門脇小学校や旧北上川の中瀬地区を震災遺構として保存すべきという声もある（出典：市報いしのまき2013 年 2 月 15 日号）

10

日和山より旧北上川中瀬を望む

東日本大震災特集

東日本大震災２次報告
1 各分野における検討の概要（1）道路・鉄道分野
1 次調査では、津波により上部工・下部工が流出した橋梁を除き、基礎本体部に大きな変状は確認されなかっ当協会では、「平成 23 年（2011 年）東北地方太平洋沖地震」発生後、道路・鉄道技術委員会、建築基礎技術委員会、港湾技術委員会、鋼矢板技術委員会に震災対策チームを設置し、各分野の鋼構造物（鋼管杭・鋼管
矢板・鋼矢板）について目視による 1 次調査を実施、その結果を平成 23
年 10 月「東日本大震災 1 次調査報告書」として報告した。
「東日本大震災 2 次報告書」では、1 次調査報告書において「今後の課題」とした検討事項や鋼構造物の被災原因の究明等を中心に、その検討結果をとりまとめた。

ものの、津波による杭基礎建物の被災事例がみられたため、① 1 次調査した石巻市内の鋼管杭基礎建物に作用した津波荷重の推定②宮城県牡鹿郡女川町での杭基礎建物の転倒原因の推定を行った。

た。しかし、今回の地震では、国内観測史上最大のマグニ
チュード 9.0 を観測したことから、本地震動における基礎（3）港湾分野の健全性について検証を行った。検討対象は、実構造物で広範囲にわたり、重力式防波堤や防潮堤に壊滅的な被害の実験事例（載荷試験等）が極めて少ない鋼管矢板基礎とが確認されたにもかかわらず、岸壁や護岸構造物の被害はした。

限定的であった。しかしながら、鋼構造物において、これまでにないような被災事例も確認されたことから、（2）建築分野
1 次調査では鋼管杭基礎建物の被災は確認されなかった

11①耐震強化岸壁「S 港 T 埠頭 2 号岸壁」でのはらみだし②控 え組杭式鋼矢板岸壁の一部区間においてタイワイ東日本大震災特集

ヤー破断と鋼矢板爪の離脱が見られた「相馬港 1 号埠

「河川堤防」においては鋼矢板による耐震補強の効果が見頭岸壁」の一部倒壊られた。また、津波により重力式構造物に被害が生じてい③カーテンウォール式波除堤において鋼管杭の破断が発生した「石巻漁港波除堤の鋼管杭」の破断るにもかかわらず、「二重鋼矢板仮締切り堤」は構造形式としてほぼ健全な状態を維持し、津波に対する根入れ構造物の 3 事例を取り上げ、被災原因の究明に取り組んだ。

の適応性の高さも確認されたことから、①鋼矢板による河川堤防の補強効果について解析的検討（4）鋼矢板分野②
「二重鋼矢板仮締切り構造」の津波に対する有用性の河川堤防や道路盛土等での液状化等による沈下・法面崩

検証壊、海岸堤防の津波による崩壊等の被害があったものの、を実施した。

2 道路・鉄道基礎の被災・無被災検討報告あったと考えられる。

2.1

全体概要 

2.2

鋼管矢板基礎某案件における無被災検討 （1）検討目的（1）被害状況の概要

1 次調査報告書において津波による被害以外では鋼管杭道路・鉄道分野における橋梁基礎の被害は、随時、応急系基礎に関して概ね無被災が確認できたことを報告した

復旧が進み、早期に高速道路・国道・新幹線等がほぼ通行

が、各公的機関の震災報告においても同様の傾向であっ可能となったことからも、甚大な被害は確認されていない。

た。

また、津波により上部工・下部工が流失した橋梁があっ

しかしながら、今回の東日本大震災はわが国観測史上最たものの、地震動のみによる基礎本体の損傷は軽微であっ大のマグニチュ－ド 9.0 を観測した地震動によるものであたものと推測される。

り、このような地震動を受けた地域の基礎がほぼ無被災であったということに着目し基礎の健全性に関して追加解析（2）1 次調査報告書の概要を実施し検証を行った。

今回の調査では、公開調査結果やヒアリング結果を基に調査対象としては、継手構造を有するという特徴を持

鋼管杭基礎・鋼管矢板基礎の被災調査箇所の選定を行い、ち、杭基礎に比べ載荷試験例が極めて少ない（水平載荷試

鋼管矢板基礎 14 件、鋼管ソイルセメント基礎 6 件、回転杭験 9 例）鋼管矢板基礎とした。また対象橋梁は 1 次調査報告

3 件、計 23 件の現地調査を行った。

書で調査した鋼管矢板基礎案件のうち、基礎近傍の強震記

基礎本体の損傷には下記のような傾向があった。

録波形から震度が大きく、かつ上部構造の仕様や原設計のa）盛土構造自体の崩壊

設計結果が分かるような設計計算書が入手可能なものとしb）背面盛土部の崩壊による段差た。

c）支承部破壊に伴う上部工の移動による段差（2）検討方法d）橋脚のせん断破壊e）路面のひび割れ

本橋梁付近の強震記録波形（K-net）から加速度応答スペ

今回の鋼管杭基礎、鋼管矢板基礎の調査においても支承クトルに変換し算出した作用力にて設計し、現設計と比較

部の変形（写真 2.1）、や橋台部での堤防法面のひび割れ（写する。但し、本橋梁の L2 の設計は、実際より数倍の地震動

真 2.2）、桁端部でのずれ（写真 2.3）は若干確認されているの設計水平震度を用いている。このことから本橋梁は、地が、基礎本体部に大きな変状は見られておらずほぼ健全で震による損傷もなく、早期に供用されていることもあり、

写真 2.1 支承部の変形

写真 2.2 堤防法面のひび割れ

写真 2.3 桁端部のずれ

12東日本大震災調査報告

L1 にて比較することとした。

kh

：設計震度

α max ：基礎の固有周期に対する応答加速度（gal）
・宮城県橋梁（平成 14 年道路橋示方書準拠）
・鋼管矢板基礎

・設計震度したがって、kh ＝ 0.31 とする。

φ 1000 × t14（SKY400）
L ＝ 35.0m

・固有周期 T：重力加速度（980cm/s2）g1）対象橋梁n ＝ 28 本（円形）橋軸方向：T ＝ 0.76（s）（4）荷重条件
1）原設計と強震記録波形より求められた荷重の比較

直角方向：T ＝ 0.75（s）

設計震度が、原設計の値と強震記録波形より求められ

kh ＝ 0.30（L1 地震時）

る値とほとんど同じであったことより、柱下端におけ・耐震設計上の地盤種別：Ⅲ種地盤

る荷重は、ほとんど変わらなかった。

なお、検討にあたっては、液状化低減係数および継手のせん断特性（せん断剛性およびせん断耐力）は L1 に統一した。

2）強震記録波形を考慮した荷重

強震記録波形の最大加速度 302.653gal（ 震度 0.31）が鉛直方向の慣性力として作用した場合を考慮するため、以下に鉛直荷重を整理する。なお、水平力と曲げモーメ

2）計算モデル以下の 3 つのモデルにて計算を実施し、原計算の L1 地震

ントは、（表 2.1）の作用力とする。

時の結果と比較を行う。
①弾性床上の有限長ばり②継手のせん断ずれを考慮した仮想井筒ばり
（地盤抵抗要素：線形）③継手のせん断ずれを考慮した仮想井筒ばり
（地盤抵抗要素：バイリニア型）（5）計算結果
原設計の震度および強震記録波形にて算出した修正震度における計算結果一覧表を表 2.3 に整理する。
変位については、L1 許容値の 20% 程度、応力度については L1 許容値の 50% 程度（本体部応力度）、支持力については、設計モデルの違いもあるが、L1 許容値の 40% 〜 70%、（3）設計震度算出

引抜きについては、②、③モデル（仮想井筒ばりモデル）でK-net よりダウンロードした強震記録波形の生データを発生しているが、全本数（28 本）の 10% 〜 30%（許容値は加速度応答スペクトルに変換し、その結果と本橋脚の固有

押込み極限＋引抜き＝ 60％）であり構造に影響を及ぼすレ周期より、応答加速度は、308.498（gal）と算定された。
その結果、検討に用いる設計震度は、下記のように算定された。

表 2.1 荷重の比較（柱下端）【橋軸方向】

kh ＝α max/g ＝ 308.498/980 ＝ 0.31479
ここに、

現設計（kh ＝ 0.30）

震度修正（kh ＝ 0.31）

比率

V（kN）

24857.08

24857.08

1.000

H（kN）

7774.338022.91.032

M（kN･m）

133889.75

138314.88

1.033

現設計（kh ＝ 0.30）

震度修正（kh ＝ 0.31）

比率24857.08

24857.08

1.000【橋軸直角方向】

V（kN）
H（kN）

7671.33

7989.91.042

M（kN･m）

151280.27

15822.41

1.046

表 2.2 鉛直荷重の整理
項 目

図 2.1 検討モデル

13

鉛直力

V（kN）

はり重量

0

柱重量

10457.08

上部工反力14400.00

動水圧（地震時）－

中空内水（橋軸）0

合計24857.08

鉛直方向慣性力（＋） 24857.08×1.31 ＝ 32562.77 24857.08×0.69 ＝ 17151.39

東日本大震災特集

表 2.3 計算結果一覧【橋軸方向（地震時浮力考慮、液状化考慮）
】

検討ケース

現設計
（kh ＝ 0.30）

設計モデル

有限長梁

mm

9.0 ≦ 50.0

仮想井筒梁 仮想井筒梁
（L1）
（L2）
10.9 ≦ 50.0
12.3 ≦ 50.0

σ1 N/mm2 95.6 ≦ 210.0

支持力

支持力

9.3 ≦ 50.0
97.9 ≦ 210.0 97.7 ≦ 210.0 74.4 ≦ 235.0
仮締切り時 σ2 N/mm2 112.9 ≦ 210.0 112.9 ≦ 210.0 112.9 ≦ 210.0 112.9 ≦ 210.0
合成応力度 σ N/mm2 198.5 ≦ 210.0 200.7 ≦ 210.0 200.8 ≦ 210.0 187.3 ≦ 235.0
最大R
kN
1288 ≦ 3540 1294 ≦ 3540 2320 ≦ 3540 1016 ≦ 1979
鉛直反力
最少
P
kN
935 ≧－1104 929 ≧－1104 －96 ≧－1104－ 228 ≦ 0
鉛直反力
本体

δ

有限長梁

応力度

応力度

変位

【橋軸直角方向（地震時浮力考慮、液状化考慮）】

震度修正（kh ＝ 0.31）

検討ケース

現設計
（kh ＝ 0.30）

設計ケース

有限長梁

有限長梁

9.6 ≦ 50.0

10.1 ≦ 50.0

変位

δ

本体

mm

震度修正（kh ＝ 0.31）
仮想井筒梁 仮想井筒梁
（L1）
（L2）
12.2 ≦ 50.0
13.8 ≦ 50.0

σ1 N/mm2 103.0 ≦ 210.0 106.5 ≦ 210.0 109.5 ≦ 210.0 80.7 ≦ 235.0

仮締切り時 σ2 N/mm2 112.9 ≦ 210.0 112.9 ≦ 210.0 112.9 ≦ 210.0 112.9 ≦ 210.0
合成応力度
最大
鉛直反力
最少
鉛直反力

σ

N/mm2 205.6 ≦ 210.0 209.1 ≦ 210.0 212.6 ≧ 210.0 193.6 ≦ 235.0

R

kN

1294 ≦ 3540 1304 ≦ 3540 2531 ≦ 3540 1132 ≦ 1979PkN

929 ≧－1104 919 ≧－1104 －307 ≧－1104

①モデル
有限長梁

②モデル
仮想井筒梁（L1）－ 315 ≦ 0

表 2.4 計算結果一覧【橋軸方向】【橋軸直角方向】

①モデル
有限長梁

設計モデル

②モデル
仮想井筒梁（L1）③モデル
仮想井筒梁（L2）

U-D（+） U-D（-） E-W
kh ＝
kh ＝
kh ＝
0.31
0.31
0.31

U-D（+） U-D（-） E-W
kh ＝
kh ＝
kh ＝
0.31
0.31
0.31

U-D（+） U-D（-）
kh ＝
kh ＝
0.31
0.31

支持力

37%

44%

29%

66%

73%

58%

51%

58%

45%

引抜力

－

－

－

9%

－

30%

32%

25%

39%

鉛直反力

ベルではなかった。ちなみに、原設計の基礎平面形状は、橋脚形状の大きさから決定し、鋼管断面については、打撃③モデル
仮想井筒梁（L2）

E-W
kh ＝
0.31

U-D（+） U-D（-） E-W
kh ＝
kh ＝
kh ＝
0.31
0.31
0.31

U-D（+） U-D（-） E-W
kh ＝
kh ＝
kh ＝
0.31
0.31
0.31

U-D（+） U-D（-）
kh ＝
kh ＝
0.31
0.31

支持力

37%

45%

29%

71%

79%

64%

57%

65%

43%

引抜力

－

－

－

28%

3%

53%

32%

25%

39%

検討ケース
鉛直反力

E-W
kh ＝
0.31

検討ケース

設計モデル

2.3 まとめ 

工法の偏打の影響を考慮し決定しているため、許容値に対これらの結果により、今回の震災では橋脚の固有周期として余裕があったと考える。但し、仮締め切時の残留応力の関係からほぼ L1 地震動を若干超える震度を受けたが、を考慮した合成応力度の余裕はなく、原設計の基礎の決定

本対象基礎のような仮締切り兼用構造であれば原設計では要因は仮締切り時の合成応力度であった。

仮締切り時の合成応力度で仕様が決定することも多いた

強震記録波形による鉛直荷重を考慮した場合における鉛直反力の許容値に対する割合を表 2.4 に示す。
いずれのケースについても許容値内にあることが確認された。

め、変位、応力度、支持力において許容値に対して余裕を持つ結果であった。また、設計では対象外となっている鉛
直方向成分も考慮すると支持力においては若干厳しくなったが、それでも許容値以内であったため本対象基礎が無被災であったと考えられる。

3 建築基礎の被災・無被災検討報告
3.1

全体概要 

（1）被害状況の概要

杭基礎建物およびその周辺地域について被災調査を実施した。1 次調査報告書では、鋼管杭基礎の 3 建物について構造
躯体には被害がなかったこと（被害は外壁のみ）を報告した。
（3）女川町における杭基礎建物の転倒事例

今回の地震では、震源地に近い地域において非常に大き

女川町において転倒した杭基礎構造の建物は 4 件（図な地動加速度が観測されたが、地震動による被害は比較的

3.1、表 3.1 参照）である。
【江島共済会館】
・【旅館ビル】
・【水

少なかった。一方、東日本の太平洋沿岸部各地で観測され産加工物倉庫】は津波の流入方向に転倒していたのに対し、た大津波は、多くの地域で甚大な被害をもたらした。特に【女川交番】は津波の流入方向に対して直角方向に転倒し宮城県牡鹿郡女川町においては、杭基礎構造の RC 造・Sていた。
【旅館ビル】については、建物転倒後に約 70m 山側

造建物が転倒・移動するという被災事例も発生した。また、に流された模様である。

液状化による被害も茨城県・千葉県・埼玉県を中心に多数発生し、特に千葉県浦安市では市域の約 85 % で液状化が
発生した。

3.2

杭基礎建物における被災・無被災検討 

1 次調査では、津波による鋼管杭基礎建物の被災は確認されなかったものの、女川町では杭基礎建物の転倒被害が（2）1 次調査報告書の概要
津波被害が多数発生した宮城県石巻市内において鋼管発生した。これを踏まえ、建物に作用した津波荷重の比較等から、女川町における転倒原因の推定を行った。

14

東日本大震災調査報告

表 3.1 女川町における転倒建物（杭基礎構造）の被災状況
被災建物
構造・
規模

女川交番

江島共済会館

旅館ビル

水産加工物倉庫

RC 造 2F
長辺×短辺×高さ＝ 10m×4.8m×10m
塔状比：短辺＝ 2.08 長辺＝ 1.00

S 造 3F（一部 4F）
長辺×短辺×高さ＝ 16m×8.4m×12m
塔状比：短辺＝ 1.43 長辺＝ 0.75

RC 造 4F
長辺×短辺×高さ＝ 5.6m×5.6m×14.5m
塔状比：短辺＝ 2.59 長辺＝ 2.59

RC 造 2F
長辺×短辺×高さ＝ 20m×8.8m×10m
塔状比：短辺＝ 1.14 長辺＝ 0.50

元の位置より70m 以上西側（押し波方向）に流された模様
基礎杭にはφ300 の PHC 杭が使用されていた模様
大半の杭が建物の元の位置で破断
1 本の杭のみが建物が流された位置まで引きずられ折損
元の位置には 4 本の杭が 2m 程度引抜けた状態で残存短辺方向に津波（押し波）を受け転倒した模様
フーチング底面には杭と接続された痕跡が若干残っていたものの、①基礎杭の接合部分に鉄筋かごの痕跡等が確認できないこと②基礎杭がフーチングに埋込まれた痕
跡がないこと③フーチングせいが非常に小さいことから、フーチングと杭は接合されていなかったものと思われる

その場で北向きに転倒
基礎杭にはφ300 の PHC 杭が使用されていた模様
全ての杭は杭頭部付近で破断引抜かれた部分がフーチングに接続したまま露出
屋根及び壁面に衝突痕あり

●

●

●

●
●

被災状況

建物の短辺方向から津波を受けた模様
付近で撮影された津波映像から、大津波の第 1 波（押し波）が建物の 3 階部分に達するまでは転倒しなかった模様
基礎杭にはφ250 の PHC 杭が使用されていた模様
露出したフーチング底面には杭頭接合鉄筋（かご筋）、中詰めコンクリート、引抜かれた杭 1 本が残存引抜かれた杭の長さは 6.0m（現場溶接部にて破断？）
この 1 本の杭を除き、杭は建物の元の位置に残置されている模様

●

●

●

●

●

●
●

●

●

●

●

●

●

状況写真

注 1）より転載

注 1）より転載

注 2）より転載

表 3.2 石巻市と女川町における津波浸水高の比較
石巻市

女川町

地区

浸水高

地区

浸水高

石巻工業港

4 〜 5m

女川漁港

14.8m

中瀬地区

5.9m

竹浦地区

8.0 〜 11.0m

旧北上川右岸沿い（門脇〜中央地区）

3.3 〜 5.0m

女川浜地区
（町役場）

14.0m

門脇地区

6.7m

中浦地区

5.6m

鷲神浜地区
（町立病院）

17.6m

表 3.3 石巻市内の調査建物に作用した津波荷重の算出結果

建物名

サイロ
飼料工場

津波

波圧による
転倒モーメント（kN･m）

建物

波高 h 速度 u 幅 B 奥行 D 高さH 開口率α推定
階高（m） （m） （m） （m） （m） （%）
方法 A

3.5

10.0

推定
方法 B

45

15

25

5

2

82852

150

20

25

30

2

203496 98880

40258

図 3.1 女川町における転倒建物の位置と転倒方向（1）津波の浸水高（3）転倒原因の推定結果

表 3.2 に石巻市と女川町における津波浸水高の比較結果

津波浸水痕の調査結果から、女川町に到達した津波の最を示す。女川町に到達した津波の最大波高は石巻市に到達

大波高は 15m 以上であったと推定される。このため女川町した津波の 2 倍以上であったと推察される。

では、沿岸部の 4 階建て以下の建物は全て水没したものと判断される（転倒建物は、全て 4 階建て以下）。

（2）建物に作用した津波荷重
石巻市内の調査建物に作用した津波荷重の算出結果を表

1）女川交番

3.3 に、女川町内の転倒建物に作用した津波荷重の算出結

本建物が転倒した主な原因は、建物の水没により基礎

果を表 3.4 に、両地域の建物に作用した津波荷重の比較を

杭の曲げ耐力・せん断耐力が低下したところに、流出

表 3.5 に示す。石巻市の調査建物に対して女川町の転倒建

建物（女川共同ビル）が衝突、基礎杭がせん断破壊（破物では、作用水平力で 3 〜 12 倍強、転倒モーメントで 4 〜

断）したことによるものと推察される（写真 3.1 参照）。

24 倍強の荷重が作用した結果となる。

また、基礎杭の破断後に流出建物（女川共同ビル）が更に陸側に移動したことも転倒の一因と考えられる。

15

東日本大震災特集

表 3.4 女川町内の転倒建物に作用した津波荷重の算出結果
津波

建物名

建物

波高 h 速度 u 幅 B 奥行 D 高さH 開口率α推定
階高（m） （m） （m） （m） （m） （%）
方法 A

女川交番
江島共済
会館
旅館ビル

4.8

15.0

10.0

水産加工
物倉庫

10.0

10.0

表 3.5 石巻市の調査建物と女川町の転倒建物に作用した津波荷重の比較

波圧による転倒モーメント（kN･m）

30

2

42218

推定
方法 B

25830

16.0

8.4

12.0

40

3〜4 257069 106272

5.6

5.6

14.5

10

4

188177 81461

20.0

8.8

10.0

20

2

308256 123000

地区

石巻市

女川町

作用水平力／
建物幅（kN/m）

建物名

転倒モーメント／
建物幅（kN･m/m）推定方法 A

推定方法 B

推定方法 A

推定方法 B

原料サイロ

526

511

1841

895

飼料工場

388

377

1357

659

女川交番

2815

1076

8795

5381

江島共済会館

2823

1107

16067

6642

旅館ビル

4952

2006

33603

14547

水産加工物倉庫

3217

1230

15413

6150

ただし、波圧による転倒モーメントは次式により算出した。
推定方法 A：津波避難ビル等に係るガイドライン（内閣府、2005 年 6 月）
1 100 －α2Mr ＝ρg BH2（3h － H）
2 100
3
推定方法 B：津波からの避難のための構造物の設計ガイドライン（アメリカ合衆国連邦緊急事態管理庁、2008 年 6 月）

1 100 －αH
CD ρu2 BH
2 100
2ここに、ρ：海水の単位体積質量（t/m3）ρ＝ 1.025t/m3 CD：抗力係数 CD ＝ 2.0
γ：波の先端が構造物に衝突するときの衝撃力による割増し係数γ＝ 1.5
Mr ＝γ･

2）江島共済会館

建物の水没により基礎杭および杭頭接合部の曲げ耐力・せん断耐力が低下したところに建物の短辺方向から過大な波圧力を受けたこと、1 本の基礎杭を除いてフーチ

写真 3.1 大津波の第 1 波がかなり引いたころの状況：女川町役場屋上から撮影注 3）

ングと基礎杭を接合する鉄筋かごが杭体内の中詰め部
より抜け出したことが建物転倒の主な原因と推定され

えに、建物水没により押さえ力が低下したところに短る。

辺方向から過大な波圧力を受けたことが建物転倒の主な原因と推定される。

3）旅館ビル

本建物の主な転倒原因は、【江島共済会館】の場合とほ

3.3 まとめ 

ぼ同様である。若干異なる点は、フーチングと基礎杭は女川町に到達した津波の最大波高は 15m 以上であった

鉄筋等で接合されていなかったこと、頭部がフーチンと推察されるが、転倒建物には非常に大きな波圧力が作用

グ内に埋め込まれていた幾つかの基礎杭がせん断破壊

し、基礎構造にも過大な引抜き力が作用したことがわかっ（破断）したことである。

た。基礎構造に過大な引抜き力が作用しても、必ずしも破壊に至るとはいえないものの、今後の沿岸地域における建4）水産加工物倉庫

本建物では、建物と基礎杭が接合されていなかったう

4 港湾構造物の被災・無被災検討報告
4．1

全体概要 

（1）被害状況の概要

物設計では、基礎杭や杭頭接合部を含めた津波による建物転倒に対しても何らかの検討が必要であろう。

福島県から茨城県にかけては、港湾構造物の被災に影響を与える周波数成分（0.3 〜 1.0Hz）が比較的多かったため、地盤の液状化及び津波による岸壁の被害が見られた。
（2）一次調査報告書の概要

東北地方太平洋沖地震及び地震後の津波により、防波堤

JASPP の一次調査（現地調査）の結果、港湾鋼構造物のや防潮堤は、岩手県釜石市沖の防波堤の被災に代表される

被災は限定的であることがわかったが、一方で、これまで

ように、東北地方の多くの箇所で倒壊等の大きな被害を受に経験したことがないような被災状況も観察された。そのけた。

被災例を以下に示す。

一方、岸壁や護岸構造物の被害は限定的であった。青森
県から宮城県にかけては、港湾構造物の被災に影響を与え

1）S 港 T 埠頭 2 号岸壁のはらみだしる周波数成分（0.3 〜 1.0Hz）が非常に少ない地震動であっS 港は、T 埠頭の 2 号岸壁（−14m 水深、控え組杭の鋼管たため、岸壁の大規模な被害は発生しなかった。しかし、矢板式）で最大 0.65m 程度海側にはらみだしが発生した

16

東日本大震災調査報告（図 4.1 参照）。

2）相馬港 1 号埠頭岸壁の一部倒壊

地震時の安定性について設計的アプローチで詳細検討を行った。

2）相馬港 1 号埠頭岸壁の一部倒壊

相馬港 1 号埠頭の控え組杭の鋼矢板式岸壁の一部区間
で、タイワイヤーが破断したため海側に変位が生じ、鋼

3）石巻漁港波除堤の鋼管杭の破断

矢板爪の離脱が発生した（写真 4.1 参照）。

設計荷重を上回る大きな津波外力が作用したことによる被災と考えられ、鋼管の破断原因解明のためプッ
シュオーバー解析による検討を行った。

3）石巻漁港波除堤の鋼管杭の破断

石巻漁港のカーテンウォール式波除堤において、鋼管杭の破断が発生した（写真 4.2 参照）。
（3）2 次報告書での検討方針

4．2

検討結果 

4．2．1

S 港 T 埠頭 2 号岸壁での検討結果（1）鋼管矢板・控え杭の変形状況

JASPP では、上記に示す 3 例について被災原因究明を目的として以下の視点で詳細検討を行った。

国土交通省東北地方整備局仙台港湾空港技術調査事務所
では、鋼管矢板、控え組杭、タイワイヤーの被災状況について詳しく調査している。以下に調査概要と考察を記す。

1）S 港 T 埠頭 2 号岸壁のはらみだし

2 号岸壁の被災原因を明らかにするため国土交通省で

a

鋼管矢板

実施された調査結果の考察と、「FLIP」を用いた地震応

鋼管矢板の変形状況を把握するため、鋼管矢板内部を答解析にて詳細検討を行った。

ハンマーグラブにて土砂を撤去後に超音波測定器を垂下して 1m ピッチで変形状況の計測を行っている。2 号
岸壁Ⅱ区で鋼管矢板が最大変形した近傍の 2 点の計測
結果を図 4.2 に示す（計測された数値をもとに作図し

0.7m

た）
。また、前後 3 点の変形量から算出した曲率（3 点+3.6mを通る円の半径を算出）を併せて示す。これらの結果

タイワイヤ

から、大きく変形している可能性の有る地点に○印を切込砕石示している。杭頭付近と、標高−10m、−17m、−23m

基礎捨石付近で変形している可能性が読みとれる。最大曲率は

原地盤

SKY490φ1400t16

計画水深 -14m

0.02 であり、全塑性モーメントに対応する曲率を越えていることがわかる。

設計水深 -14.6m

SKK400φ1000t10
c.t.c=3.0m

SKK400φ1000t10
c.t.c=3.0m

b

控え組杭

鋼管矢板が最大変形した近傍の控え組杭の変形状態について掘削調査が行われた。押し込み杭に関して、設計時よりも 2 〜 3°海側に傾斜していることが確認された。

図 4.1 T 埠頭 2 号岸壁の被災概要

写真 4.1 相馬港 1 号埠頭の被災状況

17

写真 4.2 石巻漁港波除堤の被災状況

東日本大震災特集

60

40

20

0

0

-5

-5

-10

-10

-15

-20

-25

-25
海側
陸側
φp

0

-35
0.00000.0100海側への変形量（cm）

0.02000.0300

φ
（1/m）

40

20

海側
陸側
φp

-30

施工範囲②
（鋼管矢板位置：B）
60

施工範囲②
（鋼管矢板位置：B）

-15

-20

-30

施工範囲②
（鋼管矢板位置：A）

5

施工範囲②
（鋼管矢板位置：A）

標高（m）

標高（m）

5

0

-35
0.0000海側への変形量（cm）

0.01000.02000.0300φ（1/m）

図 4.2 超音波測定器による鋼管矢板の変形状況と曲率分布c

タイワイヤー

現地での載荷試験により損傷は無いことが確認されている。
（2）2 号岸壁の被災状況の再現計算
有効応力解析プログラム FLIP を用いて、2 号岸壁Ⅱ区の被災状況の再現計算を試みた。
a

地震動について

入力地震動は 2011 年東北地方太平洋沖地震による地震動の事後推定結果として（独）港湾空港技術研究所から（Case-1）

公開されたデータ（工学的基盤の 2E 波）を用いた。
b

地盤条件

解析地盤定数は、設計時の土質調査と、地震後の土質調査（PS 検層を含む）結果を用いて設定した。液状化に関するパラメータは、建築基礎設計指針に基づき設定した液状化抵抗を再現できるように要素シミュレーショ
ンで決定した。
c

解析条件（Case-2）
図 4.3 残留変形図（最大せん断ひずみ分布）

地盤の初期応力状態を再現するため実際の施工過程を考慮した多段階築堤解析を行った。また、鋼材の強度は、被「FLIP」による地震応答解析では、控え杭の周面摩擦を

災再現解析であるため平均的な値を用いることにした。

考慮（引き抜きを可能）とした解析（Case1）では岸壁

また、控え組杭の杭軸方向挙動の扱いを変えた 2 ケース

天端の残留水平変形量が 1.25m で実被害よりも過大なを解析対象とした。

結果となった。周面摩擦を無視（引き抜き不可）とした解析（Case2）では、残留水平変形量が 0.62m となり実

d

解析結果

被害と調和的な結果となった。両ケースとも被災して

2 号埠頭Ⅱ区に対する解析結果として、残留変形図と最いることは再現できているが、鋼管矢板の変形状態を

大せん断ひずみ分布を図 4.3 に示す。

さらに合わせるためには、1）受働側の地盤強度がもう18

東日本大震災調査報告

少し発揮される設定、2）控え杭の軸方向挙動の設定が照査項目重要と考えられる。

①鋼矢板護岸：曲げモーメントに対する応力度照査

さらに、控え杭の位置を、曲げを考慮した設計法で必要及び、フリーアースサポート法による根入れ長のとなる位置まで移動させた解析をおこなったところ、照査

杭に作用する横抵抗が増加して、残留水平変形量が 8 割②タイブル（控え索）：引張力に対する照査程度まで抑制されることがわかった。これは、押し込み③控 え杭（組杭）：押込み力、引抜き力、部材の軸圧杭の位置が鋼管矢板背後の地盤のせん断ひずみが多く

縮（引張）応力度照査

発生する地点よりも陸側に移ったため、杭の横抵抗が増加したことが影響しているものと考えられる。

b

検討結果
鋼矢板の応力度

4．2．2
a

相馬港 1 号埠頭での検討結果

供用年数 30 年として既往の設計計算書に基づき腐食解析条件と照査項目を見込む断面性能で照査した結果、設定した各ケー岸壁に開口が生じていた C-1-4 岸壁を対象に、地震動やスとも安全であった。

津波の影響を調べるため以下のケースで設計検討を実

鋼矢板の根入れ長施した。

Case2 の場合に根入れ不足との判定となった。

Case0：原 設計（設計震度 kh ＝ 0.1、地震時動水圧は考

タイブルの引張力

慮せず）設定した各ケースとも安全であった。

Case1：原設計震度（kh ＝ 0.1）＋地震時動水圧

控え組杭の支持力（押込み、引抜き）

Case2：Case1 に お け る 設 計 震 度 を 3.11 地 震 動（kh ＝設定した各ケースとも安全であった。

0.26）とする

控え組杭の応力度

Case3：潮位が低下し海底面が現れる場合、地震動なし

設定した各ケースとも安全であった。

Case4：引き潮時を想定（水陸満水）、地震動なしこの検討結果から、3.11 地震に対して鋼矢板の根入れ

各ケースの荷重イメージを図 4.4 〜図 4.6 に示す。照査が不足することがわかったが、局所的な被災状況を考項目は次の通り。

慮すると、動的応答解析による分析や津波の作用力の実験的・解析的検討も必要と思われる。

4．2．3
a

石巻漁港波除堤の鋼管杭の検討結果

検討の手順

まず、気象庁発表による周辺での推定津波波高 H ＝6.6m を砕波として作用させた時の発生断面力を検討し、次に、鋼管杭の M 〜φモデルを設定したプッシュオー
バー解析により東西の波除堤の耐力評価を実施した。
b

津波波高 6.6m 作用時の断面力

波力の設定は、漁港・漁場の施設の設計の手引きに従図 4.4 Case1 及び Case2 の荷重分布

図 4.5 Case3 の荷重分布19

図 4.6 Case4 の荷重分布

東日本大震災特集

図 4.7 砕波の波圧分布

図 4.9 波圧分布（PC 版考慮）
表 4.1 鋼材の M 〜φモデルに基づく全水平力計算
東波除堤

西波除堤

押し波
PC 版考慮

ΣH ＝ 1169kN
上部工水平変位 89mm

ΣH ＝ 1138kN
上部工水平変位 157mm

押し波
PC 版考慮

ΣH ＝ 1169kN
上部工水平変位 89mm

ΣH ＝ 1138kN
上部工水平変位 157mm

図 4.8 波圧分布（PC 版無視）い、図 4.7 に示す波圧分布を考慮。建設後 7 年間の腐食

図 4.10 P 〜δ曲線（東波除堤、西波除堤）PC 版考慮を考慮した断面応力度は許容応力の 4 〜 5 倍となった。
c

鋼材のM 〜φ関係に基づくプッシュオーバー解析結果に示す。図 4.10 より、鋼管杭が許容塑性率に到達する変部材の塑性化を許容し、かつ、靭性を損なわない範囲の位は西波除堤の方が 3 割程度大きく、変形性能に優れる

荷重（波高）を検討するため、道路橋示方書Ⅴ耐震設計（ねばり強い）ことがわかった。

編鋼製橋脚の方法に準じて鋼材の M 〜φモデルを設定
し、塑性化点の鋼材が許容曲率に至る際の全水平力を算出した。なお、波力は破砕の波圧（等分布荷重）を対4．3 まとめ 
S 港 T 埠頭（鋼管矢板式岸壁）、相馬港 1 号埠頭（鋼矢板象とした。

式岸壁）、石巻漁港波除堤（鋼管杭によるカーテンウォー

杭材の一部が許容ひずみに到達したときの波圧分布とル）について被災原因の検討をおこなった結果、現行の設

鋼材の塑性化位置を図 4.8 及び図 4.9 に示す。また、波圧計基準では発生した現象の再現が難しい面があることが明の合計値を表 4.1 に示す。

らかとなり、今後、設計法の改善へ向けた取り組みが必要

さらに、東西のそれぞれの荷重と変位の関係を図 4.10性であると考える。一方で、港湾分野の鋼管杭の塑性化を

20

東日本大震災調査報告

考慮した設計（地震応答解析やプッシュオーバー解析）でや限界ひずみ）まで考慮することで、「ねばり強さ」を発揮

は全塑性モーメントを折れ曲がり点とするバイリニアモデ

できるポテンシャルを有していることも分かった。今後、

ルを用いることが多いが、全塑性後の限界値（許容塑性率

径厚比に応じた適切な限界値の設定も課題と考えられる。

5 鋼矢板構造物の被災・無被災検討報告の、鋼矢板には損傷が無いことを確認した。

5.1

全体概要 

（1）被災状況の概要

5.2

検討結果 

（1）河川堤防における液状化被災再現解析
鋼矢板による河川堤防の補強効果の検証を目的に、東北

東北地方太平洋沖地震では、河川堤防や道路盛土等の盛地方太平洋沖地震における利根川堤防の被災箇所の再現

土構造において、液状化等によって沈下や法面崩壊等の被解析を 2 次元液状化流動解析プログラム「ALID」を用いて災を受ける事例が、青森県から千葉県までの広範囲にわ行った。さらにその適用性を検証すると共に、鋼矢板によたって多数発生した。また、海岸堤防の盛土構造が、津波る対策を行った場合の対策効果を同解析により評価した。

によって崩壊する等の大きな被害も多くみられた。
（2）1 次調査報告書の概要
鋼矢板技術委員会では、「河川堤防」に着目して現地調査を行い、近傍の無対策箇所では沈下や法面崩壊等の被災を受けている箇所があるのに対して、鋼矢板による耐震補強が施されていた箇所が無被災であったことを確認した。
また、津波を受ける海岸域において、岩手県で水門建設のために設置されていた二重鋼矢板仮締切り堤の現地調査を実施し、津波により一部の中詰め土が流出していたもの

図 5.1 解析対象断面（モデル化）

図 5.2 ALID による解析結果の例（FL 値分布）21

図 5.3 沈下量分布図

0
実験
解析

-2
-4

80

-6
ALID

LIQCA

-8

-10

0

1

2
3
Time
（sec）

4

5

盛土天端沈下量（cm）（ａ）
無対策ケース
0
-2

模型実験
LIQCA
ALID

60

40

ALID

-4

20

LIQCA

-6

実験
解析

-8

-10

基盤からの高さ（cm）

盛土天端沈下量（cm）

東日本大震災特集

0

1

2
3
Time
（sec）

4

5

0
-600

（ｂ）
鋼矢板対策
（のり肩二重矢板）

無対策ケースにおける本解析結果では、天端沈下量が約

-200

0

200

400

600

（残留）
曲げひずみ
（μ)

図 5.4 模型振動実験の天端沈下量の比較

図 5.1 に解析モデルを、図 5.2 に FL 値分布を示す。

-400

図 5.5 鋼矢板の残留曲げひずみの比較を考慮した場合の再現解析を実施した。
被災前検討断面は、入手できた条件をもとに、「鋼矢板二

1.8 〜 1.9m であり、実際の被災調査結果とある程度合致し重式仮締切設計マニュアル」（財団法人 国土技術研究セた結果が得られた。

ンター）に準じて設計上許容される限界の根入れ長を逆算

鋼矢板対策の効果について、根入れ長が短く、堤防法尻し、図 5.6 に示す断面とした。また、被災後断面は、洗掘状の片側のみに鋼矢板を配したケースでは、沈下を抑制する

況の調査結果をもとに図 5.7 のように推定した。また津波効果は確認されなかった。一方、非液状化層まで根入れし、高さは、独立行政法人港湾空港技術研究所と東京大学郡司

かつ両側に鋼矢板を配したケースでは、無対策と比べて、准教授の調査結果報告を参考に、釜石周辺の港の津波高さ

沈下量が半分程度に抑えられる結果となった（図 5.3）。

を 9.0m と仮定した。なお津波波力は、静水圧の 3 倍、1.5 倍、「ALID」は静的な地盤変形解析手法であるため、地震動

1 倍の 3 ケースで計算した。

の時刻暦を結果に反映することは困難である。その影響を

構造計算は、「鋼矢板二重式仮締切設計マニュアル」（財評価するため、「ALID」により模型振動実験をシミュレー団法人 国土技術研究センター）に基づき、せん断変形・壁ションした結果、無対策、鋼矢板対策ともに地盤変形は良く

体の転倒・壁体の滑動に対する照査を行い（以下、簡便法）、

近似した。また、鋼矢板に作用する曲げひずみ（残留値）も、

大堀らの方法（「二重矢板式構造物の力学特性に関する研

解析がやや上回るものの、同程度の水準であった（図 5.4、究」
（港湾技術研究所報告 Vol.23 No.1, p.103 〜 151 大堀ら）

図 5.5）。

で、二重鋼矢板の天端変形量及び鋼矢板に作用する応力度

ただし、鋼矢板に発生する曲げひずみは、残留成分＞振動成分であるが、振動成分も無視しえないレベルであり、を評価し変形に対する性能照査を行った。
簡便法による検討では、せん断変形の照査において、鋼「ALID」では動的挙動は考慮できないため、別途考慮（部分的に設計荷重を適用など）が必要である。
解析精度向上および鋼矢板対策の最適化にむけ、解析条
件（傾斜考慮、根入れ長）や設定パラメータに関する追加検討と、利根川堤防の鋼矢板対策区間（被災なし）を対象とした解析の実施を予定している。
（2）二重鋼矢板仮締切り堤における津波被災再現解析
津波の襲来を受けたにも関わらず、健全な状態を維持していた下荒川水門工事の鋼矢板二重仮締め切り堤（写真5.1）を対象として、鋼矢板二重締切り構造の津波に対する効果を明らかにし、その有用性の検証を目的に、津波波力

写真 5.1 下荒川水門工事二重鋼矢板壁の被災状況

22東日本大震災調査報告

図 5.6 被災前の検討断面

矢板のせん断抵抗を考慮しないと、せん断抵抗モーメントがせん断変形モーメントより小さくなり、波力によらず安図 5.7 被災後の推定断面

5.3 まとめ 

全率 1 を下回る結果となった。一方、鋼矢板のせん断抵抗

堤防の耐震性照査で一般的に用いられる「ALID」を用を考慮した場合には、津波波力を静水圧の 1.5 倍以下とす

いて、鋼矢板による補強効果を精度良く再現できることがることで、安全率 1 を上回る結果が得られた。また転倒滑確認できた。一方で、地震時に鋼矢板に生ずる振動成分に動に対する検討でも、津波波力を静水圧の 1.5 倍以下とす

よる応力は、原理的に「ALID」では考慮できず、無視できることで、安全率 1 を上回る結果が得られた。

ないレベルであるため、今後検討を加えて、その考慮の方

また大堀らの方法による検討では、津波波力を静水圧の法を提案できるようにしたいと考えている。

3 倍として作用させた場合には、鋼矢板の天端変位量、応二重鋼矢板仮締切り堤における津波被災再現解析は、仮力度ともに許容値を超える結果となった。一方静水圧の締切堤だけではなく、鋼矢板芯壁堤の耐震・耐津波性にも1.5 倍とした場合には、海側の鋼矢板において、天端の変位関わる。特に、海岸堤防や河口部の堤防の補強で鋼矢板芯量が許容変位の概ね 90%、鋼矢板の応力度が降伏応力度の壁堤を適用する場合には、耐震性だけでなく、津波に対す

概ね 90% で許容値以下であった。

る設計法も明らかにしておくことが必要になると思われこれらの結果から、津波波力は静水圧の 3 倍は作用しておらず、大きくとも静水圧の 1.5 倍程度の波力とすることる。津波の波力や既存設計法の適用範囲も含め、今後も鋼矢板技術委員会で検討を進めていきたい。

で被災状況の再現が可能である。

6 おわりに・顕著な被害が見られなかった構造形式については、被災した類似構造物との比較や最新の設計手法との対比等

当協会では、道路・鉄道、建築基礎、港湾、鋼矢板の 4 つにより、鋼構造物の持つ特性や限界点の解明を試みる。

の分野について、震災直後に実施した独自調査で把握したいずれも未曾有の外力を受けた各構造物の実挙動を可能な被災状況をふまえ、その一部を対象に詳細検討を行った。

限りトレースすることにより、鋼管杭・鋼管矢板・鋼矢板

震災 2 次報告書は、その成果をまとめたものである。

が本来有する特性を積極的に再評価し、今後の耐震・防災検討の位置づけやアプローチ、濃淡には、分野や取り上
げた事例毎に差異があるものの、各検討は下記いずれかの技術の向上につなげることを意図したものである。以下に各分野での検討内容と得られた成果を総括する。

判断基準・目的によっている。
・地震動や液状化、津波により特徴的な被害を受けた構

23（1）道路・鉄道分野

造形式がある場合は、構造形式単位で代表的な構造物

無被災であった鋼管矢板基礎の代表例を取り上げ、近傍を取り上げ、その被災原因を究明し、有効な対策方法の強震記録から算出した修正設計震度を用いて代表的な 3を提案する。

種のモデルにより構造計算を行い、健全度を検証した。各東日本大震災特集

モデルとも、鋼管矢板本体の変位、応力度、支持力はいず（4）鋼矢板分野

れも限界値に達しておらず無被災を裏付ける結果を得た。

今回の震災で確認された河川堤防における鋼矢板による

これらの結果をふまえ、今回の震災では代表例においては液状化対策の有効性、津波に対する二重鋼矢板仮締切り堤

橋脚の固有周期との関係からレベル 1 地震動を若干超えるの有用性について、再現解析によりそのメカニズムの解明

震度を受けたが、総合的に健全であると結論づけた。

を試みた。その結果、河川堤防の液状化対策については、
一般的に用いられている「ALID」により鋼矢板による対（2）建築分野

策効果を評価できる可能性を示した。二重鋼矢板仮締切り

国内外 2 文献の設計法に基づき津波荷重を推定するとと堤についても、津波波力の設定方法、鋼矢板のせん断抵抗

もに、これを用いて転倒した他杭種の建物について原因推に配慮することで津波に対する安定性の照査が可能になる定を行った。その結果、検討対象とした建物については脆ことを示した。

弱な杭頭接合部が被災の起点となったと結論づけた一方で、杭本体の設計についても、鋼管杭を含め、津波を考慮する場合には見直しの余地があることを示唆した。

最後に、検討にご協力頂いた関係者の方々に重ねて御礼を申し上げます。

（3）港湾分野
過去に類を見ない被害が発生した構造形式の異なる 3 つの構造物を対象に被災原因の検討を行った。その結果、現行の設計基準では発生した現象を必ずしも説明しきれない部分もあるとの認識に至り、設計法の改善に向けた課題提起を行っている。

［参考文献］
注 1）Yahoo! JAPAN：東日本大震災 写真保存プロジェクト
注 2）TETSU（中山 哲）：多摩ウォッチ，2011 年 5 月 6・津波被害・宮城県女川町
注 3）tube_log（木村博之）：スタンスを変えたら何かが見えてくる。tubegraphics
キムラの日常的浮遊。3.11 故郷・宮城県女川町を地震と大津波が襲った（東日本大震災）24