防波堤・防潮堤の耐津波設計ガイドラインについて
国 土 交 通 省 港 湾 局 技 術 企 画 課 技 術 監 理 室 技術基準第一係長 岡本 敦史
国土技術政策総合研究所 港湾研究部港湾施設研究室 主任研究官 竹信 正寛
1. はじめに行っている（図－1）。

平成 23 年 3 月 11 日に発生した東北地方太平洋沖地「技術基準省令等」では、設計津波の定義として、震およびその際に発生した津波による災害の教訓を踏当該施設の設計供用期間中に発生する可能性が低く、まえ、今後の港湾における地震・津波対策のあり方をかつ、当該施設に大きな影響を及ぼすものとして規定検討するために交通政策審議会港湾分科会防災部会がした（省令第 1 条関係）。

設置され、平成 24 年 6 月に「港湾における地震・津なお、解釈通達に相当する「解説」では、性能照査に波対策のあり方（答申）（」以下「答申」）がとりまとめら用いる設計津波および設計津波を超える規模の強さをれた。その中では、発生頻度の高い津波の規模を超え有する津波は、再現期間が数十年から百数十年の発生る津波に対して粘り強く減災効果を発揮できる港湾構頻度の高い津波の規模以上とし、当該施設の重要度等造物の必要性が示されている。に応じて適切に設定するものと規定した。

国土交通省港湾局では、答申を受け、平成 25 年 92）津波に対する構造物の粘り強さ

月に、設計津波を超える規模の強さを有する津波に対防波堤や防潮堤等の構造物のうち、当該施設の被災し、構造の安定に重大な影響を及ぼすのを可能な限りに伴い人命、財産又は社会経済活動に重大な影響を及遅らせることを施設の要求性能として新たに規定する

ぼすおそれのある重要度の高い施設について、設計津という内容を含んだ、港湾の施設の技術上の基準を定波を超える規模の強さの津波に対して可能な限り安定める省令、関連する告示及び解釈通達（以下、「技術基を保持する粘り強さ（図－2）を規定した。

準省令等」）の一部改正を行い、さらに、東北地方太平「技術基準省令等」では、要求性能として、当該施

洋沖地震・津波による防波堤・防潮堤等の被害調査結設の被災に伴い、人命、財産または社会経済活動に重果や一連の水理模型実験結果等を総合的に検討し、粘大な影響を及ぼすおそれのある施設の要求性能にあっり強い防波堤・防潮堤を設計するための基本的考え方ては、構造形式に応じて、当該防波堤を設置する地点をとりまとめたガイドラインを公表した。

において設計津波を超える規模の強さを有する津波が本稿では、先日公表した防波堤・防潮堤の耐津波設発生した場合であっても、当該津波等の作用による損計ガイドラインの記載内容を中心に、技術基準省令等傷等が、当該施設の構造の安定に重大な影響を及ぼすの改正内容とあわせて簡単に紹介したい。
２．技術基準省令等の一部改正の内容
1）設計津波の定義
今回改正された技術基準省令等においては、設計津波を定義し、耐津波設計で考慮する津波の明確化を

図－ 18設計に使用する津波の概念図

marine voice 21 Winter 2014 vol.284

図－ 2

津波に対する構造物の粘り強さのイメージ図（防波堤の場合）のを可能な限り遅らせることができるものであることと規定した（省令第 14 条、16 条及び 18 条関係）。

ガイドラインの全体構成は、津波外力に対する設計の考え方をまとめたガイドライン本編と合わせ、そのまた、「解説」
においては、偶発対応施設の防波堤に記載内容を補足する形で、被災状況や現時点での「粘あっては、それを設置する地点において設計津波を超り強い構造」に関する知見等を整理した参考資料Ⅰ〜

える規模の強さを有する津波等の作用を受けた場合でⅣの各資料が整理された形となっている。ガイドライ

あっても、減災効果の発揮や被災直後から港内の静穏

ン本編に記載されている内容の一部については、参考度を確保できるよう、可能な限り安定が保たれる構造資料で整理されている内容をベースとして取りまとめ上の工夫を施すことと規定した。

た形となっているため、考え方の背景理解という観点

以下においては、上述で紹介した技術基準省令等のからも、参考資料についても合わせてご覧頂ければ幸改正内容を受けて、実際の構造物の耐津波設計を実施いである。また、本稿においても、本編資料と参考資する上で参考となる、防波堤・防潮堤の耐津波設計ガ料の内容を合わせて紹介させて頂きたい。

イドラインに関する記載内容と今後の課題について紹本ガイドラインの記載内容としては大きく分けて次の 2 点であり、1 点は、「設計津波」に対する設計手法の介する。
なお、両ガイドラインとともに、設計津波やそれを考え方、もう 1 点は「設計津波を超える規模の津波」に超える規模の津波が作用した際の構造物の挙動に関す対する「粘り強い構造」の考え方である。

る技術的知見や設計の考え方等について、現段階の知

2）「設計津波」の設定見をベースに取りまとめて整理したものであり、今後設計手法に関する内容の前に、「設計津波」そのもの新たな技術的知見等が得られた段階で、両ガイドライについて、少々触れておきたい。「設計津波」は、本稿ンの記載内容も適宜リバイスされる可能性があることの前段で紹介させていただいた通り、「発生頻度の高いに御留意いただきたい。

津波」と、「最大クラスの津波」を そ れ ぞ れ 想 定 し た 上
で、「発生頻度の高い津波」以上の強さを有する津波を、３．
「防波堤の耐津波設計ガイドライン」について「設計津波」とする必要がある。この「設計津波」は当

1）防波堤の耐津波設計ガイドラインの主な内容該施設の設置者が設定するものであるが、その方法と本ガイドラインは、平成 23 年 3 月 11 日の東北地方太しては、防波堤が設置される地域の地域防災計画を参平洋沖地震の際に発生した津波（以下、「今次津波」）によ考として決定する方法や、周辺の港湾管理者等と協議る防波堤の被害を受けて、関係各所で整理された被災調の上で決定する方法も考えられる。

査ならびに被災メカニズムの解明に当たっての各種実

ただし、ガイドライン本編にも記載があるように、験・解析結果を取りまとめ、現時点における防波堤の耐今回新たに定義された「設計津波」は、最終的には背後津波設計の考え方について取りまとめたものである。の構造物の重要性や、防護目標に基づいて適切に設定

図―3

図―4

推定される八戸港北防波堤の被災メカニズム（主に洗堀作用による被災）推定される釜石港湾港防波堤における被災メカニズム（主に滑動による被災）
marine voice 21 Winter 2014 vol.284

9すべき性質のものであることに十分留意しなければな

災の有無について整理を行った。図－5 にその整理結らない。

果を示す。

3）
「設計津波」に関する設計の考え方
今次津波による被害を受けて、これまでに被災したれ る 防 波堤（図中の点線で囲われた3事例）を 除 け ば、防波堤の被災メカニズムに関する検証がなされてきた。

津波による防波堤の被災は、概ね滑動安全率 1.2 のラ

個々の事例検証については、本ガイドラインの参考資

インが被災と無被災の境界線であると判断した。この料Ⅱに詳細に整理されているが、防波堤が津波外力を整理結果を用いて、「設計津波」に対して滑動に関する受けた際の被災メカニズムは、浸透流その他の影響に照査を行う際の滑動安定率（構造解析係数）は、当面 1.2

ついても指摘がなされているところではあるものの、を確保するという扱いとした。

図－3、4 に示すように、地盤の洗掘作用と津波波力に「設計津波」に対する防波堤の安定性検証に際してよる堤体の滑動に大別されることが分かっている。

は、他に堤体の転倒と支持力に関する検討も必要であ

このうち滑動に関しては、今次津波が作用した防波るが、支持力については、被災メカニズムの検証の際堤についての再現数値計算を行った結果から、防波堤の実験において、支持力が 1.0 を下回った段階で安定の港外側・港内側の津波高に関するデータと、津波外性が損なわれたという検証結果を受け、構造解析係数力作用時における波力算定式を用いて、個々の防波堤は 1.0 とした。また、転倒に対しては、現時点で津波の滑動抵抗安全率と越流水深、および当該防波堤の被波力作用時における設計対象構造物の転倒への影響に

図―5

越流水深と滑動安全率の関係における防波堤の被災有無（2011 年東北地方太平洋沖地震の被災事例）

図―610

図－5 によると、洗堀作用によって被災したと思わ

防波堤に対する津波波力算定手順

marine voice 21 Winter 2014 vol.284

図―7

洗堀に対する対策断面の一例

対して明確な根拠があるわけではないが、波浪に対する防波堤の転倒の安全率については過去に 1.2 という値が多く用いられていることから、この値を準用した形を採った。
津波外力算定時における波力算定式については、波状段波の発生の有無や防波堤に対する越流の発生の有無を、津波シミュレーションの実施結果を踏まえて検討するとした上で、図－6 に示すような 3 パターンの波力算定式を提示した。それぞれの式の使い分け方等については、ガイドライン本編を参照頂きたいが、静水圧差による算定式を用いた場合は、被災メカニズムの検討時における水理模型実験の結果から、防波堤前面の静水圧を 1.05 倍に、背面の静水圧を 0.90 倍した形の式が提案されており、上述の滑動安定性についても、この係数を用いて検討を行っている。

図―8 設計津波を超える規模の津波に対する付加的な対策費用の概念図

また、津波越流時の洗堀対策としては、復旧断面のすなわち、外力としての津波の規模が「設計津波」を検討事例（参考資料Ⅳ）や現状の知見（参考資料Ⅲ）に示

超えて段階的に大きくなっていくことを想定し、水理されるような水理模型実験を最大限に活用した上で、模型実験等も活用しながら、津波の規模に応じた防具体的な洗堀対策断面を決定することを推奨してい波堤の破壊形態と構造上の弱点について十分な検討をる。水理模型実験が困難な場合は、図－7 に示すよう行った上で、施設の重要度や費用対効果等を踏まえつな技術的知見を活用することも可能である。

つ、その弱点部分に付加的な対策を施すことによって、なお、防波堤の被災要因は、洗堀作用と津波波力に「設計津波」を超える規模の津波に対しても防波堤が変よる堤体の滑動の 2 種類に大別されることを上述した

形しつつも倒壊しない「粘り強い構造」とし、可能な限が、現時点で洗堀作用に対する照査（例えば被覆ブロッ

り防波堤の全体安定性が損なわれないようにするといクの選定等）や、津波の作用時間を考慮した安定性照うものである。

査は、水理模型実験や高度な数値シミュレーションに防波堤の粘り強さを検証する際には、本来、防波堤頼らざるを得ない状況であるため、実際の設計業務にの種々の変形モードに対して適切に評価する必要があおける効率性等を考慮した場合、この照査方法に関するが、それぞれの変形モードに対する安定性を定量的る適切な簡便法についても今後検討する必要があるとに評価することは現時点では困難であるため、簡易的考えている。

な手法として、滑動安全率等が 1.0 以上となることを津波発生時には、防波堤の設計地点からの震源距離照査することで、「粘り強い構造」の一つの目安とするの遠近はあるものの、地震の発生も当然懸念されるここととした。なお、「粘り強い構造」の確認については、とから、津波に先行する地震動に対する防波堤堤体へ洗掘対策の効果の確認を含め、水理模型実験を用いての影響についても検討しておく必要がある。

具体的な対策の有効性について確認することも検討す4）「設計津波を超える規模の津波」に対する「粘り強いる必要がある。

構造」について

また、「設計津波を超える規模の津波」に 対 す る 段 階

港湾構造物を津波外力に対して「粘り強い構造」に的検討イメージを図－8 に示す。波浪が穏やかな条件するという考え方は、「設計津波を超える規模の津波」

下に設置された防波堤（防波堤A）と波浪が厳しい条件に対し、構造上の安定性が損なわれるまでの時間を可下に設置された防波堤（防波堤B）について、設計津波能な限り稼ぐという考え方である。

を超える規模の津波に対して、津波の規模を段階的にただし、原則として「粘り強い構造」は、「設計津波」増大させた場合に、「粘り強く」するために必要となる等の作用外力に対して決定した断面について、例えば付加的な対策の費用の増加する傾向を概念的に示した構造的に弱い箇所（例 : 基礎マウンドの洗堀）に対して、ものである。

あくまでも付加的な対策を行うという思想であることに注意する必要がある。

防波堤 A は、通常の波浪で決定した断面が耐えることができる外力を超えた場合において、急激に安定性
marine voice 21 Winter 2014 vol.284

11

図―9

八戸港北防波堤における復旧断面図（検討時案）が損なわれるような場合（イメージは図の●点）であり、本ガイドラインは、港湾施設の外郭施設である防潮この場合はこのポイントで大規模な対策が必要となる。

堤等（防潮堤、護岸、堤防、胸壁）の う ち、 胸 壁 を 主 た る

付加的な対策費用もこのポイントで大幅に増加する可対象としている。

能性が高い。一方、防波堤 B は、通常の波浪条件が厳設計対象とする津波外力の考え方や津波に先行するしいため、最大クラスの津波に対しても急激な安定性

地震動の考え方は、防波堤の耐津波設計ガイドラインの低下は考えにくいケースであり、このような防波堤の記載に準じるが、胸壁の耐津波設計として考慮すべについては、小規模の対策のみで最大クラスの津波にき事項として、津波による天端の越流は、引き波時に対しても「粘り強さ」を保持できる可能性もある。

も生じる可能性があることや、背後地の地形の影響をこのように、どの段階までの津波規模に対して、「粘強く受けた流れが生じて胸壁に大きな流体力が作用すり強さ」
を防波堤に保持させるかについては、対象とること、等について留意する必要がある。また、越流なる防波堤の条件によって考え方が異なることが想定

時の基礎地盤の吸い出し現象が、構造体に大きな影響される。

を与える可能性が高いため、これらについても検討す5）「粘り強い構造」の例る必要性がある。

参考資料Ⅳでは、八戸港北防波堤における被災断面の復旧設計例を示した。当該防波堤は、今次津波の津５．今後解決すべき課題について波外力により、港内側の地盤が大きく洗堀作用を受け公表した両ガイドラインにおいては、基本的な設計た結果、地盤の支持力を失って倒壊するに至ったと考に対する考え方を記載しているが、上述の通り、未だえられていることを踏まえ、「粘り強い構造」
を検討す

技術的に解明されていない点や、設計手法について改る際に、基礎マウンドや海底地盤の洗堀対策を基本と善を要する点も大いにあると考えられる。前者の例にする設計方針が打ち出された。

ついては、浸透流が捨石マウンドへ作用した場合の構検討に当たっては、主に水理模型実験による被覆材造安定性に及ぼす影響や、津波発生時の洗堀量の推等の安定検証が実施され、今次津波ならびに過去に発定、あるいは引き波発生時における構造物の挙動等で生した津波の津波シミュレーションの結果に基づき、あり、後者は、津波の作用時間や作用の方向を考慮し防波堤の越流状態を再現させた実験が行われた。

た性能照査のあり方や、設計業務の効率化を考慮した、これらの実験結果を踏まえ、防波堤の越流水塊が基礎マウンドに直接作用させることを避けるための、防水理模型実験や数値計算を行うべき（または、行わなくてもよい）設計手法の整理等が挙げられる。

波堤天端におけるパラペット構造の採用や、洗堀作用これらの課題を解決するためには、解析手法等に代を受けにくく、かつ経済的な被覆材についての検討が表される照査方法や対策断面への施工法など、津波対なされ、図－9 に示す形の復旧断面が提案されている。

策に関する技術開発に対して、官民問わず積極的に取り組んでいく必要がある。また、冒頭に述べたとおり、

12４．
「港湾における防潮堤（胸壁）の耐津波設計ガイ

両ガイドラインはあくまで現段階での耐津波設計に関ドライン」についてする知見を整理したものであるという性質のものであ

上述で防波堤の耐津波設計ガイドラインの内容につるため、新たに有用な知見が得られた場合には適切にいて紹介を行ったが、最後に防潮堤の耐津波設計ガイリバイスし、耐津波設計の合理化につなげていくこと

ドラインについても若干触れておきたい。

が肝要である。

marine voice 21 Winter 2014 vol.284