ＰＤ－２－２ 改０

東海第二発電所
防潮堤に係る「鋼管杭鉄筋コンクリート壁構造」の「セメント固化盛土構造」区間への拡張適用について

2017年4月11日
日本原子力発電株式会社

防潮堤に係る「鋼管杭鉄筋コンクリート壁構造」の「セメント固化盛土構造」区間への拡張適用について

１．鋼管杭鉄筋コンクリート壁区間の拡張（１）◆拡張適用の概要
東海第二発電所における津波に対する浸水防止（外郭防護）は，防潮堤を設置することにより対応する。
防潮堤の構造は，①区間（鋼製防護壁），②区間（鉄筋コンクリート壁），③区間（セメント固化盛土），④区間（鋼管杭鉄筋コンクリート壁）に区分し，それぞれの適用性について検討を進めてきた。
今回の変更は，④区間の構造を③区間にも拡張適用するものであり，これについて以下に説明する。

④区間

④区間

防潮扉

西

南

北
③区間

東海発電所
東

鋼管杭鉄筋コンクリート壁（敷地南側狭隘部エリア）

セメント固化盛土（防潮堤全体配置図）

鉄筋コンクリート壁
約0.5m

T.P.+18m

約2.6m
（断面図）

約2m
T.P.約-20m

鋼管杭＜断面図＞＜正面図＞（④鋼管杭鉄筋コンクリート壁）

セメント固化盛土は，砂礫にセメントを混合したセメント固化土を敷き均し，締め固めて台形形状としたもの。なお，支持地盤においては，有効応力解析により液状化検討対象層の液状化判定を実施予定。
液状化対策としては「セメント固化工法」を実施予定。
天端高さ： T.P.+20m（敷地前面東側）
T.P.+18m（敷地側面北側及び南側）（③セメント固化盛土）

1

添付資料「セメント固化盛土構造」及び「鋼管杭鉄筋コンクリート壁構造」の適用性確認結果

3

防潮堤に係る「鋼管杭鉄筋コンクリート壁構造」の「セメント固化盛土構造」区間への拡張適用について

添－１．セメント固化盛土構造の設計検討◆盛土構造物の評価に係る適用ガイド
耐津波設計に係る工認審査ガイドにおける「盛土構造物」の評価方法に関する記載は以下のとおり。
評価項目としては，設置する基礎地盤及び斜面の安定性である。
耐津波設計に係る工認審査ガイド

備考

4.2 使用材料及び材料定数(2)盛土構造物については、「基礎地盤及び周辺斜面の安定性評価に係る審査ガイド」
及び「敷地内及び敷地周辺の地質・地質構造評価に係る審査ガイド」に準じて設定されていること。

「基礎地盤及び周辺斜面の安定性評価に係る審査ガイド」に係る適用内容
・基礎地盤の安定性（すべり，支持力，傾斜）・斜面の安定性

4.4 許容限界b）盛土による防潮堤や河川堤防等の盛土・地山斜面については、「基礎地盤及び周辺斜面の安定性評価に係る審査ガイド」に準じ、周辺斜面の評価に用いるすべり安全率による評価基準値を許容限界値としていることを確認する。また、入力津波や地震荷重等に対する盛土法面の損傷防護のための表面覆工等についても適切と認められる規格及び基準等に基づいて許容限界を設定していることを確認する。

4.5 荷重評価③ 盛土構造の防潮堤等への作用荷重の算定
a)盛土構造の防潮堤や河川堤防等の盛土、地山斜面に作用する地震荷重については、「基礎地盤及び周辺斜面の安定性評価に係る審査ガイド」に準じて、地震応答解析等により求めていることを確認する。
b)また、当該施設に作用する津波荷重については、水理試験や遡上解析、既往の波圧・波力算定式等を用い、適用性に留意して当該施設の設計上、科学的合理性をもって厳しめの荷重評価が行われていることを確認する。

4.6 構造設計手法② 盛土構造の防潮堤等の解析手法
a)盛土構造の防潮堤や河川堤防等の盛土、地山斜面に関する解析手法については、「基礎地盤及び周辺斜面の安定性評価に係る審査ガイド」に準じて検討されていることを確認する。

4.7 入力津波による荷重に対する設計④ 盛土構造の防潮堤等の設計審査における留意事項
a)盛土構造の防潮堤や河川堤防等の盛土・地山斜面については、津波の洗掘作用によって、法面や天端の流出が無いよう、法面（ 表面・裏面）及び天端被覆工などによって対策が講じられていることを確認する。
b)盛土構造の防潮堤や河川堤防等の盛土・地山斜面に関する安定性の評価については、「基礎地盤及び周辺斜面の安定性評価に係る審査ガイド」に準ずるものとする。

4

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添－２．セメント固化盛土構造の設計検討◆基礎地盤の安定性
・二次元等価線形解析を用いて，防潮堤（セメント固化盛土構造）基礎地盤の安定性について評価した。

浅層改良
埋戻土
du 層
Ag2 層
As 層
Ac 層
Ag1 層
Km 層

設定したすべり線の内，最もすべり安全率が小さいすべり線↓

防潮堤（セメント固化盛土構造）断面図

東海第二発電所

防潮堤（セメント固化盛土構造）要素分割図と最小すべり安全率となるすべり線

基準地震動Ｓｓによる安定性評価結果
入力地震動

安全率

発生時刻

判定

Ｓｓ－Ｄ１

2.1

23.34 sec

≧1.5

・基準地震動Ｓｓを入力した解析結果のうち，最小すべり安全率を示す。
・物性のばらつきを考慮した強度（平均－１σ強度）を用いた。
解析断面平面位置図

検討の結果，防潮堤基礎地盤の安定性を確認した。

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添－３．セメント固化盛土構造の設計検討
防潮堤（セメント固化盛土構造）の地震時，津波時における安定性について検討結果を以下に示す。
・地震時，津波時とも，静的計算にて算定した（地震波の引き上げは一次元等価線形解析）。
・津波高さは，津波PRAにおける評価の前提条件（防潮堤耐力）であるTP+24mとした。
◆地震時評価照査項目

照査値
水平0.49鉛直0.06

設計震度

セメント
固化盛土

滑動照査 【円弧すべり含】（最小すべり安全率≧1.5）

防潮堤（セメント固化盛土）断面図

セメント
固化盛土

2.5

転倒照査
（偏心量＜許容値B/3）

荷重の偏心量（m）

3.7

許容値B/3（m）

8.1

支持力照査
（V＜極限支持力Qu）

鉛直力V（kN）

6,619

極限支持力Qu（kN）

25,267

OKOKOK

セメント
固化盛土◆津波時評価（津波遡上高さTP+24m）
照査項目

照査値
水平方向

3,404

鉛直方向

3,064

津波波力（KN/m）
滑動の照査

円弧すべりの照査

滑動照査（最小すべり安全率≧1.5）
セメント固化盛土

セメント固化盛土

転倒照査（偏心量＜許容値B/3）
支持力照査（V＜極限支持力Qu）

転倒の照査

3.0
荷重の偏心量（m）

0.9

許容値B/3（m）

9.1

鉛直力V（kN）

11,054

極限支持力Qu（kN）

67,349

OKOKOK

支持力の照査検討の結果，防潮堤の安定性を確認した。

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添－４－１．鋼管杭鉄筋コンクリート壁区間の評価（RC壁高さが低い場合）
防潮堤（鋼管杭鉄筋コンクリート壁）の津波時における適用性について検討を行った。
津波高さは，津波PRAにおける評価の前提条件（防潮堤耐力）であるTP+24mとし，「摩擦杭」とした場合と「支持杭」とした場合で検討を行った。
（１）摩擦杭（φ2000mm，t=35mm）

設計用波高

P3

遡上高さ： H=16.0m

TP +24m
TP +18m

10.0m

P215
照査値 PRAf2000 t=35 d2c3
10500.00 0.30 0.60 0.90 1.20

TP +8.0m-5P1-10TP -6.5m-15-20（２）支持杭（φ2000mm，t=35mm）

TP +18m

10.0m

P2

TP +8.0m

遡上高さ： H=16.0m

設計用波高（1）地盤から決まる杭の極限支持力
RU= qd･A+UΣLi･fi (kN)
qd： 杭先端における単位面積あたりの極限支持力度(kN/m 2)
A： 杭先端面積(m 2)
U：杭の周長(m)Li：周面摩擦力を考慮する層の層厚(m)fi：周面摩擦力を考慮する層の最大周面摩擦応力度(kN/m 2)（2）杭体から決まる杭の支持力
RPU= σy･As（3）杭周面摩擦力
杭周面摩擦力は安全側に中堀り杭工法と同じ周面摩擦力度とする｡＜周面摩擦力度＞
・砂質土
2･N (≦100kN/m 2)
・粘性土
0.8c又は8･N (≦100kN/m 2)◆応力度照査（1）曲げモーメント・軸力に対する照査
σ＝M／Z＋N／A
M：最大曲げモーメント
Z：断面係数
N：軸力
A：有効断面積（2）せん断に対する照査
τ＝S／A
S：せん断力A：有効断面積

照査値

TP +24m

P3◆支持力照査PNU= min(RU，RPU)
PNU： 押込み支持力の上限値(kN)
RU： 地盤から決まる杭の極限支持力(kN)
RPU： 杭体から決まる押込み支持力の上限値(kN)15
照査値 PRAf2000 t=35 km
10

水平支持力

摩擦杭支持杭

受動土圧強度Ft2（kN）

37,206

72,576水平荷重Ft1（kN）

5,014

安全率（Ft2／Ft1）
鉛直支持力

せん断摩擦杭支持杭

せん断強度Τa（N/mm2）

315

315

5,014

せん断力Τ（N/mm2）

2326

7.4

14.5

安全率（Τa／Τ）

13.7

12.1

摩擦杭

支持杭

曲げ摩擦杭

支持杭

極限支持力PNU（kN）

6,843

11,111

全塑性モーメントMp（kNm）

41,284

41,284

鉛直荷重P（kN）

2,810

3,687

モーメントM（kNm）

29,717

29,717

1.4

1.4

50
0.00 0.30 0.60 0.90 1.20
-5P1
-10

安全率（PNU／P）

-15

2.4

3.0

安全率（Mp／M）-20

TP -17m-25

照査値

検討の結果，RC壁高さが低い区間において，摩擦杭と支持杭の両ケースで適用性を確認した。今後は，有効応力解析による詳細な地震時評価を行う。

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防潮堤に係る「鋼管杭鉄筋コンクリート壁構造」の「セメント固化盛土構造」区間への拡張適用について

添－４－２．鋼管杭鉄筋コンクリート壁区間の評価（RC壁高さが高い場合）
鋼管杭鉄筋コンクリート壁の高さが高い場合（敷地高さが低い区間）においても，その適用性について検討した。
（１）摩擦杭（φ2000mm，t=35mm）

TP +24m
TP +20m

遡上高さ： H=20m

設計用波高P316m

P2

TP +4.0m

P1
地盤高さの嵩上げ

TP -6.5m◆支持力照査PNU= min(RU，RPU)
PNU： 押込み支持力の上限値(kN)
RU： 地盤から決まる杭の極限支持力(kN)
RPU： 杭体から決まる押込み支持力の上限値(kN)（1）地盤から決まる杭の極限支持力
RU= qd･A+UΣLi･fi (kN)
qd： 杭先端における単位面積あたりの極限支持力度(kN/m 2)
A： 杭先端面積(m 2)
U：杭の周長(m)Li：周面摩擦力を考慮する層の層厚(m)fi：周面摩擦力を考慮する層の最大周面摩擦応力度(kN/m 2)（2）杭体から決まる杭の支持力
RPU= σy･As（3）杭周面摩擦力
杭周面摩擦力は安全側に中堀り杭工法と同じ周面摩擦力度とする｡＜周面摩擦力度＞
・砂質土
2･N (≦100kN/m 2)
・粘性土
0.8c又は8･N (≦100kN/m 2)◆応力度照査（1）曲げモーメント・軸力に対する照査
σ＝M／Z＋N／A
M：最大曲げモーメント
Z：断面係数
N：軸力
A：有効断面積（2）せん断に対する照査
τ＝S／A
S：せん断力A：有効断面積（２）支持杭（φ2000mm，t=35mm）

TP +24m
TP +20m

遡上高さ： H=20m

設計用波高P316m

P2

TP +4.0m

P1

水平支持力

摩擦杭

支持杭

受動土圧強度Ft2（kN）

63,122

95,073水平荷重Ft1（kN）

11,307

11,307安全率（Ft2／Ft1）

5.6

8.4

鉛直支持力

摩擦杭

せん断摩擦杭支持杭

せん断強度Τa（N/mm2）

315

315

せん断力Τ（N/mm2）2626

安全率（Τa／Τ）

12.1

12.1

支持杭

曲げ摩擦杭

支持杭

41,30541,30530,271

30,271

1.4

1.4

極限支持力PNU（kN）

6,843

11,111

全塑性モーメントMp（kNm）

鉛直荷重P（kN）

2,462

3,254

モーメントM（kNm）

安全率（PNU／P）

2.8

3.4

安全率（Mp／M）

地盤高さの嵩上げ

TP -17m

検討の結果，RC壁高さが高くなる区間においても，摩擦杭と支持杭の両ケースで適用性を確認した。今後は，有効応力解析による詳細な地震時評価を行う。

8防潮堤に係る「鋼管杭鉄筋コンクリート壁構造」の「セメント固化盛土構造」区間への拡張適用について

添－５．防潮堤の設計強度の設定フロー比較東海第二発電所には，液状化検討対象層があるため，有効応力解析を実施し防潮堤の設計強度が安全側に設定されていることを確認する。
セメント固化盛土の設計強度については，今後実施する有効応力解析の結果により，配合の設定や強度のばらつき評価まで多数の試験が必要となる。
セメント固化盛土の強度設定フロー

鋼管杭鉄筋コンクリート壁の強度設定フロー

セメント固化盛土の設計強度の設定

鋼管杭RC壁の設計強度の設定

室内強度試験

物性値の設定有効応力解析

せん断破壊要素の有無

有効応力解析

有NG
残留強度を用いた
すべり判定

有せん断破壊，曲げ引張破壊等の有無

OK無無有
引張り破壊要素の有無

クラック進展解析

無クラック進展の有無

END

無有END

鋼管杭鉄筋コンクリート壁の強度設定を行う際は，工場製品の組合せにより，迅速かつ柔軟に設計外力へ対応した設計が可能となる。

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防潮堤に係る「鋼管杭鉄筋コンクリート壁構造」の「セメント固化盛土構造」区間への拡張適用について

添－６ 粘性土の圧密沈下対策（サイト固有事項）
東海第二発電所敷地の北側には，沖積層の粘性土が堆積している。
したがって，防潮堤の設計に当たっては圧密沈下を考慮する必要があり，セメント固化盛土区間について長期的な圧密沈下を評価した。
セメント固化盛土の単位体積重量は配合試験値を用い，基礎地盤の地盤改良はTP-20mまでと仮定した。また，圧密特性については，既往の試験結果をとりまとめた（深度別に３区分）。
W
E.L.(m)E
北地区グリッド5測線③防潮堤断面位置

北地区グリッドH測線

海水ポンプ室④断面位置

E.L.(m)

40.0

40.0

30.0

30.0

10,00021,25010,000

4,000

20.0

2.5

20.0

2.0

1:0.9

1,000

10.0

▽TP+6.50

du0.00.0▽T P+0.00

Ag2Ag2
Ac-10.0

Ac

セメント固化As
As

Ac-20.0

Ac-10.0As
As-20.0

AcAc

As

As-30.0

間隙比eduセメント
改良盛土

11,5001:0.
6▽ 防潮堤天 端18.00m

10.0

1.5

浅部
中部

1.0

深部-30.0

AcAs
Ac-40.0

AsAg1AsAc
As
Ag1KmKm

Ag1-60.0-70.0-40.0

AcAs
Ag1Ac-50.0

AsAg10.5-50.0-60.0-70.0-80.0-80.0

圧密沈下評価断面図（粘性土最厚断面）0.01101001000
圧密圧力P(kPa)

圧密特性（e－logp曲線）

セメント固化盛土

圧密沈下量評価

対策案

・最終沈下量は約56cm（約1,500日）【Cc法による圧密沈下量計算】

圧密沈下量を考慮した防潮堤高さを設定する。

10000

時間－沈下量曲線

鋼管鉄筋コンクリート壁－

鋼管杭は摩擦杭と支持杭の併用を検討している。
（ブロック毎に１本程度の支持杭を含めた構造で検討予定）東海第二発電所固有の課題である圧密沈下への対応については，拡張適用する鋼管杭鉄筋コンクリート壁構造の杭支持により，防潮堤の長期的な安定性を確保する。

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