令和2年度

登別漁港東防波堤の補修対策について―恒久対策を見据えての応急対策工法の検討―
室蘭開発建設部 室蘭港湾事務所 第 2 工務課
日本データーサービス株式会社○永沼 尚久
長嶺 鎌弘
清水 敏明

登別漁港東防波堤は、主要岸壁を守る第一線防波堤である。このうち昭和50年代に整備されたC部は本体中詰材の流出等、特に老朽化が著しい現状であった。一方で、本防波堤は越波が発生しており、将来的には越波対策に加えて防災・減災対策を考慮した構造に改良する可能性もある。本報文では、将来的な恒久対策を見据えた上で現在の老朽化度を踏まえ、応急的な補修方法の検討とその結果、加えて実際に施工した際の注意点等を報告するものである。
キーワード：長寿命化、アセットマネジメント、設計・施工

1. はじめに第３種登別漁港は、周辺海域で操業するスケトウダラ刺網やサケ定置網等の沿岸漁業及び道内外のイカ釣り漁業の流通拠点として重要な役割を担っている。
写真-1 に示すとおり、本漁港で地元漁協の荷捌所が位置する岸壁は、主たる陸揚げ岸壁として利用されているが、写真-2 のように外海からの波を防ぐ東防波堤は荒天時には越波が発生して、岸壁前面泊地及び航路の静穏度が確保されていない状況となっている。

一方、地元では「登別市強靱化計画」や「登別地域漁港BCP」を作成し、安全安心な水産物の安定供給のために漁港における防災・減災対策を促進しているところであり、直轄整備としても、地元の意向に合わせて令和５年度を目標としている次期の特定漁港漁場整備事業計画に防災・減災対策を位置づけるべく検討中である。
本報告では、現状の老朽化度を把握し、将来的な恒久対策を見据えた応急的な補修に関して報告する。

2. 老朽化調査内容と結果老朽化が著しく、今回補修対象とした東防波堤 C 部

荷捌所

主な陸揚げ岸壁(屋根付)(1) 対象施設の構造
構造形式は、重力式の消波ブロック混成提で本体工は、鋼製函式である。鋼製函は、鋼材の骨組と鋼板から構成される厚さ1.0mの側壁（内部プレパックドコンクリート充填）と厚さ1.5mのプレパックドコンクリートの底版で構成され、その内部は補強材として鋼製のトラス材が井桁状に配置され中詰砂が充填されている。
対象施設の構造を図-1に示す。

写真-1 登別漁港の航空写真

図-1 対象施設の構造

写真-2 荒天時の越波状況

NAGANUMA Naohisa, NAGAMINE Kanemitsu, SHIMIZU Toshiaki－ 864 －(2) 調査内容
調査は、一般的な簡易調査である陸上、水上、潜水調査に加え、詳細調査として、コンクリートコア採取による圧縮強度試験、鋼材の肉厚測定、空洞化調査を行った。
さらに、消波工の沈下の定量的把握を目的にUAVによる３次元点群測量、鋼製函内部の状態把握を目的に水中３Dスキャナによる３次元撮影を行った。
(3) 調査結果a) 陸上、水上、潜水目視調査
・施設全体の移動や沈下に関しては、多少の移動や段差が発生しているが老朽化度ｃ程度であり上部工及び消波工においても同等の老朽具合のため、ここでは本体工に関して記述する。本体工表層鋼板については、H.W.L付
近ではスパン延長にわたり腐食により脱落、消失（写真-3）があり、水中部に関しては脱落、消失箇所が点在している状態である。骨組鋼材は、形状は維持しているものの露出している部分は腐食により母材（地金）がない状態（老朽化度b）である。側壁コンクリートは、上端部において小規模な欠損が発生（老朽化度c）している。

横断図（抜粋）図-2 ブロックの沈下範囲と点群データから作成した横断図d) ビデオカメラと水中３Ｄスキャナによる撮影
鋼製函空洞内には安全上から潜水士が入っての目視調査は困難である。このため上部工に開口を設けそこからビデオカメラを吊下げて状態を撮影することとした。
しかし、水中部は水の濁りによりカメラ撮影では映像を得られないため、水中３Ｄスキャナによる３次元撮影を行った。撮影した映像を写真-5に示す。
港内側蓋コン下面

起点側側壁

水面
スパン 10鋼製型枠腐食･鋼板脱落状況

港外側

写真-3 本体工鋼製函側壁の劣化状況

写真－5（左）b) コンクリートの圧縮強度
上部工及び本体工側壁から採取したコアの圧縮強度試
験の結果を表-1に示す。全ての箇所で設計基準強度18N/mm2を満足している。
表-1 圧縮強度試験の結果
部 位上部工
本体工

採取数量
３本×４箇所
３本×８箇所(水上、水中各４箇所)

圧縮強度(N/mm2)
37.7～42.4
27.0～36.2c) UAVによる３次元点群測量
測量結果を写真-4に示す。点群データを基に作成した横断図とこれより定量的に判定した消波工の沈下箇所を図-2に示す。消波工は沈下･散乱があり、消波工1層厚未満の断面減少が見られた。

写真－5（右）写真-5（左） ビデオカメラによる鋼製函内部 気中の状態
写真-5（右） ３Ｄスキャナによる鋼製函内部 水中の状態
終点側

港外側

終点側

撮影を行った鋼製函内部の状態を以下に記載する。
・鋼製函内部は滞水があり、水面はDL+1.0程度。水の動きはまったくないことから、外海の波浪や潮汐の影響を伝達できるような開口は存在しないと推察。
・無灯でビデオ撮影を行ったところ、光は確認されず、側壁に気中の開口が無いことを確認。
・空洞下端高は最深でDL-4.5ｍ～5ｍ程度（蓋コン下端から6.5mから7.0m）。レッド測深も同じ結果。
・空洞の最深箇所は港外側～終点側の隅角部。残存する中詰材の傾斜勾配は1：1.2程度。
・側壁面は平滑で吸出しの原因となるような開口は確認できない。肉厚測定結果からも部材の破損はあるが開口までには至っていない。
・トラスつなぎ材は3段設置で全体的に腐食が進行し、上段の気中部では脱落や変形はないが水中の中段で脱落や変形を確認。

写真-4 UAVによる３次元点群測量の結果

NAGANUMA Naohisa, NAGAMINE Kanemitsu, SHIMIZU Toshiaki－ 865 －

3. 施設の健全度評価

4. 補修方法の検討(1) 健全度評価
老朽化調査の結果に基づく施設健全度評価の結果を表-2に示す。

(1) 検討の条件検討に当たって以下を条件とした。
・上部工と側壁の部材耐力を維持し、当面（10年程度）は大規模損壊を発生させないこと。
・応急対策は「恒久対策」の一部となりまた、恒久対策時においての手戻りが最小限であること。

表-2 施設健全度評価の結果
項 目
施設移動・沈下
上 部 工
本体工(鋼製函)
側 壁
本体工(鋼製函)
トラス繋ぎ材
本体工(鋼製函)
中詰砂
消 波 工

状 態
上部工に高さ方向の段差（沈下）や水平方向の段差（ズレ）を確認
経年劣化による欠損が点在するも、強度は設計基準強度を満たす
全22函で表層鋼板の消失や骨組鋼材の腐食、側壁コンクリートの欠損あり
全22函中8函(36%)で腐食が発生。中段で部材の脱落や変形箇所も確認
空洞が発生。深さ50cmを超える空洞は全22函中8函(36%)で発生。
全22函中8函(36%)で沈下傾向が認められるも沈下量は１層厚以下。
施設全体健全度ＣＣ(2) 恒久対策の想定検討に先立ち前記条件の２項目を受けて、将来の恒久対策を想定した。既設構造を活用した場合の将来の想定
断面を図-5に示す。
想定断面は、①老朽化した鋼製函の中詰砂固化と②側壁を補修・補強した上で、③嵩上げを行うものとした。

ＡＡ
Ａ
ＣＡ

また、本体工の主要な変状を図-3に示す。

・老朽化した側壁に対して中詰砂を固化改良することで一体化を図る。
・港内側側壁は、埋設型枠と水中コンクリート充填により補修、補強する。

図-3 本体工で確認された主要な変状

図-5 想定した恒久対策断面(2) 放置場合に起こり得る大規模損壊の可能性
健全度評価の結果から、本体工の老朽化は著しく、このまま放置した場合には、以下のような大規模損壊に至る可能性が懸念された。
a) 上部工の損壊（図-4(a)）
現状上部工は中詰砂には支承されず、港内外の側壁位置を支点とする単純梁の状態となっている。このため、自重に加え、上方からの鉛直波力の作用により上部工は損壊してしまうおそれがある。
b) 港外側側壁の倒壊（図-4(b)）
港内側の側壁は水平波力の作用に対し、中詰砂の受動抵抗は期待できない。加えて、側壁は劣化しているため、水平波力により倒壊し、これに伴い上部工は胸壁を含め陥落してしまう恐れがある。

(a)

中詰は固化改良以外にも水中コンクリートによる置換あるいは充填も検討対象となった。しかし、以下の理由から中詰材の固化改良を選択した。
・函内に残存する中詰砂をそのままにし空洞箇所をコンクリートで充填。
⇒残存する中詰砂が再流出し空洞が発生する恐れあり。
・函内に残存する中詰砂を全て撤去した後、函内全体をコンクリートで充填。
⇒函内には補強繋ぎ材であるトラスが井桁状に配置されているため、中詰砂の掘削撤去は施工上困難。
(3) 必要な対策とその具体的方針確認された劣化と変状（現状）から想定される変状連鎖（放置した場合の影響）そして、これを阻止するために必要な対策（応急対策）は表-3のとおりである。

(b)

図-4 放置した場合に想定される大規模損壊

NAGANUMA Naohisa, NAGAMINE Kanemitsu, SHIMIZU Toshiaki－ 866 －

表-3 必要な対策想定される変状連鎖確認された劣化（放置した場合の影響）と変状

必要な対策（応急対策）①中詰砂の流出

上部工仮設補強材設置

上部工の損壊【仮設対策】②内部トラスの腐食劣化③側壁表層鋼板の消失と側壁骨組鋼材の腐食④側壁の欠損

5. 補修の施工検討

港外側壁の倒壊

中詰固化改良と空隙充填【恒久対策】

港内側側壁の劣化進行

港内側壁の鋼板被覆【応急対策】

必要な対策についての具体的方針は表-4のとおりとした。
表-4 対策実施の具体的方針
・函内の空隙は天端まで充填する。【恒久対策】
理由）中詰に空隙があり、当初の堤体重量が不足している
現状でも、港内側の堆砂により安定が保たれている可能性がある。しかし、上部工と側壁（特に港外側）の部材耐力を維持するためには中詰材は抵抗材として不可欠である。
・函内の中詰砂は固化改良する。【恒久対策】
理由）吸出しの原因は事前調査では確定できてはいないが、中詰砂の残置形状から側壁若しくは側壁と底版との間に生じた開口によるものと推察する。開口箇所は堆砂により埋まって存在している可能性があるため、残存している中詰砂をそのままに空隙のみを充填した場合には、将来再流出を招くおそれがある。なお、中詰砂の固化改良は、恒久対策時における堤体の一体化に必要な対策であり、手戻りとなることはない。
・上部工の撤去範囲は耐久性、施工性、安全性を確保しつつ、経済性の観点から最小限とする。
理由）上部工は、恒久対策においても撤去することなく流用または残置が可能であるため、側壁と上部工の部材耐力維持の観点から函内の空隙を確実に充填できることを条件に撤去は最小限とすることが望ましい。
・上部工の残置にあたっては、施工中の耐力を確保するための適切な補強対策を施す。【仮設対策】
理由）上部工は函内に空洞がある状態では、自重のみでも耐力は保持していない。このため、施工中の安全確保の観点から、耐力を維持するための補強が必要である。
・側壁の劣化進行を抑制するために表面を鋼板で被覆する。【応急対策】
理由）恒久対策までの期間放置した場合には、さらなる劣化の進行が想定されるため、恒久対策実施までの期間、鋼板被覆により劣化進行を抑制する。

(1) 施工条件と必要な検討
施工では以下の条件を考慮する必要があった。
・上部工は現状、自重に対しても耐力を保持していない。
また、中詰材の固化改良等の施工は、上部工天端から行う必要がある。
・上部工の撤去は最小限とするが、側壁に貫通孔があった場合、補修作業のために内部に作業員または潜水士が入ることが想定され、人や資材の搬出入のために必要な大きさの開口を設ける。この時、開口は蓋コン下端に配置されている鋼製函のつなぎ材（トラス構造）に支障とならない位置とする必要がある。
・中詰材固化改良と空洞充填の目的は側壁と上部工の耐力回復である。固化改良の工法選定に当たっては、施工は上部工天端から実施できること、内部に鋼製函のつなぎ材が存在しておりこれが改良の支障とならないことなどを考慮する必要がある。
・側壁コンクリート強度は有するものの、骨組鋼板は腐食が激しくまた、上方では内部コンクリートの欠損も多くみられる。
上記条件から、施工に当たっては以下の検討が必要となった。
①仮設鋼材による上部工の補強対策。②上部工開口の大きさの決定とその施工方法。③鋼製函の劣化と中詰流出の現状を踏まえた、中詰砂の固化改良工法の選定。④側
壁港内側を被覆する鋼板の設置範囲と固定方法。
この4項目の中から、本報文では主となる③の中詰砂の固化改良工法の検討を紹介する。
(2) 中詰砂の固化改良工法a) 工法選定の条件
改良工法選定の条件は以下の表-5のとおりとした。
表-5 改良工法選定の条件

・側壁の劣化も想定し、改良体は強度を有すること。
・残置する上部工天端からの施工が可能であること。
・側壁に過大な圧力を作用させないこと。
・内部のつなぎ材が改良施工の支障とならないこと。

b) 工法の選定
工法の一次選定に当たっての比較を表-6に示す。
比較表より選定の条件を全て満足する「高圧噴射攪拌工法（二重管方式）」を採用することとした。
一次選定した「高圧噴射攪拌工法（二重管方式）」の具体的工法の比較（二次選定）を表-7に示す。比較表より、施工日数が少なく、工費も安価な「V-JET工法」を中詰材固化改良工法として採用することとした。

NAGANUMA Naohisa, NAGAMINE Kanemitsu, SHIMIZU Toshiaki－ 867 －

表-6 改良工法の比較表（一次選定）c) 排泥の有効活用選定した「高圧噴射攪拌工法（二重管方式）」では改良に伴いスライム（排泥）が発生する。発生した排泥は通常廃棄するものであるが、排泥は固結する性質のものであるため、今回は廃棄せずそのまま函内空洞の充填材として活用することとした。
なお、発生する排泥量と必要な充填量は各函で異なるため、発生予想量から各函の排泥流用計画を作成した。

6. 施工時の確認(1) 補修の実績
令和元年度には、補修対象全8函の内の4函の補修施工を行った。一例として改良前後の函内部の状態を図-5に示す。

表-7 改良工法の比較表（二次選定）

改良前

改良後

図-5 改良前後の函内の状態

函内平面積は59.5m2、内空高さは6.0mで、全容積は357m3である。スパン13の改良前の空隙は実測で156m3のため、残存砂量は201m3(=357-156)になる。
改良後の実測によると残った空洞の深さは平均で0.90cm、容積にすると0.90×59.5=54m3となり、改良前の空隙との差156-54=102 m3が排泥による充填量となる。
工事は2カ年で施工するため、同様の計算を改良済の全4函で実施し、次年度以降の排泥の予想量を求め、残る4函での排泥収支計画を作成した。なお、改良を終えた4函に残った空洞は、次年度施工時に発生する余剰排泥で充填することとした。
(2) 改良体の強度と単位体積重量
令和元年度改良を終えた全4函から鉛直ボーリングにより小口径コアを採取した。コアは連続して採取され途中に未改良箇所は認められなかった。また、コアの外観は全体に均一で、改良体と排泥との明確区分は認められなかった。このことについては、改良後の函内の状態は、図-6に示す「改良後(a)：砂がその形状を保ったまま改良体となり、その上に排泥が堆積することで、明確な境界のある状態」ではなく、「改良後(b)：高圧噴射により砂の勾配は平滑化されまた、攪拌により改良体と排泥の境界もあいまいな状態」になった結果と推察される。
NAGANUMA Naohisa, NAGAMINE Kanemitsu, SHIMIZU Toshiaki－ 868 －

空洞

排泥

④中詰材の固化改良時に発生する排泥を有効活用することで、その処分費用が削減され経済的な対策が実現した。

排泥砂

改良体

改良体

改良前

改良後(a)

改良後(b)

図-6 改良前後の函内の状態の模式図

6000

下層平均 17.19

一軸圧縮強度(kN/m2)

8000

中層平均 13.25

上層平均 12.84

図-7は、採取したコアを対象に実施した一軸圧縮試験の結果を単位体積重量との関係で示したものである。
結果にばらつきはあるものの、単位体積重量が大きなコアで一軸圧縮強度も大きい傾向がみられる。単位体積重量の鉛直方向の傾向は、上層が 12.84kN/m3 で最も小さく、次いで中層の 13.25kN/m3、最も大きい値は下層の17.19kN/m3 となっている（いずれも各層平均値）。

4000
上層

2000

中層
下層010121416182022

単位体積重量(kN/m3)

図-7 採取したコアの一軸圧縮強度と単位体積重量との関係

一方、一軸圧縮強度は改良体が主体と思われる下層で、本改良工法での期待強度の3000kN/m2 (=3N/mm2)を満たしている。また、排泥が主体と思われる上層では、軟岩の最低強度である1000kN/m2 (=1N/mm2)は得られている。
このことから、中詰砂を固化改良することによって、鋼製函内全体に充填させ改良体の強度を確保したことにより、側壁、上部工の耐力が回復された。また、中詰材の単位体積重量を確保したことにより、堤体の安定性が図られ、期待した性能は確保されたものと判断した。

7. まとめ
著しく老朽化した鋼製函を本体工とした防波堤を対象として、当初予定の調査に加えてUAVによる３次元点群測量や水中3Dスキャナによる３次元撮影を行い、鋼製函内部状況をより的確に把握して、恒久対策までの期間の応急対策を検討した。検討によって以下の効果を得ることができた。
①老朽した鋼製函を再利用した対策を実現した。
②空洞化した中詰に対して、固化改良と排泥の有効活用によって、再流出防止と部材（鋼製函側壁と上部工）耐力の回復を実現した。
③将来の恒久対策の一部となりまた、手戻りを最小限とする対策を実現した。
NAGANUMA Naohisa, NAGAMINE Kanemitsu, SHIMIZU Toshiaki－ 869 －