ＰＤ−２−２２ 改０
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東海第二発電所
鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁の構造成立性について

平成２９年８月２９日
日本原子力発電株式会社

1

目次

鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁の構造成立性について

１．概要
２．耐津波設計方針に関する設置許可基準規則の要求事項について
３．評価対象施設
４．防潮堤の概要
５．防潮堤の評価対象部位
６．照査項目と設計方針
７．代表検討断面の選定
８．設計方針（鉄筋コンクリート）
９．設計方針（鉄筋コンクリート）
１０．設計方針（止水ジョイント部）
１１．地盤の嵩上げ部（改良体），シートパイル，表層地盤改良の設計方針
１２．まとめ2

１．概要

第481回審査会合
資料1-1-3修正

津波防護施設として防潮堤に求められる要求機能は，繰返しの襲来を想定した遡上波に対して浸水を防止すること，基準地震動Ｓsに対し要求される機能を損なう恐れがないよう構造物全体としての変形能力に対し十分な構造強度を有することである。
上記の機能を確保するための性能目標は，遡上津波に対し余裕を考慮した防潮堤高さを確保するとともに，構造体の境界部等の止水性を維持し基準地震動Ｓsに対し止水性を損なわない構造強度を有した構造物とすることである。
防潮堤の計画にあたっては，敷地の大部分において鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁を配置することとしているため，当該資料では鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁の設計方針について説明する。
鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁は，大口径で厚い肉厚の鋼管杭を地震・津波荷重に耐える構造躯体とし，杭間からの津波の浸水を防止する観点で，鋼管杭に鉄筋コンクリートを被覆する上部構造とした。この上部構造は，漂流物の衝突荷重や津波荷重に耐える鉄筋コンクリート梁壁と鋼管杭鉄筋コンクリート（SRC造）を一体化した構造（RC梁壁とSRC造の一体構造）とした。

3

２．耐津波設計方針に関する設置許可基準規則の要求事項について

第481回審査会合
資料1-1-3再掲

設置許可基準規則（津波による損傷の防止）
第五条 設計基準対象施設は、その供用中に当該設計基準対象施設に大きな影響を及ぼすおそれがある津波（以下「基準津波」という。）に対して安全機能が損なわれるおそれがないものでなければならない。
設置許可基準規則解釈（別記３）
第５条（津波による損傷の防止）
五 津波防護施設及び浸水防止設備については、入力津波（施設の津波に対する設計を行うために、津波の伝播特性及び浸水経路等を考慮して、それぞれの施設に対して設定するものをいう。以下同じ。）に対して津波防護機能及び浸水防止機能が保持できること。
基準津波及び耐津波設計方針に係る審査ガイド
5. 施設・設備の設計・評価の方針及び条件
5.1 津波防護施設の設計【規制基準における要求事項等】
津波防護施設については、その構造に応じ、波力による侵食及び洗掘に対する抵抗性並びにすべり及び転倒に対する安定性を評価し、越流時の耐性にも配慮した上で、入力津波に対する津波防護機能が十分に保持できるよう設計すること。
5.4 施設・設備等の設計・評価に係る検討事項
5.4.1 津波防護施設、浸水防止設備等の設計における検討事項【規制基準における要求事項等】
津波防護施設、浸水防止設備の設計及び漂流物に係る措置に当たっては、次に示す方針（ 津波荷重の設定、余震荷重の考慮、津波の繰り返し作用の考慮） を満足すること。
5.4.2 漂流物による波及的影響の検討【規制基準における要求事項等】
津波防護施設の外側の発電所敷地内及び近傍において建物・構築物、設置物等が破損、倒壊、漂流する可能性について検討すること。

4５．防潮堤の評価対象部位

鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁に関する要求機能と設計評価方針

第481回審査会合
資料1-1-3修正

12

６．照査項目と設計方針

13７．代表検討断面の選定

20８．設計方針（鋼管杭）28

８．設計方針（鋼管杭）杭構造形式（支持方式）の選定に係る方針及び杭間隔の設定方針

第481回審査会合
資料1-1-3修正

杭構造形式（支持方式）の選定
鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁の支持方式としては，十分な支持力を有する岩盤（Ｋｍ層）に杭を根入れさせる岩着支持構造を選定する。
杭間隔の設定方針
杭の配列については，上部工の形状や寸法，杭の寸法や本数，群杭の影響，施工条件等を考慮し決定する。
道路橋示方書では，杭の最小中心間隔が杭径の2.5倍未満である場合において群杭効果を考慮し，杭の軸方向支持力，水平方向地盤反力係数等を単杭の場合より低減することが規定されている。
鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁の設計においては，繰返し襲来する津波の波圧や基準地震動Ｓs等による荷重及びこれらに耐え得る大口径，高強度の鋼管杭の仕様を考慮した上で，適切な杭配置を検討するが，杭の最小中心間隔が2.5倍未満となる場合は，群杭効果を見込んだ設計を行う。

杭の最小中心間隔及びフーチング縁端距離31

８．設計方針（鋼管杭）第481回審査会合
資料1-1-3再掲

群杭効果の設定方針

摩擦杭における群杭の支持力は，杭中心間隔に応じた群杭の影響を考慮して，道路橋示方書の仮想ケーソン基礎の考え方を適用する。
杭中心間隔がある程度より密になると，杭と杭間の土塊が一体となってあたかも1基のケーソン基礎としての挙動を示すようになり，杭1本当たりの支持力が低下するため，杭基礎を仮想ケーソン基礎と考えて支持力の上限値を算定する。

仮想ケーソン基礎（道路橋示方書）

・単杭の周長 U＝π×D・群杭を考慮した場合の周長 UＧ＝2×P
ここに，P：杭ピッチ(m)群杭を考慮した場合の摩擦力は下式とする。
Qｆ＝UＧΣLiτi

仮想ケーソン基礎の考え方による群杭の周長

Qｆ：群杭を考慮した場合の摩擦力(kN)UＧ：斜線を施した部分の周長(m)（1本の杭に対して上図の2本の赤線とする）
Lｉ：壁体底面から先端土層までの各層の厚層(m)τｉ：各層の土のせん断抵抗力度(kN／m2)

32

８．設計方針（鋼管杭）評価結果（過剰間隙水圧比分布図）
du：豊浦標準砂Ag2：豊浦標準砂
As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂
As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂

ケース１

ケース２

ケース３
du：豊浦標準砂Ag2：豊浦標準砂

du：豊浦標準砂Ag2：豊浦標準砂

As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂
As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂
As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂ケース４ケース５ケース６36

８．設計方針（鋼管杭）評価結果（最大せん断ひずみ分布図）
du：豊浦標準砂Ag2：豊浦標準砂
As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂
As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂ケース１ケース４ケース２ケース５ケース３

du：豊浦標準砂Ag2：豊浦標準砂

du：豊浦標準砂Ag2：豊浦標準砂

As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂
As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂

As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂
As：豊浦標準砂Ag1：豊浦標準砂ケース６37９．設計方針（鉄筋コンクリート）

43９．設計方針（鉄筋コンクリート）

三次元ＦＥＭ解析モデルを用いた評価結果■地震時の照査結果
地震時の照査結果一覧
コンクリート

鉄筋（引張）
鉄筋（圧縮）

せん断発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

0.43

13.5

31.40

OK

発生応力度
(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

27.36

29410.75

OK

発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

2.97

29498.99

OK

発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

0.45

0.68※

1.51

OK

※コンクリートのみの許容せん断応力度58

９．設計方針（鉄筋コンクリート）

三次元ＦＥＭ解析モデルを用いた評価結果■津波時の照査結果
津波時の照査結果一覧
コンクリート

鉄筋（引張）
鉄筋（圧縮）

せん断

発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

2.94

13.5

4.59

OK

発生応力度
(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

58.19

2945.05OK

発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

13.75

29421.38

OK

発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定112.73※1294※2

2.61

OK

※1せん断補強鉄筋に作用する応力度※2せん断補強筋の許容せん断応力度59

９．設計方針（鉄筋コンクリート）

三次元ＦＥＭ解析モデルを用いた評価結果■余震＋津波時の照査結果
余震＋津波時の照査結果一覧
コンクリート

鉄筋（引張）
鉄筋（圧縮）

せん断発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

1.21

13.5

11.16

OK

発生応力度
(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

47.47

294

6.19

OK

発生応力度
(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

11.99

29424.52

OK

発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定237.28※1294※2

1.24

OK

※1せん断補強鉄筋に作用する応力度※2せん断補強筋の許容せん断応力度60

９．設計方針（鉄筋コンクリート）

三次元ＦＥＭ解析モデルを用いた評価結果■地震時（岩盤傾斜モデル）の照査結果
地震時（岩盤傾斜モデル）の照査結果一覧
コンクリート鉄筋（引張）鉄筋（圧縮）

せん断発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

0.55

13.524.55

OK発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

17.68

29416.63

OK発生応力度(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

2.63

294111.79

OK

発生応力度
(N/mm2)

許容値(N/mm2)

安全率

判定

0.55

0.68※

1.24

OK

※コンクリートのみの許容せん断応力度61

９．設計方針（鉄筋コンクリート）

鉄筋コンクリート梁壁と鋼管杭鉄筋コンクリートの一体化

第481回審査会合
資料1-1-3修正

せん断補強鉄筋の端部には，機械式定着を適用する。

壁部材への適用状況

土木地中構造物への適用状況

65

１０．止水ジョイント部の設計方針67

１０．設計方針（止水ジョイント部）

止水ジョイント部の設計方針
止水ジョイント部の構造健全性評価については，基準地震動ＳＳを用いた地震応答解析及び津波荷重を用いた静的フレーム解析により算出された変位量及び入力津波を用い津波波圧式より算出した津波波圧に対し，止水ゴム等の止水性が維持できることを確認し，止水ゴム等の仕様を設定する。
止水ゴム等の仕様設定は，性能試験（漏水試験・変形試験）により津波波圧に耐え，止水機能を維持できる変形量となるよう設定するとともに，構造物間に生じる相対変位に対し追従可能な材料を設定する。
なお，止水ゴム等の取り付け部の鋼製アンカーに発生する応力が短期許容応力度以下であることを確認するとともに，止水ゴム等における漂流物防止対策として，止水ゴム等の鋼製防護部材を設置し発生する曲げ及びせん断応力等が短期許容応力度以下であることを確認する。

START

変位量の設定【以下のケースで最大変位量を選定】
・地震時：地盤の平均物性とばらつきを考慮したケースの相対変位を算出
・津波時：地震時残留変位と津波荷重作用時変位の和を算出【上記の変位量を基に合成変位量の算出】
X方向，Y方向，Z方向の３成分の相対変位を算出し、これらを合成した最大変位を変位量と設定

津波波圧の設定※１

入力津波

止水ゴム等の仕様設定

性能試験
・変形量
・水圧 等

鋼製アンカーの仕様設定

照査
アンカーボルトのせん断，引抜き，押抜きせん断

OKEND

NG

※１：鋼管杭の設計における耐震設計，耐津波設計より算出された変位量70

１０．設計方針（止水ジョイント部）

止水ゴム等の適用方針及び性能確認について
適用方針
止水ゴム等は，津波波圧に耐えうる材料を選定する。
また，止水ゴム等は構造物間に生じる相対変位に対し，その相対変位に追従可能な材料を選定することとする。
止水ゴム等は，変位量に応じゴムジョイント，シートジョイントの使い分けを計画している。

性能確認
止水ジョイント（ゴムジョイント，シートジョイント）について，下表の通り性能試験を実施した。
ゴムジョイントの0.55MPa耐圧試験に関しても実施を計画中。
耐候性試験についても，保全プログラムへの反映等が可能なように，試験を計画中。
試験結果
止水ゴム等
シートジョイント

ゴムジョイント

試験内容
耐圧試験（0.26MPa，1hr）
耐圧試験（0.55MPa，1hr）
継続載荷試験（56.45KN/30cm，10分）
繰返載荷試験（56.45KN/30cm，10回）
継続載荷試験（56.45KN/30cm，10分，取付角45°）繰返載荷試験（56.45KN/30cm，10回，取付角45°）耐候性試験
耐圧試験（0.26MPa，1hr，伸び250mm）
耐圧試験（0.26MPa，1hr，剪断300mm）
耐圧試験（0.26MPa，1hr，伸び125mm，剪断150mm）
耐圧試験（0.55MPa，1hr，伸び250mm）
耐圧試験（0.55MPa，1hr，剪断300mm）
耐圧試験（0.55MPa，1hr，伸び125mm，剪断150mm）

試験結果
良良良良良良計画中良良良計画中計画中計画中72

１１．地盤の嵩上げ部（改良体），シートパイル，表層地盤改良の設計方針73

１１．地盤の嵩上げ部（改良体），シートパイル，表層地盤改良の設計方針

表層地盤改良及びシートパイル等の設定方針

表層地盤改良及びシートパイル等の設定に係るフロー（洗掘防止等防止対策）

76１１．地盤の嵩上げ部（改良体），シートパイル，表層地盤改良の設計方針

鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁底部の地盤根入れ長の設計方針■鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁底部の根入れ長は，地震時に生じる地表面の沈下量に基づき設定する。
考慮する地震時の沈下量は，① 不飽和土層のゆすり込み沈下量② ＦＬＩＰにより算出された残留沈下量③ 過剰間隙水圧の消散に伴う沈下量
鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁底部の地盤根入れ長 ＞ 地震による地表面沈下量＝①＋②＋③

地震時及び地震後
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１２．まとめ
東海第二発電所の防潮堤の代表的な構造である「鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁」を対象に，地震時や津波時の構造成立性を確認した。
敷地内の地質分布の特性等を踏まえ，防潮壁に対して厳しい条件においても検討を行った。
各種ケースの評価においても，防潮壁の構造成立性を確認した。
今後，詳細設計段階においても，防潮壁の基礎杭の安全裕度を考慮し，杭の仕様をより適切に設定していくこととする。

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