(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
海洋に面した沿岸に、前面が構造壁体で構築された堤体構造を配置し、内陸部に向けて所定間隔をあけて多重に、前面と背面とが法面で構築された堤体構造を配置した請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の耐震耐越流堤体構造。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、特許文献1に開示された多段津波防波堤では、浅海域に設けられた防波堤を津波が次々と越波することで津波エネルギーが減衰されるため、これらの防波堤は越波を前提としてその構造設計がなされているが、陸上部に設けられた最終的な防波堤に関しては、越波を想定していない。
【0006】
また、特許文献2に開示された補強土構造物を陸上部の防波堤に適用した場合、防波堤の天端、内陸側(防波堤背面)についての補強については記載はない。しかし、一般的には防波堤の経年的な耐久性向上や想定外の越波による盛土の崩壊を防止するために、防波堤の天端や背面側の法面に所定厚さの鉄筋コンクリートスラブを構築、敷設する場合が多い。ところが、防波堤を越波した波はこれらのスラブ表面を急流となって流れるため、スラブには上向きの揚力(持上がり力)が作用し、この力によってスラブが敷設された盛土面から引き剥がされる現象が生じる。この結果、スラブが損壊してしまうとともに、遡上した津波の引き波等の影響を受けて盛土が内陸側から崩壊するおそれもある。そこで、本発明はこのような問題を解消するために、地震時に優れた耐震性能を発揮する耐震盛土構造からなる防波堤、堤防等のような堤体構造において、津波が越流(越波)した場合に、盛土構造が安定した状態を保持できるようにした耐震耐越流堤体構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明の耐震耐越流堤体構造は、高さ方向に間隔をあけて複数の盛土補強
材が埋設された盛土体と、前記盛土体の天端と背面法面と
を覆う、2層の空間を形成する2層の袋状体からなる布製型枠の前記盛土体に面する袋状体内に1次コンクリートが充填され、開口部が格子状をなすように構築されたマット状体と、前記布製型枠内の前記マット状体を覆う他の袋状体内に2次コンクリートが充填され、前記マット状体を覆うとともに、前記2次コンクリートの一部が前記開口部から前記盛土体に押し出されて構築された天端スラブと法面スラブと、を備えたことを特徴とする。
【0008】
また、他の発明として、高さ方向に間隔をあけて複数の盛土補強材が埋設された盛土体と、前記盛土体の背面法面
を覆う、2層の空間を形成する2層の袋状体からなる布製型枠の前記盛土体に面する袋状体内に1次コンクリートが充填され、開口部が格子状をなすように構築されたマット状体と、前記布製型枠内の前記マット状体を覆う他の袋状体内に2次コンクリートが充填され、前記マット状体を覆うとともに、前記2次コンクリートの一部が前記開口部から前記盛土体に押し出されて構築された法面スラブと、前記盛土体の天端に
構築された鉄筋コンクリート造の天端スラブと、を備え
たことを特徴とする。
【0009】
それぞれの場合、前記盛土体の前面側に構造壁体が構築され、該構造壁体で前面からの波浪荷重を負担するようにすることが好ましい。
【0010】
また、前記盛土体の前面側
を覆う、2層の空間を形成する2層の袋状体からなる布製型枠の前記盛土体に面する袋状体内に1次コンクリートが充填され、開口部が格子状をなすように構築されたマット状体と、前記布製型枠内の前記マット状体を覆う他の袋状体内に2次コンクリートが充填され、前記マット状体を覆うとともに、前記2次コンクリートの一部が前記開口部から前記盛土体に押し出されて構築された構造壁体を備えることが好ましい。
【0011】
前記盛土体の前面
を覆う、2層の空間を形成する2層の袋状体からなる布製型枠の前記盛土体に面する袋状体内に1次コンクリートが充填され、開口部が格子状をなすように構築されたマット状体と、前記布製型枠内の前記マット状体を覆う他の袋状体内に2次コンクリートが充填され、前記マット状体を覆うとともに、前記2次コンクリートの一部が前記開口部から前記盛土体に押し出されて構築された法面スラブを備えることが好ましい。
【0012】
海洋に面した沿岸に、前面が構造壁体で構築された堤体構造を配置し、内陸部に向けて所定間隔をあけて多重に、前面と背面とが法面で構築された堤体構造を配置することが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、盛土構造の防波堤、堤防等のような堤体構造において、津波が越流した場合にも、堤体の天端と背面法面を覆うスラブが堅固に盛土体と一体化しているため、被災後においても安定した状態を保持できる耐震耐越流堤体構造を構築し、また前記耐震耐越流堤体構造を沿岸から内陸にかけて多段に配置することで、広域な津波減災を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態による耐震耐越流堤体構造を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による耐震耐越流堤体構造の断面図、
図2、
図3は、第1の実施形態による耐震耐越流堤体構造の天端スラブ、背面法面スラブの構築状態を示した説明断面図である。なお、以下、断面図において、図面の煩雑化を防ぐために、断面表示ハッチを一部省略している。
【0016】
図1に示すように、本実施形態による耐震耐越流堤体構造100は、盛土材150と盛土材150の内部に高さ方向に所定の間隔で敷設された盛土補強材としての補強シート160と、所定堤体高さまで構築された盛土体140と、この盛土体140の前面からの荷重に抵抗する構造壁体110と、を備えている。
【0017】
盛土材150としては、通常の盛土工に適した仕様の土質材料の他、例えば、ガレキ、焼却灰、残土等を盛土材として用いることもできる。本発明の盛土材150は、抗土圧構造として公知の補強土工法が採用されている。この補強土工法では、一層の積層高さが300〜600mm程度に設定されている。そしてその積層高さに合わせて、補強シート160が敷設されている。補強シート160は、盛土体140の前端部及び後端部に、所定高さに積み上げられた土のうや法面保形フレーム(図示せず)を巻き込み、それぞれのシート先端が定着されている。これにより、各層の補強シート160の定着および高さ方向に所定の間隔で敷設された補強シート160間の一体化が果たされる。さらに、構造壁体を、背面に型枠を用いることなく構築することにより、構造壁体と盛土体との一体化を果たすことができる。
【0018】
補強シート160は、本実施形態においては,ビニロン繊維を交織させ開口を有するシートが用いられている。使用製品としては、太陽工業株式会社製の「商品名:KJVシート」が好適である。このシートは,平面的に広く補強効果を発揮させることができるように、シートの経(たて)方向、緯(よこ)方向とも同強度で設計・製造されたシートである。したがって、外力がシートに様々な角度からから作用しても、確実に補強効果を発揮することができるように設計・製造されている。
【0019】
構造壁体110は、現場打設によって構築される鉄筋コンクリート製構造壁体である。本実施形態では、構造壁体110が波浪等の前面荷重を受ける。ここで、本発明の第1の実施形態による耐震耐越流堤体構造100の構築工程について
図2,
図3を参照して簡単に説明する。
【0020】
まず、図示しない土のうあるいは法面保形フレームを積み上げるとともに、背面に所定の高さまで盛土材150を施工する。このとき、各段の盛土材150上に補強シート160を敷設する。補強シート160は、上述したように、土のう等を巻き込み、上方の補強シート160と接続できるだけの長さが盛土材150の端部で折り返すように敷設する。順次、敷設した補強シート160上に、公知の法面保形フレームの設置、または所定段数の土のう(図示せず)の積み上げ後、背面に盛土材150を施工する。このとき敷設した補強シート160は、図中のジョイント位置161で、下方の補強シート160と溶着による端部定着を図る。このように、盛土材150の施工及び補強シート160の敷設を、所定の高さとなるまで繰り返して盛土体140を構築する(
図2参照)。その後、構造壁体110を構築する位置に完成時の壁体表面を覆う位置にせき板が位置し、壁体裏面側が盛土体表面と一体化するように仮設枠体を構築し、その内部空間にコンクリートを打設する。コンクリートは盛土体表面の補強材、土のうのと一体化し、構造壁体110は盛土土圧に対しての抗土圧構造物として機能する。
【0021】
その後、
図2に示したように、盛土体140の天端と背面法面の全面を覆うように、布製型枠170を敷設する。この布製型枠170は、公知の布製のコンクリート打設用型枠材料を改良したもので、3枚の織布を重ね、各織布間を複数本の接結糸で所定離れを確保するように連結し、2層の空間を形成する袋状体170a、170bの内部にコンクリートまたはモルタルを充填し、硬化させることで2層の所定形状のマット状のコンクリート(モルタル)板状体を構築することができる。本実施形態では、太陽工業株式会社製の「商品名:タコム・VSL・マット」を改良した布製型枠を使用している。この布製型枠では、盛土体側の袋状体170a内に1次コンクリート(またはモルタル)を充填して格子状のマット状体を形成した後に、その表面を覆うように、袋状体170bに2次コンクリートを打設する構成になっている。このとき袋状体170aは、1次コンクリートがマット状に硬化した際に所定の格子形状となるメッシュタイプとなっている。メッシュの寸法としては、一辺が約200〜500mmのものを適宜採用できる。
【0022】
図3は、この布製型枠170の袋状体170aに1次コンクリート(またはモルタル)を充填した状態を示した断面図である。以下、充填材としてコンクリートを用いた例で説明するが、モルタルを充填して各部位のマットを構成してもよい。同図には、1次コンクリート充填部分が断面で、その間には開口としての格子部分が示されている。この1次コンクリートを盛土体140の面に沿って充填することで、盛土体140の堤体の天端には天端マット181が構築される。また、堤体の背面法面には法面マット182が構築される。法面マット182には、布製型枠170(170a)内に充填された1次コンクリートの重量により、法面を滑ろうとする滑動力が生じる。この法面マット182の滑動防止の対策として、法尻部にコンクリート台座185を施工したり、当初から布製型枠170をアンカーピン(図示せず)で法面に固定しておくことが好ましい。これにより、法面マット182が構築された状態でも、法尻部のコンクリート台座185による支持、あるいは法面に配置された複数本のアンカーピンの固定力により、法面マット182の滑動が防止される。
【0023】
次いで、完成状態を示した
図1にあるように、布製型枠170の袋状体170aによって1次コンクリートマットが施工された堤体の天端マット181と、背面側の法面マット182の表面に重なって位置する、布製型枠170の袋状体170bに2次コンクリートを施工する。この2次コンクリートは、基本的には所定の吐出圧が加えられた加圧充填コンクリートからなる。そして、施工時には、
図1に示したように、袋状体170b内でマット状に充填されるとともに、加圧された2次コンクリートの一部が、天端マット181の格子状の開口部から盛土体140内に押し出され、盛土の一部にコンクリートのこぶ状部195が形成される。このこぶ状部195が形成されることにより、天端マット181と天端2次コンクリート191とが一体化するとともに、隣接したこぶ状部195の形成により、盛土の一部が3軸拘束状態となり、盛土天端近傍の盛土の強度も増加する。この結果、盛土体140の天端近傍と、1次コンクリートによる天端マット181と、2次コンクリートによる天端マット191とを一体化した天端スラブ180を構成できる。
【0024】
同様に1次コンクリートによる法面マット182においても、2次コンクリートによる法面マット192と、盛土体140の法面表面近傍との一体化が図られ、法面スラブ190が構成される。また、背面側の法面表面には補強シート160の折り返し部が位置するため、2次コンクリートは法面マット192を形成するとともに、補強シート160の目合い部分にも食い込むため、盛土法面とさらに一体化され、法面マット182と法面マット192とによる滑動力に対しても一層の改善が果たされる。
【0025】
したがって、
図1に示した完成断面からなる耐震耐越流堤体構造100において、堤体天端を覆う、天端2次コンクリート191が施工された天端スラブ180は、天端マット181と盛土体140と一体化している。また、堤体法面を覆う、2次コンクリートによる法面マット192が施工された法面スラブ190は、法面マット182と盛土体140と一体化している。このため、万一、設計水位を超えた高潮、津波が堤体を越波した場合でも、堤体全体の安定化が図られる。
【0026】
また遡上した津波が引き波となって堤体背面側から作用した場合にも、堤体背面の法面勾配が比較的ゆるく設計されているため、引き波による堤体への作用力は小さくなるが、その場合にも引き波による堤体への作用力に対して法面スラブ、天端スラブは盛土体と一体的に抵抗できる。
【0027】
次に、本発明の第2の実施形態による耐震耐越流堤体構造200について、
図4を参照して説明する。
図4は、第2の実施形態による耐震耐越流堤体構造200の断面図である。この耐震耐越流堤体構造200では、天端スラブ280は、鉄筋コンクリート造として構築されている。鉄筋コンクリート構造とすることにより、堤体天端を遊歩道、自転車ロード等の通行帯として使用することができる。なお、天端スラブ280を、自動車等の一般車両が通行する道路として使用するためには、盛土体上部に、所定厚さの路盤、路床層185を造成し、その上に天端スラブ180を構築することが好ましい。
【0028】
この耐震耐越流堤体構造200は、
図4に示すように、盛土体240の天端面に鉄筋コンクリート造スラブ280が構築されている。なお、盛土体240、構造壁体210の構成は、第1の実施形態による耐震耐越流堤体構造100(
図1参照)と同じ構成である。
【0029】
この実施形態における天端スラブ280は、現場打ちの鉄筋コンクリート造であり、盛土体240との一体化のために、所定本数の後施工アンカー270が天端スラブ280上面から打設されている。この後施工アンカー270の盛土体240内での定着長は、天端スラブ280の重量と越流時に生じる持上がり力より大きな引き抜き抵抗が得られるように設定されている。なお、天端スラブ280は、工場製作されたプレキャストコンクリート製版を敷設し、後施工アンカー270で盛土体240の天端に固定することも可能である。
【0030】
次に、本発明の第3の実施形態による耐震耐越流堤体構造250について、
図5を参照して説明する。
図5は、第3の実施形態による耐震耐越流堤体構造250の断面図である。この耐震耐越流堤体構造250では、堤体前面の構造壁体253を壁面マット251と、壁面2次コンクリート252とで構成されている。さらに、天端コンクリート257は、天端マット258と天端2次コンクリート255とが一体化して構成されている。この結果、盛土体259の天端近傍と、天端マット258と、天端2次コンクリート191とを一体化した天端スラブ180を構成できる。
【0031】
同様に法面マット261においても、法面2次コンクリート262と、盛土体259の法面表面近傍との一体化が図られ、法面スラブ263が構成される。
【0032】
次に、本発明の第4の実施形態による耐震耐越流堤体構造300について、
図6を参照して説明する。
図6は、第4の実施形態による耐震耐越流堤体構造300の断面図である。
【0033】
この耐震耐越流堤体構造300は、
図6に示すように、盛土体340の天端面に鉄筋コンクリート造スラブ380が構築されている点の他、構造壁体310の構成も、第2の実施形態による耐震耐越流堤体構造200の構成と同じである。この耐震耐越流堤体構造300では、法尻スラブ360として、地表面マット361と、この地表面マット361に2次コンクリートを加圧充填した地表面にコンクリート板が構築されている。法尻スラブ360を設けることにより、法面スラブ390の安定を向上させることができる。また、この法尻スラブ360を遊歩道、サイクルロード等の通行帯として使用することができる。さらに、法尻スラブ360は背面側の土地を有効に利用するために、地中に埋設してもよい。
【0034】
次に、本発明の第5の実施形態による耐震耐越流堤体構造400について、
図7を参照して説明する。
図7は、第5の実施形態による耐震耐越流堤体構造400の断面図である。
【0035】
この耐震耐越流堤体構造400は、
図7に示すように、構造壁体を有せず、盛土体440の両側に法面スラブ490が形成された、通常の盛土形態をなす。また、天端面には鉄筋コンクリート造スラブ480が構築されている。この耐震耐越流堤体構造400は、後述する多重堤防として、内陸部に設けられる盛土体構造として利用される。内陸部に所定の延長で施工されるため、鉄道や道路のインフラとして使用することが好ましい。そのため、盛土体上部には所定の地耐力を備えた基礎構造(路盤、路床)を造成することが好ましい。
【0036】
次に、上述した実施形態による耐震耐越流堤体構造を、防災施設として適用した実施例を説明する。
図8は、海洋に面した沿岸部から内陸部にかけて構築された、津波減災域としての多重堤防の一例を示した模式構成図である。本実施例では、海洋510に面した水際に、上述した第1実施形態で示した構造壁体を有する第1の堤防501が構築され、内陸部にかけて、第5の実施形態として示した盛土構造からなる第2の堤防502及び第3の堤防503が間隔をあけて多重的に構築されている。
【0037】
この多重堤防の想定および特徴は、地震等により発生した大規模津波等に対して、多重の堤防を沿岸から内陸部に構築し、津波被害から鉄道、道路等のインフラを防護するとともに、一般建物、住宅等を高地に移し、住民に津波被害が及ばないようにした点にある。そのために、沿岸から内陸部にかけてそれぞれの機能を備えた堤防を多重的に配置している。第1の堤防501,第2の堤防502,第3の堤防503として、本発明の耐震耐越流堤体構造が適用されている。
【0038】
消波ブロックBが積み上げられた沿岸に沿って第1の堤防501の前面には大規模津波等の想定波浪荷重に耐えうる構造壁体が構築されている。さらに第1の堤防501の天端および背面法面には上述した天端スラブ581、法面スラブ591が堤体と一体をなして構築されている。このため、万一、第1の堤防501を越波するような津波が襲来した場合にも、堤体構造全体への影響は小さい。さらに内陸側には第2の堤防502が第1の堤防501との間に農地507を挟んで構築されている。第2の堤防502の堤体は両側が法面で構成された盛土構造からなり、盛土法面には法面スラブ592が、天端には天端スラブ582が敷設され、天端スラブ582は道路505として利用されている。道路505を堤防上のような高台に設けることにより、津波が第1の堤防501を越波した場合にも、浸水による道路の寸断を最小限にすることができる。同様に、第3の堤防503上は線路506として利用されている。また、それぞれの堤防502,503の間の低地は農地507として利用されている。この農地507の面積も十分確保してあるため、第1の堤防501を越波した津波が第2の堤防502に至るまでに減勢され、水位の低下も図ることができる。
【0039】
第2の堤防502,第3の堤防503の両側面の法面スラブは、海側から浸水し、内陸に遡上する波による荷重、あるいは内陸側からの引き波による荷重等、両面側からの荷重を受けるが、各堤防とも法面スラブと盛土体とが一体的に構築されているため、このような荷重状態においても、盛土構造の構造的安定が確実に確保できる。
【0040】
第3の堤防503の内側には一般オフィスビル等が建設された商業地域が配置されている。さらに商業地域の内陸側に、所定の壁高の擁壁509で造成された人工高台が住宅地域として開発されている。その住宅地域に一般家屋としての戸建て住宅508が建築されている。この擁壁509にも本発明の耐震耐越流堤体構造が適用されている。
【0041】
上述した商業地域、住宅地域が広がる地域を例にした実施例に対して、田園地域における津波減災域として設置された多重堤防の実施例について、
図9を参照して説明する。
図9は
図8と同様に、海洋に面した沿岸部から内陸部にかけて多重に構築された、津波減災域としての多重堤防の一例を示した模式構成図である。本実施例でも、消波ブロックBが敷設された沿岸510の水際に、上述した第1実施形態で示した構造壁体を有する第1の堤防501が構築され、内陸部にかけて、第4の実施形態として示した盛土構造からなる第2の堤防502及び第3の堤防503が間隔をあけて多重的に構築されている。特にこの実施例は、田園地域を想定したもので、田園地域であるため、土地利用において、津波を減勢させる防災施設を設置しやすいメリットがある。本実施例では、上述した各堤防間に農地が広がるが、内陸に向けて農地に棚田的な段差をつける点、農業用排水路が減災施設として機能する点が、
図7に示した実施例と異なる。
【0042】
本実施例では、第1の堤防501と水際との間に防潮林602が設けられている。防潮林602に好適な樹種としては、たとえばクロマツ、アカマツのマツ類、イヌクス(タブノキ)、カイヅカイブキ、イヌマキのように、幹が太く根を深く張ることで倒木しにくいものが好ましい。そして、第1の堤防501の背後には、連続した突起状部603aを備えた減勢工603が設けられている。この減勢工603は、突起状部603aを通過する波を跳水させることで波のエネルギーを減衰させる機能を有する。さらに内陸側には第2の堤防502が第1の堤防501と減勢工603の内陸側に構築されている。第2の堤防502の堤体は、
図7と同様に、盛土構造からなり、盛土法面には法面スラブが、天端には天端スラブが敷設され、天端スラブは道路505として利用されている。その背面側法尻には、水路用堤防605が構築され、第2の堤防502と、第2の堤防502より低い水路用堤防605とに挟まれて農業用水路604が設けられている。この農業用水路604は、通常時は農地内に広がる水田への用排水路として利用されるが、津波災害時には、第2の堤防502を越流した水の減勢および一定水量を貯留することにより、内陸部への遡上を遮断するように機能する。
【0043】
農業用水路604、水路用堤防605の内陸側には、図示したように、棚田状に農地507が区画されている。この農地507は所定区画ごとに擁壁508により、内陸側の農地が擁壁高さ分だけ高くなっている。したがって、この地域まで津波が遡上した場合でも、この擁壁508部分によって、それより内陸側への遡上が段階的に食い止められる。
図9には、
図8に示した、鉄道が敷設された第3の堤防503が農地507内を通過するように描かれている。そして、第3の堤防503の内陸側には、擁壁508が水路壁として機能する別の農業用水路604が設けられている。この農業用排水路604を挟んで、さらに内陸側に農地507が広がっている。
【0044】
本発明の耐震耐越流堤体構造を採用した多重堤防の配置、減勢工の設置、多段に複数の擁壁を設けて土地の嵩上げを行うことにより、津波の遡上を阻止して、広域にわたる防災機能が実現できる津波減災域を構築することができる。
【0045】
本発明は上述した複数の実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。