JP6834451B2 - 防潮堤用壁体構造物 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、津波や高潮対策として港湾に築造される防潮堤を形成する壁体構造物に関するものである。

盛土の延長方向両側の傾斜した法面と上面とをコンクリート壁で被覆した構造の従来の防潮堤は、地震時、コンクリート壁に亀裂が生じたり、コンクリート壁と盛土の間で発生する滑動・目地ずれなどによってコンクリート壁に不陸が生じるおそれがある。そして、このような状態の防潮堤を津波が越流すると、コンクリート壁に発生した亀裂面や不陸部分に作用する大きな流水圧によってコンクリート壁が引き剥がされたり、押し流されたりするおそれがある。

このような従来の防潮堤が有していた上記問題を解決する盛土の補強構造が、特許文献１で提案されている。

特許文献１で提案された補強構造は、盛土の両側面をコンクリートブロックで被覆し、この外側を傾斜面に形成して当該コンクリートブロックの内部に引張補強材の一端を埋設する一方、他端をコンクリートブロックの背面側から外部に延出させたものである。

このコンクリートブロックと引張補強材と盛土を一体化した、特許文献１で提案された補強構造の目的は、津波などで多少の損傷を受けても、越波自重に耐えて補強構造物の連鎖的な崩壊を回避し、耐震性の向上を図ることである。

しかしながら、特許文献１で提案された補強構造であっても、越波による被害を完全に防ぐことはできない。そのうえ、特許文献１で提案された補強構造では、盛土材に鉄鋼スラグを使用した場合、壁体構造物が損傷した部分では越波と鉄鋼スラグが接触して高ｐＨ水が流出するおそれがある。

従って、特許文献１で提案された補強構造の場合、鉄鋼スラグを盛土として使用することができない。

国際公開第２０１４／１９２９３０号パンフレット

本発明が解決しようとする課題は、沿岸付近に鉄鋼スラグを用いた壁体構造物を築堤する場合、特許文献１で提案された防潮堤の補強構造を採用すると、壁体構造物が損傷した部分では高ｐＨ水が流出するという点である。

本発明は、地震における地形変化に追従して津波による越波を防ぎ、かつ、その崩壊がなく、さらに、沿岸付近で鉄鋼スラグを使用しても高ｐＨ水が流出することのない壁体構造物を提供することを目的としている。

すなわち、本発明は、防潮堤を形成する壁体構造物であって、
底版と、
当該底版の表面の中央部分に配置した盛土と、
前記底版の外周縁部に設けた側壁と、
前記盛土の外周側部を囲って覆うように、前記側壁と前記盛土との間に設けた不透水性部材と、
前記盛土の上面を覆う蓋部材と、からなり、
前記盛土は鉄鋼スラグであって、当該盛土には、高さ方向の所定間隔ごとに盛土拘束用の補強材を挿入して、これら盛土と補強材を転圧した構成となし、
前記側壁はブロックを積み重ねて形成した構成で、前記ブロックは、各々、前記不透水性部材及び前記盛土に埋め込まれる側壁固定用の補強材と接続され、
前記不透水性部材は前記底版と、前記蓋部材は前記不透水性部材と、それぞれ一体的に設けられていることを特徴としている。

本発明において、盛土に鉄鋼スラグを使用する理由は、鉄鋼スラグを転圧することによって、地震や津波などの衝撃に耐えることができる強度の高い盛土を形成できるからである。さらに、鉄鋼スラグ特有の潜在水硬性が継続的に進行するため、盛土が緻密化されて盛土内部への水の浸入を防ぐことができるからである。

従って、本発明において、使用する鉄鋼スラグは、潜在水硬性を有するものでなければならず、例えば溶銑予備処理スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ、ステンレススラグ等の製鋼スラグ、または高炉徐冷スラグを、それぞれ単独もしくは２種以上混合して使用する。

前記の製鋼スラグや高炉徐冷スラグを単独で転圧することでも潜在水硬性が発現して長期にわたって強度が増加する。前記の製鋼スラグも高炉徐冷スラグも共に潜在水硬性があるため、製鋼スラグと高炉徐冷スラグの混合比率は任意でも特に問題はないが、製鋼スラグ、または高炉徐冷スラグを、それぞれ単独もしくは２種以上混合したスラグに高炉水砕スラグを混合すれば、転圧により更に水硬性が進行して強度が増加する。この場合の高炉水砕スラグの混合率は１〜５０質量％の範囲とすることが望ましい。１質量％未満では高炉水砕スラグを混合する効果が得られないからであり、５０質量％を超えると、製鋼スラグ、または高炉徐冷スラグを、それぞれ単独もしくは２種以上混合したスラグよりも高炉水砕スラグの混合量が多くなって転圧による締固め性が悪くなるからである。

製鋼スラグ、高炉徐冷スラグや高炉水砕スラグの粒径は特に限定されないが、製鋼スラグ、高炉徐冷スラグは０mmを超え、５０mm以下、高炉水砕スラグは０mmを超え、１０mm以下とすることが望ましい。これらの粒径であれば、転圧によって十分に締め固めることが可能であり、また、水和固化反応が進行した後の盛土の透水係数を１０^-6〜１０^-4cm／sec程度までとすることが可能になるからである。

加えて、前記鉄鋼スラグで形成した盛土の表面は、すぐに大気中の二酸化炭素と前記鉄鋼スラグ中のカルシウムが炭酸化反応して中性化する。その上、底版と一体的に形成する不透水性部材で盛土の外周側部を囲って覆い、不透水性部材と一体的に形成する蓋部材で盛土の上面を覆うことで、外部からの水の浸入と前記高ｐＨ水の外部への漏洩を完全に防止できる。

さらに、本発明は、ブロックを積み重ねて側壁を形成しているので、ある程度地形の変化に柔軟に対応することができ、仮に地盤沈下が発生しても側壁が破断することはない。その上、各ブロックは、不透水性部材及び盛土に埋め込まれる側壁固定用の補強材と接続されているので、安定に保つことができる。また、盛土（前記鉄鋼スラグ）は、盛土拘束用の補強材と交互に層状となるように構成して転圧しているので、前記鉄鋼スラグは強固に拘束されて安定した補強土を構築し、良好な土留め効果を発揮する。さらに、不等沈下における地盤変化に追従して構造物の破断を回避することができる。

本発明において、側壁を形成するブロックは、コンクリート、または、鉄鋼スラグ水和固化体、または、コンクリートと鉄鋼スラグ水和固化体により製造すれば良いが、格子状に積み上げることができるように直方体形状とすることが望ましい。

また、本発明において、底版、不透水性部材、及び蓋部材は、一体化できて不透水性を保持でき、かつ変形追従性を有する材料を採用する。このような材料としては、例えばコンクリート、または、鉄鋼スラグ水和固化体、または、コンクリートと鉄鋼スラグ水和固化体の混合物などがある。

また、本発明において、盛土拘束用の補強材は、前記鉄鋼スラグを強固に拘束し、安定した補強土を構築して土留め効果を発揮し、さらに不等沈下における地盤変化に追従して構造物の破断を回避できるものであれば、網目状、線状、または、面状のいずれでも良い。また、側壁固定用の補強材も、積み重ねたブロックが崩れず、側壁を安定に保てるものであれば、網目状、線状、または、面状のいずれでも良い。

本発明では、防潮堤の延長方向両側の、側壁及び不透水性部材は、防潮堤の幅方向の長さが上方ほど短くなるよう、高さ方向に傾斜させて形成したものでも、また、高さ方向に垂直に形成したものでも良い。

本発明によれば、地盤沈下等の地形の変形に対応でき、また、地震や台風の発生による津波や高潮に耐えることが可能で、かつ、盛土に鉄鋼スラグを使用しても高ｐＨ水が外部に流出することがない。

本発明の防潮堤用壁体構造物の概略構成を示した図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の防潮堤用壁体構造物の底版と底版上に形成する第１段目の壁体構造物の施工順序を説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）は図２（ｂ）から図２（ｃ）に至るまでの施工順序を詳細に説明する図である。 図３（ｃ）のＡ部の拡大斜視図である。 本発明の防潮堤用壁体構造物の他の概略構成を示した図である。

本発明は、地震における地形変形に追従しながら津波による越波を防ぎ、かつ、壁体構造物の崩壊がなく、さらに、鉄鋼スラグを盛土として使用しても、防潮堤の外側に高ｐＨ水を流出しないようにすることを目的としている。

そして、この目的を、盛土とブロックを積み重ねた側壁の間に、底版から一体的に設けた不透水性部材と、この不透水性部材と一体的に形成した蓋部材で盛土を覆うことによって実現した。

以下、本発明の防潮堤用壁体構造物を、添付図面を用いて説明する。
図１は本発明の防潮堤用壁体構造物の概略構成を示した図、図２は本発明の防潮堤用壁体構造物の底版と底版上に形成する第１段目の壁体構造物の施工順序を説明する図、図３は図２（ｂ）から図２（ｃ）に至るまでの施工順序を詳細に説明する図、図４は図３（ｃ）のＡ部の拡大斜視図である。

１は本発明の防潮堤用壁体構造物であり、以下に説明するような構成である。
２は、例えば、港湾の設置場所に設ける底版であり、鉄鋼スラグ水和固化体で形成している。

３は前記底版２の表面の外周縁部に設ける側壁であり、例えば鉄鋼スラグ水和固化体からなる直方体形状のブロック３ａを格子状に積み重ねて形成している。このブロック３ａの内側面には、例えば高さ方向に２本のアンカーボルト４をねじ込み、これらアンカーボルト４の頭部の円環部分４ａに側壁固定用の網目状の補強材６を通している（図４参照）。このアンカーボルト４は、ブロック３ａの配置後にねじ込んでもよいが、予めアンカーボルト４をねじ込んだブロック３ａを積み重ねてもよい。補強材６とブロック３ａが固定できる構造であれば、前記以外の構造でも良い。

前記網目状の補強材６の両端部には、引き抜き防止のための例えばＤ状の固定用部材７を取付けており、これら両端側部分を後述する盛土５及び不透水性部材８の内部に埋め込むことで、積み重ねたブロック３ａが崩れず、側壁３を安定に保つことができる。

５は、前記側壁３の内側の、前記底版２の表面の中央部分に配置した盛土である。本発明では、この盛土５に鉄鋼スラグを使用し、高さ方向の所定間隔ごとに盛土拘束用の補強材９を挿入して、これら盛土５と補強材９を転圧した構成としている。

盛土５として使用する鉄鋼スラグは、転圧によって十分に締め固めることができて高い強度を得られるように、潜在水硬性を有するものでなければならない。具体的には、例えば、粒径が０mmを超え、５０mm以下の、溶銑予備処理スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ、ステンレススラグ等の製鋼スラグ、または高炉徐冷スラグを、それぞれ単独もしくは２種以上混合して使用する。

また、前記盛土拘束用の補強材９は、鉄鋼スラグを強固に拘束し、安定した補強土を構築して土留め効果を発揮し、さらに不等沈下における地盤変化に追従して構造物の破断を回避するために使用するものである。従って、上記作用を奏するものであれば、面状、線状、網目状の何れの形状でも良い。

８は、前記側壁３と前記盛土５の間に、前記底版２と一体的に設ける不透水性部材であり、この不透水性部材８で前記盛土５の外周側部を囲って覆っている。この不透水性部材８は、前記底版２と同じ鉄鋼スラグ水和固化体で形成され、想定する津波や高潮が来た時にひび割れが生じない程度の厚さになされている。

１０は前記盛土５の上面を覆う蓋部材であり、前記不透水性部材８と一体的に形成されている。この蓋部材１０の厚さも、想定する津波や高潮が来た時にひび割れが生じない程度の厚さになされている。

本発明の防潮堤用壁体構造物１は上記構成であり、その製造順序の一例を図２及び図３を用いて説明する。

（順序１：図２（ａ））
まず、港湾の築造場所に底版２を設ける。

(順序２：図２（ｂ）)
前記底版２の表面の外周縁部に、ブロック３ａを配置する。このブロック３ａの内側面に、高さ方向に２本のアンカーボルト４をねじ込む。

(順序３：図２（ｃ）)
前記ブロック３ａの内側の、前記底版２の中央部分に、ブロック３ａの上端まで盛土（鉄鋼スラグ）５を配置する。
この盛土５の配置は、以下に説明する順序で行う。

(順序３−１：図３（ａ)）
まず、図２（ｂ）の状態から下方に位置するアンカーボルト４の高さ位置まで鉄鋼スラグを装入して転圧する。

（順序３−２：図３（ｂ)）
下方のアンカーボルト４の円環部分４ａに網目状の補強材６を通し、当該網目状の補強材６の両端部側に固定用部材７を取り付けた後、当該両端部側を前記転圧した鉄鋼スラグ上に載せ置く。

（順序３−３：図３（ｃ)）
前記下方のアンカーボルト４に通した網目状の補強材６の上から上方に位置するアンカーボルト４の高さ位置まで鉄鋼スラグを装入して転圧する。

（順序３−４：図３（ｄ)）
上方のアンカーボルト４の円環部分４ａに網目状の補強材６を通し、当該網目状の補強材６の両端部側に固定用部材７を取り付けた後、当該両端部側を前記転圧した鉄鋼スラグ上に載せ置く。

（順序３−５：図２（ｃ)）
前記上方のアンカーボルト４に通した網目状の補強材６の上からブロック３ａの上端まで鉄鋼スラグを装入して転圧することで、図２（ｃ）に示した状態とする。

（順序４：図２（ｄ））
前記ブロック３ａの上端まで、前記盛土５との間に不透水性部材８を前記底版２と一体的に設け、この不透水性部材８で前記盛土５の外周側部を囲って覆う。

（順序５：図２（ｅ））
前記不透水性部材８を形成した後に、前記転圧した盛土５の上面に盛土拘束用の補強材９を敷設する。

（順序６：図１）
図２（ｂ）〜（ｅ）に示す、底版２上への前記したブロック３ａの配置、盛土５の配置及び転圧、不透水性部材８の形成、転圧後の盛土５の上面への盛土拘束用の補強材９の敷設作業を、所定の高さとなるまで繰り返す。その際、ブロック３ａは防潮堤の延長方向に格子状となるように積み重ねる。

最上部の壁体構造部は、ブロック３ａにねじ込むアンカーボルト４を下方に位置する１本だけとし、このアンカーボルト４の若干高い位置まで盛土５を配置した後、盛土５の外周側部と上面を同時に不透水性部材８で覆う。この盛土５の上部を覆う部分が蓋部材１０となる。

前記の作業を繰り返す際、図１に示す例では、上部の重量を軽くするため、防潮堤の幅方向の長さが上方ほど短くなるよう、前記ブロック３ａを積み重ね、前記不透水性部材８を形成している。

上記のように製造した本発明の壁体構造物１は、転圧によって強度の高い盛土５が形成され、また、盛土拘束用の補強材９によって盛土５が強固に拘束され、安定した補強土を構築して土留め効果を発揮する。さらに、不等沈下における地盤変化に追従して壁体構造物１の破断を回避することができる。

また、盛土５として使用する鉄鋼スラグは、転圧により鉄鋼スラグ特有の潜在水硬性が継続的に進行するため、盛土５が緻密化されて盛土５の内部への水の浸入を防ぐことができる。加えて、鉄鋼スラグで形成した盛土５の表面は、すぐに大気中の二酸化炭素と鉄鋼スラグ中のカルシウムが炭酸化反応して中性化する。その上、底版２と一体的に形成した不透水性部材８と不透水性部材８と一体的に形成した蓋部材１０で盛土５の外周側部及び上部を囲って覆うので、外部からの水の浸入と高ｐＨ水の外部への漏洩を完全に防止できる。

また、側壁３は、ブロック３ａを積み重ねた構造としているので、ある程度地形の変化に柔軟に対応することができ、仮に地盤沈下が発生しても側壁３が破断することはない。さらに、側壁３を構成する各ブロック３ａが網目状の補強材６を介して盛土５及び不透水性部材８と一体化するので、積み重ねたブロック３ａが崩れず、側壁３は安定に保たれる。また、前記網目状の補強材６は、各ブロック３ａに複数本取り付けることで、ブロック３ａが回転することもない。

本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、上記の実施例では、鉄鋼スラグを単独で使用したものを盛土５として使用している。しかしながら、前記鉄鋼スラグに、例えば、粒径が０mmを超え、１０mm以下の高炉水砕スラグを１〜５０質量％の割合で混合したものを使用すれば、更に水硬性が進行して強度が増加する。また、早期に強度を発現させることが必要な場合は、セメントを添加してもよい。ここで言うセメントとは、高炉スラグ微粉末、普通セメント等のポルトランドセメント、または高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の混合セメントをいう。

また、上記の実施例では、底版２、不透水性部材８、蓋部材１０を鉄鋼スラグ水和固化体で形成しているが、不透水性で、水密性を有するものであれば、コンクリート等のセメント混合物、シルト、プラスチックなどを使用してもよい。

また、上記の実施例では、直方体形状のブロック３ａを格子状に積み重ねて側壁３を形成しているが、格子状に積み重ねることができるものであれば直方体形状でなくてもよい。また、ブロック３ａは鉄鋼スラグ水和固化体からなる物を示したが、コンクリートのみからなるものでも、また、コンクリートと鉄鋼スラグ水和固化体の混合物からなるものでも良い。

また、図１に示した例では，防潮堤の幅方向の長さが上方ほど短くなるよう、側壁３及び不透水性部材８を設けているが、図５に示すように、防潮堤の延長方向両側の、側壁３及び不透水性部材８を、高さ方向に垂直に設けてもよい。

また、上記の実施例では、側壁固定用の網目状の補強材６をブロック３ａに接続する手段としてアンカーボルト４を使用しているが、ブロック３ａに接続する手段はアンカーボルト４に限らない。

１ 壁体構造物
２ 底版
３ 側壁
３ａ ブロック
４ アンカーボルト
５ 盛土（鉄鋼スラグ）
６ 側壁固定用の補強材
８ 不透水性部材
９ 盛土拘束用の補強材
１０ 蓋部材

Claims (8)

1. 防潮堤を形成する壁体構造物であって、
   底版と、
   当該底版の表面の中央部分に配置した盛土と、
   前記底版の外周縁部に設けた側壁と、
   前記盛土の外周側部を囲って覆うように、前記側壁と前記盛土との間に設けた不透水性部材と、
   前記盛土の上面を覆う蓋部材と、からなり、
   前記盛土は鉄鋼スラグであって、当該盛土には、高さ方向の所定間隔ごとに盛土拘束用の補強材を挿入して、これら盛土と補強材を転圧した構成となし、
   前記側壁はブロックを積み重ねて形成した構成で、前記ブロックは、各々、前記不透水性部材及び前記盛土に埋め込まれる側壁固定用の補強材と接続され、
   前記不透水性部材は前記底版と、前記蓋部材は前記不透水性部材と、それぞれ一体的に設けられていることを特徴とする防潮堤用壁体構造物。
2. 前記鉄鋼スラグは、製鋼スラグ、または高炉徐冷スラグを、それぞれ単独もしくは２種以上混合したものであることを特徴とする請求項１に記載の防潮堤用壁体構造物。
3. 前記鉄鋼スラグは、製鋼スラグ、または高炉徐冷スラグを、それぞれ単独もしくは２種以上混合したものに高炉水砕スラグをさらに混合した混合物であることを特徴とする請求項１に記載の防潮堤用壁体構造物。
4. 前記側壁は、コンクリート、または、鉄鋼スラグ水和固化体、または、コンクリートと鉄鋼スラグ水和固化体の混合物からなる直方体形状のブロックを積み重ねたものであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の防潮堤用壁体構造物。
5. 前記底版、不透水性部材、及び蓋部材は、コンクリート、または、鉄鋼スラグ水和固化体、または、コンクリートと鉄鋼スラグ水和固化体の混合物からなるものであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の防潮堤用壁体構造物。
6. 前記盛土拘束用及び前記側壁固定用の補強材は、網目状、線状、または、面状であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の防潮堤用壁体構造物。
7. 防潮堤の延長方向両側の、前記側壁及び前記不透水性部材は、防潮堤の幅方向の長さが上方ほど短くなるよう、高さ方向に傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の防潮堤用壁体構造物。
8. 防潮堤の延長方向両側の、前記側壁及び前記不透水性部材は、高さ方向に垂直に設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の防潮堤用壁体構造物。

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