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1 超大型ブロックの施工について ~ 下田港防波堤整備事業 ~ 三﨑隆央 1 吉田明俊 2 1 清水港湾事務所第三建設管理官室 ( 下田港事務所 )( 下田市 3 丁目 18 番 25 号 ) 2 清水港湾事務所第三建設管理官室 ( 下田港事務所 )( 下田市 3 丁目 18 番 25 号 ) 下田港では 避難港として荒天時における海上航行船舶の避泊水域を確保するための防波堤整備が行われている 防波堤の整備にあたり 大規模地震により発生する津波に対してもその機能を維持することが求められる 特に 津波来襲時に防波堤の開口部で発生すると想定される強い 流れ に耐えられる性能を満足するため 開口部において大型かつ大重量の構造を配置することが必要とされた このため 超大型ブロック ( 約 1,400t/ 基 ) を製作し開口部に配置することとした 超大型ブロックの製作 据付にあたっては その構造や 下田港の現地条件を踏まえた施工方法の検討を行い現地の施工を進めた キーワード : 避難港 防波堤 津波 ブロック 1. はじめに 下田港では 避難港として荒天時における避泊水域の確保を目的とした防波堤の整備が進められている 防波堤の整備にあたり その要求性能として 荒天時における高波浪のほか 今後発生すると想定されている東海 東南海地震等の大規模地震により発生する津波に対しても防波堤の機能を維持することが求められている 特に 津波来襲時において防波堤の開口部で発生すると想定される強い 流れ に耐えられる性能を満足する必要がある このため 開口部において大型かつ大重量の構造が必要とされた 同構造について検討した結果 超大型のコンクリートブロック構造を採用し 開口部に配置することとした 本報告では 下田港防波堤開口部に配置する超大型ブロック ( 約 1,400t/ 基 ) の施工について報告するものである 防波堤 ( 西 ) 500m 鵜島防波堤 東防波堤 開口部 写真 -1 下田港全景写真 (H19.10) 防波堤 ( 東 )400m 写真 -1 下田港全景写真 (H19.10 撮影 ) -9m -12m 防波堤 ( 西 )500m 開口部防波堤 ( 東 )400m ケーソン 現 -15m 基礎石 -21m -45m -21m ケーソン -15m 基礎石 現 凡例図 -1 下田港防波堤投影図 : ケーソン設置済 : 今後整備箇所 1

2 2. 下田港について 下田港は 1854 年のペリー来港そして日米和親条約の締結により開港し 昨年 (2014 年 ) 開港 160 周年を迎えた歴史の深い港である その一方で 下田港の周辺海域は地形及び海象条件が厳しいことから 海難事故の多発地域となっている ( 写真 -2 写真 -3) 10/30 座礁船 下田港 図 -2 全国の避難港の配置 10/4 座礁船 写真 -2 神子元島付近貨物船座礁事故 (H19.10) 昭和 26 年に避難港として指定を受けた下田港は 昭和 28 年から避難船の避泊地整備のため鵜島防波堤 ( 昭和 41 年完成 ) 及び東防波堤 ( 昭和 48 年完成 ) が港湾整備事業として整備されてきた その後 航行船舶の増加や大型化に対する避泊水域面積の拡大を目的として ( 図 -3) 昭和 55 年度から国の直轄事業として 下田港の湾口部において新たな防波堤の建設が開始された 湾口部の防波堤の整備計画は防波堤 ( 西 )500m 防波堤 ( 東 )400m の全長 900m である 平成 26 年度末までの整備状況は 防波堤 ( 西 ) については仮航路 150m を除く 350m 防波堤 ( 東 ) については 255m が暫定断面で完成している また 現在 ( 平成 27 年度 ) は平成 25 年度から着手した防波堤の開口部について鋭意整備を進めているところである 写真 -3 石廊崎沖貨物船衝突事故 (H ) このため 下田港は古くから荒天時における航行船舶の避難場所として利用されており 昭和 26 年には港湾法に基づく避難港に指定された 避難港とは 暴風雨等の荒天時に小型船舶が避難停泊するための静穏が保たれた水域を有する港湾であり 我が国の沿岸域航行の安全性を確保するため 全国で 36 港が指定されている ( 図 -2) 写真 -4 下田港での船舶避泊状況 (H9) 2

3 整備前 整備後 鵜島防波堤 東防波堤 避泊水域拡大 鵜島防波堤 東防波堤 ( 西 ) ( 東 ) 防波堤 図 -3 下田港防波堤整備効果 ( イメージ ) 3. 防波堤の津波に対する要求性能について 平成 23 年 3 月 11 日に発生した東日本大震災に伴う大津波により 東北地方の多くの港湾の防波堤について 倒壊が生じたことは記憶に新しい 図 -4 及び写真 -5 は釜石港湾口防波堤の被災状況である 釜石港湾口防波堤では 開口部に潜堤としてケーソンが配置されていたが 津波によりそのほとんどが滑落し 捨石部が露出してしまった このため 防波堤堤頭部が洗掘され 本体ケーソンが開口部側すなわち航路側へ傾斜するという被災が生じたと考えられる 下田港防波堤は 津波来襲後もその本来の機能 ( 避泊水域の確保 ) が確保される必要がある このため 津波に対して所要の対策を講じることとし 特に 防波堤の開口部で発生すると想定される強い 流れ に耐えられ 港内 る性能を満足するため 開口部において大型かつ大重量の構造物を配置することとした これにより 防波堤全体の被災の軽減を図ることができる 写真 -5 釜石港湾口防波堤 ( 北堤 ) 被災状況写真 津波により滑落した潜堤 ( ケーソン ) 南堤 被災前の潜堤位置 ( 防波堤開口部 ) 北堤 港外 図 -4 釜石港湾口防波堤被災状況図 ( ナローマルチ測量結果 ) 3

4 4. 超大型ブロック構造の採用 防波堤開口部に配置する大重量の構造物について その要求性能を満足する構造として ケーソン構造もしくはブロック構造が想定された 構造本体部分については 下田港内の当所所有の作業基地で製作することを前提とした また 下田港の厳しい気象海象条件を踏まえ 構造 本体の製作場所から現地 ( 開口部 ) への運搬 現地据付の作業日数が 1 日間で可能となるブロック構造 ( 図 -5 写真 -6) を採用することとした 具体的には 下田港内の製作場所から本体を大型クレーン船にて吊り上げ 吊り上げた状態の大型クレーン船を据付場所まで曳航したのち 吊り降ろし方式にて現地に据付を行う施工方法を採用することとした ( 写真 ) なお 開口部において超大型ブロックを全 14 基据え付ける予定である H.W.L L.W.L ±0.00 港外側 港内側 被覆石 2.5t/ 個 ( 二層積以上 ) 1: 根固ブロック (5.0x2.5x2.2) ,100 7,000 基礎捨石 (200~500kg/ 個 ) 本体ブロック (L)9.7x(B)9.1x(H)7.0 根固ブロック (5.0x2.5x2.2) 摩擦増大用マット (μ=0.8 以上 ) 18,748 9,100 9,498 1:2 被覆石 2.5t/ 個 ( 二層積以上 ) 基礎捨石 (5~200kg/ 個 ) 2,000 2, 図 -5 下田港防波堤開口部標準断面図 H=7.0m 作業基地 大型クレーン船による運搬 開口部 写真 -6 超大型ブロック ( 約 1,400t/ 基 ) 全景 写真 -7 超大型ブロック製作場所 据付場所 写真 -8 大型クレーン船による超大型ブロック吊り上げ状況 写真 -9 超大型ブロック運搬状況 ( 大型クレーン船曳航 ) 4

5 5. 超大型ブロックの施工について (1) 超大型ブロックの製作開口部の本体構造となる超大型ブロックの製作は マスコンクリートとして取り扱う必要があるため 施工を開始する前に実際の施工条件を勘案して セメントの水和熱による温度ひび割れを抑制する対策を検討した 具体的には セメントの種類 ( 高炉セメント 低熱セメント ) 打設回数 (1 層当たりの打設厚さ ) を勘案し温度応力解析を行った 解析結果により温度ひび割れが発生する部位については 必要に応じて補強鉄筋を配置する なお 開口部に配置する超大型ブロックは 構造的に必要な鉄筋が無い無筋構造であり 鉄筋の腐食による耐久性の低下は生じないため ひび割れにより機能が低下するものではない ただし ひび割れが進行しブロックが一体の構造物として保持できない状態は問題となるため ひび割れ幅が過大とならないよう制限する必要がある このため 目標ひび割れ指数は表 -1 から 1.0 以上を規格値とした 表 -1 ひび割れ発生確率とひび割れ指数の参考値 ひび割れ発生確率 ひび割れ指数 ( 安全係数 ) ひび割れを防止したい場合 5% 1.85 以上 ひび割れの発生をできるだけ制限したい場合 15% 1.40 以上 ひび割れの発生を許容するが ひび割れ幅が過大とならないように制限したい場合 50% 1.0 以上 表 -2 は 温度応力解析結果に基づく最小ひび割れ指数分布である 温度応力解析の結果 材料に水和発熱の小さい低熱セメントを使用することでひび割れ指数が 1.0 を下回る範囲を低減できることが確認された また 低熱セメントを使用する条件下にて 打設回数について3 回 (1 層当たりの打設厚さ 2.0m~2.5m) の場合と4 回 (1 層当たりの打設厚さ 1.0m~2.0m) の場合で比較した結果 4 回打設の方が1 層当たりの打設コンクリート量が小さくなり 水和熱の蓄積が抑制されるため ひび割れ指数 1.0 を下回る範囲を低減できる結果となった しかし 4 回打設でもブロックのすべての部位についてひび割れ指数が 1.0 以上となる結果は得られなかった このため ひび割れ対策として補強鉄筋を配置することとし 施工性やコスト面も含め 改めて適切な打設回数について検討した その結果 3 回打設が適切となった 以上の結果を踏まえて 開口部に配置する超大型ブロックについては 低熱セメントコンクリート 3 回打設 (1 層当たりの打設厚さ 2.0m~2.5m)( 図 -6) 補強鉄筋配置 にて製作することとした 打設 打設 打設 図 -6 超大型ブロックコンクリート打設ロット割り図 表 -2 温度応力解析に基づく最小ひび割れ指数分布 コンクリート表面のひび割れ指数分布 CASE1: 高炉セメント 3 回打設 CASE2: 高炉セメント 4 回打設 CASE3: 低熱セメント 3 回打設 CASE4: 低熱セメント 4 回打設 コンクリート内部のひび割れ指数分布 何れのロットにおいても最小ひび割れ指数は 1 を下回っている 天端面を含め コンクリート表面の広い範囲でひび割れ指数 1 を下回っている 最小ひび割れ指数は 何れのロットにおいても最小ひび割れ指数は 1 を下回っている コンクリート表面の広い範囲でひび割れ指数 1 を下回っている 最小ひび割れ指数は 層目以外のロットにおいて最小ひび割れ指数は 1 を下回っている コンクリート表面の一部でひび割れ指数 1 を下回っているが 範囲は高炉セメントと比較して小さい 最小ひび割れ指数は ,4 層目のロットにおいて最小ひび割れ指数は 1 を下回っている 限られた部分でひび割れ指数 1 を下回っているが 範囲は高炉セメントと比較して小さい 最小ひび割れ指数は 0.9 何れのロットにおいても最小ひび割れ指数は 1 を下回っている 2 層目のコンクリートは 内部までひび割れ指数 1 を下回る範囲がある 1 層目以外のロットにおいて最小ひび割れ指数は1を下回っている 2 3 層目のコンクリートは 内部までひび割れ指数 1を下回る範囲がある コンクリート内部には最小ひび割れ指数 1を下回る部分は発生していない コンクリート内部には最小ひび割れ指数 1を下回る部分は発生していない 5

6 ワイヤーLED 付 (2) 超大型ブロックの現地への据付製作した超大型ブロックについて 防波堤開口部の所定の位置への据付を行った 耐津波の観点では ブロック間の間隔 ( 目地幅 ) が広い場合 同目地への津波の 流れ の流入により目地洗掘が起こりブロックの変位が生じる恐れがある このため ブロック据付にあたっては ブロック間の目地幅について標準の出来形管理基準 (20cm 以下 ) よりも可能な限り小さい出来形に収めることが望ましい その一方で 下田港の現場条件からブロックの据付にあたり 以下の課題があった 超大型ブロック全体が水面下に水没した状態での据付となり 大型クレーン船からの超大型ブロックの位置把握 ( 視認 ) が困難 大水深 ( 水深 20m 以深 ) での据付のため 潜水時間に制約が生じ 潜水士による超大型ブロックの位置誘導を一定時間以上行うことが不可能 以上の課題を克服するため ゼロガイドナビ (NETIS 登録技術 ) により 防波堤堤頭部上に設置した 3 台の自動追尾式トータルステーションから 超大型ブロック上空にある吊り枠の対角隅に取り付けたターゲットプリズムを常時追尾し 測位データをクレーン船操作室のモニタに送信することで 本体ブロックの現在位置をリアルタイムで把握しつつ据付作業を行った また 既設 ( 据付済 ) ブロックと新設ブロックのそれぞれに事前にマーキングし 既設ブロックに LED 付水中カメラを据えた上で 新設ブロックのマーキングを既設ブロックのマーキングに寄せるようにカメラ映像を確認しながら新設ブロックの据付作業を行った ( 写真 -10 図 -7 写真 -11) 上記を始めとした技術的工夫を実施することで ブロック間の目地間隔の出来形値は平均で 7.7cm と管理基準の半分以下の出来形となった このことにより 耐津波の性能を十分に確保した開口部構造を整備することができたと考えている ターゲットプリズム (3 点 ) 吊り枠 カメラ映像はクレーン船の操作室へ 新設 既設 映像を見ながら新設ブロックを誘導 常時自動追尾 水中カメラ 本体ブロック トータルステーション マーキング 既設 ( 据付済 ) 本体ブロック 新設本体ブロック 写真 -10 ゼロガイドナビを活用した超大型ブロック据付状況 トータルステーションからの測位データ モニタ画面 図 -7 水中カメラを活用しての超大型ブロックの位置誘導イメージ図 LED 付水中カメラ映像 大型クレーン船操作室 写真 -11 大型クレーン船操作室でのモニタ画面 6. おわりに 本報告の超大型ブロックの施工により 現地条件に適切に対応しつつ品質の確保された防波堤開口部の整備が可能となった 本報告で得られた知見をもとに 引き続き防波堤の整備を着実に進めてまいりたい 参考文献 1) 国土交通省港湾局 : 防波堤の耐津波設計ガイドライン ( 平成 25 年 9 月 ),2013 2) 有川太郎, 佐藤昌治, 下迫健一郎, 富田孝史, 辰巳大介, 廉慶善, 高橋研也 : 釜石港湾口防波堤の津波による被災メカニズムの検討 - 水理特性を中心とした第一報 -, 港湾空港技術研究所資料,No.1251,March

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