海岸護岸における耐震対策工法に関する一考察海岸護岸耐震対策工法時刻歴応答解析建設技術研究所建設技術研究所建設技術研究所京都大学大学院京都大学正会員国際会員正会員国際会員国際会員 ○ 秋場李岡嶋小山大西俊一圭太義行倫史有三 1. はじめに近年，東北地方太平洋沖地震以降南海トラフによる巨民家大地震に備え，既設の海岸護岸ではレベル 2 地震動に対する耐震性能照査と照査結果に伴う耐震対策が実施されている．幹線道路本研究では，海岸護岸の耐震性能照査と照査結果に伴う耐震対策工を設定するにあたり，海岸護岸の構造物特パラペット性，近接する幹線道路をはじめとした周辺環境へ配慮した検討結果を示す．なお，本研究に示す照査外水位（対消波ブロック象とする津波高），耐震対策工法は実際に施工で決められたものではなく，検討過程でのものである．本研究では，施工可能な耐震対策工法として，液状化地盤の流動化抑制を目的とした鋼管矢板連続壁を適用し，図 1 対象区間平面図養浜盛土，大型消波ブロックのモデル化，既設コンクリート護岸と地盤との動的相互作用に着目した解析的検討結果を示す． 2. 対象地域と護岸の概要対象とした海岸護岸は護岸前面に海岸の養浜を目的とした盛土，消波を目的とした消波ブロックが設置されている．また，背面側は周辺住民の生活環境において重要地震時の動的挙動は地震時の液状化挙動を対象とすることから，有効応力法(解析コード： FLIP-ver7.22)による時刻歴地震応答解析手法を適用し，検討を行った．入力地震動を図 3 に示す．中央防災会議公開加速度(gal) となる幹線道路が併設されており，その先は宅地である．海岸護岸の構造は，図 2 のようなパラペット形式の特殊堤である． 500 3. 護岸構造を考慮した時刻歴応答解析 400 図 2 護岸構造図 max=408gal 300 200 100 0 -100 -200 -300 -400 -500 0 50 100 150 時刻(sec) 200 250 図 3 入力地震動の東南海・南海地震連動型(H15)を用い，最大加速度は 400gal，継続時間は 300 秒とし，モデル下面(基盤岩上面)を入力位置とした．対象断面の地盤モデルを図 4 に示す．当該位置では堤防盛土下に液状層となる沖積層が堆積している．層厚は上位から Ags 層:5.2m，Ag1-m 層:7.2m，As 層:18.1m である．土質試験より設定したパラメータを図中に示す．また，液状化の目安として平均 N 値，RL20 を併記する．Ags 層，Ag1-m 層は RL20 が小さく比較的液状化しやすい層であるといえる．液状化パラメータ土層区分 φp (度) W1 p1 p2 c1 S1 Ags 28.0 2.500 1.200 0.700 1.900 0.005 Ag1-m 28.0 3.500 0.700 0.700 2.000 0.005 As1 28.0 8.500 1.200 0.900 1.900 0.005 図 4 地盤モデル図 A study on the earthquake-resistant method of sea wall Shunichi AKIBA Kyu-Tae LEE Yoshiyuki OKAJIMA CTI Engineering Co., Ltd. Tomofumi KOYAMA Graduate School of Kyoto University Yuzo OHNISHI Kyoto University 300 4. 解析モデルの検討モデル化の検討として，消波ブロックを線形要素でモデル化した結果を図 5 に示す．変形モード消波ブロックの変形に地盤が追随に着目すると護岸前面の消波ブロックの水平変位に引っ張られる形で地盤が変形しているものの，実際の挙動としてこのような変形は考え難い．耐震照査としては，護岸頭部の水平・鉛直変位に着目することから，消波ブロックの変形は考慮せず，直下の地盤の応力増加を考慮するため荷重として図 5 解析結果図（消波ブロック:線形要素）図 6 解析モデルモデル化し自重解析時のみ与えるものとした．護岸と盛土のモデル化について，筆者らは土要素とコンクリート要素間の動的相互作用について検討を行ってきており ※ 1 ，護岸と盛土の境界に養浜盛土による護岸流動の抑制 joint 要素を設け，土要素とコンクリート要素の動的相互作用を適切に表現するモデルとした．以上のように設定した解析モデル(図 6)で実施した現況断面の解析結果堤体の沈下を図 7 に示す．護岸周りの変形に着目すると，液状化層は流動化し，護岸背面の盛土は沈下している．一方，護岸前面の養浜盛土は護岸の海側への流動を抑制する方向に働く．結果として，パラペット護岸がローテーションを伴う移動となり水平で 71cm(許容値:50cm),鉛直で 70cm(許容値:25cm) 液状化層の流動図 7 現況解析結果図(護岸周囲) となる． 5. 鋼矢板による液状化対策現況モデルの変形モードとして，液状化地盤が表側に流動する変形となっていること，対象地域の特性として護岸背面には幹線道路が設置されており，また民家が近接していることから，施工可能な耐震対策工法として，液状化地盤の流動化抑制を目的とした鋼管矢板連続壁を適用することとした．鋼管矢板の設置位置として流動化抑制を目的としていることから，盛土中央付近に設置し，護岸前面からの土圧と背面からの土圧が調和した位置とすることが望ましいものの，幹線道路が設置されているため，既設護岸付近に設置すること図 8 現況解析結果図とする．また，既設パラペットと鋼管矢板を連結させた場合，パラペット部分に掛かる慣性力により鋼管矢板の変形も追随して大きくなることから，既設パラペットと鋼管は連結させず，鋼管上部に新たにパラペットを設置し，鋼管のみで支持鋼管矢板(両側 joint 要素) する構造とすることとした．解析結果を図 9 に示す．液状化層の流動化が抑制されたことから護岸のローテーションが抑制され，全体的な変形は抑えられている．既設護岸は，許容値を上回る結果(水平 52cm, 鉛直 30cm)となったものの，鋼管矢板上部(新規パラペット護岸部)では水平が 49cm，鉛直 1cm の変位となった． 6. まとめ対策工標準図本研究では，海岸護岸を対象とした耐震性能照査と照査結果に伴う耐震対策工の検討として，養浜盛土，大型消波ブロックのモデル化，既設コンクリート護岸と地盤との動的相互作用に着目したモデル化と周辺環境に配慮した対策工の検討を行った． 7. 参考文献図 9 対策工解析結果 1) 富澤彰仁,李圭太,岡嶋義行,秋場俊一,小山倫史,大西有三：コンクリート護岸を有する河川堤防の動的挙動解析に関する考察，第 47 回地盤工学研究発表会, 2012 2) 国土交通省水管理・国土保全局治水課：河川構造物の耐震性能照査指針・解説, 2012.