JP2007138620A - 堤体の川表側の高水敷の地盤表面に設けられる補強構造、およびこの補強構造を構築する構築工法 - Google Patents

Abstract

【課題】土質材料の流出（洗掘）の生じにくい補強構造を提供する。
【解決手段】堤体１００の川表側の高水敷３００の地盤表面３００Ａに敷設される、難透水性の土質材料からなる土質材料層１０と、この土質材料層１０の土質材料が水流により流されるのを阻止するシートであって、少なくともその下方が土質材料層１０中に埋設された状態となっている複数の遮水シート２０と、を有しており、遮水シート２０は、平面視した場合に土質材料層１０を区分けするように埋設されている補強構造１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、土質材料の流出（洗掘）を防止する技術、すなわち、堤体の川表側の高水敷の地盤表面に設けられる補強構造、およびこの補強構造を構築する構築工法に関する。

河川区域には、河川の氾濫を防止することを主目的として河川堤防が形成されている。河川の氾濫は、河川堤防が決壊することで発生する。河川堤防は、洪水時の降雨および河川水が堤体の基礎地盤に大量に浸透し、漏水が発生することを一因として決壊する。すなわち、基礎地盤中に浸透した大量の降雨および河川水は、基礎地盤中の土粒子を移動させ、これらの土粒子とともに降雨および河川水が堤体の川裏の基礎地盤などから噴出し、地中に水みちとなる空洞を形成する。この水みちが拡大すると地中の空洞が大きくなり、堤体の法面にゆるみやすべりを発生させる。この堤体に生じたゆるみやすべりが堤体を崩壊させ、河川堤防の決壊へと進展することがある。
このため、河川堤防の安全性を確保するには、堤体の基礎地盤への水の浸透を抑制するようにすることが重要である。

堤体の基礎地盤への水の浸透を抑制する方法の１つに、堤体の川表側に設けられる高水敷などの地盤表面の透水性を低下させることで、河川水などの水が基礎地盤に浸透することを抑制する方法がある。この方法はブランケット工法と呼ばれるものであり、図８に示すように、透水層２００からなる高水敷３００の地盤表面３００Ａを土質材料などの難透水性の被覆材料からなる土質材料層（ブランケット）１０で被覆する工法である。
被覆材料として使用する土質材料としては、透水係数１０^−５cm/sec以下のオーダーの材料を使用することができる。この工法により、堤体１００の川表近辺の地盤への水４００の浸透を抑制することができ、ひいては堤体１００の基礎地盤への水４００の浸透を抑制することができることとなる。
しかしながら、高水敷３００の地盤表面３００Ａに敷設した土質材料が高水位時の水流により洗掘され、流出してしまうことがあった。このような土質材料の流出は、基礎地盤への水の浸透を抑制する効果を低下させることとなる。

そこで本発明は、このような堤体の川表側の高水敷の地盤表面に設けられる土質材料の流出（洗掘）の生じにくい補強構造、およびこの補強構造を構築する構築工法を提供することをその課題とする。

上述の課題を解決するための本発明は、以下のようなものである。
すなわち、本発明は、堤体の川表側の高水敷の地盤表面に設けられる補強構造であって、前記地盤表面に敷設される、難透水性の土質材料からなる土質材料層と、前記土質材料層の土質材料が水流により流されるのを阻止するシートであって、少なくともその下方が前記土質材料層中に埋設された状態となっている複数のシートと、を有しており、前記シートは、平面視した場合に前記土質材料層を区分けするように埋設されている、補強構造を提供する。
このような土質材料層の土質材料が水流により流されるのを阻止するシートを有する補強構造によれば、堤体の川表側の高水敷の地盤表面に敷設される土質材料の流出を阻止することができるので、土質材料層により高水敷の地盤への水の浸透を抑制し続けることができる。
このシートは、少なくともその下方が前記土質材料層中に埋設された状態となっているとともに、平面視した場合に前記土質材料層を区分けするように埋設されている。こうすれば、土質材料層の表面部分にある土質材料が水流により流されるのを阻止することができる。また、このように土質材料層を区分けするようにシートを埋設すれば、仮に土質材料が流出したとしてもその区画内での流出にとどまるし、土質材料が流された区域のみを修復すれば良いため、修復作業の負担を軽減することができる。
以上のシートは、少なくともその下方が土質材料層中に埋設されていればよく、その下端は土質材料層に埋設されていてもよいし、地盤中に埋設されていてもよい。
また、シートによる土質材料層の区分けは、どのように区分けしてもよい。例えば、平面視した場合に前記土質材料層を連続する複数の小区域に区分けするようにシートが埋設されていてもよい。この小区域の形状はどのような形状であってもよく、例えば矩形やハニカム形状の小区域を形成するようにシートが埋設されていてもよい。
このような補強構造は、高水敷全体に設けられていてもよいし、高水敷の一部のみに設けられていてもよい。補強構造を高水敷の一部のみに設ける場合は、少なくとも堤体の川表側の法尻周辺の表面に設けることが好ましい。こうすれば、洪水時の降雨および河川水が堤体の法尻周辺から堤体の基礎地盤に浸透することを効率的に抑制することができる。

前記シートとして、例えば遮水シートを使用してもよいし、メッシュ状に形成されたメッシュシートを使用してもよい。このメッシュシートのメッシュ幅は、例えば１ｍｍから２０ｍｍとすることができる。
前記シートは、難透水性を有するシートとすることができる。例えば、前記シートの透水係数は、１０^−５cm／sec以下のオーダーとすることができる。

前記シートは、前記土質材料層から露出する部分を有していてもよい。
このようなシートであれば、シートの上端の位置と土質材料層の表面の位置とが面一である構成と比べて、該区域からの土質材料の流出をより阻止することができる。なお、全部のシートが土質材料層から露出する部分を有していてもよいし、そのうちの一部のシートのみが土質材料層から露出する部分を有していてもよい。

このようなシートのうち前記土質材料層から露出する部分は、折り曲げられ、前記土質材料層の表面に当接していてもよい。
このような構成とすれば、シートのうち土質材料層から露出する部分により土質材料層の表面の少なくとも一部を被覆することができるので、該区域の土質材料の流出をさらに阻止することができる。
この場合、シートの埋設されている部分の面の向きはどのような向きとされていてもよい。例えば、河川の流れる方向と略直交しているものとしてもよい。このように、シートの埋設されている部分の面が河川の流れる方向と略直交しているものとすれば、区分けされた領域のうち、比較的強い水流を受け洗掘され易い川上に位置する土質材料層の表面をシートの露出する部分により被覆することができる。

以上のような補強構造は、前記地盤中への水の浸透を防止するシートであって、前記地盤表面と前記土質材料層との間に敷設された状態となっている遮水シートをさらに有していてもよい。
このような遮水シートを有する補強構造によれば、たとえ堤体の川表側の高水敷の地盤表面に敷設される土質材料の一部が流出してしまった場合であっても、この遮水シートにより高水敷の地盤への水の浸透を抑制することができる。
この遮水シートは、高水敷の地盤表面全体に敷設されていてもよいし、地盤表面の一部のみに敷設されていてもよい。遮水シートを地盤表面の一部のみに敷設する場合は、少なくとも堤体の川表側の法尻周辺の地盤上に敷設することが好ましい。こうすれば、洪水時の降雨および河川水が堤体の法尻周辺から堤体の基礎地盤に浸透することをより抑制することができる。

以上で説明したような本発明の補強構造は、例えば、以下に示す本発明の補強構造を構築する構築工法によって構築することができる。
すなわち、本発明の補強構造を構築する構築工法は、堤体の川表側の高水敷の地盤表面に、難透水性の土質材料からなる土質材料層を敷設する過程と、前記地盤表面に敷設される土質材料が水流により流されるのを阻止する複数のシートを、少なくともその下方が前記土質材料層中に埋設されるように、かつ、平面視した場合に前記高水敷の地盤表面を区分けするように打ち込む過程と、を有している。
なお、シートは土質材料層の表面に対してどのような方向に打ち込んでもよく、例えば土質材料層の表面に対して略直交するように打ち込んでもよいし、斜め方向に打ち込んでもよい。

また、本発明の補強構造を構築する他の構築工法は、堤体の川表側の高水敷の地盤表面に、前記地盤中への水の浸透を防止する遮水シートを敷設する過程と、前記遮水シート上に難透水性の土質材料からなる土質材料層を敷設する過程と、前記遮水シート上に敷設される土質材料が水流により流されるのを阻止する複数のシートを、その下端が前記土質材料層中に埋設されるように、かつ、平面視した場合に前記高水敷の地盤表面を区分けするように打ち込む過程と、を有している。

本発明によれば、堤体の川表側の高水敷の地盤表面に設けられる土質材料の流出（洗掘）の生じにくい補強構造、およびこの補強構造を構築する構築工法を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図において図８と同一の符号を付した部分は、これと同じ構成である。

＜第１実施形態＞
以下、本実施形態の補強構造１を、図１ないし図５を参照して説明する。
本実施形態の補強構造１は、図８に示す堤体１００の川表側の高水敷３００の地盤表面３００Ａに設けられる構造である。

図１は、この補強構造１を示す断面図である。この図に示すように、補強構造１は、高水敷３００の地盤表面３００Ａ全体に敷設される土質材料層１０と、複数の遮水シート２０、２１と、を備えてなる（なお、遮水シート２１は図１には図示されていない）。

土質材料層１０は、難透水性の土質材料からなる層である。この土質材料層１０は、本実施形態では、透水係数が１０^−６cm/secのオーダーの土質材料からなるものとして説明するが、これに限られず、透水係数１０^−５cm/sec以下のオーダーの土質材料からなる土質材料層であればよい。
また、使用される土質材料は、土質材料層１０の透水係数を計算する上でその透水係数が一律であることが好ましいが、透水係数１０^−５cm/sec以下のオーダーの土質材料層１０が形成されれば必ずしもそうである必要はなく、使用される土質材料の透水係数はすべての範囲で一律でなくてもよい。

複数の遮水シート２０、２１は、この土質材料層１０の土質材料が水流により流されるのを阻止するシートである。本実施形態では、これらの遮水シート２０、２１の透水係数は１０^−６cm／secのオーダーであるものとして説明するが、これに限られず、透水係数１０^−５cm/sec以下のオーダーの遮水シートを使用してもよい。

図２は、本実施形態の補強構造１の一部を平面視した場合の図である。図中のＸは川上側、Ｙは川下側を示す（図４、図５において同じ）。
この図に示すように、この複数の遮水シート２０、２１は、図１の上方から見た場合に土質材料層１０を連続する複数の正方形の小区域Ｐに区分けするように埋設されている。具体的には、遮水シート２０は、その埋設されている部分の面が河川の流れる方向と略平行となっており、遮水シート２１は、その埋設されている部分の面が河川の流れる方向と略直交するようになっている。河川の流れる方向に隣り合う遮水シート２０は、遮水シート２１を挟み込むようにして埋設されている。

また、本実施形態の複数の遮水シート２０、２１は、土質材料層１０から露出する部分２０ａ、２１ａを有するように、土質材料層１０および高水敷３００の地盤中に埋設されている。また、土質材料層１０から露出する部分２０ａ、２１ａは、その可撓性により折り曲げられ、土質材料層１０の表面に当接している。なお、本実施形態では、遮水シート２０の露出する部分２０ａは、遮水シート２１の露出する部分２１ａの半分程度であるものとして説明するが、これに限られず、露出する部分２０ａ、２１ａの面積を適宜変更することができる。

図３は、遮水シート２１の露出する部分２１ａと土質材料層１０の表面との当接状態を示す図であり、図２の川上側のＡから川下側のＡ’のＡ−Ａ’断面図である。この図に示すように、土質材料層１０から露出する部分２１ａは、その可撓性により川下側に折り曲げられ、土質材料層１０の表面に当接している状態となっている。
なお、遮水シート２０の露出する部分２０ａと土質材料層１０の表面との当接状態も基本的には図３のようになるが、本実施形態では、遮水シート２０の露出する部分２０ａが折り曲げられる方向は、各遮水シート２０が受ける水流の方向に沿ったものとされる。すなわち、遮水シート２０の露出する部分２０ａが川表側に折り曲げられるか川裏側に折り曲げられるかは、各遮水シート２０が埋め込まれた位置によって異なっている。
また、本実施形態では、遮水シート２０、２１は土質材料層１０の表面に対して略直交するように打ち込まれているものとして記載するが、これに限られず、どのような方向に打ち込んでもよい。例えば遮水シート２０、２１は土質材料層１０の表面に対して４５℃の角度を有するように打ち込んでもよい。

このような遮水シート２０、２１を備えた補強構造１によれば、土質材料層１０の流出を阻止することができるので、土質材料層１０により高水敷３００および堤体１００の法尻の地盤への水の浸透を抑制し続けることができる。
また、本実施形態の補強構造１の複数の遮水シート２０、２１は、上述のように図２の上方から見た場合に土質材料層１０を小区域Ｐに区分けするように埋設されているので、仮に土質材料が流出したとしても、その小区域Ｐ内での流出にとどまるし、該小区域Ｐのみを修復すれば良いため、修復作業の負担を軽減することができる。
また、本実施形態の遮水シート２０、２１は、土質材料層１０から露出する部分２０ａ、２１ａを有しているので、遮水シートの上端の位置と土質材料層の表面の位置とが面一である構成と比べて、各小区域Ｐの土質材料の流出をより阻止することができる。また、これらの土質材料層１０から露出する部分２０ａ、２１ａにより土質材料層１０の表面の少なくとも一部を被覆することができるので、各小区域Ｐの土質材料の流出をさらに阻止することができる。

なお、本実施形態の補強構造１の遮水シートは以上のようなものとして説明したが、これに限られず、少なくともその下方が高水敷３００の土質材料層１０中に埋設された状態となっており、平面視した場合に土質材料層１０を区分けするように埋設されていればよい。
例えば、図４に示すように、複数の遮水シート３０が、その埋設される面が河川の流れる方向と略平行となるように間隔をあけて埋設されているものとしてもよいし、図５に示すように、複数の遮水シート４０が、その埋設される面が河川の流れる方向と略直交するように間隔をあけて埋設されているものとしてもよい。
遮水シートはまた、本実施形態のように、平面視した場合に土質材料層１０を連続する複数の小区域Ｐに区分けするように埋設されていてもよい。なお、本実施形態では小区域Ｐは正方形であるものとして説明するが、これに限られない。小区域Ｐは例えば正方形以外の矩形となっていてもよいし、ハニカム形状となっていてもよい。さらに、複数の小区域Ｐが同一形状となっていなくてもよい。
また、遮水シートは少なくともその下方が高水敷３００の土質材料層１０中に埋設された状態となっていればよく、遮水シートの下端は、土質材料層１０に埋設されていてもよいし、地盤中に埋設されていてもよい。

また、本実施形態の遮水シート２０、２１は、土質材料層１０から露出する部分２０ａ、２１ａを有しているものとして説明したが、遮水シート２０、２１の上端の位置と土質材料層１０の表面の位置とが面一となっていてもよい。また、複数の遮水シートの一部のみが土質材料層１０から露出する部分を有するようなものとしてもよい。例えば、遮水シートの埋設されている部分の面が河川の流れる方向と略直交している遮水シートのみが土質材料層１０から露出する部分を有していてもよい。こうすれば、区分けされた領域のうち、比較的強い水流を受け洗掘され易い川上に位置する土質材料層１０の表面を遮水シートの露出する部分により被覆することができる。また、本実施形態では、遮水シート２０の露出する部分２０ａが川表側に折り曲げられるか川裏側に折り曲げられるかは、各遮水シート２０が埋め込まれた位置によって異なっているものとして説明したが、これに限られず、露出する部分２０ａの折り曲げられる方向は一律としてもよい。
また、本実施形態では、シートとして遮水シートを使用した場合の例について説明したが、遮水シートの代わりにメッシュ状に形成されたメッシュシートを使用してもよいし、遮水シートとメッシュシートの双方を用いてもよい。なお、メッシュシートのメッシュ幅は、例えば１ｍｍから２０ｍｍとすることができる。

また、本実施形態の補強構造１は、高水敷３００の地盤表面３００Ａ全体に設けられるものとして説明したが、これに限られず、高水敷３００の一部の地盤表面３００Ａに設けられていてもよい。この場合、少なくとも堤体１００の川表側の法尻周辺の表面に設けることが好ましい。こうすれば、洪水時の降雨および河川水が堤体の法尻周辺から堤体の基礎地盤に浸透することを効率的に阻止することができる。

また、以上のような本実施形態の補強構造１上に、芝などの植物を育成させてもよい。こうすれば、植物の根が補強構造１中に張ることにより、土質材料層１０の土質材料が流されないようにすることができる。
以上のような変更は、特に明示する場合を除き、第２実施形態の補強構造２にも共通するものである。

以上説明した本実施形態の補強構造１は、まず、複数の遮水シート２０、２１を、その下端が高水敷３００の地盤中に埋設されるように、かつ、平面視した場合に高水敷３００の地盤表面３００Ａを区分けするように打ち込み、それから高水敷３００の地盤表面３００Ａに土質材料層１０を敷設することにより構築することができる。または、高水敷３００の地盤表面３００Ａに土質材料層１０を敷設した後、複数の遮水シート２０、２１を、その下端が高水敷３００の地盤中に埋設されるように、かつ、平面視した場合に土質材料層１０を区分けするように打ち込むことにより構築することができる。もちろん土質材料層１０の一部を敷設した後、複数の遮水シート２０、２１を上述のように打ち込み、それから敷設すべき残りの土質材料層１０を敷設してもよい。
なお、遮水シート２０、２１の下端を、高水敷３００の地盤中ではなく土質材料層１０中に埋設した補強構造を構築する場合には、高水敷３００の地盤表面３００Ａに土質材料の一部を敷設してから、複数の遮水シート２０、２１を、その下端が土質材料層１０中に埋設されるように、かつ、平面視した場合に土質材料層１０の地盤表面を区分けするように打ち込み、それから敷設すべき残りの土質材料層１０を敷設することにより構築することができる。または、高水敷３００の地盤表面３００Ａに土質材料層１０を敷設してから、複数の遮水シート２０、２１を、その下端がこの土質材料層１０中に埋設されるように、かつ、平面視した場合に土質材料層１０を区分けするように打ち込むことにより構築することができる。

＜第２実施形態＞
以下、図６および図７を参照して、本発明の第２実施形態の補強構造２について説明する。
本実施形態の補強構造２は、第１実施形態の補強構造１と同様に、図８に示す堤体１００の川表側の高水敷３００の地盤表面３００Ａに設けられる構造である。
図６は、本実施形態の補強構造２を示す断面図である。図７は、本実施形態の補強構造２の一部を平面視した場合の図である。これらの図に示すように、補強構造２は、土質材料層１０と、複数の遮水シート５０、５１と、遮水シート６０と、を備えてなる。
本実施形態の補強構造２は、遮水シート６０を備えている点、これに伴い複数の遮水シート５０、５１の下端が土質材料層１０に埋設されている点で第１実施形態の補強構造１と異なっている。

遮水シート６０は、高水敷３００の地盤中への水の浸透を防止するシートである。この遮水シート６０は、地盤表面３００Ａと土質材料層１０との間に敷設された状態となっている。
このような遮水シート６０を備えた補強構造２によれば、たとえ土質材料層１０の一部が流出してしまった場合であっても、この遮水シート６０により高水敷３００の地盤中への水の浸透を抑制することができ、河川堤防の決壊を防ぐことができる。
この遮水シート６０は、本実施形態では高水敷３００の地盤表面３００Ａ全体に敷設されているものとして説明するが、地盤表面３００Ａの一部のみに敷設されていてもよい。遮水シート６０を地盤表面３００Ａの一部のみに敷設する場合は、少なくとも堤体の川表側の法尻周辺の地盤上に敷設することが好ましい。こうすれば、洪水時の降雨および河川水が堤体の法尻周辺から堤体の基礎地盤に浸透することをより抑制することができる。

複数の遮水シート５０、５１は、第１実施形態の遮水シート２０、２１と同様、土質材料層１０の土質材料が水流により流されるのを阻止するシートであり、図７に示すように、土質材料層１０を連続する複数の正方形の小区域Ｐに区分けするように埋設されている。
上述のように、本実施形態の補強構造２は地盤表面３００Ａと土質材料層１０との間に敷設された状態となっている遮水シート６０を備えているため、本実施形態の遮水シート５０、５１の下端は、遮水シート６０よりも上方に埋設されることとなる。すなわち、遮水シート５０、５１の下端は、図６に示すように土質材料層１０に埋設されている。

以上説明した本実施形態の補強構造２は、まず、高水敷３００の地盤表面３００Ａに遮水シート６０を敷設し、それから遮水シート６０上に土質材料層１０を敷設する。その後、複数の遮水シート５０、５１を、その下端が土質材料層１０中に埋設されるように、かつ、平面視した場合に高水敷３００の地盤表面３００Ａを区分けするように打ち込むことにより構築することができる。
高水敷３００の地盤表面３００Ａに遮水シート６０を敷設した後、土質材料層１０の一部を敷設し、複数の遮水シート５０、５１を上述のように打ち込み、それから敷設すべき残りの土質材料層１０を敷設してもよい。

第１実施形態の補強構造の断面図。 第１実施形態の補強構造を平面視した場合の図。 図２のＡ−Ａ’断面図。 第１実施形態の変形例となる補強構造を平面視した場合の図。 第１実施形態の変形例となる補強構造を平面視した場合の図。 第２実施形態の補強構造の断面図。 第２実施形態の補強構造を平面視した場合の図。 従来の補強構造を示す図。

符号の説明

１、２ 補強構造
１０ 土質材料層
２０、２１、３０、４０、５０、５１、６０ 遮水シート
２０ａ、２１ａ 土質材料層から露出する部分
１００ 堤体
２００ 透水層
３００ 高水敷
４００ 水

Claims (9)

1. 堤体の川表側の高水敷の地盤表面に設けられる補強構造であって、
   前記地盤表面に敷設される、難透水性の土質材料からなる土質材料層と、
   前記土質材料層の土質材料が水流により流されるのを阻止するシートであって、少なくともその下方が前記土質材料層中に埋設された状態となっている複数のシートと、を有しており、
   前記シートは、平面視した場合に前記土質材料層を区分けするように埋設されている、
   補強構造。
2. 前記シートは、平面視した場合に前記土質材料層を連続する複数の小区域に区分けするように埋設されている、
   請求項１記載の補強構造。
3. 前記シートは、前記土質材料層から露出する部分を有している、
   請求項１または２記載の補強構造。
4. 前記シートのうち前記土質材料層から露出する部分は、折り曲げられ、前記土質材料層の表面に当接している、
   請求項３記載の補強構造。
5. 前記シートの埋設されている部分の面は、河川の流れる方向と略直交している、
   請求項４記載の補強構造。
6. 前記シートの透水係数は、１０^−５cm／sec以下のオーダーである、
   請求項１ないし５のいずれかの項記載の補強構造。
7. 前記地盤中への水の浸透を防止するシートであって、前記地盤表面と前記土質材料層との間に敷設された状態となっている遮水シートをさらに有する、
   請求項１ないし６のいずれかの項記載の補強構造。
8. 堤体の川表側の高水敷の地盤表面に設けられる補強構造を構築する構築工法であって、
   堤体の川表側の高水敷の地盤表面に、難透水性の土質材料からなる土質材料層を敷設する過程と、
   前記地盤表面に敷設される土質材料が水流により流されるのを阻止する複数のシートを、少なくともその下方が前記土質材料層中に埋設されるように、かつ、平面視した場合に前記高水敷の地盤表面を区分けするように打ち込む過程と、
   を有する、
   補強構造を構築する構築工法。
9. 堤体の川表側の高水敷の地盤表面に設けられる補強構造を構築する構築工法であって、
   堤体の川表側の高水敷の地盤表面に、前記地盤中への水の浸透を防止する遮水シートを敷設する過程と、
   前記遮水シート上に難透水性の土質材料からなる土質材料層を敷設する過程と、
   前記遮水シート上に敷設される土質材料が水流により流されるのを阻止する複数のシートを、その下端が前記土質材料層中に埋設されるように、かつ、平面視した場合に前記高水敷の地盤表面を区分けするように打ち込む過程と、
   を有する、
   補強構造を構築する構築工法。