JP2011032690A - 複合型堤防およびその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼矢板近傍の水みち形成を防止して降雨などによって弱化する危険のない複合型堤防、複合型堤防の施工方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る複合型堤防１は、盛土３と、該盛土３を貫通して不透水層１３まで根入れされた少なくとも一列の鋼矢板壁７とを備え、鋼矢板壁７に接する両面の地盤を薬液で改良してなることを特徴とするものである。鋼矢板壁７を形成する鋼矢板１５は継手部２１内側に軸方向に延びる凹溝２５を有し、薬液で改良された地盤は凹溝２５に薬液を注入することで形成されてなることを特徴とするものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、河川堤防など鋼矢板壁をコアとした複合型堤防およびその施工方法に関する。

河川堤防の補強方法として、盛土を貫通する少なくとも１列の矢板壁を、盛土の長さ方向に連続的に設置し、盛土を構成する地盤中に矢板壁と、矢板壁で締め切られた地盤からなる構造骨格部を形成する盛土の補強構造が提案されている（特許文献１参照）。
このような盛土の補強構造によれば、盛土の幅方向の浸透、透水を防止し、洪水時や地震時の外力による盛土構造物自体の破壊を防止することができるとしている。

特開２００３−１３４５１

しかしながら、特許文献１に示された盛土の補強構造では、降雨によって堤防に入った水が矢板壁に沿って流れ、縦断方向に堤防下部までの水みちを形成し、水みちから入った水が堤体内に滞留し堤防を弱化させることが懸念される。
また、水みちが形成されることにより、地盤と鋼矢板１５の境界に沿って土粒子が移動・流出するパイピング現象を起こす可能性が指摘されている（「河川堤防技術の変遷」，中島秀雄，河川 2004-1月号，pp.17〜28，（社）日本河川協会）。
また、盛土に鋼矢板を貫入する場合、打設方法による程度の差はあるものの、鋼矢板近傍地盤を乱すことは経験的に知られており、このため鋼矢板と地盤との間に水みちが形成されやすく、また強度上の問題もある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、鋼矢板近傍の水みち形成を防止して降雨などによって弱化する危険のない複合型堤防、複合型堤防の施工方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る複合型堤防は、盛土と、該盛土を貫通して不透水層まで根入れされた少なくとも一列の鋼矢板壁とを備え、該鋼矢板壁に接する両面の地盤を薬液で改良してなることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記鋼矢板壁を形成する鋼矢板は継手部内側に軸方向に延びる凹溝を有し、薬液で改良された地盤は前記凹溝に薬液を注入することで形成されてなることを特徴とするものである。

（３）本発明に係る複合型堤防の施工方法は、鋼矢板を盛土に打設して鋼矢板壁を形成する鋼矢板壁形成工程と、形成された鋼矢板壁の両面近傍の地盤に薬液を注入して地盤改良する地盤改良工程とを備えたことを特徴とするものである。

（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記鋼矢板壁形成工程においては継手部内側に軸方向に延びる凹溝を有する鋼矢板を用い、前記鋼矢板壁形成工程の後、打設された鋼矢板における凹溝の土砂を排出する土砂排出工程を有し、前記地盤改良工程における薬液の注入は前記凹溝に薬液を注入することによって行うことを特徴とするものである。

（５）また、上記（３）又は（４）に記載のものにおいて、薬液にベントナイトスラリーを用いることを特徴とするものである。

（６）本発明に係る複合型堤防は、上記（３）乃至（５）のいずれかに記載の複合型堤防の施工方法によって施工されたことを特徴とするものである。

本発明に係る複合型堤防は、盛土と、該盛土を貫通して不透水層まで根入れされた少なくとも一列の鋼矢板壁とを備え、該鋼矢板壁に接する両面の地盤を薬液で改良してなるので、鋼矢板壁と鋼矢板壁近傍との間の隙間が改良地盤で埋められ、鋼矢板壁と地盤とのあいだに水みちが形成されるのを防止でき、パイピング現象の発生を防止できる。

本発明の一実施の形態に係る複合型堤防の説明図であり、垂直断面を示している。 図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。 本発明の一実施の形態に用いる鋼矢板の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る複合型堤防の施工方法の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る複合型堤防の施工方法の説明図である。

本実施の形態に係る複合型堤防１は、図１に示すように、盛土３と、該盛土３を貫通して不透水層１３まで根入れされた少なくとも一列の鋼矢板壁７とを備え、該鋼矢板壁７に接する両面近傍の地盤を薬液で改良してなる改良地盤９としたものである。
以下、各構成をさらに詳細に説明する。

＜盛土＞
盛土３は河川堤防を構成する。盛土３は、既設の堤防の盛土であってもよく、また、新たに堤防を構築するために施工された新設の盛土であってもよい。

＜鋼矢板壁＞
鋼矢板壁７は、盛土３の中央部すなわちセンターコア及び透水層１１を貫通して不透水層１３まで根入れされている。
鋼矢板壁７を構成する鋼矢板１５は、図２、図３に示すように、断面視で、水平なウェブ部１７と、その幅方向両端から傾斜して延びるフランジ部１９と、該フランジ部１９の先端に爪状のラルゼン形の継手部２１とを備えている。そして、ラルゼン形の継手部２１の爪底部２３の内面側には、鋼矢板軸方向に延びる凹溝２５が形成されている。

＜改良地盤＞
改良地盤９は、例えばベントナイトスラリーのような薬液によって鋼矢板壁７に接する両面地盤を改良したものである。

上記のように構成された複合型堤防１においては、鋼矢板壁７と地盤との間が改良地盤９によって隙間がないように塞がれているので、水みちが形成されず、パイピング現象を防止することができる。薬液として水膨張性を併せ持つベントナイトスラリーを用いた場合であれば、仮になんらかの理由で改良地盤９と鋼矢板壁７との間に隙間が生じた場合でも、ベントナイトが水分を吸収して膨張し、隙間が塞がれる。
また、元の地盤と改良地盤９とは性質が異なるが、鋼矢板１５と元の地盤のように明らかに性質の異なるものではなくその境界は曖昧であり、境界部においてパイピング現象を起こす可能性は低い。

［施工方法］
次に、上記の複合型堤防１の施工方法を説明する。
本実施の形態に係る複合型堤防１の施工方法は、鋼矢板１５を盛土３に打設して鋼矢板壁７を形成する鋼矢板壁形成工程と、打設された鋼矢板１５における凹溝２５の土砂を排出する土砂排出工程と、形成された鋼矢板壁７の両側近傍の地盤に薬液を注入して地盤改良する地盤改良工程とを備えている。
以下、各工程を詳細に説明する。

＜鋼矢板壁形成工程＞
鋼矢板壁形成工程においては、図３に示したように、継手部２１に軸方向に延びる凹溝２５を有する鋼矢板１５を用い、継手部２１を係合させて順次不透水層１３に到達するように打設する。

＜土砂排出工程＞
土砂排出工程は、打設された鋼矢板１５における凹溝２５の土砂を排出する工程である。土砂の排出方法としては、継手部２１の天端部から凹溝２５にホースを差し込み、ポンプで水や圧縮空気を送り込みながら、継手の隙間から土砂を押し出すようにする。

＜地盤改良工程＞
地盤改良工程は、形成された鋼矢板壁７の両側近傍の地盤に薬液を注入して地盤改良する工程である。具体的には、土砂排出工程で凹溝２５に挿入したホースを利用し、該ホースに薬液を流すことにより、継手下端部から順に薬液を注入しながら、ホースを引抜くようにする。ホースの引抜き速度は、鋼矢板近傍地盤に十分に薬液が行き渡るように薬液の吐出量から算定する。

使用する薬液としては、凹溝２５から送り込める程度には粘性が低く、逆に地下水等で流出しない程度の粘性が必要になる。また、薬液自体の透水係数は低いことが望ましい。凹溝２５に注入した薬液２７は、図４、図５に示すように、継手隙間から流出して、鋼矢板打設時に生じた鋼矢板１５と地盤の隙間に充填されていく。なお、継手部２１の係合状態によっては、図４に示すように、係合状態にある二つの凹溝２５が連通しており、このような場合は片側の凹溝２５に注入した薬液２７が鋼矢板１５の両面の地盤に浸透してゆく。もっとも、土中における継手部２１の係合状態は、図５に示すように二つの凹溝２５が縁切りされているのが通常であり、薬液注入は各凹溝２５ごとに行うのが好ましい。

好ましい薬液２７として、充填性に優れ水膨張性を併せ持つベントナイトをスラリー状にしたベントナイトスラリーが挙げられる。ベントナイトスラリーを用いた場合、凹溝２５に注入されたベントナイトスラリーは、継手部２１の隙間から流出して、鋼矢板打設時に生じた鋼矢板１５と地盤の隙間に充填されていく。そして、地震や沈下等により鋼矢板１５と周辺地盤の間に一時的に隙間が生じたとしても、その水膨張性により水みちを塞ぐという効果も得られる。
なお、薬液２７はベントナイトスラリーに限定されるものではなく、同様の効果を発揮する材料を用いても良い。

以上のように構成された本実施の形態に係る複合型堤防においては、鋼矢板壁近傍の地盤を薬液２７で改良することにより、鋼矢板１５と鋼矢板近傍の地盤との隙間を埋めることができ、水みちの形成を防止できる。その結果、降雨によって堤防に入った水が鋼矢板壁７に沿って流れるのを防止できるので、従来例で懸念されたような降雨の水が縦断方向に堤防下部までの水みちを形成し、水みちから入った水が堤体内に滞留し堤防を弱化させることがない。
また、地盤と鋼矢板１５との境界は改良地盤９で塞がれているので、地盤と鋼矢板１５の境界に沿って土粒子が移動・流出するパイピング現象を起こすこともない。

また、鋼矢板近傍地盤の改良方法として、鋼矢板壁７に、断面視で継手の爪底部内面側に止水材が充填される凹溝２５が形成される鋼矢板１５を用い、その凹溝２５から薬液２７を注入するようにしたので、鋼矢板１５の打設時に乱した鋼矢板周辺地盤の隙間を薬液２７で充填でき、同時に鋼矢板壁７の継手止水も行える。
また、薬液２７として、充填性に優れ水膨張性を併せ持つベントナイトをスラリー状にしたものを用いることにより、地震や沈下等により鋼矢板１５と周辺地盤の間に一時的に隙間が生じたとしても、その水膨張性により水みちを塞ぐという効果もある。

なお、鋼矢板近傍地盤の改良方法としては、鋼矢板打設後に近傍地盤に注入孔を設けて薬液２７を注入する方法や、また鋼矢板１５を打設する前に、地盤に薬液２７を注入して改良する方法であってもよい。
もっとも、前者の方法の場合、鋼矢板壁７の極近傍に注入孔を設けるのは難しく、鋼矢板１５と近傍地盤に確実に薬液２７を送り込むのには技術的な困難を伴う。また、後者の方法の場合、鋼矢板１５の貫入に伴って改良された地盤が乱されるおそれがある他、地盤強度を増加させる薬液の場合、鋼矢板１５の貫入が困難になることも予想される。
この点、本実施の形態においては、鋼矢板壁７に、断面視で継手の爪底部内面側に止水材が充填される凹溝２５が形成される鋼矢板１５を用い、その凹溝２５から薬液２７を注入するようにしたので、打設時に乱した鋼矢板周辺地盤の隙間に接する側から薬液２７を注入できるため、鋼矢板１５と近傍地盤に円滑かつ確実に薬液２７を送り込むことができる。

なお、上記の実施の形態においては、鋼矢板壁７を１列施工する場合について説明したが、鋼矢板壁７は２列以上設置してもよい。
また、本実施の形態の複合型堤防１は、既存の堤防を補強することによって構築される複合型堤防であってもよいし、新規に盛土をして新たに複合型堤防として構築する場合であってもよい。

１ 複合型堤防
３ 盛土
７ 鋼矢板壁
９ 改良地盤
１１ 透水層
１３ 不透水層
１５ 鋼矢板
１７ ウェブ部
１９ フランジ部
２１ 継手部
２３ 爪底部
２５ 凹溝
２７ 薬液

Claims (6)

1. 盛土と、該盛土を貫通して不透水層まで根入れされた少なくとも一列の鋼矢板壁とを備え、該鋼矢板壁に接する両面の地盤を薬液で改良してなることを特徴とする複合型堤防。
2. 前記鋼矢板壁を形成する鋼矢板は継手部内側に軸方向に延びる凹溝を有し、薬液で改良された地盤は前記凹溝に薬液を注入することで形成されてなることを特徴とする請求項１記載の複合型堤防。
3. 鋼矢板を盛土に打設して鋼矢板壁を形成する鋼矢板壁形成工程と、形成された鋼矢板壁の両面近傍の地盤に薬液を注入して地盤改良する地盤改良工程とを備えたことを特徴とする複合型堤防の施工方法。
4. 前記鋼矢板壁形成工程においては継手部内側に軸方向に延びる凹溝を有する鋼矢板を用い、前記鋼矢板壁形成工程の後、打設された鋼矢板における凹溝の土砂を排出する土砂排出工程を有し、前記地盤改良工程における薬液の注入は前記凹溝に薬液を注入することによって行うことを特徴とする請求項３記載の複合型堤防の施工方法。
5. 薬液にベントナイトスラリーを用いることを特徴とする請求項３又は４記載の複合型堤防の施工方法。
6. 請求項３乃至５のいずれかに記載の複合型堤防の施工方法によって施工されたことを特徴とする複合型堤防。

Images