JP2013049981A - 堤体 - Google Patents

Abstract

【課題】二重矢板壁の中詰め材として鉄鋼スラグを用いることにより、構築に際して材料の取得が容易で、かつ津波や洪水による越流に対しても粘り強く、かつ耐久性や経済性にも優れた堤体を提供する
【解決手段】この堤体は、矢板１を連接して地盤に打設した二列の矢板壁２，２からなる二重矢板壁３と、二列の矢板壁２，２を連結するタイロッド４と、二列の矢板壁２，２の間に中詰めされる中詰め材としての高炉水砕スラグ５とを備えている。二重矢板壁３では、長期使用するにあたって、経年的に鋼材の腐食が進行して断面が減肉していく。一方、高炉水砕スラグ５の硬化が進行して強度が高くなっていく。これにより、鋼製の矢板壁２，２の腐食による耐力低下や孔食による中詰め砂の吸い出し・陥没を防止できる構造とすることができる。これにより、堤体の長期の耐用期間を確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、堤防、護岸等に用いられる堤体に関する。

近年、日本では大地震が頻繁に発生し、さらに、近い将来幾つかの大地震の到来が予測されており、河川、海岸等の堤防では、地震による液状化による被害や、津波による被害が懸念され、対応が急務である。

堤防は、土堤、コンクリートケーソン堤、鋼製壁などの各種のタイプがある。
土堤は、安価な入手しやすい材料で構築できるが、堤体の安定性を保ちつつ高さを確保するためには堤体の幅も大きくする必要があり、堤防の構築に必要な用地が大きくなる。
また、堤体内の水の浸透流や基礎地盤の液状化によって堤体に破壊や沈下が生じたり、河川における洪水や海岸堤における津波などにより越流が生じた場合には洗掘や土砂の流出によって、堤体が脆性的に崩壊したりするなどの弱点を有している。

また、海岸堤等で多く用いられるコンクリートケーソン堤等の重力式の堤体は、その重量が大きいため基礎地盤が軟弱な場合には、基礎地盤の地盤改良が必要になる。
また、大地震が発生した場合に、重力式の堤体は、基礎地盤が液状化した際に沈下や傾斜を生じたり、津波が生じた際にその波力により流されたり、基礎地盤が洗掘・吸い出しを受けて不安定状態になったりという被害が生じる。

その他の堤防として、鋼矢板や鋼管矢板などの鋼製の壁体（鋼製壁）により堤体を構築する方法があり、占有スペースが小さく、狭隘地での施工が可能であること、基礎地盤中に鋼製壁を根入れするため波力や周辺地盤の洗掘などによって堤体が流されにくく脆性的な破壊を生じにくいことなどの特長を有する。しかし、必要な壁高さが大きくなると、非常に大きな断面の鋼管矢板などの鋼材が必要になったり、背面側に補強・補剛のための杭などを追加してこれと連結することにより耐力を高めた構造とする必要が生じたりするなど、高価な構造になる場合があり、コスト面での課題がある。

これらの堤防に対して、二重矢板壁は、これまで河川改修や堤防の補修、港湾の護岸構築のための仮締め切り堤などの仮設構造物として多く使用されてきた。通常、仮締め切り堤は工事が終了すると撤去すること、安価な入手しやすい材料で構築することが前提となるため、二重矢板締め切り内の中詰めには周辺工事や浚渫で発生した土砂が用いられるのが一般的である。なお、中詰めに前記土砂を用い、そのせん強度も考慮できるため、断面の小さい矢板（鋼矢板、鋼管矢板）を用いて、上述の鋼製壁のみからなる堤体に比較して安価に構築できる。
さらに、上述の鋼矢板や鋼管矢板などの鋼製壁による堤体と同様に、基礎地盤中に根入れする構造となるので堤体が流されにくく脆性的な破壊を生じにくいという特長も有する。

また、東日本大震災における津波被災地区において、堤体高さは低いものの、土砂を中詰め材とした仮設の二重矢板締め切り堤が、中詰めの吸い出し等は見られるが構造としての安定性を保持していた事例も確認されており、二重矢板壁を用いた壁体構造を本設構造とすることが考えられる。

一方、堤防のコストや資源の有効利用、リサイクル利用等を考慮した場合に鉄鋼スラグを例えば土堤や護岸の一部などとして有効利用することが考えられる。
鉄鋼スラグは、鉄鋼製造プロセスで大量に発生する副産物であり、高炉で鉄鉱石を溶融・還元する際に発生する高炉スラグと、鉄を精錬する製鋼過程で発生する製鋼スラグに大別される。さらに、高炉スラグは、冷却方法によって徐冷スラグと水砕スラグに分かれる。このうち水砕スラグは、溶融スラグに加圧水を噴射するなど急激に冷却処理したガラス質で粒状の鉄鋼スラグである。

これらの鉄鋼スラグは、大量に発生するので、比較的安価に、かつ、大量に入手できることから、それぞれの特徴、性質等に応じてリサイクル資材として、コンクリートのセメント材料や骨材、道路の路盤材、港湾構造物の裏込め材などとして活用されるようになってきている（例えば、特許文献１、２および非特許文献１を参照）。

特開２０１１−１１７２７５号公報 特許第４７１６４７４号公報

「高炉水砕スラグの硬化促進方法と硬化強度評価方法の検討」、土木学会論文集Ｃ（地圏工学）、Ｖｏｌ．６７、Ｎｏ．１、１４５頁〜１５９頁、２０１１年

ところで、河川や海岸の堤防は、耐用期間が極めて長く、半永久的に使用することを前提としている場合がほとんどである。それに対して、上述の二重矢板壁は、これまで専ら撤去が前提の仮設構造物として活用されており、鋼材の腐食による耐力の低下やそれによる漏水や背面土の吸い出しおよび陥没などの懸念もあって、本設構造として使用されることは非常に少なかった。

また、上述のように鉄鋼スラグの有効活用が期待されており、特に、高炉水砕スラグは、粒状で品質上のばらつきも少なく、潜在硬化性があり、軽量で大きな内部摩擦角を見込めるなどの特徴から、良質の砂質土の入手が容易でなくなってきていることもあって、その代替材料として期待されている。
しかし、以下のようなことから、まだ現状では用途が限定され、広く一般に使用される状況にはない。
例えば、高炉水砕スラグは、経時的に硬化し、強度の変化、透水性の変化が生じるが、条件によって硬化速度や強度が異なり、同一現場内でも場所によって硬化の進行程度や発現強度にばらつきがあることなどから、安定的な材料としての物性評価が難しい。
また、鉄鋼スラグは、一般的な環境では危険有害性はないと考えられるが、鉄鋼スラグ中のマグネシウムやカルシウム成分が溶出することにより水を白濁させたり、雨水等の水が鉄鋼スラグに染み込んだ後に流出した場合に、流出した水がアルカリ性を示したりする虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、二重矢板壁の中詰め材として鉄鋼スラグを用いることにより、構築に際して材料の取得が容易で、津波や洪水による越流に対しても粘り強く、かつ耐久性や経済性にも優れた堤体を提供することを目的とする。

請求項１に記載の堤体は、鋼矢板または鋼管矢板等の矢板、または、前記矢板に他の矢板や鋼材を組み合わせてなる組合せ矢板を互いに連結している矢板壁を二重に設けた二重矢板壁と、
当該二重矢板壁を構成する二列の前記矢板壁どうしを連結する連結材と、
前記二重矢板壁の前記矢板壁どうしの間に中詰めされている中詰め材としての鉄鋼スラグと備えていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、堤体の中詰めに大量に入手することが容易で、比較的安価な鉄鋼スラグを用いることで、堤体の施工に際し材料の入手を容易にするとともに構築にかかるコストを低減することができる。
例えば、現状では、良質の砂質土の入手が必ずしも容易でないという問題があるが、砂質土の代用として鉄鋼スラグを用いることで、この問題を解決することができる。

また、中詰めされた鉄鋼スラグに接した水が白濁したり、アルカリ性を示したりしても、二重矢板壁を構成する矢板壁には、止水性があるため、二重矢板壁内部から白濁したり、アルカリ性になったりした水の流出が抑制される。
すなわち、鉄鋼スラグは、二重矢板壁に中詰めされることで、鉄鋼スラグの性質に即して有効利用されることになり、鉄鋼スラグに適した用途を提供できることになる。

請求項２に記載の堤体は、請求項１に記載の発明において、中詰め材としての前記鉄鋼スラグは、高炉スラグ、高炉スラグのうちの高炉水砕スラグ、または、高炉水砕スラグと他のスラグとの混合物であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明においては、二重矢板壁の中詰め材として高炉スラグ、特に高炉スラグのうちの高炉水砕スラグを用いることにより二重矢板壁をより堤体に適した構造とすることができる。高炉スラグには、上述のように高炉徐冷スラグと高炉水砕スラグが知られている。高炉スラグのうちの高炉水砕スラグは、粒状で品質上のばらつきも少なく、水との反応による膨張性も見られず、潜在硬化性があり、天然砂と比較して軽量で、良好な砂質土と同程度以上の大きな内部摩擦角を見込める。また、高炉水砕スラグの鋼材腐食への影響は一般の土壌と変わらないことも確認されており，矢板壁に悪影響を及ぼすことはない。

したがって、高炉水砕スラグを二重矢板壁の中詰め材として用いた場合に、水と接しても膨張することがないので、中詰め材の膨張により、矢板壁やその外側の堤体の法部（盛土の場合）に悪影響が及ぶようなことがない。
上述のように二重矢板壁では、長期に渡って使用するにあたって、経年的に鋼材の腐食が進行して断面が減肉していく一方で、高炉水砕スラグの硬化が進行して強度が高くなっていれば、鋼製壁の腐食による堤体としての耐力の低下や孔食による中詰め砂の吸い出し・陥没を防止できる構造とすることができる。これにより堤体の長期の耐用期間を確保できる。

また、高炉水砕スラグは、品質のばらつきは小さい材料であるが、潜在硬化性に関しては、上述のように、硬化速度、強度の変化、透水性の変化等に、上述のようにばらつきがある。このため、設計の段階においてその硬化特性や強度までを考慮しにくい面があるが、短期的には、中詰め材の硬化を考慮せずに堤体を設計しておけば問題がなく、長期的には、矢板壁の腐食による耐力の低下に対して、中詰め材の硬化により強度を補完することができる。

また、中詰め材としての高炉水砕スラグが硬化した場合には、例えば、河川の洪水や海岸での津波等により、堤体を超える水位となって越流が生じても（波をかぶっても）中詰め材としてのスラグの硬化により、スラグの洗掘や吸い出しを受け難い構造とすることができる。
また、中詰め材としての高炉水砕スラグが、軽量でかつ内部摩擦角が大きいことから、二重矢板壁に作用する土圧の軽減や中詰め材として大きなせん断強度の発揮が期待でき、結果として二重矢板壁を構成する鋼製壁の断面を小さくすることができる。
また、基礎地盤が軟弱な場合に、中詰め材が軽量であることにより、中詰め材の沈下を抑制することができる。

なお、高炉徐冷スラグや製鋼スラグにおいても潜在硬化性が認められる場合があるとともに、天然砂より軽量な場合があり、さらに膨張性や腐食性も高炉水砕スラグに準ずる可能性が高く、スラグが高炉水砕スラグでなくても、ある程度の効果が見込まれる。
また、高炉水砕スラグと、他のスラグ（高炉徐冷スラグや製鋼スラグ）を混合した場合も、混合比によっては、高炉水砕スラグによる上述のような効果を得ることができる。他のスラグの混合比は２０％以下とすることが好ましく、その種類としては高炉徐冷スラグが好ましい。

請求項３に記載の堤体は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記二重矢板壁の下部が地震時に液状化する可能性が高い液状化地盤に打設される場合に、前記二重矢板壁は液状化地盤より下の液状化する可能性が低い非液状化地盤に根入れされていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明においては、二重矢板壁が打設されている地盤が液状化した場合でも、二重矢板壁が液状化した地盤より下まで根入れされているので、堤体の沈下や崩壊を防止し、天端高さを保持することができる。したがって、地震により周辺地盤に液状化が発生した後に、津波が襲来するような過酷な条件に対しても、鋼材の壁高と非液状化地盤への根入れ効果によって堤体は天端高さを維持できる。

なお、可能な場合には、二重矢板壁による二重締切り内の液状化地盤の一部までを鉄鋼スラグに置き換えることで、液状化の発生範囲を抑制することができる。これにより二重矢板壁に作用する液状化地盤からの土圧やそれによる矢板壁の変形を軽減することができ、必要な鋼材（矢板）断面の軽減が可能であり、経済的な構造とすることができる。
さらに、液状化地盤（液状化層）内ではそれより上方の土の重みが水平圧として矢板壁に作用することから、軽量な高炉水砕スラグを用いておけば、液状化地盤内で矢板壁に作用する土圧強度を小さくすることもでき、さらにその効果を高めることが可能になる。

請求項４に記載の堤体は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、中詰め材としての前記鉄鋼スラグは、前記連結材より下となる高さまで中詰めされ、その上に硬化しない中詰め材が中詰めされていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明においては、二重矢板壁内の鉄鋼スラグにおいて、万が一、長期的に軟弱地盤の圧密沈下や地震時の液状化による沈下が生じた場合にも、硬化した鉄鋼スラグにより、連結材や二重矢板壁に悪影響を及ぼすことなく、堤体の上部（頭部）の硬化しない中詰め材としての頭部の土砂が沈下することにより、それを吸収することができる。すなわち、硬化する鉄鋼スラグ内に連結材が埋まった構造となっておらず、硬化する鉄鋼スラグと連結材が離れているので、硬化した鉄鋼スラグが沈下しても連結材が影響を受けることがなく、連結材が固定されている二重矢板壁上部も影響を受けない。

本発明によれば、二重矢板壁の中詰め材として鉄鋼スラグを用いることによって、堤体構築時の材料の取得を容易にすることができ、津波や洪水による越流、さらには地震による基礎地盤の液状化に対しても粘り強く、かつ耐久性や経済性にも優れた堤体を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る堤体を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る堤体を示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る堤体を示す概略断面図である。 本発明の第４実施形態に係る堤体を示す概略断面図である。 本発明の第５実施形態に係る堤体を示す概略断面図である。 本発明の第６実施形態に係る堤体を示す概略断面図である。 本発明の第７実施形態に係る堤体を示す概略断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本発明の第１実施形態の堤体は、例えば、鋼矢板、鋼管矢板等の矢板１を二列に連接した状態に地盤１０に打設した二重矢板壁３と、二重矢板３を構成する二列の前記矢板壁２、２どうしを連結する連結材としてのタイロッド４と、二重矢板壁３により締め切られた部分に中詰めされた高炉水砕スラグ５とからなるものである。この堤体は、例えば、河川堤防、海岸堤防（防潮堤、防波堤）として用いられる。

矢板１は、基本的に周知の鋼矢板または鋼管矢板であるが、鋼矢板もしくは鋼管矢板に他の矢板や鋼材を組み合わせて設けられた組み合わせ矢板であってもよい。また、鋼矢板には、Ｕ形、ハット形、Ｚ形、Ｈ形等の種類があるが、いずれの種類かの鋼矢板をこれらの特性に対応して適宜選択して用いることができる。

矢板壁２，２は、上述の矢板１をその継手で連結するとともに地盤に打設することにより形成されたものである。
本発明例においては、これら二列の矢板壁２，２は、互いに略平行に配置されている。また、これら矢板壁１間の間隔および地盤からの高さは、状況に応じて決定される。

二列の矢板壁２，２の水平方向に沿った長さ方向に対して略所定距離毎に連結材としてのタイロッド４が配置され、タイロッド４が２つの矢板壁２，２を連結している。なお、タイロッドに代えてタイワイヤ等を用いてもよい。また、二列の矢板壁を連結するように鋼矢板などによる隔壁を設け、この隔壁の両端部を矢板壁２，２と連結することによって連結材を構成することも可能である。この際、連結材としての隔壁部を構成する矢板壁は必ずしも基礎地盤中まで根入れする必要はなく、矢板壁２，２よりも短いものとすることもできる。
二列の矢板壁２，２間には、中詰め材として高炉水砕スラグ５が投入され、必要に応じて締め固められる。

このような堤体においては、入手が難しくなる虞のある良質の砂質土に代えて、容易に入手可能な高炉水砕スラグ５を用いることで、堤体の構築（材料の入手）を容易にすることができる。また、高炉水砕スラグ５に雨水や海水等の水が接することにより、カルシウムやマグネシウムの化合物が溶出して濁った水や、アルカリ性の水が生じる場合が考えられるが、高炉水砕スラグ５は、二列の矢板壁に締め切られた状態であり、上述の濁った水やアルカリ性の水が二重矢板壁の外側に漏出するのを抑制することができる。特に、矢板壁として、鋼矢板を連接した止水性の高い鋼矢板壁を用いることで、濁り水やアルカリ性の水の漏出を抑制することができる。

高炉水砕スラグ５は、膨張性がなく、二重矢板壁に悪影響を及ぼさない。また、後述の盛土からなる土堤に二重矢板壁３を設けた場合に、高炉水砕スラグ５側から大きな土圧が作用すると、盛土の法面２３，２４が形成されている図４等の堤体（土堤２１）の左右側の法部２５，２５にも悪影響が及ぶ虞があるが、この例では、高炉水砕フラグ５が膨張せず、法部２５，２５への悪影響は生じない。

また、高炉水砕スラグ５は、天然砂と比べて軽量であり、二重矢板壁３に作用する土圧が小さくなる。さらに、高炉水砕スラグ５は、内部摩擦角が、良好な砂質土と同程度以上期待できる。これによっても二重矢板壁３への作用土圧の軽減や中詰め土のせん断強度の増加による堤体としての耐力向上が期待できるため、堤体をより強固な構造としたり、あるいは、二重矢板壁を構成する鋼製壁の断面を小さくしたりすることができる。
なお、高炉水砕スラグ５が上述のように軽いことから、地盤面の直ぐ下側が軟弱地盤で中詰め材の沈下の虞がある場合には、沈下の抑制にも効果を発揮する。

また、高炉水砕スラグ５に潜在硬化性があることにより、高炉水砕スラグ５が硬化した後には二重矢板壁３の土圧がさらに小さくなる。
また、高炉水砕スラグ５に潜在硬化性があることにより、万が一、堤体を超える水位となって越流が生じても（波をかぶっても）、高炉水砕スラグ５が硬化していれば、洗掘や吸い出しを受けにくい状況になる。
また、二重矢板壁３を構成する鋼材（矢板１）は経年的に腐食が進行し、断面が減肉していくが、逆に高炉水砕スラグ５は硬化が進行して強度が高くなっていき、両者が互いの特性を補完できる関係になる。

高炉水砕スラグ５への添加物の添加等により硬化速度やその強度を高めることも可能であり、高炉水砕スラグ５からなる中詰め材の硬化を促進したり、発現強度を高めることにより、この堤体をさらに経済的で合理的な構造物とすることもできる。
高炉水砕スラグ５に対する、例えば、高炉スラグ微粉末やセメント、石灰などの添加により、硬化速度や強度を高めることができる。

この実施形態を新設の堤体に用いた場合には、必要な堤体高さと使用可能なスペース（堤体の幅）、用いる鋼矢板や鋼管矢板等の断面の大きさを種々組み合わせることにより、コストを考慮して、最適な構造を構築することができる。また、上述のように当初より高炉水砕スラグ５の硬化速度やその強度を考慮することで鋼材（矢板１）の必要断面を低減するなど構造の合理化を図ることもできる。

以上のように、この堤体は、用いる鋼材の強度・剛性、二重矢板壁の幅（図１等に示される堤体断面の幅）、高炉水砕スラグ５の中詰め（埋め戻し）範囲（深度）、高炉水砕スラグ５の硬化・強度の考慮など様々な構造形態をとることが可能である。したがって、多様な条件（必要高さ・スペース、基礎地盤条件、・・・）に対応することができる。また、土堤や重力式の壁体に比べて、高さに対して堤体幅を小さく抑制することが可能なことから、狭隘地でも施工が可能である。

この堤体によれば、土堤・コンクリート壁体・鋼製壁体からなる従来の堤体、二重矢板壁体、鉄鋼スラグのそれぞれの欠点を補完し、長所を活かす構造を実現することができ、基礎地盤中に二重矢板壁３を根入れしていることから、津波や洪水による越流、基礎地盤の液状化や浸透に対して粘り強く、堤体高さを確実に保持できる信頼性の高い構造が得られる。

さらに、中詰め材として高炉水砕スラグ５（潜在硬化性、内部摩擦角、軽量）を適用しているため、矢板１の必要鋼材断面を軽減することにより経済的で、経年的な鋼材の腐食・劣化に対しても強い構造とすることができ、鉄鋼製造プロセスで発生する副産物をリサイクル資材として積極的に活用できることから環境へも配慮した構造を実現することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図２に示すように、第２実施形態の堤体は、第１実施形態の堤体における矢板壁２，２の根入れ深さを変更し、かつ、中詰め材の上部を変更したものであって、その他の構造は、第１実施形態と同様になっている。

第２実施形態では、堤体が設置される地盤が液状化する可能性の高い液状化地盤１０ａになっている。地震時に液状化する虞がある液状化地盤１０ａに矢板壁２，２が打設されている場合に、矢板壁２，２の根入れ深さが、液状化地盤１０ａより下方で、地震時に液状化する可能性が低い非液状化地盤１０ｂまで根入れされている。
また、締め切られた二重矢板壁３内に高炉水砕スラグ５ｂを中詰めするに際して、高炉水砕スラグ５ｂの高さをタイロッド４より少しだけ下側としている。高炉水砕スラグ５ｂの上側には、硬化しない中詰め材として、土砂６が堤体上部の中詰め材として充填された状態になっている。

このような堤体においては、液状化地盤１０ａが液状化した場合でも、矢板壁２，２が液状化地盤１０ａより深い非液状化地盤１０ｂまで根入れされているので、堤体の沈下や崩壊を防止し、天端高さを保持することができる。
したがって、地震により周辺地盤に液状化が発生した後に、津波が襲来するような過酷な条件に対しても、鋼材（矢板１）の壁高と根入れ効果によって堤体は天端高さを維持できる。

また、二重矢板壁３内の高炉水砕スラグ５ｂは、硬化していくことになるが、この際に軟弱地盤の圧密沈下や、地震時の地盤の液状化により、硬化した高炉水砕スラグ５ｂがある程度沈下する虞がある。この際に、硬化した高炉水砕スラグ５ｂがタイロッド４を囲んだ状態だと、沈下によりタイロッド４を変形させたり、タイロッド４が固定されている矢板壁２，２の上部を変形させたりする虞がある。しかし、この実施形態では、硬化した高炉水砕スラグ５ｂはタイロッド４の下側までしかないので、高炉水砕スラグ５ｂが沈下した際に、高炉水砕スラグ５ｂの上にあるタイロッド４の周囲の土砂６も沈下するが、土砂６は硬化していないので、硬化した高炉水砕スラグ５ｂの沈下に対して土砂６の形状が変化することで、タイロッド４に大きな負荷を与えることなく、タイロッド４および矢板壁２，２の変形を防止することができる。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図３に示すように、第３実施形態の堤体は、第１実施形態の堤体における矢板壁２，２の根入れ深さを変更し、かつ、中詰め材が充填される深さを深くしたものであり、その他の構造は、第１実施形態と同様になっている。
第３実施形態における堤体が設置される地盤は、第２実施形態と同様に液状化地盤１０ａになっており、矢板壁２，２の根入れ深さが、液状化地盤１０ａの下方の非液状化地盤１０ｂまで根入れされている。

また、矢板壁２，２を圧入機やバイブロハンマーなどにより打設した後に矢板壁２，２を土留め壁とし、矢板壁２，２に締め切られた液状化地盤１０ａの少なくとも一部を掘削して除去する。この際の掘削深さは、地下水位１１より深くされている。掘削後に、矢板壁２，２間に中詰め材としての高炉水砕スラグ５ｃを投入して締め固める。これにより、矢板壁２，２に締め切られた部分の液状化地盤１０ａの一部が高炉水砕スラグ５ｃに置き換えられたことになる。

このような堤体においては、第２実施形態と同様に、矢板壁２，２が非液状化地盤１０ｂまで根入れされているので、地震により周辺地盤に液状化が発生した後に、津波が襲来するような過酷な条件に対しても、鋼材の壁高と根入れ効果によって堤体は天端高さを維持できる。
また、矢板壁２，２による二重締切り内の液状化地盤１０ｂの一部を高炉水砕スラグ５ｃに置き換えることで、液状化の発生範囲を抑制することができる。
これにより、液状化地盤中で二重矢板壁３に作用する土圧の軽減を図ることができる。なお、地震時に液状化した液状化層内では、それより上方の土（中詰め材）の重みが水平圧として矢板壁２，２に作用するが、液状化範囲を抑制することにより矢板の発生応力や変位を小さくする効果が期待できることから、矢板１に必要な鋼材断面の軽減が可能であり、経済的な構造とすることができる。

次に、本発明の第４実施形態を説明する。
図４に示すように、第４実施形態の堤体は、第１実施形態の堤体を土提に応用したものであり、土堤に応用した以外の構造は、第１実施形態と同様になっている。

第４実施形態の堤体では、既設の盛土による堤防である土堤２１に、矢板１を連接することにより、二列の矢板壁２，２からなる二重矢板壁３を構築している。また、二列の矢板壁２，２は、タイロッド４により連結されている。また、二列の矢板壁２，２の高さは、土堤２１の天端２２の高さと略同じになっている。この二重矢板壁３を土留め壁（二重締め切り壁）として、例えば、土堤の底部まで土砂を掘削し、掘削された二重矢板壁３内の空間に中詰め材としての高炉水砕スラグ５が投入されて締め固められている。以上のことから、この実施形態の堤体は、既設の土堤２１を補強した構造となっているが、既設の土堤に対してだけでなく、新設の場合にも同様の構造を適用可能である。堤体の親水性や生物・植生への配慮などから土堤が好ましい場合などでは、新設の堤体の場合にも本発明例の構造を適用することができる。

土堤２１は、長さ方向に直交する断面が概略台形状であり、その上面側には、中央部の平な天端２２と、その左右（内外）で下り傾斜している法面２３，２４が形成されている。堤体の法面２３，２４が形成された部分をここでは法部２５，２５とする。二重矢板壁３の幅が天端２２の幅と略同じ場合には、堤体は、第１実施形態の堤体の左右に法部２５，２５を加えた構造になる。
第４実施形態においては、第１実施形態と同様の作用効果を土堤２１に付与し、土堤２１を補強することができる。

次に、本発明の第５実施形態を説明する。
図５に示すように、第５実施形態の堤体は、第４実施形態の堤体における矢板壁２，２の根入れ深さを変更したものであり、その他の構造は、第４実施形態と同様になっている。
第５実施形態においては、第２実施形態と同様に、矢板壁２，２が液状化地盤１０ａより下の非液状化地盤１０ｂまで根入れされている。
第５実施形態においては、既設の土堤２１において、第２実施形態で矢板壁２，２を非液状化地盤まで根入れした場合と同様の作用効果を得ることができる。

次に、本発明の第６実施形態を説明する。
図６に示すように、第６実施形態の堤体は、第５実施形態の堤体における中詰め材の状態を変更したものであり、その他の構造は、第５実施形態と同様になっている。
第６実施形態においては、二列の矢板壁２，２の間を掘削する際に、土堤２１の略底部の深さではなく、それよりも深く掘削している。この際に、液状化地盤１０ａの一部が掘削される。すなわち、液状化地盤１０ａに至る深さまで土砂を掘削している。

次に、二列の矢板壁２，２間に高炉水砕スラグ５ｄを投入して必要に応じて締め固める。この際には、液状化地盤１０ａの一部の土砂が高炉水砕スラグ５ｄに置き換えられることになる。
また、第２実施形態の場合と同様に、二列の矢板壁２，２間に中詰めされる高炉水砕スラグ５ｄの高さ位置がタイロッド５より少しだけ低い位置となっている。中詰め材としての高炉水砕スラグ５ｄの上側には土砂６が投入されて締め固められる。この際にタイロッド４は土砂６に埋められた状態になる。前記土砂６は、二列の矢板壁２，２間の掘削された土砂を埋め戻したものである。

第６実施形態の堤体においては、第２実施形態で中詰め材の上部を土砂６にした場合と同様の作用効果と、第３実施形態で二重矢板壁３の内側で液状化地盤１０ａの土砂の一部を高炉水砕スラグ５ｃに置き換えた場合と同様の効果を奏することができる。

上述の各実施形態において、矢板は、例えば、貫通孔が形成された透水性矢板を用いてもよく、これにより地下水の流通を可能にできる。
また、各矢板壁２，２は、必ずしも全体に渡って連結（継手が嵌合）されている必要はなく、隣り合う矢板どうしが継手で連結されていない箇所を設けておいてもよい。この非連結部からの未硬化の中詰めのスラグの流出を防止するために、非連結部では隣り合う矢板同士をラップさせるように打設したり、非連結部に隙間部がある場合には、この区間を塞ぐように近傍に別の矢板を平行して打設するなどしておけばよい。このように適当な間隔で継手の非連結部を設けることで地下水の流れ保持するような構造とすることも可能である。
なお、中詰め材としてのスラグが硬化した後には、非連結部からの流出はなくなり、構造的な弱所となる可能性のある鋼製壁の非連結部を補強する効果も得られ、堤体全体としての安定性が向上する。

次に、本発明の第７実施形態を説明する。
図７に示すように、第７実施形態の堤体は、第２実施形態の堤体にマウンド状の土堤２１を設けたものであり、その他の構造は、第２実施形態と同様になっている。
土堤２１は、必ずしも第４〜第６実施形態のように、堤体３の上面側まで盛られる必要はない。土堤２１により堤体３の突出部分が小さくなれば、堤体として構造的にも有利となる。すなわち、地上に突出している堤体の高さが低くなることにより、堤体に津波や洪水による外力が作用した際の堤体の耐力を向上させることができる。また、液状化が発生した場合、液状化地盤１０ａでは矢板壁に、それより上方の上載圧が水平圧として作用する。二重矢板締め切り内では液状化層より上方の天端までの中詰め材の重量が水平圧として作用し、矢板を外側へ押し拡げようとするが、これに対して二重矢板締め切り外側のマウンド状の土堤２３，２４の重量がカウンターウエイトとして作用し、矢板壁２の変形抑制に作用する。なお、図７では土堤２１を略台形状に描写したが、突出部分の一部が隠れるように土堤２１を形成すればよい。

以上説明した第４実施形態から第７実施形態において、土堤２１の法面２３，２４を高炉水砕スラグによって築造する構成としてもよい。この場合に、潜在硬化性により高炉水砕スラグが硬化した場合に、越流により法部２５が洗掘されたり、流されたりするのを抑制することができる。

また、二重矢板壁３を有する土堤２１を新設する場合などでは、法部２５，２５下部の基礎地盤面との間に高炉水砕スラグを敷き詰めた層を設けておいてもよい。このような構成とした場合には、越流による洗掘が生じて法部２５，２５が流されてしまうような状況になったとしても、硬化した高炉水砕スラグの層の存在によってそれより以深の地盤の洗掘を防止でき、堤体の安定性を損なうような大規模な洗掘を防止することができる。
また、第１実施形態から第３実施形態の堤体において、堤体の内側と外側の地盤面に高炉水砕スラグを敷き詰めるように配置してもよい。この場合にも上述と同様の効果が得られる。

また、中詰め材としては、鉄鋼スラグのうちの高炉水砕スラグが最も優れている可能性が高いが、高炉徐冷スラグや、製鋼スラグを用いてよい。また、中詰め材として、高炉水砕スラグと、高炉徐冷スラグおよび製鋼スラグのうちの少なくとも一方の鉄鋼スラグとの混合物を用いてもよい。さらに鉄鋼スラグには、各種の土砂（土、砂、石、掘削土、浚渫土であってもよい）や硬化促進のための添加材（高炉スラグ微粉末やセメントや石灰など）が含まれていてもよい。

１ 矢板（鋼矢板、鋼管矢板、組み合わせ矢板）
２ 矢板壁
３ 二重矢板壁
４ タイロッド（連結材）
５ 高炉水砕スラグ（スラグ、高炉スラグ）
６ 土砂（硬化しない中詰め材）
１０ 地盤
１０ａ 液状化地盤
１０ｂ 非液状化地盤

Claims (4)

1. 鋼矢板または鋼管矢板等の矢板、または、前記矢板に他の矢板や鋼材を組み合わせてなる組合せ矢板を互いに連結している矢板壁を二重に設けた二重矢板壁と、
   当該二重矢板壁を構成する二列の前記矢板壁どうしを連結する連結材と、
   前記二重矢板壁の前記矢板壁どうしの間に中詰めされている中詰め材としての鉄鋼スラグと備えていることを特徴とする堤体。
2. 中詰め材としての前記鉄鋼スラグは、高炉スラグ、高炉スラグのうちの高炉水砕スラグ、または、高炉水砕スラグと他のスラグとの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の堤体。
3. 前記二重矢板壁の下部が地震時に液状化する可能性が高い液状化地盤に打設される場合に、前記二重矢板壁は液状化地盤より下の液状化する可能性が低い非液状化地盤に根入れされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の堤体。
4. 中詰め材としての前記鉄鋼スラグは、前記連結材より下となる高さまで中詰めされ、その上に硬化しない中詰め材が中詰めされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の堤体。

Images