JP2014201895A - 河川の護岸構造およびその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた強度を長時間にわたって維持することが可能であり、しかも近隣住民の活動を阻害せず、かつ河川の水流を円滑に維持しながら構築できる護岸構造とその構築方法を提供する。【解決手段】河川の両岸に形成されている既設護岸３の背後の地盤に鋼矢板壁４を打設した後に、鋼矢板壁４の頭部に切梁５を設置して河川上に架設させ、次に既設護岸３を撤去し、さらに鋼矢板壁４の河川側に鉄筋コンクリート壁７を設置し、次いで鉄筋コンクリート壁７と鋼矢板壁４とをシアキーで連結し、さらに河川の底部に河床体８を鉄筋コンクリート壁７に当接させて設置した後、切梁５を撤去する。【選択図】図１

Description

本発明は、市街地を流れる中規模または小規模河川の老朽化した護岸を改修して、新たに構築する護岸、およびその構築方法に関するものである。

戦後の土地改良政策における灌漑排水事業で、農地を広げるために、周辺の河川に連なる用水路や排水路が整備された。しかし経済の発展に伴って、大都市周辺の農地が無秩序かつ急速に市街地化され、その結果、農作業のための用水路や排水路、ひいては市街地周辺の河川が都市の雨水や生活排水の排水路として、適切かつ十分な補修、改修を行なうことなく、利用されている。

これらの市街地周辺の河川や用水路、排水路は、中規模または小規模の河川または水路であり、以下では総称して河川と記す。
そのような河川の多くは、建設から数十年が経過して老朽化が進んでいるが、地方自治体の財政難等の種々の理由で、改修工事は進捗していない。しかも建設から時間の経過とともに、護岸に使用する鋼矢板等の鋼材の腐食に起因して剛性が低下する、つまり護岸の強度が低下するという問題が生じる。さらに、農地を宅地化する際の盛土が原因となって土圧が増加し、護岸の強度が周辺の土圧に対して不足するという問題も生じる。

そこで、老朽化した既設の護岸（以下、既設護岸という）の強度低下や強度不足を補強する技術が検討されている。
たとえば、河川の両岸に構築される既設護岸の頭部に切梁を設置して、河川上に架設することによって、両岸の既設護岸の強度を高めるとともに、その強度を安定して維持する技術である。しかしながら河川上に架設した切梁は、改修工事が終了した後も残置されるので、洪水時の水流の障害となり、切梁によって妨げられた水流が、既設護岸を超えて市街地に氾濫する惧れがある。また、水流が妨げられることによって、水圧が増大して、既設護岸の決壊を引き起こす惧れもある。

また特許文献１には、既設護岸の河川側に化粧パネルを設置し、その化粧パネルと既設護岸との隙間にコンクリートを充填することによって、既設護岸を補強する技術が開示されている。特許文献２には、既設護岸の河川側にコンクリート擁壁を設置することによって、既設護岸を補強する技術が開示されている。
これら特許文献１、２に開示された技術では、河積が減少するので、河川の氾濫を防止するために、河床を掘り下げる必要がある。ところが、護岸の工事区間のみを過剰に掘り下げると、下流域との勾配を確保できなくなり、河川の水流が河床の深い区間に滞留するという問題が生じる。また、化粧パネルやコンクリート擁壁を設置するまでの間、既設護岸に作用する土圧が増加するので、市街地側の地盤を掘削して土圧を低減する等の対応が求められる。

特許文献３には、既設護岸を破砕しかつ撤去しながら、鋼矢板護岸を構築する技術が開示されている。
この特許文献３に開示された技術では、近隣の民家の敷地やその周辺の道路等が傾く、あるいは崩れる等の問題が発生するのを防止するために、土留めを施す必要がある。また、既設護岸を撤去する期間は河川の水流を堰き止める必要がある。

以上に説明した通り、既設護岸の改修に関わる従来の技術は、
(A)既設護岸の改修工事中のみならず工事終了後も河川の水流を円滑に維持することが困難であり、氾濫や決壊を防ぐために多大な労力と費用を要する、
(B)市街地側の地盤にも掘削や土留めを施工するので、市街地の広範囲にわたって様々な工事を行なわざるを得なくなり、近隣住民の日常の活動に支障を来す
という問題がある。そして、これらの問題に対応するために、工事費の削減、工期の短縮を図る必要があることから、
(C)新たに構築される護岸の強度を向上する対策を十分に施すことが難しい
という問題が生じる。

特開平8-92936号公報 特開2010-196271号公報 特開平7-11645号公報

本発明は、既設護岸の改修によって構築される護岸構造とその構築方法を提供することを目的とし、とりわけ優れた強度を長時間にわたって維持することが可能であり、しかも近隣住民の活動を阻害せず、かつ河川の水流を円滑に維持しながら構築できる護岸構造とその構築方法を提供することを目的とする。

本発明者は、既設護岸を改修する技術について検討し、
(a)既設護岸の背後、すなわち市街地側に隣接させて鋼矢板壁を打設することによって、市街地における所要の工事を、最小面積で近隣住民の活動を阻害せずに行なうことができる、
(b)既設護岸を撤去した後に、鋼矢板壁の河川側に鉄筋コンクリート壁を設置し、さらにシアキーで鋼矢板と鉄筋コンクリート壁を連結することによって護岸の変形を防止し、強度を高めることができる、
(c)改修工事の間は切梁を河川上に架設するが、工事終了後に切梁を撤去することによって、河川が増水した増加した場合にも、その水流を妨げず維持できる、
(d)切梁に代わって、河川の底部に河床体を設置し、両岸の鉄筋コンクリート壁に当接させることによって、新たに構築した護岸の強度を長時間にわたって維持できる、
(e)河川の水路を水流方向に２分割し、片岸毎の改修工事を交互に行なうことによって、河川の水流を円滑に維持して工事を行なうことができる
という知見に基づいてなされたものである。

すなわち本発明は、中規模または小規模の河川の護岸構造であって、河川の両岸に配設される鉄筋コンクリート壁と、鉄筋コンクリート壁の背後の地盤に設置されて土留めとして機能する鋼矢板壁と、鋼矢板壁を鉄筋コンクリート壁に連結して変形を防止するシアキーと、水路の底部に設置されて両岸の鉄筋コンクリート壁の距離を維持する河床体と、を有する護岸構造である。

また本発明は、中規模または小規模の河川の護岸構造の構築方法において、河川の両岸に形成されている既設護岸の背後の地盤に鋼矢板壁を打設した後に、鋼矢板壁の頭部に切梁を設置して河川上に架設し、次に既設護岸を撤去し、さらに鋼矢板壁の河川側に鉄筋コンクリート壁を設置し、次いで鉄筋コンクリート壁と鋼矢板壁とをシアキーで連結し、さらに河川の底部に河床体を鉄筋コンクリート壁に当接させて設置した後、切梁を撤去する護岸構造の構築方法である。

本発明の護岸構造の構築方法においては、切梁をし、さらに河川の中央に締切壁を設置して河川を水流方向に２分割した後、片方のみに水流を導き、他方の既設護岸を撤去して鋼矢板壁の河川側に鉄筋コンクリート壁を河川上に架設し、次いで鉄筋コンクリート壁と鋼矢板壁とをシアキーで連結する作業を両岸で交互に行なうことによって、鉄筋コンクリート壁と鋼矢板壁とを互いに拘束して両岸に設置し、さらに締切壁を撤去した後に、河川の底部に河床体を設置することが好ましい。

本発明によれば、護岸や地盤の変形を防止し、かつ近隣住民にも影響を及ぼさず、改修工事を行なうことができる。しかも、河川をその水流方向に２分割することによって、水流を円滑に維持しながら、既設護岸の撤去と新たな護岸の構築を片岸毎に行なうことができる。そのため、既設護岸の改修工事に有効であり、産業上格段の効果を奏する。

本発明に係る護岸構造の構築方法の手順を示す断面図である。 本発明を適用して構築した護岸の例を示す断面図である。 従来の護岸の例を示す断面図である。

図１は、本発明に係る護岸構造の構築方法の手順を示す断面図である。以下に、図１を参照して、市街地を流れる河川の既設護岸が老朽化した場合に、新たに護岸構造を構築する方法について説明する。
図１(a)に示す通り、河川２の両岸に構築された既設護岸３の市街地側に民家１が立ち並んでいる。

老朽化した既設護岸３を改修するにあたって、まず、図１(b)に示す通り、両岸の既設護岸３の背後（すなわち市街地側）の地盤に、鋼矢板壁４を打設する。鋼矢板壁４は土留めの役割を果たすものであり、既設護岸３に隣接させて打設することによって、市街地における作業面積を最小限に抑えることができる。鋼矢板壁４の打設においては、騒音や振動が少ない油圧式圧入機を使用することが好ましい。

また、鋼矢板壁４は、地震による液状化現象が生じない地層（以下、非液状化層という）まで打ち込むことが好ましい。
鋼矢板壁４を構成する鋼矢板は特に限定せず、従来から知られている鋼矢板（たとえばＵ形鋼矢板、ハット形鋼矢板、組合せ鋼矢板、鋼管矢板等）を使用する。ただし、使用する鋼矢板が大きすぎると、打設において大型の機器が必要となるばかりでなく、騒音や振動も大きくなる。したがって鋼矢板の寸法は、工事現場の状況に応じて、騒音や振動を抑制できるように適宜設定する。

一般に民家１間の道路は比較的狭いので、大型の機器（たとえばクレーン等）を進入させるのは難しい。そこで、既設護岸３を利用（たとえばレールを敷設する等）して資材を運搬することが好ましい。工事現場が狭隘地であり、しかもクレーンを設置できる場所が離れていても、資材を台車に積載して、既設護岸３に沿って運搬すれば、工事を行なうことができる。

次に、図１(c)に示すように、両岸の鋼矢板壁４の頭部に切梁５を設置して、河川２上に架設する。これにより鋼矢板壁４の頭部の変位を抑えられるので、自立式の鋼矢板壁と比べて、必要な断面剛性を大幅に減少させた鋼矢板を使用することが可能となる。その結果、新たに構築する護岸の薄壁化を図ることができ、ひいては河積を確保することができる。

ここで鋼矢板壁４の頭部をコーピングや腹起こし等で連結すれば、切梁５を適切な間隔を設けて設置し、その上面に覆工板を載置することができる。そして、その覆工板は、河川２の水流を阻害することなく構台として利用できるので、狭隘地にて工事を行なう際に有効である。あるいは、切梁５として適度な剛性を有する板材を使用しても、同様に河川２上を構台として利用できる。

なお、既設護岸３の頭部に老朽化した切梁が設置されている場合は、この段階でその切梁を撤去する。
次いで、図１(d)に示すように、既設護岸３を撤去する。既設護岸３の撤去方法は特に限定しない。既設護岸３が鋼矢板で構成される場合は、頭部を掴んで引き抜くことによって撤去できる。既設護岸３の鋼矢板の老朽化が進んでいると、途中で破断して、撤去が困難になることもあるが、河川２の中央に締切壁６を設置して、河川２を水流方向に２分割すれば、老朽化の著しい鋼矢板を撤去することが可能となる。つまり、河川２の水流方向に２分割したうちの片方のみに水流を導き、他方の水流を遮断した後に既設護岸３を構成する鋼矢板を撤去することによって、片岸ずつ交互に鋼矢板を撤去することが可能となる。

また既設護岸３が鉄筋コンクリートで構成される場合も、同様に、河川２を水流方向に２分割することによって、片岸ずつ交互に鉄筋コンクリートを破砕して撤去することが可能となる。
締切壁６は、切梁５を架設する前に設置しても良い。
このようにして、河川２の中央に締切壁６を設置して、河川２を水流方向に２分割すれば、河川２の水流を円滑に維持しながら、片岸毎の工事を交互に行なうことができる。

締切壁６は、後述するように工事終了後に撤去するので、その撤去作業の負担を減らす観点から、鋼矢板が好ましい。水位が低い河川２では土嚢を用いても良い。
さらに、図１(e)に示す通り、鋼矢板壁４の河川側に鉄筋コンクリート壁７を設置する。ここで鋼矢板壁４と鉄筋コンクリート壁７を当接させ、かつ鋼矢板壁４には頭付スタッド等のシアキーを設け、鉄筋コンクリート壁７と一体化させて、合成壁とする。これにより、土留めとしての鋼矢板壁４が鉄筋コンクリート壁７を補強する効果が発現されるので、鉄筋コンクリート壁７単体と比べて壁厚を減少することが可能となる。その結果、新たに構築する護岸の薄壁化を図ることができ、ひいては河積を確保することができる。

鉄筋コンクリート壁７は、プレキャスト製品を使用することによって、工期の短縮を図ることができる。ただしその場合、鋼矢板壁４と一体化させるために、シアキーを挿入する空隙部分を鉄筋コンクリート壁７に設けておき、工事現場にてモルタル等を充填する作業は必要である。
次に、図１(f)に示すように、河川２の両岸に鉄筋コンクリート壁７を設置した後、図１(g)に示すように、締切壁６を撤去し、引き続き、河川２底部の締切壁６が設置されていた部位に河床体８を設置する。河床体８は、後述するように河川２上に架設した切梁５を撤去した後に、切梁の役割を果たすものであるから、河床体８の側面を両岸の鉄筋コンクリート壁７にそれぞれ当接させる。このようにして鉄筋コンクリート壁７の変位を抑えることができる。

河床体８の設置は水中の作業となるので、プレキャストのＲＣ板を使用して、河川２底部の鉄筋コンクリート壁７間に嵌めこむことが好ましい。あるいは、河床体８の設置場所の周囲の水流を土嚢等で簡易に遮断して、鉄筋コンクリートを打設しても良い。その場合は、工事終了後に土嚢等を除去することが好ましい。
そして最後に、図１(h)に示す通り、切梁５を撤去する。その結果、鋼矢板壁４は、頭部の拘束がなくなるので、片持ち梁となり、河床付近で最大曲げモーメントが生じる。しかし、切梁５を架設していた間の鋼矢板壁４に生じた曲げモーメントの逆方向に作用するので、切梁５の撤去によって生じた曲げモーメントが相殺される。その結果、鋼矢板壁４および鉄筋コンクリート壁７に作用する応力に対して余裕が生じ、ひいては護岸の強度を向上させることができる。

以上に説明した手順で構築された護岸は、優れた強度を有しており、かつ鋼矢板壁４が鉄筋コンクリート壁７で被覆されているので腐食し難く、その強度を長時間にわたって維持できる。また、大型の機器を市街地に進入させる必要はなく、しかも市街地における作業面積を最小限に抑えることができるので、近隣住民の日常の活動に支障を来すことなく工事を行なうことができる。

河川においては護岸を両岸に構築する必要があることから、河川２を水流方向に２分割して片岸毎の工事を交互に行なうことによって、工事中も河川２の水流を円滑に維持することが可能となる。そして、切梁５と締切壁６を撤去するので、工事終了後の水流も円滑に維持できる。

図３に示す鉄筋コンクリート（現場打ちコンクリートの３面張り）の既設護岸３が、砂地盤に設けられていたために、地震によって液状化し、全体が傾いて鉄筋コンクリートにクラックが発生した。そこで本発明を適用して、図２に示す河川の全体幅が広く且つ鋼矢板壁と鉄筋コンクリート壁とを備えた護岸への、改修工事を行なった。
図３の既設護岸３は、周囲が砂地盤であり地震によって液状化している。地盤の液状化により間隙水圧が上昇し、既設護岸３の底盤部および側壁部に、通常より大きな土圧および水圧が作用した。このため、既設護岸３の浮き上がりと、側壁部の変形によるコンクリートのクラックとが発生している。浮き上がりにより河川勾配が変化したことと、コンクリートに生じたクラックにより水漏れが生じたことから、水路としての用をなさなくなったため改修を行なった。新たに水路を設置する空間が近隣にはないため、図２に示すように、既設水路の位置に新たな水路を構築する必要があった。

既設護岸３の背後（すなわち市街地側）に鋼矢板壁４（ハット形鋼矢板25H）を打設して、非液状化層９まで打ち込んだ。次に、鋼矢板壁４の頭部に切梁（図示せず）を設置した後、締切壁（図示せず）として鋼矢板（ハット形鋼矢板25H）を設置して水流を２分割した。そして、まず片岸の既設護岸３を撤去し、さらに鋼矢板壁４の河川側に鉄筋コンクリート壁７（頭付きスタッド）を設置し、シアキーを介して鋼矢板壁４と一体化させて合成壁とした。

このようにして片岸毎に、既設護岸３の撤去と鉄筋コンクリート壁７の設置を行なった後、締切壁を撤去し、さらに河床体８を設置した。なお、既設護岸３の床板には地震による損傷が認められなかったので、その一部を河床体８として使用した。最後に切梁を撤去し、鋼矢板壁４にコーピングを施した。
このようにして河川の全体幅の増加を最小限に抑えた上で河積を拡大し、しかも護岸の変形を抑えることができた。また、鋼矢板壁を非液状化層まで根入することによって、液状化が発生した場合にも河川の下方の土砂の移動を抑制し、地盤の沈下や傾斜を抑えることができた。

また工事現場は、片岸が用地境界に接しており、他方は交通量の多い道路に接しているが、支障なく工事を行なうことができた。

１ 民家
２ 河川
３ 既設護岸
４ 鋼矢板壁
５ 切梁
６ 締切壁
７ 鉄筋コンクリート壁
８ 河床体
９ 非液状化層

Claims (3)

1. 中規模または小規模の河川の護岸構造であって、前記河川の両岸に配設される鉄筋コンクリート壁と、該鉄筋コンクリート壁の背後の地盤に設置されて土留めとして機能する鋼矢板壁と、該鋼矢板壁を前記鉄筋コンクリート壁に連結して変形を防止するシアキーと、前記水路の底部に設置されて前記両岸の前記鉄筋コンクリート壁の距離を維持する河床体と、を有することを特徴とする護岸構造。
2. 中規模または小規模の河川の護岸構造の構築方法において、前記河川の両岸に形成されている既設護岸の背後の地盤に鋼矢板壁を打設した後に、該鋼矢板壁の頭部に切梁を設置して前記河川上に架設し、次に前記既設護岸を撤去し、さらに前記鋼矢板壁の河川側に鉄筋コンクリート壁を設置し、次いで該鉄筋コンクリート壁と前記鋼矢板壁とをシアキーで連結し、さらに前記河川の底部に河床体を前記鉄筋コンクリート壁に当接させて設置した後、前記切梁を撤去することを特徴とする護岸構造の構築方法。
3. 前記切梁を前記河川上に架設し、さらに前記河川の中央に締切壁を設置して前記河川を水流方向に２分割した後、片方のみに水流を導き、他方の前記既設護岸を撤去して前記鋼矢板壁の河川側に前記鉄筋コンクリート壁を設置し、次いで該鉄筋コンクリート壁と前記鋼矢板壁とをシアキーで連結する作業を前記両岸で交互に行なうことによって、前記鉄筋コンクリート壁と前記鋼矢板壁とを互いに拘束して前記両岸に設置し、さらに前記締切壁を撤去した後に、前記河川の底部に前記河床体を設置することを特徴とする請求項２に記載の護岸構造の構築方法。

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