JP2725273B2 - 河川堤防の耐震構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、孔あき矢板を用いた河川堤防の耐震構造に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、河川堤防における耐震対策は特に考えられてお
らず、経験的に、堤体構成材料を良質なものと規定し、
かつ堤防高さによってその斜面勾配を規定すること、並
びに法面に小段を設けること等の処置により、河川堤防
自体は、降雨による壊滅的にすべり崩壊等が未然に防が
れている場合が多い。

第11図および第12図は河川堤防１において、従来の矢
板壁を透水層を形成する砂質土層２まで打設した場合を
示したものである。

従来、河川堤防１に用いられる矢板11の主たる目的
は、堤防１下の透水層を形成する砂質土層２内の浸透水
の動きを遮断することにある。これにより、高水時の水
圧により生じる川表から川裏に至るパイピング現象を防
ぐことが可能となる。なお、第12図は透水層としての砂
質土層２が２層の場合であり、第１層については粘土12
で、水を遮断し、第２層について止水用の矢板壁を打設
した場合である。

また、矢板11を用いない場合には、第13図に示すよう
に、河川堤防１の川表、川裏の両方に不透水性のブラン
ケット14を張り出し、川表から、川裏への浸透水の流下
長さを大きくすることにより、パイピング現象を防ぐ構
造もみられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これらいずれの構造も、高水時の堤防決壊防
止を主眼とするもので、地震被害に対する配慮は皆無の
状態である。地震により生じる地割れ、噴砂現象、すべ
り崩壊についてはその都度補修を実施し、多額の費用を
かけながら現在に至っている。その理由は、これらの現
象の原因が明らかでなかったことによる。

1964年の新潟地震において、家屋、建屋の崩壊の他、
河川堤防線の変形等がみられて以来、近年になって、こ
れらの原因が飽和砂質地盤の液状化現象に起因すること
が判明してきている。

他方、我国の平野部に存在する河川では、その地盤は
河川の作用により砂質地盤あるいは砂質土層と軟弱層が
層状に互層を形成する地盤であることが多く、平野部の
河川堤防１は、これら地震の際に液状化し得る地盤上に
形成されている。

一般に、透水層を形成する土質は砂質系で、しかも河
川堤防１下での透水層を形成する砂質土層２は、常に飽
和しており、上述のごとく矢板11で浸透水の動きを遮断
しても、砂質土層２の飽和状態は依然として保持されて
いる。従って、地震の際の振動により砂質土層２内に過
剰間隙水圧が生じるが、これは堤防１の法尻付近で大き
な値を示し、砂質土層２が液状化するに伴ない、噴砂、
地割れ、沈下、水平移動等、液状化時に特有の被害を生
じ、場合により堤防１の堤体のすべり破壊が生じる。

従来、河川出水時の堤防決壊理由としては、浸透水に
よるパンピング現象等、水理的側面のみ強調されてき
た。しかし、地震国である我国においては、上述の噴砂
や地割れ現象が発見されずに、その補修が放置されたも
のについても、地震時の液状化がパイピング等の主原因
とみなし得る場合がある。

本発明は上記問題を解決することを目的としたもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

以下、本発明の概要を実施例に対応する図面の符号を
用いて説明する。

本発明の河川堤防の耐震構造は砂質土からなる透水層
あるいは砂質地盤（以下、単に砂質土層２という）上の
河川堤防１下に設けられる遮水用の矢板壁において、該
矢板壁を構成する矢板として、長手方向の中空部と砂質
土層内に開口する有孔部とを有し、矢板壁を構成した際
に遮水性を有する孔あき矢板５を用いたものである。す
なわち、孔あき矢板５を継手を介して連結することによ
り、矢板壁全体として遮水性を維持する構成としてい
る。

孔あき矢板５としては、例えば第２図〜第４図に示さ
れるように、略溝状断面の鋼矢板20のフランジ20b間に
鋼板21を溶接し、前記鋼矢板20のウェブ20aと前記鋼板2
1との間に該鋼矢板長手方向の間隙を形成し、鋼矢板20
本体と鋼板21の少なくとも一方に多数の小孔22を設けた
もの（特願昭62-280422号参照）や第９図および第10図
に示されるように、鋼管矢板30の片面に多数の小孔31を
設けたもの等を用いることができる。

このような孔あき矢板５による矢板壁を河川堤防１の
川表、あるいは川裏部の堤体法尻付近またはその両方に
用いることにより、地震の際、砂質土層２内の地中水を
孔あき矢板５の孔部から排出することができ、液状化現
象を抑止し、噴砂並びに堤体の地割れを防止するととも
に、矢板壁の強度、剛性により、堤防線の変形、雨水に
よる法面の崩壊を防止し、出水時の壊滅的な堤防決壊を
未然に防ぐことができる。

〔作用〕

本発明に係る河川堤防の耐震構造は、堤防１下面の砂
質土層２を貫通するように、地中水を排出するための孔
を設けた孔あき矢板５を打設するものであるため、打設
時に振動を与えることにより、強制的に地中水を排水で
き、かつ地震の振動により自然に地中水を排水すること
ができるとともに、堤外からの浸透水が堤内に流入する
ことを抑止することができる。

また、第６図に示すように雨水による法面崩壊線（す
べり線）と交差して孔あき矢板５を打設するため、局部
的な堤体のすべりを防止することができ、かつ孔あき矢
板５を支持地盤へ貫入するため、堤防線の変形を抑止す
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面に基づき説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示したもので、河川堤
防１の川表側に護岸を設けた場合の例である。堤防１お
よび河川の下には、砂質土層２からなる透水層が存在し
ている。河床３の端部には、必要に応じ、根固工４が設
けられ、堤防１（堤体）と河床３の境界部に、透水層で
ある砂質土層２を遮断するように本発明に用いる孔あき
矢板５を設けている。孔あき矢板５の上部は、低水護岸
としての法覆工７に対するコンクリート基礎６を形成
し、この基礎６の上部の根固工４と法覆工７との間には
栗石等による間詰工８を施工する。

法覆工７の上端には巻上コンクリート９によって川表
小段10との隅角部の整形を行ない、川表小段と高水護岸
としての法覆工７′の境界に法覆工７′を支持するコン
クリート基礎６′を設け、さらにこれを支持する孔あき
矢板５′を設けたものである。

第２図〜第４図は本発明に使用する孔あき矢板５の実
施例を示すものである。

第３図の例では鋼矢板20のフランジ20bどうしを連結
するように、多数の小孔22を形成した有孔板21が取り付
けられており、各小孔22には金属あるいは合成樹脂製の
フィルター24が取り付けられ、地盤粒子や埋戻し砂粒子
が鋼矢板20本体と有孔板21で囲まれた排水領域に入り込
むことを防いでいる。

第４図に示した例では、上述の第３図のものと異なり
有孔板21の小孔22部分にフィルターを取り付けるのでな
く、有孔板21の裏面全体に、金属または合成樹脂製のフ
ィルター24を取り付け、鋼矢板20本体とフィルター付有
孔板21とに囲まれた排水領域を空洞とし、排水能力を高
めている。

第２図に示した例は上述の第３図および第４図のもの
と異なり、鋼矢板20本体と有孔板21で囲まれた排水領域
全体に、地盤粒子、埋戻し砂粒子の侵入を防ぐフィルタ
ー材23を充填し、矢板壁を構成したものである。継手を
介して孔あき矢板５どうしを連結した状態では、矢板壁
両面から地盤内の水を排水することができる。

上述の第２図〜第４図に示したような排水機能を有す
る孔あき矢板５を、従来の河川堤防１に用いられている
遮水用矢板11（第11図および第12図参照）に代えて使用
することにより、地震の際、過剰間隙水圧の上昇に伴な
い、透水層を形成する砂質土層２中の地中水を排出し、
液状化を抑止することができる。

第１図に示した低水用護岸の基礎６下部に設けた孔あ
き矢板５は、第２図〜第４図に示すように排水機能を有
し、地震時に最も液状化しやすい領域内の地中水を地震
の発生とともに上面へ排出するもので、第５図に示すよ
うに孔あき矢板５の頂部のコンクリート基礎６には、間
詰工78へ向け、あらかじめ排水孔6aが設けられている。
排水孔6aにより、地震時、地中水はすみやかに間詰工８
を通り河川へ還元され、透水層を形成する砂質土層２の
液状化が抑止される。従って、前述の噴砂、地割れ等を
防ぐとともに、法尻部の沈下、水平移動を防止し得る。

また、本矢板壁は堤防破壊の一因である円弧すべりに
対し、すべり線と交差するため、前述の液状化抑止によ
る地盤抵抗低減防止と合わせ、すべり破壊を完全に防止
することができる（第６図参照）。

高水用護岸の基礎６′下部に設ける孔あき矢板５′も
同様であるが、遮水の必要がないため、矢板壁とする必
要がなく、第３図および第４図に示すものを離散的に配
置すればよい。

通常、従来の河川堤防１における高水用護岸７′のコ
ンクリート基礎６′下部に設ける基礎支持用部材は、矢
板、Ｈ鋼等が用いられるが、その根入れ長は河床３程度
までであり、地震の際、砂質土層２の過剰間隙水圧が上
昇し、すべり抵抗が低減することにより生じるすべりを
防止するための配慮はなされていない。

以上、川表部での本発明の内容を詳述したが、川裏部
でも事情は全く同様であり、単に護岸としての法覆工７
やその基礎６、根固工４等がないこと、完全遮水の必要
がないことのみ異なる。

従って、川裏部の法尻近傍に孔あき矢板５を離散的に
打設することができる。

第７図は透水層を形成する砂質土層２が２層の場合
で、川表側の第１層の砂質土層２は粘土12により水を遮
断し、孔あき矢板５の矢板壁を第２層に用いたもので、
川裏側では第１層に砕石、第２層に離散配置の孔あき矢
板５を併用したものである。当然であるが、これらを併
用するかしないかは堤防の構造形式、完全率等により設
計面から決定される。

第８図はブランケット14と併用した場合であるが、堤
防の川表、川裏両側法尻付近に孔あき矢板５を用い、こ
れらはブランケット14を貫通させている。

いずれの場合も川表側は遮水性を有することが第２図
の構造から明らかであり、従来の高水対策を損ねるもの
ではない。また排水機能としての孔部については対象透
水層部に限定しても良い。

本発明は上記の基本的機能の他、矢板打設時において
振動を与えることにより、地盤を締固める機能をも有し
ている。

第９図および第10図は孔あき矢板５の他の例を示した
もので、従来使用されている継手30a,30b付きの鋼管矢
板30の片面に、多数の小孔31を設け、鋼管矢板30の内面
には金属または合成樹脂製のフィルター32を取り付けた
ものである。フィルター32は前述の第２図の場合のよう
に充填式のものでもよい。

〔発明の効果〕

本発明の河川堤防の耐震構造では、河川の高水時の堤
防決壊防止対策において用いる矢板に代え、矢板壁の遮
水性を損なうことなく、排水機能を有する矢板を用いる
ため、河川堤防下方に位置する砂質土層に存在する地中
水を振動打設により強制的に排水でき、地盤の支持力を
向上し得るとともに、地震の際にはその振動により地中
水を自然に排水し得る。従って、砂質土層の液状化を抑
止し、地震による噴砂、地割れ、すべり、沈下等を防止
することができ、耐震性が大幅に向上するとともに、河
川の高水時の堤防決壊に対しても、従来通り有効性を保
持し得るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す鉛直断面図、第２図
はこの発明に係る矢板の構造の一例を示す斜視図、第３
図および第４図は矢板単体の変形例を示す斜視図、第５
図は矢板頭部のコンクリート基礎部の構造の一例を示す
斜視図、第６図はすべり線との関係を示す鉛直断面図、
第７図および第８図は他の実施例を示す鉛直断面図、第
９図はこの発明に係る鋼管矢板の構造の一例を示す斜視
図、第10図は同じく平面図、第11図〜第13図は従来の遮
水工の例を示す鉛直断面図である。 １……河川堤防、２……砂質土層、３……河床、４……
根固工、５……孔あき矢板、６……コンクリート基礎、
6a……排水孔、７……法覆工、８……間詰工、９……巻
止コンクリート、10……川表小段、11……従来の矢板、
12……粘土、13……盲暗渠、14……ブランケット、20…
…鋼矢板、21……有孔板、22……小孔、23……フィルタ
ー材、30……鋼管矢板、31……小孔、32……フィルター
材、33……モルタル

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】矢板を継手を介して連結することにより形
   成される遮水用の矢板壁を砂質土層上の河川堤防下に設
   けてなり、前記矢板として、長手方向の中空部と前記砂
   質土層内に開口する有孔部とを有し、矢板壁を構成した
   際に遮水性を有する孔あき矢板を用いたことを特徴とす
   る河川堤防の耐震構造。
2. 【請求項２】前記孔あき矢板からなる矢板壁は頂部が、
   河川堤防の法覆工の基礎を構成するコンクリート基礎中
   に固定され、該コンクリート基礎には前記孔あき矢板の
   中空部と、コンクリート基礎上に充填されている間詰工
   とを連通させる排水孔が形成されている請求項１記載の
   河川堤防の耐震構造。
3. 【請求項３】前記河川堤防の川裏部側には長手方向の中
   空部を有し、少なくとも片面に前記砂質土層内に開口す
   る有孔部を形成した孔あき矢板を離散的に打設した請求
   項１記載の河川堤防の耐震構造。