JP5817272B2 - Embankment reinforcement structure - Google Patents
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Description
本発明は、河川における盛土式の堤防の補強構造に関するものである。 The present invention relates to a reinforcing structure for embankment type embankments in rivers.
大きな河川の両岸には、治水対策の一環として盛土式の堤防が構築されている。地震や洪水の時にその堤防が決壊すると沿岸地域に大きな被害をもたらすので、堤防の崩壊を防止する対策を講じる必要がある。
堤防を構築する従来工法として、たとえばコンクリート製の遮水性の高い表面材で堤防の表面を被覆する方法がある。この方法によれば、洪水時の堤防内部への水の浸透や堤防からの漏水を抑止することは可能である。しかし、堤防の構造自体の強度を向上させるわけではないので、地震や洪水等の大きな外力による堤防の崩壊や、基礎地盤の軟化や変形に伴う堤防の不安定化を防止することはできない。堤防が崩壊したり高さが低下すれば、それが局所的であっても河川の氾濫につながってしまうという問題がある。
On both banks of large rivers, embankment type embankments are constructed as part of flood control measures. If the embankment breaks down during an earthquake or flood, it will cause serious damage to the coastal area, so it is necessary to take measures to prevent the embankment from collapsing.
As a conventional method for constructing a levee, there is a method of covering the surface of a levee with a surface material having a high water barrier property made of concrete, for example. According to this method, it is possible to suppress water penetration into the embankment and leakage from the embankment during a flood. However, since the strength of the dyke structure itself is not improved, it is not possible to prevent the levee from collapsing due to a large external force such as an earthquake or flood, or the levee from becoming unstable due to softening or deformation of the foundation ground. If the embankment collapses or drops in height, there is a problem that even if it is local, it leads to river flooding.
また、コンクリート製の表面材は堤防表面を被覆するものであることから、堤防下部の透水性の高い地層を通じて生じる堤防内部側への漏水を防止することができない。そのため、法尻(のりじり)付近に基盤漏水防止用の矢板壁等を打設する必要がある。
特許文献1には、このような法尻付近に打設する矢板壁について、『軟弱地盤ハンドブック』(株式会社建設産業調査会)および『液状化対策工法設計・施工マニュアル(案)』(建設省土木研究所他)の構成例が引用されている。このうち河川に構築される堤防の場合のものを図12に示す。図12(a)は前者、図12(b)は後者からの引用であるが、いずれもほぼ同じ構造で、法尻付近に対向させて打設した鋼矢板間にタイロッドを架設している。
Moreover, since the surface material made of concrete covers the surface of the levee, it is impossible to prevent water leakage to the inside of the levee that occurs through the highly permeable formation below the levee. For this reason, it is necessary to place a sheet pile wall or the like for preventing water leakage on the base in the vicinity of the heel.
タイロッドを架設すれば水みちが形成され易くなるので、それを回避する場合には、タイロッド架設に代えて自立の鋼矢板を打設することも行われる。しかし、法尻付近に鋼矢板を打設するのみでは、鋼矢板間に締め切られた地盤に対する拘束力が低下することから、大規模な地震が発生した場合に、堤防および地盤の変形を完全に防止することはできず、ひいては堤防の決壊や崩壊を招く。また、堤防を越える大規模な洪水が発生した場合に、その水流の影響(たとえば洗い掘り,越水,浸透等)によって堤防が崩壊するという問題がある。 If a tie rod is installed, a water channel is easily formed. In order to avoid this, a self-supporting steel sheet pile can be placed instead of the tie rod installation. However, simply placing a steel sheet pile near Hoshiri will reduce the restraint force on the ground closed between the steel sheet piles, so if a large earthquake occurs, the embankment and ground will be completely deformed. It cannot be prevented, and as a result, the bank breaks and collapses. In addition, when a large-scale flood occurs over the embankment, there is a problem that the embankment collapses due to the influence of the water flow (for example, scouring, flooding, seepage, etc.).
図12に示すような堤防の法尻付近に打設した鋼矢板では盛土に対する拘束力が低いので、これらの原因で堤防が崩壊するのを防止するに十分な強度を得ることはできない。
なお、コンクリート等による被覆は、景観を損ねるばかりでなく、自然環境を破壊するという指摘もある。
特許文献1に記載された発明は、こうした景観や自然環境にも配慮してコンクリート製の表面材を使用せず、かつ上記した問題点を解決するために、盛土の頂部から支持地盤に到達するように打設した矢板壁を形成するものである。
A steel sheet pile placed near the shore of the embankment as shown in FIG. 12 has a low restraint force against the embankment, so that sufficient strength to prevent the embankment from collapsing due to these causes cannot be obtained.
In addition, it is pointed out that covering with concrete or the like not only damages the landscape but also destroys the natural environment.
The invention described in
図13は、特許文献1に記載された発明の一実施例を示す断面図で、盛土地盤Bの上面両側の法肩(のりかた)付近に2列の矢板壁2,3を設置し、これらの矢板壁2,3を連結材4で連結している。矢板壁2,3および連結材4,支持地盤Sで構成される構造骨格部5の内部に盛土地盤Bと基礎地盤Fとが締め切られる。矢板壁2,3は、その下端を支持地盤Sに固定し、上端を連結材4で連結しているので、盛土地盤Bの拘束効果が高くなり、ひいては堤防1の安定性を高めている。この例では河川R側の盛土地盤Bは石積みで構成され、河川Rの反対側(いわゆる民地側)は盛土地盤Bの上面と法面を保護材で被覆している。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an embodiment of the invention described in
しかしこの堤防では、盛土地盤B上面から雨水等が構造骨格部5内に流入した場合や、矢板壁2,3の経年劣化によって地下水が構造骨格部5内に浸透した場合に、構造骨格部5内に水が長期間にわたって滞留する。その結果、構造骨格部5内の盛土地盤Bや基礎地盤Fがゆるむとともに、矢板壁2,3付近に水みちが形成され、構造骨格部5が損傷したり沈下するおそれがある。その結果、矢板壁2,3と盛土地盤Bとの間に隙間が発生し、堤防1に地震等による外力が作用した場合には、矢板壁2,3が変形するおそれもある。
However, in this embankment, when rainwater or the like flows into the
本発明は、洪水や地震等のさまざまな自然環境に対して堤防の安定性を高めることができる補強構造を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the reinforcement structure which can improve the stability of a dike with respect to various natural environments, such as a flood and an earthquake.
本発明は、堤防の河道側法肩付近に河道側矢板壁を支持地盤に到達するように打設し、堤防の民地側法肩付近に民地側矢板壁を支持地盤に到達するように打設し、さらに堤防の盛土地盤の上部で河道側矢板壁と民地側矢板壁とを水平に設置する連結材で連結した堤防の補強構造であって、河道側矢板壁の基礎地盤上部である基礎地盤の厚さTに対して基礎地盤の上端からT/4の位置から盛土地盤上端までの範囲の止水性が盛土地盤よりも高く、民地側矢板壁の盛土地盤内の範囲の止水性が盛土地盤よりも高く、かつ民地側矢板壁の基礎地盤内の範囲の透水性が前記基礎地盤よりも高い堤防の補強構造である。
In the present invention, the river side sheet pile wall is driven to reach the supporting ground near the river side shoulder of the dike, and the private side sheet pile wall reaches the supporting ground near the private side shoulder of the dike. and pouring, a reinforcing structure of the embankment which is connected by a connecting member further installed horizontally and river side sheet pile wall and minced side sheet pile wall at the top of the embankment soil embankment, with foundation ground top of river side sheet pile wall For a certain foundation ground thickness T, the waterstop in the range from the top of the foundation ground to the T / 4 position to the top of the embankment is higher than that of the embankment, and the area within the embankment on the side of the ground pile is The embankment reinforcement structure has higher water permeability than the embankment and has higher permeability in the range of the foundation ground of the private side sheet pile wall than the foundation ground.
本発明の補強構造においては、堤防の民地側法尻付近の基礎地盤の透水性を、基礎地盤よりも高くすることが好ましい。また、盛土地盤の上部の河道側矢板壁と民地側矢板壁に接する部位を盛土地盤よりも透水性が高く、かつ掃流抵抗特性の高いものとすることが好ましい。 In the reinforcing structure of the present invention, it is preferable that the permeability of the foundation ground near the private side of the embankment is higher than that of the foundation ground. Moreover, it is preferable that the part which touches the river channel side sheet pile wall and the private side sheet pile wall at the upper part of the embankment has higher water permeability than the embankment and has a high resistance to scavenging.
本発明によれば、堤防の河道側に盛土地盤よりも止水性の高い矢板壁を打設することにより、河道側から構造骨格部内への水の浸入を抑止し、洪水時の流水や地震時の外力による盛土地盤の破壊を防止することができる。
また、民地側に、盛土地盤内では止水性が高く、かつ盛土地盤より下の基礎地盤においては透水性の高い矢板壁を打設することにより、以下の2通りの効果が期待できる。
(a)洪水時の越水に対しては、盛土地盤内の矢板壁の止水性を高めたことで、水流による構造骨格部の土砂の流出を防ぎ、構造骨格部の健全性を保ち、破堤による著しい災害を防止できる。
(b)降雨や洪水時において、構造骨格部に溜まった水を、矢板壁のうちの透水性の高い基礎地盤中の部位から速やかに排出できるので、水みちの形成や構造骨格部の沈下を防止することができる。
According to the present invention, by placing a sheet pile wall having a higher water-stopping capacity than the embankment on the river channel side of the embankment, water intrusion from the river channel side into the structural skeleton is suppressed, and in the event of flooding or an earthquake It is possible to prevent the destruction of the embankment by external force.
In addition, the following two effects can be expected by placing a sheet pile wall that is highly water-blocking in the embankment on the private land side and that is highly permeable in the foundation ground below the embankment.
(a) For flooding in the event of a flood, the sheet pile wall in the embankment has been improved in water-blocking to prevent the outflow of sediment from the structural skeleton due to water flow, maintaining the soundness of the structural skeleton, A significant disaster caused by a bank can be prevented.
(b) During rainfall or flooding, water accumulated in the structural skeleton can be quickly discharged from the part of the sheet pile wall in the highly permeable foundation ground, so that the formation of water channels and the subsidence of the structural skeleton Can be prevented.
なお、本発明は既存の施工機器を使用して矢板壁を打設することで実施できるから、新設の堤防でも、既存の堤防の補強でも、いずれにも適用できる。 In addition, since this invention can be implemented by driving a sheet pile wall using the existing construction equipment, it can be applied to both newly installed levee and reinforcement of existing levee.
図1は、本発明を適用して堤防を補強した例を模式的に示す断面図であり、図2はその平面図である。
堤防1の河川R側(以下、河道側という)の法肩11a付近に河道側矢板壁2を支持地盤Sに到達するように打設する。また、河川Rの反対側(以下、民地側という)の法肩11b付近に民地側矢板壁3を支持地盤Sに到達するように打設する。支持地盤Sは強固な岩盤であり、河道側矢板壁2,民地側矢板壁3の下端を固定して支持する。一方で、河道側矢板壁2,民地側矢板壁3は、その上端が盛土地盤Bの上面に位置するように打設深さを設定する。つまり、河道側矢板壁2および民地側矢板壁3は、堤防1を構成する盛土地盤Bと、その下の基礎地盤Fを貫通して、支持地盤Sに打設される深さを有し、堤防1の長さ方向に連続して設置される。なお、盛土地盤Bは堤防1を構築するにあたって盛土した地盤であり、基礎地盤Fは軟弱な地盤もしくは液状化する地盤である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example in which a dike is reinforced by applying the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof.
A river-side
そして、盛土地盤Bの上部で、水平方向に配置された連結材4を用いて河道側矢板壁2と民地側矢板壁3を連結する。このようにして河道側矢板壁2,民地側矢板壁3,連結材4および支持地盤Sで構成される構造体を構造骨格部5と記す。
河道側矢板壁2および民地側矢板壁3は、その下端を支持地盤Sに固定し、上端を連結材4で連結しているので、構造骨格部5内の盛土地盤Bの拘束効果が高くなり、ひいては堤防1の安定性を高めている。そのため、洪水時や地震時に、さまざまな要因によって堤防1が形状を維持できなくなった場合でも、この構造骨格部5によって堤防1の高さが確保できるので、河川の氾濫は防止できる。
And the river channel side
Since the river side
河道側矢板壁2,民地側矢板壁3として鋼矢板や鋼管矢板を使用すれば、既存の施工機械が使用できるので、短期間での施工が可能である。また堤防1が既設の場合、河道側矢板壁2,民地側矢板壁3を施工するために新たな用地を確保する必要はない。
本発明の補強構造を有する堤防は、構造骨格部5の構造体としての強度に依拠して地震に対する安定性を確保する。洪水に対しても安定性が発揮される理由を以下に説明する。
If steel sheet piles or steel pipe sheet piles are used as the river channel side
The embankment having the reinforcing structure of the present invention ensures stability against earthquakes depending on the strength of the
まず、河道側矢板壁2について説明する。
河道側矢板壁2は、図1に示すように、盛土地盤Bと基礎地盤Fを貫通して支持地盤Sに打設されており、基礎地盤F上部から盛土地盤B上面までの範囲の止水性を、たとえば後述する図3,4に示すような手段で、盛土地盤Bよりも高くする。具体的には、透水係数が盛土地盤Bの1/100程度以下とすることが望ましい。
First, the river channel
As shown in FIG. 1, the river side
なお、基礎地盤F上部は、基礎地盤Fの厚さTに対して、基礎地盤Fの上端からT/4の範囲を指す。
盛土地盤B内の河道側矢板壁2の止水性を高めることによって、河道側の盛土地盤Bから構造骨格部5内の盛土地盤Bに水が浸入するのを防止できる。さらに、河道側矢板壁2の止水性を、基礎地盤F上部においても、盛土地盤B内と同様に高めることによって、河道側の基礎地盤Fから構造骨格部5内の盛土地盤Bに水が浸入するのを抑制できる。
The upper part of the foundation ground F indicates a range of T / 4 from the upper end of the foundation ground F with respect to the thickness T of the foundation ground F.
By increasing the waterstop of the river side
河道側矢板壁2は、基礎地盤F上部から盛土地盤B上面までの範囲の止水性を高くすればよく、必ずしも堤防1の深さ方向の全長にわたって止水性の高い矢板壁とする必要はない。堤防1の深さ方向の全長にわたって河道側矢板壁2の止水性を高くすると、河道側の盛土地盤Bに浸入した水の排出が困難になるので、河道側矢板壁2に河道側から作用する水圧が増大し、堤防1の安定性が損なわれる。そのため、止水性の高い部位の下方に位置する基礎地盤F下部から支持地盤Sに打設された部分までの範囲は、図3,4に示すような手段を設けず、通常の矢板壁で構成する。後述する図9〜図11における河道側矢板壁2も同様である。
The river side
止水性の高い矢板壁の一例を断面図として図3に示す。図3に示すように、U形の鋼矢板21のラルゼン継手の爪の部分に予め止水材22(たとえば水膨張性のゴム,樹脂等)を塗布あるいは装着してから鋼矢板21を打設することによって、止水性の高い矢板壁が得られる。
図4は、止水性の高い矢板壁の他の例を示す断面図である。図4の例では、鋼矢板21の河道側にドレーン23を配置する。ドレーン23は水抜き手段であり、孔あき管等を埋設する。河川Rから盛土地盤B内に浸入した水は、鋼矢板21に達する前に、このドレーン23を通って基礎地盤Fへ流出する。基礎地盤Fは、既に説明した通り軟弱な地盤であるから、ドレーン23を通って基礎地盤Fへ流出した水は基礎地盤F中へ広く浸透して行く。その結果、河道側矢板壁2に河川R側から作用する水圧が低下し、構造骨格部5内の盛土地盤Bへ水が浸透するのを抑止できる。
An example of a sheet pile wall having a high water-stopping property is shown in FIG. 3 as a cross-sectional view. As shown in FIG. 3, a
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of a sheet pile wall having a high water-stopping property. In the example of FIG. 4, the
次に、民地側矢板壁3について説明する。
民地側矢板壁3は、図1に示すように、盛土地盤Bと基礎地盤Fを貫通して支持地盤Sに打設されており、盛土地盤B内の範囲の止水性を盛土地盤Bよりも高くし、かつ基礎地盤F内の範囲の透水性を、たとえば後述する図5,6に示すような手段で、基礎地盤Fよりも高くする。
Next, the private side
As shown in FIG. 1, the private side
盛土地盤B内の民地側矢板壁3の止水性を高くすることによって、民地側から構造骨格部5内へ水が浸透するのを抑止できる。ただし、洪水時の越水や雨水等が盛土地盤B上面から構造骨格部5内へ浸透するのは防止できないが、その水流によって構造骨格部5内の盛土地盤Bが流出することは抑止できる。
構造骨格部5に浸入した水は、基礎地盤F内の民地側矢板壁3の透水性を高くすることによって速やかに排出され、基礎地盤F中へ広く浸透して行く。その結果、水みちの形成や盛土地盤Bの沈下を防止できる。
By increasing the water stoppage of the private side
The water that has entered the
なお、基礎地盤Fの透水性が比較的高い場合には、図7に断面図として示すように、民地側矢板壁3の止水性を高めた部位を盛土地盤B中に留めず、基礎地盤F上部まで延ばしてもよい。その理由は、民地側の盛土地盤Bから構造骨格部5内へ水が浸透するのを抑止する効果を高めるためである。
あるいは、盛土地盤Bの透水性が小さい場合には、図8に断面図として示すように、民地側矢板壁3の透水性を高めた部位を基礎地盤F中に留めず、盛土地盤B下部まで延ばしてもよい。その理由は、構造骨格部5に浸入した水を排出する効果を高めるためである。
In addition, when the water permeability of the foundation ground F is relatively high, as shown in a cross-sectional view in FIG. You may extend to F upper part. The reason is to increase the effect of preventing water from penetrating into the
Or, when the permeability of the embankment ground B is small, as shown in a cross-sectional view in FIG. 8, the portion where the permeability of the private side
透水性の高い矢板壁の透水係数は、基礎地盤Fの透水係数と同等以上とすることが望ましい。
透水性の高い矢板壁の例としては、鋼矢板の所定位置に所定の大きさの孔を設けたものを挙げることができる。また、図5に側面図として示すように、民地側矢板壁3を構成する鋼矢板31の継手部32の所定位置から下方の部分を切除して、隙間部33を形成するようにしてもよい。あるいは、図6に断面図として示すように、継手部に嵌合爪を有しない鋼矢板31を使用することによって、透水性の高い部位を持つ民地側矢板壁3を構成することも可能である。図6のような鋼矢板31は、その製造コストが低減される他、施工時の貫入抵抗が低減されるので、施工速度ならびに施工精度が向上する。
It is desirable that the permeability coefficient of the highly permeable sheet pile wall is equal to or greater than the permeability coefficient of the foundation ground F.
As an example of a sheet pile wall with high water permeability, what provided the hole of the predetermined magnitude | size in the predetermined position of the steel sheet pile can be mentioned. Moreover, as shown as a side view in FIG. 5, a
図9は、本発明を適用して堤防を補強した他の例を模式的に示す断面図である。つまり、図1に示す堤防1の民地側の法尻12付近の基礎地盤Fを、透水性の高い透水性地盤材6に置き換える。その結果、民地側法尻12付近の基礎地盤Fの透水性が、本来の基礎地盤Fよりも高くなり、構造骨格部5内に浸透した水を矢印で示すように排出することに伴って発生する法尻12付近の土砂流出を抑止することができる。また図9に示すように、透水性地盤材6に排水溝7を設けると、排水性がさらに向上して、法尻12付近の土砂流出を抑止する効果が向上するので好ましい。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing another example in which the present invention is applied to reinforce a dike. In other words, the foundation ground F in the vicinity of the
透水性地盤材6は、0.05cm/sec程度以上の透水係数を有する地盤材とすることが望ましく、例として粗粒砂や細礫などを挙げることができる。なお、透水性地盤材6の透水係数は、100cm/sec以下が好ましい。
図10は、本発明を適用して堤防を補強した他の例を模式的に示す断面図である。つまり、図1に示す堤防1にて盛土地盤B上部の河道側矢板壁2と民地側矢板壁3に接する部位を、盛土地盤Bよりも透水性が高くかつ掃流抵抗特性の高い置換材8に置き換える。その結果、洪水で河川Rの水位が上昇した時に、盛土地盤B上面から構造骨格部5内の盛土地盤Bが流出するのを防止でき、かつ、河道側矢板壁2,民地側矢板壁3付近に水みちが形成されるのを防止することができる。置換材8としては、透水性および掃流抵抗特性を考慮して、加積曲線における20%粒径(D20)で0.5mm程度以上2mm程度以下の砂礫や粗粒砂等が望ましい。
The water-
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another example in which the dike is reinforced by applying the present invention. That is, in the
なお、掃流抵抗特性は、土砂を押し流そうとする水の流れに抵抗する特性を意味しており、土粒子の比重,表面積,摩擦力等の因子で評価される。加積曲線は、粒径の対数を横軸にし、粒径以下のものの重量を縦軸に全重量の百分率として示した曲線である。
また、堤防1に地震等による外力が作用した際に、河道側矢板壁2,民地側矢板壁3は盛土地盤Bの外側に膨らむ傾向があること、また盛土地盤Bの法部は比較的補修が容易であることから、図11に断面図として示すように河道側矢板壁2と民地側矢板壁3との内側の盛土地盤B上部のみを置換材8で置き換えるようにしてもよい。
The head resistance characteristic means a characteristic that resists the flow of water trying to push the earth and sand, and is evaluated by factors such as the specific gravity, surface area, and frictional force of the soil particles. The accumulation curve is a curve in which the logarithm of the particle diameter is on the horizontal axis, and the weight of the particle size or less is shown on the vertical axis as a percentage of the total weight.
In addition, when an external force is applied to the
また、盛土地盤Bが粘土成分を多く含み、透水性が比較的低い場合には、図14に示すように、民地側矢板壁3の盛土地盤B内の範囲の止水性を高めず、通常の矢板壁で構成しても良い。あるいは図15に示すように、民地側矢板壁3の盛土地盤B内の範囲および河道側矢板壁2の全長を通常の矢板壁で構成しても良い。
Moreover, when the embankment B contains a lot of clay components and the water permeability is relatively low, as shown in FIG. 14, the water stoppage of the area in the embankment B of the private side
堤防の河道側から構造骨格部内への水の浸入や透水を抑止し、洪水時や地震時の外力による盛土地盤の破壊を防止することができる。しかも、既存の施工機器を使用して矢板壁を打設することで実施できるから、新設の堤防でも、既存の堤防の補強でも、いずれにも適用できるので、産業上格段の効果を奏する。 It prevents water from penetrating into the structural skeleton from the river channel side of the embankment and preventing the destruction of the embankment due to external forces during floods and earthquakes. Moreover, since it can be carried out by placing a sheet pile wall using existing construction equipment, it can be applied to both new levees and reinforcement of existing levees, and thus has a remarkable industrial effect.
1 堤防
2 河道側矢板壁
3 民地側矢板壁
4 連結材
5 構造骨格部
6 透水性地盤材
7 排水溝
8 置換材
11 法肩
12 法尻
21 河道側矢板壁の鋼矢板
22 止水材
23 ドレーン
31 民地側矢板壁の鋼矢板
32 継手部
33 隙間
B 盛土地盤
F 基礎地盤
R 河川
S 支持地盤
DESCRIPTION OF
11 shoulder
12 Houshiri
21 Steel sheet pile on river side sheet pile wall
22 Water stop material
23 Drain
31 Steel sheet pile on the side sheet pile wall
32 Joint
33 Crevice B Embankment F Foundation ground R River S Support ground
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