JP6860146B2 - ふとん篭及びこれを用いた傾斜地補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、河川堤防や法面など地面が傾斜している部分の降雨に対する強度を高めるためのふとん篭及びこれを用いた傾斜地補強構造に関する。

河川地域において集中豪雨やゲリラ豪雨などが発生すると、大量の降雨により河川水位が上昇し、堤体への浸透水が増大し、裏法面の堤脚付近の泥濘化やパイピング現象が生じて、堤体のせん断強度が低下することが知られている。堤体のせん断強度が低下すると、法尻の崩壊や天端のひび割れが発生し、最悪の場合、破堤することがある。また、降雨によって、法尻付近の湿潤面が上昇し、堤体のせん断強度の低下や飽和した裏法面の浸食が生じることがある。

一方、災害復旧及び河川改修の現場で使用される工法のひとつとして、めっき鉄線などを使用して形成された金網製の篭状構造物の内部に、自然石、砕石などを中詰めした「ふとん篭」（例えば、特許文献１参照）を使用した工法が知られている。

特開２００７−２５５１３２号公報

河川地域において、大量の降雨により河川水位が上昇したときの法尻の崩壊、裏法面の破堤などを防止する技術については、従来、様々な提案がなされているが、確実といえるものがないのが実状である。

一方、特許文献１などに記載された「ふとん篭」は災害復旧工事などの現場では有効であるが、堤体自体の降雨に対する強度を高めることは困難である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、河川堤防や法面など地面が傾斜している部分の降雨に対する強度を高めることができ、施工も容易な、ふとん篭及びこれを用いた傾斜地補強構造を提供することにある。

本発明に係るふとん篭は、透水性材料で形成された篭状構造物と、前記篭状構造物に充填された透水性保水材料と、を備え、
前記透水性保水材料が、砕石・真砂土・土材のうちの１以上を含む骨材と、セメント系固化材と、団粒化剤と、水と、を含む混合物を前記透水性保水材料が漏出しない網目サイズの前記篭状構造物内に投入し、隙間なく充填して固化させたものであることを特徴とする。

ここで、前記ふとん篭においては、前記透水性保水材料が、砕石・真砂土・土材のうちの１以上を含む骨材と、セメント系固化材と、団粒化剤と、水と、を含む混合物を固化させたものである。

また、前記ふとん篭においては、前記団粒化剤が、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものであることが望ましい。

さらに、前記ふとん篭においては、前記篭状構造物が、ひし形金網製の篭状構造物であることが望ましい。

前記ふとん篭においては、前記篭状構造物と前記透水性保水材料との間の少なくとも一部に植生シートを介在させることができる。ここで、前記植生シートは、透水性・保水性を有する薄い綿材を含む素材で形成されたものが望ましい。また、前記植生シートには、植物の種子、肥料、土壌改良剤などをバランス良く含ませることが望ましい。

次に、本発明に係る第１の傾斜地補強構造は、前記ふとん篭の何れかを、その少なくとも一部が傾斜地と平地との境界付近の前記傾斜地内に埋設された状態で設置したことを特徴とする。

次に、本発明に係る第２の傾斜地補強構造は、記載のふとん篭を、前記ふとん篭の下面側が傾斜地内に埋設され、且つ、前記ふとん篭の上面側が前記傾斜地の表面に露出した状態で設置したことを特徴とする。

本発明により、河川堤防や法面など地面が傾斜している部分の降雨に対する強度を高めることができ、施工も容易な、ふとん篭及びこれを用いた傾斜地補強構造を提供することができる。

本発明の実施形態である傾斜地補強構造を示す一部省略垂直断面図である。 図１中に示すふとん篭付近の一部省略拡大図である。 図２中に示すふとん篭を構成する篭状構造物を示す一部省略斜視図である。 本発明のその他の実施形態である傾斜地補強構造を示す一部省略垂直断面図である。 本発明のその他の実施形態である傾斜地補強構造を構成するふとん篭付近の一部省略垂直断面図である。 本発明のその他の実施形態である傾斜地補強構造を示す一部省略垂直断面図である。 本発明のその他の実施形態である傾斜地補強構造を示す一部省略垂直断面図である。 本発明のその他の実施形態である傾斜地補強構造を示す一部省略側面図である。 本発明のその他の実施形態である傾斜地補強構造を示す一部省略垂直断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１，図２に示すように、傾斜地補強構造１００においては、堤体１０の裏法面（傾斜地）１１と道路（平地）との境界付近の堤脚部１３内に、ふとん篭２０の背面２０ｄ側が埋設された状態で設置されている。ふとん篭２０は、その一部（上面２０ａ及び下面２０ｂの一部と背面２０ｄとを含む部分）が裏法面（傾斜地）１１内に埋設され、その他の部分（上面２０ａの一部及び正面２０ｃを含む部分）が、堤脚部１３付近において、裏法面１１から階段状に突出した状態に埋設されている。ふとん篭２０と道路１２との間には排水路１４が設けられている。道路１２の両側にはガードレール１５，１５が設置されている。

図２に示すように、ふとん篭２０は、篭状構造物２１と、篭状構造物２１の内部に充填された透水性保水材料２２と、を備えている。篭状構造物２１は、図３に示すように、ひし形金網２３で形成された、直方体形の箱状部材である。篭状構造物２１を形成するひし形金網の網目は１３０目、亜鉛メッキ鉄線の線径は３．２ｍｍ（または４．０ｍｍ）である。篭状構造物２１の高さＨは５００ｍｍ、幅Ｂは１２００ｍｍ、長さＬは２０００ｍｍ（または３０００ｍｍ，４０００ｍｍ）であるが、これらに限定するものではない。

篭状構造物２１の内部の透水性保水材料２２は、砕石・真砂土・土材のうちの１以上を含む骨材と、セメント系固化材と、団粒化剤と、水と、を含む混合物を篭状構造物２１内に投入し、表面から圧力や振動などを加えて隙間なく充填した後、固化させて形成したものである。なお、図１〜図９においては、透水性保水材料２２を示すため、篭状構造物２１を形成するひし形金網２３の網目サイズを透水性保水材料２２の外径より粗く記載しているが、実際には、透水性保水材料２２が漏出しない網目サイズである。

透水性保水材料２２の組成は限定しないが、本実施形態では、
１立方メートルの砕石（粒径０．０７５ｍｍ〜４０ｍｍ）に対し、
４０ｋｇ〜１２０ｋｇのセメント系固化剤と、
１リットル〜２リットルの団粒化剤と、
適量の水と、の混合物を形成し、これを篭状構造物２１内に投入している。

団粒化剤は、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものであり、本実施形態においては、有限会社グローバル研究所の「（商品名）ＳＳ−Ｍ１」を水で３０倍〜６０倍に希釈したものを使用しているが、これに限定するものではない。また、砕石の代わりにあるいは砕石と合わせて、真砂土や土材あるいは施工現場の土材や砕石などを使用することもできる。

前述した混合物を篭状構造物２１内に投入した後、圧力や振動などを加えると、混合物が固化する過程において、団粒化剤中のイオンの作用により、隣接する個々の砕石粒同士の間において、砕石中に含まれる岩石の粉粒成分とセメント系固化剤とが立体的な団粒構造を形成して連続した多数の空隙が発生するとともに、セメント系固化剤の作用により、これらの空隙が外力で破壊されない程度に固化されるため、透水性と保水性とを兼備した透水性保水材料２２を内蔵したふとん篭２０が形成される。

図１，図２に示すように、ふとん篭２０を、堤体１０の裏法面１１の堤脚部１３内に設置して傾斜地補強構造１００を構築すると、河川Ｒの水位Ｗ１が上昇し、堤体１０への浸透水が増大したとき、浸透水はふとん篭２０内の透水性保水材料２２に吸収されるとともに、吸収しきれない浸透水は透水性保水材料２２を透過して排水路１４あるいは地盤Ｇ内へ流入する。これにより、堤体水位（湿潤面）Ｗ２の上昇が抑制されるので、堤体１０のせん断抵抗力の低下を防ぐことができる。即ち、堤体１０の一部に傾斜地補強構造１００を形成することにより、降雨に対する堤体１０の強度を高めることができる。

傾斜地補強構造１００は、堤体１０の裏法面（傾斜地）１１と道路（平地）との境界付近の堤脚部１３内に、篭状構造物２１に透水性保水材料２２を充填、固化して形成されたふとん篭２０を、その一部（上面２０ａ及び下面２０ｂの一部と背面２０ｄとを含む部分）が裏法面（傾斜地）１１内に埋設された状態で設置すれば構築することができるので、施工も容易である。

次に、図４に示す傾斜地補強構造２００は、前述と同様のふとん篭２０を、当該ふとん篭２０の下面２０ｂ側が裏法面（傾斜地）１１内に埋設され、且つ、当該ふとん篭２０の上面２０ａが裏法面１１の表面１１ａに露出した状態で設置することによって形成されている。また、傾斜地補強構造２００においては、堤体１０の裏法面（傾斜地）１１と平地１６との境界付近の平地１６内にもふとん篭２０の下面２０ｂ側が埋設された状態で設置されている。

降雨の際に、堤体１０への浸透水により、法尻付近の湿潤面Ｗ２が上昇しようとしたとき、浸透水はふとん篭２０へ吸収されるとともに、吸収されなかった浸透水はふとん篭２０を透過して堤体１０外へ排出されるので、湿潤面Ｗ２の上昇に起因する堤体１０のせん断抵抗力の低下や裏法面１１の浸食を防止することができる。即ち、裏法面（傾斜地）１１の少なくとも一部に傾斜地補強構造２００を形成することにより、降雨に対する堤体１０の強度を高めることができる。

傾斜地補強構造２００は、複数のふとん篭２０を、これらのふとん篭２０の下面２０ｂ側が裏法面（傾斜地）１１内に埋設され、且つ、当該ふとん篭２０の上面２０ａ側が裏法面１１の表面１１ａに沿った状態で設置すれば構築することができるので、施工も容易である。

次に、図５〜図９に基づいて、本発明のその他の実施形態である傾斜地補強構造３００，４００，５００，６００，７００について説明する。なお、斜地補強構造３００，４００，５００，６００，７００を構成する部分において、前述した傾斜地補強構造１００，２００と共通する部分は図１〜図４中の符号と同符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、傾斜地補強構造３００においては、堤体１０の裏法面（傾斜地）１１と道路（平地）との境界付近の堤脚部１３内にふとん篭３０が埋設された状態で設置されている。ふとん篭３０は、その一部（上面３０ａ及び下面３０ｂの一部と背面３０ｄとを含む部分）が堤脚部１３内に埋設され、その他の部分（上面３０ａの一部及び正面３０ｃを含む部分）が、堤脚部１３付近において裏法面１１から階段状に突出した状態に埋設されている。

図５に示すように、ふとん篭３０は、篭状構造物２１と、篭状構造物２１の内部に充填された透水性保水材料２２と、篭状構造物２１と透水性保水材料２２との間の一部に介在させた植生シート４０と、を備えている。植生シート４０は、ふとん篭３０が裏法面１１から階段状に突出した部分のふとん篭３０内において、透水性保水材料２２と篭状構造物２１を形成するひし形金網２３との間に挟まれた状態で設けられている。

植生シート４０は、透水性・保水性を有する薄い綿材を含む素材で形成され、植物の種子、肥料、土壌改良剤などを含んだもの（例えば、日本植生株式会社の植生シートなど）を好適に使用することができるが、これに限定するものではない。

図５に示す傾斜地補強構造３００は、図１，図２に示す傾斜地補強構造１００と同様の効果（施工が容易で、傾斜地の降雨に対する強度を高めることができる）を得ることができるだけでなく、施工後、月日が経過すると、植生シート４０に含まれている植物の種子が発芽し、透水性保水材料２２中に根を伸長しながら生育するので、ふとん篭３０が裏法面１１から階段状に突出している部分（上面３０ａの一部及び正面３０ｃを含む部分）の緑化を図ることができる。

次に、図６に示す傾斜地補強構造４００においては、複数のふとん篭３１を、当該ふとん篭３１の一部（下面３１ｂ側）が裏法面（傾斜地）１１内に埋設され、且つ、当該ふとん篭３１の上面３１ａが裏法面１１の表面１１ａに沿った状態で設置することによって形成されている。また、傾斜地補強構造４００においては、堤体１０の裏法面（傾斜地）１１と平地１６との境界付近の平地１６内にもふとん篭３１が埋設された状態で設置されている。

ふとん篭３１は、図２，図３に示すふとん篭２０と同様、篭状構造物２１と、その内部に充填された透水性保水材料２２と、を備えているが、さらに、篭状構造物２１と透水性保水材料２２との間に植生シート４０が介在されている。植生シート４０は、ふとん篭３１の上面３１ａ側の当該ふとん篭３１内において、透水性保水材料２２と篭状構造物２１を形成するひし形金網２３との間に挟まれた状態で設けられている。

図６に示す傾斜地補強構造４００は、図４に示す傾斜地補強構造２００と同様の効果（施工が容易で、傾斜地の降雨に対する強度を高めることができる）を得ることができるだけでなく、施工後、月日が経過すると、植生シート材４０に含まれている植物の種子が発芽し、透水性保水材料２２中に根を伸長しながら生育するので、ふとん篭３１の上面３１ａ部分を緑化することができる。

次に、図７に示す傾斜地補強構造５００においては、地山５０の法面５１に、複数のふとん篭３０を階段状に埋設することによって形成されている。ふとん篭３０は、その上面３０ａ及び下面３０ｂの一部と背面３０ｄを地山５０に埋設し、その上面３０ａの一部と正面３０ｃを法面５１ａから階段状に突出させるようにして配置されている。

図７に示す傾斜地補強構造５００は、施工が容易で、傾斜地の降雨に対する強度を高めることができるだけでなく、施工後、月日が経過すると、植生シート４０に含まれている植物の種子が発芽し、透水性保水材料２２中に根を伸長しながら生育するので、地山５０の法面５１から階段状に突出している複数のふとん篭３０の上面３０ａ部分及び正面３０ｃ部分を緑化することができる。

図８に示す傾斜地補強構造６００は、図７に示す傾斜地補強構造５００と同様、地山５０の法面５１に、複数のふとん篭３２を階段状に埋設することによって形成されているが、地山５０の側面５２が露出している点が異なっている。このため、ふとん篭３２は、図５に示すふとん篭３０と同じ部分に植生シート４０が配置されているだけでなく、ふとん篭３２の側面（図８中にて地山５０の側面５２と略同一平面をなす面）部分にも植生シート４０が内蔵されている。

具体的には、ふとん篭３２の側面（図８中にて地山５０の側面５２と略同一平面をなすように露出している面）を構成する、篭状構造物２１のひし形金網２３と透水性保水材料２２との間にも植生シート４０が挟まれるように配置されている。

図８に示す傾斜地補強構造６００は、施工が容易で、傾斜地の降雨に対する強度を高めることができるだけでなく、施工後、月日が経過すると、植生シート材４０に含まれている植物の種子が発芽し、透水性保水材料２２中に根を伸長しながら生育するので、地山５０の法面５１から階段状に突出している複数のふとん篭３２の上面３２ａ部分及び正面３２ｃ部分の緑化だけでなく、ふとん篭３２の側面（図８中にて地山５０の側面５２と略同一平面をなすように露出している面）の緑化を図ることができる。

次に、図９に示す傾斜地補強構造７００においては、道路６０の法面に、複数のふとん篭３０を階段状に埋設することによって形成されている。複数のふとん篭３０は、その上面３０ａ及び下面３０ｂの一部と背面３０ｄを道路６０に埋設し、その上面３０ａの一部と正面３０ｃを法面から階段状に突出させるようにして配置されている。

図９に示す傾斜地補強構造７００は、施工が容易で、傾斜地の降雨に対する強度を高めることができるだけでなく、施工後、月日が経過すると、植生シート４０に含まれている植物の種子が発芽し、透水性保水材料２２中に根を伸長しながら生育するので、道路６０の法面から階段状に突出している複数のふとん篭３０の上面３０ａ部分及び正面３０ｃ部分を緑化することができる。

なお、図１〜図９に基づいて説明したふとん篭２０，３０，３１，３２並びに傾斜地補強構造１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００は本発明に係るふとん篭及びこれを用いた傾斜地補強構造を例示するものであり、本発明に係るふとん篭及びこれを用いた傾斜地補強構造は前述したふとん篭２０，３０，３１，３２並びに傾斜地補強構造１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００に限定されない。

本発明は、河川堤防の堤脚や堤体、裏法面などの補強手段として、土木建設業などの産業分野において広く利用することができる。

１０ 堤体
１１ 裏法面
１１ａ 表面
１２ 道路
１３ 堤脚部
１４ 排水路
１５ ガードレール
１６ 平地
２０，３０，３１，３２ ふとん篭
２０ａ，３０ａ，３１ａ，３２ａ 上面
２０ｂ，３０ｂ，３１ｂ 下面
２０ｃ，３０ｃ，３２ｃ 正面
２０ｄ，３０ｄ 背面
２１ 篭状構造物
２２ 透水性保水材料
２３ ひし形金網
４０ 植生シート
５０ 地山
５１ 法面
５２ 側面
６０ 道路
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００ 傾斜地補強構造
Ｒ 河川
Ｗ１ 河川水位
Ｗ２ 堤体水位（湿潤面）

Claims (6)

1. 透水性材料で形成された篭状構造物と、前記篭状構造物に充填された透水性保水材料と、を備え、
   前記透水性保水材料が、砕石・真砂土・土材のうちの１以上を含む骨材と、セメント系固化材と、団粒化剤と、水と、を含む混合物を前記透水性保水材料が漏出しない網目サイズの前記篭状構造物内に投入し、隙間なく充填して固化させたものであるふとん篭。
2. 前記団粒化剤が、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものである請求項１に記載のふとん篭。
3. 前記篭状構造物が、ひし形金網製の篭状構造物である請求項１または２に記載のふとん篭。
4. 前記篭状構造物と前記透水性保水材料との間の少なくとも一部に植生シートを介在させた請求項１〜３の何れかに記載のふとん篭。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のふとん篭を、その少なくとも一部が傾斜地と平地との境界付近の前記傾斜地内に埋設された状態で設置した傾斜地補強構造。
6. 請求項１〜４の何れかに記載のふとん篭を、前記ふとん篭の下面側が傾斜地内に埋設され、且つ、前記ふとん篭の上面側が前記傾斜地の表面に露出した状態で設置した傾斜地補強構造。

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