(57)【要約】【課題】鋼矢板壁に作用する水圧や土圧等の力を分散させることで、堤防の構造安定性を確保できる堤防の補強構造を提供する。【解決手段】堤防１０の上流側法肩１２ａまたはその近傍に、第１鋼矢板壁２０が堤防１０の連続方向に沿って設けられ、下流側法肩１３ａまたはその近傍に、第２鋼矢板壁２５が堤防１０の連続方向に沿って設けられ、第１鋼矢板壁２０を構成する複数の鋼矢板２０ａのうちの少なくとも一部は、堤防１０に比して高透水性となっているので、第１鋼矢板壁２０は土圧のみを負担し、第２鋼矢板壁２５は土圧および水圧を負担することとなるため、鋼矢板壁に作用する水圧や土圧等の力が分散される。したがって、堤防１０の構造安定性を確保できる。【選択図】図１
2020070540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する堤防の補強構造であって、
前記堤防の天端を挟んで、水が存在する側を上流側、当該上流側と反対側を下流側とすると、
前記堤防の上流側法肩またはその近傍に、第１鋼矢板壁が前記堤防の連続方向に沿って設けられ、
前記堤防の下流側法肩またはその近傍に、第２鋼矢板壁が前記堤防の連続方向に沿って設けられ、
前記第１鋼矢板壁を構成する複数の鋼矢板のうちの少なくとも一部は、前記堤防に比して高透水性となっていることを特徴とする堤防の補強構造。
【請求項２】
前記第１鋼矢板壁と前記第２鋼矢板壁とが連結材によって連結されていることを特徴とする請求項１に記載の堤防の補強構造。
【請求項３】
前記第１鋼矢板壁は、設計洪水位よりも下側の部分が前記堤防に比して高透水性となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の堤防の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堤防の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模な地震に伴い河川堤防やため池堤防の決壊が多数発生しており、また幾つかの大規模地震の発生が想定されていることから、堤防の耐震補強が重要性を増している。
【０００３】
このような背景を踏まえ、これまでに鋼矢板を用いた堤防・盛土を対象とした改修・補強技術が提案されている（例えば特許文献１および２参照）。
特許文献１に記載の盛土の補強構造では、法尻を除く盛土の内部に盛土を貫通し、支持地盤に根入れされる深さを持つ少なくとも１列の矢板壁を盛土の長さ方向に連続的に設置し、盛土を構成する地盤中に矢板壁と、矢板壁で締め切られた地盤からなる構造骨格部を形成している。
このような盛土の補強構造では、少なくとも１列の矢板壁が法尻を除いた位置で盛土を貫通して支持地盤に根入れされることで、盛土内部は幅方向に２区画以上の構造骨格部に区分されるため、地下水や浸透水が盛土内を全幅に亘って浸透することが防止され、洪水時や地震時の外力により基礎地盤が不安定化した場合でも構造骨格部自体の安定性が確保される。
【０００４】
また、特許文献２に記載の堤防の補強構造では、堤防の河道側法肩付近に堤防を構成する盛土地盤よりも止水性の高い矢板壁を打設するとともに、この堤防の民地側法肩付近に前記止水性の高い矢板壁よりも透水性の高い矢板壁を打設し、これら両矢板壁を連結材で水平方向に連結している。
このような堤防の補強構造では、堤防の河道側に堤防を構成する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、河道側からの水の浸入、透水を抑止し、洪水時や地震時の外力による盛土構造物の破壊を防止することができる。また、堤防の民地側に前記止水性の高い矢板壁よりも透水性の高い矢板壁を打設することにより、コア部分に溜まった水を速やかに排出できるため、水みちの形成やコア部分の沈下を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３４５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ため池や河川における堤防の特徴として、堤防の片側に一定量の水が存在しており、常時および地震時において、水圧が堤防に上流側から作用することが挙げられる。
しかし一般的な鋼矢板は遮水性が高く、上述した従来技術では、貯水から堤防および矢板壁に作用する水圧を上流側の矢板壁のみが負担することになり、上流側の矢板壁には下流側の矢板壁に比べ過大な力が作用し、応力や変位が生じる可能性がある。
また、矢板壁どうしは一般にタイロッドと呼ばれる引張材により連結するが、上述した水圧は上流側の矢板壁を下流側に変形させる方向に作用するため、タイロッドに圧縮力が作用し、各矢板壁が連動して挙動せず、各列の矢板壁に要求される構造性能が過大となる虞がある。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、鋼矢板壁に作用する水圧や土圧等の力を分散させることで、堤防の構造安定性を確保できるとともに、鋼矢板壁に要求される構造性能が過大となるのを抑制できる堤防の補強構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の堤防の補強構造は、連続する堤防の補強構造であって、
前記堤防の天端を挟んで、水が存在する側を上流側、当該上流側と反対側を下流側とすると、
前記堤防の上流側法肩またはその近傍に、第１鋼矢板壁が前記堤防の連続方向に沿って設けられ、
前記堤防の下流側法肩またはその近傍に、第２鋼矢板壁が前記堤防の連続方向に沿って設けられ、
前記第１鋼矢板壁を構成する複数の鋼矢板のうちの少なくとも一部は、前記堤防に比して高透水性となっていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、「前記第１鋼矢板壁を構成する複数の鋼矢板のうちの少なくとも一部は、前記堤防に比して高透水性となっている」とは、第１鋼矢板壁を構成する複数の鋼矢板のうちの少なくとも１枚の鋼矢板全体が高透水性となっている場合、複数の鋼矢板ののうちの少なとも１枚の鋼矢板の一部が高透水性となっている場合、さらに、第１鋼矢板壁を構成する全ての鋼矢板が高透水性となっている場合を含む。
【００１０】
本発明においては、堤防の上流側法肩またはその近傍に設けられた第１鋼矢板壁を構成する複数の鋼矢板のうちの少なくとも一部は、前記堤防に比して高透水性となっているので、上流側から堤防に浸透した水の少なくとも一部は堤防の内部において、高透水性となっている鋼矢板を通過して、堤防の下流側法肩またはその近傍に設けられた第２鋼矢板壁に達する。
したがって、第１鋼矢板壁は土圧のみを負担し、第２鋼矢板壁は土圧および水圧を負担することとなるため、鋼矢板壁に作用する水圧や土圧等の力が分散される。したがって、第１鋼矢板壁および第２鋼矢板壁に要求される構造性能が概ね同等となって、鋼矢板壁（第１鋼矢板壁および第２鋼矢板壁）に要求される構造性能が過大となるのを抑制できるとともに、堤防の構造安定性を確保できる。
【００１１】
また、本発明の前記構成において、前記第１鋼矢板壁と前記第２鋼矢板壁とが連結材によって連結されていてもよい。
【００１２】
このような構成によれば、第１鋼矢板壁と第２鋼矢板壁とが連結材によって連結されているので、第２鋼矢板壁に水圧および土圧が作用して、当該第２鋼矢板壁が堤防の下流側に向けて変形しようとした場合には、第１鋼矢板壁に連結材を通して引張力が伝達され、第１鋼矢板壁が第２鋼矢板壁を引っ張る。これにより、第１鋼矢板壁および第２鋼矢板壁が連動して土水圧（土圧および水圧）に抵抗することが可能となる。したがって、堤防の構造安定性を確実に確保できる。
【００１３】
また、本発明の前記構成において、前記第１鋼矢板壁は、設計洪水位よりも下側の部分が前記堤防に比して高透水性となっていてもよい。
【００１４】
ここで、設計洪水位とは、設計洪水流量の流水が洪水吐を流下するときの堤防直上流における最高水位のことを言う。
【００１５】
このような構成によれば、第１鋼矢板壁は、設計洪水位よりも下側の部分が堤防に比して高透水性となっているので、第１鋼矢板壁の全てを高透水性とする必要がなく、設計洪水位より上側の部分を高透水性とするための加工を省略できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１鋼矢板壁および第２高矢板壁に作用する水圧や土圧等の力を分散させることで、堤防の構造安定性を確保できるとともに、鋼矢板壁に要求される構造性能が過大となるのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る堤防の補強構造を示すもので、（ａ）は横断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１Ａ】同、第１鋼矢板壁の一部を示す斜視図である。
【図２】堤防の鋼矢板壁に作用する荷重の分布を示すもので、（ａ）は本実施の形態係る荷重分布を示す堤防の横断面図、（ｂ）は従来の荷重分布を示す堤防の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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は本実施の形態に係る堤防の補強構造を示すもので、（ａ）は横断面図、（ｂ）は平面図である。
本実施の形態では、堤防１０が図１（ａ）において紙面と直交する方向に連続して設けられ、図１（ｂ）では上下方向に連続して設けられている。この堤防１０の天端１１を挟んで左側を上流側、右側を下流側とすると、上流側に水Ｗが存在している。したがって、この堤防１０はため池堤防、河川堤防、海岸堤防等を構成しているが、本実施の形態ではため池堤防を構成している。
【００１９】
堤防１０は、天端１１を挟んで上流側に法面１２、下流側に法面１３を備えている。この法面１２，１３の地表面ＧＳに対する傾斜角は等しくなっているが、法面１２と法面１３とで傾斜角を異なるものとしてもよい。
また、堤防１０の上流側法肩１２ａまたはその近傍に、第１鋼矢板壁２０が堤防１０の連続方向（図１（ａ）において紙面と直交する方向、図１（ｂ）において上下方向）に沿って設けられている。
第１鋼矢板壁２０は、複数の鋼矢板２０ａを堤防１０の連続方向に接続することによって形成されたもので、鋼矢板２０ａを上流側法肩１２ａまたはその近傍から略鉛直に堤防１０に打設するともに、先行して打設された鋼矢板２０ａに接続することによって形成されている。また、第１鋼矢板壁２０の下端部は堤防１０を貫通して、地盤Ｇに達している。
【００２０】
また、第１鋼矢板壁２０を構成する複数の鋼矢板２０ａのうちの少なくとも一部は、堤防１０を構成する盛土に比して高透水性となっている。
例えば、鋼矢板２０ａがハット形である場合、図１Ａに示すように、当該鋼矢板２０ａのウェブに複数（多数）の透水孔２０ｂを上下左右方向に所定間隔で設けることで、堤防１０を構成する盛土に比して高透水性の鋼矢板２０ａとなる。
そして、第１鋼矢板壁２０は、全て高透水性の鋼矢板２０ａによって構成してもよいし、一部を高透水性の鋼矢板２０ａによって構成してもよい。一部を高透水性の鋼矢板２０ａによって構成する場合、少なくとも地表面ＧＳより上方でかつ堤防１０の内部に位置する鋼矢板２０ａの部分に透水孔２０ｂを設け、地表面ＧＳより下方に位置する鋼矢板２０ａの部分には透水孔２０ｂは設けてもよいし、設けなくてもよい。
【００２１】
また、第１鋼矢板壁２０は、設計洪水位ＨＷＬよりも下側の部分が堤防１０に比して高透水性となっているのが好ましい。設計洪水位ＨＷＬとは、設計洪水流量の流水が洪水吐を流下するときの堤防直上流における最高水位のことであるから、この水位（設計洪水位）より上方に透水孔２０ｂを設けても当該透水孔２０ｂを通して堤防１０の内部に浸透した水を逃がすということはほぼ不可能である。このため、具体的には第１鋼矢板壁２０を構成する鋼矢板２０ａにおいて、設計洪水位ＨＷＬより下方の部位に透水孔２０ｂを設け、上方の部位には透水孔２０ｂを設けないのが好ましい。
【００２２】
また、堤防１０の下流側法肩１３ａまたはその近傍に、第２鋼矢板壁２５が堤防１０の連続方向に沿って設けられている。
第２鋼矢板壁２５は、複数の鋼矢板２５ａを堤防１０の連続方向に接続することによって形成されたもので、鋼矢板２５ａを下流側法肩１３ａまたはその近傍から略鉛直に堤防１０に打設するともに、先行して打設された鋼矢板２５ａに接続することによって形成されている。また、第２鋼矢板壁２５の下端部は堤防１０を貫通して、地盤Ｇに達している。また、第２鋼矢板壁２５は、第１鋼矢板壁２０と異なり、遮水性を備えている。つまり、第２鋼矢板壁２５を構成する複数の鋼矢板２５ａには透水孔は設けられていない。
また、第２鋼矢板壁２５の地盤への打ち込み深さは第１鋼矢板壁２０の地盤への打ち込み深さと等しくなっているが、異なっていてもよい。
【００２３】
また、貯水池から堤防１０に浸透した水は第１鋼矢板壁２０の透水孔２０ｂを通り抜けて第１鋼矢板壁２０と第２鋼矢板壁２５との間の堤防１０のコア部分に貯留されるので、堤防１０の内部の水位ＷＬが全体的に低下する。つまり、第１鋼矢板壁２０に透水孔２０ｂが設けられていない場合、貯水池から堤防１０に浸透した水は第１鋼矢板壁２０によって堰き止められるので、当該第１鋼矢板壁２０より上流側の堤防１０の内部の水位は高くなるが、第１鋼矢板壁２０に透水孔２０ｂが設けられることによって、貯水池から堤防１０に浸透した水の少なくとも一部が前記コア部分に貯留されるので、堤防１０の内部の水位ＷＬが全体的に低下する。
【００２４】
また、第１鋼矢板壁２０と第２鋼矢板壁２５とはタイロッドやワイヤー等の連結材（引張材）２７によって連結されている。
すなわち、堤防１０の天端１１の表面または当該表面より若干下方において、第１鋼矢板壁２０の上端部と第２鋼矢板壁２５の上端部とが、連結材２７によって連結されている。当該連結材２７は、堤防１０の連続方向（図１において紙面と直交する方向）に、所定間隔で複数配置されており、各連結材２７の一端部が第１鋼矢板壁２０の上端部に固定され、他端部が第２鋼矢板壁２５の上端部に固定されている。
したがって、第２鋼矢板壁２５に水圧および土圧が作用して、当該第２鋼矢板壁２５が堤防１０の下流側に向けて変形しようとすると、連結材２７を通じて引張力が第１鋼矢板壁２０に伝達される。これにより、第１鋼矢板壁２０により第２鋼矢板壁２５の変形が抑制されるため、第１鋼矢板壁２０および第２鋼矢板壁２５が連動して土水圧（土圧および水圧）に抵抗することが可能となる。
なお、第１鋼矢板壁２０と第２鋼矢板壁２５との連結材２７による連結は必ずしも行う必要はなく、堤防１０の規模や強度、第１鋼矢板壁２５や第２鋼矢板壁２７の強度等の関係で適宜決定することができる。
【００２５】
本実施の形態の堤防の補強構造では、第１鋼矢板壁２０の、設計洪水位ＨＷＬよりも下側の部分が堤防１０に比して高透水性となっているので、貯水池から堤防１０に浸透した水は、第１鋼矢板壁２０の透水孔２０ｂを通り抜けて、第２鋼矢板壁２５に達する。このため、図２（ａ）示すように、第２鋼矢板壁２５には水圧と土圧の双方が作用し、荷重分布は土圧による荷重に、水圧による荷重増分を加えた荷重分布となる。
【００２６】
これに対し、従来の堤防の補強構造では、第１鋼矢板壁２０は、透水孔２０ｂが設けられておらず、遮水性を有しているので、貯水池から堤防１０に浸透した水は、第１鋼矢板壁２０を通り抜けることはできない。このため、水圧は第１鋼矢板壁２０のみが負担することになるとともに、当該第１鋼矢板壁２０は土圧も負担することになって、第１鋼矢板壁２０には、第２鋼矢板壁２５に比べ過大な力が作用する。つまり、図２（ｂ）に示すように、第１鋼矢板壁２０には水圧と土圧の双方が作用し、荷重分布は土圧による荷重に、水圧による荷重増分を加えた荷重分布となる。
【００２７】
また、第１鋼矢板壁２０と第２鋼矢板壁２５とが連結材２７によって連結されているので、第２鋼矢板壁２５に水圧および土圧が作用して、当該第２鋼矢板壁２５が堤防１０の下流側に向けて変形し、連結材２７に引張力が発生する。このため、第１鋼矢板壁２０および第２鋼矢板壁２５が連動して土水圧（土圧および水圧）に抵抗することが可能となる。
【００２８】
したがって、本実施の形態によれば、第１鋼矢板壁２０は土圧のみを負担し、第２鋼矢板壁２５は土圧および水圧を負担することとなるため、鋼矢板壁（第１鋼矢板壁２０および第２鋼矢板壁２５）に作用する水圧や土圧等の力が分散される。したがって、第１鋼矢板壁２０および第２鋼矢板壁２５に要求される構造性能が概ね同等となって、鋼矢板壁（第１鋼矢板壁２０および第２鋼矢板壁２５）に要求される構造性能が過大となるのを抑制できるとともに、堤防１０の構造安定性を確保できる。
【００２９】
さらに、第１鋼矢板壁２０は、設計洪水位ＨＷＬよりも下側の部分が堤防１０に比して高透水性となっているので、設計洪水位ＨＷＬより上側の部分を高透水性とするための加工を省略できる。
また、貯水池から堤防１０に浸透した水は第１鋼矢板壁２０の透水孔２０ｂを通り抜けて第１鋼矢板壁２０と第２鋼矢板壁２５との間の堤防１０のコア部分に貯留されるので、堤防１０の内部の水位が全体的に低下し、その結果、堤防１０の破堤抑止効果を図ることもできる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  堤防
１１  天端
１２ａ  上流側法肩
１３ａ  下流側法肩
２０  第１鋼矢板壁
２０ａ  鋼矢板
２５  第２鋼矢板壁
２５ａ  鋼矢板
２７  連結材
ＨＷＬ  設計洪水位
【図１】
2020070540.tif 000003
【図１Ａ】
2020070540.tif 000004
【図２】
2020070540.tif 000005