(57)【要約】【課題】  地中障害物の影響を受けにくく、工事に先立つ事前調査を不要にでき、しかも、ほとんどの河川の堤防に対して適用可能である堤防の決壊防止工法の提供。【解決手段】  河川堤体の芯部に設定された間隔で一定深さの縦穴を全旋回オールケーシング掘削機で掘削し、縦穴内のオールケーシングにトレミー管を挿入し、その上端開口部からセメント改良体を投入して第１の杭を造成し、第１の杭と第２の杭との中央部に第３の杭を造成し、第１の杭と第３の杭との中央部に隣接する各杭と一部重合する第４の杭を造成し、最後に、第２の杭と第３の杭との中央部に、隣接する各杭と一部重合する第５の杭を造成して地中に連続柱列壁を造成するようにしたもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設の河川堤体の芯部に沿って設定された間隔で一定深さの縦穴を、全旋回オールケーシング掘削機を用いて掘削し、縦穴のオールケーシング内にそれより小径の連結されたトレミー管を挿入し、該トレミー管の上端開口部からセメントと土とを配合して作られたセメント改良体を投入し、この投入と連動してオールケーシングとトレミー管とを少しずつ引き上げて掘削された縦穴全体にセメント改良体を充填して縦穴に第１の杭を造成し、次に４本先の第２の杭を造成し、第１の杭と第２の杭との中央部に前記と同じ手順によって同じ大きさの第３の杭を造成し、第１の杭と第３の杭との中央部に、これらの杭と同じ大きさで、隣接する各杭とそれぞれ一部分が重合する第４の杭を前記と同じ手順によって造成し、次いで、第２の杭と隣接する第３の杭との中央部に、隣接する各杭と一部分が重合するように、同じ大きさの第５の杭を前記と同じ手順によって造成することにより、第１の杭から第２の杭まで、隣接する各杭を地中の長さ方向全体にわたって互に連結させ、堤防の強度を強化して堤防の決壊が起こりにくくなるようにしたことを特徴とする堤防の決壊防止工法。
【請求項２】
セメント改良体には水中不分離剤が配合されている請求項１に記載の堤防の決壊防止工法。
【請求項３】
掘削される縦穴の直径は１５００ｍｍで、第１の杭と第２の杭との中心間のピッチは３本飛ばしで施工する場合には５０００ｍｍである請求項１または請求項２に記載の堤防の決壊防止工法。
【請求項４】
河川堤体の芯部に設けられる各縦穴は、河川の川底より５ｍ位深い位置まで掘削される請求項１から請求項３までのいずれかに記載の堤防の決壊防止工法。
【請求項５】
セメント改良体を作るのに使用される土は、河川堤防の芯部を掘削したときに取り出された土である請求項１から請求項４までのいずれかに記載の堤防の決壊防止工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
台風の通過や集中豪雨などによって既設の河川が増水すると、河川堤防が崩壊したり、決壊したりして災害を引き起こす。このような災害が起こると、国や地方自治体は、堤防の堤体に対し河川の浸透を防止する対策を施して堤防の崩壊を防止したり、高規格の整備が求められる場合には、災害を受けた堤防をスーパー堤防に改造して堤防の決壊を防止しようとすることが行われている。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川堤防の崩壊や決壊を防止しようとする場合、その対策としては、
１．粘土を用いて堤防の堤体にコアー（芯壁）を築造する。
２．堤防の堤体に鋼矢板を用いて芯壁を築造する。
３．堤防の堤体に鋼管矢板を用いて芯壁を築造する。
ことなどが行われてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の対策において、
１．粘土を用いて芯壁を築造する場合、水の浸透による堤防の崩壊をある程度までは防止することはできるが、河川が堤防を越える越流に弱く、築造される芯壁の品質も不均等になり易い為に、堤防の法面を急勾配にすることができない。また、築堤の下には芯壁が築造されていないので透水層からのパイピングやボイリングが発生し、越流する前に堤防が決壊し易くなる。
２．芯壁を鋼矢板によって築造する場合、自立性が小さいので、二重打設とタイロッドが必要になる。そのため、工事費が割高になり、工事も大掛かりになりがちである。
３．芯壁を鋼管矢板によって築造する場合、工事に要する費用が高価になり、使用する機械も大型化する。しかも、施工時に施工箇所の地中障害物である玉石、転石、捨石、流木などに弱く、これらに対して補助工法が必要になる。
などの不都合があった。
【０００４】
本発明はこれらの不都合を解消すべくなされたもので、ほとんどの河川堤防に対して適用可能で、施工箇所に地中障害物である玉石、転石、捨石、流木などがある場合にも、それらの影響を受けにくい上に、施工工事に先立ってそれらについての事前調査を行う必要性をなくすことができ、堤防に造成される地中連続柱列壁の遮水性を良くし、自立性と靭性とを大きくして堤防を決壊しにくくするとともに、施工工事を行う場合の工事費を割安にできるようにした堤防の決壊防止工法の提供を目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明における堤防の決壊防止工法では、既設の河川堤体の芯部に沿って設定された間隔で一定深さの縦穴を、全旋回オールケーシング掘削機を用いて掘削し、縦穴のオールケーシング内にそれより小径の連結されたトレミー管を挿入し、該トレミー管の上端開口部からセメントと土とを配合して作られたセメント改良体を投入し、この投入と連動してオールケーシングとトレミー管とを少しずつ引き上げて掘削された縦穴全体にセメント改良体を充填して縦穴に第１の杭を造成し、次に４本先の第２の杭を造成し、第１の杭と第２の杭との中央部に前記と同じ手順によって同じ大きさの第３の杭を造成し、第１の杭と第３の杭との中央部に、これらの杭と同じ大きさで、隣接する各杭とそれぞれ一部分が重合する第４の杭を前記と同じ手順によって造成し、次いで、第２の杭と隣接する第３の杭との中央部に、隣接する各杭と一部分が重合するように、同じ大きさの第５の杭を前記と同じ手順によって造成することにより、第１の杭から第２の杭まで、隣接する各杭を地中の長さ方向全体にわたって互に連結させ、堤防の強度を強化して堤防の決壊が起こりにくくなるようにしたものである。
【０００６】
セメント改良体の遮水性を良くし、地下水などの影響で水中打設を行う状態になった場合にも、地中に造成される杭に対する品質を確保したいときには、セメントと土とを配合するセメント改良体に水中不分離剤を配合すればよい。
【０００７】
造成する地中連続柱列壁に十分な自立性と靭性とを付与し、ほとんどの河川堤防の決壊防止に適用し得るようにするには、掘削される縦穴の直径は１５００ｍｍで、第１の杭と第２の杭との中心間ピッチは、３本飛ばしで施工する場合には５０００ｍｍとすればよい。
【０００８】
河川堤防の堤体への水の浸透を効果的に防止したい場合には、河川堤体の芯部に設けられる各縦穴を、河川の川底より５ｍ位深い位置まで掘削し、地中連続柱列壁が河川の川底より深い位置にまで達するようにするのがよい。
【０００９】
河川堤防の施工時に、残土の発生を極端に少なくし、環境に優しい工法とするためには、
セメント改良体を作るのに使用される土に、河川堤防の芯部を掘削したときに取り出された土を利用するようにすればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の堤防の決壊防止工法によれば、セメント改良体によって造成された地中連続柱列壁は、周囲の土砂となじみが良く、堤防の遮水性にも優れているだけでなく、連続柱列壁の自立性と靭性をも大きくして増水時における河川堤防の決壊を起こりにくくする。
また、堤防の決壊を防止する施工箇所に玉石、転石、捨石、流木などの地中障害物があり場合にも、掘削に使用する全旋回オールケーシング掘削機やその他の機械によってこれらの地中障害物を破砕することができるため、施工工事に先立って河川堤防の土中に地中障害物があるかどうかの事前調査を行う必要性をなくすとともに、それらに対する補助工法をも不必要にするため、工事の早期着工と工事期間の短縮を可能にして堤防の決壊防止に要する費用を割安にし、ほとんどの河川堤防の決壊防止に役立たせることができる。
しかも、工事中に堤防の堤体から掘削により取り出された土は、セメントと混合してセメント改良体を作るのに使用できるため、工事中に発生する残土の量を極端に少なくして環境に優しい状態で工事を行うことができる。そして本発明による堤防は、遮水性に優れているので、裏法の勾配を急にすることもでき、あるいは、法尻の擁壁を高くすることも出来ることから、現在の用地幅で堤防の嵩上げが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の堤防の決壊防止工法を、実施例に基づき更に詳細に説明する。
【００１２】
図１は標準的な堤防の芯部にセメント改良体による地中連続柱列壁Ａが造成されている状態を示した本発明の一実施例の縦断面図で、図２は地中に連続柱列壁Ａを造成する場合の縦穴の掘削順序と隣接する各杭の重なり状態の一例を示した平面図である。図３は堤防の芯部に縦穴１を掘削する場合における途中の状態を示した要部縦断面図で、図４は掘削される縦穴１の垂直精度と隣接する杭と杭との重なりの状態を示す一実施例の平面図である。
【００１３】
堤防の決壊防止工法の施工に先立っては、次のような準備が行われる。
１．改良体製造プラントの設置する場所を定め、造成する杭の１０本分程度の土砂を確保し、配合試験を行ってセメントと土とを配合して作るセメント改良体の強度を２Ｎ／ｍｍ２程度にコントロールする土の配合割合を決定する。この配合割合は、既設河川堤体の芯部に造成する連続柱列壁Ａのラップ部の掘削速度、接合性を良くし、周囲土砂とのなじみを良くするとともに、前記連続柱列壁Ａの靭性を高め、後の補強、補修、継ぎ足しの工事を可能にするのに役立たせるためである。
２．堤防の天端が歩行者通路や道路に供用されている場合には、それらに代る迂回路を計画し、それに必要な用地を確保して迂回路を用意する。
３．堤防の天端が舗装されている場合には、舗装されている部分の全体を撤去する。
４．堤防に造成するセメント改良体の杭の中心となる杭芯を測量し、造成する順番を示した番線付センター鉄ピンを施工を行う設定された範囲内に打ち込む。
５．全旋回オールケーシング掘削機の台座鉄板を最初に造成する場所に近い予め決められた位置にセットし、続いて台座鉄板の上側に全旋回オールケーシング掘削機をセットする。
【００１４】
以下、堤防の決壊防止工法の施工を、直径が１５００ｍｍの縦穴１を掘削する場合について説明する。
図２において、工事に先立って打ち込まれている番線付センター鉄ピンの施工順番を示した最初の番号に相当する（１）の位置をハンマーグラブバケットを使って掘削する。掘削中、施工箇所の地中に地中障害物である玉石、転石、捨石、流木などが含まれている場合には、破砕用機械であるチゼルによって地中障害物を破砕して地上に取り出す。地上に取り出された掘削土は、ダンプトラックで直接受け取り近くに設置されている改良体製造プラントに搬送する。図３に示す地下水面下の掘削は、ベッセルで受け止め水切りを行ってからダンプトラックで搬送する。
全旋回オールケーシングφ１５００掘削機を用いて直径１５００ｍｍの縦穴１を掘削する場合、オールケーシング２の先端は、掘削面より十分な深さに先行させヒービング、パイピング、ボイリングしないように管理する。掘削により取り出された掘削土は振り分けて破砕し、試験を行ったのちセメントとの最終的な配合を決定する。
【００１５】
施工順番（１）での掘削が終了すると、掘り出しくずであるスライムを処理した後、単位長さのトレミー管を所要本数連結した連結トレミー管３とホッパー５とをセットし、セメントと土、または、これらに水中不分離剤を加え、プラントで混合して製造したセメント改良体４をミキサー車で掘削工事中の場所まで搬送し、容量３ｍ３のバケットに移されたセメント改良体４をクレーンで引き上げて、連結トレミー管３の上端開口部からオールケーシング２内に打設する。セメント改良体４の打設を行いながら、オールケーシング２と連結トレミー管３とを上に引き上げつつ撤去し、堤防の天端高さまでセメント改良体４を打設する。
この打設中、連結トレミー管３の下端は、図３に示すように、セメント改良体４に２ｍ以上差し込まれた状態を維持するようにして打設が継続される。打設が終わると全旋回オールケーシングを次の掘削場所に移動するが、施工の終った第１の杭１ａの天端に当たる部分は鉄板で覆って養生し、杭１ａが固化するまで上端面に傷がつかないように保護する。次の掘削施工は、セメント改良体４で造成される杭１ａの強度発生が遅いことから、養生時間を考慮して３本飛ばしの場合には、ピッチ５０００ｍｍの施工順番（２）の位置で、前記したのと同じ手順で第２の杭１ｂが施工される。図２において、符号（３）は施工順番が３番目である、杭１ｂを第１の杭としたときの第２の杭１ｃの位置を示したもので、杭１ｂとのピッチは前記と同じく５０００ｍｍである。
【００１６】
第１の杭１ａについての施工工事が終ると、この杭１ａと第２の杭１ｂとの中央部の符号（４）で示す位置に、前記と同じ手順によって同じ大きさの直径１５００ｍｍの第３の杭２ａを造成し、杭２ａの上端面の上側を鉄板で覆って養生する。次いで、杭１ｂと杭１ｃとの中央部の符号（５）で示す位置に、同じ直径の杭１ｂを第１の杭としたときの第３の杭２ｂを同じ手順によって造成する。
第１の杭１ａと固化した第3の杭２ａとの中央部の符号（６）で示す位置に、同じ直径の第4の杭３ａを造成する。この場合、第１の杭１ａと第4の杭３ａとのピッチは１２５０ｍｍであるため、隣接する杭１ａと杭３ａとは、径方向で２５０ｍｍの部分において重合することになる。同じようにして、次の杭１bを第１の杭としたときの第４の杭３ｂが造成される。
固化した第３の杭２ａと第２の杭１ｂとの中央部の符号（８）で示す位置に、同じ大きさの直径１５００ｍｍの第5の杭４ａが同じ手順によって造成される。次に、固化した杭２ｂと杭１ｃとの中央部の符号（９）で示す位置に、同じ直径の杭１ｂを第１の杭としたときの第５の杭４ｂが同じ手順によって造成される。図２において、造成された各杭の上端面の上側には、鉄板による養生が施されることは先に説明した場合と同様である。他の設定区間の杭についても、これまで説明してきた第１設定区間の場合と同じ手順により各杭の造成が行われる。
これら一連の工事中における地下水の悪影響は、セメント改良体４の備えている遮水性によって除去される。
【００１７】
図２に示す３本飛ばしの方式と前記のピッチで地中に図１や図２に示すように連続柱列壁Ａを造成した場合、隣接する各杭の重なり具合は次のようになる。
これまでの調査結果によると、全旋回オールケーシング掘削機を用いて掘削を行う場合、垂直精度は１／３００程度であることが知られている。この垂直精度を用いると、深さ２０ｍの地点における中心部の誤差は図４に示すように２０ｍ×１／３００≒０．０６７ｍとなる。測量誤差を１ヶ所±０．０２５と考え、施工時の垂直中心の傾斜が１８０度ずれた反対方向に発生した最悪の場合を考えると、隣接する杭同士の最悪のラップ長さは１．５００−１．２５０−０．０６７×２−０．０２５×２＝０．０６６ｍとなり、地下２０ｍの地点における隣接する杭と杭との中心間のピッチは１．２５０＋０．０６７×２＋０．０２５×２＝１．４３４ｍとなる。
したがって、連続柱列壁Ａを形成している各杭の中心線がいろいろな方向に傾斜している場合にも、隣接する杭同士のピッチは、上記の値より小さくなることはあっても大きくなることはないため、隣接する各杭は深さ方向全体にわたって十分な重なりを保っていることがわかる。このことは、本発明の堤防の決壊防止工法によって得られる効果と密接に関連している。それ故、もし堤防の堤体に掘削される縦穴１の深さが図１に示す２０ｍより深くなるような場合、隣接する杭同士のピッチは少し小さくなる方向に変化させた方が重なり具合を良くするのに役立つ。
【００１８】
本発明の堤防の決壊防止工法によると、
１．掘削に使用する全旋回オールケーシングφ１５００は、機械の高さが低く重心が下に位置するため、堤防上での作業において使用する機械の転倒等のトラブルが起こりにくくなり、全旋回オールケーシングφ１５００がセットできれば、施工作業の安全性を良くすることができる。
２．施工はオールケーシング方式であるから、周囲の地盤を緩めずに作業を行うことができる上に、オールケーシング２と連結トレミー管３とを上に引き上げながら、セメントと土、または、これらに水中不分離剤を混合したセメント改良体４を連結トレミー管３の上端開口部から打設することになるから、ほとんどの堤防において、周囲の地盤との付着性を良くし、一体化をはかることができる。また、地中に形成される連続柱列壁Ａは、従来の工法に比べて断面積が大きく、自立性が高いため、隣接する杭同士のラップによる付着、接合強度も良くすることができる。
３．セメントと土とを混合したセメント改良土に水中不分離剤を混合して連結トレミー管３の上端開口部からオールケーシング２内に投入されるため、工事が水中打設になった場合にも、各杭の品質を均一に保つことができる。もし、セメント改良体４の強度を２Ｎ／ｍｍ２程度にコントロールすると、工事の作業性を良くし、形成される連続柱列壁Ａの連続性や靭性をより良い状態に保つことができる。
４．掘削土砂を有効に利用して施工工事を行うので、施工時における残土発生と残土の搬出とを少なくして環境に優しい工事を行うことができる。
５．使用する全旋回オールケーシング掘削機は、地中に含まれる障害物に強く、玉石、転石、捨石、流木などによって影響を受けないから、工事に先立つ事前調査や用地の買収を行う必要性がなく、工事の早期着工が可能になるため、工事に要する費用を割安にすることができる。
６．工事に長期間を要するスーパー堤防の場合、一部の区間で工事が行われても、残りの多くの区間で未施工部分が残り、この部分が堤防の弱点となり河川の増水による被害を受け易くなるが、本発明の堤防の決壊防止工法では、工事に要する期間が短く堤防に弱点を作らなくてすむため、河川の増水による被害の影響を少なくすることができる。しかも、堤防の工事は増水期でも施工可能で、セメントと土との配合管理をしっかりと行えば、造成される連続柱列壁Ａの品質はセメントと混合される土質によって影響を受けないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】既設の標準的な河川堤防の芯部に、本発明に係る堤防の決壊防止工法を施した場合の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】堤防の設定された区間に、連続柱列壁を造成する場合の各杭の造成順序と造成終了後の杭と杭との重なり状態の一実施例を示す平面図である。
【図３】堤防の芯部に掘削された縦穴内にセメント改良体を投入している状態の一実施例を示す要部縦断面図である。
【図４】工事に使用する全旋回オールケーシング掘削機の垂直精度と隣接する杭と杭との重なり状態を数値計算を行って示した一実施例の平面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    縦穴
２    オールケーシング
３    連結トレミー管
４    セメント改良体
Ａ    （地中）連続柱列壁
（１）〜（９）  施工順番
１ａ    第１の杭
２ａ    第３の杭
３ａ    第４の杭
４ａ    第５の杭
１ｂ    第２の杭
【図１】
2007231641.tif 000003
【図２】
2007231641.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007231641.tif 000006