コスト構造改革の１年 特集

縮減事例２

法面補強工事における工法の見直しによるコスト縮減
独立行政法人水資源機構
第一調査設計課

愛知用水総合事業部
なん ぽ

まさとし

南保正俊

開発して，岐阜県から知多半島一帯に農業用水，１． はじめに水道用水，工業用水を供給する我が国初の大規模総合開発事業として，昭和３０年から同３６年にかけて建設されたものである。現在では，水需要の増

平成１
５年１０月独立行政法人水資源機構（旧水資加に対する施設の機能拡充と，施設の老朽化に対源開発公団）が発足すると同時に，水資源機構でする安全確保を図るために，昭和５６年度から水路は，中期計画（H１５．
１０〜H２０．
３）を定め，業務運施設を抜本的に改築する愛知用水二期事業を実施

営を行ってきている。

している。

この中期計画では，機構の理念として「安全で愛知用水幹線水路の総延長は約１１２km あり，良質な水を安定して安くお届けする」を掲げコス

このうち上流部の約８５km は農業用水，水道・工トの一層の抑制を図り，平成１９年度において，平業用水の共用区間，下流部の約２７km は農業用水

成１４年度を基準として比較し，１５％の総合コスト専用区間となっている。水路構造は自然流下によ縮減を達成するため設計の適正化・ライフサイクる開水路が主体であり，部分的にトンネルやサイルコストの低減を行っていくこととしている。

ホン構造となっている。開水路は自然の地形を巧

愛知用水でも，利水ユーザーの負担軽減と中期く利用して建設されているが，近年の市街化の拡計画達成のため，水路改築の合理化や水路トンネ大により，住居区域を通過する区間が増えてきル補強材料の見直しに努めコスト縮減を図っていた。これらの区間に対しては，万一，法面が崩壊る。今回は，法面補強工事において新技術の導入した場合，近隣第三者を含めた重大な二次災害がにより，コスト縮減を図ったので紹介する。

発生することが懸念される。
また，愛知用水が存在する濃尾平野から知多半

２． 法面補強工事の背景

島は，濃尾地震や南海地震などの歴史的な地震による洗礼を受けており，養老断層帯などの活断層の密集地帯である。さらに周辺の各自治体におい愛知用水は，尾張東部や知多地域の度重なる干ては東海，東南海地震等，プレート境界型の地震ばつ被害に対し，木曽川水系の水資源を総合的にによる被害想定も進められており，愛知用水は極建設マネジメント技術

2004 年 12 月号 ３１

特集 コスト構造改革の１年めて地震危険度の高い地域に属している。
以上のことから，愛知用水幹線水路のうち，民動に対して安全率が１．
０を下回っている個所については，抑止工を行う。

家等の近接する開水路については，法面の地震時・円弧滑り面法によるものと，レベル２地震動に安定性を評価し，必要な対策工の設計を行った。

対する検討は，ニューマーク法による滑動変位量の大きさによるものとした。補強が必要な個所について抑止工（アンカー工，太径棒状補強体工等）を行う。

４． 抑止工の選定

今回の補強対象とした個所については，法肩，法尻ともに用地的余裕がなく，安定形状への変更は不可能な状況であった。
また，現状の安定検討の結果から崩壊規模は３〜５m であることから，補強土工（鉄筋挿入工・太径棒状補強体工）や，グランドアンカー工・抑図―１

愛知用水幹線水路平面図

止杭工について比較検討を行った。

 鉄筋挿入工

３． 耐震性能の設定と検討

工法概要
既設盛土内に棒状補強材を築造することにより，補強材の補強効果で地盤の安定を図る工法で

愛知用水幹線水路のうち，開水路の立地条件
は，民家や構造物が近接し，盛土の崩壊等により二次的な災害が発生する可能性のある区間と，そうでない区間に分類される。
これらのことを踏まえて，次のように開水路法面の地震後の目標水準を整理した。
１）
レベル１地震動に対しては，基本的に無被害とする。
２）
レベル２地震動に対しては，地震後に盛土の変位・変形が残留してもやむを得ない。ただし，その変位量を許容値以下に抑える。

ある。

 設計の考え方
常時，地震時（レベル１）の設計では，補強材の定着力を円弧滑りの抵抗力に付加して所要安全率を満足する配置を試行的に算出し，設計する。
レベル２地震時の計算では，許容変形量を満足する配置を試行的に計算する。

 太径棒状補強体工
工法概要

既設盛土内に太径棒状補強材を築造することにより，補強材の補強効果で地盤の安定を図る工法である。

共用区間は，機能的に重要であり，かつ市街地

 設計の考え方

を通ることから解析結果および近接構造物との距

常時，地震時（レベル１）の計算では，補強材離関係，施工性，経済性等から，対策工法を選定の定着力を円弧滑りの抵抗力に付加して所要安全する。その基本方針については下記のとおりとし率を満足する配置を試行的に算出する。
レベル２地震時の計算では，許容変形量を満足た。
・円弧滑り面法による解析の結果，レベル１地震

３
２ 建設マネジメント技術

2004 年 12 月号

する配置を試行的に計算する。

コスト構造改革の１年 特集

 グランドアンカー工

検討の結果，以下の３点から設計的に最も合理的であり，経済性も問題のない太径棒状補強体工

工法概要
既設盛土内にグランドアンカーを構築すること
により，アンカーの締め付け効果，引止め効果で地盤の安定を図る工法である。

 設計の考え方

常時，地震時（レベル１，レベル２とも）において，必要抑止力最大の円弧を求め，必要抑止力を採用することとした。
１）構築径が大きいため，鉄筋挿入工に比べ本数を大幅に少なくすることができる。
２）斜面走行型施工機により補強材を施工するため，足場の設置が不要である。
３）鉄筋挿入工に比べ，仮設の段取り替えがないことから工期の短縮となる。

を求める。
必要抑止力からアンカー１本当たりの必要引張

ただし，今回の比較検討結果により，太径棒状り力を求め，アンカー材の強度，定着強度ともに補強体工を採用するに当たっては，必要引張り力以上になるよう設計する。

１）円弧滑り面層厚が５m 以下である。

 抑止杭工２）施工法面勾配が１：１．
５以下である（斜面走行型施工機の場合）。

工法概要
既設盛土内に抑止杭鋼管杭を築造し，その抑止効果で地盤の安定を図る工法である。

 設計の考え方

常時，地震時（レベル１，レベル２とも）において，必要抑止力最大の円弧を求め，必要抑止力３）固化残土処理が必要である。
といった点を考慮する必要がある。

５． おわりにを求める。
その必要抑止力を杭に荷重として作用させ，発今 回 の 法 面 補 強 工 事（約３，０００m2）に お い て生する杭体の曲げモーメントが抵抗曲げモーメン

は，上記にあるように，施工条件（法面勾配等）ト以下となるように，杭を配置する。

を検討した上で本工法の採用が可能となり，コスト縮減を図ることができた。新工法の採用に当た以上の４種類の工法について，おのおの耐震補強工の詳細設計を行い，次頁のとおり施工性，経っては，施工条件や特許等に留意しつつコスト縮減の観点からの取り組みが必要と考える。

済性等の比較検討を行った。

図―２

太径棒状補強体工施工状況図

図―３

太径棒状補強体工施工状況写真

建設マネジメント技術

2004 年 12 月号 ３３

法３４ 建設マネジメント技術

2004 年 12 月号

入工

太径棒状補強体工

グランドアンカー工

抑止

杭工

○

設計の合理性

総 合 評

価○・設計的に合理的であるが，太径棒状補強体と比較して経済性に若干劣る

工○・変位を許容す る 設 計 法 で あり，合理的である
種合◎計

太径棒状補強体法面保護工○備考（千円）

・設計的に最も合理的であり，経済性も問題ない

２６，
９００１６，
４００１０，５００ ＠１４，０００円／m2

概算直工費

・変位を許容す る 設 計 法 で あり，合理的である・斜面走行型施工機により補強材を施工するため足場が不要である

工

種合×

計

足場工
アンカー工
受圧板△△

備考（千円）
・設計的に合理的でなく，太径棒状補強体と比較して経済性にも劣る

１０２，１５０７，
３５０ ＠３，５００円／空 m3
６４，８００ ＠２
７，０００円／m
３０，０００ ＠３０，０００円／m2

概算直工費

・必要安全率を確保する設計法であり，合理的でない・削孔時，アンカー施工時に機械足場が必要となる・砂礫，玉石層等を除く N 値２０程度以下の土質・ほとんどすべての土質に適用可能に適用可能

・補強材施工時に機械足場が必要となる

工 種
概算直工費
備 考経
済性
足場工
７，
３
５０ ＠３，５００円／空 m3（概算直工費）
ロックボルト工
１３，２００ ＠８，０００円／m（延長１００m 当た
法面保護工
１０，５００ ＠１４，０００円／m2り）
合 計
３１，０５０（千円）△工

質 ・ほとんどすべての土質に適用可能

性

施

適 用 土工合足場工
鋼管杭△△△

計種

備考（千円）
・設計的に合理的でなく，太径棒状補強体と比較して経済性にも劣る

４１，１２５２，６２５ ＠３，５００円／空 m3
３８，５００ ＠７７０，０００円／本

概算直工費

・必要安全率を確保する設計法であり，合理的でない・杭打ち時に機械足場が必要となる・ほとんどすべての土質に適用可能

短挿・変位を許容する設計法ではないため，非常に多い本数のアンカーが必要になる・変位を許容する設計ではないため，非常に多い・太径棒状補強体と比較して築造径が小さいた ・構築する範囲の土質が硬質地盤の場合，施工が所・盛土に適用する場合，定着層に十分な定着力が本数の杭（もしくは非常に耐力の高い杭）が必め，本数が多くなる
不可能となる見込めない場合が想定され，その場合，定着長要になるが非常に長くなる筋

長

鉄・既設盛土内に補強材を配置することにより，地盤自体が補強され安定性が向上する
・既設盛土内に補強材を配置することにより，地・棒状補強材が届かないような大きい円弧を対象 ・棒状補強材が届かないような大きい円弧を対象
所
盤自体が補強され安定性が向上する
・ロックボルトと比較して築造径が大きいため，とする場合にも補強でき安定性が向上するとする場合にも補強でき安定性が向上する
本数が大幅に少なくなる

概 略 構 造 図（寸 法，仕 様 は目安）

工

特集 コスト構造改革の１年

コスト構造改革の１年 特集

縮減事例３遠赤外線式の歩道融雪設備について
国土交通省青森河川国道事務所機械課
さ

さ

き

ほまれ

佐々木誉

電気料金が維持管理上の負担となる事から，その１． はじめに低減は大きな課題となっています。当事務所としても新技術などを取り入れ，何種類かの融雪形式を採用し電気料の削減を図っているところです

青森市では，平成１２年５月から施行された「高が，その中の一つであり，最も広い範囲に採用し齢者，身体障害者等の公共交通機関を利用した移ている「遠赤外線式融雪設備」について今回ご紹動の円滑化の促進に関する法律」（交通バリアフ介します。

リー法）を受け，国，県，市が一体となって雪対策に取り組む事を目的とした「青森雪対策研究会」を発足させました。

２． 設備計画と整備状況

研究会では，学識経験者や市民の代表からアドバイザーとして意見をいただきながら冬期バリアフリー施策に取り組んでいく事とし，青森駅周辺

平成１６年１０月末現在の整備状況は次のとおりです。の約１１８ha を「重点整備地区」として，その周辺の２５０ha を「誘導地区」として指定し，各機関で取り組みを実施する事となっています。
青森河川国道事務所の管理路線である国道４号および７号については，平成１３〜１
７年度で，対象地区の歩道融雪設備を整備する事としており，重点整備地区についてはすでに整備が完了しています。
しかし，歩道融雪の対象区間は延長が約４km（両側延べ）と広図―１

冬期バリアフリー計画路線図範囲に及んでおり，運転にかかる

建設マネジメント技術

2004 年 12 月号 ３５

特集 コスト構造改革の１年表―１
施工年度 番号
H１
３工事名
青森地区歩道融雪施設設置工事

 久栗坂トンネル道路
融雪施設設置工事
H１３〜１４

 中央地区歩道融雪設
備工事
 古川地区歩道融雪施設設置工事
 長島一丁目歩道融雪施設設置工事
H１４

 長島二丁目歩道融雪施設設置工事
 本町地区歩道融雪施設設置工事
H１５

 橋本二丁目歩道融雪施設設置工事

H１６

 橋本一丁目歩道融雪設備設置工事

工期

主要諸元
システム名：遠赤外線アルミ合金ヒーティングシステム
H１３．
３．
２
９〜 施工区間：交差点３カ所
H１３．
１２．
２
０ 施工個所：４コーナー部（１カ所）
融雪面積：A＝９８４m２（３交差点分）
システム名：地中熱・空気熱併用融雪システム（熱源ハイブリッド型）
H１３．
１０．
２０〜
施工区間：L＝１０２m（坑外７２m＋坑内３０m）
H１４．
７．
３
１
施工個所：R４号上下線車道
融雪面積：A＝７１４m２（坑外５０４m２＋坑内２１０m２）
システム名：太陽熱蓄熱型地中熱融雪システム（ガイア融雪システム）
H１３．
１０．
２０〜
施工区間：L＝２０８m（東側９２．
６m＋西側１１５．
４m）
H１４．
５．
２
７
施工個所：R４号下り線歩道
融雪面積：A＝６５９m２（東側３２５m２＋西側３３４m２）
システム名：発熱繊維ヒーティングシステム
H１４．
３．
１
６〜 施工区間：L＝４２４m
H１５．
１．
３
１ 施工個所：R７号上下線歩道
融雪面積：A＝１，３４１m２
システム名：遠赤外線アルミ合金ヒーティングシステム
H１４．
３．
１６〜 施工区間：L＝４２５m
H１５．
１．
３
１ 施工個所：R７号下り線歩道，R４号上り線歩道
融雪面積：A＝１，６１０m２
システム名：遠赤外線アルミ合金ヒーティングシステム
H１４．
３．
１
６〜 施工区間：L＝４４１m
H１５．
１．
３
１ 施工個所：R７号上り線歩道，R４号下り線歩道
融雪面積：A＝１，５４２m２
システム名：遠赤外線アルミ合金ヒーティングシステム
H１４．
３．
１
６〜 施工区間：L＝５７６m
H１５．
１．
３
１ 施工個所：R４号上下線歩道
融雪面積：A＝１，６０７m２
システム名：遠赤外線アルミ合金ヒーティングシステム
H１５．
３．
１
１〜 施工区間：L＝６０５m
H１５．
１２．
２５ 施工個所：R４号下り線歩道
融雪面積：A＝２，４５６m２
システム名：（地中採熱＋ヒートポンプ）方式
H１６．
３．
２３〜 施工区間：L＝３３０m
H１６．
１２．
２
４ 施工個所：R４号上り線歩道
融雪面積：A＝９９０m２

備考

３． システムの概要

システムは，発熱電線と特殊なアルミ合金メッシュで構成されていますが，このアルミ合金は，写真―１０．
９０という高い放射率を有しています。
アルミ合金メッシュから出た遠赤外線は，舗装材内部で熱に変わり，融雪を促進します。
2・遠赤外線：赤外線は電磁波の１種で，人間が見る事のできる限界（赤）の０．
７µ m〜１，０００µ m

例えば，融雪に２５０W／m の熱量が必要な場合，の波長のものである。その中でも波長の長い３通常の電熱線の場合であればすべてを熱として供µ m〜１，０００µ m（遠赤外線協会）のものを遠赤給しなければなりませんが，本システムの場合に外線と言う。

は，遠赤外線により５０W／m2分の効果が発生する
2ので，２００W／m の熱供給で済む計算となります。

３６ 建設マネジメント技術

2004 年 12 月号

・放射率：与えられたエネルギーの１００％を赤外線に変換するという仮定の物体を「黒体」と呼コスト構造改革の１年 特集

図―２

通常の電熱線図―３

遠赤外線式

熱 伝 導⇒ ２００W／m2
遠赤外線⇒ ５０W／m2
２５０W／m2

熱伝導 ２５０W／m2

んでおり，物質の放射率は，黒体の放射率を１いう，行政としても推進の必要な両側面から今後とした場合との比率で表される。とも検討の必要な事項です。整備対象地区では他にも何種類かの設備を導入していますが，それぞれ一長一短があり，十分な評価はまだできていな

４． コスト改善効果

いのが現状です。
また，制御の見直しなどで改善の見込めるものもありますので，引き続き調査・観測を続けなが必要電力量を低減できるという事は，以下の３

ら，適切な運転パターンを模索するとともに，今点についてコスト改善効果が見込まれます。

後の融雪計画に生かしていきたいと考えていま受電設備の規模縮小

す。

設備能力または台数を減らす事ができる（ただし，メッシュ材等の設備費加算分をカバーできるほどではない）。
基本電気料金の低減
総容量の縮小により低減。
消費電力料の節減
最も大きなコスト改善効果。
H１
４〜１
５年度の２年間で考えた場合，遠赤外線方式での電気料金が４３百万円程かかっています。
これを通常の電熱線方式で施行していた場合で想

写真―２

設備設置前

写真―３

設備設置後定すると２５０／２００にあたる約５４百万円の支出が予想されます。よって，差し引きで約１１百万円の効果があったと評価されます。

５． まとめ

電気料の低減は，経費節減と CO2排出量削減と表―２
工 事 名
青森地区歩道融雪施設設置工事

長島一丁目歩道融雪施設設置工事
長島二丁目歩道融雪施設設置工事
本町地区歩道融雪施設設置工事
橋本二丁目歩道融雪施設設置工事
合計（単位：千円）
融雪面積
（m2）
９
８
４
１，
６
１
０
１，５
４
２
１，６
０
７２，４
５
６８，
１
９
９

平成１
４年度
平成１
５年度
電気料金年計電気料金年計
３，
３
２
６
３，
１
１
４
４，
９
０
７
４，
８
１
８
５，
４
４
７
５，
０
６
８
５，
４
３
８
５，
１
４
１
―
５，
５
９
１
１
９，
１
１
８
２
３，
７
３
２
４
２，
８
５
０

建設マネジメント技術

2004 年 12 月号 ３７