第67回(2023年度)

北海道開発技術研究発表会論文

国営施設応急対策事業「鳥沼宇文地区」の施工状況に関する報告
旭川開発建設部 富良野地域農業開発事業所 ○三宅 優希
河端 輝季
荻野 修司
基幹的農業水利施設である北6号用水路においては、管水路の沈下による漏水事故等の不測の事態が発生し、農業用水の安定供給に支障を来していた。このことから、令和2年度より国営施設応急対策事業「鳥沼宇文地区」により改修工事を行っている。本稿では、本地区で実施している用水路の施工状況を報告するものである。
キーワード：設計・施工、パイプライン、泥炭

1.はじめに
国営施設応急対策事業「鳥沼宇文地区」は、富良野市及び中富良野町にまたがる受益面積 1,464ha の農業地帯であり、水稲を中心に、たまねぎ、小麦、大豆、メロン等を組み合わせた農業経営が行われている。
本地区の基幹的農業水利施設である北 6 号用水路は、
国営かんがい排水事業 空知川右岸地区（以下、基本事業と称す）にて、平成 14 年度～平成 18 年度に造成されたパイプラインである。管水路は、降雨量・降雪量の減少や土地利用の変化、及び地域の河川水位の低下による地下水位の低下等に起因して基床より下層の泥炭性軟弱土層が圧密により沈下を生じ、これにより漏水事故等の不測の事態が発生するなど、農業用水の安定供給に支障をきたしているとともに、施設の維持管理に多大な費用と労力を要している。
本事業は、施設機能を保全するための整備を行うことにより、農業用水の安定供給及び施設の維持管理の費用と労力の軽減を図り、農業生産性の維持及び農業経営の安定に資するものである。
本稿では、本地区で改修を行っている北 6 号用水路における泥炭性軟弱地盤の管水路改修の施工事例を報告する。

2.北6号用水路の概要と現状(1) 北6号用水路について
北6号用水路は、山手幹線用水路から分岐する総延長5.1kmの管水路(FRPM管、管径1200mm～2000mm)である。

図-1 本事業における北6号用水路の実施区間
北6号用水路の埋設されている富良野盆地には、泥炭を主体とした軟弱地盤が広範に分布しており、また、土壌に硫化物を含むことから腐食性の強い土壌となっている。
周辺地域では昭和46年から道営圃場整備により用水路のパイプライン化が実施されている。北6号用水路においても、基本事業でFRPM管を用いたパイプライン化が行われている。ただし、曲管等の異形管に関しては強度等の問題から、防食処理を施した上で鋼製管を用いている。
また、基本事業における沈下対策については、当時の地質調査結果及び設計基準をもとに、プレロード工法を採用している。プレロード工法は、開削を行う前に現地盤上に一定期間盛土を行って、地盤の圧密促進を図るもので、パイプ布設後の沈下を低減し、不等沈下の発生を防止する工法である。

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表-1 機能診断の結果(2) 漏水事故について
基本事業完了後の平成27年に本管基床より下層の泥炭性軟弱土層の圧密により、杭基礎構造の分岐工制水弁室との接続部に配置した伸縮可とう管の許容偏心量200mmを超えて沈下する不測の事態が発生した。その結果、可とう管に亀裂を生じ、漏水事故に至った(図-2、写真-1)。漏水箇所における沈下量は、復旧時において740mm(写真-2)を計測した。

図-2 漏水事故発生イメージ

図-3 北 6 号用水路における区間毎の健全度の違い(赤色区間が要対策と判定)
そのため、本地区では対策を講じるべきとされた3.5km を改修区間として計画している。

写真-1 漏水事故時の状況

写真-2 可とう管の偏心量の測定(740mm)
また、漏水事故後の平成29年に実施した沈下状況調査の結果、北6号用水路の総延長5.1kmのうち、69%にあたる3.5kmの区間において20cm以上の沈下が確認され、機能診断評価では健全度がS-21)とされた(表-1、図-3)。

(3)本地区における沈下対策工法について対策工法については、地質状況及び沈下要因を勘案し、施工性が良く、現況管水路断面より荷重を軽減でき、かつ鉛直荷重の広く均等な分散を可能とする工法を検討した。
泥炭層厚及びその物性が不均一であり、現況管水路の沈下は一様ではなく不同沈下が生じている状況にあること等を勘案し、基礎底面と法面にグリッド系ジオテキスタイル(以下、ジオグリッドと称す)を使用した。
これにより、支持力補強効果や不同沈下抑制を図る構造とした。
基礎材は、圧密沈下抑制の観点から先行圧密荷重以内の荷重となるように配慮し、上載荷重の軽減･分散が可能な基礎工法について比較検討のうえ、道内の他地区において実績のある「石灰系固化処理改良土」(以下、改良土と称す、写真-3)を採用した。これにより、基礎材が固化することによる、基礎工の変形抑制及び管との一体化を図ることとした。

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写真-3 石灰系固化処理改良土図-5 工事全体の施工フロー

なお、浮上防止対策としては、ジオテキスタイルによって管と地盤の構造を一体化させる「ジオテキスタ
イルによる地中構造物の浅埋設工法」(以下、浅埋設工法と称す)が官民連携新技術研究開発事業の認定を受け、(独)農村工学研究所と新技術研究開発組合により開発されており(特許第 3314191 号)、本地区ではこの工法を採用することとした。
以上より、北 6 号用水路の改修における断面図は以下の図-4 のようになる。

以下、沈下対策の根幹をなすジオグリッドの施工と改良土の製造及び施工を中心に報告する。
(1)ジオグリッドの施工について既設管を撤去し管水路仕上のあと、不同沈下抑制のためのジオグリッドを敷設する。このとき、ジオグリッドのラップ位置を合わせラップ長100mmを確保しながら敷設する。接合については、ポリエチレン製ロープ(φ4mm)でジオグリッド同士を編み込むことによって行う(写真-4)。敷設後、改良土を投入して基床部を敷均し、管を布設する(写真-5、写真-6)。

図-4 改修断面図(φ2000)

3.施工状況
本地区は令和3年度に着手した。管水路の改修工事は以下のように行われている(図-5)。
写真-4 ジオグリッドの接合部

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(浮上防止)を管上面で巻き込み、接合して一体化する(写真-8)。その後は現地盤まで現地発生土で埋戻す。

写真-5 敷設後のジオグリッド(沈下抑制)

写真-8 管上部のジオグリッド(浮上防止)(2)改良土の製造について
基礎材となる改良土については、以下のような工程で製造を行っている(図-6)。

写真-6 管の布設管の布設後、再び改良土を投入して管側部を管中心高まで埋戻し、その後、浮上防止対策のジオグリッドを管に沿わせて敷設する。

図-6 改良土製造フロー

写真-7 管体部のジオグリッド(浮上防止)

改良土製造ヤードは、空知郡上富良野町に所在する民有地を借地し、使用している。
改良土の製造に当たっては、改良土の母材となる火山灰を搬入し、盛土して整形する(写真-9)。なお、盛土の断面については、上底4.0m、下底6.0m、高さ1.0mの台形としている。

施工中、不測の大雨等により現場の水位が上昇し、管が浮上する恐れがあるため、その対策に大型土のうを設置している(写真-7)。
管体部のジオグリッドを敷設し、管頂部まで改良土によって埋戻した後は、先に敷設済みのジオグリッド
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「1m3当たり30kg」としている。

写真-9 盛土整形
続いて、盛土上に固化材を散布し(写真-10)、母材と混合攪拌する(写真-11)。固化材は石灰系であるため、水に触れると反応(発熱反応)する。それゆえに、固化材は水と接触しないよう袋に封入された状態でヤードに搬入される。攪拌は0.8m3級バックホウをベースマシンとしたスタビライザを用いて実施し、一定の面積に分割し各区割りごとに攪拌する。

写真-12 改良土の養生

4.おわりに本地区では、石灰系固化処理改良土とジオグリッドを使用することにより、管水路の沈下対策を図った。施工後1年もしくは2年経過した現時点で重大な沈下は見られないが、事業の効果を正確に把握するためには、継続したモニタリングが必要であると考えられる。今後のモニタリングによって、データの継続的な取得と蓄積に努めたい。

参考文献

写真-10 固化材散布

1)農林水産省：農業水利施設の機能保全の手引き(平成 27 年 5月)
2)社)日本石灰協会：石灰による地盤改良マニュアル(平成28年2月)

写真-11 混合攪拌
攪拌後はシートで覆い半日程度養生してから(写真12)、ダンプトラックで搬出される。このとき、製造から3日を超えないように施工する。なお、固化材の添加量については、現場における均一な混合性を確保するための必要最小添加量2)を満たし、設計基準強度100kN/m2(材齢7日強度)を満足することを期待できる
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