技−２４

急崖岩盤斜面における緑化被覆工について－豊平峡ダム岩盤斜面における緑化被覆工の計画と設計－

石狩川開発建設部 豊平川ダム統合管理事務所○喜澤 一史菊地 敏秋
市原 哲也

まえがき支笏洞爺国立公園特別地域内に位置する豊平峡ダムは、急崖岩盤が露出する険しい地形と、その中のわずかな適地に自生する植物が織り成す雄大な景観が特徴である。
豊平峡ダムは建設後 30 年以上が経過したことからダムの長寿命化を図るため、岩塊崩落による堤体損傷を防止する斜面対策など、重要性の高い施設等の改良を行っている。
本論の対象箇所ダム上流右岸斜面でも、ダム建設時に設置した岩盤風化抑制用の吹付モルタル被覆工が劣化により多数の亀裂や剥離が生じていたことから改良することとした。
その設計に際して、斜面の安定性を長期的に確保することを基本とし、加えて隣接する急峻な岩盤斜面の優れた景観とダム周辺の豊かな自然環境との融和を図るため、緑化による被覆を可能な限り導入することとした。これまでの岩盤斜面の緑化方法は、植生
基 材 と な る 客 土 と 植 物 の 種 子 を 混 入 し た 「 吹 付 型 」・「 構 造 物 型 」・「 マ ッ ト 型 」 な ど に よる面的な緑化が行なわれてきたが、ここでは従来工法にとらわれることなく、周辺の急崖岩盤斜面に自生する植生の生育環境をよく観察し、その状況の再現に努めることで、植生の力強い生命力に期待した安定した緑化を目指した。

1.対象斜面の概況
対象斜面は豊平峡トンネルから堤頂に至る通路に隣接した、延長 80ｍ、最大高 30ｍ、最 大 勾 配 1 ： 0 . 3 の 斜 面 で （ 図 - 1 、 3 ）、 ダ ム 建 設 時 に
掘 削 形 成 さ れ た 地 形 で あ る （ 図 - 2 ）。

対象斜面

対 象 斜 面 周 辺 の 急 崖 岩 盤 斜 面 （ 図 -3 ） に は 、 亀 裂
箇所や窪地にケヤマハンノキ、シラカンバ、ハイイヌガヤ、ヤナギ類など、斜面底部にはツルアジサイ、イワガラミ、ツタウルシ、コクワ、ヤマブドウ、ツルウ
メモドキなどのツル性植物が自生している。

図-1 対象斜面（本論改良前）
対象斜面

対象斜面
図-3

豊平峡ダム全景

図-2 掘削前の対象斜面（ダム建設時）

Kazufumi KIZAWA，Toshiaki KIKUCHI，Tetsuya ICHIHARA

2.

長期的な安定性確保のための対策工の検討

2.1

既設吹付モルタルの状況

既設吹付モルタルの亀裂・剥離、背面の岩盤との間に発生する空洞化は、湧水による岩盤浸食や乾湿・凍結融解の繰返しに起因している。
亀裂調査(図-4)に加えて赤外線・打撃による空洞化調査(図-5)を行なった結果、多数の亀裂と、表面では確認できない内部空洞が広範囲に分布していたことから、早急な対応が必要となった。

図-4 亀裂調査

2.2

対策工の基本方針

対策工の基本方針を以下の通り設定した。
① 岩盤の風化・浸食を抑制して、斜面の長期的な安定性を確保する。
② ダム周辺が有する優れた景観と豊かな自然環境という２つの魅力との融和を図る。
③ 岩盤浸食の原因である湧水処理を適切に行なう。または湧水を利活用する。
図-5 赤外線調査による空洞化確認

2.3

対策工法の検討

対策工法の検討過程を図-6 に示す。
なお、ここでいう「緑化」の定義は以下の通りである。
① 植生基盤による長期的に安定した緑化であること。
② 周辺の急峻な岩盤斜面に自生する植物と同様に、多様な植物相が成立する質の高い緑化であること。
③ ①、②の条件を満たすために、植生の根の伸長を制限しない基盤容量が十分確保された緑化であること。
また緑化による被覆を行なう場合、岩盤被覆が形成されるまでの生育期間についても、斜面の被覆機能が確保されなければならない。

対策工検討 START

対策工の基本方針•

斜面の長期的な安定性を確保する•

優れた景観と豊かな自然環境との融和•

適切な湧水処理、湧水の利活用

岩盤斜面の素地盤露出する岩盤斜面を被覆する

風化を防ぐことができない

ＮＧ

植栽で被覆する

コンクリートで被覆する（ソフト的な対策）（ハード的な対策）

全面的に部分的に部分的に全面的に被覆する

被覆する

被覆する

被覆する

湧水により長期

1：0.5 より安全性が確保で緩い勾配が必要

きない

ＮＧ

用地内に全面被覆にソフト的な対策とハード的な対策の併用収まらない

時間を要する

コンクリート擁壁を基本として、構造的に許される範囲で植生工を組み合せる。
・コンクリートフレームで長期安定性を確保

ＮＧ・復元型植生により質の高い緑化を実現

図-6 斜面対策工検討過程

2.4

対策工の概略イメージ

対策工の全体概略イメージを図-7 に示す。
① 1：0.3 の急勾配斜面部は、斜面の長期的な安定性が最重要課題であることから、ハード対策によるコンクリートフレーム構造とする。
② コンクートフレームの間隙を利用してソフト対策としての植生工を組み合せる。
③ 1：0.5 より緩い緩勾配斜面部（斜面上部）は、植生基材吹付工によるソフト対策とする。
④ コンクリートフレームの表面は、周辺斜面に自生するツル性植物が活着できるように凹凸仕上げとする。
⑤ コンクリートフレーム底部に、縦断方向に連続的な植生生育が可能な植生基盤工を設ける。
⑥ 斜面対策工事を実施する予定のある岩盤斜面に自生する植物を、工事前に採取して挿木・育苗（代替措置としてのミチゲーション）のうえ再利用する。
⑦ 岩盤斜面に自生する植物の生育環境を観察し、現地の生育環境に近づくように得られた知見を工夫・応用して対策工の設計に取り入れる。

※

岩 盤 斜 面 に 自 生 す る 植 物 の 生 息 環 境 か ら 観 察 す る こ と と し て 、「 岩 盤 の 亀 裂 に 成 立 す る 植
生 基 盤 の 状 況 」、「 水 分 の 供 給 環 境 」、「 基 根 部 の 土 壌 の 性 質 」 な ど が 挙 げ ら れ る 。

1：0.5 より緩い緩勾配斜面
植生基材吹付工
1：0.3 の急勾配斜面
コンクリートフレーム工
コンクリートフレームの間隙安定した植生工
コンクリートフレームの表面
凹凸仕上げ
コンクリートフレームの基部連続する植生基盤
図-7 対策工の全体概略イメージ図

図-8 対策工平面図※破線内が対策工の範囲

図-9 対策工のイメージ図

2.5

コンクリートフレーム工の設計

コンクリートフレームは、1：0.3 の急崖岩盤斜面部の被覆工として、地震時も含めた長期的な安定性を確保するため、背面の岩盤から支持する
ロ ッ ク ボ ル ト 構 造 と し た （ 図 - 1 0 ）。
フレームのデザインについては、勾配を一定とし、ステップを設けて秩序を持たせ、構造体としての安定感と美しさが感じられるように設計した。

3.

対策工緑化の目標像
豊平峡ダム周辺の急峻な岩盤斜面では、厳しい

図-10 コンクリートフレーム基本図環境（斜面勾配、岩盤、気象）にもかかわらず多様な植物が生育している。モデルとしたダム左岸斜面（図-11）では、自然植生の生命力と、自然の摂理によって導かれた植物と岩盤との絶妙な景観バランスが見られる。
これらを対策工緑化の目標像とし、以下のとおりに設定した。

図-11

緑化の目標とした堤体左岸の自生植生状況① 厳しい条件下で生育する自然植生の力強い生命力に期待する。
② 自生植物と岩盤が織り成す絶妙な景観バランスを、対策工においても表現する。

4.

対策工緑化の方針
目標像を踏まえて、基本方針を以下のように設定した。

① 植生基盤の長期的な安定性が確保できる工法により、良好な植生生育環境を整える。
② 自生種による復元型の緑化と、自生植物の代替地措置としてのミチゲーション(移植及び挿木)による緑化を図る。
③ 種子導入は、種子の飛来や、動物・昆虫による種子の移動など、自然の摂理に委ねる④ 斜面湧水を植生基盤に誘導することでコンクリートフレーム背面の浸食を抑制し、植生にとって生育に必要な水分供給を行なう。

復元型緑化は健全な根系が形成されることで倒伏強度が強く斜面安定性に有利である。
自生植物の挿木による緑化は復元時間の短縮効果がある。特にツル性植物は環境への適応力があり、気根がコンクリートフレームに活着することで緑化被覆による絶妙な景観バランスが期待できる。

図-12 ミチゲーション対象の植物

5.

対策工緑化の工法

5.1

コンクリートフレーム間隙植生工（段状植生工）の設計

コンクリートフレーム間隙植生工（以降段状植生工と呼ぶ）の設計にあたっては、

周 辺 の 急 峻 な 岩 盤 斜 面 に 自 生 す る 植 生 生 育 環 境 を 調 べ （ 図 - 1 3 ・ 1 4 ）、 知 り 得 た 知 見 を 工夫・応用して設計に取入れるよう努めた。
その内容を表-1 に示す。

図-14 岩盤の亀裂に生育する
自生植物の基根部

図-13 急崖岩盤に生育する自生植物の状況表-1 自生植生環境から得た知見と設計へ利用・工夫自生植生環境から学び得た知見設計への利用・工夫

急崖岩盤斜面の植生は、わずかな窪地や平坦な場所に成立していた。
岩盤の亀裂深くに植物の根が伸長することで安定生育していた。
植物が生育する岩盤の亀裂には、少量かつ、良質な土壌が確認された。
岩盤の亀裂や凹部など、水分の流路に沿って植物が生育していた。

飛来する種子の着床・発芽を促し、かつ生育を安定させるため、平坦部分を確保する。
植生基盤に砕石を用いることで、根の伸長領域である岩盤亀裂を空隙により再現する。
植物が生育する岩盤の亀裂にある土壌の性状に近い客土を、砕石の空隙に充填する。
湧水を植生工に導き、更に土壌及びシートで保水機能を高める。

段状植生工（図-15、図-16）により得られた平坦部は、周辺の植生からの飛散種子が着床・発芽しやすく、さらに落葉や枯枝などの堆積により養分が自然に供給される。また植生は乾燥に弱いため、斜面からの湧水を誘導するとともに安定した水分補給を行う
ため土壌及び保水シートで保水機能を高めた。
鋼製組立網
良質客土

保水シート
土壌流出防止シート
岩盤
充填砕石+充填土壌
図-15 施工中の段状植生工

図-16 段状植生工ユニット概念図

5.2

段状植生工の載荷試験

段状植生工は、図-17 に示す蛇篭工と鋼製組立網からヒントを得たものである。これらは、支持地盤の地形に追従する柔構造で、かつ一般的に高さ 10ｍ以下に用いられる。
したがってコンクリート擁壁との並用には、積高に起因する歪み・変位が障害となってしまう。
蛇篭工の載荷による歪み・変位特性について既往データが得られなかったため、段状植生工の縮小モデルで載荷試験を行なった。

載荷条件：①積高 H=24m②勾配 1：0.3③両側面はコンクリートフレーム工、背面は岩盤斜面により拘束される 3 辺固定
載荷方法：日本道路協会「杭基礎設計便覧」
計画最大荷重：安全率（Fs=3）を含む 5kgf/cm2
中詰材：計画最大荷重（5kgf/cm2）が確保される
一 軸 圧 縮 強 度 ｑ u ＝ 100kgf/cm

2以上の砕石蛇篭
鋼製組立網
図-17 蛇篭と鋼製組立網の積姿を使用
載荷試験は、表-2 に示す予備試験・改良試験・実証試験の 3 段階で実施した。予備試験（表-2 中，図19 ） で は 載 荷 荷 重 が 直 接 鉄 筋 に 集 中 し た た め 著 し い
変位を示した。そのため段状植生工の前面を除くかご網を撤去し、載荷荷重が中詰材により伝達する構造に改良した改良試験を行なった（表-2 中，図-20）。

図-18 試験載荷荷重経過図

最後に、図-16 に示す施工断面構造のように段状植
生 工 を 重 ね た 実 証 試 験 を 行 い 、 変 位 量 及 び 曲 げ 応 力 度 の 確 認 を 行 な っ た （ 表 - 2 ， 図 - 2 1 ）。

試験段階

試験目的と条件
目的表-2 試験段階と概要
載荷荷重と計測概要

段状植生工単体の歪み・変位の把握

P=1.9～3.5kgf/cm2

側面-自由
前面-金網有δy=11.0～21.0cm

予備試験
条件

目的
改良試験
条件
目的
実証試験
条件

段状植生工の前面以外の網を撤去し、荷重を中詰材に伝達した歪み・変位の把握
側面-3 辺固定
前面-金網有断面構造歪み・変位の把握
側面-3 辺固定
前面-金網有※P：載荷荷重

載荷試験状況

Fs=1.3～2.3
α=0.4～0.64
P=2.0～4.5kgf/cm

図-192

Fs=1.5～2.6
δy=0.9～2.5cm
α=0.59～0.63

図-20

P=6.0kgf/cm2
Fs=3.0δy=0.4～0.5cm
α=0.62～0.67

Fs：載荷荷重と設計荷重の安全率

δy：変位量

図-21α：空隙率

5.3

段状植生工の設計

構造：両端のコンクリートフレームにアンカーボルトを打込み、前面を鉄筋で押さえて沈 下 に 追 従 し た 地 震 時 の 振 れ 止 め を 設 置 し た （ 図 - 2 2 ）。
充填客土：砕石の空隙に土壌を充填するため、土壌と段状植生工

水の配合率試験（図-23）を行った（水 4：土壌 0 . 9 ）。
客土流出対策：根が生育し土壌が安定するまでの土
壌流出防止対策として、数年で微生物分解され 肥 料 と な る 生 分 解 性 シ ー ト （ 図 -26 参 照 ）を 採 用 し た （ ト ウ モ ロ コ シ 成 分 ）。

5.4

図-22 段状植生工正面図

緩勾配部被覆工の設計（植生基材吹付）

対策斜面の上部には草本類および木本類が繁茂しており、それらの根系によって斜面が安定している。このことから緩勾配部には発芽・生育の基盤となる植生基材吹付工法
を 採 用 し た （ 図 - 2 4 、 2 5 ）。

図-23 充填土壌の配合試験

図-24 吹付基材

あとがき

図-25 植生基材吹付工模式図

生育環境が厳しい急峻な岩盤斜面で緑化被覆を行なう場合、その周辺の同様な条件で自生する植生環境をよく観察し、知り得た知見を工夫・応用して設計に反映していくこと、また実施後は発芽状況・植生安定性などモニタリング調査を行ない、自然回復力の確認を継続することが重要と考える。
本検討は、年間約９万人以上の観光客が訪れるという豊平峡ダムの立地条件から、斜面の長期的な安定性という安全基盤の確保と同時に、ダム周辺の優れた景観と豊かな自然環境との融和をテコンクリートフレーム工ーマとした緑化被覆工の検討例である。
本対策工が豊平峡ダム周辺に溶け込み、さらなる魅力向上の一助となれば幸いである。
最後に、本対策工の設計およびに施工に携わった関係各位に深く感謝の意を表すものである。

〔参考文献〕

段状植生工

写真-26 完成写真（一部）1) (社)日本道路協会:「杭基礎設計便覧」
2 ) 全 国 S F 緑 化 工 法 協 会 ：「 高 次 団 粒 S F 緑 化 シ ス テ ム 」 パ ン フ レ ッ ト