VI-73

令和2年度土木学会全国大会第75回年次学術講演会

鵜住居川水門工事における地下水位低下工事について
前田建設・あおみ建設・小田島組 特定共同企業体
アサヒテクノ緒方徹 佐伯英敬 梅田洋佑

正会員 〇 高橋茂吉 尾崎哲二 小坂邦興

１．はじめに岩手県釜石市の北部を流れる鵜住居川の河口部が東日本大震災による津波で甚大な被害を被った。このため河口部では津波対策として水門建設が進められている。水門の建設では施工場所を周囲の川や海から締め切るとともに地下水位を低下させる必要がある。当該地が河口部にあって水位低下範囲が比較的広く、基盤となる地層面が大きく傾斜して集水する地盤が高い透水性を示すなど、適切な地下水位低下を図るには困難が予想された。そこで地下水位低下工法としてスーパーウェルポイント工法（以降 SWP）を採用し、揚水試験、試験運転を実施して地下水位低下工事を進めた。その結果、良好な水位低下を図ることができた。本稿ではでその経緯について報告する。

２．工事概要水門工事では両岸の堰柱と 4 基の中央堰柱（左岸より P1〜P4、中心間距離 37ｍ）が構築され、堰柱間には 5 つのカーテンウオールとゲート（L=32m）が設置される。カーテンウオールの天端高は TP+14.5m、堰柱と戸当り床版の下端高は TP-6.02m であり、最深の掘削深さは TP-6.12m である。
基盤となる地質はチャート（ch）である。地層面は右岸部（TP+2m）から中央部に向かい急激に低下して TP-50ｍ近くに至り左岸部へはこのレベルで推移する。その上の礫層も右岸部（TP-5m）からゆるやかに低下して中央部では TP-17m、左岸部では TP-20m 近くとなる。礫層の上には火山灰質砂（Va）、砂質土（As）、礫質土（Ag）、盛土（B）が順に堆積する。
工事は右岸、左岸の順に河川を切り回して進めた。両岸とも水門の施工場所を中心に鋼矢板二重締切を行い、施工基面を造成したのち基礎杭（鋼管ソイルセメント杭）を施工した。その後、地下水位を低下させて掘削を進め床版、堰柱の順に構築した。

３．右岸締切部における地下水位低下（右岸）１） 揚水井戸設置の条件設定および透水係数（図１、図２参照）

水位低下範囲

右岸部（P3〜右岸堰柱）では水門設置場所（最深）を中心に上下流を階段64m
SWP16状に掘削するため、地下水位の低下を図る範囲を 79ｍ（水門軸）×64ｍ（上下流）とした。最深掘削面の地層は Ag 層にあり、直下の As 層、Va 層含め比較的透水性の低い地層である。このためスクリーンは透水性のよい礫層（Dg1 層）に設置した。不透水層は中央部（P3）近傍の柱状図をもとにTP-34.8m に設定し、帯水層の厚さを 19.8ｍ（＝-15ｍ-（-34.8ｍ））とした。
礫層の現状の水位を潮汐の影響を踏まえ TP+0.7m、目標とする水位を最深掘削面の TP-6.12m 以深に設定した。地質調査報告書

二重仮締切W3W2W1

SWP 3
SWP 4（揚水試験）

SWP 6SWP11

図１ 右岸平面図

きな透水係数を想定する必要があると指摘されていた。そこで対象地の上流側に上記の 2 本の揚水井戸（SWP）を 20ｍの離れで設置し、中間には観測井戸を設けて揚水試験を実施した。その結果、全体揚水量が 9.02 m3/min、観測井戸の水位低下量が 0.72mであった。この結果をもとに透水係数を求めたところ ｋ＝ 2.62×10-1cm/sec が得られた。
キーワード：水門工事、地下水位低下、揚水試験
連絡先：アサヒテクノ東京支社 TEL 03-6913図２ 右岸断面図- VI-73 -30.15m79m（現場透水試験）と得られていたが、一方で一桁大© Japan Society of Civil Engineers

SWP 2（揚水試験）

W4によれば礫層の透水係数は k = 1.06×10-2cm/sec9137 E-mail asahi_tokyo03@asahitechno.ne.jp

SWP1VI-73２） 試験運転以上の条件をもとに検討を進め、まず 16 本の井戸（SWP16：L=22.7m、他の SWP：L=28.7ｍ (揚水試験の 2 本を含む））を設置して揚水し、水位低下が不足の場合には井戸を順次増やすとする試験運転を計画した（図１、２参照）。観測井戸 W1～W4 を４か所に設け試験運転を行った。W1～W3 については礫層の、W4 は上位の砂質土層（As）の水位を測定できる構造とした。
井戸の運転では地盤の透水性の分布状態および既設井戸への影響を確認するため場所等を勘案して井戸を選定

令和2年度土木学会全国大会第75回年次学術講演会

標高 TP m2.0

W11.0W2▼+0.5m 施工基盤面0.0

W3▽+0.7m

W4

揚水量m3/min
50

全揚水量

初期水位4542.94

40-1.035-2.030-3.025-4.020-4.187-5.015-6.0-7.0▼-6.12m 最深掘削面
運転本数

4本

６本

８本

-8.0
10/26 10/27 10/28 10/29 10/30 10/31

11本

８本
11/1

12本
11/2

8本

11/3

12本

11/4-6.672

10-6.259-6.658512本 16本

8本

11/5

11/7

11/6011/8

図３ 水位変化図（試験運転 2015 年）

し４本⇒６本 ⇒８本⇒８本⇒12 本⇒11 本⇒８本⇒８本⇒12 本⇒16 本（全井戸）⇒8 本の順に運転した。結果を図３に示す。水位は 16 本の運転時において目標水位(TP-6.12ｍ)以深まで低下した。この時の揚水量は 42.94m3/min、SWP1 本あたりの平均揚水量は 2.68ｍ3/min であった。これらより透水係数が k = 8.79×10-2cm/sec と算出された。初期揚水量は平衡時の 1.05 倍であった。右岸締切部の掘削工事ではこの 16 本の井戸で地下水位低下工事を進めた。

４．左岸部の地下水位低下
左岸部は 1 期、２期に分けて工事を進めた。１期は左岸部の堰柱を挟んで上下流に取付擁壁部が掘削範囲となるため水位低下範囲の周長（土留内全体）は 400ｍであった。右岸部で得られた透水係数を用い、右岸部と同様の手法で SWP の本数を決定し

TP+1.0m
左岸2 期工事

3 本併用

SWP （18 本）
DW（2 本）SWP 井戸構造（ 左岸 1 期 ）井戸長34ｍ

左岸1 期工事
SWP （13 本）

41m

た（13 本）。礫層の深度が右岸部より深いため井戸長は長くL=34ｍとした。結果は良好で水位を目標の水位（堰柱部掘削床付面では TP-6.12m、取付擁壁部掘削床付面では T.P-3.62m～

TP-21.0m

95m

スクリーン長10mTP-31.0m
TP-33.0m

水位低下範囲3 本併用-4.62m）以深に低下させることができた。

約 175m

２期の水位低下範囲は中央堰柱２基を含む 95ｍ（水門軸）×41ｍ（上下流）を計画した。ここでも同じ透水係数を用い、同様の手法で本数を決定した。SWP は 18 本（新規 12 本、右岸転用
図４ 左岸平面図（１期および２期）３本、左岸 1 期転用３本）を設置した。新規 12 本の井戸長はL=27.5ｍとした。当エリアでは遮水矢板（最深掘削部）を先行施工する計画としたため、上位浅層部の Ag 層、As 層の地下水位低下不足が懸念された。そこでディープウェル（井戸長 15ｍ）を中央部に 2 本設置し、浅層部の地下水位低下を計画をした。結果は良好で水位を目標水位（堰柱部掘削床付面 TP-6.12m）以深に低下させることができた。写真１に左岸２期の施工状況を示す。

５．おわりに当該地が河口部にあり水位低下の範囲が比較的広域であること、また比較的大きな透水係数が想定されることから計画時に適切な井戸本数を得るのが困難であった。そこで右岸部において SWP 工法による揚水試験、試験施工により地盤情報を得ながら井戸本数を決定した。
その結果、水位を目標水位以深に低下させることができた。左岸部においては右岸部で得た情報を踏まえ計画を立て、同様に地下水位低下を図ることができた。
本稿が同様な大規模工事における地下水位低下計画の参考になれば幸甚です。執筆にあたり特定共同企業体にはデータの提供などお世話になりました。記してお礼を申し上げます。

© Japan Society of Civil Engineers

写真 1 左岸 2 期の施工状況（岩手県 HP より引用）- VI-73 -