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もえりたかはし
5 years ago
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1 軟弱地盤における護岸復旧事例ダイニチ技研 ( 株 ) 設計調査部小林靖朋仲田健治西村角栄 1. はじめに本事例は平成 23 年 9 月 3 日 ~4 日にかけて四国中国地方を横断した台風 12 号により被災した護岸の復旧検討を行ったものである大型の台風 12 号は勢力を保ちながらゆっくりと北上したため長時間にわたり台風周辺の非常に湿った空気が流れ込み西日本から北日本にかけての広い範囲で記録的な豪雨となった鳥取県では9 月 3~4 日にかけて台風が縦断し大山を中心とした山地部において24 時間雨量で783.5mmを記録した本業務は各地盤調査で判明した緩い砂質地盤の支持力確保を主眼に検討を行い地形的制約のある中で最適な工法の選定を行ったものである表 1-1 降雨記録大山 ( 鳥取県 ) 気象庁発表値要素名 / 順位 1 位 2 位 3 位日降水量 (mm) (2011/9/3) (2011/9/2) (1990/9/19) 日最大 10 分間降水量 (mm) (2011/9/3) (2011/7/4) (2011/9/2) 日最大 1 時間降水量 (mm) (2005/8/15) (2009/7/19) (2011/9/3) 月降水量の多い方から (mm) (2011/9) (1990/9) (1994/9) 図 1-1 降雨量 2. 被災状況本被災地の状況は写真 2-1~ 写真 2-5のとおり物置小屋の倒壊家屋脇の護岸流出が発生した本河川の流線は被災箇所で直角に近い角度で湾曲しており局所的な洪水の乗り上がりによって護岸基礎地盤が洗掘されため護岸の被災に繋がったと考えられるさらに背後地からの多量の表面水の流入や浸透水の湧水があることからこれらが崩壊を助長したものと考えられる T 明間支 46 L4L417-2 至大山 B L4L413-1 県道赤松大山線写真 BM.1 H= L4L As NO BM H= As NO ドノウ EP 写真 3 写真 5 S ドノウ S 写真写真 DHWL H= 明間川 375 写真 2-1 被災状況全景図 2-1 平面図

2 写真２２写真２４下流側正面写真２３下流側断面写真２５上流側断面上流側正面３復旧する護岸の構造護岸の復旧は設計流速に対応する構造とし併せて背後地からの浸透水排除を目的にがごマット工を選定した用水路復旧 0.50 護岸かごマット工 (H=50cm,B=100cm) : 芝張 : : DHWL 1.00 吸出防止材 DL= 図３１計画断面図 : 芝張

ロッドの自沈を伴う不良土層が河床付近から3m 程度確認された (1 箇所は礫当たりのため深度未確認 ) そのため護岸の安定性を確保するうえで詳細な地盤構成地盤性状の確認が必要と判断し追加でボーリング調査を行うこととした弥山熱雲火山岩塊火山礫及び火山灰更新世溶岩流普通輝石含有紫蘇輝石黒雲母角閃石安山岩溶岩流両輝石含有黒雲母角閃石安山岩外輪山凝灰角礫岩新第三紀

3 試験年月日 4. スウェーデン式サウンディングによる事前調査被災箇所は応急対策として大型土のうによる仮復旧を行ったが沈下を伴う変状が確認されたことから簡易調査として2 箇所のスウェーデン式サウンディングを行った本被災地は地質的に大山火山の支配下にあり大山外輪山山体を侵食し谷間を埋めた火砕流堆積物で弥山熱雲の名称で呼ばれる火山岩塊火山礫及び火山灰 (Na) である結果はロッドの自沈を伴う不良土層が河床付近から3m 程度確認された (1 箇所は礫当たりのため深度未確認 ) そのため護岸の安定性を確保するうえで詳細な地盤構成地盤性状の確認が必要と判断し追加でボーリング調査を行うこととした弥山熱雲火山岩塊火山礫及び火山灰更新世溶岩流普通輝石含有紫蘇輝石黒雲母角閃石安山岩溶岩流両輝石含有黒雲母角閃石安山岩外輪山凝灰角礫岩新第三紀無斑晶安山岩無斑晶安山岩図 4-1 地質図 JIS A 1221 調査件名地点番号 ( 地盤高 ) スウェーデン式サウンディング試験台風 12 号災明間川 1 工区試験年月日スウェーデン式サウンディング試験 No.1 試験者平成 23 年 10 月 6 日矢田, 小室載荷装置の種類錘による載荷回転装置の種類人力による 1m 当たりの深さ荷重 W SW 半回転数貫入深さD 貫入量 L 半回転数記事 m kn N a m cm N SW mで礫に 2 あたり空転荷重 W SWkN 天候曇貫入量 1m 当たりの半回転数 N SW 図 4-2 SS 結果 (1) 写真 4-1 SS 状況 (1) JIS A 1221 調査件名地点番号 ( 地盤高 ) スウェーデン式サウンディング試験台風 12 号災明間川 1 工区スウェーデン式サウンディング試験 No.2 試験者平成 23 年 10 月 6 日矢田, 小室載荷装置の種類錘による載荷回転装置の種類人力による天候曇 1m 当たりの深さ荷重 W SW 半回転数貫入深さD 貫入量 L 荷重 W SW kn 貫入量 1m 当たりの半回転数 N SW 半回転数記事 m kn N a m cm N SW mで反発大となり, 終了 6 図 4-3 SS 結果 (2) 写真 4-2 SS 状況 (2)

５ボーリングによる追加調査ボーリング調査の結果基盤と呼べるようなものは確認できなかったが硬質な亜円礫を含む砂礫層が全域にわたって確認できたことからこの砂礫層を護岸の支持地盤とするものとしたただし砂礫層までの護岸根入れを確保するためには河床から最大3ｍの床掘が必要で

4 ５ボーリングによる追加調査ボーリング調査の結果基盤と呼べるようなものは確認できなかったが硬質な亜円礫を含む砂礫層が全域にわたって確認できたことからこの砂礫層を護岸の支持地盤とするものとしたただし砂礫層までの護岸根入れを確保するためには河床から最大3ｍの床掘が必要で背後地盤の崩壊を助長する可能性が高いまた安価な置き換え工法においても同様に床掘が必要であることから床掘を必要とせず地表からの施工可能な地盤改良工法を採用するものとした図５１図５２写真５１コア(BP.1) 写真５２コア(BP.2) 柱状図(BP.1) 柱状図(BP.2)

各試験結果を基にした地盤推定縦断図を以下に示す図５３地盤推定縦断図(縦横比2:1) ６改良工法の選定

形抑制としてすべり抵抗の増加が見込めるものとして固結工法のうち一次選定として深層混合処理工法

が挙げられるが前者は粘性土地盤で多く用いられるもので後者は仮設工法であるため選定から除外した表６１

5 各試験結果を基にした地盤推定縦断図を以下に示す図５３地盤推定縦断図(縦横比2:1) ６改良工法の選定工法の選定は下表の道路土工軟弱地盤対策工指針を基に沈下対策のみならず背後地盤の変形抑制としてすべり抵抗の増加が見込めるものとして固結工法のうち一次選定として深層混合処理工法薬液注入工法を選定し経済比較で深層混合処理工法を採用した固結工法には他に石灰パイル工法凍結工法はが挙げられるが前者は粘性土地盤で多く用いられるもので後者は仮設工法であるため選定から除外した表６１軟弱地盤対策工の目的と効果表６２軟弱地盤対策工の種類と効果次に支持地盤としての必要支持力構造を設定し室内配合試験を基にした設計配合量を決定をする

7. 構造決定及び配合設計深層混合処理工法はセメントなどの改良材を地中に供給し現地盤の軟弱土と改良材を強制的に混合攪拌しこれらが適度に固化することをねらった工法である図 7-1 深層混合処理工法の概要

少量の地盤変形に追従できるためであるそのため一般的なブロック積み護岸のような堅固な支持地盤は必要とされないことから改良目標値は支持地盤として評価できる最低限の地盤強度以上に設定した

粘性土地盤 - 堅いものの一軸圧縮強度 quが100kn/m2を目標値とする表 7-1 支持地盤の種類と許容支持力度 b) 形状の決定 1 地盤改良幅地盤改良幅の決定は深層混合処理工法設計

6 7. 構造決定及び配合設計深層混合処理工法はセメントなどの改良材を地中に供給し現地盤の軟弱土と改良材を強制的に混合攪拌しこれらが適度に固化することをねらった工法である図 7-1 深層混合処理工法の概要 a) 必要とする地盤支持力地盤改良によって確保する地盤支持力は設置する構造物の地盤反力から決定する必要があるがかごマット工は比較的緩い地盤でも採用されている構造物であるこれはかごマットが柔構造であり少量の地盤変形に追従できるためであるそのため一般的なブロック積み護岸のような堅固な支持地盤は必要とされないことから改良目標値は支持地盤として評価できる最低限の地盤強度以上に設定した必要とされる地盤強度は工法支持地盤の土質によって変わってくるが砂質地盤の改良を行った場合においては粘着力を付加することが可能となるため粘着力で評価する粘性土地盤として道路土工 - 擁壁工指針より粘性土地盤 - 堅いものの一軸圧縮強度 quが100kn/m2を目標値とする表 7-1 支持地盤の種類と許容支持力度 b) 形状の決定 1 地盤改良幅地盤改良幅の決定は深層混合処理工法設計施工マニュアル及び道路土工 - 擁壁工指針より次のとおりとする 1) 構造物基礎幅に左右それぞれ1m 以上拡げる 2) 荷重分散角は30 とする 3) 地盤改良深さは支持地盤と見なすことできる砂礫層に到達する深さとし 0.50mラウンドで設定する

7 図 7-2 改良幅図 7-3 荷重分散角 2 断面形状上記地盤改良幅及び地盤改良深さから求まる形状は下図のとおりとなる DHWL :1.0 深さ 30 支持改良幅図 7-4 断面形状砂礫層 c) 配合設計配合設計においては対象とする軟弱土を用いて室内配合試験を行い改良目標強度を満足する固化材の適正添加量を求めるとともに六価クロム溶出試験において改良土からの六価クロム溶出量が環境基準に定められる基準値以下 (0.05mg/l) となることを確認する必要がある本業務においては改良材に宇部三菱セメント社のユースタビラーを想定している配合設計ではユースタビラーのうち一般軟弱土用のユースタビラー 10と六価クロム溶出量の少ない特殊土用のユースタビラー 50で配合試験を行ったが本業務地の土質では一般軟弱土用のものでは基準値以上の六価クロムが検出されたため特殊土用のユースタビラー 50を使用するものとした固化材添加量 (kg/m3) ユースタビラーユースタビラー表 7-2 六価クロム溶出試験結果六価クロム溶出量 (mg/l) 基準値試験値以下 0.05 判定 OUT OK 改良材添加量は一軸圧縮強度 quの目標値 100kN/m2を基に室内試験結果から決定するものとし配合量は87kg/m3とした設計基準強度 Fc=2c/Ap Fc: 設計基準強度 =2 50/0.78 ap: 改良率 ( 左図より78%) = kN/m2 qu: 一軸圧縮強さ (c=qu/2よりqu=2c) 改良面積 Ap=0.78m2 縦断方向横断方向 d1=1.00m d2=1.00m 図 7-5 改良率

8 As E ダイセンレン47 T 明間支 As ドノウドノウ表 7-3 配合量設計基準強度 130 kn/m 2 室内配合強度ユースタビラー 50 添加量 520 kn/m 2 87 kg/m 3 ユースタビラー 50 材令 28 日固化材添加量一軸圧縮強度 qu No. kg/m 3 kn/m X= X= X= ユースタヒラー 50 一軸圧縮強さ (kn/m2) 添加量 (kg/m3) 520 ここで現場強度の平均値と室内配合強度の平均値の比は陸上工事の場合 1/3~1/4とすることが多いことから本業務では4 倍を室内配合強度とし =520kN/m2 その時の配合量 87kg/m3を設計配合量とした d) 配置計画以上の検討結果より配置計画を下図のとおりとしたここで不良土の層厚は図 5-3のとおり下流に向かって薄くなっている一方深層混合処理工法は最低改良厚を 1mとしており最下流まで改良を行うと不経済なものとなってしまうまた下流部は背後地との距離が離れ上流側で制約となっている床掘が可能であるよってこれらの総合的な判断から下流部については深層混合処理工法に代えてコンクリートによる置換えを採用した災害復旧延長 L=60m 水路工 (B500) W=3.00 L=6.00 平面図 S=1:500 至大山法覆工 ( 張芝 ) 土留かごマット工 (H=50cm,B=100cm) L4L417-2 深層混合処理工法 L=32.7m W=4.00 H=2.00 N=36 本 W=4.00 L=18.7 W=4.00 H=2.50 N=28 本 W=4.00 H=2.00 W=3.00 H=1.50 W=3.00 H=1.00 N=12 本 N=15 本 N=3 本 EP B 至赤松 L4L413-1 県道赤松大山線県道赤松大山線 D2 L4L417-1 NO BM.1 H= NO.0 明間川明間川 S S NO.3 EP コンクリート置換え深層混合処理護岸かごマット工 (H=50cm,B=100cm) BM.2 H= W=3.00 L= W=3.00 H=1.50 N=24 本改良幅 B=3.0m 6200 凡 H=1.00 H=1.50 H=2.00 H=2.50 例改良幅 B=3.0m 図 7-6 計画平面図図 7-7 改良体配置図 8. おわりに軟弱地盤対策はその目的により種々の工法が存在するため対策目的を明確にし適切な工法を選定することが重要であるさらに周辺に及ぼす影響等の施工条件も選定のポイントとなるため注意が必要となる最後に 1 点目のスウェーデン式サウンディングは礫当たりで終了としていたが 2 点目及びボーリング調査の結果を見ると地盤推定線の精度を向上させるには再調査が必要であったこれについては反省すべき点として挙げられる

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<4D F736F F D2081A E682568FCD926E94D592B28DB E94D589FC97C78C7689E62E646F63> 第 7 章地盤調査地盤改良計画第 1 節地盤調査 1 地盤調査擁壁の構造計算や大規模盛土造成地の斜面安定計算等に用いる土質定数を求める場合は平成 13 年 7 月 2 日国土交通省告示第 1113 号地盤の許容応力度及び基礎ぐいの許容支持力を求めるための地盤調査の方法並びにその結果に基づき地盤の許容応力度及び基礎ぐいの許容支持力を定める方法等を定める件 ( 以下この章において告示という