JP4675130B2 - 盛土堤体のドレーン構造及びその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、盛土堤体の補修・維持管理を簡便とするドレーン構造と、その施工方法に関する。

河川や溜池等において、一般に浸潤線（地下水位）が上昇し力学的に不安定になった盛土堤体を補修する際には様々な方法がある。例えば盛土堤体を撤去し新たに盛土を築堤する方法、現状の盛土堤体に押え盛土をする方法、盛土堤体の法面にシートを貼り付けて遮水する方法、盛土堤体内に天然材料のドレーン・フィルター材（礫、砂等）を敷設して排水する方法（例えば特許文献１参照）が一般的である。
特開２００２−１２１７２０号公報

しかし、盛土堤体を撤去し新たに盛土を築堤する方法の場合、長い工期と多大な費用を要する。特に溜池などの堤体の場合には工期が長いと作付けができない問題が生じる。
また、盛土堤体に押え盛土をする方法では、新たな用地買収の必要があり、盛土堤体の法面にシートを貼り付けて遮水する方法は、豪雨時にあまり効果が無いなどの問題がある。
そして、特許文献１のように、盛土堤体内に天然材料のドレーン・フィルター材（礫、砂等）を敷設して排水する方法の場合には、礫、砂等の天然材料の枯渇化に伴い良質な材料の入手が困難であり、礫、砂等の採取に際しては自然破壊につながる恐れがあり、長期的には礫、砂等によるドレーン・フィルター材の目詰まりの問題もあり、容易に交換等のメンテナンスができない。また、礫、砂等の敷設には大型重機や大量の材料が必要となるため、材料や重機の運搬のための工事用道路を建設する必要があることから、コストが増大する問題がある。

本発明の課題は、盛土堤体において、浸潤線を下げて力学的安定性を高めるためのドレーン構造の施工性・メンテナンス性を向上して、補修・維持管理が簡便で効果的に行えるようにすることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、盛土堤体の浸透水を裏法面側に排水するドレーン構造であって、例えば図１及び図２に示すように、盛土堤体２の裏法面側に埋設され、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材４と、盛土堤体２の裏法面側において露出する位置に、前記人工ドレーン材４の端部に接続される人工フィルター材５を備えることを特徴とする。

このように、盛土堤体の裏法面側に、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材を埋設することで、盛土堤体の浸透水（間隙水）を人工ドレーン材に通して裏法面側に排水できる。これにより盛土堤体の浸潤線（地下水位）を下げて、盛土堤体の力学的安定性が高められる。
しかも、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材を埋設すれば良いことから、礫、砂等の天然材料を埋設する場合と比べて、施工性に優れるとともに、ドレーン材の洗浄や交換等のメンテナンス性にも優れる。

また、盛土堤体の裏法面側において、人工ドレーン材に人工フィルター材を接続しておくことで、排水に伴う盛土の流出を防げる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の盛土堤体のドレーン構造であって、例えば図１に示すように、前記人工ドレーン材４は、間隔を置いて平面視で櫛形に設けられることを特徴とする。

このように、人工ドレーン材を、間隔を置いて平面視で櫛形に設けるようにすれば、全面にドレーン材を敷設する場合よりも施工が容易であり、ドレーン材の洗浄や交換等のメンテナンスも容易になる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の盛土堤体のドレーン構造であって、例えば図２に示すように、前記人工ドレーン材４は、裏法面側と反対側が盛土堤体２内で立ち上げられていることを特徴とする。

このように、人工ドレーン材を、裏法面側と反対側を盛土堤体内で立ち上げておけば、ドレーン材の集水面積を増やせる。

請求項４に記載の発明は、盛土堤体の浸透水を裏法面側に排水するドレーン施工方法であって、例えば図４から図７に示すように、盛土堤体２の裏法面側を掘削し、その掘削部２１に、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材４を敷設し、盛土堤体２の裏法面側で露出される位置に人工フィルター材５を敷設して前記人工ドレーン材４の端部に接続した後、前記掘削部２１を埋め戻して前記人工ドレーン材４と前記人工フィルター材５を盛土堤体２内に埋設することを特徴とする。

このように、盛土堤体の裏法面側の掘削部に、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材を敷設し、掘削部を埋め戻して盛土堤体内に埋設することで、請求項１に記載の発明と同様、礫、砂等の天然材料を埋設する場合と比べて、施工性に優れるとともに、ドレーン材の洗浄や交換等のメンテナンス性にも優れる。

また、人工ドレーン材の敷設後、盛土堤体の裏法面側に人工フィルター材を敷設して人工ドレーン材に接続した後、掘削部を埋め戻して人工フィルター材も盛土堤体内に埋設することで、請求項１に記載の発明と同様、排水に伴う盛土の流出を防げる。

請求項５に記載の発明は、盛土堤体の浸透水を裏法面側に排水するドレーン施工方法であって、盛土堤体２の裏法面側に、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材４を、例えば圧入や水平ボーリング等して挿入した後、盛土堤体２の裏法面側で露出される位置に人工フィルター材５を、例えば圧入や水平ボーリング等により挿入して前記人工ドレーン材４の端部に接続することにより、盛土堤体２内に前記人工ドレーン材４と前記人工フィルター材５を埋設することを特徴とする。

このように、盛土堤体の裏法面側に、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材を挿入して盛土堤体内に埋設することで、請求項１または５に記載の発明と同様、礫、砂等の天然材料を埋設する場合と比べて、施工性に優れるとともに、ドレーン材の洗浄や交換等のメンテナンス性にも優れる。

また、人工ドレーン材の挿入後、盛土堤体の裏法面側に人工フィルター材を挿入して人工ドレーン材に接続することにより、盛土堤体内に人工フィルター材も埋設することで、請求項１に記載の発明と同様、排水に伴う盛土の流出を防げる。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の盛土堤体のドレーン施工方法であって、例えば図５から図７に示すように、前記人工ドレーン材４を、間隔を置いて平面視で櫛形に敷設することを特徴とする。

このように、人工ドレーン材を、間隔を置いて平面視で櫛形に敷設することで、請求項２に記載の発明と同様、全面にドレーン材を敷設する場合よりも施工が容易であり、ドレーン材の洗浄や交換等のメンテナンスも容易になる。

本発明によれば、浸透水を人工ドレーン材に通して裏法面側に排水することにより盛土堤体の浸潤線を下げて、盛土堤体の力学的安定性を高めることができ、しかも、パイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材のため、礫、砂等の天然材料を埋設する場合と比べて、施工性に優れるとともに、ドレーン材の洗浄や交換等のメンテナンス性にも優れるといった利点が得られる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本発明を適用した一実施形態の構成を示す図１及び図２において、１は貯水、２は盛土堤体、３は底樋（樋管）、４は人工ドレーン材、５は人工フィルター材、Ｌは浸潤線である。

人工ドレーン材４は、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなるもので、盛土堤体２の裏法面側において、図１に示すように、間隔を置いて平面視で櫛形に配設して埋設されている。
また、人工ドレーン材４は、集水面積を増やすため、裏法面側と反対側が盛土堤体２内で立ち上げられている。図２の例において、人工ドレーン材４は、水平部４１と、浸潤線Ｌ部分で水平部４１に連続する垂直な立ち上がり部４２とから構成されている。

この人工ドレーン材４としては、例えば硬くて弾力性のあるＰＥＴボトルリサイクルのモノフィラメントをチューブ状に編み、ＰＥＴリサイクルのスパンボンド不織布でくるんだ暗渠排水管で、パイプ状排水材と面状排水材の両方の機能をあわせ持ち、各種排水工において効果を発揮するモノドレン（登録商標）を使用する。
このモノドレン（登録商標）は、チューブ並列構造であるため集水性に優れ、フレキシブルで地山の凹凸になじみ、耐寒性・耐微生物性・耐薬品性に優れ、長尺・軽量で運搬・取付けが容易といった特長を具備する。

人工フィルター材５は、図１及び図２に示すように、盛土堤体２の裏法面において、前述のように平面視で櫛形に配設した複数の人工ドレーン材４に接続して埋設されている。
この人工フィルター材５としては、水を通し細流土砂を通さないフィルター材を使用する。例えばＰＥＴボトルリサイクルのポリエステルを素材に、ニードルパンチ及びバインダー加工した不織布で、ファイルター性、耐久性及び強度をあわせ持ち、各種土木工事（河川、造成等）において効果を発揮するサンドフ（登録商標）を使用する。
このサンドフ（登録商標）は、不織布構造のため目詰まりを起こさない、土圧により圧縮されても高い透水性を保持する、腐食しない、軽量のため取り扱い容易で施工が簡単といった特長を具備する。

なお、図３は盛土堤体２の水みちＡ及びエロージョンゾーンＢを説明するものである。
本発明は水みちＡによるパイピングの発生・進行を防止するドレーン施工である。図１では、エロージョンゾーンＢの問題を防止するため、底樋３の周りに遮水部３１を施工している。すなわち、底樋３の周りの漏水に対して盛土堤体２を掘削することなく、薬液やモルタルなどを注入することにより遮水部３１を施工している。

次に、具体的な盛土堤体ドレーン施工方法について説明する。
図４は掘削工程を示しており、まず、図示のように、底樋３から排水して貯水１の水位を低下させてから、盛土堤体２の裏法面を部分的に地盤まで掘削して部分掘削部２１を形成する。この部分掘削部２１は地盤までの掘削底面２２から掘削法面２３が連続している。
ここで、部分掘削部２１から出た土砂は一時仮置きする。また、掘削法面２３は安定勾配を確保しておきもしくは場合によっては補強材で支保する。

その後、次の人工ドレーン材敷設工程を示した図５のように、部分掘削部２１において、底樋３と平行に人工ドレーン材４を敷設する。すなわち、掘削底面２２に沿って人工ドレーン材水平部４１を底樋３と平行に敷設して、掘削法面２３に沿って人工ドレーン材立ち上がり部４２を底樋３と平行に敷設する。
このようにして、人工ドレーン材４を、部分掘削部２１に間隔を置いて平面視で櫛形に敷設していく。図示例は部分掘削部２１に人工ドレーン材４を並べて５本敷設したものである。

その後、次の掘削部埋め戻し、人工フィルター材敷設及び近接部掘削工程を示した図６のように、隣接する部分を掘削するとともに、その掘削した土砂を既に人工ドレーン材４が敷設された部分掘削部２１に埋め戻していく（埋め戻し土砂２５参照）。この時、人工ドレーン材４の端部に接続させた状態で掘削底面２２の端部に沿って人工フィルター材５を底樋３と直角に敷設する。

その後、次の繰り返し工程を示した図７のように、図５の人工ドレーン材敷設工程、図６の次の掘削部埋め戻し、人工フィルター材敷設及び近接部掘削工程を繰り返す。
ここで、底樋３の周辺の埋め戻しの際には、底樋３にベンドナイト等で吹き付け処理を行っておく。

以上により、図８に示したように、盛土堤体２に対するドレーン構造の施工が完成する。
以上のドレーン構造によれば、盛土堤体２の一部を掘削改良するため、供用中の施工が可能である。
しかも、ドレーン及びフィルターに人工材料を使用することにより軽量で施工性が優れているので、大型の重機や大型ダンプが不要であり、狭隘な地形や敷地が狭いサイトであっても施工が可能である。従って、工期・コストともに縮減できる。

そして、施工後においては、人工ドレーン材４及び人工フィルター材５により盛土堤体２内の間隙水を排水できるため、浸潤線Ｌが低下し、盛土堤体２の土粒子間の有効応力が増大する。従って、盛土堤体２の力学的安定性が増加し、豪雨時の決壊や破堤を防ぐことができる。
また、人工ドレーン材４及び人工フィルター材５は経時的に土粒子の流入により目詰まりが発生し排水機能が低下するが、盛土堤体２の裏法面側を掘削することによる人工ドレーン材４及び人工フィルター材５の洗浄・交換等のメンテナンス作業が容易であり、メンテナンスコストを低くして機能を回復することができる。

以上の実施形態は、盛土堤体２の裏法面側を掘削して人工ドレーン材４及び人工フィルター材５を敷設したが、盛土堤体２の裏法面側に人工ドレーン材４及び人工フィルター材５を挿入して敷設しても良い。
すなわち、盛土堤体２の裏法面側において、人工ドレーン材４及び人工フィルター材５を圧入したり、水平ボーリングしてから人工ドレーン材４及び人工フィルター材５を挿入する施工方法を採用することも可能である。

図９はドレーン材とフィルター材の接続例を示すもので、人工ドレーン材４の水平部４１及び立ち上がり部４２を接続し、その人工ドレーン材４の水平部４１の先端に人工フィルター材５を接続する。すなわち、図示のように、不織布タイプの人工フィルター材５に水平部４１の先端を差し込むように挟み込んで人工ドレーン材４と接続状態にする。

以上において、盛土堤体２内に水位計もしくは間隙水圧計を設置して、浸潤線Ｌをモニタリングすることにより、盛土堤体２の安全性を随時確認するとともに、人工ドレーン材４及び人工フィルター材５のメンテナンス時期を把握する。
こうして、浸潤線Ｌの位置を定量的に把握することにより、盛土堤体２の力学的安定性を定量的に把握でき、すなわち、盛土堤体２の現在の安定性を定量的に評価・判断することができる。従って、盛土堤体２の維持補修の計画や災害時の現像把握に役立てることができる。
さらに、計測データを電話回線、インターネット等で転送することにより、災害時の避難指示等の判断材料とすることができる。

図１０は盛土堤体のモニタリングシステムの構成例を示すものである。
このモニタリングシステム例では、図示のように、貯水１中に水位計１０１を沈設して、盛土堤体２内に間隙水圧計１０２及び浸潤線計測器１０３を埋設し、盛土堤体２上に雨量計１０４を設置する。これら水位計１０１、間隙水圧計１０２、浸潤線計測器１０３及び雨量計１０４の計測データは現地計測システム１１０に送られる。
すなわち、現地計測システム１１０は、図示のように、水位計１０１、間隙水圧計１０２、浸潤線計測器１０３及び雨量計１０４の計測データをスイッチボックス１１１を介してデータロガー１１２に取り込む。そして、その計測データは、通信モデム１１３により電話回線または携帯電話回線１１６を介して通信モデム１２０に送信されて、計測用パソコン１２１に取り込まれる。

なお、以上の実施形態においては、人工ドレーン材を櫛形に敷設して設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、掘削部の全面に人工ドレーン材を並べて敷設しても良い。
また、実施形態では溜池の盛土堤体に適用したが、河川の盛土堤体にも同様に適用可能である。
さらに、人工ドレーン材や人工フィルター材の材質や形状等も実施形態に限らず任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した盛土堤体の一実施形態の構成を示す概略斜視図である。 図１の盛土堤体の要部縦断面図である。 盛土堤体の水みち及びエロージョンゾーンを説明する縦断面図（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。 本発明によるドレーン施工手順を示すもので、掘削工程を示した縦断面図（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。 次の人工ドレーン材敷設工程を示した縦断面図（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。 次の掘削部埋め戻し、人工フィルター材敷設及び近接部掘削工程を示した縦断面図（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。 次の繰り返し工程を示した縦断面図（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。 ドレーン施工完成を示した縦断面図（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。 ドレーン材とフィルター材の接続例を示す平面図（ａ）と側面図（ｂ）及び断面図（ｃ）である。 盛土堤体のモニタリングシステムの一例を示す概略構成図である。

符号の説明

２ 盛土堤体
２１ 掘削部
２２ 掘削底面
２３ 掘削法面
２５ 埋め戻し土砂
４ 人工ドレーン材
４１ 水平部
４２ 立ち上がり部
５ 人工フィルター材
Ｌ 浸潤線

Claims (6)

1. 盛土堤体の浸透水を裏法面側に排水するドレーン構造であって、
   盛土堤体の裏法面側に埋設され、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材と、
   盛土堤体の裏法面側において露出する位置に、前記人工ドレーン材の端部に接続される人工フィルター材を備えることを特徴とする盛土堤体のドレーン構造。
2. 前記人工ドレーン材は、間隔を置いて平面視で櫛形に設けられることを特徴とする請求項１に記載の盛土堤体のドレーン構造。
3. 前記人工ドレーン材は、裏法面側と反対側が盛土堤体内で立ち上げられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の盛土堤体のドレーン構造。
4. 盛土堤体の浸透水を裏法面側に排水するドレーン施工方法であって、
   盛土堤体の裏法面側を掘削し、
   その掘削部に、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材を敷設し、
   盛土堤体の裏法面側で露出される位置に人工フィルター材を敷設して前記人工ドレーン材の端部に接続した後、
   前記掘削部を埋め戻して前記人工ドレーン材と前記人工フィルター材を盛土堤体内に埋設することを特徴とする盛土堤体のドレーン施工方法。
5. 盛土堤体の浸透水を裏法面側に排水するドレーン施工方法であって、
   盛土堤体の裏法面側に、浸透水を通すパイプ状ドレーン材または面状ドレーン材の少なくとも一方からなる人工ドレーン材を挿入し、
   盛土堤体の裏法面側で露出される位置に人工フィルター材を挿入して前記人工ドレーン材の端部に接続することにより、
   盛土堤体内に前記人工ドレーン材と前記人工フィルター材を埋設することを特徴とする盛土堤体のドレーン施工方法。
6. 前記人工ドレーン材を、間隔を置いて平面視で櫛形に敷設することを特徴とする請求項４又は５に記載の盛土堤体のドレーン施工方法。

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