JP7041330B2

JP7041330B2 - ため池堤体の遮水性ゾーンに用いる人工刃金土

Info

Publication number: JP7041330B2
Application number: JP2019150729A
Authority: JP
Inventors: 尚宏大坪
Original assignee: 大坪Ｇｓｉ株式会社
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2039-07-31
Also published as: JP2021025396A

Description

本発明は、降水量が少なく、流域の大きな河川に恵まれない地域などで、農業用水を確保するために水を貯え取水ができるよう人工的に造成された池（ため池）の堤体用の遮水材料である人工刃金土に関する。

代表的な傾斜遮水ゾーン型ため池の堤体の構造は、図１の堤体盛土断面に示すように、堤体盛土の遮水性部分より上流側に位置し、遮水性部分のトランジション的機能を目的とした抱土、ため池堤体の遮水を目的とした刃金土、堤体盛土の下流側に位置し、堤体の安定性を保つ機能を有するさや土等で構成されている。ため池の整備に関しては、「土地改良事業設計指針「ため池整備」（平成２７年５月）」（農林水産省農村振興局整備部監修，公益社団法人農業農村工学会発行）に準拠して実施されている。その中で、施工に用いられる材料判定の一つである「遮水性」に関して、「締固めた土質材料の透水係数が１×１０^－７ｍ／ｓｅｃより小さい場合を目安とする」と定義されている。併せて、「一般に、遮水性を確保するための粒度としては、０．００５ｍｍ以下の粘土分を５％程度以上含有していることが目安」としている。また、農林水産省で建設した主なゾーン型フィルダム（ため池に類似）における材料の遮水性ゾーン粒度範囲、半透水性ゾーン粒度範囲、遮水性ゾーン粒度範囲が掲載されている。従って、ため池用刃金土の粒度範囲もこの遮水性ゾーン粒度範囲内に収まることが望ましい。ため池は全国に約２０万ヶ所存在し、最近の豪雨・地震等の自然災害により、老朽化した多くのため池が被災しているため、ため池整備事業の増加及び遮水材の需要増加が想定され、防災改修工事に必要な堤体盛土の確保が重要となっている。しかし、堤体の遮水性ゾーンに用いる刃金土に求められる物性値を満たす山土の枯渇に伴い、人工刃金土の開発が行われている。

以下、従来の技術について説明する。遮水土木構造物を構成する老朽化土などの土壌にベントナイトなどの膨潤性層状珪酸塩鉱物を混合させ、遮水性能及び土質機能を向上させる土質改良方法（例えば、特許文献１参照）、ため池の底部に沈殿、堆積している底泥に固化材を攪拌、混合し盛土材とする方法（例えば、特許文献２参照）、土堰堤の改築する部分の築堤土を掘削除去し、この掘削築堤土に土壌改良剤を適量混合して連続ミキサーで攪拌することにより改良土とし盛土を構築する方法（例えば、特許文献３参照）などがある。

特許文献１の方法は、遮水土木構造物を構成する老朽化土などの土壌にベントナイトなどの膨潤性層状珪酸塩鉱物を混合させ、遮水性能及び土質機能を向上させる土質改良方法、また、ため池の堤体の老朽化した刃金土などをこの方法により土質改良させ、再利用、リサイクルした築堤用刃金土である。

特許文献２の方法は、ため池の底部に沈殿、堆積している底泥に固化材を攪拌、混合し混合物を得る攪拌混合工程と、前記攪拌混合工程で得られた混合物を所定の養生期間養生し固化させて固化混合物を得る養生工程と、前記養生工程で得られた固化混合物を所望の大きさに破砕し破砕片を得る破砕工程とを備え、前記所定の養生期間は１日～５日程度の範囲内の期間であることを特徴とする盛土材である。

特許文献３の方法は、土堰堤の改築する部分の築堤土を掘削除去し、この掘削築堤土にベントナイトなどの土壌改良剤を適量混合して連続ミキサーで攪拌することにより改良土とし、この改良土を元の土堤防の掘削除去した部分に戻し、敷均と転圧を繰り返すことにより盛土を構築する方法である。

特開２００５－３２５６１６号公報特開２０００－２４８５３８号公報特開２００５－２１２０６３６号公報

上記の特許文献１に記載された従来の方法では、ベントナイトは採掘可能な鉱床が限られるため高価であり添加使用した人工刃金土の価格も高価となる。特許文献２に記載された方法では、固化材の混合、数日間の養生、粒度調整の行程が必要で、連続処理が不可能で、処理費用も高価となる。特許文献３に記載された方法では、中性土壌改良剤、石膏系の中性土壌改良剤、ベントナイト、セメントと石膏系を組み合わせた土壌改良剤の内の何れかである土壌改良剤が必要であり、処理費用も高価となる。いずれも以前利用されてきた山土の価格で利用できない。

本発明は、低価格の原料選択、低コストの処理を実現することにより、前述の欠点を解決しようとするものである。

上記の目的を達成するために種々検討した結果、建築工事及び土木工事などで建設副産物として発生する建設発生土に石灰を添加して土質改良処理を施した改良土を主原料とし、有明粘土と呼称されている優れた遮水性を持つ有明海沿岸地域に広く分布する沖積海成粘土を添加し、均一混合して双方の特長を併せ持つ人工刃金土とすることにより本発明の目的が達成できることを見いだした。

課題解決手段は、刃金土に求められる透水係数、粒度範囲、粘着力等の物性値に関して、上記の改良土と沖積海成粘土の値を把握し、刃金土に求められる物性値を満足する両者の混合割合範囲を定めることにより、本発明の目的が達成できることを見いだした。

上記の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、建築工事及び土木工事などで建設副産物として発生する建設発生土に石灰を添加して土質改良処理を施した改良土の透水係数は１×１０^－６ｍ／ｓｅｃで、刃金土に求められる物性値より大きいが、これを主原料として用い、透水係数が１×１０^－１１ｍ／ｓｅｃで刃金土に求められる物性値より４桁小さく、有明粘土と呼称されている優れた遮水性を有する有明海沿岸地域に広く分布する沖積海成粘土とを重量比８５：１５ないし６５：３５の割合で混合することにより、透水係数が刃金土に求められる物性値の１×１０^－７ｍ／ｓｅｃ以下、また、他の物性値も人工刃金土として利用することができる値となり、本発明が達成できることを見いだした。

上記したように本発明を実施することにより、安価な改良土と沖積海成粘土を使用して、低コストの処理を行い、堤体の遮水性ゾーンに用いる刃金土に求められる物性値を満たす人工刃金土を以前から利用されてきた山土の価格で提供できる。

ため池の堤体盛土断面図である。実施例の改良土を製造した施設である。実施例の改良土の写真である。実施例の有明粘土と呼称されている沖積海成粘土の写真である。実施例の粒度分布図である。

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。なお、各例中の配合成分の割合は質量％で表す。

図２は、建築工事及び土木工事などで建設副産物として発生する建設発生土に石灰を添加して土質改良処理を行っている処理施設の写真である。図３はこの施設で製造された改良土の写真である。この改良土の粒子密度は２．６６０ｇ／ｃｍ^３で、「ため池整備設計指針」に掲載されている刃金土の２．６ｇ／ｃｍ^３以上を満たしている。締固め強度は、路床材、盛土材としての値を超えており、路床材、盛土材として出荷している。図５中に改良土と記載しているこの改良土の粒度分布は、図５に破線で示している遮水性ゾーン粒度範囲内であるが、０．００５ｍｍ以下の粘土分を５％程度以上含有していることが目安とされている値は、１％程度である。透水係数は１×１０^－６ｍ／ｓｅｃであり、「ため池整備設計指針」に掲載されている刃金土の１×１０^－７ｍ／ｓｅｃ以下の値を満たしていない。これらのことから、この改良土は、刃金土としては利用できない。

図４は有明粘土と呼称されている有明海沿岸地域に広く分布する沖積海成粘土の写真である。この有明粘土の粒子密度は２．７６７ｇ／ｃｍ^３で、「ため池整備設計指針」に掲載されている刃金土の２．６ｇ／ｃｍ^３以上を満たしている。締固め強度は、測定可能な最低値以下で、刃金土として利用できない。図５中に有明粘土と記載しているこの有明粘土の粒度分布は、図５に破線で示している遮水性ゾーン粒度範囲を大きく外れており、刃金土として利用できない。透水係数は１×１０^－１１ｍ／ｓｅｃで、「ため池整備設計指針」に掲載されている刃金土の１×１０^－７ｍ／ｓｅｃ以下の値を満たしており、優れた遮水性を有している。

改良土と有明粘土を重量比６５：３５で均一に混合した本発明の人工刃金土の粒子密度は、２．６９７ｇ／ｃｍ^３で、「ため池整備設計指針」に掲載されている刃金土の２．６ｇ／ｃｍ^３以上を満たしている。締固め強度は、堤体等の盛土材としての値を超えていた。図５中に６５：３５と記載している改良土と有明粘土とを重量比６５：３５の割合で混合した人工刃金土の粒度分布は、図５に破線で示している遮水性ゾーン粒度範囲内で、０．００５ｍｍ以下の粘土分の値は７％程度である。また、透水係数は１×１０^－９ｍ／ｓｅｃであり、刃金土の１×１０^－７ｍ／ｓｅｃ以下の値を満たしており、人工刃金土として利用できることを示している。

改良土と有明粘土の割合を重量比８５：１５で均一に混合した本発明の人工刃金土の粒子密度は、２．６７６ｇ／ｃｍ^３で、「ため池整備設計指針」に掲載されている刃金土の２．６ｇ／ｃｍ^３以上を満たしている。締固め強度は、堤体等の盛土材としての値を超えていた。図５中に８５：１５と記載している改良土と有明粘土とを重量比８５：１５の割合で混合した人工刃金土の粒度分布は、図５に破線で示している遮水性ゾーン粒度範囲内で、０．００５ｍｍ以下の粘土分の値は５％程度である。また、透水係数は１×１０^－８ｍ／ｓｅｃであり、刃金土の１×１０^－７ｍ／ｓｅｃ以下の値を満たしており、人工刃金土として利用できることを示している。

本発明の人工刃金土は、建築工事及び土木工事などで建設副産物として発生する建設発生土に石灰を添加して土質改良処理を施した改良土を主原料とし、有明粘土と呼称されている有明海沿岸地域に広く分布する沖積海成粘土添加し、撹拌混合して得られる。これは、「ため池整備設計指針」に示されている刃金土の物性値に合致するものであり、以前から利用されてきた山土の価格で提供できる。

Claims

建築工事及び土木工事などで建設副産物として発生する建設発生土に石灰を添加して土質改良処理した改良土と、有明粘土と呼称されている有明海沿岸地域に広く分布する沖積海成粘土とを重量比８５：１５ないし６５：３５の割合で撹拌混合し、粒度分布が傾斜遮水ゾーン型ため池堤体の遮水性ゾーンに用いる刃金土の粒度範囲内、０．００５ｍｍ以下の粘土分が５％以上、粒子密度が２．６ｇ／ｃｍ^３以上、透水係数が１×１０^－７ｍ／ｓｅｃ以下としたことを特徴とする人工刃金土