特開 2023-144731 堤防の補強構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023144731

(43)【公開日】2023-10-11

(54)【発明の名称】堤防の補強構造

(51)【国際特許分類】

   E02B 3/10 20060101AFI20231003BHJP

【ＦＩ】

E02B3/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022051855

(22)【出願日】2022-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】森安 俊介

(72)【発明者】

【氏名】持田 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】籾山 嵩

(72)【発明者】

【氏名】山崎 弘芳

(72)【発明者】

【氏名】妙中 真治

(72)【発明者】

【氏名】亀山 彰久

(72)【発明者】

【氏名】西山 輝樹

(72)【発明者】

【氏名】中山 裕章

【テーマコード（参考）】

2D118

【Ｆターム（参考）】

2D118AA02

2D118AA05

2D118BA03

2D118BA05

2D118CA07

2D118FA01

2D118FB30

2D118GA07

2D118GA09

(57)【要約】

【課題】堤体に打設される壁体を用いた堤防の補強構造において、越流時における堤体地盤の洗掘に対して効果的に壁体の地盤抵抗を保持すること。
【解決手段】堤体に打設される壁体を備え、上記堤体の長さ方向について、第１の区間と、通水性を有する領域が形成される第２の区間とが交互に設けられ、上記第１の区間における上記壁体の上端の高さは、上記通水性を有する領域よりも高い、堤防の補強構造が提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

堤体に打設される壁体を備え、
前記堤体の長さ方向について、第１の区間と、通水性を有する領域が形成される第２の区間とが交互に設けられ、前記第１の区間における前記壁体の上端の高さは、前記通水性を有する領域よりも高い、堤防の補強構造。

【請求項2】

前記通水性を有する領域は、前記第１の区間における前記壁体の上端の高さが前記第２の区間における前記壁体の上端の高さよりも高いことによって形成される、請求項１に記載の堤防の補強構造。

【請求項3】

前記通水性を有する領域は、前記壁体の上端側の領域に形成される通水孔によって形成される、請求項１に記載の堤防の補強構造。

【請求項4】

前記壁体は、鋼矢板壁を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の堤防の補強構造。

【請求項5】

前記通水性を有する領域は、前記第２の区間における前記鋼矢板壁の曲げ剛性が前記第１の区間における前記鋼矢板壁の曲げ剛性よりも低いことによって形成される、請求項４に記載の堤防の補強構造。

【請求項6】

前記第２の区間の前記鋼矢板壁は、前記第１の区間の前記鋼矢板壁に比べて水域とは反対側に張り出している、請求項４または請求項５に記載の堤防の補強構造。

【請求項7】

前記第１の区間に設けられる前記鋼矢板壁の補強部材をさらに備える、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の堤防の補強構造。

【請求項8】

前記第２の区間で、前記壁体に対して水域とは反対側の地盤に地盤改良が施されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の堤防の補強構造。

【請求項9】

前記壁体よりも水域側に並行して前記堤体に打設される追加の壁体と、
前記第１の区間において前記壁体と前記追加の壁体とを連結する連結部材と
をさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の堤防の補強構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、堤防の補強構造に関する。

【背景技術】

【0002】

河川などの堤防では、地震による堤体の亀裂や沈下、および増水時の越流に伴う堤体の浸食などによる破堤などが懸念される。この対策として、例えば特許文献１において、堤体の連続する方向に壁体を打設し、鋼管またはＨ型鋼からなる支柱によって当該壁体を補強する技術が開示されている。このような構成を採用することによって、堤体を補強する剛性を備え、堤体の崩壊を防止できる。

【0003】

また、特許文献２において、堤体の連続する方向に打設された壁体が堤体の地盤における支持層に根入れした長尺鋼矢板と堤体の下端近傍まで到達する短尺鋼矢板によって構成され、堤体地盤に位置する部位で壁体に補強部材を取付ける技術が開示されている。堤体は、洪水時における高水位の水圧に対して、根入れした壁体を介する地盤抵抗によって対抗することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－１３２１６９号公報

【特許文献2】特開２０２０－１５３０６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記のような壁体を用いた堤防の補強構造は、剛性を高めることを前提として設計されていることが多い。しかし、近年、豪雨による河川の氾濫や破堤が増加しており、越流を前提とした堤防の補強が求められている。具体的には、越流によって河川の水域とは反対側の法面や堤体地盤の洗掘が生じた場合にも壁体の傾斜や倒壊を防止することが求められている。特許文献１および特許文献２のような補強構造の場合、洗掘が生じると壁体を支える地盤抵抗を喪失し、壁体全体の傾斜や倒壊が生じる懸念がある。このために、例えば、洗掘が発生した場合でも壁体の地盤抵抗を保持するために堤防の全長にわたって壁体をより深く打設したり、洗掘自体を抑制するために堤体の水域とは反対側に地盤改良を施すことが考えられるが、経済性の観点から必ずしも好ましいとはいえない。

【0006】

そこで、本発明は、堤体に打設される壁体を用いた堤防の補強構造において、越流時における堤体地盤の洗掘に対して効果的に壁体の地盤抵抗を保持することが可能な堤防の補強構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

［１］堤体に打設される壁体を備え、上記堤体の長さ方向について、第１の区間と、通水性を有する領域が形成される第２の区間とが交互に設けられ、上記第１の区間における上記壁体の上端の高さは、上記通水性を有する領域よりも高い、堤防の補強構造。
［２］上記通水性を有する領域は、上記第１の区間における上記壁体の上端の高さが上記第２の区間における上記壁体の上端の高さよりも高いことによって形成される、［１］に記載の堤防の補強構造。
［３］上記通水性を有する領域は、上記壁体の上端側の領域に形成される通水孔によって形成される、［１］に記載の堤防の補強構造。
［４］上記壁体は、鋼矢板壁を含む、［１］から［３］のいずれか１項に記載の堤防の補強構造。
［５］上記通水性を有する領域は、上記第２の区間における上記鋼矢板壁の曲げ剛性が上記第１の区間における上記鋼矢板壁の曲げ剛性よりも低いことによって形成される、［４］に記載の堤防の補強構造。
［６］上記第２の区間の上記鋼矢板壁は、上記第１の区間の上記鋼矢板壁に比べて水域とは反対側に張り出している、［４］または［５］に記載の堤防の補強構造。
［７］上記第１の区間に設けられる上記鋼矢板壁の補強部材をさらに備える、［４］から［６］のいずれか１項に記載の堤防の補強構造。
［８］上記第２の区間で、上記壁体に対して水域とは反対側の地盤に地盤改良が施されている、［１］から［７］のいずれか１項に記載の堤防の補強構造。
［９］上記壁体よりも水域側に並行して上記堤体に打設される追加の壁体と、上記第１の区間において上記壁体と上記追加の壁体とを連結する連結部材とをさらに備える、［１］から［８］のいずれか１項に記載の堤防の補強構造。

【発明の効果】

【0008】

上記の構成によれば、第１の区間における壁体の上端の高さは、第２の区間に形成される通水性を有する領域より高いので、第２の区間に越流水が誘導され選択的に地盤の洗掘が進行する。これによって、第２の区間では壁体に対する地盤抵抗が減少するものの、第１の区間での洗掘を抑制し、全体としては効果的に壁体の地盤抵抗を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る堤防の補強構造を示す斜視図である。

【図2A】図１に示された堤防の補強構造における増水時の状況を示すＡ－Ａ線断面図である。

【図2B】図１に示された堤防の補強構造における増水時の状況を示すＢ－Ｂ線断面図である。

【図3】図１に示された堤防の補強構造における増水時の状況を示す模式的な平面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る構造を採用していない堤防の補強構造における増水時の状況を示す模式的な断面図である。

【図5】本発明の第１の実施形態の変形例に係る堤防の補強構造における鋼矢板壁の正面図である。

【図6】本発明の第１の実施形態の別の変形例に係る堤防の補強構造における鋼矢板壁の正面図である。

【図7】本発明の第１の実施形態のさらに別の変形例に係る堤防の補強構造における鋼矢板壁の正面図である。

【図8】本発明の第１の実施形態のさらに別の変形例に係る堤防の補強構造における鋼矢板壁の正面図である。

【図9】本発明の第２の実施形態に係る堤防の補強構造を示す斜視図である。

【図10】本発明の第３の実施形態に係る堤防の補強構造を示す斜視図である。

【図11】本発明の第４の実施形態に係る堤防の補強構造を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0011】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る堤防の補強構造を示す斜視図である。本実施形態において、堤防の補強構造１０は、堤体１に打設される壁体である鋼矢板壁１１と、鋼矢板壁１１を補強する鋼管杭１２とを含む。鋼矢板壁１１は、堤体１の長さ方向（ｘ方向）に配列されて互いに連結される鋼矢板によって構成される。図示された例では鋼矢板壁１１がハット形鋼矢板で構成されているが、Ｕ形鋼矢板や直線鋼矢板などの各種の鋼矢板が利用可能である。また、壁体は鋼矢板壁には限定されず、コンクリート壁などであってもよい。なお、以下の説明では、堤防に面する水域である河川２側を川表側、河川２とは反対側を川裏側ともいう。

【0012】

ここで、鋼管杭１２は、壁体全体としての剛性を増大させることによって鋼矢板壁１１を補強する。また、鋼管杭１２の根入れ深さを鋼矢板壁１１よりも深くして、より大きな地盤抵抗が得られるようにしてもよい。図示された例では鋼管杭１２が鋼矢板壁１１を構成する鋼矢板の内腹部に接するように配置されているが、例えば同じ位置にＨ形鋼を配置することによって鋼矢板壁１１を補強してもよい。あるいは、鋼矢板壁１１の途中に鋼管矢板を連結して鋼矢板壁１１を補強してもよい。なお、鋼矢板壁１１のみで十分な地盤抵抗が得られる場合は、鋼管杭１２やＨ形鋼、鋼管矢板のような補強部材は設けられなくてもよい。

【0013】

本実施形態では、堤防の補強構造１０において、堤体１の長さ方向（ｘ方向）の第１の区間Ｘ１と第２の区間Ｘ２とで、鋼矢板壁１１の上端の高さが異なる。具体的には、第１の区間Ｘ１における鋼矢板壁１１の上端の高さは、第２の区間Ｘ２における鋼矢板壁１１の上端の高さよりも高い。相対的に高い第１の区間Ｘ１における鋼矢板壁１１の上端の高さは、堤体１の天端高さにほぼ等しい。あるいは、第１の区間Ｘ１における鋼矢板壁１１の上端の高さは、堤体１の天端高さよりも高くてもよい。この場合、第１の区間Ｘ１において鋼矢板壁１１の上端は堤体１の天端から突出する。なお、図示された例において、鋼管杭１２は、第１の区間Ｘ１に配置される。

【0014】

図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ図１に示された堤防の補強構造における増水時の状況を示すＡ－Ａ線断面図およびＢ－Ｂ線断面図である。ここで、図２Ａは上記の第１の区間Ｘ１の断面図であり、図２Ｂは第２の区間Ｘ２の断面図である。図示された例では、増水によって河川２の水位が高さＨ１まで上昇している。この場合、図２Ａに示される第１の区間Ｘ１では水位が鋼矢板壁１１の上端の高さＨ１と同水準であるため越流がほとんど発生しないのに対して、図２Ｂに示される第２の区間Ｘ２では水位が鋼矢板壁１１の上端の高さＨ２よりも高いため、川表側から川裏側への越流が発生し、越流水によって川裏側で堤体１の法面の浸食および地盤の洗掘が進行する。

【0015】

このように、本実施形態に係る堤防の補強構造１０では、堤体１の長さ方向の第１の区間Ｘ１における鋼矢板壁１１の上端の高さＨ１が第２の区間Ｘ２における鋼矢板壁１１の上端の高さＨ２よりも高いことによって、図２Ｂに示したように増水時に越流水が流れる領域が形成される。本明細書では、このような領域を、通水性を有する領域という。このような通水性を有する領域が形成される第２の区間Ｘ２は、堤体１の長さ方向について第１の区間Ｘ１と交互に設けられる。

【0016】

図３は、図１に示された堤防の補強構造１０における増水時の状況を示す模式的な平面図である。上記で図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明したとおり、増水によって河川２の水位が高さＨ１まで上昇した場合、第１の区間Ｘ１では越流がほとんど発生しないのに対して、第２の区間Ｘ２では越流が発生する。つまり、図３の矢印に示すように、越流水は第２の区間Ｘ２に誘導される。そのため、第２の区間Ｘ２における川裏側の領域で洗掘Ｄが発生する一方で、第１の区間Ｘ１では洗掘が発生せず、鋼矢板壁１１に対する地盤抵抗Ｒを保持することができる。さらに、例えば洗掘が発生しない第１の区間Ｘ１に鋼矢板壁１１の補強のための鋼管杭１２を打設したり、先行して洗掘Ｄが発生することが予想される第２の区間Ｘ２で川裏側の地盤に地盤改良を施したりすることによって、洗掘の発生部位を限定した効果的な対策をすることも可能である。

【0017】

図４は、本発明の実施形態に係る構造を採用していない堤防の補強構造における増水時の状況を示す模式的な断面図である。図４の例では、堤防の補強構造として、堤体１に打設される鋼矢板壁９１と、鋼矢板壁９１を補強する鋼管杭９２とが配置される。本発明の第１の実施形態とは異なり、堤体１の長さ方向について鋼矢板壁９１の上端の高さはＨ１で一様であり、高さＨ１は堤体１の天端高さにほぼ等しい。この場合、増水によって河川２の水位が高さＨ１に到達するまでは越流は発生しないものの、水位が高さＨ１を少しでも超えた時点で堤体１の長さ方向について一様に越流が発生する。図４（ａ）に示すように、越流が発生した直後には鋼矢板壁９１および鋼管杭９２に対して十分な地盤抵抗Ｒが作用しているが、図４（ｂ）に示すように越流水による堤体１の法面および地盤の洗掘が進行すると鋼矢板壁９１および鋼管杭９２にかかる地盤抵抗Ｒが減少する。図４（ｃ）に示すように、地盤抵抗Ｒの減少によって鋼矢板壁９１または鋼管杭９２が変形して傾斜すると、堤体１の天端が沈下して越流水深δが大きくなることによって越流水の流量が増加し、洗掘が加速度的に進行する結果、堤体１の崩壊が早まってしまう。

【0018】

これに対して、本実施形態における堤防の補強構造１０では、上述したとおり、堤体１の長さ方向の第２の区間Ｘ２において通水性を有する領域が形成され、第１の区間Ｘ１における鋼矢板壁１１の上端の高さＨ１が通水性を有する領域よりも高いことによって越流水が誘導され、第２の区間Ｘ２で選択的に地盤の洗掘が進行する。これによって、第２の区間Ｘ２では鋼矢板壁１１に対する地盤抵抗Ｒが減少するものの、洗掘が発生しない第１の区間Ｘ１では鋼矢板壁１１および鋼管杭１２に対する地盤抵抗Ｒを保持することができる。第１の区間Ｘ１には鋼矢板壁１１に加えて鋼管杭１２が配置されており剛性が高いため、壁体全体の傾斜や倒壊を防ぐことができる。

【0019】

図５は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る堤防の補強構造における鋼矢板壁の正面図である（堤体１は図示されていない）。図示された例において、幅方向に連結されて鋼矢板壁１１を構成する複数の鋼矢板は、上端が高さＨ１に位置する鋼矢板１１１Ａと、上端が高さＨ２（Ｈ２＜Ｈ１）に位置する鋼矢板１１１Ｂとを含む。なお、図示された例において、高さＨ１，Ｈ２は地表面Ｇを基準にしている。鋼矢板１１１Ａと鋼矢板１１１Ｂとは、堤体１の長さ方向に３：１の割合で配列されている。図示された例では、鋼矢板壁１１のうち、鋼矢板１１１Ａが打設されている区間が第１の区間Ｘ１であり、鋼矢板１１１Ｂが打設されている区間が第２の区間Ｘ２である。第１の区間Ｘ１に配列された３枚の鋼矢板１１１Ａの中央にあたる鋼矢板１１１Ａが、鋼管杭１２によって補強されている。

【0020】

上記の図５の例のように、上端の高さが異なる鋼矢板を配列して鋼矢板壁１１を構成する場合の寸法の例について以下で説明する。上端の高さが相対的に高い鋼矢板と相対的に低い鋼矢板とが堤体の長さ方向に７：３の割合で配列され、鋼管杭による補強がない場合、それぞれの鋼矢板を幅９００ｍｍ、断面高さ３００ｍｍのハット形鋼矢板とし、低い方の鋼矢板の上端を高い方の鋼矢板の上端よりも３００ｍｍ低くしてもよい。

【0021】

図６は、本発明の第１の実施形態の別の変形例に係る堤防の補強構造における鋼矢板壁の正面図である（堤体１は図示されていない）。図示された例において、幅方向に連結されて鋼矢板壁１１を構成する複数の鋼矢板は、上端の高さが異なる鋼矢板１１１Ａ（高さＨ１）、鋼矢板１１１Ｂ（高さＨ２）および鋼矢板１１１Ｃ（高さＨ３）を含む。これらの鋼矢板の上端の高さは、Ｈ１＞Ｈ２＞Ｈ３の順で高くなっている。なお、図示された例において、高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３は地表面Ｇを基準にしている。これらの鋼矢板が、鋼矢板１１１Ａ、鋼矢板１１１Ｂ、鋼矢板１１１Ｃ、鋼矢板１１１Ｂおよび鋼矢板１１１Ａの順で、上端が階段状になるように配置される。図示された例では、鋼矢板壁１１のうち、鋼矢板１１１Ａが打設されている区間が第１の区間Ｘ１であり、鋼矢板１１１Ｂ，１１１Ｃが打設されている区間が第２の区間Ｘ２である。上端が最も高い鋼矢板１１１Ａが、鋼管杭１２によって補強されている。

【0022】

図７および図８は、本発明の第１の実施形態のさらに別の変形例に係る堤防の補強構造における鋼矢板壁の正面図である（堤体１は図示されていない）。図７に示された例では、鋼矢板壁１１を構成する、上端の高さが異なる鋼矢板１１１Ａ，１１１Ｂの上端に笠コンクリート１１２Ａ，１１２Ｂが施工される。この場合、鋼矢板壁１１の上端は、笠コンクリート１１２Ａ，１１２Ｂの上端とする。例えば図７の例のように笠コンクリート１１２Ａ，１１２Ｂの厚さ（鋼矢板の高さ方向の寸法）が同程度であれば、鋼矢板壁１１の上端は第２の区間Ｘ２よりも第１の区間Ｘ１で高くなり、第２の区間Ｘ２で形成される通水性を有する領域よりも第１の区間Ｘ１における鋼矢板壁１１の上端の高さの方が高くなる。

【0023】

図８に示された例でも同様に鋼矢板１１１Ａ，１１１Ｂの上端に笠コンクリート１１２が施工されるが、笠コンクリート１１２は第１の区間Ｘ１および第２の区間Ｘ２で上端の高さが揃えられる。この場合、第２の区間Ｘ２では鋼矢板１１１Ｂの上端と笠コンクリート１１２との間に隙間が開くことによって、また第２の区間Ｘ２では笠コンクリート１１２の下端が凹状に形成されることによって、通水孔１１３が形成される。第１の区間Ｘ１における鋼矢板壁１１の上端の高さは、通水性を有する領域である通水孔１１３よりも高い。

【0024】

上記の図８の例の場合の寸法例として、上端の高さが相対的に高い鋼矢板と相対的に低い鋼矢板とが堤体の長さ方向に５：１の割合で配列され、鋼管杭による補強がない場合、それぞれの鋼矢板を幅９００ｍｍ、断面高さ３００ｍｍのハット形鋼矢板とし、笠コンクリートの厚さを５００ｍｍとし、通水孔の高さを５４０ｍｍとしてもよい。

【0025】

（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係る堤防の補強構造を示す斜視図である。本実施形態において、堤防の補強構造２０は、堤体１に打設される壁体である鋼矢板壁２１と、鋼矢板壁２１を補強する鋼管杭１２とを含む。第１の実施形態と同様に、鋼矢板壁２１は、堤体１の長さ方向（ｘ方向）に配列されて互いに連結される鋼矢板によって構成される。堤体１の長さ方向について、第１の区間Ｘ１と第２の区間Ｘ２とが交互に設けられ、第１の区間Ｘ１における鋼矢板壁２１の上端の高さは第２の区間Ｘ２に形成される通水性を有する領域よりも高い点も第１の実施形態と同様である。第１の実施形態と同様に、鋼矢板壁２１のみで十分な地盤抵抗が得られる場合は、鋼管杭１２やＨ形鋼、鋼管矢板のような補強部材は設けられなくてもよい。ただし、第１の実施形態との相違として、第２の区間Ｘ２の鋼矢板壁２１が、第２の区間Ｘ２の鋼矢板壁２１に比べて河川２とは反対側に張り出している。

【0026】

本実施形態において、鋼矢板壁２１の張り出し形状は、例えば鋼矢板壁２１を構成する鋼矢板として異形鋼矢板を用いることで形成されてもよい。あるいは、鋼矢板壁２１をハット形鋼矢板やＵ形鋼矢板、直線鋼矢板などの通常の鋼矢板で構成する場合も、鋼矢板の幅方向両端の継手の嵌合角度には余裕が設定されているため、継手をヒンジとして鋼矢板同士を水平面内で角度をもって配置し、上述したような鋼矢板壁２１の張り出し形状を形成してもよい。

【0027】

上記のような第２の実施形態における堤防の補強構造２０では、第２の区間Ｘ２の鋼矢板壁２１が第１の区間Ｘ１の鋼矢板壁２１に比べて河川２とは反対側に張り出しているため、第２の区間Ｘ２において発生する洗掘箇所を、第１の区間Ｘ１で鋼矢板壁２１に対する地盤抵抗が発揮される部位からより遠ざけることができる。また、第２の区間Ｘ２では堤体１への浸透水による水圧に対して鋼矢板壁２１を構成する鋼矢板同士の間に水平方向の張力が作用するため、水圧による鋼矢板壁２１の水平方向の変形が生じにくい。

【0028】

（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る堤防の補強構造を示す斜視図である。本実施形態において、堤防の補強構造３０は、堤体１に打設される壁体である鋼矢板壁３１と、鋼矢板壁３１を補強する鋼管杭１２とを含む。第１の実施形態と同様に、鋼矢板壁３１は、堤体１の長さ方向（ｘ方向）に配列されて互いに連結される鋼矢板によって構成される。第１の実施形態と同様に、鋼矢板壁３１のみで十分な地盤抵抗が得られる場合は、鋼管杭１２やＨ形鋼、鋼管矢板のような補強部材は設けられなくてもよい。本実施形態では、第１の区間Ｘ１および第２の区間Ｘ２において鋼矢板壁３１の上端の高さが同じであり、第２の区間Ｘ２における鋼矢板壁３１の曲げ剛性が第１の区間Ｘ１における鋼矢板壁３１の曲げ剛性よりも低いことによって、通水性を有する領域が形成される。例えば、第２の区間Ｘ２で複数枚の鋼矢板を配列し、第２の区間Ｘ２における鋼矢板壁３１の曲げ剛性が、第１の区間Ｘ１における鋼管杭１２を含む鋼矢板壁３１の曲げ剛性よりも低くなるようにする。例えば、第２の区間Ｘ２における鋼矢板壁３１の曲げ剛性を第１の区間Ｘ１における鋼矢板壁３１の曲げ剛性の１２％以下にすると、図１０に示されたように増水した水によって鋼矢板壁３１に曲げモーメントが作用したときに、第１の区間Ｘ１における天端沈下量よりも第２の区間Ｘ２における天端沈下量が１０％程度大きくなり、第２の区間Ｘ２において選択的に越流が発生する領域が形成される。

【0029】

（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る堤防の補強構造を示す斜視図である。本実施形態において、堤防の補強構造４０は、堤体１に打設される壁体である鋼矢板壁１１と、追加の壁体である鋼矢板壁４１と、鋼矢板壁１１と鋼矢板壁４１とを連結するタイロッドなどの連結部材４３とを含む。鋼矢板壁４１は、鋼矢板壁１１よりも水域側に並行して堤体１に打設される。連結部材４３は、鋼矢板壁１１の第１の区間Ｘ１に配置される。鋼矢板壁１１，４１は二重鋼矢板壁を構成し、連結部材４３を介して引張力や先端力が伝達されることによって、補強構造全体としての剛性が向上する。なお、連結部材４３はタイロッドの他、それぞれの鋼矢板壁の頭部にまたがって設置される頂版コンクリートや、それぞれの鋼矢板壁に対して直角に設置される鋼材による壁体などであってもよい。

【0030】

上記のような第４の実施形態では、二重鋼矢板壁を含む堤防の補強構造において、越流発生時にも洗掘が発生しない第１の区間Ｘ１に鋼矢板壁１１，４１を連結する連結部材４３が配置される。従って、越流発生時にも鋼矢板壁１１の変形などによる連結部材４３の破損が生じにくく、二重鋼矢板壁の構造を維持して壁体全体の傾斜や倒壊を防ぐことができる。上記の例では第１の実施形態と同様の鋼矢板壁１１と追加の鋼矢板壁４１とが連結部材４３で連結されたが、第２の実施形態や第３の実施形態と同様の鋼矢板壁２１，３１と追加の鋼矢板壁４１とを連結部材４３で連結して二重鋼矢板壁を構成してもよい。

【0031】

（実験・解析結果）
以下では、上述したような実施形態の効果を検証するための実験および解析の結果について説明する。まず、堤防を１／１５スケールにモデル化した模型実験装置において、水域側からの越流を発生させる実験を行い、越流発生時における堤体内の鋼矢板壁の挙動について検証した。地表面は砂で形成され、深さ１０００mmである。地表面の上に堤体が砂で形成され、高さ４００ｍｍ、天端幅４００ｍｍ、堤体の延長方向長さ１０００ｍｍ、法面勾配１：２である。堤体の川裏側の法肩部には鋼矢板壁が打設されている。鋼矢板壁を構成する鋼矢板の全長（深さ方向）は１４００ｍｍ、板厚が６．０ｍｍであり、実大換算ではハット形２５Ｈ相当の剛性を有する。

【0032】

上記のような模型実験装置で越流水深２０ｍｍの越流を発生させたところ、越流水によって川裏側の法面部が浸食され、地表面の洗掘が発生した。最終的な洗掘深さは堤体の天端から５００ｍｍ（堤体の高さ４００ｍｍ＋地表面からの洗掘深さ１００ｍｍ）であった。鋼矢板壁は、水域とは反対側の方向に傾斜したが、完全な倒壊には至らなかった。鋼板の上端における水平変位は８０ｍｍであり、ここから推定される鋼矢板壁を含む堤体の天端沈下量は３．９ｍｍであった。鋼矢板壁の変形は弾性の範囲内である。また、洗掘前の地盤抵抗が三角形分布の土圧として鋼矢板に作用していたと仮定し、洗掘による水平変位８０ｍｍから逆算すると、洗掘によって喪失された地盤抵抗は３５５６２Ｎであった。

【0033】

次に、実験で得られた鋼矢板壁の挙動から、表１および表２に示すような実施例および比較例のそれぞれの場合において越流発生時における堤体内の鋼矢板壁の挙動を解析した。

【0034】

表１は、越流水深が浅い場合の解析結果を示す。実施例１では、鋼矢板壁の上端の高さが４００ｍｍの区間（第１の区間）と、３８０ｍｍの区間（第２の区間）とを、堤体の長さ方向について７：３の割合で形成した。一方、比較例１では、鋼矢板壁の上端の高さを、堤体の長さ方向について一様に４００ｍｍとした。実施例１では水位を鋼矢板壁の上端高さとほぼ同じにし、鋼矢板壁の上端の高さが３８０ｍｍの第２の区間のみで越流水深２０ｍｍの越流を発生させた。比較例１では、堤体の長さ方向の全区間で一様に、越流水深６ｍｍの越流を発生させた。なお、模型実験装置における６ｍｍの越流水深は、実大スケールにおいては９０ｍｍに相当する。越流による堤体の天端沈下量を考慮しない場合、実施例１と比較例１との越流面積（実施例１は２０ｍｍ×３０％、比較例１は６ｍｍ×１００％）は同じである（表１では、堤体の長さ１ｍあたりの越流面積が示されている）。

【0035】

【表1】

【0036】

上述のように、実施例１において洗掘が第２の区間のみで発生するのに対して、比較例１では洗掘が全区間で発生する。越流水深が大きいため、地表面を基準にした洗掘深さは実施例１の第２の区間の方が大きく、１００ｍｍに達する。これに対して、比較例１の全区間での洗掘深さは３０ｍｍである。しかし、実施例１では洗掘が発生しているのが全体の３０％にあたる第２の区間のみであるため、洗掘によって鋼矢板壁の全体で失われる地盤抵抗は比較例１の半分以下である。この結果、地盤抵抗の低下による堤体の天端沈下量も実施例１では比較例１の半分以下に抑えられる。従って、堤体の天端沈下後の越流面積は実施例１において比較例１よりも小さくなり、比としては０．８６倍である。この結果は、実施例１では、上記で図４を参照して説明した天端の沈下による越流水の流量増加が、比較例１に比べて有効に抑制されていることを示している。

【0037】

表２は、越流水深が深い場合の解析結果を示す。実施例２では、鋼矢板壁の上端の高さが４００ｍｍの区間（第１の区間）と、３７０ｍｍの区間（第２の区間）とを、堤体の長さ方向について７：３の割合で形成した。実施例３では、実施例２と同様の鋼矢板壁の第１の区間を２０ｍｍ×２０ｍｍの鋼管柱で補強した例である。一方、比較例２では、鋼矢板壁を、堤体の長さ方向について一様な高さで形成した。これらの実施例２、実施例３および比較例２について、越流による堤体の天端沈下量を考慮しない場合の越流面積が同じになるように越流を発生させた（表２では、堤体の１ｍあたりの越流面積が示されている）。具体的には、実施例２および実施例３では第１の区間での越流水深が１１ｍｍの越流を発生させた。この場合、鋼矢板壁の上端の高さが３７０ｍｍの第２の区間での越流水深は４１ｍｍになる。一方、比較例２では、堤体の長さ方向の全区間で一様に、越流水深２０ｍｍの越流を発生させた。なお、１／１５スケールにおける２０ｍｍの越流水深は、実大スケールにおいては３００ｍｍに相当する。

【0038】

【表2】

【0039】

表２の例では、表１の例よりも水位が高いため、実施例２および実施例３でも比較例２でも洗掘が全区間で発生する。ただし、実施例２および実施例３では、第２の区間における洗掘深さが大きくなる分、第１の区間における洗掘深さが抑えられる。その結果として、洗掘によって鋼矢板壁の全体で失われる地盤抵抗は、実施例２および実施例３でも比較例２でも同程度である。鋼管による補強がない実施例２では、天端沈下量も比較例２と同等であり、堤体の天端沈下後の越流面積も比較例２と同等である。表１に示した結果のように越流水深が浅い場合には実施例２の方が有利であることを考慮すると、越流水深が深い場合であっても比較例２と同等の性能が発揮されるという点で、実施例２が実用的であることが示されたといえる。一方、洗掘が小さい第１の区間において鋼矢板壁が鋼管で補強される実施例３では、鋼管の補強によって天端の水平変位が抑えられる結果、天端沈下量も小さくなり、天端沈下後の越流面積を比較例２よりも小さくすることができた（０．９０倍）。

【0040】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0041】

１…堤体、２…河川、１０，２０，３０，４０…補強構造、１１，２１，３１，４１…鋼矢板壁、１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ…鋼矢板、１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ…笠コンクリート、１１３…通水孔、１２…鋼管杭、４３…連結部材、Ｘ１…第１の区間、Ｘ２…第２の区間。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】