特開 2025-17736 堤体補強構造

(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】P2025017736

(43)【公開日】2025-02-06

(54)【発明の名称】堤体補強構造

(51)【国際特許分類】

   E02B 3/12 20060101AFI20250130BHJP

   E02D 3/12 20060101ALI20250130BHJP

   E02D 27/28 20060101ALI20250130BHJP

【ＦＩ】

E02B3/12

E02D3/12 102

E02D27/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023120930

(22)【出願日】2023-07-25

(71)【出願人】

【識別番号】000150110

【氏名又は名称】株式会社竹中土木

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小森 寛之

(72)【発明者】

【氏名】尾山 雄基

(72)【発明者】

【氏名】森 守正

(72)【発明者】

【氏名】小西 一生

【テーマコード（参考）】

2D040

2D118

【Ｆターム（参考）】

2D040AA01

2D040AB03

2D040BA06

2D040BB01

2D040BD05

2D040CA01

2D118AA02

2D118BA02

2D118CA07

2D118DA01

2D118FA01

2D118FB39

(57)【要約】

【課題】堤体の洗堀を抑制することを目的とする。
【解決手段】堤体補強構造は、堤体２０と、堤体２０の内部に堤体２０に沿って連続して設けられる壁状地盤改良部３０と、壁状地盤改良部３０の長手方向に間隔を空けて設けられ、壁状地盤改良部３０から河川１２側へ突出する複数の凸状地盤改良部４０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

堤体と、
前記堤体の内部に該堤体に沿って連続して設けられる壁状地盤改良部と、
前記壁状地盤改良部の長手方向に間隔を空けて設けられ、該壁状地盤改良部から水域側へ突出する複数の凸状地盤改良部と、
を備える堤体補強構造。

【請求項2】

前記凸状地盤改良部は、前記壁状地盤改良部から該壁状地盤改良部の壁厚方向に突出する、
請求項１に記載の堤体補強構造。

【請求項3】

前記凸状地盤改良部は、平面視にて、前記壁状地盤改良部から該壁状地盤改良部の壁厚方向に対して傾斜する方向に突出する、
請求項１に記載の堤体補強構造。

【請求項4】

前記堤体は、前記水域としての河川に沿って設けられ、
前記凸状地盤改良部は、平面視にて、前記壁厚方向に対して前記河川の上流側又は下流側へ傾斜する、
請求項３に記載の堤体補強構造。

【請求項5】

前記凸状地盤改良部は、少なくとも前記堤体の下端部から上部に亘って形成される、
請求項１に記載の堤体補強構造。

【請求項6】

前記壁状地盤改良部及び前記凸状地盤改良部は、柱状改良体によって形成される、
請求項１～請求項５の何れか１項に記載の堤体補強構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、堤体補強構造に関する。

【背景技術】

【0002】

地盤改良体によって堤体を補強する補強構造が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－０３２６９０号公報

【特許文献2】特開２０１５－０８１４３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、河川やため池等の堤体に沿って壁状地盤改良体を形成することにより、堤体を補強することが考えられる。

【0005】

しかしながら、この場合、河川やため池等の増水時に、壁状地盤改良体の表面に沿って堤体が洗堀され、堤体の流出量（欠損量）が増加する可能性がある。

【0006】

本発明は、上記の事実を考慮し、堤体の洗堀を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の堤体補強構造は、堤体と、前記堤体の内部に該堤体に沿って連続して設けられる壁状地盤改良部と、前記壁状地盤改良部の長手方向に間隔を空けて設けられ、該壁状地盤改良部から水域側へ突出する複数の凸状地盤改良部と、を備える。

【0008】

請求項１に係る堤体補強構造によれば、壁状地盤改良部は、堤体の内部に当該堤体に沿って連続して設けられる。この壁状地盤改良部には、複数の凸状地盤改良部が設けられる。複数の凸状地盤改良部は、壁状地盤改良部の長手方向に間隔を空けて設けられ、当該壁状地盤改良部から水域側へ突出する。

【0009】

これにより、河川やため池等の増水時に、堤体に沿って流れる水流が、複数の凸状地盤改良部によって減速される。この結果、堤体の洗堀が抑制されるため、堤体の流出量（欠損量）を低減することができる。

【0010】

請求項２に記載の堤体補強構造は、請求項１に記載の堤体補強構造において、前記凸状地盤改良部は、前記壁状地盤改良部から該壁状地盤改良部の壁厚方向に突出する。

【0011】

請求項２に係る堤体補強構造によれば、凸状地盤改良部は、壁状地盤改良部から当該壁状地盤改良部の壁厚方向に突出する。これにより、凸状地盤改良部の施工性が向上する。

【0012】

請求項３に記載の堤体補強構造は、請求項１に記載の堤体補強構造において、前記凸状地盤改良部は、平面視にて、前記壁状地盤改良部から該壁状地盤改良部の壁厚方向に対して傾斜する方向に突出する。

【0013】

請求項３に係る堤体補強構造によれば、凸状地盤改良部は、平面視にて、壁状地盤改良部から壁厚方向に対して傾斜する方向に突出する。

【0014】

ここで、壁状地盤改良部の壁厚方向に対する凸状地盤改良部の傾斜角度を増減することにより、河川やため池等の増水時に堤体に沿って流れる水流の減速率を調整することができる。したがって、河川やため池等の増水時に、堤体の洗堀を効率的に抑制することができる。

【0015】

請求項４に記載の堤体補強構造は、請求項３に記載の堤体補強構造において、前記堤体は、前記水域としての河川に沿って設けられ、前記凸状地盤改良部は、平面視にて、前記壁厚方向に対して前記河川の上流側又は下流側へ傾斜する。

【0016】

請求項４に係る堤体補強構造によれば、堤体は、河川に沿って設けられる。そして、凸状地盤改良部は、平面視にて、壁状地盤改良部の壁厚方向に対して河川の上流側又は下流側に傾斜する。

【0017】

ここで、壁状地盤改良部の壁厚方向に対して河川の上流側に凸状地盤改良部を傾斜させると、河川の増水時に、堤体に沿って流れる水流を減速させることができる。これにより、堤体の洗堀が抑制される。

【0018】

一方、壁状地盤改良部の壁厚方向に対して河川の下流側に凸状地盤改良部を傾斜させると、河川の増水時に、堤体に沿って流れる水流を減速させ、且つ乱流の発生を抑制することができる。これにより、堤体の洗堀が抑制される。

【0019】

したがって、例えば、河川の増水時に堤体に沿って流れる水流の特性に応じて、壁状地盤改良部の壁厚方向に対する凸状地盤改良部の傾斜方向を使い分けることにより、堤体の洗堀を効率的に抑制することができる。

【0020】

請求項５に記載の堤体補強構造は、請求項１に記載の堤体補強構造において、前記凸状地盤改良部は、少なくとも前記堤体の下端部から上部に亘って形成される。

【0021】

請求項５に係る堤体補強構造によれば、凸状地盤改良部は、少なくとも堤体の下端部から上部に亘って形成される。これにより、河川やため池等の増水時に、少なくとも堤体の下端部から上部に亘って堤体の洗堀を抑制することができる。

【0022】

請求項６に記載の堤体補強構造は、請求項１～請求項５の何れか１項に記載の堤体補強構造において、前記壁状地盤改良部及び前記凸状地盤改良部は、柱状改良体によって形成される。

【0023】

請求項６に係る堤体補強構造によれば、壁状地盤改良部及び凸状地盤改良部は、柱状改良体によって形成される。ここで、柱状改良体は、小型の施工機械によって施工することができる。したがって、狭小な堤体に対しても、壁状地盤改良部及び凸状地盤改良部を施工することができる。

【発明の効果】

【0024】

以上説明したように、本発明によれば、堤体の洗堀を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】一実施形態に係る堤体補強構造が適用された堤体を示す横断面図である。

【図2】図１の２－２線断面図である。

【図3】図３の一部拡大断面図である。

【図4】一実施形態に係る堤体補強構造の変形例が適用された堤体を示す図３に対応する断面図である。

【図5】一実施形態に係る堤体補強構造の変形例が適用された堤体を示す図３に対応する断面図である。

【図6】比較実験に用いた循環水槽を示す縦断面図である。

【図7】（Ａ）は、比較実験で用いた実施例に係る堤体模型を示す平面図であり、（Ｂ）は、図７（Ａ）の７Ｂ－７Ｂ線断面図である。

【図8】（Ａ）は、比較実験で用いた比較例１に係る堤体模型を示す平面図であり、（Ｂ）は、図８（Ａ）の８Ｂ－８Ｂ線断面図である。

【図9】（Ａ）は、比較実験で用いた比較例２に係る堤体模型を示す平面図であり、（Ｂ）は、図９（Ａ）の９Ｂ－９Ｂ線断面図である。

【図10】比較実験の実験結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照しながら、一実施形態について説明する。

【0027】

（堤体）
図１及び図２には、本実施形態に係る堤体補強構造が適用された堤体２０が示されている。堤体２０は、一例として、河川１２に沿って設けられる河川堤防とされている。この堤体２０は、地盤１０上に設けられた盛土によって形成されている。

【0028】

なお、図１に示される河川１２の二点鎖線は、一例として、増水時の河川１２の水面を示している。また、河川１２は、水域の一例である。

【0029】

堤体２０の横断面形状は、全体として台形状とされている。また、堤体２０は、天端面２０Ｔと、河川１２側の表法面２０Ｓ１と、河川１２と反対側の裏法面２０Ｓ２とを有している。この堤体２０は、壁状地盤改良部３０及び複数の凸状地盤改良部４０によって補強されている。なお、堤体２０の横断面形状は、台形状に限らず、適宜変更可能である。

【0030】

（壁状地盤改良部）
壁状地盤改良部３０は、堤体２０の内部に、当該堤体２０の長手方向（矢印Ｌ方向）に沿って壁状に連続して設けられている。この壁状地盤改良部３０は、堤体２０の天端面２０Ｔから、堤体２０及び当該堤体２０の直下の地盤（以下、「直下地盤１０Ａ」という）を、堤体２０の長手方向に沿って壁状に地盤改良した部位とされている。また、壁状地盤改良部３０の下端部は、一例として、直下地盤１０Ａの不透水層１０Ｋに達している（根入れされている）。

【0031】

なお、壁状地盤改良部３０の深度は、河川１２の深さや、直下地盤１０Ａの地層に応じて適宜設定される。また、壁状地盤改良部３０は、少なくとも堤体２０の下端部から上部に亘って形成されればよく、必ずしも堤体２０と直下地盤１０Ａとに亘る必要はない。

【0032】

壁状地盤改良部３０は、壁状に連接された複数の柱状改良体３２を有している。複数の柱状改良体３２は、円柱状に形成されている。また、複数の柱状改良体３２は、堤体２０と直下地盤１０Ａとに亘って形成されており、下端部が直下地盤１０Ａの不透水層１０Ｋに達している。

【0033】

ここで、柱状改良体３２の施工時には、堤体２０の天端面２０Ｔから、堤体２０、及び直下地盤１０Ａを図示しないオーガ等によって掘削しながら、当該堤体２０及び直下地盤１０Ａにセメントミルク等のセメント系固化材を注入する。そして、セメント系固化材と掘削土とを撹拌混合することにより、堤体２０及び直下地盤１０Ａに柱状改良体３２を形成（造成）する。

【0034】

（凸状地盤改良部）
複数の凸状地盤改良部４０は、壁状地盤改良部３０に櫛状に設けられている。具体的には、複数の凸状地盤改良部４０は、壁状地盤改良部３０（堤体２０）の長手方向に間隔を空けて設けられている。また、複数の凸状地盤改良部４０は、壁状地盤改良部３０から河川１２側へ突出している。

【0035】

より具体的には、複数の凸状地盤改良部４０は、壁状地盤改良部３０から当該壁状地盤改良部３０の壁厚方向（矢印Ｗ方向、堤体２０の幅方向）に突出している。つまり、複数の凸状地盤改良部４０は、壁状地盤改良部３０に対して略垂直に設けられている。

【0036】

複数の凸状地盤改良部４０は、堤体２０の天端面２０Ｔ及び表法面２０Ｓ１から、堤体２０及び直下地盤１０Ａを、堤体２０の幅方向に沿って地盤改良した部位とされている。この壁状地盤改良部３０の下端部は、一例として、直下地盤１０Ａの不透水層１０Ｋに達している（根入れされている）。

【0037】

なお、凸状地盤改良部４０の深度は、河川１２の深さや、直下地盤１０Ａの地層に応じて適宜設定される。また、凸状地盤改良部４０は、少なくとも堤体２０の下端部から上部に亘って形成されればよく、必ずしも堤体２０と直下地盤１０Ａとに亘る必要はない。

【0038】

凸状地盤改良部４０は、連接された複数（本実施形態では２本）の柱状改良体４２を有している。複数の柱状改良体４２は、円柱状に形成されている。また、複数の柱状改良体４２は、堤体２０と直下地盤１０Ａとに亘って形成されており、下端部が直下地盤１０Ａの不透水層１０Ｋに達している。

【0039】

なお、凸状地盤改良部４０を構成する柱状改良体４２の本数は、２本に限らず、１本でもよし、３本以上でもよい。すなわち、凸状地盤改良部４０は、少なくとも１本の柱状改良体４２によって構成することができる。

【0040】

ここで、柱状改良体４２の施工時には、堤体２０の天端面２０Ｔ及び表法面２０Ｓ１から、堤体２０、及び直下地盤１０Ａを図示しないオーガ等によって掘削しながら、当該堤体２０及び直下地盤１０Ａにセメントミルク等のセメント系固化材を注入する。そして、セメント系固化材と掘削土とを撹拌混合することにより、堤体２０及び直下地盤１０Ａに柱状改良体４２を形成（造成）する。

【0041】

なお、堤体２０の表法面２０Ｓ１に形成される凸状地盤改良部４０（柱状改良体４２）は、堤体２０の天端面２０Ｔ上に設置された重機から施工可能な範囲に設けられる。また、本実施形態では、凸状地盤改良部４０が堤体２０の天端面２０Ｔ及び表法面２０Ｓ１に亘っているが、凸状地盤改良部４０は、堤体２０の天端面２０Ｔにのみ形成されてもよいし、堤体２０の表法面２０Ｓ１にのみ形成されてもよい。

【0042】

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

【0043】

本実施形態によれば、壁状地盤改良部３０は、堤体２０の内部に当該堤体２０に沿って連続して設けられている。この壁状地盤改良部３０によって、河川１２の増水時に、浸食や越水による堤体２０の破壊が抑制される。

【0044】

また、壁状地盤改良部３０は、堤体２０及び直下地盤１０Ａに亘って形成されている。これにより、河川１２の増水時に、堤体２０及び直下地盤１０Ａの境界部に水が浸透し、堤体２０が破壊されることが抑制される。

【0045】

さらに、壁状地盤改良部３０には、複数の凸状地盤改良部４０が設けられている。複数の凸状地盤改良部４０は、壁状地盤改良部３０の長手方向に間隔を空けて設けられ、当該壁状地盤改良部３０から河川１２側へ突出している。

【0046】

これにより、例えば、図３に示されるように、壁状地盤改良部３０の河川１２側の表面に沿って堤体２０が洗堀されることが抑制される。したがって、堤体２０の流出量（欠損量）を低減することができる。なお、図３に示される堤体２０の破壊形状（洗堀状態）は一例であって、これに限定されるものではない。

【0047】

また、河川１２の増水時に、堤体２０に沿って流れる水流Ｆが、複数の凸状地盤改良部４０によって減速される。この結果、水流Ｆによる堤体２０の洗堀がさらに抑制される。

【0048】

さらに、凸状地盤改良部４０は、堤体２０の下端部から上部に亘って形成されている。これにより、河川１２の増水時に、堤体２０の略全体の洗堀を抑制することができる。

【0049】

また、複数の凸状地盤改良部４０は、壁状地盤改良部３０から当該壁状地盤改良部３０の壁厚方向（矢印Ｗ方向）に突出している。これにより、凸状地盤改良部４０の施工性が向上する。

【0050】

さらに、壁状地盤改良部３０及び凸状地盤改良部４０は、複数の柱状改良体３２，４２によって形成されている。ここで、柱状改良体３２，４２は、小型の施工機械によって施工することができる。したがって、天端面２０Ｔが狭小な堤体２０に対しても、壁状地盤改良部３０及び凸状地盤改良部４０を施工することができる。

【0051】

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

【0052】

上記実施形態では、凸状地盤改良部４０が、壁状地盤改良部３０から当該壁状地盤改良部３０の壁厚方向に突出している。しかし、凸状地盤改良部４０の突出方向は、壁状地盤改良部３０の壁厚方向に限らず、適宜変更可能である。

【0053】

例えば、図４に示される変形例では、凸状地盤改良部４０が、平面視にて、壁状地盤改良部３０から壁状地盤改良部３０の壁厚方向に対して傾斜する方向に突出している。より具体的には、凸状地盤改良部４０は、平面視にて、壁状地盤改良部３０の壁厚方向に対して河川１２の上流側（矢印Ｆと反対側）へ傾斜している。これにより、河川１２の増水時に、堤体２０に沿って流れる水流Ｆをより効率的に減速させることができる。

【0054】

一方、図５に示される変形例では、凸状地盤改良部４０が、平面視にて、壁状地盤改良部３０の壁厚方向に対して河川１２の下流側（矢印Ｆ側）へ傾斜している。これにより、河川１２の増水時に、堤体２０に沿って流れる水流を減速させつつ、乱流の発生を抑制することができる。

【0055】

このように河川１２の増水時に堤体２０に沿って流れる水流Ｆの特性に応じて、壁状地盤改良部３０の壁厚方向に対する凸状地盤改良部４０の傾斜方向を使い分けることにより、堤体２０の洗堀を効率的に抑制することができる。なお、図４及び図５に示される堤体２０の破壊形状（洗堀状態）は一例であって、これに限定されるものではない。

【0056】

また、壁状地盤改良部３０の壁厚方向に対する凸状地盤改良部４０の傾斜角度を増減することにより、河川１２の増水時に堤体２０に沿って流れる水流Ｆの減速率を調整することができる。したがって、河川１２の増水時に、堤体２０の洗堀を効率的に抑制することができる。

【0057】

また、上記実施形態では、壁状地盤改良部３０及び凸状地盤改良部４０が、柱状改良工法（柱状改良体３２，４２）によって形成されている。しかし、壁状地盤改良部３０及び凸状地盤改良部４０は、柱状改良工法に限らず、他の地盤改良工法によって施工されてもよい。

【0058】

また、上記実施形態に係る堤体補強構造は、平面視にて格子状に形成される格子状地盤改良体と組み合わせて実施されてもよい。例えば、堤体２０の内部に堤防法線と平行方向でかつ河川１２と反対（陸）側に、壁状地盤改良部３０を壁の一部とする格子状地盤改良体を形成し、当該格子状地盤改良体における河川１２（水域側）側の壁状地盤改良部に複数の凸状地盤改良部を設けてもよい。さらに、上記実施形態に係る堤体補強構造は、格子状地盤改良体に限らず、他の地盤改良体と組み合わせて実施されてもよい。

【0059】

また、上記実施形態では、堤体２０が河川１２に沿って設けられる河川堤防とされている。しかし、堤体２０は、河川堤防に限らず、海岸に沿って設けられる海岸堤防でもよいし、ため池に沿って設けられる池堤でもよい。この場合、海又はため池が、水域の一例となる。

【0060】

（比較実験）
次に、比較実験について説明する。

【0061】

（概要）
本比較実験では、実施例に係る堤体の縮小模型（以下、「堤体模型」という）と、比較例に係る堤体の堤体模型を循環水槽に設置し、各堤体模型の破壊状態（破壊形状）を観察した。そして、各堤体模型の破壊状態から、堤体模型の断面欠損率を求めて比較検討した。

【0062】

（循環水槽）
図６には、循環水槽５０が示されている。循環水槽５０は、長尺の水槽とされている。この循環水槽５０内の水５２は、循環配管５４及び循環ポンプ５６によって、循環水槽５０の長手方向（矢印方向）に循環される。また、循環水槽５０内の水流の流速は、循環ポンプ５６の出力によって調整可能とされている。

【0063】

（堤体模型）
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）には、実施例に係る堤体模型２０Ｘが示されている。実施例に係る堤体模型２０Ｘは、上記実施形態に係る堤体補強構造が適用されている。つまり、堤体模型２０Ｘには、壁状地盤改良部３０及び凸状地盤改良部４０が形成されている。

【0064】

一方、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）には、比較例１に係る堤体模型２０Ｙ１が示されている。比較例１に係る堤体模型２０Ｙ１は、上記実施形態に係る堤体補強構造が適用されていない。つまり、堤体模型２０Ｙ１には、壁状地盤改良部３０及び凸状地盤改良部４０が形成されていない。

【0065】

また、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）には、比較例２に係る堤体模型２０Ｙ２が示されている。比較例２に係る堤体模型２０Ｙ２には、壁状地盤改良部３０のみが形成され、凸状地盤改良部４０が形成されていない。

【0066】

（実験結果）
図１０には、実施例、及び比較例１，２に係る堤体模型２０Ｘ，２０Ｙ１，２０Ｙ２の断面欠損率を示すグラフＸ，Ｙ１，Ｙ２が示されている。なお、図１０の横軸は、各堤体模型２０Ｘ，２０Ｙ１，２０Ｙ２の上流からの距離（長手方向の位置）であり、図１０の横軸は、各堤体模型２０Ｘ，２０Ｙ１，２０Ｙ２の断面欠損率[％]である。

【0067】

図１０に示されるグラフＸ，Ｙ１，Ｙ２から分かるように、比較例２に係る堤体模型２０Ｙ２の断面欠損率は、全体的に、比較例１に係る堤体模型２０Ｙ１の断面欠損率よりも高くなった。これは、比較例２に係る堤体模型２０Ｙ２では、壁状地盤改良部３０の水５２側の表面に沿って堤体２０が洗堀され、堤体２０の流出量（欠損量）が増加したためと考えられる。

【0068】

一方、実施形態に係る堤体模型２０Ｘの断面欠損率は、比較例２に係る堤体模型２０Ｙ２の断面欠損率よりも低下しており、比較例１に係る堤体模型２０Ｙ１の断面欠損率と同程度となった。このことから、凸状地盤改良部４０によって堤体２０の破壊（洗堀）が抑制されることが確認された。

【0069】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0070】

１２ 河川（水域）
２０ 堤体
３０ 壁状地盤改良部
３２ 柱状改良体
４０ 凸状地盤改良部
４２ 柱状改良体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】