河床の地盤改良で流域の安全を守る

2021年01月15日河床

河床や河川の地盤改良は、河川断面を大きくすることで流下能力の向上や洪水時の水位低下を図ることや、また堤防を嵩上げすることを目的として行われる工事です。この記事では地盤改良の手順や代表的な工法、地盤改良で用いられるセメントの特徴などについて説明します。

河床や河川における地盤改良の手順を説明しましょう。現地を調査して地盤の地耐力を計算します。計算の結果、地耐力が小さい軟弱地盤だと確認された場合、軟弱地盤の深さや土質、周辺環境を考慮した上で地盤改良範囲や工法を決定します。河川における作業なので、事前に大型土のうや矢板などで水の流れをせき止めたりかわしたりする処置を行うことが必要です。

地盤改良の代表的な工法は表層改良工法と柱状改良工法です。表層改良工法では、対象地盤上に地盤改良材を散布してバックホウ攪拌した上、整正・転圧します。柱状改良工法では、改良対象土とセメントミルクを攪拌し、柱状機で地面を垂直に掘りながらセメントミルクを注入することで円柱状の強固な地盤を造成します。改良工事の終了後、地盤の強度について試験し、充分な強度が得られていることが確認できたら地盤改良は完了です。

表層改良及び柱状改良工法ではセメントがよく用いられ、セメントや水の使用量計算が地盤改良の成否に深く関わります。高い強度を恒久的に保てるという点でセメントは非常に優秀な地盤改良材です。セメントで地盤改良した直後の土はアルカリ性を示しますが、表面の地盤は徐々に中和が進みます。また、改良土の周辺の土壌への影響も極めて小さいので、環境面での心配をする必要は少ないでしょう。

地盤改良工法の種類は、表層改良と柱状改良の他にもいろいろあります。軟弱地盤の全部または一部を砂や砕石や無筋コンクリートなどに置き換える砕石置き換え工法、排泥を管の中に吸引して地表へ排出することにより地盤を安定させる高圧噴射工法などです。環境への影響や、コスト、工期、使用する機械は工法によって様々です。地盤の土質や現場周辺の地形条件によっては選択できない工法もあります。河床や河川を地盤改良する目的は流域の安全を守ることなので、「その工法で充分な強度を発現できるかどうか」を第一に考えることが必須です。

重要ポイントをQ&A形式で確認

Q1. 河床や河川で地盤改良を行う目的は何ですか？

A1. 河床の地盤改良は、流域の安全を守ることを最大の目的としています。具体的には、河川断面を広げることで水の流れる能力（流下能力）を高め、大雨や洪水のときでも水位が上がりにくい状態をつくることが主な役割です。また、堤防を高くする（嵩上げする）工事の基礎固めとしても行われており、地域の治水対策に欠かせない工事のひとつとなっています。

Q2. 河床の地盤改良はどのような手順で進みますか？

A2. まず現地調査を行い、地盤の地耐力（地盤がどれくらいの荷重に耐えられるか）を計算するところからスタートします。調査の結果、地耐力が不足している軟弱地盤と判断された場合は、軟弱層の深さや土質、周辺の環境を考慮したうえで改良範囲と工法を決めます。河川内での作業になるため、大型土のうや矢板を使って水の流れをせき止めるか迂回させる処置を事前に行うことも、安全な施工のために必要なステップです。

Q3. 河床地盤改良で使われる代表的な工法には何がありますか？

A3. 代表的な工法は「表層改良工法」と「柱状改良工法」の2つです。表層改良工法は、対象地盤の上に地盤改良材を散布し、バックホウ（掘削重機）で撹拌したあとに整正・転圧して地盤を固める方法です。柱状改良工法は、改良対象の土とセメントミルクを混ぜながら縦に掘り進め、円柱状の強固な地盤をつくる方法で、より深い層の補強に適しています。

Q4. 表層改良・柱状改良以外にも工法はありますか？

A4. はい、他にもいくつかの工法があります。軟弱地盤の全部または一部を砂・砕石・無筋コンクリートなどに入れ替える「砕石置き換え工法」や、管で排泥を地表へ吸い上げて地盤を安定させる「高圧噴射工法」などが代表例です。どの工法が適切かは、現場の土質や地形条件、コスト・工期・使用できる機械などによって変わるため、まず「その工法で十分な強度が得られるか」を基準に選定することが大切です。

Q5. 河床の地盤改良でセメントがよく使われるのはなぜですか？

A5. セメントは高い強度を長期間にわたって維持できるため、地盤改良材として非常に優れた特性を持っています。表層改良・柱状改良のどちらにも対応でき、セメントと水の使用量を適切に計算することが改良の成否を左右します。地盤の状態や改良の目的に合わせて配合を調整できる点も、現場での使いやすさにつながっています。

Q6. セメントで改良した地盤は環境に影響を与えませんか？

A6. セメントで改良した直後の土はアルカリ性を示しますが、地表面については時間とともに中和が進むとされています。また、改良土の周囲の土壌への影響も極めて小さいとされており、通常の施工条件であれば環境面での心配は少ないとされています。ただし、施工環境や地下水の状況によって異なる場合もあるため、事前の現地調査と適切な工法選定が重要です。

Q7. 河床の地盤改良で工法を選ぶ際に最も重要な判断基準は何ですか？

A7. 最も重視すべき基準は「その工法で十分な強度を発現できるかどうか」という点です。河床・河川の地盤改良は流域の安全を守ることが目的であるため、コストや工期の優先度よりも、必要な地耐力が確実に確保できるかを第一に考える必要があります。土質や周辺の地形条件によっては選択できない工法もあるため、現地調査の結果を丁寧に踏まえた工法選定が、工事全体の品質と安全性を左右します。