河床および堤防の石灰改良

2021年01月23日河床

この記事では、地盤改良の意義を、河川改修工事に伴い河床および堤防を石灰改良（石灰による地盤改良）する事例を用いて説明します。河床や堤防が透水性の高い土質材料である場合、洪水時に堤防が充分な役割を果たせないだけでなく破堤する恐れもあります。地盤改良でそのリスクを小さくできるのです。

地盤改良は、改良材や機械等を使って、主に軟弱地盤を強化することを指します。地盤改良は安定処理と同一視されがちなのですが、厳密には使い分けが必要です。安定処理は地盤や路床、河床の材料に充分な支持力や強度がない場合、セメントや石灰を添加して粒子どうしの結合を強める工法です。安定処理に加えて、排水や圧密、置き換え、締固めなど改良の工程全体を地盤改良と呼びます。ちなみに、安定処理土とは、安定処理を行った後の強度と安定性を増した土のことです。これに対して、改良土は地盤改良のために製造された土木資材を指すケースもあります。

この記事で焦点を当てる石灰改良のメリットを説明しします。低強度から高強度まで必要な改良強度を発現させることが可能なこと、ヘドロや有機質土などに対して強度発現ができること、仮置きが長期に及んだ場合も強度が確保できることなどです。長い歴史を持つ石灰改良は環境負荷が小さい工法といえます。石灰改良については『石灰による地盤改良マニュアル［第7版］』（日本石灰協会）(※)等の参考資料があります。

河川改修工事に伴い河床および堤体部を石灰改良する工事の概要を説明します。

そもそも堤防（築堤盛土）は透水性の低い土質材料で築造されなければなりません。河床や築堤盛土が透水係数の大きい（水を通しやすい）土で構成されている場合、洪水時の基礎地盤漏水や堤体の破損・破堤が懸念されます。『河川土工マニュアル』（財団法人国土開発技術センター）(※)においてもその危険性は指摘されており、対処法として地盤改良の施工を説明しているのです。

河床を地盤改良しながら築堤盛土の堤体部を改良していく際の施工方法を説明します。河川の流れをせき止めたりかわしたりする措置を行った上で、河床の土に石灰または石灰系固化材を添加し、混合・攪拌します。強度を増した土は築堤盛土の土質材料としても利用します。河床および堤体ともに転圧を行うことで工事終了です。尚、安全性を確保するための品質管理として、施工前と後に河床や堤体盛土を構成する土質等について各種調査や試験を行うことを申し添えておきます。

河床の地盤改良は、充分な強度を発現させつつも、水質汚濁等の問題が起こらないよう配慮しながら進めるのです。

※「石灰による地盤改良マニュアル［第7版］」日本石灰協会

※「河川土工マニュアル」財団法人国土開発技術センター

重要ポイントをQ&A形式で確認

Q1. 河床や堤防の石灰改良とは何ですか。

A1. 河床や堤防の石灰改良とは、河床土や堤体の土に石灰または石灰系固化材を加え、混合・攪拌して強度や安定性を高める地盤改良です。河川改修では、軟弱な土や水を通しやすい土をそのまま使うと安全性に影響しやすいため、石灰改良で必要な性能を持たせる考え方が重視されます。

Q2. 河床や堤防で石灰改良が必要になるのはどんな場面ですか。

A2. 石灰改良が必要になりやすいのは、河床や築堤盛土が透水性の高い土で構成されている場面です。こうした土は洪水時に水を通しやすく、基礎地盤の漏水や堤体の破損、破堤につながるおそれがあります。石灰改良は、河川改修で堤防の役割を安定して保つための透水性対策として用いられます。

Q3. 地盤改良と安定処理はどう違いますか。

A3. 地盤改良と安定処理は似ていますが、同じ意味ではありません。安定処理は、石灰やセメントを加えて土の粒子同士の結びつきを強める工法を指します。一方で地盤改良は、安定処理に加え、排水、圧密、置き換え、締固めなども含めた改良工程全体を示す、より広い考え方として使われます。

Q4. 石灰改良にはどのようなメリットがありますか。

A4 石灰改良のメリットは、必要に応じて低強度から高強度まで改良強度を調整しやすい点です。さらに、ヘドロや有機質土のように扱いが難しい土でも強度を発現しやすく、仮置き期間が長くなっても強度を確保しやすい特徴があります。河床改良と堤防補強を同時に考える場面で、使い勝手のよい工法です。

Q5. 石灰改良はどんな土質に向いていますか。

A5. 石灰改良は、支持力や強度が不足しやすい土質に向いています。特に、ヘドロや有機質土のようにそのままでは盛土材として使いにくい土でも、改良によって必要な強度を持たせやすくなります。河川工事では、現地の河床土を活用しながら築堤盛土の材料へつなげやすい点も、実務上の利点のひとつです。

Q6. 河床の石灰改良はどのような流れで施工しますか。

A6. 施工は、まず河川の流れをせき止める、またはかわす措置を行うところから始まります。そのうえで河床の土に石灰または石灰系固化材を加え、混合・攪拌し、強度を高めた土を築堤盛土にも利用します。最後に河床と堤体を転圧して仕上げるため、改良と再利用を組み合わせた施工計画が重要になります。

Q7. 石灰改良で施工前後の調査や試験が重要なのはなぜですか。

A7. 施工前後の調査や試験が重要なのは、河床や堤体が求める強度や安全性を満たしているかを確認するためです。石灰改良は材料を加えるだけで終わる工法ではなく、土質条件に応じた品質管理が欠かせません。河川改修では安全性が最優先となるため、事前確認と施工後の評価を一体で行う姿勢が求められます。

Q8. 河床の石灰改良で注意すべき点は何ですか。

A8. 河床の石灰改良では、十分な強度を確保することに加え、水質汚濁など周辺環境への影響に配慮しながら進めることが大切です。石灰改良は長い歴史があり、環境負荷が小さい工法とされていますが、河川工事では施工条件がそのまま周辺環境へ影響しやすいため、品質と環境の両方を見る管理が欠かせません。