河床地盤改良の固化材と改良の手順
2021年01月12日 河床
河床や河川で地盤改良する場合に用いる固化材と、地盤改良の手順を説明します。代表的な固化材であるセメントと石灰を使い分ける目安や、河床や河川の地盤改良ならではの措置、地盤改良施工前の重要な手順について紹介しましょう。
河床や河川の地盤改良においても、セメントと石灰はよく用いられる固化材です。地盤改良におけるセメントと石灰の使い分けは、セメントは道路・建物・躯体など重要構造物の基礎として使われることが多く、石灰は浚渫など一時的に固化するケースに使われることが多いという具合です。河川や港湾などで漁業被害などが懸念される流域の地盤改良では、環境への負荷が小さい石灰の出番が増えます。近年は石灰以外にも環境への安心をうたった無機系の固化材は増えています。ただし、地盤改良の成果を出すためには、無機系固化材が最適であるかどうかはよく検証する必要があります。実際、地盤改良では施工前の検証が非常に重要なのです。
地盤改良の手順を説明しましょう。
まず現地で調査し、地盤の土質や構造、軟弱地盤の深さなどを確かめ、どのような方法でどの程度まで地盤改良を行うかを決定し、圧縮強度を設定します（設計基準強度）。さらに配合試験を行い、使用する固化材や固化材の添加量を決定するのです。地盤改良で用いる固化材に添加するセメントの材料計算方法は『セメント系固化材による地盤改良マニュアル』等を参照します。尚、『セメント系固化材による地盤改良マニュアル(※)』はセメント改良における添加量の計算方法だけでなく、セメント改良の特性や手順、留意点まで包摂しています。石灰の場合は『石灰による地盤改良マニュアル(※)』等があります。
地盤改良の設計が完了したら施工開始です。河川における地盤改良の場合、大型土のうや矢板などで水をせき止めたりかわしたりしながら工事を進めます。水を完全に遮断することは不可能であるため、バイパスなどで下流に水を流すこともあります。このような措置をとった上で、軟弱地盤が浅い場合は固化材を散布し、バックホウ等で固化材と軟弱土を混合攪拌し、ローラー等で転圧する浅層地盤改良を行います。軟弱地盤が深い場合は柱状改良などより大がかりな工事となります。尚、近年では水中での施工が可能な高圧噴射攪拌工法もあります。
施工後は改良体に一軸圧縮試験を行います。充分な強度が得られていることを試験結果で確認できたら地盤改良は完了です。
河床や河川における地盤改良も、環境に配慮し、効果の高い工法や固化材を選定する点では他の地盤改良と変わりません。
※「セメント系固化材による地盤改良マニュアル[第4版]」セメント協会（H24.10）
※「石灰による地盤改良マニュアル［第7版］」日本石灰協会
重要ポイントをQ&A形式で確認
Q1. 河床地盤改良とは何ですか。どんな場面で必要になりますか。
A1. 河床地盤改良は、川底や河川内の軟弱地盤を安定させ、護岸・各種構造物の施工に必要な支持力を確保するための工事です。地盤が弱いままでは沈下や変形が起こりやすく、施工後の安全性や使いやすさに影響します。実務では、構造物の基礎づくりや浚渫関連工事の前提として検討されることが多く、河川整備では重要な工程の一つです。
Q2. 河川の地盤改良で使われる固化材には何がありますか。
A2. 河川や河床の地盤改良で代表的に使われる固化材は、セメント系固化材と石灰系固化材です。どちらも軟弱土を固める材料ですが、目的や周辺環境で選び方が変わります。たとえば重要構造物の基礎ではセメント、一時的な固化や環境負荷に配慮したい場面では石灰が検討されます。固化材選定は、工事の性能と周辺条件を左右する要点です。
Q3. セメント固化材と石灰はどのように使い分けますか。
A3. セメントと石灰の使い分けは、求める性能と工事の性格を基準に考えるのが基本です。セメントは道路・建物・躯体など重要構造物の基礎で使われる例が多く、石灰は浚渫のような一時的な固化で使われる例が示されています。さらに、漁業被害など環境面への配慮が求められる流域では、石灰や無機系固化材が選択肢に入りやすくなります。
Q4. 河床地盤改良で施工前の調査や配合試験が重要なのはなぜですか。
A4. 河床地盤改良では、施工前の調査と配合試験が工事品質を左右します。先に土質、地盤構造、軟弱地盤の深さを把握し、どこまで改良するか、どの程度の圧縮強度を目標にするかを決める流れです。そのうえで固化材の種類や添加量を調整すると、現場条件に合った設計につながります。見切り発車を避ける姿勢が、安定した改良結果に結びつきます。
Q5. 河川の地盤改良工事はどのような手順で進みますか。
A5. 河川の地盤改良工事は、調査・設計・配合試験を終えてから施工に入る流れが基本です。まず土質や軟弱層の深さを調べ、設計基準強度を設定し、固化材の種類と添加量を決めます。その後、大型土のうや矢板などで水の流れを制御しながら施工を行い、地盤条件に応じて浅層地盤改良や柱状改良などの工法を選択します。事前検討から施工後の確認まで一連で進めることが、河床改良では欠かせません。
Q6. 河床や河川での地盤改良では、通常の現場と違ってどんな措置が必要ですか。
A6. 河床や河川の地盤改良では、水の流れを考慮した施工措置が必要です。記事では、大型土のうや矢板で水をせき止めたりかわしたりしつつ工事を進め、完全に遮断できない場合はバイパスで下流へ流す方法も紹介されています。陸上の地盤改良とは異なり、水処理と施工管理を同時に考える点が河川工事の特徴であり、現場計画の精度が重要になります。
Q7. 浅層地盤改良と柱状改良はどう選びますか。
A7. 工法の選定は、軟弱地盤の深さで考えると理解しやすくなります。軟弱地盤が浅い場合は、固化材を散布し、バックホウなどで混合攪拌した後にローラーで転圧する浅層地盤改良が中心です。一方、軟弱地盤が深い場合は柱状改良のような大がかりな方法が候補になります。近年は水中施工に対応した高圧噴射攪拌工法も選択肢に加わっています。
Q8. 地盤改良の完了はどのように確認しますか。
A8. 地盤改良の完了は、見た目ではなく試験結果で確認するのが基本です。記事では、施工後に改良体へ一軸圧縮試験を行い、十分な強度が得られているかを確かめる手順が示されています。設計時に設定した強度と照らし合わせて評価することで、工事の妥当性を客観的に判断できます。河床地盤改良でも、施工後の確認まで含めて品質管理が成り立ちます。
