ため池の池底土を堤体遮水材として活用した事例

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【新技術】
ため池の池底土を堤体遮水材として活用した事例
角南 輝行 金丸 順一 馬場 亮
株式会社 ウエスコ
１．はじめに
農業用ため池は中国・四国地方を主とした瀬戸内地域
に多く、全国に約23万箇所あり、中でも、兵庫県が最も
多く、その20%近い約４万４千箇所を有している。この
兵庫県では、淡路島が最も多く、次に播磨地域が多い。
播磨地域は、雨が少なく年間平均降水量は1,100mm程度
（日本の年間平均降水量は1,800mm程度）である。この
ような気象条件から、米作りにかかせない“水”を確保
するために人工的に造られた貯水池「ため池」が、約１
万箇所ある。
（図−１、２参照）
この播磨地域の中でも、明石川から加古川にいたる
（図−１）県別のため池箇所数
（香川県「農業用ため池ヶ所数調査」）1）
「いなみの台地」のため池群は、日本有数の分布密度を
誇り、地域の文化としても価値のあるものである。そこ
で、兵庫県では、いなみのため池ミュージアム構想とし
て、ため池を本来の水を貯留する施設としてだけでなく
洪水調整、景観形成、地域交流、文化資源、自然環境、
レクレーション空間等の多面的な機能を発揮させる施設
として整備し、水辺空間を核として「魅力いっぱいの地
域づくり」「新たな文化の創造」へと発展させようとし
ている。
このような状況のもと、播磨地域のため池の多くは築
造年代が古く老朽化による漏水や堤体変形等の問題を抱
えており、改修が望まれている。しかし、近年、良質な
遮水性材料が減少しており、特に、都市部の改修工事に
ついては、築堤材料を近傍から確保する事が困難な状況
にあり、さらに土取場の確保や、池底堆積土の処分、工
3）
事による周辺環境への影響など様々な問題が発生する。
（図−２）兵庫県内地域別のため池数
（兵庫県・水辺ネットワーク,いなみ野ため池ミュージア
ム推進実行委員会：ため池再発見資料）2）
そこで本稿は、ため池の改修で重要となる、築堤材料
のうち遮水性材料に浚渫した粗粒分主体の池底土を用
い、細粒粘土を混合して堤体を構築した事例を紹介す
る。
役割を担っている。
２．改修地周辺の状況
対象とするため池は、兵庫県南部の播磨地域ほぼ中央、
加古川市に位置し、都市型の皿池構造のため池である。
本ため池周辺は加古川市の市街化区域に位置し、中学
校、小学校も近隣に位置する。よって、日常的な通行人、
学校への登下校等の通行人が多い。
当地区の北側は国道２号、南側には国道250号、さら
農業かんがい用ため池であり、農地約12.2haをかんがい
にそれらを接続する県道が、峠池に沿って位置する。そ
している。周辺は以前より宅地化が進み、大雨時には、
のため、車の通行量が極めて多く、慢性的な交通渋滞を
貯留池としての機能も有しており、地域防災上も重要な
引き起こしている。
（写真−１参照）
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←岡山
神戸→
（図−３）計画堤体平面図
堤体が市道を兼ねている
（写真−１）地区の航空写真
３．改修工事の概要
本堤部分の改修工事は、平成16年度より実施され、平
成17年３月に堤体工164m、洪水吐機能を併せもつ取水
塔１箇所が完成している。堤高は3.7m、堤体勾配1:1.8、
貯水量は約48,000m3である。さらに、本堤部以外にも周
回道路や安全柵を設置する等の利活用施設を設置する予
定となっており、周辺の利活用施設の整備工事は、平成
20年度までに完成する計画である。
（図−３参照）
（写真−２）改修前の堤体
現況堤防は、市道となっており、安全上計画堤体は腹
付け盛土形式とした。新設する堤体の管理用道路は、現
況堤防上の市道と分離した。
（写真−２、図−４参照）
４．池底粗粒土を活用した２つの新技術
（１）新技術・新工法の概要
改修工事には、次のような課題があった。
課題①：宅地が密集する市街地に位置し、周辺には学
校・病院等の公共施設が立地する。さらに、国
道２号等の幹線道路が近く、周辺一帯の交通渋
（図−４）計画堤体標準断面図
（表−１）池底土の土層断面図と物理特性
層厚 土層名
第1層
池底泥土
第2層
礫混じり砂
第3層
砂混じりシルト
第4層
シルト質砂礫
（写真−３）池底土の土層断面
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細粒分 液・塑性
均等
土粒子の密度 含水比
係数
含有率 限界
ρs（ｇ/cm3） w（％）
FC（％） ＷＬ・ＷＰ（％） Uc
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滞が慢性化している。
（表−２）粒度混合調整改良土の物理特性4）
課題②：ため池の堤体は市道を兼ね、重要な生活道路と
して利用されている。
すなわち、掘削土砂の搬出及び材料土の搬入を抑制す
る必要があること（課題①）と、堤体の掘削工事による
市道の通行制限が困難なこと（課題②）、の２点が技術
的課題である。
これら２つの課題に対し、工事に伴う交通渋滞、工事
土粒子密度(g/cm3)
最適含水比(%)
最大乾燥密度(g/cm3)
D=90%の 乾 燥 密 度
(g/cm3)
粒調改良土
(Case ①)
2.672
21.9
1.518
粒調改良土
(Case ② )
2.659
23.3
1.544
1.37
1.39
車両による交通事故等の社会的コストの低減を目指し、
浚渫した池底土を築堤材料として活用する工法とした。
池底土の掘削断面を（写真−３）に、池底土の土層断
面図と物理特性を（表−１）に示す。表層0.25mの第１
層は軟質な粘性土で、細粒分含有率Fc=86.1%、含水比
wn=41.8%である。以深に、砂礫（第２層）、砂混じりシ
ルト（第３層）、シルト質砂礫（第４層）が分布する。
（表−１、写真−３参照）
ここで、必要な材料土量3,500m3の確保のため第４層
（GL-1.0m）まで浚渫することになる。粗粒分が優勢な
池底土に、表層粘性土を加え粒度調整混合し、堤体遮水
材として活用する。
（図−５）粒度調整混合改良土の粒径加積曲線
（２）各工法の詳細について
１）粒度調整混合改良土の評価
第２層以深を混合した場合、FC=10∼40（%）であり、
第１層の粘性土もしくは高純度粘土（Clay）を混合する
ことで粒度調整し遮水性を確保する。
第１のケース（Case①）
粒度調整土の混合割合は、表層粘性土と砂礫層を1:3の
割合で混合する。
第２のケース（Case②）
Case①の試料に遮水効果を高めるために高純度粘土
（Clay）を湿潤重量比で5（%）配合する。
これら２つのケースで室内土質試験を実施する。
（図−６）締固め曲線4）
また、高含水状態にある表層粘性土を混合した場合、
材料土は軟弱化し、施工機械のトラフィカビリティーが
確保できない。強度不足への対策としてセメント系固化
材を加えて土質を改良する。施工機械のトラフィカビリ
ティーを確保するための目標強度をコーン指数qc=490
（kN/m2）とすると、必要なセメント添加量は80（kg/m3）
となる。以上の条件で作成した試験試料（写真−４参照）
の物理特性を（表−２）に示す。各供試体の粒度試験か
ら得られた粒径加積曲線を（図−５）に、締固め曲線の
結果を（図−６）に示す。4）
①透水試験方法の工夫
通常の変水位透水試験では、固化処理した改良土は透
水性が低いため、完全に飽和させることが困難であり、
みずみちが生じやすく正確に透水係数を把握できない、
（写真−４）三軸透水試験に用いた供試体
（神戸大学）
31
試験を行う際の応力状態が明確でない等の問題点があ
る。そこで、堤体内の土要素の透水性を正確に調べるた
めに、堤体内での応力状態を供試体に再現できるよう三
軸セル機能を有した透水試験機を採用した。
・供試体の作製方法
試料は、最大粒径を2mmに調整したものを使用した。
供試体は、内寸15.64cmの立方体のモールドに、締固め
度Dcが湿潤側90%以上となるように含水比を調整した試
料を入れ、単位体積あたりの締固めエネルギーが
JIS1210・A-a法の規定値と等しくなるように締固めて作
製した。
（写真−４参照）
・装置および試験方法
（図−７）用いた三軸透水試験器5）
本試験では、（図−７）に示す三軸セルを用いた透水
試験装置を使用した。供試体を20cm（φ）×0.4mm（t）
のゴムスリーブで包み、完全飽和供試体を所定の動水勾
（表−３）透水試験結果
配と拘束圧下に設定できることが特徴である。このこと
4）
により、供試体側面の水みち防止や供試体応力状態の明
三軸等方圧密透水試験
粒調改良土
粒調改良土
(Case① )
(Case ②)
確化、完全飽和化など、透水性の実態を精度よく把握で
きる。
試験方法は、まず供試体を二重負圧法により脱気した
後、通水を行い、背圧300（kN/m2）加えることによりB
三軸大型立方透水試験
粒調改良土
(Case①)
含水比
w(%)
28.1
27.5
28.77
透水係数
k(m/s)
2.62×10-8
4.63×10-9
2.27×10-6
値が0.96以上になるようにほぼ完全飽和させた。そして、
拘束圧200（kN/m 2）で等方圧密を行った後、変水位透
水試験を行った。変水位透水試験は、２本のビュレット
間の水頭差を利用して水を流した。そして、各々の時間
で供試体の上下の水頭を計測し、以下の式を用いて透水
係数を算出した（表−３参照）
。
｛
H1
（ ／ ）｝／
k= 2.303×a×hs×log
H2
｛2×As×（t1×t2）
｝
ここで、aはビュレットの断面積、H1はt=t1の水頭差、
H 2はt=t 2の水頭差をあらわし、h s、A sはそれぞれ供試体
の高さ、断面積をあらわす。5）
②試験結果のまとめ
粒度試験の結果、粒度調整混合することによって、階
段粒径であったものが、粒度分布のよい材料に改質され
ている。また、細粒分含有率も20%以上となり、
（表−3）
に示すように、透水係数も2.62×10-8（m/s）を示し、遮
（写真−５）自走式土質改良機（コマツ社製）
水性材料の目標値：5.0×10-7（m/s）以下となった。さ
らに、高純度粘土（Clay）を加えることで、細粒分含有
率が高まり、透水性は低くなる。
２）自走式土質改良機による粒度調整混合改良
本業務では築堤材料に粒度調整混合改良土を用いた
が、透水性や強度に“ばらつき”の少ない均質な材料が
求められた。そこで、自走式の土質改良機を用いて施工
した（写真−５、図−８参照）
。
本工法はバックホウ混合改良に比べ以下の利点があ
る。
32︱ARIC情報№84ー2007
（図−８）自走式土質改良機
（コマツ社：リテラ工法設計・技術資料より抜粋）
5）
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（イ）粒度調整改良土を作成する地点まで移動できるた
め、施工ヤードを最小限にできる。
（ロ）固化材フィーダから、定量的に固化材を添加する
ことができ、ソイルカッタ、ロータリハンマを用
いて均質に混合することが可能であり、
“ばらつき”
の少ない均質な粒度調整混合改良土を作成できる。
現場にて築堤土を試験施工（写真−６参照）した結果
を（表−４）に示す。透水係数は、室内試験とほぼ近い
値を示し、トラフィカビリティーについても676
（kN/m 2）以上が得られ、施工重機の走行等にも問題が
ない事を確認した。
５．総論と今後の課題
（写真−６）現場試験施工
（表−４）現場試験施工結果
（１）技術成果のまとめ
今回の事例では、以下の結果を得た。
（1）池底土（砂礫層）と表層粘性土を粒度混合調整し、
セメントを適量配合したものは強度面で満足できる
改良効果を確認した。すなわち、施工重機の走行に
必要なトラフィカビリティーを確保できた。さらに、
Case2の場合、高純度粘土（Clay）が水分を吸着す
るため含水比が低下し、締固めが容易になり、強度
が高まる。
（2）Case2では、高純度粘土（Clay）を加えることによ
項目
ｾﾒﾝﾄ 系固化材
(kg/m3)
転圧回数
（ 回）
コーン指数
qc(kN/m2)
透水試験
k(m/s)
粒調改良土
(Case①)
粒調改良土
(Case ②)
80
80
8
8
676
745
2.20×10 -8
9.00×10-9
り、細粒分含有率が高まり、遮水性向上効果を期待
できる。
（3）透水試験は、三軸透水試験機を用いることで、現場
と同様な応力状態における透水係数を把握する事が
できた。このことから、厳密に粒度調整混合計画を
立てる事ができたと言える。また、現場透水試験結
果との相関性も高く、三軸透水試験機を用いた透水
試験は有効な手法であった。
（4）自走式土質改良機を用いることで、工期の短縮と省
力化を図れた。
（5）これら一連の粒度調整混合改良土を用いることで、
ダンプトラックの搬出入を伴わず、工事車両による
交通渋滞の軽減、排気ガスの抑制、交通事故の防止
（写真−７）改修前（平成16年３月17日）
等に寄与できた。特に都市部におけるため池改修工
事の良き先例になり得たと考えている。
（２）今後の課題
今後の課題としては、以下の項目が挙げられる。
（1） 築堤材料に用いる粒度調整混合した土の性状とし
て、含水比、粒度分布に着目したデータの蓄積と、
それに伴う施工指針のための指標化が重要である。
（2）本事例では、岡山県産の高純度粘土（Clay）を混合
材料として用いた。天然に採取される粘土はその地
域の地質特性により化学的特性が千差万別である。
したがって、これら高純度粘土（Clay）の利用手法
（写真−８）改修後（平成18年７月31日）
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について、適正に活用するため、事例収集とマニュ
アル化が不可欠である。
６．謝辞
本業務を行うにあたり、神戸大学農学部教授内田一徳
農学博士に室内実験に関して指導を賜った。また、兵庫
県三木土地改良事務所からは種々の資料提供と現地にお
ける施工中の協力を受けた。ここに厚くお礼申し上げ
る。
引用・参考文献
１）香川県：農業用ため池ヶ所数調査資料
２）兵庫県・水辺ネットワーク、いなみ野ため池ミュー
ジアム推進実行委員会：ため池再発見資料
３）福島伸二・北島明・石黒和男・池田康博・酒巻克
之・谷茂（2000）：固化処理したため池底泥土の
盛土材への適用性の研究、土木学会論文集
４）高梨雄貴・内田一徳・中辻優香（2005）：ため池
改良底泥土の力学特性、地盤工学研究発表会講演集
（CD-ROM）
５）松川哲也・内田一徳・河端俊典（2006）：三軸セ
ルを用いたため池改良土大型立方供試体の透水特性
に関する検討、地盤工学研究発表会講演集（CDROM）
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