堤防裏のり面被覆用土質材料及びそれを用いた被覆方法
【課題】 河川堤防の裏のり面被覆用土質材料であって、十分な耐侵食性及び透水性を有し、植生可能な堤防の裏のり面被覆用土質材料と、それを用いた被覆方法の提供。
【解決手段】 土（８１、８２）に少量の土壌固化材（８３）と、土壌団粒剤と、化学繊維製の短繊維（８４）と、水とを混練して流動化させた土質材料であって、堤防の裏のり面（１２）の被覆土として求められる流水に対する耐侵食性、透水性、植生を可能とする保水性及び軟らかさを備えており、吹き付けによって堤防裏のり面（１２）に被覆可能である。
【解決手段】 土（８１、８２）に少量の土壌固化材（８３）と、土壌団粒剤と、化学繊維製の短繊維（８４）と、水とを混練して流動化させた土質材料であって、堤防の裏のり面（１２）の被覆土として求められる流水に対する耐侵食性、透水性、植生を可能とする保水性及び軟らかさを備えており、吹き付けによって堤防裏のり面（１２）に被覆可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堤防裏のり面における侵食防止に関する。より詳細には、本発明は、堤防裏のり面被覆用の土質材料と、当該土質材料により堤防裏のり面を被覆する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、局地的集中豪雨や、都市化の進展、緑地の減少その他に起因する降雨流出係数の増大等から、出水時流量が増大して、堤防の天端を越流して大きな水害が発生するケースが発生している。
【０００３】
出水時に河川水が堤防天端を越流しても、堤防天端や裏のり面（民家側）が長時間流水の侵食に耐えられれば、その間に人々が緊急避難をする事ができ、被害を最小限に抑制することが出来る。
しかし、増水時に堤防天端を越えて堤防裏のり面を流下する水の流速は大きく、３ｍ／秒を越え、時としてその数倍以上になることがある。
流速が大きい越流水は大きな侵食力と破壊力を持ち、短時間に堤防を構成する土砂を侵食して堤防を破壊し、大量の濁流が堤内地（堤防に守られている地域＝民家側）に流入して、多大な人的被害や経済的被害をもたらす。
【０００４】
以上の事情を考慮すれば、流水による侵食に対して高い抵抗力のある堤防被覆材料を提供することは、災害防止上きわめて重要である。
【０００５】
一方、堤防裏のり面被覆材料としては、耐侵食性などの災害防止機能以外に、以下の機能が求められる。
（ａ） 透水性
降雨時や増水時に堤体内に浸透した水を速やかに堤体外に排出するために、堤体盛土材と同等もしくはそれ以上の透水性が求められる。
（ｂ） 植生基盤としての機能
堤防を含む河川空間は、地域の重要な景観要素であると同時に多種多様な動植物生息・育成に重要な生息地を提供しており、植生はその重要な要素の一つである。また、人々に親水の場を提供するためにも不可欠であり、堤体の植生は重要かつ多機能な要素となっている。
（ｃ） 遊技基盤としての機能
堤防裏のりの斜面は、散策や子供たちの芝スキーなどに用いられ、人々の憩いの場としての重要な機能を持っている。そのため、平滑で柔らかな表面であることが求められる。
【０００６】
耐侵食性の堤防のり面被覆材およびその施工方法として、現在までに各種技術が提供されているが、いずれも下記の理由で必ずしも自然環境をも考慮した耐侵食性堤防の裏のり面用被覆材料としてのニーズを満足していない（非特許文献１参照）。
張芝工法は、堤防表面に張芝を施工して流水による侵食を防止する方法で、従来から最も広く採用されている技術で環境機能（生物・景観・利用）に優れている。
しかし、設計流速２.０ｍ／秒以下であり耐侵食性が低い。
【０００７】
シート系被覆工（ジオテキスタイル工法等）は、ジオテキスタイルによってのり面を覆い、表面に植生を施工して耐侵食性能を高めたものである。
環境機能に優れているが、設計流速３.０ｍ／秒以下であり、それ以上の流速に対する耐侵食性に難がある。
【０００８】
コンクリート系被覆工（連接ブロック、コンクリートブロック張り等）については、近年各種タイプのものが開発されている。
耐侵食性は高いが、植生が難しく、無味乾燥な景観と動植物の生息環境等、自然環境面が劣っている。
また、一般に表のり面用に開発されたものが多く、裏のり面への適用事例は少ない。
【０００９】
固化処理土による護岸に関して言えば、一般に耐侵食性を期待する場合、１立方メート当りの固化材添加量は５０ｋｇ以上であり、改良土のｐＨが高い。また、硬度も高いことから、植生に適さない。そのため、堤防裏のり面に適用した場合に、自然環境が劣る。
また、増水時に堤体内に浸み込んだ水を速やかに堤体外に排出する必要があるため、のり面の被覆に際しては、堤体材料よりも高い透水性が求められる。しかし、固化処理土は、堤体材料よりも高い透水性を有していない。
【００１０】
その他の従来技術として、有機質土と土壌固化材と短繊維とを混合撹拌して吹き付けることにより、施工が容易で、植生にも適した補強用建築材料と、その施工方法が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術は、堤防の裏のり面の被覆を目的とするものではない。
【特許文献１】特開２００７−９２５１３号公報
【非特許文献１】（社）全国防災協会：美しい山河を守る災害復旧基本方針・解説版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、河川堤防の裏のり面被覆用土質材料であって、十分な耐侵食性及び透水性を有し、植生可能な堤防の裏のり面被覆用土質材料と、それを用いた被覆方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）は、土（８１、８２）に少量の土壌固化材（８３）と、土壌団粒剤と、化学繊維製の短繊維（８４）と、水とを混練して流動化させた土質材料であって、堤防の裏のり面（１２）の被覆土として求められる流水に対する耐侵食性、透水性、植生を可能とする保水性及び軟らかさを備えており、吹き付けによって堤防裏のり面（１２）に被覆可能であることを特徴としている（請求項１）。
【００１３】
ここで堤防裏のり面被覆用土質材料（８）は、河川堤防裏のり面（１２）の被覆土のみならず、道路や宅地造成ののり面等の侵食防止を目的とした全てののり面被覆土に適用することが可能である。
【００１４】
本発明の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）において、前記土壌固化材（８３）は、セメント、セメント系固化材、または高分子系固化剤であり、その添加量は土１立方メートル当り５０ｋｇ以下であることを特徴とする（請求項２）。
【００１５】
また、本発明の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）において、前記化学繊維製短繊維（８４）はポリエステル製、ポリプロピレン製、またはポリエチレン製であり、その太さは１０デシテックス〜１００デシテックスで、その長さは２０ｍｍ〜１００ｍｍであり、添加量は土１立方メートル当たり０.５ｋｇ〜２ｋｇであることを特徴とする（請求項３）。
ここで、当該化学繊維（ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン）は、耐薬品性、耐紫外線、耐バクテリア性が高く、化学的に安定した化学繊維が用いられる。
【００１６】
本発明の被覆方法は、混練されてスラリー状となった前記堤防裏のり面被覆用土質材料（８：請求項１の堤防裏のり面被覆用土質材料）を吹き付け位置まで圧送ポンプと圧送用ホースで運搬し、圧送用ホースの先端に設けた合流管で加圧されたエアーと土壌団粒剤を混合させ、さらに合流管に先端ホースを接続させ、該先端ホースに取り付けた吹き付け用ノズル（７）の先端から空気圧で噴出して堤防裏のり面（１２）に吹き付けて、堤防裏のり面（１２）に所定の厚さだけ被覆することを特徴としている（請求項４）。
【００１７】
本発明の被覆方法（請求項４の被覆方法）において、前記堤防裏のり面被覆用土質材料（８：請求項１〜請求項３の何れか１項の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）を堤防（１）の表のり面（１１）における天端（１３）側の領域（１１Ｕ）に吹き付けて、当該領域（１１Ｕ）に所定の厚さだけ被覆することを特徴とする（請求項５）。
【００１８】
本発明の被覆方法において、土質材料（８）の混練は、土質改良などに一般に供される混練プラント（９）を用いる事が出来る。例えば、原料となる土（８１、８２）を、電動篩やスクリーンを使用して粗雑物や礫を除去してからプラント（９）に投入し、所定量の固化材（８３）を添加した後、解繊した所定量の短繊維（８４）、団粒剤、水を投入して混練するのが好ましい。
また、土質材料（８）の運搬用の圧送ポンプとしては、比較的粘性の高い材料でも圧送可能なポンプを使用することが好ましい。圧送用ホースとしては、土質材料（８）を運搬する際にかかる圧力に耐える程度の耐圧ホースであり、同程度の能力を有する管でも代用できる。
【発明の効果】
【００１９】
上述する構成を具備する本発明によれば、堤防裏のり面被覆用の土（８１、８２）に少量の短繊維（８４）と土壌固化材（８３）を添加することにより堤防裏のり面（１２）を被覆した土の耐侵食性が向上する。堤防裏のり面被覆用の土（８１、８２）に少量の固化材（８３）と短繊維（８４）を添加・混練し、短繊維（８４）と絡み合った状態の土粒子（８１、８２）を土壌固化材（８３）で固めることによって、堤防裏のり面被覆用の土（８１、８２）の耐侵食性能を大幅に向上させることができる。
【００２０】
本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）は、堤防裏のり面被覆用の土（８１、８２）への少量の固化材（８３）の添加ですみ、植生基盤としての機能を維持できる。
従来の固化処理土のように、１立方メート当り５０ｋｇを超える固化材添加量は、改良土のｐＨや硬度が高くなることから植生には適さない。しかし、本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）では、１立方メートル当り５０ｋｇ以下程度の固化材添加量でありｐＨおよび土壌硬度ともに植生可能な範囲を維持できる。
【００２１】
また、本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）を用いた被覆方法によれば、スラリー状で運搬するため吹き付け位置までポンプで容易に運搬でき、吹き付け位置手前で加圧されたエアーと団粒剤を合流させることにより、吹き付け用ノズルからエアーによる吹き付けが可能となる。また、吹き付けた土の内部に適度な量の空隙が生じて土の透水性が確保でき、植生のための保水空間が生じる。
さらに、堤体と同じ土を用いることが可能なため、堤体盛土材と同等もしくはそれ以上の透水性を確保できる。
【００２２】
本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）を用いた被覆方法によれば、材料費のコストダウンが可能となる。
その理由として、短繊維（８４）と土粒子（８１、８２）との絡み合いと固化材（８３）による土粒子同士の固結の相乗効果によって耐侵食性能を大幅に向上させることが出来る。
従来の短繊維混合補強土は、短繊維を土に対して乾燥重量比で０.２％以上程度であり、一般に土１立方メートル当たり固化材を５０ｋｇ〜３００ｋｇ添加する。しかし、本発明によれば固化材の添加量は５０ｋｇ以下となり、従来技術に比べ、１／３以下程度で十分機能を発揮する。
すなわち、少量の土壌固化材、少量の短繊維の添加で機能を満たすことから材料費が大幅に低減できる。
【００２３】
また、本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）を用いた被覆方法によれば、適用する土質性状が広く（粘性土〜砂質土および高含水比土〜低含水比土）、適切な配合設計により現地発生土で施工可能である。
【００２４】
さらに、本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）を用いた被覆方法によれば、流体輸送方式を採用して、且つ、吹き付けを行うため、工事用道路から離れていても作業可能であり、施工費の低減ができる。
本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）を用いた被覆方法において、堤防裏のり面だけでなく堤防表のり面の天端側の領域（１１Ｕ）に土質材料（８）を吹き付ければ（請求項５）、越流水が堤防の天端を越えるときに発生する乱流が、堤防表のり面の天端側の領域（１１Ｕ）や法肩部の侵食を防止することが出来る。また、堤防の天端に施工されるアスファルト等の舗装と、堤防の天端の地盤との間に、越流水が浸入することを防止することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、堤防裏のり面に本発明の実施形態にかかる堤防裏のり面被覆用土質材料（短繊維混合補強土）を被覆する態様を示している。
【００２６】
図１において、堤防１を境に、左側には河川２が存在し、右側には堤内地側地盤（地盤）３が存在する。堤防１は概略台形に形成され、河川２側（図１の左側）の斜面である表のり面１１と、地盤３側（図１の右側）の斜面である裏のり面１２と、堤防１の頂部である天端１３とを有している。
【００２７】
地盤３側の地表部には、プラント９が設置され、プラント９には圧送ポンプ５を介装した圧送用ホース６が取り付けられ、圧送用ホース６の先端には合流管が設けられ、さらにその先に先端ホースが取り付けられている。圧送用ホース６の先端には、短繊維混合補強土８を堤防裏のり面１２に吹き付けるための吹付ノズル７が取り付けられている。
プラント９は、現地発生土を用いて、短繊維混合補強土８を混練するように構成されている。
プラント９は、粘土粒子及び砂粒子からなる現地発生土に、少量の土壌固化材と、土壌団粒剤と、化学繊維製の短繊維と、水とを混練して流動化させた土質材料（堤防裏のり面被覆用土質材料：短繊維混合補強土）８を製造する。
短繊維混合補強土８の詳細な組成に関しては、図２で詳述する。
【００２８】
図１において、堤防裏のり面１２に、後述する組成の短繊維混合補強土８が吹付ノズル７によって吹き付けられ、堤防裏のり面１２が短繊維混合補強土８によって所定の厚さに被覆されている。
【００２９】
本発明に係る短繊維混合補強土８を堤防裏のり面１２に被覆するに際しては、先ず、プラント９内で混練されてスラリー状となった短繊維混合補強土８を圧送用ホース６で吹き付け位置まで運搬する。圧送用ホース６の先端部には、合流管が設けられ、さらにその先に先端ホースが取り付けられている。合流管は、コンプレッサーから圧送されたエアーと、団粒剤供給ポンプから送られた団粒剤を、短繊維混合補強土に合流させることにより、スラリー状の短繊維補強土を吹き付けに適した団粒構造にするための部材である。そして、先端ホースに接続された吹き付け用ノズル７の先端から短繊維混合補強土８を噴出して、堤防裏のり面１２に吹き付け、裏のり面１２を所定の厚さだけ短繊維混合補強土８で被覆する。
【００３０】
ここで、吹き付ける短繊維混合補強土８としては、現地発生土（粘土粒子８１、砂粒子８２）に、短繊維８４、固化材（例えばセメント）８３を混入し、各粒子の粒度の調整材（例えば、カオリン：以下、「ＰＰ」と記載する）を添加した後に、団粒剤を混合し、混練したものを用いる。
例えば、短繊維８４として長さ６０ｍｍの短繊維を０．１重量％、セメント８３を５重量％、ＰＰを５重量％、団粒剤を３ｋｇ／ｍ３混合し、容量５００リットルの２軸式パドルミキサーで混練するのが好ましい。
ここで、短繊維混合補強土８の組成については、図２を参照して後述する。
【００３１】
図１では、堤防裏のり面１２にのみ、短繊維混合補強土８を吹き付けているが、表のり面１１の天端１３側の領域１１Ｕにも短繊維混合補強土８を吹き付けても良い。
表のり面１１の領域１１Ｕを短繊維混合補強土８で被覆することにより、天端１３を越える越流水により領域１１Ｕが侵食されることが防止される。そして、表のり面１１の領域１１Ｕにおける侵食を防止する事により、堤防１が決壊してしまう事態の可能性を減少することが可能となる。
【００３２】
発明者は、後述の実験により、本発明に係る技術の有効性を確認した。
後述の実験において、短繊維混合補強土８としては、三重県名張市砂質土（８１、８２）に、長さ６０ｍｍの短繊維８４を０．１重量％、セメント８３を５重量％、ＰＰを５重量％、団粒剤を３ｋｇ／ｍ３混合し、容量５００リットルの２軸式パドルミキサーで混練したものを使用した。
【００３３】
図２は、係る短繊維混合補強土８の組成を示している。
図２において、短繊維混合補強土８は、粘土粒子８１及び砂粒子８２と、土壌固化材であるセメント８３と、短繊維８４と、団粒剤と、水とで構成されている。団粒剤は高分子のため図示はしないが、短繊維混合補強土８の内部で各粒子を結合させ、団粒構造８６を形成する。
また、各粒子の粒度の調整材として、ＰＰ８５が添加されている。
【００３４】
短繊維８４は、化学繊維製短繊維であって、ポリエステル製、ポリプロピレン製、またはポリエチレン製の何れかである。繊維の太さは１０デシテックス〜１００デシテックスで、その長さは２０ｍｍ〜１００ｍｍである。短繊維８４の添加量は土１立方メートル当たり０.５ｋｇ〜２ｋｇであるのが好ましい。
ここで、当該化学繊維（ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン）は、耐薬品性、耐紫外線、耐バクテリア性が高く、化学的に安定した種類の化学繊維が選択される。
【００３５】
土壌固化材８３は、セメント、セメント系固化材、または高分子系固化剤である。
その添加量は土１立方メートル当り１０ｋｇ〜５０ｋｇであるのが好ましい。添加量が少な過ぎると必要な強度を得ることが出来ず、添加量が多過ぎると材料費が高騰する。
【００３６】
以下において、耐侵食性、透水性を有し、植生可能な堤防の裏のり面被覆用土質材料である短繊維混合補強土８の諸性能を確認するために行った実験（実験例１〜実験例５）を、説明する。
【００３７】
「実験例１」
短繊維混合補強土で被覆された堤防の裏のり面の耐侵食性実験として、小型水路実験を行った。
実験例１は、図３に示す実験用小型水路２００を使用して行った。
図３において、実験用小型水路２００は延長３０ｍ、幅０．６ｍ、深さ０．５ｍである。上流側には整流槽２０１が設置され、下流側には量水槽２０２が設置されている。供試体２０３は、上流側が６．７５ｍ、下流側が２．２５ｍの玉砂利を貼り付けた河川調整板２０４、２０５で挟まれている。河床勾配は１／５７．４（概略１°）である。なお、河川調整板２０４、２０５は、供試体２０３の高さと河床とを一致させるために設けられている。
【００３８】
供試体２０３について記述する。
供試体２０３は、長さ×幅×高さが１．５ｍ×０．５６ｍ×０．１５ｍである供試体枠に、短繊維混合補強土８を吹き付けたものである。
供試体２０３の表面は、上流側１／３〜１／２程度を叩くことで平らに均している。
図示は省略しているが、供試体２０３内部の状態を観察するため、供試体枠の（長手方向の）右岸側の側壁を取り外し、クレーン及び台車で水路内に供試体２０３を設置した。
なお、水路左岸側壁と供試体との隙間を、木製合板及びシーリング材によって充填している。
【００３９】
具体的な供試体条件を表１に示している。
表１では、実験例１に係る供試体（表１では「実施例の供試体」と標記）の他に、ブランクテストに相当する供試体（表１では「従来例の供試体」と標記）についても併記している。
表１
【００４０】
表１において、供試体の土質材料として、三重県名張市の砂質土（現地発生土）を選択している。
繊維混合量は、長さ６０ｍｍの繊維を、土（砂質土）に対して、質量％で０．１％と添加している。
セメント混合量は土（砂質土）に対して５％、ＰＰ混合量は５％とした。また、団粒剤混合量は、３ｋｇ／ｍ３である。
混合機として、５００リットル２軸パドルミキサーを用いた。
【００４１】
一方、従来例の供試体は、土質材料として同じ三重県名張市の砂質土を選択しているが、他の材料は一切混合せず、当該砂質土を突き固めたのみである。
実験条件としては、流速を約２ｍ／秒、流水時間は断続的に２時間とした。断続的とは、洗掘量測定の際に流水を止めていることを意味している。
測定項目は、侵食量である。
【００４２】
図４、図５は侵食量の実験結果を示し、図４が最大侵食量を、図５が平均浸食量を示している。
図４、図５の実験結果では、実施例の供試体（短繊維混合補強土８）と、従来例の供試体（砂質土を突き固めただけ供試体）の結果も併記している。
図４、図５において、菱形マークを繋げた特性線Ａが実施例の供試体（短繊維混合補強土８）で、三角マークを繋げた特性線Ｂが従来例の供試体（砂質土を突き固めただけの供試体）を示している。
【００４３】
図４によれば、土を突き固めただけの供試体では実験開始後２０分経過で、凡そ１００ｍｍの最大侵食量を記録しているのに対して、実施例の供試体（短繊維混合補強土８）では、１０ｍｍ程度に留まっている。
図５の平均侵食量では、土を突き固めただけの供試体では実験開始後２５分経過で、凡そ７５ｍｍの平均侵食量を記録しているのに対して、実施例の供試体では、侵食量は０〜２ｍｍと、極めて小さい。
【００４４】
「実験例２」
次に、短繊維混合補強土で被覆された堤防の裏のり面の耐侵食性実験として、図６に示す大型の実験設備を用いた越流実験（実物大模型施設を用いた越流実験）を行った。
図６において、越流実験の実験設備３００は、図６の左側に河床に相当する床版１０２が配置され、図６の右側に基礎地盤（堤内側地盤）１０３が位置しており、床版１０２と、基礎地盤１０３との間に堤体１０１を設けている。
【００４５】
基礎地盤１０３の厚みは１５００ｍｍで、基礎地盤１０３の上面は、床版１０２の表面より、低く設定されている。床版１０２の表面から基礎地盤の底部までは、右下がりの斜面１０４で連続している。
図６における堤体１０１の左側斜面が表のり面１１１で、右側斜面が裏のり面１１２である。両のり面とも、勾配は１：３である。
堤体１０１における表のり面１１１の水平方向長さは６２２０ｍｍ、天端１１３の水平方向長さは３０００ｍｍ、裏のり面１１２の水平方向長さは９０００ｍｍに設定されている。
【００４６】
堤体１０１の天端１１３には、所定の厚みでアスファルト舗装１１３ａが施されている。裏のり面１１２の全域、天端１１３の一部（裏のり面に接する１ｍの区間）および、裏のり面に接する地盤側の２ｍの範囲には、裏のり面被覆用土質材料（短繊維混合補強土）８が所定の厚み（図６の例では３０ｃｍ）で敷設されている。
図示はしていないが、図６の断面の試験水路３００Ｃは、幅が４８００ｍｍであり、水路の両脇には側壁ブロック１１４が設けられている。試験水路３００Ｃの上流側には角落としゲート３０１と、整流板３０２が設けられている。
【００４７】
図６の実験装置３００を用いた越流実験における条件を以下に記載する。
（Ａ） 外水位条件
事前湛水条件：堤防天端高−２０ｃｍ
越流条件 ：堤防天端高＋３０ｃｍ
（Ｂ） 堤体条件
基礎地盤 ：川砂 締固め度９４％
堤体土 ：山砂（ＳＦ細粒分質砂）細粒分含有率１５％、
締固め度７６％
裏のり面 ：短繊維混合被覆土
天端 ：アスファルト舗装
【００４８】
実験手順は以下の通りである。
（１） 堤体作成
（２） 湛水（河川側への水の貯留：所要時間９３時間）
（３） 越流実験：越流水深３０ｃｍで定常通水（所要時間１２０分）
（４） 終了後の河床地形の測量
ここで、越流時間に関しては、先ず、越流開始から３０分間越流させ、一旦止水して状況観察と、河床測定を行う。その後、再度３０分間越流させ、一旦止水し状況観察を行い、さらに３０分間越流し、一旦止水した後、再度３０分間越流させ、合計１２０分の越流実験を行った。
また、３０分経過時点と１２０分経過時点の計２回、河床変形量の測定を行った。
【００４９】
越流実験の結果を説明する。
天端部１１３は、越流開始から１２０分間を通して大きな変化は見られなかった。
図示は省略するが、１２０分後で裏のり面１１２から基礎地盤１０３の後端（図６の右端）の範囲の水路中央部が僅かに侵食された。しかし、侵食の程度は軽微であった。
【００５０】
発明者は、比較対象或いはブランクテストとして、図７に示す設備を用いて越流実験を行った。
図７の設備では、裏のり面１１２を、短繊維混合補強土の代わりに関東ローム層８Ｒで被覆し、天端１１３には、アスファルトの代わりにコンクリートブロックで舗装した。
以下、図７を参照して、比較対象試験（ブランクテスト）について説明する。
【００５１】
図７で示すブランクテストの実験設備４００は、堤体１０１における表のり面１１１の水平方向長さは５０６０ｍｍ、天端１１３の水平方向長さは３０００ｍｍ、裏のり面１１２の水平方向長さは９０００ｍｍに設定されている。なお、天端１１３の水平方向長さ及び裏のり面１１２の水平方向長さは、図６の実験装置３００と同じ寸法となっている。
裏のり面１１２は、上述した様に、関東ローム層の土８Ｒが３０ｃｍの厚みで被覆されている。
天端１１３には、コンクリートブロック舗装１１３ｃが敷設されている。
【００５２】
堤体条件を以下に示す。
基礎地盤 ：川砂 締固め度９４％
堤体土 ：山砂 コア部 締固め度８４％
腹付け部 締固め度９０％
裏のり面 ：関東ローム層３０ｃｍ 締固め度８２．１％
天端 ：コンクリートブロック舗装
その他の実験設備の諸元、実験条件および実験手順は、図６の実験装置３００と同様である。
【００５３】
堤防裏のり面を関東ローム層の土で被覆した場合の越流実験（図７：ブランクテスト）の結果について、説明する。
裏のり面は、越流後３０分までは、裏のり面１１２における「のり尻（図７ののり面１１２の右端）」付近から天端方向へ侵食が進行し、越流開始から３５分後には堤体１０１が崩壊した。
【００５４】
「実験例３」
実験例３では、実験例２で用いられた短繊維混合補強土（越流試験からサンプリングした試料）８に対して、透水試験を行った。
短繊維混合補強土８の透水性が高すぎると、透過する水で目詰りが生じ、水が透過する経路が固定しまい、いわゆる「水みち」が出来てしまうので、必要な強度が得られない。一方、短繊維混合補強土８の透水性が低すぎると、水を透過しないので、堤防の裏のり面に対して浮力が作用してしまう。そのため、短繊維混合補強土８の透水性を適正な範囲に保つ必要性が存在する。
実験例３で用いられた短繊維混合補強土（越流試験からサンプリングした試料）８の透水試験の結果、透水係数は、土と同程度の１０−４〜１０−５のオーダーであり、透水性が高すぎる事は無く、且つ、透水性が低すぎる事も無い事が判明した。
【００５５】
「実験例４」
実験例４では、本発明の短繊維混合補強土８に対して強度試験を行い、支持力強度を求めた。供試体は、塩ビ管に吹付けた短繊維混合補強土８から抜き取り、一軸圧縮強度を測定した。強度試験の結果を、表２で示す。
表２
【００５６】
表２で示す実験結果では、圧縮強度の最小値は７日後のＮｏ．１の３０５ｋＮ／ｍ２であり、平均値はそれぞれ３３２ｋＮ／ｍ２、３４７ｋＮ／ｍ２となった。この結果から、本発明の短繊維混合補強土８は、目標とする圧縮強度である２００ｋＮ／ｍ２をクリアしており、支持力強度が良好であることがわかった。
【００５７】
「実験例５」
表３は、社団法人日本道路協会発行「道路土工 のり面工・斜面安定工指針」（平成１１年３月）より引用した土壌硬度からみた植物の生育状態を示している。
表３からは、植物が生育するためには土壌硬度３０ｍｍ以下が好適であることが読み取れる。言い換えれば、土壌硬度が３０ｍｍ以上になると緑化が困難になる。
表３
【００５８】
実験例５では、実験場のり面に短繊維混合補強土を吹き付けし、土壌硬度計により硬度指数を求めた。実際の施工条件に近づけるため実験場は屋外とし、長期的な硬度の変化を調べた。
表４は、吹き付けた短繊維補強土の土壌硬度の経時変化を示している。
表４
【００５９】
表４において、施工完了から１時間後、７日後、３５日後、６０日後、９０日後についてＡ〜Ｅの５測点で土壌硬度を測定した。各経過日数の代表する土壌硬度としては、測定誤差を排除するために、各測点で求められた測定値から最大値及び最小値を除外した後の平均値とした。また、１時間後の測定では３地点にて測定不能であったため、２地点の平均値とした。
図９は、表４で求められた各経過日数の土壌硬度の経時変化を、グラフとして示している。
表４及び図９で示す実験例５の結果より、図示の実施形態に係る短繊維混合補強土は、施工後９０日が経過した後も土壌硬度が３０ｍｍ以下であり、植物の生育に好適な土壌であることがわかった。
【００６０】
「実験例６」
実験例６では、越流実験（実験例２）で用いた短繊維混合補強土（越流試験からサンプリングした試料）８のｐＨを計測した。
計測の結果、短繊維混合補強土８のｐＨ濃度は、ｐＨ６〜ｐＨ９の数値であった。係る数値は、越流実験で用いられた短繊維混合補強土（越流試験からサンプリングした試料）８が強酸性ではなく、且つ、強アルカリ性でもないことを示すと共に、当該短繊維混合補強土８が緑化可能であることを示している。
【００６１】
上述した実験例１〜実験例６から、堤防裏のり面被覆用の土８１、８２に短繊維８４と土壌固化材８３を添加することによって、堤防裏のり面１２を被覆した土（短繊維混合補強土）８および堤防１の耐侵食性が向上することが明らかになった。
詳細には、堤防裏のり面被覆用の土８１、８２に固化材８３と短繊維８４を添加・混練し、短繊維８４と絡み合った状態の粘土粒子８１、砂粒子８２を土壌固化材８３と混合することによって、短繊維混合補強土８で被覆された堤防１の裏のり面１１２における耐侵食性能を、大幅に向上させることができた。
さらに、実験例１〜実験例６の対象である短繊維混合補強土８は、植生基盤としての機能を保持することができることも明らかになった。
【００６２】
従来の固化処理土のように、１立方メート当り５０ｋｇを超える固化材添加量は、改良土のｐＨや硬度が高くなることから植生には適さない。
しかし、実験例に係る短繊維混合補強土８では、固化材添加量は適正な範囲に留められており、ｐＨおよび土壌硬度は、共に植生可能な範囲を維持している。
【００６３】
また、実験例に係る短繊維混合補強土８を用いた被覆方法において、団粒剤で造粒したスラリー状の土を空気圧で吹き付けて施工すれば、吹き付けた短繊維混合補強土８の内部に適度な量の空隙が生じるため、土の透水性が確保でき、さらに植生のための保水空間が生じる。
そして、短繊維混合補強土８を用いているため、堤体盛土材と同等もしくはそれ以上の透水性を確保できる。
【００６４】
短繊維混合補強土８は、短繊維８４と土粒子８１、８２との絡み合いと、固化材８３による土粒子同士の固結の相乗効果によって、耐侵食性能を大幅に向上させることが出来る。
従来の固化処理土は、一般に土１立方メートル当たり５０ｋｇ〜３００ｋｇの固化材を添加していた。しかし、本発明に係る短繊維混合補強土では、土１立方メートル当たりの固化材添加量は５０ｋｇ以下となり、従来技術に比べ、１／３以下程度で十分機能を発揮する。
そのため、固化材使用量を減少しても、必要な強度を発現するため、材料費を大幅に低減できる。
【００６５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではないことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】堤防裏のり面に短繊維混合補強土を被覆する一態様を示す図。
【図２】短繊維混合補強土の組成を示す拡大模式図。
【図３】短繊維混合補強土の耐侵食性実験用の実験用小型水路の模式図。
【図４】短繊維混合補強土の最大侵食量に係る実験結果を示す図。
【図５】短繊維混合補強土の平均侵食量に係る実験結果を示す図。
【図６】短繊維混合補強土で被覆された裏のり面の耐侵食性実験を行う実験設備を示す図。
【図７】関東ローム層の土で被覆された裏のり面の耐侵食性実験を行う実験設備を示す図。
【図８】短繊維混合補強土を被覆する態様であって、図１とは別の態様を示す図。
【図９】表４で求められた各経過日数の土壌硬度の経時変化を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・堤防
２・・・川底
３・・・地盤
５・・・圧送ポンプ
６・・・圧送用ホース
７・・・吹付ノズル
８・・・裏のり面被覆用土質材料／短繊維混合補強土
９・・・プラント
１１・・・表のり面
１２・・・裏のり面
１３・・・天端
８１・・・粘土粒子
８２・・・砂粒子
８３・・・土壌固化材
８４・・・短繊維
８５・・・ＰＰ
８６・・・団粒構造
２００・・・実験用小型水路
２０３・・・供試体
３００・・・実験設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堤防裏のり面における侵食防止に関する。より詳細には、本発明は、堤防裏のり面被覆用の土質材料と、当該土質材料により堤防裏のり面を被覆する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、局地的集中豪雨や、都市化の進展、緑地の減少その他に起因する降雨流出係数の増大等から、出水時流量が増大して、堤防の天端を越流して大きな水害が発生するケースが発生している。
【０００３】
出水時に河川水が堤防天端を越流しても、堤防天端や裏のり面（民家側）が長時間流水の侵食に耐えられれば、その間に人々が緊急避難をする事ができ、被害を最小限に抑制することが出来る。
しかし、増水時に堤防天端を越えて堤防裏のり面を流下する水の流速は大きく、３ｍ／秒を越え、時としてその数倍以上になることがある。
流速が大きい越流水は大きな侵食力と破壊力を持ち、短時間に堤防を構成する土砂を侵食して堤防を破壊し、大量の濁流が堤内地（堤防に守られている地域＝民家側）に流入して、多大な人的被害や経済的被害をもたらす。
【０００４】
以上の事情を考慮すれば、流水による侵食に対して高い抵抗力のある堤防被覆材料を提供することは、災害防止上きわめて重要である。
【０００５】
一方、堤防裏のり面被覆材料としては、耐侵食性などの災害防止機能以外に、以下の機能が求められる。
（ａ） 透水性
降雨時や増水時に堤体内に浸透した水を速やかに堤体外に排出するために、堤体盛土材と同等もしくはそれ以上の透水性が求められる。
（ｂ） 植生基盤としての機能
堤防を含む河川空間は、地域の重要な景観要素であると同時に多種多様な動植物生息・育成に重要な生息地を提供しており、植生はその重要な要素の一つである。また、人々に親水の場を提供するためにも不可欠であり、堤体の植生は重要かつ多機能な要素となっている。
（ｃ） 遊技基盤としての機能
堤防裏のりの斜面は、散策や子供たちの芝スキーなどに用いられ、人々の憩いの場としての重要な機能を持っている。そのため、平滑で柔らかな表面であることが求められる。
【０００６】
耐侵食性の堤防のり面被覆材およびその施工方法として、現在までに各種技術が提供されているが、いずれも下記の理由で必ずしも自然環境をも考慮した耐侵食性堤防の裏のり面用被覆材料としてのニーズを満足していない（非特許文献１参照）。
張芝工法は、堤防表面に張芝を施工して流水による侵食を防止する方法で、従来から最も広く採用されている技術で環境機能（生物・景観・利用）に優れている。
しかし、設計流速２.０ｍ／秒以下であり耐侵食性が低い。
【０００７】
シート系被覆工（ジオテキスタイル工法等）は、ジオテキスタイルによってのり面を覆い、表面に植生を施工して耐侵食性能を高めたものである。
環境機能に優れているが、設計流速３.０ｍ／秒以下であり、それ以上の流速に対する耐侵食性に難がある。
【０００８】
コンクリート系被覆工（連接ブロック、コンクリートブロック張り等）については、近年各種タイプのものが開発されている。
耐侵食性は高いが、植生が難しく、無味乾燥な景観と動植物の生息環境等、自然環境面が劣っている。
また、一般に表のり面用に開発されたものが多く、裏のり面への適用事例は少ない。
【０００９】
固化処理土による護岸に関して言えば、一般に耐侵食性を期待する場合、１立方メート当りの固化材添加量は５０ｋｇ以上であり、改良土のｐＨが高い。また、硬度も高いことから、植生に適さない。そのため、堤防裏のり面に適用した場合に、自然環境が劣る。
また、増水時に堤体内に浸み込んだ水を速やかに堤体外に排出する必要があるため、のり面の被覆に際しては、堤体材料よりも高い透水性が求められる。しかし、固化処理土は、堤体材料よりも高い透水性を有していない。
【００１０】
その他の従来技術として、有機質土と土壌固化材と短繊維とを混合撹拌して吹き付けることにより、施工が容易で、植生にも適した補強用建築材料と、その施工方法が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術は、堤防の裏のり面の被覆を目的とするものではない。
【特許文献１】特開２００７−９２５１３号公報
【非特許文献１】（社）全国防災協会：美しい山河を守る災害復旧基本方針・解説版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、河川堤防の裏のり面被覆用土質材料であって、十分な耐侵食性及び透水性を有し、植生可能な堤防の裏のり面被覆用土質材料と、それを用いた被覆方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）は、土（８１、８２）に少量の土壌固化材（８３）と、土壌団粒剤と、化学繊維製の短繊維（８４）と、水とを混練して流動化させた土質材料であって、堤防の裏のり面（１２）の被覆土として求められる流水に対する耐侵食性、透水性、植生を可能とする保水性及び軟らかさを備えており、吹き付けによって堤防裏のり面（１２）に被覆可能であることを特徴としている（請求項１）。
【００１３】
ここで堤防裏のり面被覆用土質材料（８）は、河川堤防裏のり面（１２）の被覆土のみならず、道路や宅地造成ののり面等の侵食防止を目的とした全てののり面被覆土に適用することが可能である。
【００１４】
本発明の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）において、前記土壌固化材（８３）は、セメント、セメント系固化材、または高分子系固化剤であり、その添加量は土１立方メートル当り５０ｋｇ以下であることを特徴とする（請求項２）。
【００１５】
また、本発明の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）において、前記化学繊維製短繊維（８４）はポリエステル製、ポリプロピレン製、またはポリエチレン製であり、その太さは１０デシテックス〜１００デシテックスで、その長さは２０ｍｍ〜１００ｍｍであり、添加量は土１立方メートル当たり０.５ｋｇ〜２ｋｇであることを特徴とする（請求項３）。
ここで、当該化学繊維（ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン）は、耐薬品性、耐紫外線、耐バクテリア性が高く、化学的に安定した化学繊維が用いられる。
【００１６】
本発明の被覆方法は、混練されてスラリー状となった前記堤防裏のり面被覆用土質材料（８：請求項１の堤防裏のり面被覆用土質材料）を吹き付け位置まで圧送ポンプと圧送用ホースで運搬し、圧送用ホースの先端に設けた合流管で加圧されたエアーと土壌団粒剤を混合させ、さらに合流管に先端ホースを接続させ、該先端ホースに取り付けた吹き付け用ノズル（７）の先端から空気圧で噴出して堤防裏のり面（１２）に吹き付けて、堤防裏のり面（１２）に所定の厚さだけ被覆することを特徴としている（請求項４）。
【００１７】
本発明の被覆方法（請求項４の被覆方法）において、前記堤防裏のり面被覆用土質材料（８：請求項１〜請求項３の何れか１項の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）を堤防（１）の表のり面（１１）における天端（１３）側の領域（１１Ｕ）に吹き付けて、当該領域（１１Ｕ）に所定の厚さだけ被覆することを特徴とする（請求項５）。
【００１８】
本発明の被覆方法において、土質材料（８）の混練は、土質改良などに一般に供される混練プラント（９）を用いる事が出来る。例えば、原料となる土（８１、８２）を、電動篩やスクリーンを使用して粗雑物や礫を除去してからプラント（９）に投入し、所定量の固化材（８３）を添加した後、解繊した所定量の短繊維（８４）、団粒剤、水を投入して混練するのが好ましい。
また、土質材料（８）の運搬用の圧送ポンプとしては、比較的粘性の高い材料でも圧送可能なポンプを使用することが好ましい。圧送用ホースとしては、土質材料（８）を運搬する際にかかる圧力に耐える程度の耐圧ホースであり、同程度の能力を有する管でも代用できる。
【発明の効果】
【００１９】
上述する構成を具備する本発明によれば、堤防裏のり面被覆用の土（８１、８２）に少量の短繊維（８４）と土壌固化材（８３）を添加することにより堤防裏のり面（１２）を被覆した土の耐侵食性が向上する。堤防裏のり面被覆用の土（８１、８２）に少量の固化材（８３）と短繊維（８４）を添加・混練し、短繊維（８４）と絡み合った状態の土粒子（８１、８２）を土壌固化材（８３）で固めることによって、堤防裏のり面被覆用の土（８１、８２）の耐侵食性能を大幅に向上させることができる。
【００２０】
本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）は、堤防裏のり面被覆用の土（８１、８２）への少量の固化材（８３）の添加ですみ、植生基盤としての機能を維持できる。
従来の固化処理土のように、１立方メート当り５０ｋｇを超える固化材添加量は、改良土のｐＨや硬度が高くなることから植生には適さない。しかし、本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）では、１立方メートル当り５０ｋｇ以下程度の固化材添加量でありｐＨおよび土壌硬度ともに植生可能な範囲を維持できる。
【００２１】
また、本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）を用いた被覆方法によれば、スラリー状で運搬するため吹き付け位置までポンプで容易に運搬でき、吹き付け位置手前で加圧されたエアーと団粒剤を合流させることにより、吹き付け用ノズルからエアーによる吹き付けが可能となる。また、吹き付けた土の内部に適度な量の空隙が生じて土の透水性が確保でき、植生のための保水空間が生じる。
さらに、堤体と同じ土を用いることが可能なため、堤体盛土材と同等もしくはそれ以上の透水性を確保できる。
【００２２】
本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）を用いた被覆方法によれば、材料費のコストダウンが可能となる。
その理由として、短繊維（８４）と土粒子（８１、８２）との絡み合いと固化材（８３）による土粒子同士の固結の相乗効果によって耐侵食性能を大幅に向上させることが出来る。
従来の短繊維混合補強土は、短繊維を土に対して乾燥重量比で０.２％以上程度であり、一般に土１立方メートル当たり固化材を５０ｋｇ〜３００ｋｇ添加する。しかし、本発明によれば固化材の添加量は５０ｋｇ以下となり、従来技術に比べ、１／３以下程度で十分機能を発揮する。
すなわち、少量の土壌固化材、少量の短繊維の添加で機能を満たすことから材料費が大幅に低減できる。
【００２３】
また、本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）を用いた被覆方法によれば、適用する土質性状が広く（粘性土〜砂質土および高含水比土〜低含水比土）、適切な配合設計により現地発生土で施工可能である。
【００２４】
さらに、本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）を用いた被覆方法によれば、流体輸送方式を採用して、且つ、吹き付けを行うため、工事用道路から離れていても作業可能であり、施工費の低減ができる。
本発明の堤防裏のり面被覆用材料（８）を用いた被覆方法において、堤防裏のり面だけでなく堤防表のり面の天端側の領域（１１Ｕ）に土質材料（８）を吹き付ければ（請求項５）、越流水が堤防の天端を越えるときに発生する乱流が、堤防表のり面の天端側の領域（１１Ｕ）や法肩部の侵食を防止することが出来る。また、堤防の天端に施工されるアスファルト等の舗装と、堤防の天端の地盤との間に、越流水が浸入することを防止することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、堤防裏のり面に本発明の実施形態にかかる堤防裏のり面被覆用土質材料（短繊維混合補強土）を被覆する態様を示している。
【００２６】
図１において、堤防１を境に、左側には河川２が存在し、右側には堤内地側地盤（地盤）３が存在する。堤防１は概略台形に形成され、河川２側（図１の左側）の斜面である表のり面１１と、地盤３側（図１の右側）の斜面である裏のり面１２と、堤防１の頂部である天端１３とを有している。
【００２７】
地盤３側の地表部には、プラント９が設置され、プラント９には圧送ポンプ５を介装した圧送用ホース６が取り付けられ、圧送用ホース６の先端には合流管が設けられ、さらにその先に先端ホースが取り付けられている。圧送用ホース６の先端には、短繊維混合補強土８を堤防裏のり面１２に吹き付けるための吹付ノズル７が取り付けられている。
プラント９は、現地発生土を用いて、短繊維混合補強土８を混練するように構成されている。
プラント９は、粘土粒子及び砂粒子からなる現地発生土に、少量の土壌固化材と、土壌団粒剤と、化学繊維製の短繊維と、水とを混練して流動化させた土質材料（堤防裏のり面被覆用土質材料：短繊維混合補強土）８を製造する。
短繊維混合補強土８の詳細な組成に関しては、図２で詳述する。
【００２８】
図１において、堤防裏のり面１２に、後述する組成の短繊維混合補強土８が吹付ノズル７によって吹き付けられ、堤防裏のり面１２が短繊維混合補強土８によって所定の厚さに被覆されている。
【００２９】
本発明に係る短繊維混合補強土８を堤防裏のり面１２に被覆するに際しては、先ず、プラント９内で混練されてスラリー状となった短繊維混合補強土８を圧送用ホース６で吹き付け位置まで運搬する。圧送用ホース６の先端部には、合流管が設けられ、さらにその先に先端ホースが取り付けられている。合流管は、コンプレッサーから圧送されたエアーと、団粒剤供給ポンプから送られた団粒剤を、短繊維混合補強土に合流させることにより、スラリー状の短繊維補強土を吹き付けに適した団粒構造にするための部材である。そして、先端ホースに接続された吹き付け用ノズル７の先端から短繊維混合補強土８を噴出して、堤防裏のり面１２に吹き付け、裏のり面１２を所定の厚さだけ短繊維混合補強土８で被覆する。
【００３０】
ここで、吹き付ける短繊維混合補強土８としては、現地発生土（粘土粒子８１、砂粒子８２）に、短繊維８４、固化材（例えばセメント）８３を混入し、各粒子の粒度の調整材（例えば、カオリン：以下、「ＰＰ」と記載する）を添加した後に、団粒剤を混合し、混練したものを用いる。
例えば、短繊維８４として長さ６０ｍｍの短繊維を０．１重量％、セメント８３を５重量％、ＰＰを５重量％、団粒剤を３ｋｇ／ｍ３混合し、容量５００リットルの２軸式パドルミキサーで混練するのが好ましい。
ここで、短繊維混合補強土８の組成については、図２を参照して後述する。
【００３１】
図１では、堤防裏のり面１２にのみ、短繊維混合補強土８を吹き付けているが、表のり面１１の天端１３側の領域１１Ｕにも短繊維混合補強土８を吹き付けても良い。
表のり面１１の領域１１Ｕを短繊維混合補強土８で被覆することにより、天端１３を越える越流水により領域１１Ｕが侵食されることが防止される。そして、表のり面１１の領域１１Ｕにおける侵食を防止する事により、堤防１が決壊してしまう事態の可能性を減少することが可能となる。
【００３２】
発明者は、後述の実験により、本発明に係る技術の有効性を確認した。
後述の実験において、短繊維混合補強土８としては、三重県名張市砂質土（８１、８２）に、長さ６０ｍｍの短繊維８４を０．１重量％、セメント８３を５重量％、ＰＰを５重量％、団粒剤を３ｋｇ／ｍ３混合し、容量５００リットルの２軸式パドルミキサーで混練したものを使用した。
【００３３】
図２は、係る短繊維混合補強土８の組成を示している。
図２において、短繊維混合補強土８は、粘土粒子８１及び砂粒子８２と、土壌固化材であるセメント８３と、短繊維８４と、団粒剤と、水とで構成されている。団粒剤は高分子のため図示はしないが、短繊維混合補強土８の内部で各粒子を結合させ、団粒構造８６を形成する。
また、各粒子の粒度の調整材として、ＰＰ８５が添加されている。
【００３４】
短繊維８４は、化学繊維製短繊維であって、ポリエステル製、ポリプロピレン製、またはポリエチレン製の何れかである。繊維の太さは１０デシテックス〜１００デシテックスで、その長さは２０ｍｍ〜１００ｍｍである。短繊維８４の添加量は土１立方メートル当たり０.５ｋｇ〜２ｋｇであるのが好ましい。
ここで、当該化学繊維（ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン）は、耐薬品性、耐紫外線、耐バクテリア性が高く、化学的に安定した種類の化学繊維が選択される。
【００３５】
土壌固化材８３は、セメント、セメント系固化材、または高分子系固化剤である。
その添加量は土１立方メートル当り１０ｋｇ〜５０ｋｇであるのが好ましい。添加量が少な過ぎると必要な強度を得ることが出来ず、添加量が多過ぎると材料費が高騰する。
【００３６】
以下において、耐侵食性、透水性を有し、植生可能な堤防の裏のり面被覆用土質材料である短繊維混合補強土８の諸性能を確認するために行った実験（実験例１〜実験例５）を、説明する。
【００３７】
「実験例１」
短繊維混合補強土で被覆された堤防の裏のり面の耐侵食性実験として、小型水路実験を行った。
実験例１は、図３に示す実験用小型水路２００を使用して行った。
図３において、実験用小型水路２００は延長３０ｍ、幅０．６ｍ、深さ０．５ｍである。上流側には整流槽２０１が設置され、下流側には量水槽２０２が設置されている。供試体２０３は、上流側が６．７５ｍ、下流側が２．２５ｍの玉砂利を貼り付けた河川調整板２０４、２０５で挟まれている。河床勾配は１／５７．４（概略１°）である。なお、河川調整板２０４、２０５は、供試体２０３の高さと河床とを一致させるために設けられている。
【００３８】
供試体２０３について記述する。
供試体２０３は、長さ×幅×高さが１．５ｍ×０．５６ｍ×０．１５ｍである供試体枠に、短繊維混合補強土８を吹き付けたものである。
供試体２０３の表面は、上流側１／３〜１／２程度を叩くことで平らに均している。
図示は省略しているが、供試体２０３内部の状態を観察するため、供試体枠の（長手方向の）右岸側の側壁を取り外し、クレーン及び台車で水路内に供試体２０３を設置した。
なお、水路左岸側壁と供試体との隙間を、木製合板及びシーリング材によって充填している。
【００３９】
具体的な供試体条件を表１に示している。
表１では、実験例１に係る供試体（表１では「実施例の供試体」と標記）の他に、ブランクテストに相当する供試体（表１では「従来例の供試体」と標記）についても併記している。
表１
【００４０】
表１において、供試体の土質材料として、三重県名張市の砂質土（現地発生土）を選択している。
繊維混合量は、長さ６０ｍｍの繊維を、土（砂質土）に対して、質量％で０．１％と添加している。
セメント混合量は土（砂質土）に対して５％、ＰＰ混合量は５％とした。また、団粒剤混合量は、３ｋｇ／ｍ３である。
混合機として、５００リットル２軸パドルミキサーを用いた。
【００４１】
一方、従来例の供試体は、土質材料として同じ三重県名張市の砂質土を選択しているが、他の材料は一切混合せず、当該砂質土を突き固めたのみである。
実験条件としては、流速を約２ｍ／秒、流水時間は断続的に２時間とした。断続的とは、洗掘量測定の際に流水を止めていることを意味している。
測定項目は、侵食量である。
【００４２】
図４、図５は侵食量の実験結果を示し、図４が最大侵食量を、図５が平均浸食量を示している。
図４、図５の実験結果では、実施例の供試体（短繊維混合補強土８）と、従来例の供試体（砂質土を突き固めただけ供試体）の結果も併記している。
図４、図５において、菱形マークを繋げた特性線Ａが実施例の供試体（短繊維混合補強土８）で、三角マークを繋げた特性線Ｂが従来例の供試体（砂質土を突き固めただけの供試体）を示している。
【００４３】
図４によれば、土を突き固めただけの供試体では実験開始後２０分経過で、凡そ１００ｍｍの最大侵食量を記録しているのに対して、実施例の供試体（短繊維混合補強土８）では、１０ｍｍ程度に留まっている。
図５の平均侵食量では、土を突き固めただけの供試体では実験開始後２５分経過で、凡そ７５ｍｍの平均侵食量を記録しているのに対して、実施例の供試体では、侵食量は０〜２ｍｍと、極めて小さい。
【００４４】
「実験例２」
次に、短繊維混合補強土で被覆された堤防の裏のり面の耐侵食性実験として、図６に示す大型の実験設備を用いた越流実験（実物大模型施設を用いた越流実験）を行った。
図６において、越流実験の実験設備３００は、図６の左側に河床に相当する床版１０２が配置され、図６の右側に基礎地盤（堤内側地盤）１０３が位置しており、床版１０２と、基礎地盤１０３との間に堤体１０１を設けている。
【００４５】
基礎地盤１０３の厚みは１５００ｍｍで、基礎地盤１０３の上面は、床版１０２の表面より、低く設定されている。床版１０２の表面から基礎地盤の底部までは、右下がりの斜面１０４で連続している。
図６における堤体１０１の左側斜面が表のり面１１１で、右側斜面が裏のり面１１２である。両のり面とも、勾配は１：３である。
堤体１０１における表のり面１１１の水平方向長さは６２２０ｍｍ、天端１１３の水平方向長さは３０００ｍｍ、裏のり面１１２の水平方向長さは９０００ｍｍに設定されている。
【００４６】
堤体１０１の天端１１３には、所定の厚みでアスファルト舗装１１３ａが施されている。裏のり面１１２の全域、天端１１３の一部（裏のり面に接する１ｍの区間）および、裏のり面に接する地盤側の２ｍの範囲には、裏のり面被覆用土質材料（短繊維混合補強土）８が所定の厚み（図６の例では３０ｃｍ）で敷設されている。
図示はしていないが、図６の断面の試験水路３００Ｃは、幅が４８００ｍｍであり、水路の両脇には側壁ブロック１１４が設けられている。試験水路３００Ｃの上流側には角落としゲート３０１と、整流板３０２が設けられている。
【００４７】
図６の実験装置３００を用いた越流実験における条件を以下に記載する。
（Ａ） 外水位条件
事前湛水条件：堤防天端高−２０ｃｍ
越流条件 ：堤防天端高＋３０ｃｍ
（Ｂ） 堤体条件
基礎地盤 ：川砂 締固め度９４％
堤体土 ：山砂（ＳＦ細粒分質砂）細粒分含有率１５％、
締固め度７６％
裏のり面 ：短繊維混合被覆土
天端 ：アスファルト舗装
【００４８】
実験手順は以下の通りである。
（１） 堤体作成
（２） 湛水（河川側への水の貯留：所要時間９３時間）
（３） 越流実験：越流水深３０ｃｍで定常通水（所要時間１２０分）
（４） 終了後の河床地形の測量
ここで、越流時間に関しては、先ず、越流開始から３０分間越流させ、一旦止水して状況観察と、河床測定を行う。その後、再度３０分間越流させ、一旦止水し状況観察を行い、さらに３０分間越流し、一旦止水した後、再度３０分間越流させ、合計１２０分の越流実験を行った。
また、３０分経過時点と１２０分経過時点の計２回、河床変形量の測定を行った。
【００４９】
越流実験の結果を説明する。
天端部１１３は、越流開始から１２０分間を通して大きな変化は見られなかった。
図示は省略するが、１２０分後で裏のり面１１２から基礎地盤１０３の後端（図６の右端）の範囲の水路中央部が僅かに侵食された。しかし、侵食の程度は軽微であった。
【００５０】
発明者は、比較対象或いはブランクテストとして、図７に示す設備を用いて越流実験を行った。
図７の設備では、裏のり面１１２を、短繊維混合補強土の代わりに関東ローム層８Ｒで被覆し、天端１１３には、アスファルトの代わりにコンクリートブロックで舗装した。
以下、図７を参照して、比較対象試験（ブランクテスト）について説明する。
【００５１】
図７で示すブランクテストの実験設備４００は、堤体１０１における表のり面１１１の水平方向長さは５０６０ｍｍ、天端１１３の水平方向長さは３０００ｍｍ、裏のり面１１２の水平方向長さは９０００ｍｍに設定されている。なお、天端１１３の水平方向長さ及び裏のり面１１２の水平方向長さは、図６の実験装置３００と同じ寸法となっている。
裏のり面１１２は、上述した様に、関東ローム層の土８Ｒが３０ｃｍの厚みで被覆されている。
天端１１３には、コンクリートブロック舗装１１３ｃが敷設されている。
【００５２】
堤体条件を以下に示す。
基礎地盤 ：川砂 締固め度９４％
堤体土 ：山砂 コア部 締固め度８４％
腹付け部 締固め度９０％
裏のり面 ：関東ローム層３０ｃｍ 締固め度８２．１％
天端 ：コンクリートブロック舗装
その他の実験設備の諸元、実験条件および実験手順は、図６の実験装置３００と同様である。
【００５３】
堤防裏のり面を関東ローム層の土で被覆した場合の越流実験（図７：ブランクテスト）の結果について、説明する。
裏のり面は、越流後３０分までは、裏のり面１１２における「のり尻（図７ののり面１１２の右端）」付近から天端方向へ侵食が進行し、越流開始から３５分後には堤体１０１が崩壊した。
【００５４】
「実験例３」
実験例３では、実験例２で用いられた短繊維混合補強土（越流試験からサンプリングした試料）８に対して、透水試験を行った。
短繊維混合補強土８の透水性が高すぎると、透過する水で目詰りが生じ、水が透過する経路が固定しまい、いわゆる「水みち」が出来てしまうので、必要な強度が得られない。一方、短繊維混合補強土８の透水性が低すぎると、水を透過しないので、堤防の裏のり面に対して浮力が作用してしまう。そのため、短繊維混合補強土８の透水性を適正な範囲に保つ必要性が存在する。
実験例３で用いられた短繊維混合補強土（越流試験からサンプリングした試料）８の透水試験の結果、透水係数は、土と同程度の１０−４〜１０−５のオーダーであり、透水性が高すぎる事は無く、且つ、透水性が低すぎる事も無い事が判明した。
【００５５】
「実験例４」
実験例４では、本発明の短繊維混合補強土８に対して強度試験を行い、支持力強度を求めた。供試体は、塩ビ管に吹付けた短繊維混合補強土８から抜き取り、一軸圧縮強度を測定した。強度試験の結果を、表２で示す。
表２
【００５６】
表２で示す実験結果では、圧縮強度の最小値は７日後のＮｏ．１の３０５ｋＮ／ｍ２であり、平均値はそれぞれ３３２ｋＮ／ｍ２、３４７ｋＮ／ｍ２となった。この結果から、本発明の短繊維混合補強土８は、目標とする圧縮強度である２００ｋＮ／ｍ２をクリアしており、支持力強度が良好であることがわかった。
【００５７】
「実験例５」
表３は、社団法人日本道路協会発行「道路土工 のり面工・斜面安定工指針」（平成１１年３月）より引用した土壌硬度からみた植物の生育状態を示している。
表３からは、植物が生育するためには土壌硬度３０ｍｍ以下が好適であることが読み取れる。言い換えれば、土壌硬度が３０ｍｍ以上になると緑化が困難になる。
表３
【００５８】
実験例５では、実験場のり面に短繊維混合補強土を吹き付けし、土壌硬度計により硬度指数を求めた。実際の施工条件に近づけるため実験場は屋外とし、長期的な硬度の変化を調べた。
表４は、吹き付けた短繊維補強土の土壌硬度の経時変化を示している。
表４
【００５９】
表４において、施工完了から１時間後、７日後、３５日後、６０日後、９０日後についてＡ〜Ｅの５測点で土壌硬度を測定した。各経過日数の代表する土壌硬度としては、測定誤差を排除するために、各測点で求められた測定値から最大値及び最小値を除外した後の平均値とした。また、１時間後の測定では３地点にて測定不能であったため、２地点の平均値とした。
図９は、表４で求められた各経過日数の土壌硬度の経時変化を、グラフとして示している。
表４及び図９で示す実験例５の結果より、図示の実施形態に係る短繊維混合補強土は、施工後９０日が経過した後も土壌硬度が３０ｍｍ以下であり、植物の生育に好適な土壌であることがわかった。
【００６０】
「実験例６」
実験例６では、越流実験（実験例２）で用いた短繊維混合補強土（越流試験からサンプリングした試料）８のｐＨを計測した。
計測の結果、短繊維混合補強土８のｐＨ濃度は、ｐＨ６〜ｐＨ９の数値であった。係る数値は、越流実験で用いられた短繊維混合補強土（越流試験からサンプリングした試料）８が強酸性ではなく、且つ、強アルカリ性でもないことを示すと共に、当該短繊維混合補強土８が緑化可能であることを示している。
【００６１】
上述した実験例１〜実験例６から、堤防裏のり面被覆用の土８１、８２に短繊維８４と土壌固化材８３を添加することによって、堤防裏のり面１２を被覆した土（短繊維混合補強土）８および堤防１の耐侵食性が向上することが明らかになった。
詳細には、堤防裏のり面被覆用の土８１、８２に固化材８３と短繊維８４を添加・混練し、短繊維８４と絡み合った状態の粘土粒子８１、砂粒子８２を土壌固化材８３と混合することによって、短繊維混合補強土８で被覆された堤防１の裏のり面１１２における耐侵食性能を、大幅に向上させることができた。
さらに、実験例１〜実験例６の対象である短繊維混合補強土８は、植生基盤としての機能を保持することができることも明らかになった。
【００６２】
従来の固化処理土のように、１立方メート当り５０ｋｇを超える固化材添加量は、改良土のｐＨや硬度が高くなることから植生には適さない。
しかし、実験例に係る短繊維混合補強土８では、固化材添加量は適正な範囲に留められており、ｐＨおよび土壌硬度は、共に植生可能な範囲を維持している。
【００６３】
また、実験例に係る短繊維混合補強土８を用いた被覆方法において、団粒剤で造粒したスラリー状の土を空気圧で吹き付けて施工すれば、吹き付けた短繊維混合補強土８の内部に適度な量の空隙が生じるため、土の透水性が確保でき、さらに植生のための保水空間が生じる。
そして、短繊維混合補強土８を用いているため、堤体盛土材と同等もしくはそれ以上の透水性を確保できる。
【００６４】
短繊維混合補強土８は、短繊維８４と土粒子８１、８２との絡み合いと、固化材８３による土粒子同士の固結の相乗効果によって、耐侵食性能を大幅に向上させることが出来る。
従来の固化処理土は、一般に土１立方メートル当たり５０ｋｇ〜３００ｋｇの固化材を添加していた。しかし、本発明に係る短繊維混合補強土では、土１立方メートル当たりの固化材添加量は５０ｋｇ以下となり、従来技術に比べ、１／３以下程度で十分機能を発揮する。
そのため、固化材使用量を減少しても、必要な強度を発現するため、材料費を大幅に低減できる。
【００６５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではないことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】堤防裏のり面に短繊維混合補強土を被覆する一態様を示す図。
【図２】短繊維混合補強土の組成を示す拡大模式図。
【図３】短繊維混合補強土の耐侵食性実験用の実験用小型水路の模式図。
【図４】短繊維混合補強土の最大侵食量に係る実験結果を示す図。
【図５】短繊維混合補強土の平均侵食量に係る実験結果を示す図。
【図６】短繊維混合補強土で被覆された裏のり面の耐侵食性実験を行う実験設備を示す図。
【図７】関東ローム層の土で被覆された裏のり面の耐侵食性実験を行う実験設備を示す図。
【図８】短繊維混合補強土を被覆する態様であって、図１とは別の態様を示す図。
【図９】表４で求められた各経過日数の土壌硬度の経時変化を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・堤防
２・・・川底
３・・・地盤
５・・・圧送ポンプ
６・・・圧送用ホース
７・・・吹付ノズル
８・・・裏のり面被覆用土質材料／短繊維混合補強土
９・・・プラント
１１・・・表のり面
１２・・・裏のり面
１３・・・天端
８１・・・粘土粒子
８２・・・砂粒子
８３・・・土壌固化材
８４・・・短繊維
８５・・・ＰＰ
８６・・・団粒構造
２００・・・実験用小型水路
２０３・・・供試体
３００・・・実験設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土（８１、８２）に少量の土壌固化材（８３）と、土壌団粒剤と、化学繊維製の短繊維（８４）と、水とを混練して流動化させた土質材料であって、堤防の裏のり面（１２）の被覆土として求められる流水に対する耐侵食性、透水性、植生を可能とする保水性及び軟らかさを備えており、吹き付けによって堤防裏のり面（１２）に被覆可能であることを特徴とする堤防裏のり面被覆用土質材料。
【請求項２】
前記土壌固化材（８３）は、セメント、セメント系固化材、または高分子系固化剤であり、その添加量は土１立方メートル当り５０ｋｇ以下である請求項１の堤防裏のり面被覆用土質材料。
【請求項３】
前記化学繊維製短繊維（８４）はポリエステル製、ポリプロピレン製、またはポリエチレン製であり、その太さは１０デシテックス〜１００デシテックスで、その長さは２０ｍｍ〜１００ｍｍであり、添加量は土１立方メートル当たり０.５ｋｇ〜２ｋｇである請求項１の堤防裏のり面被覆用土質材料。
【請求項４】
混練されてスラリー状となった請求項１の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）を吹き付け位置まで圧送ポンプと圧送用ホースで運搬し、圧送用ホースの先端に設けた合流管で加圧されたエアーと土壌団粒剤を混合させ、さらに合流管に先端ホースを接続させ、該先端ホースに取り付けた吹き付け用ノズル（７）の先端から空気圧で噴出して堤防裏のり面（１２）に吹き付けて、堤防裏のり面（１２）に所定の厚さだけ被覆することを特徴とする被覆方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか１項の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）を堤防（１）の表のり面（１１）における天端（１３）側の領域（１１Ｕ）に吹き付けて、当該領域（１１Ｕ）に所定の厚さだけ被覆する請求項４の被覆方法。
【請求項１】
土（８１、８２）に少量の土壌固化材（８３）と、土壌団粒剤と、化学繊維製の短繊維（８４）と、水とを混練して流動化させた土質材料であって、堤防の裏のり面（１２）の被覆土として求められる流水に対する耐侵食性、透水性、植生を可能とする保水性及び軟らかさを備えており、吹き付けによって堤防裏のり面（１２）に被覆可能であることを特徴とする堤防裏のり面被覆用土質材料。
【請求項２】
前記土壌固化材（８３）は、セメント、セメント系固化材、または高分子系固化剤であり、その添加量は土１立方メートル当り５０ｋｇ以下である請求項１の堤防裏のり面被覆用土質材料。
【請求項３】
前記化学繊維製短繊維（８４）はポリエステル製、ポリプロピレン製、またはポリエチレン製であり、その太さは１０デシテックス〜１００デシテックスで、その長さは２０ｍｍ〜１００ｍｍであり、添加量は土１立方メートル当たり０.５ｋｇ〜２ｋｇである請求項１の堤防裏のり面被覆用土質材料。
【請求項４】
混練されてスラリー状となった請求項１の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）を吹き付け位置まで圧送ポンプと圧送用ホースで運搬し、圧送用ホースの先端に設けた合流管で加圧されたエアーと土壌団粒剤を混合させ、さらに合流管に先端ホースを接続させ、該先端ホースに取り付けた吹き付け用ノズル（７）の先端から空気圧で噴出して堤防裏のり面（１２）に吹き付けて、堤防裏のり面（１２）に所定の厚さだけ被覆することを特徴とする被覆方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか１項の堤防裏のり面被覆用土質材料（８）を堤防（１）の表のり面（１１）における天端（１３）側の領域（１１Ｕ）に吹き付けて、当該領域（１１Ｕ）に所定の厚さだけ被覆する請求項４の被覆方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２３５７６０（Ｐ２００９−２３５７６０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８２３７７（Ｐ２００８−８２３７７）
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（３０１０３１３９２）独立行政法人土木研究所 (107)
【出願人】（３９００３６５０４）日特建設株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（３０１０３１３９２）独立行政法人土木研究所 (107)
【出願人】（３９００３６５０４）日特建設株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
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