2. 母料特性と土質改良方法等 1) 母材特性について浚渫土及び高水敷掘削土について 原材料試験により把握した母材特性及び特徴 築堤材料として利用する際の課題を下記に列挙する (1) 浚渫土について 河口部で浚渫される土砂はカキ殻を多く含んでいる カキ殻は塑性を示さないため 締固め強度や力学強度等の

別添－２

浚渫土及び高水敷掘削土の

土質改良の試みについて

内藤 恵介

関東地方整備局 利根川下流河川事務所 工務課 （〒287-8510 千葉県香取市佐原イ4149） 利根川下流河川事務所管内の下流部では、河川整備計画における治水対策として約２，４０ ０万㎥の河道浚渫が計画されている。また、自然再生事業においては、今後約１０年で約５０ 万㎥の高水敷掘削が計画されている。 これらの事業進捗のために、河道掘削土を効率的・効果的に活用することが望まれており、 海岸養浜事業等との連携や、下流部無堤地区の築堤材料として有効活用することが重要と考え る。 本報文は、河道掘削土を築堤材料として活用することに主眼を置いた、土質改良の試みにつ いて報告するものである。 キーワード 河道掘削土，有効利用，土質改良 1. はじめに 利根川下流部及び河口部では流下断面が不足している。 このため、河道掘削を行い流下能力を確保することが急 務となっており、河川整備計画における治水対策として 約２，４００万㎥の掘削が計画されている。 また、利根川下流部には無堤部が存在し、過去に浸水 被害が発生しており、堤防整備をあわせて実施すること により、治水安全度の向上を図っている。 さらに、利根川下流部の自然再生事業においては、湿 地環境、ワンド等の整備による、多様な生物の生息環境 の再生を目的として、今後約１０年で約５０万㎥の高水 敷掘削が計画されている。なお、築堤整備に必要な築堤 材料は、約１００万㎥となっている。 図１．事業箇所概要図 築堤事業の盛土材の確保と、河道浚渫及び高水敷掘削 による大量の掘削土により、土砂の需給が一致している よう思えるが、供給・需要側ともに以下のような課題が 存在している。 まず、土砂の供給側となる河道浚渫・高水敷掘削によ り発生する河道掘削土について、浚渫土は塩分濃度が高 くカキ殻が混入、高水敷掘削土は根茎が混入している。 そのため、これらの掘削土をそのまま築堤材として活用 することが困難となっている。そのままでは、第３種建 設発生土にはならず、近隣工事の受入れ調整をすること も困難である。 さらに、河道掘削土の継続的な発生が見込まれるにも 関わらず、ストックヤード及び受入れ先（海岸養浜事業 等）には限りがある。 次に、発生土の需要側となる築堤事業については、リ サイクル原則化ルールに基づき、近隣工事で建設発生土 の搬出があれば利用調整を行うこととしているが、発生 する事業が無いため、利根川の下流部ではやむを得ず購 入土を使用している状況である。 本報告においては、｢浚渫・高水敷掘削により発生す る河道掘削土の処分｣及び｢築堤材料の確保｣という両問 題に対し、河道掘削土を改良し築堤材料として活用する ことが、事業の効率的・効果的な推進に繋がり、限られ たストックヤードの有効利用が可能となるという考えの もと、試験的に行った土質改良の試みについて述べる。 築堤予定箇所 河道浚渫予定箇所 自然再生予定箇所

2.母料特性と土質改良方法等 1)母材特性について 浚渫土及び高水敷掘削土について、原材料試験により 把握した母材特性及び特徴、築堤材料として利用する際 の課題を下記に列挙する。 (1) 浚渫土について ・河口部で浚渫される土砂はカキ殻を多く含んでいる。 カキ殻は塑性を示さないため、締固め強度や力学強度等 の増加は見込めないことが予想される。また、径が大き いものが混入している場合、堤防の空洞化の懸念がある。 ・掘削箇所により異なるが、粒度曲線の勾配が緩やかで、 粒度分布が比較的良い。 ・塩分を含んだ土砂であるため、塩分濃度の植生等への 影響に注意する必要がある。 ・含水比が約３７％、コーン指数は約50 kN/m2。 ・一年間仮置した状態の土砂である。 図２ 浚渫土のカキ殻混入状況 (2)高水敷掘削土について 根茎を含んでおり、細粒分が多く含水比が高い粘性土 である。 ・含水比が約４６％、コーン指数は約１８０kN/m2。 ・図５ 三角座標より、高水敷掘削土単体では締固まら ない土質である。 図３ 高水敷掘削箇所 図４ 河道掘削土の粒径加積曲線 図５ 土の分類 2)改良土の築堤材料としての目標 浚渫土と高水敷掘削土を混合し粒度調整を行うこと及 び、高含水比の母材を石灰配合することにより、コーン 指数の向上を期待し、築堤材料としての利用を図ること を目標とした。 発生土利用基準、建設発生土利用技術マニュアル等を 参考にし、下記を土質改良の設計目標値とした。 ・第３種建設発生土 ・コーン指数 Qc≧400kN/m2 ・細粒分 15≦Fc≦50 3)改良方法について 本試みにおける母材特性を考慮すると、下記項目を満 たすことが重要であると考えた。また、試験施工実施後 に評価可能な改良方法であることを条件とした。 ・河道掘削土に含まれる異物（貝殻、根茎）を効果的に 分別できること ・高含水比粘性土である高水敷掘削土と浚渫土を効果的 に混合できること 凡例 ：高水敷掘削土、 ：浚渫土 細粒分が、約７割 浚渫土 高水敷掘削土

改良方法については、改良材の配合量が管理できる プラント又は自走式であるものとし、渡良瀬遊水地 で根茎分別の実績のある、｢回転式破砕混合工法用い た改良法｣を採用することとした。 回転式破砕混合工法用いた改良法を採用することによ り、根茎の分別、カキ殻の分別及び破砕、粘土塊の解砕 が１サイクルで可能であり、異物の除去を効率的に行う ことができ、高含水比粘性土についても効果的に改良す ることができる。 また、高速回転するフレキシブルなチェーンにより、 破砕と混合を同時に行うことで、母材が細粒化され均一 に分散されるため、築堤材料としての品質の確保も期待 できる。 3. 土質改良試験施工の内容 1)配合ケースの検討 浚渫土及び高水敷掘削土について、混合及び石灰配合 による土質特性の変化及び強度増加を確認するため、試 料について粘性土と砂質土の混合比１：０、１：１、 １：２、１：４の４パターンを設定し、上記４ケースに 石灰を10kg/m3配合するケースを設定し、室内配合試験 を実施した。 なお、上記の配合ケースの決定後に、母材の現状土試 験結果により、浚渫土のコーン指数が40～49 kN/m2、高 水敷掘削土が182 kN/m2の値を示した。 母材のコーン指数を踏まえると、目標とするコーン指 数を確保するためには、石灰配合が必要不可欠であると 考えられた。このため、同様の配合比で、石灰配合量を 20 kg/m3、30 kg/m3としたケースも試験を追加することと し、土質改良試験施工における配合量決定の基礎資料と して活用した。 室内土質試験の結果は、図６～８のとおり。 図６．コーン指数 図７．含水比 図８． 細粒分 図９．改良土 図１０．ロス材 石灰配合量 30 kg/m3 20 kg/m3 石灰配合量 20 kg/m3 10 kg/m3 無し 30 kg/m3

図１１．プラント全景 2)配合試験結果 配合試験結果からは、以下の傾向が確認された。 ・浚渫土単体で土質改良を行った場合 浚渫土（砂質土）の単体は、含水比が40%弱と高く、 石灰配合により図１２のとおりコーン指数が増加する。 石灰配合量とコーン指数の増加傾向の関係より、コー ン指数400kN/m2の発現には概ね35kg/m3の石灰添加が必 要であることが分かった。 図１２．含水比とコーン指数400kN/m2を得る生石灰添加 量の関係 ・浚渫土と高水敷掘削土（粘性土）を混合して土質改良 を行った場合 図６．より、粘性土と浚渫土の混合では、浚渫土の混 合割合が大きいほどコーン指数が低下する傾向が読み取 れる。 ・粘性土と浚渫土を混合すると、混合割合に依らず、コ ーン指数400kN/m2を満足するには、70kg/m3以上の石灰 配合が必要となり、植生への影響や土の固化が懸念され る。 3) 土質改良方針（案）の決定 室内配合試験の結果より、下記を基本として土質改良 試験施工を実施することとした。 (1) 浚渫土について 石灰添加量は、35kg/m3（母材の含水比約40％）を基 本（上限）として行う。土質改良の目標は、コーン指数 400kN/m3とした。強度発現の確認は、1000m3に1回実施 することとした。 また、母材については、状態の変化に応じ、含水比を 把握するものとした。 (2)高水敷掘削土について 母材特性より、次年度以降の浚渫土改良のための混合 材料としての利用を鑑み、優先的に根茎の選別を実施す ることとした。生石灰添加量は、5 kg/m3、15 kg/m3、25 kg/m3のケースを設定し、根茎選別に要する最低限度の 量を試験施工により求め、15 kg/m3に決定した。 4)含水比の変化によるロス材発生状況 (1)高水敷掘削土について 工事現場で毎朝、母材の含水比データを収集したと ころ、自然含水比の高い値を示す日において、ロス材発 生量の増加、施工機械の目詰まりが発生する傾向が確認 出来た。 ロス材発生の減少、根茎の分別効率の向上のため、母 材の含水比が40％を超える場合は、石灰配合量を5 kg/m3 増加して対応することを試み、結果としてロス材発生を 抑制し、効率的に施工することができた。 y = 37.426e0.0656x R² = 0.9762 0 200 400 600 800 1000 1200 0 20 40 60 80 100 養生 7 日 後 の ｺｰ ﾝ指 数 q c7 (k N / m 2) 生石灰添加量 (kg/m3₎ 粘性土：砂質土＝０：１

図１３．含水比４０％程度の施工状況（ふるい） 図１４．含水比４６．２％時の施工状況（ふるい） (2)浚渫土について 浚渫土の改良実施期間において、母材の自然含水比が 高くなりロス材の発生量が約１割に達する場合があり、 施工効率の低下が顕著となった。このまま施工を継続し た場合、改良ボリュームの大幅な減少が懸念された。こ のため、コーン指数400kN/m2を得られる母材含水比と生 石灰添加量の関係を求め、含水比に応じて石灰配合量を 40kg/m3、45kg/m3とするよう柔軟性を持たせることによ り、ロス材料の発生を抑えることができた。 石灰配合量を調整することにより、高水敷掘削土の平 均ロス率は約２．２％、浚渫土の平均ロス率については 約５．３％、さらに改良時のロス材を石灰を加えず改良 した結果、約０．８％まで抑止することできた。 また、現地でロス材を確認すると、比較的小さな異物 も分別されていた。 図１５．ロス材発生状況（高水敷掘削土） ｃ 図１６．ロス材発生状況（浚渫土） 5)試験盛土工 改良土による盛土締固め特性を把握するため、振動ロ ーラにより試験盛土を行った。施工後に現場密度試験を 実施し、築堤材料として良好に締固まるということを確 認することが出来た。 図１７ 試験盛土（上部：4.0m×4.0m、高さ：0.9m、法 勾配：1：3.0） 図１８ 試験盛土転圧状況 6)試験植生工 本試みにおいては、汽水域の掘削土を築堤材に活用す ることが前提条件であるため、石灰配合に起因する土の ｐH 上昇（アルカリ化）と固化による植生の生育への影 響を把握のほか、塩分の植生への影響を把握することが 非常に重要であるため、試験盛土に芝張を施し定期的に モニタリングを行うこととした。 芝は、総芝とワラ芝を使用することとし、盛土の川表 側と裏側の両面にそれぞれ配置し、日照により育成に差 が生じるか確認できるよう工夫した。

根茎

カキ殻 粘土塊

４. 試験施工の成果 ①浚渫土に混入しているカキ殻・根茎への対処方法とし て、回転式破砕混合工法用いた改良法は効果的・効率的 であることが分かった。 ②浚渫土と高水敷掘削土の混合改良による粒度調整によ る改良を第一の目標としていたが、コーン指数の低下に 繋がることが分かった。 ③浚渫土と高水敷掘削土ともに高含水比であり、石灰配 合による含水比調整がコーン指数の改善に効果的である ことを確認できた。 ④試験盛土について、改良土が築堤材料として良好に締 固まることを確認することができた。また、施工後約６ ヶ月経過しても、クラックは見受けられなかった。 ⑤試験植生工は、塩分を含む浚渫土を一年以上仮置した 後に土質改良を行っているが、張芝、ワラ芝共に順調に 生育している。 芝を部分的に剥がして、根が良好に活着しているか、 今後確認したいと考えている。 図１９ 試験植生の育成状況 図２０ 試験植生の育成状況 ５.今後の課題 ①今回の試みの一番の目的である、浚渫土と高水敷掘削 土の粒度調整による混合改良については、別々に改良し た方が効果的という結果となり、当初期待していた成果 を上げることは出来なかった。混合改良による粒度 調整がコーン指数の低下に繋がる要因の分析が必要であ り、根本的な解決策を検討することが課題となった。 ②所定強度の発現が困難であった高水敷掘削土について、 今回は根茎を取り除くのみとしたが、今後築堤材料とし ての利用方法を検討する必要がある。 ③改良時に石灰の配合量を可能な限り低くすることが、 コスト・品質面ともに好ましいため、トレンチや天日干 し等により、自然に含水比が低下させ、目標とするコー ン指数が得られる処理方法を試みる必要がある。 ④浚渫土は同じ河口部でも、位置によりカキ殻混入量、 シルト分の含有量が変わるため、その場合どのような配 合を行えば効果的であるか検討が必要である。 ⑤土質改良の石灰配合について、関東地整管内の試験施 工実績によると30 kg/m3以下が目安となっているが、試 験施工ではトラフィカビリティを確保するため、配合量 が最大で45kg/m3となり、改良土の品質について懸念が 残った。 ⑥試験改良のコストが、購入土より割高となっているた め、より経済的となる方法を考慮する必要がある。 ⑦築堤土量に対して掘削土量が多く、２，３００万ｍ３ の土の有効利用・処分が必要となるため、今後も土質改 良を含めた対応策を考える必要がある。 H27.4 撮影 H26.11 撮影