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川内川阿波井堰改築事業について
神野隆司
下田勝典

キーワード:支持杭、景観、魚道

1.はじめに
川内川はその流域が鹿児島県、宮崎県、熊本県の3県、6市4町にまたがる幹川流路延長137㎞、流域面積1,600km2の一級河川である(図-1)。流域は狭窄部を挟んで複数の盆地がひょうたん型に直列に繋がる地形で、盆地や平野部に人口・資産が集中し、ひとたび氾濫すると甚大な被害が発生する地形的な特徴がある。

平成18年7月洪水では、記録的な豪雨により3市2町(薩摩川内市・さつま町・伊佐市・湧水町・えびの市)において、浸水家屋2,347 戸に及ぶ甚大な被害が発生した(写真-1)。
このため、「河川激甚災害対策特別緊急事業(激特事業)」が採択され、阿波井堰についても激特事業と相まって、川内川上流域の洪水被害を軽減することを目的に、平成23年度から改築事業に着手している。

2.阿波井堰改築事業の目的
阿波井堰は、川内川本川91k500付近の狭窄部に位置し(図-2)、発電用取水堰として大正8年に築造された固定堰で、完成後約100年が経過し老朽化が進んでいた。治水的には洪水の流下を著しく阻害していたため、改築を実施し水位低減による治水安全度の向上を図る必要があった。
このため、関係機関との連携のもと堰下流域への影響を考慮し、必要な河川整備及び鶴田ダムの洪水調節機能の強化とあわせて、上下流バランスを考慮しつつ、堰の改築を実施し洪水疎通能力の向上を図る事業である。

3.堰改築の計画
堰の改築位置は狭窄部を避け、現位置より約250m 上流(図-3)とし、堰形式は急流河川であるため、強度と耐久性に優れる「鋼製起伏式」を採用した。ゲート断面は「(B)23.10m ×(H)2.60m × 2 門」とし、流量調節兼用の土砂吐きゲート(油圧シリンダ式ローラゲート、(B)3.0m× (H)2.1m)を右岸側に設置、機能を果たしていなかった旧堰魚道の代替えとしてハーフコーン型魚道を新たに左岸側に設置した。旧堰及び新堰の施設諸元を表-1に示す。

4.施工計画の概要
当該堰の改築工事は、河川内での工事となるため非出水期施工を基本とし、施設規模から準備工1ヶ年、堰本体工事3ヶ年、旧堰撤去工1ヶ年の計5ヶ年で計画した。
準備工は右岸側搬入路として利用する林道改良及び仮排水路掘削工事を行った。
堰本体工事は、半川締切でまず左岸側を施工し、次年度に右岸側を施工、3年目に右岸側の取水施設及び導水路の施工を行った。
旧堰撤去工は、現況堰及び管理設備等の旧施設撤去及び河道掘削とし現在鋭意施工中である。

5.阿波井堰改築工事の課題と対策
5.1.直径約3mの転石対策
設計段階において、堰本体の支持杭施工は、①支持層の起伏が激しいこと②中間層に径70㎝以上の転石を含むこと③被圧地下水(最大GL+10m程度)が存在することなどの制約条件(図-4)から、通常の工法では施工が困難との判断を行った。
そのため、被圧地下水の影響がなく、硬質地盤に対応可能な硬質地盤対応バイブロハンマ工法(以下ガンパイル工法)(写真-2)を採用した。

実際に工事が始まると、想定以上に中間層の転石が大きく(直径約3m)(写真-3)、鋼管杭を1本打設するのに最大6日間も日数を要する状況が発生し、このままでは、大幅な工期延長が不可欠となり、治水効果発現に影響が出る恐れが懸念された。
このため、受・発注者及びコンサルタントで工法検討会議を開催し、原因究明やその対応等について検討した。

その結果、現場施工状況から①ガンパイル工法では転石周りに柔らかい地層があるため破砕できず転石そのものを地中に押し込む状況となっていること、②転石は床付面から7m程度下までの層で確認されたことが明らかとなり、現工法での打設は困難との結論に至った。
その対応策として、床付面から7m程度までは転石破砕可能なダウンザホールハンマ工法(写真-4)で先行削孔し、その後ガンパイル工法で支持層まで打設する工法を採用することとした。

その結果、1日当たりの鋼管杭打設本数は3 ~4 本程度と大幅に改善され工期短縮を図ることができた。
杭打設は無事完了したが、杭先端が被圧地下水層に到達した結果、床付面からの湧水によりコンクリート打設が困難な状況がさらに発生した(写真-5)。
このため、床付面に砕石及び有孔管を敷設し横方向に排水する対策(図-5)を施すことで堰本体のコンクリート打設を完了させた。

5.2.景観に配慮した工法選定
導水路工事は、急傾斜地の山裾を床掘し、プレキャストボックスカルバートの据付を行った。
狭隘部で作業スペースが確保できないため、「ベアリング横引き工法」(写真-6)にてボックスの据え付けを行い、コスト縮減と工期短縮を図った。
また、床掘時には急傾斜地の山裾を掘削するため、斜面の安定性を確保する必要があった。

当該施工箇所周辺は、手つかずの自然景観が多く残り、秋の紅葉など優れた渓谷美を有する景勝地になっていたことから、掘削斜面の安定対策工法選定に当たっては、湧水町阿波渓谷自然環境調査委員会のメンバーからご意見を頂き、枠工を使用せず景観に配慮した「ルートパイル工法+モルタル吹付(顔料入)」を採用した(図-6、写真-7)。

5.3.魚道勉強会を開催し設計思想を施工に反映
左岸側に計画された魚道は、設計時点から地元漁協及び学識者等の意見を取り入れた「ハーフコーン型魚道」を採用した。
また、魚道工事にあたっては、施工期間中に魚道勉強会(写真-8)を開催し、学識者の意見を現場で聞き、設計思想を施工に反映させた。
当該魚道の主な工夫点は、①魚道入口(下流端)は、将来の河床低下や水位変動に対応できるようにハーフコーン隔壁を追加、②魚道入口から安定した河床までを水路でつなぐ、③魚道の折り返し地点に魚の休息所を設置、④堰上流の河川水位の変動に対応できるように、調節付きの魚道出口(上流側)を複数設ける。
なお、旧堰撤去が完了するまでは、魚道の機能は確認できないことから、旧堰撤去後に魚道の機能確認を行う予定としている。(写真.9は、旧堰の土砂吐きゲートを開放し、一時的に新堰下流水位が低下した時の様子。)

6.おわりに
新堰が完成し、旧堰撤去工事を実施している中、堰上流域の住民を対象とした工事現場見学会(写真-10)を実施したところ、事前に約100 名もの参加応募(当日は数回に分けて実施)があったことから、住民の関心の高さが伺える。また、過去にも工事現場見学会を実施しており、数多くの住民の参加があり、事業に対する感謝の言葉を数多く聴くことができた。
最後に、阿波井堰改築にあたり、計画段階からご協力いただいている湧水町役場を始めとする行政関係の方々、また、施工場所周辺の住民の方々、計画・設計を共に検討した㈱東京建設コンサルタント、そして、種々の困難を乗り越えて施工にあたった㈱奥村組を始めとする建設業関係者の皆様のご尽力に感謝の意を表しておきたい。

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