JP2016172980A - 噴砂防止工法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、時間が経過しても噴砂を防止する効果を維持することができる噴砂防止工法を提供する。
【解決手段】地震に起因する液状化が懸念される軟弱地盤上に舗装構造１を構築する噴砂防止工法であって、石炭ガス化複合発電で副産された石炭灰溶融スラグを所定の厚さに敷設してなる噴砂捕獲層４を舗装構造１の一部に形成する。石炭灰溶融スラグは、時間の経過とともに固化し、透水性が低下する可能性がある他のスラグに比べると固化特性は小さく、透水性が長期間にわたって確保される。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟弱地盤上に舗装構造を形成する噴砂防止工法に関する。

地震に起因する液状化が懸念される軟弱地盤上に形成された舗装構造では、地震時に軟弱地盤が液状化すると噴砂が舗装面に発生してしまう虞がある。舗装構造が避難や救助活動を行うための構内道路や幹線道路である場合には、噴砂によって通行性を阻害され、避難や救助活動を行うことができなくなってしまう。この噴砂を防止するために、従来は、地盤の液状化を防止する締固め、固化、排水促進等の液状化対策を行っている。このような液状化対策は、地下水以下の液状化対象層に対して大規模な地盤改良工事を行わなくてはならず、対策費用が大きくなるという欠点があった。

そこで、本出願人は、地下水位面より上部に透水性の良好な層であって、導水材を埋設した透水層を水平に敷設した後、透水層上に埋め立て土砂で埋め立てるとともに、透水層に下端を連通させ、かつ垂直方向に延びて埋め立て土砂の地表面に到達する複数の圧力抜き管を設ける噴砂防止マット工法を提案している（例えば、特許文献１参照）。この噴砂防止マット工法によると、施工時において振動や騒音を伴わず、噴砂防止対策を行うことができる。

特開平８−３０２６６１号公報

しかしながら、従来技術では、過剰な間隙水を透水層に集めて圧力抜き管経由で地表に噴出されるように構成されているが、透水層は所定の量の間隙水を平均に含有しているため、透水層を形成する材料が時間経過にともなって劣化してしまい、透水性が低下してしまう。また、透水層を形成する材料が劣化によって細分化されることで、圧力抜き管が詰まってしまう虞もある。これにより、過剰な間隙水を地表に噴出されことができず、噴砂を有効に防止することができなくなってしまうことがある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、時間が経過しても噴砂を防止する効果を維持することができる噴砂防止工法を提供することにある。

本発明の噴砂防止工法は、地震に起因する液状化が懸念される軟弱地盤上に舗装構造を構築する噴砂防止工法であって、石炭ガス化複合発電で副産された石炭灰溶融スラグを所定の厚さに敷設してなる噴砂捕獲層を前記舗装構造の一部に形成することを特徴とする。
さらに、本発明の噴砂防止工法において、前記噴砂捕獲層は、地下水位面よりも上方に形成しても良い。
さらに、本発明の噴砂防止工法において、前記噴砂捕獲層は、重量百分率で９０％以上が０．４２５ｍｍふるいで残留する前記石炭灰溶融スラグで構成しても良い。
さらに、本発明の噴砂防止工法において、前記噴砂捕獲層の上面に、上層からの細粒成分の落ち込みを防止するシートを敷設しても良い。
さらに、本発明の噴砂防止工法において、前記噴砂捕獲層の側面には、前記噴砂捕獲層への噴砂の侵入を防止する遮水部材を設けても良い。
さらに、本発明の噴砂防止工法において、前記舗装構造は、道路構造であり、路盤又は路床の一部もしくは全部として前記噴砂捕獲層を形成しても良い。

本発明によれば、噴砂捕獲層が時間の経過とともに固化して透水性が低下することがないため、時間が経過しても噴砂を防止する効果を維持することができるという効果を奏する。

本発明に係る噴砂防止工法の実施の形態によって構築された舗装構造例を示す模式断面図である。 図１に示す噴砂捕獲層で噴砂を捕獲した状態を示す模式断面図である。 図１に示す噴砂捕獲層を路盤の一部として形成した舗装構造例を示す模式断面図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施の形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。

本発明に係る噴砂防止工法は、地震に起因する液状化が懸念される軟弱地盤上に、道路、グラウンド等として舗装構造１を構築する工法であり、構築した舗装構造１によって舗装面への噴砂の噴出を防止する。なお、噴砂とは、一般的に地表に噴出した状態の砂や砂を大量に含んだ地下水を示す言語であるが、本明細書では、軟弱地盤から上方に向けて噴出した砂や砂を大量に含んだ地下水を噴砂と称す。

図１には、本発明に係る噴砂防止工法によって道路として構築された舗装構造１の実施の形態が示されている。舗装構造１は、既存の地盤（軟弱地盤）である路体２上に構築された構造体である。舗装構造１は、下から路床３として機能する噴砂捕獲層４、下層路盤５及び上層路盤６で構成された路盤７、基層８、表層９となっている。

噴砂捕獲層４は、路体２上に石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ：Integrated coal Gasification Combined Cycle）で副産される石炭灰溶融スラグ（ＩＧＣＣスラグ）を用いて形成する。石炭灰溶融スラグは、石炭ガス化発電施設で生産される溶融スラグであり、加工時に水に急冷することで細かく砕かれる水破方式（水砕方式とも言う）によって生産された物を用いる。石炭ガス化発電施設では、石炭を１，６００℃の高温で燃焼するため、全ての結晶鉱物が溶融する。そのため、燃焼残渣は、冷やすだけで非晶質のスラグになる。従って、水破方式により生産することで、粒径が整った、粒径が砂〜礫状の均等な粒子で構成された石炭灰溶融スラグが得られる。

噴砂捕獲層４は、重量百分率で９０％以上が０．４２５ｍｍふるいで残留する石炭灰溶融スラグで構成されている。また、石炭灰溶融スラグは、原料（燃料）が石炭のみであり、燃焼残渣に含まれる石灰の割合が低く、１，６００°Ｃの高温溶融の影響で物質としての安定性が高い。従って、噴砂捕獲層４を構成する石炭灰溶融スラグは、石炭灰溶融スラグ自体の保水力も極めて低く、透水性が１０^−１ｃｍ／ｓｅｃ程度と非常に良好な透水材料である。さらに、石炭灰溶融スラグは、時間の経過とともに固化し、透水性が低下する可能性がある他のスラグに比べると固化特性は小さく、透水性が長期間にわたって確保される。これにより、噴砂捕獲層４を地下水位面ＷＬよりも上方に形成することで、噴砂捕獲層４の間隙は、間隙水がほとんど存在せず、空気が存在する空隙状態となる。また、石炭灰溶融スラグは、水と接触して溶出する成分が極めて少なく、有害物質の溶出がほとんどない安全な物質である。

噴砂捕獲層４を構成する石炭灰溶融スラグは、含水比に応じても締固め特性がほとんど変化しないことから、多少の降雨時も材料の巻出し、締固めが可能で、しかも大きな地盤強度(φ)を有するため、十分な支持力が確保できる。従って、噴砂捕獲層４は、路床３として機能させることができる。

噴砂捕獲層４は、路床３として機能すると共に、図２に示すように、間隙に路体２から噴出された噴砂を捕獲することで、舗装面への噴砂の噴出を防止する層である。従って、噴砂捕獲層４の厚さは、噴出が想定される噴砂の量に応じて設定される。例えば、地震に起因する液状化によって地表に発生する噴砂が２０ｃｍと想定され、且つ噴砂捕獲層４の間隙率が４０％である場合には、噴砂捕獲層４の厚さを５０ｃｍとすることで、地表への噴砂の噴出を防止することができる。なお、地表への噴砂の噴出を完全に防止する必然性はない。すなわち、噴砂捕獲層４によって路体２から噴出した噴砂の一部を捕獲することで、地表への噴砂の噴出を許容できる量（例えば、車の走行に支障が生じない数ｃｍ程度）に低減させるようにしても良い。また、噴砂捕獲層４での噴砂の捕獲は、間隙で行われるため、噴砂の捕獲後も噴砂捕獲層４の支持力に変化が生じない。

また、噴砂捕獲層４の側面には、遮水部材１０を設ける。遮水部材１０は、例えば、防水シートで構成する。噴砂捕獲層４は、空隙を有するため、噴砂が集まりやすい領域となり、道路外から噴砂捕獲層４に侵入してしまうと、下層の路体２から噴出した噴砂を捕獲する機能が損なわれる虞がある。そこで、噴砂捕獲層４の側面に遮水部材１０を設けることで、道路外から噴砂捕獲層４への噴砂の侵入を防止することができ、下層の路体２から噴出した噴砂を捕獲する噴砂捕獲層４の機能を維持させることができる。なお、遮水部材１０は、噴砂捕獲層４の形成に先立って両側面側に設置した後、遮水部材１０間に石炭灰溶融スラグを巻出して転圧することで噴砂捕獲層４を形成することができる。

次に、噴砂捕獲層４の上面にシート１１を敷設した後、下層路盤５、上層路盤６、基層８、表層９を順次形成して舗装構造１を構築する。シート１１としては、例えば、不織布を用いることができる。シート１１は、上層である下層路盤５から噴砂捕獲層４への細粒成分の落ち込みを防止する目的で敷設される。これにより、噴砂捕獲層４の間隙が下層路盤５から落ち込む細粒成分によって目詰まりすることなく、下層の路体２から噴出した噴砂を捕獲する噴砂捕獲層４の機能を維持させることができる。なお、下層路盤５、上層路盤６、基層８及び表層９の形成は、例えば、「舗装の構造に関する技術基準」に記載されている従来の工法・構造に基づいて行うことができる。

なお、本実施の形態では、噴砂捕獲層４を路床３として形成したが、石炭灰溶融スラグは、十分な支持力が確保できるため、図３に示すように、噴砂捕獲層４を路盤７の一部もしくは全部として形成するようにしても良い。図３に示す例では、下層路盤５の全部及び上層路盤６の一部として噴砂捕獲層４を形成する例が示されている。また、路体２を改良する目的で噴砂捕獲層４を形成しても良い。

以上説明したように、本実施の形態の噴砂防止工法は、地震に起因する液状化が懸念される軟弱地盤上に舗装構造１を構築する噴砂防止工法であって、石炭ガス化複合発電で副産された石炭灰溶融スラグを所定の厚さに敷設してなる噴砂捕獲層４を舗装構造１の一部に形成する。
この構成により、噴砂捕獲層４が時間の経過とともに固化して透水性が低下することがないため、時間が経過しても噴砂を防止する効果を維持することができる。

さらに、本実施の形態の噴砂防止工法において、噴砂捕獲層４は、地下水位面ＷＬよりも上方に形成する。
この構成により、噴砂捕獲層４の間隙は、間隙水がほとんど存在せず、空気が存在する空隙状態となるため、噴砂が噴砂捕獲層４の間隙に容易に侵入し、噴砂捕獲層４に噴砂を容易に捕獲することができる。

さらに、本実施の形態の噴砂防止工法において、噴砂捕獲層４は、重量百分率で９０％以上が０．４２５ｍｍふるいで残留する石炭灰溶融スラグで構成する。
この構成により、噴砂捕獲層４を透水性が１０^−１ｃｍ／ｓｅｃ程度と非常に良好な透水層とすることができ、噴砂捕獲層４に噴砂を容易に捕獲することができる。

さらに、本実施の形態の噴砂防止工法において、噴砂捕獲層４の上面に、上層からの細粒成分の落ち込みを防止するシート１１を敷設する。
この構成により、噴砂捕獲層４の間隙が下層路盤５から落ち込む細粒成分によって目詰まりすることなく、間隙を確保することができるため、下層の路体２から噴出した噴砂を捕獲する噴砂捕獲層４の機能を維持させることができる。

さらに、本実施の形態の噴砂防止工法において、噴砂捕獲層４の側面には、側面から噴砂捕獲層４への噴砂の侵入を防止する遮水部材１０を設ける。
この構成により、側面から噴砂捕獲層４への噴砂の侵入を防止することができ、間隙を確保することができるため、下層の路体２から噴出した噴砂を捕獲する噴砂捕獲層４の機能を維持させることができる。

さらに、本実施の形態の噴砂防止工法において、舗装構造１は、道路構造であり、路盤７、路床３又は路体２の一部もしくは全部とし噴砂捕獲層４を形成する。
この構成により、路面への噴砂の噴出を防止もしくは抑制することができるため、避難や救助活動を行うための動線を確保することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１ 舗装構造
２ 路体
３ 路床
４ 噴砂捕獲層
５ 下層路盤
６ 上層路盤
７ 路盤
８ 基層
９ 表層
１０ 遮水部材
１１ シート

Claims (6)

1. 地震に起因する液状化が懸念される軟弱地盤上に舗装構造を構築する噴砂防止工法であって、
   石炭ガス化複合発電で副産された石炭灰溶融スラグを所定の厚さに敷設してなる噴砂捕獲層を前記舗装構造の一部に形成することを特徴とする噴砂防止工法。
2. 前記噴砂捕獲層は、地下水位面よりも上方に形成することを特徴とする請求項１記載の噴砂防止工法。
3. 前記噴砂捕獲層は、重量百分率で９０％以上が０．４２５ｍｍふるいで残留する前記石炭灰溶融スラグで構成することを特徴とする請求項１又は２記載の噴砂防止工法。
4. 前記噴砂捕獲層の上面に、上層からの細粒成分の落ち込みを防止するシートを敷設することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の噴砂防止工法。
5. 前記噴砂捕獲層の側面には、前記噴砂捕獲層への噴砂の侵入を防止する遮水部材を設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の噴砂防止工法。
6. 前記舗装構造は、道路構造であり、
   路盤又は路床の一部もしくは全部として前記噴砂捕獲層を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の噴砂防止工法。

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