JP2020002643A - 盛土構造および盛土構造の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】含水比が高い、鋭敏比が大きい等の軟弱な土質材料を盛土材として有効に活用し、かつ、安定性に優れた盛土構造および盛土構造の施工方法を提供する。【解決手段】良質土５を撒き出すとともに締め固めて盛土層２を形成する盛土工程と、盛土層２に帯状の溝３を形成する掘削工程と、軟弱土と固化材と水とを混合してスラリー状の改良土４を製造する改良土製造工程と、溝３に改良土４を充填する充填工程とにより盛土構造１を施工する。【選択図】図１

Description

本発明は、盛土構造および盛土構造の施工方法に関する。

掘削工事を伴う建設工事では、多量の建設発生土が発生する場合がある。建設発生土が良質土の場合には、盛土材として再利用することができる。そのため、掘削工事とともに盛土工事を行う工事現場では、盛土材を搬入するための費用や手間を省略することが可能となる。一方、建設発生土が軟弱土の場合には、転圧が困難であるとともに、盛土構造として必要な強度を発現しない場合がある。また、軟弱土を廃棄物として処分するためには、手間と費用がかかる。なお、本明細書において軟弱土とは、含水比が高い粘性土または粘土や、構造が発達していて鋭敏比が高い粘性土または粘土をいう。ここで、「鋭敏比」とは、練り返し前の土（乱されておらず、骨格構造が発達した状態の土）の一軸圧縮強さと練り返し後の土（乱された後の骨格構造を喪失した状態の土）の一軸圧縮強さとの比であって、鋭敏比が高い土ほど練り返した際に軟弱化しやすくなる性質を有している。
このような軟弱土を盛土材として使用する場合には、軟弱土を改質してから使用するのが一般的である。軟弱土の改質方法としては、例えば、天日によって乾燥するいわゆる天日乾燥方法、専用プラントにより機械的に加熱乾燥する機械式乾燥方法、低含水比の土質材料（乾燥砂等）と混合する乾燥土混合方法、固化材と混合撹拌する固化材混合方法等がある。
天日乾燥方法は、軟弱土を撒き出すための広い施工スペースを確保できない施工現場では採用することができない。また、天日乾燥方法は乾燥効率が天候に作用されるため、効率的ではない。機械式乾燥方法は、大型の専用プラントに費用がかかるとともに、専用プラントの設置ヤードを確保できない場合には採用することができない。乾燥土混合方法は、混合する低含水比の土質材料を現場内で確保することができない場合には、外部から購入する必要があり、費用がかかる。さらに、軟弱土は一般的に粘着性が高く撹拌機械に付着しやすいため、固化材混合方法は作業に手間がかかる。
前記改質方法によらずに、建設発生土を盛土材として使用する方法として、建設発生土に少なくとも液性限界以上の含水比になるよう加水をするとともに、固化材を添加し、これらを混合撹拌することで製造したスラリー状の材料（いわゆる流動化処理土等）を盛土材に適用する場合がある。例えば、特許文献１では、腹付け盛土において地山と壁面材との間に流動化処理土を充填する盛土工法が開示されている。

特開２００６−２２５９２６号公報

流動化処理土等により形成された盛土層は低透水性であるため、例えば谷埋め盛土や腹付け盛土の場合には、浸透した雨水や地下水が盛土内または盛土背面側の地山に滞水するおそれがある。滞水によって盛土構造に水圧が作用すると、盛土構造の安定性が低下するおそれがある。
このような観点から、本発明は、含水比が高い、鋭敏比が大きい等の軟弱な土質材料を盛土材として有効に活用し、かつ、安定性に優れた盛土構造を提案するとともにこの盛土構造の施工方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の盛土構造は、盛土層が複数段積層されてなる盛土構造であって、前記盛土層には帯状または格子状の溝が形成されており、前記溝には軟弱土と固化材と水との混合体である改良土が充填されていることを特徴とする。谷埋め盛土や腹付け盛土の場合、地山からの浸透する地下水によって、盛土内の飽和度が上昇し、崩壊に至る事例が多く報告されている。一般に、固化材で改良した土は、透水係数が著しく低い。そのため、盛土層を復数段積層する盛土構造において、改良土のみを使用して盛土を構築した場合、地山からの地下水が改良土部分でせき止められることによって、地下水による水圧が盛土を押し出す方向に作用するため、盛土の安定性が低下する。本発明の盛土構造は、復数段積層された各盛土層において、固化材を含む改良土を全面に配するのではなく、帯状または格子状に改良土を配することによって、透水性の良い一般の良質土部分に地下水が優先的に浸透させることができるため、盛土背面での水圧上昇が抑制される。また、軟弱土を有効に活用しているため、経済的である。

また、本発明の盛土構造の施工方法は、良質土を撒き出すとともに締め固めて盛土層を形成する盛土工程と、前記盛土層に帯状または格子状の溝を形成する掘削工程と、軟弱土と固化材と水とを混合してスラリー状の改良土を製造する改良土製造工程と、前記溝に前記改良土を充填する充填工程とを備えることを特徴とする。かかる盛土構造の施工方法によれば、低透水性の改良土により形成された部分が帯状または格子状のため、相対的に高透水性の良質土により形成された部分に地下水の流下ルートが確保されるようになる。また、スラリー状にした改良土を溝へ充填するため、一般的に締固め難い軟弱土を、締固めすることなく盛土材として使用することが可能である。
なお、想定すべり面を跨ぐように前記溝を形成すれば盛土構造のすべり崩壊に対する安定性が向上する。
また、前記盛土工程、前記掘削工程、前記改良土製造工程および前記充填工程を繰り返すことより複数段の前記盛土層を積層し、既設の前記盛土層の上面に形成する新設の前記盛土層における前記掘削工程では前記既設の盛土層の改良土に接することが無いように前記溝を形成するのが望ましい。かかる盛土構造の施工方法によれば、浸透水がより滞水し難い構造となる。

本発明の盛土構造および盛土構造の施工方法によれば、帯状または格子状に改良土を配することで、透水性の良い一般の良質土部分に地下水が優先的に浸透させることができ、その結果、盛土背面での水圧上昇を抑制できる。そのため、含水比が高い、鋭敏比が大きい等の軟弱な土質材料を盛土材として有効に活用するとともに、安定性に優れた盛土構造を形成することが可能となる。

本発明の実施形態に係る盛土構造を示す斜視図である。 （ａ）は盛土工程を示す断面図、（ｂ）は同平面図である。 （ａ）は掘削工程を示す断面図、（ｂ）は同平面図である。 （ａ）はすべり面と交差するように形成された溝の例を示す断面図、（ｂ）は下層の溝と平面視で重ならないように溝を形成する例を示す断面図、（ｃ）は同平面図である。 改良土製造工程を模式的に示す断面図である。 （ａ）は充填工程を示す断面図、（ｂ）は同平面図である。 他の形態に係る盛土構造を示す斜視図である。

本実施形態では、掘削工事を伴う建設工事において発生した軟弱土からなる建設発生土を盛土材として使用する盛土構造およびこの盛土構造の施工方法について説明する。軟弱土を盛土材として有効利用することで、当該軟弱土を廃棄物として処分するための費用および手間を省略または低減することができる。
本実施形態の盛土構造１は、図１に示すように、複数段（図面では４段）の盛土層２，２，…を積層することにより形成されている。盛土層２は良質土５を主体に形成されていて、各盛土層２の層厚は、３０ｃｍ〜９０ｃｍ程度とする。なお、盛土層２の層厚は限定されるものではなく、良質土５の性質，転圧機械の性能から適宜決定するものとする。また、盛土層２の段数は限定されるものではない。

盛土層２には、帯状の溝３，３，…が複数列形成されており、各溝３には、軟弱土と固化材と水との混合体である改良土４が充填されている。本実施形態では、溝３の幅を５０〜２００ｃｍの範囲内、溝３の深さを盛土層２の層厚の５０〜８０％の範囲内とする。また、隣り合う溝３同士の間隔（溝３と溝３との間の距離）は、溝３の幅の１．０〜３．０倍の範囲内とする。なお、溝３の数、幅、深さおよび溝３同士の間隔（配設ピッチ）は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。また、上下に隣接する盛土層２，２に形成された溝３同士は、平面視で重ならないように配置されている。このように配置することで、良質土５に比べて剛性が高く、圧密沈下量が小さい改良土４の間に、不等沈下が生じ難い構造となる。ただし、平面視の配置についてはこの形態に限定されるものではなく、良質土５および改良土４の性質に応じて適宜決定すればよい。
改良土４は、固化材の水和反応により硬化することで、締め固め後の良質土５と同等以上の強度を発現する。ここで、本実施形態における軟弱土とは、含水比が高い粘性土または粘土や、構造が発達していて鋭敏比が高い粘性土または粘土である。本実施形態では、固化材としてセメントを使用する。なお、固化材は、セメントに限定されるものではなく、例えば、石灰系固化材を使用してもよい。

このような盛土構造１は、盛土工程、掘削工程、改良土製造工程および充填工程を複数回繰り返して複数段の盛土層２を積層することより構築する。
盛土工程では、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、良質土５を撒き出すとともに締め固めて盛土層２を形成する。ここで、良質土５とは、軟弱土に比べて含水比が低く、また、鋭敏比が小さい土質材料であって、土質改良を行わなくても転圧によって轍が発生し難く、締め固めやすい材質のものをいう。良質土５は、掘削工事によって発生した発生土であってもよいし、外部から搬入した搬入土であってもよい。
盛土層２の施工は、締め固め後の層厚が３０ｃｍ〜９０ｃｍ程度になるように良質土５を撒き出した後、締め固め機（例えば、振動ローラ等）により締め固める。なお、撒き出す良質土５の量（撒き出した際の厚さ）は限定されるものではなく、良質土５の土質・転圧機械等に応じて適宜決定する。

掘削工程では、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、盛土層２に複数の帯状の溝３，３，…を形成する。溝３は、盛土層２の表面を削り取ることにより形成する。溝３の形成に使用する機械は限定されるものではないが、例えば、バックホウ（図示せず）を使用すればよい。複数の溝３，３，…は、平行に形成する。また、想定すべり面Ｓと交差するように形成される盛土層２では、図４（ａ）に示すように、想定すべり面Ｓを跨ぐように溝３を形成する。
また、複数段積層された盛土層２に溝３を形成する場合には、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、直下の盛土層（既設の盛土層）２に形成された帯状の溝３（改良土４）と接することが無いように形成する。本実施形態では、直下の盛土層２に形成された隣り合う溝３，３同士の中間位置の直上に新設の溝３を形成することで断面視千鳥状に配置して（図１参照）、上下の溝３（改良土４）同士が平面視で重ならないようにする。なお、盛土層２，２，…における溝３の平面配置については、相対的に高強度の改良土４と良質土５の剛性の違いによって生じる沈下量の差を可能な限り小さくするための方策であり、盛土層２，２，…における溝３の平面配置は限定されるものではなく、各盛土層２の形状、高さ、良質土５の土質等に応じて適宜決定する。

改良土製造工程では、図５に示すように、軟弱土７と固化材８と水９とを混合してスラリー状の改良土４を製造する。改良土４は、撹拌槽６内の軟弱土７に少なくとも液性限界以上の含水比になるよう加水するとともに、固化材８を添加して、撹拌混合することにより製造する。本実施形態では、軟弱土７に加水した泥水の比重を１．２〜１．７とし、泥水（加水された軟弱土７）に対しての固化材８の添加量を５０〜２００ｋｇ/ｍ^３とする。軟弱土７に砂分が多く、改良土４が材料分離しやすい場合には、購入粘土等で作成した調整泥水や、増粘剤（例えば、セルロース系）を適宜添加する。これらの操作を行った上で、最終的に改良土４の流動性を、圧送可能な程度（例えば，シリンダーフロー１６０ｍｍ以上）に調整する。なお、改良土４（軟弱土７、固化材８および水９）の配合および流動性は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。

充填工程では、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、溝３に改良土４を充填する。溝３には、スラリー状の改良土４を流し込む。
溝３内の改良土４に所定の強度が発現したら、次の盛土層２の施工を開始する。
同様に盛土工程、掘削工程、改良土製造工程および充填工程を繰り返すことにより、所定の高さの盛土構造１（所定の段数の盛土層２）を形成する。

本実施形態の盛土構造１によれば、固化材８を含有する改良土４が帯状に配されているとともに、上下に隣接する盛土層２の溝３同士は、既設の盛土層２の改良土４(溝３)に接することがないように新設の溝３を配置されているため、盛土構造１内に浸透した地下水が盛土背面に滞水し難い。地下水は改良土４（溝３）以外の部分（良質土５で形成された部分）を通ることで滞水することなく盛土外に流下する。そのため、盛土内に設けられる一般的な排水設備（水抜きパイプ、砕石排水層）等を介して地下水を速やかに盛土構造１内から排水することができ、ひいては、地下水の滞水によって発生する水圧に起因した盛土構造１の崩壊が生じ難い。
溝３に充填された改良土４が硬化すると、所定の強度を発現するため、安定した盛土構造１が形成される。また、溝３は、想定すべり面Ｓを跨ぐように配置されているため、溝３内で硬化した改良土４によって盛土構造１のすべり崩壊に対する安定性が向上する。
また、盛土材の一部に建設発生土である軟弱土７を有効に活用しているため、経済的である。軟弱土７により製造された改良土４は、スラリー状の状態で溝３に充填されるため、充填作業が容易である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記実施形態では、盛土層２に帯状の溝３を形成して改良土４を充填する場合について説明したが、溝３の形状は帯状に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、平面視格子状の溝３を形成してもよい。
前記実施形態では、各盛土層２に溝３を形成するものとしたが、溝３は必ずしも全ての盛土層２に形成する必要はない。例えば、１層おきに形成してもよい。
盛土構造１の断面形状は台形状に限定されるものではなく、盛土構造１の用途や施工前の原地形等に応じて適宜決定すればよい。

１ 盛土構造
２ 盛土層
３ 溝
４ 改良土
５ 良質土
６ 撹拌槽
７ 軟弱土
８ 固化材
９ 水

Claims (6)

1. 盛土層が複数段積層されてなる盛土構造であって、
   前記盛土層には、帯状の溝が形成されており、
   前記溝には、軟弱土と固化材と水との混合体である改良土が充填されていることを特徴とする、盛土構造。
2. 前記溝は、当該溝が形成された盛土層の下側に隣接する他の盛土層の改良土に接することないように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の盛土構造。
3. 盛土層が複数段積層されてなる盛土構造であって、
   前記盛土層には、格子状の溝が形成されており、
   前記溝には、軟弱土と固化材と水との混合体である改良土が充填されていることを特徴とする、盛土構造。
4. 良質土を撒き出すとともに締め固めて盛土層を形成する盛土工程と、
   前記盛土層に帯状または格子状の溝を形成する掘削工程と、
   軟弱土と固化材と水とを混合してスラリー状の改良土を製造する改良土製造工程と、
   前記溝に前記改良土を充填する充填工程と、を備えることを特徴とする、盛土構造の施工方法。
5. 前記溝を、想定すべり面を跨ぐように配置することを特徴とする、請求項４に記載の盛土構造の施工方法。
6. 前記盛土工程、前記掘削工程、前記改良土製造工程および前記充填工程を繰り返すことより複数段の前記盛土層を積層し、
   既設の前記盛土層の上面に形成する新設の前記盛土層における前記掘削工程では、前記既設の盛土層の改良土に接することが無いように前記溝を形成することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の盛土構造の施工方法。

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