JP3520474B2 - 寒冷地における冬期の盛土施工法 - Google Patents

寒冷地における冬期の盛土施工法

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JP3520474B2 JP01835595A JP1835595A JP3520474B2 JP 3520474 B2 JP3520474 B2 JP 3520474B2 JP 01835595 A JP01835595 A JP 01835595A JP 1835595 A JP1835595 A JP 1835595A JP 3520474 B2 JP3520474 B2 JP 3520474B2
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寛 堀口
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猛 山本
森田恵弘
敏 赤川
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、冬期に地盤の凍結が
予想される寒冷地における冬期の盛土施工法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】通常の盛土施工法は、盛土材が砂質土の
場合には「盛土材の切り出し」−「運搬」−「まきだ
し」−「締固め」の工程を、また粘性土の場合は「盛土
材の切り出し」−「運搬」−「まきだし」−「敷きなら
し」の工程を盛土の上に繰返し重ねて行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】地盤の凍結が予想され
る北海道等の寒冷地域では、凍結地盤の締固めが困難で
あるという理由や、盛土地盤の凍結に伴う凍上による地
盤の乱れ、融解後の泥濘化及び長期に及ぶ沈下が土構造
物としての盛土等の品質を著しく劣化させるというこれ
までの経験から、盛土工事等の土工事は冬期間には行わ
れていない。この結果、寒冷地域では冬期間に消化でき
る工事量が限定されて工事が延滞し、その反動として夏
期に工事が集中し、建設就労者の労働環境や施工効率を
悪化させている。
【0004】この発明の目的は、凍結地盤を施工用重機
の運行に利用することによって、これまでの盛土の手法
をそのまま採用して冬期施工ができ、また盛土地盤の凍
結に伴う凍上による地盤の乱れや融解後の泥濘化及び長
期に及ぶ沈下が解決されて、施工用重機の運行性(トラ
フィカビリティ)も向上し、冬期でも効率よく施工を実
施できる新たな寒冷地における冬期の盛土施工法を提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
は、凍結地盤上に、まきだし厚さ(H)の盛土を行う工
程と、盛土上部が施工用重機の運行を可能とする厚さ
(h)に凍結するまで盛土を放置する工程と、凍結した
盛土上部を地盤として施工用重機を運行し、該凍結地盤
の上に新たなまきだし厚さ(H)の盛土を行う工程とを
繰返し行って未凍結の盛土地盤を完成するにあたり、少
なくとも上記盛土のまきだし厚さ(H)を、工程管理上
において実現可能な放置期間中に生じた凍結地盤が、盛
土材のまきだし後に盛土材が持つ熱容量及び下層からの
熱供給とにより、所要時間(TT )内に融解する厚さと
し、上記盛土の放置を、盛土材の保有熱により土中の上
記凍結地盤が融解し、同時に盛土上部が施工用重機の運
行を可能とする上記厚さ(h)に凍結するまで行う、と
いうものである。
【0006】また上記盛土の盛土材が粘性土のときに
は、盛土の上面に凍結地盤の融解水を排出するドレーン
材を敷設する、というものである。
【0007】上記まきだし厚さ(H)は、下記事項の検
討を事前に、及び施工中に行うことにより容易に管理す
ることができる。 (1)まきだし厚さ(H)を決定するための熱計算。 (2)施工用重機の運行性を確保するための凍結地盤の
厚さ(h)の決定。 (3)施工中の盛土地盤の状態を把握するための動態観
測(図1参照)。
【0008】上記熱計算は次の式により行うことができ
る。 Qh ≦QU +QLh :単位面積当りの凍結地盤(h)が融解するに必要
な熱量, QU :当該凍結地盤直上の盛土材を通して時間(TT
内に当該地盤に流入する単位面積当りの熱量, QL :当該凍結地盤直下の盛土材を通して時間(TT
内に当該地盤に流入する単位面積当りの熱量,
【0009】さらに、凍結地盤が時間TT の間に0℃の
未凍結地盤になり、また時間TT の間にまきだした盛土
材の持つ正の熱量の半分が下部の凍結地盤に伝わる(上
部半分の持つ正の熱量は地上の寒気により冷却され更に
は凍結する)との仮定条件では、 Qh =Vfs(Cfs×|ΔTfs|+La) QU =Vfs×Cfs×|ΔTus|/2 QL = 0 但し、Vfs:凍結している地盤の単位面積当りの容積
(1m2 ×凍結深さDfs), C:地盤の見掛け比熱, ΔT:当該温度の0℃からのずれ, La:潜熱,fs :凍土,us :未凍土,
【0010】実際の計画及び施工にあたっては、上記施
工用重機の運行性を確保するための凍結地盤の厚さ
(h)の決定は、以下のような数値解析による伝熱計算
を数ケース行い、その結果を施工性と共に検討する。手
順としては、『当該地域の通年気象データの入手』−
「現地盤上に盛土を施す際のまきだし厚さ(H)及び放
置期間(TT )を設定」−「盛土材の保有熱容量決定
(盛土材の平均温度設定)」−「凍結深さ(h)を解析
する(数値解析により期間(TT )に凍る深さ(h)を
求める)」という流れであり、「気象データの入手」を
除いて、たとえば1日ごとに12月から翌年の10月一
杯まで繰返し行い、冬期の(h)の値の変化及び秋まで
に盛土が完全に融解するか否かを検討する。
【0011】たとえば30mの盛土の施工を3か月(3
0cm/日)で完成すると仮定した場合、まきだし厚さ
(H)=60cmでTT =2日,次にはH=90cmで
T=3日と変えて上記数値解析を繰返す。様々なHと
T との組合わせによる解析結果を基に、施工可能なH
とTT との組合わせを決定する。
【0012】上記施工中の盛土地盤の凍結状態を把握す
るための動態観測は、図1に重ねて盛土された地盤の温
度を測定し、あるいは電気探査、実体波・表面波のよう
な地盤探査技術を採用して行う。温度計測は温度センサ
ーを盛土内に設置し、その実測値により判断する。
【0013】また一般に、所定の凍結深さを決定して
も、初冬や春先は当然厳冬期に比べて寒さが緩く、TT
を長くしなければ、施工用重機の運行性が確保される所
定の凍結深度とはならないので、これに関しては放置時
間TT が管理項目となる。
【0014】盛土材が粘性土の場合、まき盛土体の圧縮
は盛土完了後も長期にわたって継続することが多い。一
方、冬期施工においては盛土材の凍結による脱水圧密
と、凍結融解による透水性の向上により圧縮を促進する
ことができる。図2に示すように、凍結前の粘性土は水
分を均一に含水しているが、凍結が始まると間隙水は凍
上し、アイスレンズとして土と分離するようになる。
【0015】このアイスレンズはほぼ一定間隔ごとに発
生し、凍結方向にはクラックが発生する。これにより全
体としてはアイスレンズの成長に伴い含水比が増加し、
土は膨張するが、アイスレンズに挟まれた土の部分は脱
水圧密状態となって密度が大きくなる。またクラックの
発生により鉛直方向の透水性が改善され、アイスレンズ
の融解による水は、上記クラックにより表土に排水され
るため、盛土体の圧縮は夏期施工に比べて早期に完了す
る。
【0016】このような現象の把握により、砂礫,砂,
人工排水材など排水機能を有するものをドレーン材とし
て凍結後の盛土の表面に図3に示すごとく敷設して置け
ば、融解時の過剰間隙水の排水が促進され、盛土の圧縮
が促進される。
【0017】
【作 用】このような盛土施工法では、盛土上部に生じ
た凍結地盤によって施工用重機の運行性が向上し、冬期
においても施工用重機による土工事が可能となるだけで
はなく、凍結に伴う脱水圧縮作用及び凍結方向に成長す
るクラックによる融解時の過剰間隙水の排水に有効な方
向の透水性増加による圧密の促進が期待でき、冬期でも
効率のよい盛土の施工が実施できるようになる。
【0018】
【実施例】
砂質土の場合(図4参照) 先ず盛土サイトの除雪を行う。この際に最大許容残雪量
の検討を行う。次に盛土材を切り出をする。ここにおい
て保有熱量の評価法が検討される。切り出した盛土材を
除雪した盛土サイトに運搬し、予め決められた厚さ
(H)に新規まきだしをし表面をローラー等により平ら
に整地する。
【0019】新規まきだしが完了したらそのまま(T
T )日ほど放置して盛土上部を曝気凍結する。曝気によ
り生じた凍結地盤の厚さ(h)及び運行性が確認された
ら、その凍結地盤を施工用重機の走行路としてその盛土
の上に同様な工程の繰り返しによる次期まきだしを行
う。このような工程の繰返しにより所要高さの盛土をさ
完成する。
【0020】施工時期:12月から3月まで4ケ月間, まきだし厚さ(H):50cm, 放置期間(TT ) :3日以下(但し、外気温−5℃,
盛土材5℃の場合) 凍結地盤厚さ(h):15cm,
【0021】粘性土の場合(図4参照) 上記砂質土の場合と実質的に異なる点はドレーン材の敷
設を行うことである。
【0022】施工時期:1月から3月まで3ケ月間, まきだし厚さ(H):30cm, 放置期間(TT ) :2〜3日, 凍結地盤厚さ(h):15cm,
【0023】
【発明の効果】上記構成からなる発明では下記効果を奏
する。 ・未凍結の粘性土では施工用重機の走行による練り返し
のための運行性低下が夏期においても重大な問題になる
が、寒冷気候による積極的な盛土材の凍結では、凍結地
盤と化した盛土上部によって運行性が確保されるため、
粘性土においても有効となり、従って冬期施工の対象地
盤が砂質土から粘性土まで拡大される。
【0024】・施工用重機の運行性の向上が砂質土から
粘性土まで期待でき、さらには凍結した盛土地盤の融解
も保証することができるので、施工性が向上し工期の短
縮が図られ、また夏期に使用した施工用重機をそのまま
冬期にも使用できるので、施工用重機の使用は通年とな
り、これまでに行っていた分解,回送などにが不要とな
ることから重機経費も軽減される。
【0025】・盛土地盤の積極的な凍結により凍土内の
不凍水間隙水圧を低下させ、結果として地盤の有効応力
を増加させ、盛土地盤の圧密を促進させる。
【0026】・凍結により土中に成長したアイスレンズ
及び熱流に直角方向の収縮クラックに成長した鉛直方向
の氷脈が地盤の融解に伴い水道となり透水性を著しく向
上させ、またドレーン材により融解時に発生する過剰間
隙水の排水促進がなされ、盛土地盤の圧密を促進させ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明における盛土施工状態を略示する説
明図である。
【図2】 凍結土の状態を略示する説明図である。
【図3】 ドレーン材を敷設した盛土施工状態を略示す
る説明図である。
【図4】 この発明における砂質土の盛土工程を示すブ
ロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 猛 東京都港区芝浦一丁目2番3号清水建設 株式会社内 (72)発明者 森田恵弘 東京都港区芝浦一丁目2番3号清水建設 株式会社内 (72)発明者 赤川 敏 東京都港区芝浦一丁目2番3号清水建設 株式会社内 (72)発明者 竹内貴弘 東京都港区芝浦一丁目2番3号清水建設 株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−122318(JP,A) 特開 昭62−202122(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 凍結地盤上に、まきだし厚さ(H)の盛
    土を行う工程と、 盛土上部が施工用重機の運行を可能とする厚さ(h)に
    凍結するまで盛土を放置する工程と、 凍結した盛土上部を地盤として施工用重機を運行し、該
    凍結地盤の上に新たなまきだし厚さ(H)の盛土を行う
    工程と、 を繰返し行って未凍結の盛土地盤を完成するにあたり、 少なくとも上記盛土のまきだし厚さ(H)を、工程管理
    上において実現可能な放置期間中に生じた凍結地盤が、
    盛土材のまきだし後に盛土材が持つ熱容量及び下層から
    の熱供給とにより、所要時間(TT )内に融解する厚さ
    とし、 上記盛土の放置を、盛土材の保有熱により土中の上記凍
    結地盤が融解し、同時に盛土上部が施工用重機の運行を
    可能とする上記厚さ(h)に凍結するまで行うことを特
    徴とする寒冷地における冬期の盛土施工法。
  2. 【請求項2】 上記盛土の盛土材が粘性土のときには、
    盛土の上面に凍結地盤の融解水を排出するドレーン材を
    敷設することを特徴とする請求項1記載の寒冷地におけ
    る冬期の盛土施工法。
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