JP5254057B2 - 膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、膨張による隆起や破壊を生じる恐れがある路盤や地盤を、膨張による隆起や破壊の予防を目的として補修するための補修方法に関するものである。

従来、道路や駐車場などの路盤材としては、天然系の材料の他に、コンクリート廃材や鉄鋼スラグなどが用いられている。施工した路盤材に、遊離ＣａＯ、遊離ＭｇＯ、或いはエトリンガイト（3CaO・Al_２O_３・3CaSO_４・32H_２O）鉱物を生成する成分が含まれていると、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯによる水和物の生成、或いはエトリンガイトの生成によって路盤が膨張し、この膨張量が大きい場合には、路盤が隆起して舗装が隆起・破壊したり、舗装に隣接した構造物が破壊されるなどの問題を生じることがある。また、同様の問題は、路盤材敷設層よりも下層の改良地盤や、宅地や工場などの改良地盤で生じることもある。

このような問題の予防策として、カッターによりアスファルトコンクリート層表面から路床まで切断して目地を形成するという対策も考えられるが、この方法では、路盤材が崩れて目地の一部を塞ぐため板状の目地材を用いることができない。また、粘弾性系の注入タイプの目地材は、路盤の膨張により圧縮されて路面にはみ出し、車両や歩行者の通行の障害となる。
したがって、上記のような問題に対して、従来では適切な予防策はなく、実際に舗装面に隆起や破壊（亀裂など）が発見された場合に、その異常部分を除去して路盤材およびアスファルトコンクリートの再施工を行うといった補修が行われていた。
本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、膨張性がある路盤や地盤について、膨張による隆起や破壊を適切に予防することができる路盤等の補修方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、以下を要旨とするものである。
［1］路盤または地盤を構成する膨張性のある敷設層（Ａ）の一部分を略全層厚方向で溝状に除去することにより、溝（Ｇ）を敷設層（Ａ）の平面に対して格子状に設け、この溝（Ｇ）内に敷設層（Ａ）の膨張を吸収できる粒状材料（Ｆ）を充填することを特徴とする膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法。
［2］上記［1］の補修方法において、溝（Ｇ）の幅ｗ _Ｇ と設置間隔ｐ（但し、隣接する溝（Ｇ）間の距離）を、敷設層（Ａ）の水平方向での残存膨張量α（但し、補修後に溝（Ｇ）幅方向で生じる膨張量）と粒状材料（Ｆ）の膨張吸収量β（但し、溝（Ｇ）幅方向において吸収できる膨張量）に応じて、α≦βとなるように決めることを特徴とする膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法。
［3］上記［1］または［2］の補修方法において、粒状材料（Ｆ）が非固結性の粒状材料であることを特徴とする膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法。

［4］上記［1］〜［3］のいずれかの補修方法において、上層にアスファルトコンクリート層（Ｂ）が設けられた路盤の補修方法であって、溝（Ｇ）を設ける部分のアスファルトコンクリート層（Ｂ）を除去した後、敷設層（Ａ）を掘削して溝（Ｇ）を設け、該溝（Ｇ）内に粒状材料（Ｆ）を充填し、次いで、その上層にアスファルトコンクリート（ｂ）を施工することを特徴とする膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法。
［5］上記［1］〜［4］のいずれかの補修方法において、溝（Ｇ）の内壁に沿って瀝青板または／および瀝青繊維質板（ｅ）を配置した後、溝（Ｇ）内に粒状材料（Ｆ）を充填することを特徴とする膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法。

本発明によれば、路盤や地盤を構成する膨張性のある敷設層（Ａ）の一部分を略全層厚方向で溝状に除去することにより、敷設層（Ａ）の膨張によってそれまでに蓄積されてきたひずみ（膨張圧）が開放されるとともに、溝（Ｇ）に充填された粒状材料（Ｆ）が補修後の敷設層（Ａ）の膨張を吸収するので、敷設層（Ａ）の膨張による隆起・破壊などを適切に予防することができる。
また、溝（Ｇ）の内壁に沿って瀝青板または／および瀝青繊維質板（ｅ）を配置した後、溝（Ｇ）内に粒状材料（Ｆ）を充填する方法では、瀝青板または／および瀝青繊維質板（ｅ）が板厚方向において大きな圧縮率で圧縮可能であり、高い膨張吸収能を有するため、この瀝青板または／および瀝青繊維質板（ｅ）と粒状材料（Ｆ）とにより補修後の敷設層（Ａ）の膨張をより確実に吸収できる。また、この方法では、瀝青板／および瀝青繊維質板（ｅ）＋粒状材料（Ｆ）による膨張吸収量が大きいため、溝（Ｇ）の形成間隔を広くでき、補修工事の施工性や効率を高めることができる。

図２とともに、本発明法の一実施形態を工程順に示す説明図 図１とともに、本発明法の一実施形態を工程順に示す説明図 本発明法において、敷設層Ａの平面に対する溝Ｇの設置形態を例示した説明図 本発明法において、粒状材料Ｆとして破壊ひずみが１．８％の路盤材を用い、残存線膨張率が各々０．２％、０．３％、０．５％、１．０％である場合において、敷設層Ａの残存膨張量αと粒状材料Ｆの膨張吸収量βがα≦βを満足するための溝Ｇの幅ｗ_Ｇと設置間隔ｐの上限値との関係を示すグラフ 本発明法の他の実施形態の一部を工程順に示す説明図

本発明の路盤等の補修方法は、路盤または地盤（改良地盤）を構成する膨張性のある敷設層Ａの一部分を略全層厚方向で溝状に除去し、この溝Ｇ内に敷設層Ａの膨張（水平方向での膨張）を吸収できる粒状材料Ｆを充填する。敷設層Ａの一部分を略全層厚方向で溝状に除去することにより、敷設層Ａの膨張によってそれまでに蓄積されてきたひずみ（膨張圧）が開放される。また、溝Ｇに充填された粒状材料Ｆは、補修後の敷設層Ａの膨張を吸収する。これにより、敷設層Ａの膨張による隆起・破壊などを適切に予防することができる。ここで、路盤または地盤を構成する膨張性のある敷設層Ａとは、材料が遊離ＣａＯ、遊離ＭｇＯ、エトリンガイトを生成する成分などのような膨張原因成分を１種以上含むことにより、膨張性（膨張する性質）を有する敷設層のことである。

本発明の補修方法において、溝Ｇを設ける形態は基本的に任意であるが、敷設層Ａの膨張を適切に吸収するという観点からは、敷設層Ａの平面に対して並列状または格子状に設けることが好ましい。また、溝Ｇを格子状に設けることにより、敷設層Ａを小区画に分断できるので、敷設層Ａの膨張をより適切に吸収できるので好ましい。なお、溝Ｇを並列状に設ける場合には、溝どうしが必ずしも平行でなくてもよい。また、溝Ｇを格子状に設ける場合には、必ずしも碁盤目状でなくてもよい。したがって、格子状に区画された部分の大きさや形状が異なっていてもよく、また、区画された部分が正方形以外の形状であってもよい。また、溝Ｇの幅や設置間隔などは、後述するように、敷設層Ａの水平方向での残存膨張量と粒状材料Ｆの膨張吸収量などに応じて決めることが好ましい。

図１および図２に示す（イ）〜（ホ）は、本発明による路盤等の補修方法の一実施形態を工程順に示したものである。
図において、Ａは路盤を構成する敷設層（路盤材の敷設層）、Ｂはこの敷設層Ａの上層に設けられるアスファルトコンクリート層、Ｃは敷設層Ａが設けられる路床である。前記敷設層Ａは、これを構成する路盤材（例えば、鉄鋼スラグ）が遊離ＣａＯ、遊離ＭｇＯ、或いはエトリンガイトなどを生成する成分を含むことにより、膨張性（膨張する性質）を有する。

本実施形態では、まず最初に、図（イ）に示すように、溝Ｇを設ける部分のアスファルトコンクリート層Ｂをカッターで平行に切断１し、次いで図（ロ）に示すように、その部分のアスファルトコンクリート層Ｂ_０をバックホーなどで剥がして除去する。次いで、図（ハ）に示すように、アスファルトコンクリート層Ｂ_０を剥がした部分の敷設層Ａをバックホーなどの重機で略全層厚方向で溝状に掘削し、その部分の路盤材を除去することで溝Ｇを形成する。この際、敷設層Ａが固結している場合には、最初にブレーカーなどで解砕した後、バックホーで路床Ｃに達するまで掘削する。なお、本実施形態では、施工の容易性の面から溝Ｇの幅ｗ_Ｇ（例えば６０ｃｍ）対してアスファルトコンクリート層Ｂ_０の除去幅ｗ_Ｂ（例えば１００ｃｍ）を大きくしてあるが、両者をほぼ同じ程度の幅にしてもよい。

次いで、図（ニ）に示すように、溝Ｇ内に補修後の敷設層Ａの膨張を吸収できる粒状材料Ｆ（路盤材）を充填する。すなわち、この溝Ｇの部分の路盤材の入れ替えを行う。この粒状材料Ｆは、膨張吸収の機能を持続して発揮できるようにするために、非固結性であることが好ましい。ここで、非固結性とは、遊離ＣａＯ、遊離ＭｇＯの水和反応や、エトリンガイトなどのＣ−Ａ−Ｈ系水和物、Ｃ−Ｓ−Ｈ系水和物の生成によって固結しない性質を意味する。具体的には、ＪＩＳ−Ａ−５０１５に準拠した方法で、締め固めた後に測定される一軸圧縮強度が０．５Ｎ／ｍｍ^２以下の粒状材料が好ましい。このような非固結性の粒状材料Ｆ（路盤材）としては、天然砕石、コンクリート廃材、廃路盤材、レンガ廃材などが挙げられ、これらの中から選ばれる１種以上を用いることができる。一方、一般に鉄鋼スラグは、Ｃ−Ａ−Ｈ系水和物、Ｃ−Ｓ−Ｈ系水和物などにより固結するため好ましくない。

次いで、図（ホ）に示すように、充填された粒状材料Ｆの上にアスファルトコンクリートｂを再施工することで、補修が完了する。このアスファルトコンクリートｂの施工は、アスファルトコンクリートの引き均し、転圧など、常法に従って行えばよい。
図３は、敷設層Ａの平面に対する溝Ｇの設置形態を例示したものであり、図３（イ）は溝Ｇを並列状に設けたもの、図３（ロ）は溝Ｇを格子状（この例では碁盤目状）に設けたものである。さきに述べたように、敷設層Ａの膨張を適切に吸収するという観点からは溝Ｇは格子状に設けることが特に好ましいが、例えば、道路などのような細長い路盤の場合には、図３（イ）に示すような形態で、路盤幅方向に沿った溝Ｇを並列状に設ければ十分なこともある。
なお、さきに述べたように、図３（イ）の形態では、溝Ｇどうしが必ずしも平行でなくてもよく、また、図３（ロ）の形態では、溝Ｇで格子状に区画された部分の大きさや形状が異なっていてもよく、また、区画された部分が正方形以外の形状でもよい。

ここで、図３に示すような溝Ｇの幅ｗ_Ｇと設置間隔ｐ（隣接する溝Ｇ間の距離）は、敷設層Ａの水平方向での残存膨張量α（補修後に溝Ｇ幅方向で生じる膨張量）と粒状材料Ｆの膨張吸収量β（溝Ｇ幅方向において吸収できる膨張量）に応じて、α≦βとなるように決定することが好ましい。α＞βでは粒状材料Ｆによる膨張吸収が間に合わず、隆起を生じる恐れがある。例えば、粒状材料Ｆとして破壊ひずみが１．８％の路盤材を用いる場合、溝Ｇの幅ｗ_Ｇの１．８％に相当する敷設層Ａの膨張量を吸収することができ、溝Ｇの幅ｗ_Ｇを１００ｃｍとした場合には、膨張吸収量βは１８ｍｍとなる。一方、膨張性の敷設層Ａ（路盤材）の残存線膨張率（残留膨張ひずみ）は、膨張の原因となる路盤材の成分分析に基づいて計算することができ、仮に、残存線膨張率が０．２％であるとすると、残存膨張量αを１８ｍｍ以下とするには、溝Ｇの設置間隔ｐを約９ｍ以下とすればよいことになる。一般には、このような観点から規定される溝Ｇの幅ｗ_Ｇは０．５〜１．５ｍ程度、同じく溝Ｇの設置間隔ｐは５〜２０ｍ程度となる。

敷設層Ａの残存線膨張率は、例えば、遊離ＣａＯの水和（Ｃａ（ＯＨ）_２の生成）が膨張の原因である場合には、敷設層Ａ中でのＣａ（ＯＨ）_２生成可能量ｘ（mass％）（＝遊離ＣａＯの全量がＣａ（ＯＨ）_２となった場合の生成量）、補修前のＣａ（ＯＨ）_２生成量ｙ（mass％）、Ｃａ（ＯＨ）_２生成１mass％当たりの膨張率ｚ（mass％）に基づき、残存線膨張率＝（ｘ−ｙ）×ｚにより求めることができる。また、粒状材料Ｆの破壊ひずみは三軸試験により求めることができる。
図４に、粒状材料Ｆとして破壊ひずみが１．８％の路盤材を用い、残存線膨張率が各々０．２％、０．３％、０．５％、１．０％である場合において、敷設層Ａの残存膨張量αと粒状材料Ｆの膨張吸収量βがα≦βを満足するための溝Ｇの幅ｗ_Ｇと設置間隔ｐの上限値との関係を示す。

本発明の補修方法では、溝Ｇの内壁に沿って瀝青板または／および瀝青繊維質板ｅ（以下、説明の便宜上「瀝青板ｅ」という）を配置した後、溝Ｇ内に粒状材料Ｆを充填してもよく、このような補修方法によれば、瀝青板ｅが板厚方向において大きな圧縮率で圧縮可能であり、高い膨張吸収能を有するため、この瀝青板ｅと粒状材料Ｆとにより補修後の敷設層Ａの膨張をより確実に吸収できる。また、この方法では、補修材（瀝青板ｅ＋粒状材料Ｆ）による膨張吸収量が大きいため、溝Ｇの形成間隔を広くでき、補修工事の施工性や効率を高めることができる。
図５（i）〜（iii）は、そのような補修方法の一実施形態を工程順（一部の工程）に示したものである。図において、ｅは瀝青板、ｇは溝Ｇの内壁であり、その他の符号は図１および図２の実施形態と同様である。

本実施形態は、溝Ｇを設けるまでの工程は図１の図（イ）〜（ハ）と同様であるが、溝Ｇを設けた後、図（i）に示すように、溝Ｇの内壁ｇに沿って瀝青板ｅを配置する。瀝青板ｅは、溝Ｇの一方の内壁ｇに沿ってのみ設けてもよいが、本実施形態のように溝Ｇの両内壁ｇに沿って設ける方が、敷設層Ａの膨張吸収量を大きくできるので好ましい。
瀝青板や瀝青繊維質板は、舗装目地材などとして広く用いられている材料である。瀝青板は、主成分であるアスファルトなどの瀝青物質に充填材（ゴム、コルク、鉱物質繊維などの１種以上）を混合し、圧延などによって板状に成形したものである。瀝青板は、通常、アスファルトなどの瀝青物質を７０mass％以上含んでおり、また、表裏面をアスファルト紙で覆ったものもある。市販品としては、ニチレキ（株）製の商品名「エラスタイト」などがある。また、瀝青繊維質板は、アスファルトなどの瀝青物質を繊維板に含浸させ、或いは繊維板の表面に塗布したものである。瀝青繊維質板は、通常、アスファルトなどの瀝青物質を５０mass％以上含んでおり、市販品としては、ニチレキ（株）製の商品名「セロタイト」などがある。

瀝青板ｅは、粒状材料Ｆ（路盤材）に較べて圧縮率が相当程度高く、通常、板厚方向で５０％以上の圧縮率を有する。瀝青板ｅの板厚に特別な制限はなく、必要な膨張吸収量に応じて適宜選択すればよいが、通常、目地材として一般に市販されている瀝青板の板厚は１０〜３０ｍｍ程度である。
なお、瀝青板ｅを溝Ｇの内壁ｇに沿って配置する場合、瀝青板ｅを適当な保持手段で保持するようにしてもよい。
本実施形態では、瀝青板ｅを溝Ｇの内壁ｇに沿って配置した状態で、図（ii）に示すように、溝Ｇ内（両瀝青板ｅ間の溝Ｇ内）に補修後の敷設層Ａの膨張を吸収できる粒状材料Ｆ（路盤材）を充填する。この粒状材料Ｆについては、図１および図２の実施形態と同様である。次いで、図（iii）に示すように、配置・充填された瀝青板ｅおよび粒状材料Ｆの上にアスファルトコンクリートｂを再施工することで、補修が完了する。このアスファルトコンクリートｂの施工も、図１および図２の実施形態と同様である。

図１および図２に示すような、溝Ｇ内に瀝青板ｅを配置せず、粒状材料Ｆを充填するだけの実施形態では、さきに述べたように、例えば、粒状材料Ｆとして破壊ひずみが１．８％の路盤材を用いる場合、溝Ｇの幅ｗ_Ｇの１．８％に相当する敷設層Ａの膨張量を吸収することができ、溝Ｇの幅ｗ_Ｇを１００ｃｍとした場合には、膨張吸収量βは１８ｍｍとなる。仮に、膨張性の敷設層Ａの残存線膨張率を０．２％とした場合、残存膨張量αを１８ｍｍ以下とするには、溝Ｇの設置間隔ｐは約９ｍ以下とする必要がある。これに対して、溝Ｇ内に瀝青板ｅを配置する本実施形態では、板厚が１０ｍｍ、板厚方向での圧縮率が５０％の瀝青板を溝Ｇの両内壁ｇに沿って配置するとした場合、瀝青板ｅによる膨張吸収量は１０ｍｍ（＝板厚１０ｍｍ×０．５×２枚）となるので、粒状材料Ｆの破壊ひずみ、溝Ｇの幅ｗ、敷設層Ａの残存線膨張率が上記と同じ条件であれば、補修材（瀝青板ｅ＋粒状材料Ｆ）のトータルの膨張吸収量は約２８ｍｍとなり、残存膨張量αを２８ｍｍ以下とするには、溝Ｇの設置間隔ｐが約１４ｍ以下であればよいことになる。したがって、溝Ｇ内に瀝青板ｅを配置することにより、補修工事の施工性や効率を高めることができる。
本発明の補修方法において、溝Ｇが形成される敷設層Ａとしては、例えば、路盤の下層を構成する改良地盤であってもよし、また、宅地や工場などの改良地盤であってもよい。

Ａ 敷設層
Ｂ，Ｂ_０ アスファルトコンクリート層
Ｃ 路床
Ｇ 溝
Ｆ 粒状材料
ｂ アスファルトコンクリート
ｅ 瀝青板
ｇ 内壁
１ 切断部

Claims (5)

1. 路盤または地盤を構成する膨張性のある敷設層（Ａ）の一部分を略全層厚方向で溝状に除去することにより、溝（Ｇ）を敷設層（Ａ）の平面に対して格子状に設け、この溝（Ｇ）内に敷設層（Ａ）の膨張を吸収できる粒状材料（Ｆ）を充填することを特徴とする膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法。
2. 溝（Ｇ）の幅ｗ _Ｇ と設置間隔ｐ（但し、隣接する溝（Ｇ）間の距離）を、敷設層（Ａ）の水平方向での残存膨張量α（但し、補修後に溝（Ｇ）幅方向で生じる膨張量）と粒状材料（Ｆ）の膨張吸収量β（但し、溝（Ｇ）幅方向において吸収できる膨張量）に応じて、α≦βとなるように決めることを特徴とする請求項１に記載の膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法。
3. 粒状材料（Ｆ）が非固結性の粒状材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法。
4. 上層にアスファルトコンクリート層（Ｂ）が設けられた路盤の補修方法であって、
   溝（Ｇ）を設ける部分のアスファルトコンクリート層（Ｂ）を除去した後、敷設層（Ａ）を掘削して溝（Ｇ）を設け、該溝（Ｇ）内に粒状材料（Ｆ）を充填し、次いで、その上層にアスファルトコンクリート（ｂ）を施工することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法。
5. 溝（Ｇ）の内壁に沿って瀝青板または／および瀝青繊維質板（ｅ）を配置した後、溝（Ｇ）内に粒状材料（Ｆ）を充填することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の膨張による隆起・破壊予防のための路盤等の補修方法。

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