道央自動車道における舗装嵩上げ工の凍上低減効果住友敏昭＊１沖原穂高＊１沼田透＊２１．はじめに道央自動車道登別室蘭IC～新千歳空港IC間の一部の切土部では、毎年冬期に写真１に示すように凍上現象による路面隆起が発生し、路面の平坦性が損なわれている。そのため、合理的な対策工を確立し、冬期路面の平坦性を改善することが課題である。凍上現象による路面隆起を抑制するために、各種対策工を比較検討した。路床を非凍上性材料で置き換える置換工法や、上部路床に断熱材を入れる断熱工法についても検討を行ったが、経済性及び施工性に優位な舗装嵩上げ工1) （オーバーレイ工法）に着目した。そして、平成23・24年度に舗装断面や寒冷度等現地条件の異なる4地区で試験施工を写真１厳冬期の道央自動車道における凍上状況行い検証した結果、凍上を緩和させることが確認された。本報では、舗装嵩上げ工の概要及び現地条件の違いによる舗装はアスファルト表層から上部路床上層部まで非凍上性材料で嵩上げ工の凍上低減効果の検証について報告する。構成され、置換厚さは65㎝となる。また、その下層には置換された火山灰質粗粒土と地山の火山灰質粗粒土（ともに支笏２．路面隆起の発生と路床の現況調査軽石流堆積物Spfl）で構成される。このうち置換火山灰質土路面隆起の原因を究明するために、H15年に千歳IC～苫小牧東IC間の走行車線を開削し、舗装断面構成の確認、目視観と地山の火山灰質土を採取し，物理試験および凍上性判定試験（NEXCO試験法112）を行った。察、採取試料の土質試験を実施した。舗装断面構成（図１）表１土質試験結果（建設時）試験項目開削調査路床火山灰土（地山）置換火山灰質土地山火山灰質土細粒分質礫質砂（ＳＦＧ）－細粒分質礫質砂（ＳＦＧ）－ 28.8 39.2 (g/㎝ ) 2.220 2.544 2.446 (㎜) 37.5 37.5 37.5 粒 4.750㎜　通過質量百分率度 2.000㎜　通過質量百分率試験 0.425㎜　通過質量百分率 (%) 85.0 － 91.1 (%) 73.0 － 85.1 (%) 49.2 － 61.6 0.075㎜　通過質量百分率 (%) 35.6 － 43.3 凍上前・後の質量増加量 (g) －＋304 ＋202 凍凍　上　率　上凍　結　様　式　試験凍結融解後の修正ＣＢＲ (%) － 14.5 11.3 －３３（微細霜降状凍結）（微細霜降状凍結） 4.3 －凍上性材料凍上性材料地盤材料の工学的分類自然含水比　w n 土粒子の密度試験　ρs 最大寸法凍　上　性　判　定図１舗装断面構成＊１東日本高速道路㈱北海道支社苫小牧管理事務所＊２㈱ネクスコ・エンジニアリング北海道札幌道路事務所 (%) 3 (%) －既設路床材および建設時の地山火山灰質土の土質試験結果を表１に示す。地山火山灰質土の粒度試験結果は0.075㎜通過質量百分率が43.3％となり、建設時から7.7％増加している。また、凍上性判定結果は、置換火山灰質土が凍上率14.5％、地山火山灰質土が凍上率11.3％、両試料ともに凍結様式3となり、高い凍上性を示している。これは既設路床材が、粒子破砕、乾湿繰返しおよび凍結融解繰返し作用等の複合的要因により細粒化し、凍上性材料へと変質したものと推定される。３．舗装嵩上げ工の試験施工の実施舗装嵩上げ工の現地適用性および対策効果を検証するために、平成23年度に札幌方面の苫小牧西IC～苫小牧東IC間の1 地区、平成24年度に室蘭方面の登別室蘭IC～登別東IC間、登別東IC～白老IC間、白老IC～苫小牧西IC間の3地区で厚さ10cm の舗装嵩上げ工の試験施工を実施した。追跡調査内容および頻度を表２に、地中温度計器の配置例を図２に、試験施工位図２地中温度計器の配置例置を図３にそれぞれ示す。写真２の簡易ラフネス測定装置2) （STAMPER-FW）は簡易的に路面平坦性（IRI）を測定出来る装 ③ＧＰＳ ①バネ上加速度計 ⑤小型ＰＣ置として、試行的に導入したものである。表２追跡調査内容および頻度調査項目調査方法測定頻度地中温度・外気温測定地中温度センサ・データロガー（外気温1点、地中温度3～4点）毎正時に自動記録路面平坦性（ＩＲＩ）測定簡易ラフネス測定装置 a（ＳＴＡＭＰＥＲ－ＦＷ）冬期前・凍上期・融解後路面凍上量測定水準測量冬期前・凍上期・融解後寒冷度比較調査本線気象観測局データ ②バネ下加速度計写真２簡易ラフネス測定装置（STAMPER-FW） H23年度試験施工 ①S48.4KP～S48.7KP 札幌方面 → 登別室蘭ＩＣ H24年度試験施工 ④S102.0KP ～ 102.3KP ④本体登別東ＩＣ白老ＩＣ H24年度試験施工 ③S94.4KP～S94.7KP 新千歳空港ＩＣ苫小牧東ＩＣ苫小牧西ＩＣ H24年度試験施工 ②S66.2KP～S66.6KP ← 室蘭方面図３試験施工位置図表３ＩＣ間別凍結指数４．試験施工の追跡調査結果凍結指数各IC間の気象観測局で記録した平成24年度の冬期のIC間別凍結指数は、表３に示すとおり平成23年度とほぼ同様で、過年度３地区においては、一部、登別東IC～白老IC間でIRIが平均白老ＩＣ～苫小牧西ＩＣ登別東ＩＣ～白老ＩＣ登別室蘭ＩＣ～登別東ＩＣ＜勇払川観測局＞＜ポン樽前川観測局＞＜虎杖浜観測局＞＜富浦川観測局＞過去10年平均 407℃ Ｄａｙｓ 321℃ Ｄａｙｓ 349℃ Ｄａｙｓ 278℃ ＤａｙｓＨ23年度 589℃ Ｄａｙｓ 483℃ Ｄａｙｓ 495℃ Ｄａｙｓ 432℃ ＤａｙｓＨ24年度 531℃ Ｄａｙｓ 444℃ Ｄａｙｓ 456℃ Ｄａｙｓ 394℃ Ｄａｙｓ去10年間の平均値と比較して、約1.3倍の値を示している。各追跡調査結果を表４に示す。白老IC～苫小牧西ICを除く苫小牧西ＩＣ～苫小牧東ＩＣ表４追跡調査結果 0.84mm/m上昇がみられたものの、地中温度や測量結果から凍比較的大きな凍上路面隆起が見られた。これは、上部路床の上抑制効果が認められた。一方、白老IC～苫小牧西IC間に着凍上性材である置換火山質土まれで凍結が浸入し、凍上した目すると、測量結果は平均凍上量9.3mm、最大凍上量が26.0mm ことが要因と推測される。このことから、白老IC～苫小牧西と他の試験施工地区より高い値を示した。また、地中温度測 IC間において凍上抑制効果は小さく、適用性には課題が残る定は、最低値（上部路床下面）は-0.93℃を示し氷点下の値結果となった。しかし、全体としてみると、凍上の抑制効果となった。本試験施工地区では，IRI値上昇は抑制されたが、が確認でき、有効な対策であるということが確認出来た。表５凍結深さと置換厚さの関係項目 ①下り 48.4kp～48.7kp ＜苫小牧西～苫小牧東＞（B）（A） ②上り 66.2kp～66.6kp ＜白老～苫小牧西＞（B）（A） ③上り 94.4kp～94.7kp ④上り 102.0kp～102.3kp ＜登別東～白老＞＜登別室蘭～登別東＞（B）（A）（A）（B）対策前断面図対策前置換厚（A） 650mm 450mm 650mm 500mm 修正Berggren式による置換厚（B） 840mm 700mm 780mm 700mm 対策前置換不足厚（C）=（B）－（A） 190mm 250mm 130mm 200mm 対策後置換不足厚（C）－100mm 90mm 150mm 30mm 100mm 凍結指数（過去10年最低値） 589℃ Days 483℃ Days 495℃ Days 432℃ Days 100≧不足厚 100＜不足厚 100≧不足厚 100≧不足厚ＯＫＮＧＯＫＯＫ判定５．必要舗装嵩上げ厚さの検討各地区の追跡調査結果に及ぼす凍結深さの影響を把握するために、推定凍結深さと非凍上性である舗装・切込砕石路床の断面を比較した。各地点における必要な置換え厚さを算出するために、舗装のような多層構造に適用しても実用上は問題ないとされているAldrichによる修正Berggren式3)を用いた。推定凍結深さと置換厚さの関係を表５に示す。各試験施工地区は、凍結深さに対して非凍上性材の置換厚は不足する結果となっている。しかし、苫小牧西IC～苫小牧東IC間で実施した試験施工結果においては、2冬期連続で凍上抑制効果が見られたことから、推定凍結深さが一部凍上性路床材のへ浸入する条件下においても、路面に影響を及ぼさ写真３嵩上げを行ったハンドホールない範囲があるものと推測される。このことから、試験施工結果で最も抑制効果が得られた苫小牧西IC～苫小牧東ICの不足厚90mmを効果指標とし、推定凍結深さと対策後置換厚を比較して90mmまで不足しても、路面へ及ぼす影響は僅かであると考えられる。また、対策断面の再下段の地中温度は0.69℃ と0℃を上回る結果であったことから、推定凍結深さが概ね一致する結果が得られている。したがって、嵩上げ工の適用可否については、現況断面の施工誤差等を考慮し、対策後置換不足厚100mm以下が妥当と考えられる。これらより、各試験施工地区別に凍結深さと対策後置換厚から算出した結果、表4に示すとおり対策後置換不足厚が150 ㎜となる白老IC～苫小牧西IC間を除く3地区では、IRI結果や測量結果からも抑制効果が確認でき、且つ、対策後置換不足厚が100mm以下となることから本対策は有効と判断される。６．舗装嵩上げ工の施工を通してこれらより、100mmmの舗装嵩上げの効果が期待できる（一部区間は除く）ことは確認出来た。しかし、実際の施工を通して本工法を凍上対策工として確立させるには、考慮しなければならない事項もあったので報告する。（１）交通安全施設並びに付帯工の嵩上げが必要現況舗装高さより100mm嵩上げするため、中央分離帯側の防護さくの嵩上げが必要となることから、上下線同時の追越車線規制により、防護さくの嵩上げを行う必要がある。また、路肩にある排水ますやハンドホール等の附帯工に段差が生じるため、附帯工の嵩上げが必要となる。写真３はハンドホールの嵩上げを行った状況である。（２）長時間の連続規制が必要舗装嵩上げ工法は、基層舗設工と表層舗設工の2層施工であり、片車線完了後は走行追越車線の間に100mmの段差が生じるため、両車線が完全に完了しなければ規制解放ができないため、昼夜連続車線規制での作業となる。断熱工法や置換工法と比較すると施工時間は短いが、工法の選定には交通量等を十分考慮する必要がある。７．まとめ舗装嵩上げ工の試験施工により効果を検証した結果、登別室蘭IC～新千歳空港IC間の対策効果は、一部区間を除いて概ね効果が得られる結果となった。試験施工を実施した年度は、過去10年間で最も凍結指数が高い年度であるため、今回の試験施工で得られた結果は、寒さの年変動を踏まえても長期的に効果が持続できるものと期待する。しかし、白老IC～苫小牧西IC間では、他の試験施工箇所と同等な効果を得るためには、Aldrichによる修正Berggren式より算出した場合、必要な 10cmを超えるため、当該区間の冬期路面の改善方法については、今後、より合理的な対策工の検討に努めていくものとする。＜参考文献＞ 1) 谷藤義弘・坂田史典・竹村真那斗・沼田透・山内智：舗装嵩上げによる路床の凍上低減効果，第48回地盤工学研究発表会論文集pp.1039-1040，2013. 2) 大廣智則、岡部浩紀、川島正人、川村彰：高速道路での効率的な路面管理を行うための簡易IRI測定機の基礎的研究、舗装、Vol.46、No.6，pp.13-20、2011． 3)中西出版：寒冷地地盤工学―凍上被害とその対策― 地盤の凍上対策に関する研究委員会編 pp.38-52