（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第48回（平成27年度）研究発表会論集一般発表論文 №127 道路盛土におけるセメント改良の適用性に関する考察三井共同建設コンサルタント株式会社原田紹臣 ○ 木下悦男篠原正男論文要旨近年，老朽化した道路施設等において集中豪雨等の影響により多くの災害が報告されている。一方，一般的に対象地区の地形や地質の違いが災害の規模や特徴に影響を与えるとされている。本稿で対象とする変状が発生した箇所は，神戸層群のぜい弱岩材料が一部混入して構築された道路盛土部であり，過去に舗装沈下の緊急対策として舗装下部の盛土材をセメントにより地盤改良されている。現在，この改良された箇所において舗装表面に顕著な亀裂が確認されたため，更に緊急的な対策を講じることとなった。この変状の要因としては，セメント改良により固化された下部に存在するぜい弱岩材料がスレーキングを起こし，地下水の流動に伴って流出及び空洞化してぜい性的に沈下したことによるものと考えられる。本稿では今後の道路防災対策において留意すべき知見の一つとして，これらの変状に関する経緯や対策等の概要とともに，盛土沈下対策としてのセメント改良の適用性について考察する。キーワード：道路防災，災害，神戸層群，盛土，スレーキングまえがきは集水地形であり，周囲から流入してきた地下水により盛土近年，老朽化した道路施設の維持管理が問題となっている。層は飽和している状況であったと推測される。このような施特に，トンネル区間や盛土・切土区間等の道路構造における工条件であったため，道路拡幅後に構築された盛土材の流出変状は橋梁構造物等に代表される人工構造物の変状とは異（吸出し）等の影響を受け，舗装表面が継続的（約10年間程なり，自然条件の違いに顕著に影響を受けるため，一般的に度）に沈下した。この対策として，舗装のオーバーレイや上変状のメカニズムが複雑となる場合が多い。なお，道路施設層部付近における盛土材の沈下防止を目的とした盛土材の管理者はこれらの変状や土砂災害の防除を目的に，これまでセメントを用いた改良等が実施されていた。現在，この改良トンネル点検や防災点検等の実施により変状箇所を抽出し，された箇所において舗装表面の亀裂や沈下がぜい性的に発随時に補修工事が講じられてきた。しかしながら，限られた生し，更に緊急的な対策を講じることとなった（写真－１：予算の中での維持管理であるため，一般的に必ずしも全ての舗装表面の沈下及び亀裂）。なお，応急復旧として舗装の撤路線において十分な点検や予防保全的な補修が実施されて去復旧を実施するため，その際に舗装下部の状態について併いないのが現状である。一方，地球温暖化等の影響を受け，短時間あたりの降雨量が顕著な集中豪雨が多発している。ここで，連続した現地観測結果を用いた既往報告1)によると，降雨に伴う斜面崩壊や土石流の発生は長期的な累積降雨量の違いではなく，短期的な降雨量の違いに強く影響を受けることが指摘されている。これより，今後，更なる土砂災害の発生が懸念される。本稿において対象とする変状が発生した箇所は，過去に切土により構築された道路に対して，道路拡幅を目的に約30年前に腹付盛土された箇所である。なお，構築された盛土部は傾斜地盤上での腹付盛土であり，その盛土材料の一部において神戸層群のぜい弱岩材料が混入していた。また，当該地区写真－１舗装表面にぜい性的に発生した変状（亀裂，沈下）－ 116 －（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第48回（平成27年度）研究発表会論集一般発表論文 №127 せて調査した。これらの変状の主な要因としては，セメントられた盛土材料において同地区内で産出された神戸層群の改良により固化された層の下部に存在するぜい弱岩材料がぜい弱岩材料が混入された。その後，周囲から流入した地下周囲から流入してきた地下水の影響を受けてスレーキング水の流動等の影響を受けて，盛土材料の吸い出し等に伴う抜を起こし，それらの細粒化（泥状化）した土砂が地下水と共け出しにより路体に空洞化が段階的に発生し，継続的（約10 に周囲へ流出して空洞化したことによるものと考えられる。年間程度）に舗装表面が沈下した。この対策として，拡幅さ本稿では今後の道路防災対策において留意すべき知見の一れた盛土部を中心に舗装のオーバーレイによる工事が数回つとして，これらの経緯や対策等の概要について報告すると実施された。さらに，舗装表面の沈下防止を目的に，拡幅盛ともに沈下対策としてのセメント改良の適用性について考土における表層部を中心に盛土材を対象にセメントを用い察する。て地盤改良された。セメント改良されてから約10年程度経過した現在，この改１．これまでの経緯と変状概要良された箇所において，再び舗装表面に顕著な亀裂が道路管今回対象とする変状箇所（図－１：平面図参照）における理者による日常点検（パトロール）により発見された。今回これまでの経緯を以降に示す。前述した様に，当該箇所は切発見された変状の概要を，図－１，図－２（下）及び写真－土により構築された道路を拡幅するため，約30年前にブロッ１に示す。図－２（下）に示されるとおり，拡幅盛土と当初ク積擁壁により腹付盛土が実施された（図－２：上）。図－地山との切盛境界付近を中心に亀裂が確認された。２（上）に示されるとおり，盛土部は傾斜した地盤の上に構築された。なお，詳細については後述するが，その際に用い２．地形・地質の概要当該地区は，緩やかな谷を呈する集水地形において切土や盛土により構築された地形である（図－２参照）。このため，上流域（図－２下部：集水面積約0.01km2）で集水された雨水が表流水や地下水となり，対象となる盛土に流入しているものと推測される。なお，今回の変状が確認された後の降雨時盛土法尻へ流出に，現地でブロック積擁壁の目地部からの湧水が確認されている。これらの地下水の流入の影響を受けて，降雨時には盛沈下舗装亀裂土の一部が飽和していた状況であったと考えられる。一方，当該地域における地質区分図2)を図－３に示す。図－３に示されるとおり，当該地区は神戸層群の凝灰岩が混在上流域から集水（集水地形）する砂岩・泥岩及び礫岩（堆積岩）が優勢な地域である。一般的に，神戸層群は地すべり等が多発する地層として知られ図－１対象地点における平面図ており，中川・遠藤3)の報告によると，施工後の数年から10 年程度の期間において遅れ破壊が発生すると指摘されてい拡幅盛土ブロック積擁壁る。ただし，これらのメカニズムについては未だ不明瞭な点が多く残されている。当該箇所の地盤状況を把握するため，今回変状が確認された拡幅盛土部を中心にボーリング調査（2カ所）を実施し，路体の沈下、切盛境界部に舗装亀裂ブロック積擁壁からの湧水急崖部の小崩壊砂岩・泥岩及び礫岩（凝灰岩を挟む）図－３当該地域における優勢な地質区分図 2) 図－２道路横断面図（上：拡幅時，下：今回の変状）－ 117 －（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第48回（平成27年度）研究発表会論集一般発表論文 №127 周辺に存在する露岩などの情報を用いて地質横断図を推定に舗装下部の状態について調査した（写真－３及び写真－した（図－４）。図－４に示されるとおり，当該箇所は砂岩・４）。写真－３に示されるとおり，写真－１に示される舗装泥岩の互層であり，その上部には崩積土が堆積している比較亀裂と同位置において明瞭な線状の段差が確認された。なお，的にぜい弱な地盤構造であることが想定される。この段差は，図－２に示されるとおり拡幅盛土の切盛境界部に位置していた。一方，写真－４に示されるとおり，舗装直３．舗装下部（盛土内）における変状下においては過去にセメント改良された堅質な層が存在し今回の変状に対する緊急的な応急対策として，舗装の撤ており，その下部に顕著な空洞が確認された。これは，細粒去・仮復旧が実施された（写真－２）。そこで，舗装撤去時化した盛土材が地下水と共に流出したため，空洞が生じたものと考えられる。４．室内試験（スレーキング試験）結果前項３．において確認された細粒化した盛土材の流出機構について理解を深めるため，拡幅盛土時に一部に用いられた現盛土存する神戸層群の風化した岩塊（写真－５）を採取し，室内において岩塊の乾燥・水浸に伴う細粒化等の形状変化（スレ泥岩（一部凝灰質）ーキング）に関する試験を実施した。なお，実施したスレーキング試験については，簡便的に12時間後の変状変化について観察した。砂岩実施したスレーキング試験の結果を写真－６に示す。写真－６に示されるとおり，実験開始から12時間後（水浸12時間図－４想定された地質断面図空洞セメント改良による堅質な土層写真－２応急対策として実施された舗装撤去・復旧工事写真－４セメント改良された下部に存在する空洞化混入された神戸層群の岩塊：スレーキング試験材料の採取位置明瞭な線状の段差写真－３舗装表面に亀裂が確認された舗装直下の状況写真－５盛土時に混入された神戸層群の風化した岩塊－ 118 －（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第48回（平成27年度）研究発表会論集一般発表論文 №127 後：ただし，一般的には24時間後の状態把握4)）において，因は，過去に応急対策として実施された盛土材のセメント改一部風化した岩塊において顕著な細粒化（泥状化：粒径約良であったと考える。 0.03mm）が確認された。これらの結果より，今回変状が発生一方，ブロック積擁壁が転倒した理由として，擁壁の下部した箇所において雨水や地下水等の影響を受けて，盛土時に付近（図－２参照）に存在する比較的に不安定な崩積土（崖混入された神戸層群のぜい弱な岩塊がスレーキングを起こ錐：N値≒ 4以下）の浸食・崩壊や地耐力不足に伴って，擁壁し，地下水の流動に伴って盛土法面下部の方向に吸出し（流が不安定な状態であったものと推測される。ここで，擁壁下出）したものと推測される。ただし，上部のセメント改良さ部に存在する崩積土の状況を写真－７に示す。写真－７に示れた不透水性の堅質な層により，舗装表面等の鉛直方向におされるとおり，擁壁下部の周辺においては竹が繁茂しており，ける当該部分への雨水流入は殆ど存在しなかったと推測さ深さ数cm程度の崖錐堆積物が広く分布していた。一般的に竹れる。これより，当該部分への水の供給源は水平方向に存在の生育には十分な地下水が必要とされており，擁壁下部の土する地下水の流動によるものであったと考えられる。層における含水比は比較的に高い状態のため，崩壊が懸念される状態であったものと推測される。なお，写真－７に示さ５．今回の変状メカニズムと今後想定される変状れるとおり，擁壁下部においては小規模な崩壊跡が点在してこれまでの調査や試験結果を踏まえて，今回発生した推定される変状の要因（メカニズム）と，今後予想される比較的いる。このため，将来において更に浸食や崩壊が進行した場合，擁壁の安定性が懸念される。ここで，過去に構築された傾斜地盤上の拡幅盛土においてに規模の大きな変状について以降に示す。今回，降雨直後において舗装表面にぜい性的かつ断続的に今後予想される一般的な変状5)の概要を図－５に示す。図－に発生した沈下や亀裂の主な要因（原因）は，①集水地形に５に示されるとおり，①盛土下部に存在する崩積土（崖錐）よる盛土内への地下水の流入及び排水不良に伴う地下水位の浸食及び崩壊，②ブロック積擁壁の転倒，③崩積土及び拡の上昇，②傾斜地盤上における不安定な盛土，③スレーキン幅盛土の崩壊，流動，④最終的な路面の陥没等が想定されるグが懸念されるぜい弱岩材料（神戸層群）の盛土材への混入ため，今後の予防保全的な対策が望まれる。及び地下水による細粒化（泥状化），④路体上部のセメント改良部（版構造）下部に存在した空洞，⑤ブロック積擁壁の６．今回提案した対策工等の概要谷部への転倒に伴う盛土の沈下等の複合的な要因であった今回，前項５．において将来的に懸念される傾斜地盤上の拡と考えられる。特に，今回の崩壊メカニズムにおいて現象幅盛土における崩積土等の崩壊も考慮した対策の概要を図の理解を複雑かつ困難にし，ぜい性的に沈下を発生させた要－６に示す。図－６に示されるとおり，今回提案した主な対策工は，①盛土内における地下水排除を目的とした抑制工（集水ボーリング工），②盛土下部に存在する崖錐斜面の浸食防止（吹付法枠工）及び崩壊防止（鉄筋挿入工），③既設ブロック積擁壁の補強及び擁壁背面土の緩み防止（コンクリート張工及び鉄筋挿入工）等であった。なお，今回提案した対策工は，一般的に採用される複数の対策工（例えば，アンカー工）を抽出し比較検討の上，最も建設費が安価で施工性写真－６スレーキング試験の結果の優位な工法を採用した。また，変状箇所全体における舗装の更新（本復旧）及び路体材の置換（ぜい弱岩材料やセメント改良された土層の置換）と十分な路体の転圧についても，留意事項として併せて提案した。ここで，当該箇所における今後の維持管理として，防災点図－５傾斜地盤上の崩積土の崩壊メカニズム概要 4) 写真－７擁壁下部における竹林と崩積土（崖錐）の状況－ 119 －（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第48回（平成27年度）研究発表会論集一般発表論文 №127 工学），Vol. 69 No.4，2013. ２）尾崎正紀・松浦浩久：三田地域の地質，地域地質研究報告，地質調査所，1998. ３）中川渉・遠藤司：神戸層群凝灰岩の切土掘削に伴う地盤変形と遅れ破壊，J. of the Jpn. Landslide Soc., Vol.41 No.4, 365, 2004. ４）地盤工学会基準（改正案），JGS2124，：岩盤のスレーキング試験方法，2006. ５）東日本高速道路株式会社他：切土補強土工法設計・施工要領，2007. ６）国土交通省道路局：点検要領，1996. 図－６今後予想される変状に対する対策工７）原田紹臣・小杉賢一朗・里深好文・水山高久：老朽化例検及びカルテ点検による定期的なモニタリングが望まれるした砂防関係施設の健全度及び対策優先度に関するえば，6) 。特に，抑制工（集水ボーリング工）の経年的な機能の定量的な評価手法の提案，河川技術論文集,Vol. 21, 7) 低下については特に留意する必要がある。ただし，現在の 6) 2015. 防災点検に関する基準やマニュアル等においては，抑制工８）地すべり防止施設の維持管理に関する実態と施設点に関して具体的な点検方法や評価方法について示されてい検方法の検討，土木研究所資料，Vol. 4201，2011. 例えば，8) ない。そこで，既往研究報告等を参考に，抑制工についても定期的な的確な点検が望まれる。また，当該路線では今回対象となった以外においてもセメント改良により盛土沈下対策が講じられている箇所が存在するため，セメント改良部の下部における空洞化の有無について把握する必要がある。あとがき本稿では，盛土の沈下対策としてセメントを用いて地盤改良された箇所において発生した変状や対策の概要等について示した。今回の変状で得られた技術的な知見を以降に要約する。 1) 道路拡幅を目的とした傾斜地盤上における腹付盛土に際しては，盛土崩壊等に対して十分留意が必要であることが改めて確認された。 2) 特に，集水地形を呈する箇所においては，集水ボーリング工等により抑制することが望まれる。ただし，抑制工は経年的に機能が低下することが予想されるため，既往の知見を有効に活用した定期的な点検が望まれる。 3) 神戸層群の風化した岩塊の一部は，顕著なスレーキング現象が確認された。 4) 上記に示される条件における道路盛土の沈下対策としてセメントを用いて地盤改良する場合には，今回見られたぜい性的な沈下等に対して十分に留意する必要性が示された。参考文献（または引用文献）１）速見智・里深好文：山地源頭部における渓岸堆積物の水分動態と土砂移動の観測，土木学会論文集 B1（水－ 120 －