(57)【要約】【課題】地盤支持力を改良し、地盤支持力（ＣＢＲ値）および透水性が高く、さらに軽量で高耐久性に優れる地盤補強構造および地盤補強工法を提供する。【解決手段】廃タイヤを切片状または粒状に切断破砕したタイヤチップ３および砂６からなる混合地盤層８であって、前記タイヤチップ３、１００重量部に対し前記砂６が５０〜３００重量部使用され、ＣＢＲ値が２．０以上である。前記タイヤチップ３の長径が２〜３００ｍｍである。上記砂６の粒径が０．３〜３ｍｍである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃タイヤを切片状または粒状に切断破砕したタイヤチップおよび砂からなる混合地盤層であって、前記タイヤチップ１００重量部に対し前記砂が５０〜３００重量部使用され、ＣＢＲ値が２．０以上であることを特徴とする地盤補強構造。
【請求項２】
前記タイヤチップの長径が２〜３００ｍｍである請求項１記載の地盤補強構造。
【請求項３】
前記砂の粒径が０.３〜３ｍｍである請求項１または２記載の地盤補強構造。
【請求項４】
前記混合地盤層が複数積層された積層構造である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の地盤補強構造。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項記載の地盤補強構造を施工するにあたり、
タイヤチップを敷き詰めてタイヤチップ層を形成するタイヤチップ層形成工程と、
前記タイヤチップ層の上に砂を被せて敷いて砂層を形成する砂層形成工程と、
上から振動をかけて前記砂を前記タイヤチップ間の隙間に落とし込んで充填する充填工程と、
を含むことを特徴とする地盤補強工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤補強構造および地盤補強工法に関し、詳しくは盛土等の地盤材としてタイヤチップに所定量の砂を混合し施工する地盤補強構造および地盤補強工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤の上に盛土を形成する際、或いは良質な現地発生材が得られない場合等にタイヤチップ（ゴムだけのもの：ゴムチップ、スチールコード等を含む廃タイヤ破砕片：タイヤシュレッズ）を用いる試みが進んでいる。また、前記タイヤチップ等は軽量で透水性も良く、米国では発生廃タイヤの約２０％が土木用途に利用されるところまで、かなり普及が進んでいる。
【０００３】
また、日本においても、砕石の代替として、廃タイヤをカットまたは粉砕して得られるリサイクル材であるタイヤチップを用いることが試みられており、非特許文献１には、タイヤチップを利用したブランケット型面状排水層の適用例が開示されている。
【０００４】
一方、特許文献１には、廃タイヤを細かく裁断したタイヤチップを使用し、これを地中に層を成して埋設し、タイヤチップ層を地中に設ける補強土材及び地盤構造が提案されている。
【特許文献１】特開２０００―８０６３６号公報
【非特許文献１】古タイヤの基礎地盤・土構造物への有効利用技術、基礎工、Vol34、No.2、pp.58〜63、2006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、タイヤチップは、タイヤチップ間に多くの空隙を含んでおり、例えば、タイヤシュレッズの場合、タイヤシュレッズ自体の密度は約１．２〜１．３であり、空隙を含めた嵩比重は凡そ０．５５〜０．７である。また、タイヤチップは弾性を有し柔軟であるため、荷重を受けると変形してこれを緩和する性質（変形しながらタイヤチップ間の空隙を徐々に埋めていく）を有する。このため、地盤として施工され、その上部に通常地盤材（土等）よりなる層（路床・路盤等）を施工した場合には、経時的沈下が発生し、これが安定するまで舗装等の施工に入れないなどの問題があった。
【０００６】
この沈下に対する抵抗力としての重要なファクターが地盤支持力であり、California  Bearing Ratio（ＣＢＲ値）と呼ばれるものである。例えば、道路舗装の際には沈下を５ｍｍ以内に抑制する必要があるが、そのためには通常３．０以上のＣＢＲ値を確保する必要がある。これに対し、タイヤシュレッズを単に一定厚さ施工しただけの地盤のＣＢＲ値は１．０以下であり、地盤支持力が大幅に不足している点が問題であった。
【０００７】
また、タイヤチップを盛土等の地盤材として用いる場合、施工後に経時的に発生する地盤沈下はチップサイズが大きい（粗い）場合ほど大であることが知られている。このことは不定形なタイヤチップにおいては、サイズが大であるほどタイヤチップ間空隙が増し、例えば、５〜２０ｍｍサイズのタイヤチップでは上部荷重の無い施工前の空隙率が４０％前後であるのに対し、２０〜６０ｍｍサイズのタイヤチップでは５０％近くに達していることと関連するものである。
【０００８】
さらに、圧縮沈下については、初期の空隙が大であるほど上部に静荷重がかかった場合の沈下は増し、結果的に最表面の沈下量が増す、不等沈下となって現れる、或いは沈下が収まり舗装等施工するまでに何日も要するといった不具合が発生するものであった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、地盤支持力（ＣＢＲ値）を改良し、地盤支持力および透水性が高く、さらに軽量で高耐久性に優れる地盤補強構造および地盤補強工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、盛土等の地盤材としてタイヤチップに所定量の砂を混合し所定の工法で施工することにより上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明の地盤補強構造は、廃タイヤを切片状または粒状に切断破砕したタイヤチップおよび砂からなる混合地盤層であって、前記タイヤチップ１００重量部に対し前記砂が５０〜３００重量部使用され、ＣＢＲ値が２．０以上であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記タイヤチップの長径は好適には２〜３００ｍｍであり、前記砂の粒径は好適には０.３〜３ｍｍである。さらに、前記混合地盤層は複数積層された積層構造である。
【００１３】
本発明の地盤補強工法においては、前記の地盤補強構造を施工するにあたり、
タイヤチップを敷き詰めてタイヤチップ層を形成するタイヤチップ層形成工程と、
前記タイヤチップ層の上に砂を被せて敷いて砂層を形成する砂層形成工程と、
上から振動をかけて前記砂を前記タイヤチップ間の隙間に落とし込んで充填する充填工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、廃棄処理上問題とされた廃タイヤの有効活用が可能であり、しかも地盤支持力および透水性が高く、さらに軽量で高耐久性に優れた地盤補強構造が得られ、この地盤補強構造の最表面には道路舗装を敷くことも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の地盤補強構造の好適実施形態について説明する。
本発明の地盤補強構造は、廃タイヤを切片状または粒状に切断破砕したタイヤチップおよび砂からなる混合地盤層で形成される。
【００１６】
タイヤチップは、廃タイヤをカットもしくは破砕して得られるタイヤシュレッズ等を好適に使用することができる。また、ギロチンカッターにより１／１６、１／３２等に裁断した俗称カット品と呼ばれる扇形の均一形状破砕品も大型サイズチップとして使用することができ、さらにスチールコード入り、ゴムのみのチップいずれも使用することができる。
【００１７】
タイヤチップの長径は２〜３００ｍｍが好ましく、さらに好ましくは５〜１００ｍｍである。ここで、タイヤチップの長径とは、タイヤチップの径が最大となる箇所を測定した値である。タイヤチップの長径が２ｍｍより小さいと、タイヤチップ３間の空隙が減少し透水性が低下したり、破砕工程が長くなり経済性に欠ける。一方、３００ｍｍを超えると施工性が低下し、施工後の圧縮沈下を抑制するために余りに多くの砂を混合させなければならず、タイヤチップの特性が損なわれる。
【００１８】
砂は、通常土木用途で用いられるものであれば特に制限はないが、３号、５号砂などの粒径が０．３〜３ｍｍである砂が好適に用いられる。粒径が３ｍｍを超えるとＣＢＲ改良効果が十分でなく、一方、０．３ｍｍ未満であると透水性が損なわれたり施工性の低下を招き好ましくない。
【００１９】
タイヤチップと砂との混合比は、タイヤチップ１００重量部に対し砂５０〜３００重量部であり、好ましくはタイヤチップ１００重量部に対し砂６０〜２５０重量部、さらに好ましくはタイヤチップ１００重量部に対し砂７０〜２００重量部である。タイヤチップ１００重量部に対し砂３００重量部を超えると、タイヤチップの持つ軽量性、透水性等の機能が失われ好ましくない。タイヤチップ１００重量部に対して砂５０重量部未満とすると、ＣＢＲ値の改良効果が不十分で好ましくない。
【００２０】
本発明の地盤強固構造においては、ＣＢＲ値は、好適には２．０以上であることが肝要であり、好ましくは３．０以上である。２．０より小さいと、地盤の沈下を抑制することが困難となり、実用的ではなくなる。
【００２１】
タイヤチップおよび砂の混合地盤層の施工の手順としては、事前に両者を混合してから撒き出し施工を行うか、またはタイヤチップのみを一定の厚さで敷き詰め、その上に所定量比の一定量の砂を被せる形で敷き、その上から振動ローラー、タンパー等で振動をかけ、砂をタイヤチップ間の隙間に落とし込んで充填していく等、いずれの方法でも良いが、一般的には後者、即ち、一定厚のタイヤチップを敷き詰めてタイヤチップ層を形成するタイヤチップ層形成工程と、タイヤチップ層の上に砂を被せて敷いて砂層を形成する砂層形成工程と、上から振動をかけて砂をタイヤチップ間の隙間に落とし込んで充填する充填工程と、を含む工法の方がより施工が簡便で良好である。
【００２２】
なお、タイヤチップ層形成工程および砂層形成工程の夫々の直後にタイヤチップ層または砂層にランマーを落下させて突き固めを行なってもよい。
【００２３】
タイヤチップおよび砂の混合地盤層の施工自体は人手によるマニュアル施工、ブルドーザー、バッグホー等重機による機械化による施工のいずれも可能である。
【００２４】
また、混合地盤層は複数積層させてもよく、この場合、軽量で丈夫な高耐久盛土が得られる。
【００２５】
タイヤチップおよび砂の混合地盤層の層厚は、沈下安定後に各層とも０．３〜２ｍ、好ましくは０．５〜２ｍ、さらに好ましくは０．７〜１．５ｍである。混合地盤層８の層厚が２ｍを超えると、層内下部まで砂が浸透せず、ＣＢＲ値の十分な改良効果が得られない。また、０．３ｍより小さいと施工能率が低下し、現実的ではない。なお、幅、奥行きについては特に制限はなく、盛土の設計にあたり、施工される盛土の状況等に応じて夫々適宜定めればよい。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明を図１〜３を参照して実施例１〜４および比較例１〜８に基づき具体的に説明する。
【００２７】
実施例１および２、比較例１〜４
まず、内径３００ｍｍ、高さ３００ｍｍの円筒形のＣＢＲモールド１の下部に、厚さ１０ｍｍ、３５０ｍｍ径の鉄板２を敷き（図１（ａ））、ＣＢＲモールド１内に５０ｍｍメッシュの篩いを通過した長径約２０〜６０ｍｍのタイヤシュレッズ３（トラックバスタイヤ破砕片／乗用車用タイヤ破砕片＝７０／３０（重量比）の混合物）を投入した。投入後、１０ｃｍ径、重さ１０ｋｇのランマー４を用い平らに均して突き固めてタイヤチップ層５を形成した（図１（ｂ））。
【００２８】
次いで、３号相馬砂６をタイヤシュレッズ層５の上に投入し、ランマー４を用いて平らに均して突き固めて砂層７を形成した（図１（ｃ））。
【００２９】
さらに、圧密のため、ランマー４を砂層７の上３０ｃｍの高さから砂層７の上に自然落下させ、その振動により砂６がタイヤシュレッズ３の隙間から内部に落下していくように調整した。その後、落下場所を横にずらせて別の場所の圧密を行い、トータルで１０回の圧密を行い、かかる圧密を１サイクルとして、再度１サイクルの圧密を行なった。
【００３０】
このようにして最下層の圧密を終え（所要時間３分間）、混合地盤層８を得た。内部を調べたところ、砂６とタイヤシュレッズ３は適度に混じり合い、混合地盤層８の層厚ｄは５ｃｍとなり、組成はほぼ均一化されていた（図２（ａ））。
【００３１】
その後、同様の手法により、タイヤシュレッズ３の投入、砂６の投入、圧密の工程を計５回繰り返し、最後に、最上層からピストン１０および錘１１で押圧して、層厚Ｄが２５０ｍｍの混合地盤層８（試料）を得た（図３（ａ）〜（ｃ））。
【００３２】
得られた試料を、ＣＢＲ試験機（丸東製作所(株)製）を用いて、ＣＢＲ値を測定し評価した。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
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１）タイヤチップ１００に対する砂の混合重量比（％）
２）タイヤチップ１００に対する砂の体積重量比（％）
【００３４】
タイヤシュレッズに砂を重量比１００：１２５以上で混合した場合には、十分なＣＢＲ値が得られることがわかった。
【００３５】
実施例３および４、比較例５〜８
大型タイヤのトレッドを上記とは別の破砕方法で破砕して得られた長径２０ｍｍ以下のゴムよりなるゴムチップ（スチールコード、有機繊維等を含まない）および５号相馬砂を使用し、上記と同様の評価を行った。その結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
ゴムチップに砂を重量比で１００：７５以上で混合した場合に十分なＣＢＲ値が得られていることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例に使用するタイヤシュレッズ層および砂層を形成する工程を示す断面図である。
【図２】実施例に使用する混合地盤層の形成工程を示す断面図である。
【図３】実施例に使用する複数の混合地盤層の形成工程を示す断面図である。
【図４】タイヤシュレッズおよび砂の混合地盤層のＣＢＲ値を測定したグラフである。
【図５】ゴムチップおよび砂の混合地盤層のＣＢＲ値を測定したグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１    ＣＢＲモールド
２    鉄板
３    タイヤチップ（タイヤシュレッズ）
４    ランマー
５    タイヤチップ（タイヤシュレッズ）層
６    砂
７    砂層
８    混合地盤層
９    地盤補強構造
１０  ピストン
１１  錘
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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