(57)【要約】【課題】設置面積が最小化でき、発生土を含むあらゆる土砂が使用可能で、短工期で一気に施工することができる盛土構造とその施工方法を提供する。【解決手段】型枠として機能する鋼製壁材１，３と、鋼製壁材１，３内に打設された混合土５からなる盛土構造であって、混合土５は固化材と土と水を混合されてなり、スランプフローが３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満で、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ2以上であることを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型枠として機能する鋼製壁材と、該鋼製壁材内に打設された混合土からなる盛土構造であって、
前記混合土は固化材と土と水を混合されてなり、スランプフローが３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満で、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ2以上であることを特徴とする盛土構造。
【請求項２】
混合土の混合割合は、混合土１ｍ3あたり、水が３００ｋｇ以上４００ｋｇ以下、固化材が、粒径０．０７５ｍｍ以下の土を５０％以上含む場合には１２０ｋｇ以上、粒径０．０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土を５０％超える量を含む場合には６０ｋｇ以上であることを特徴とする請求項１記載の盛土構造。
【請求項３】
土砂が掘削発生土であることを特徴とする請求項１又は２記載の盛土構造。
【請求項４】
鋼製壁材の内面側に複数の突起を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の盛土構造。
【請求項５】
鋼製壁材を型枠用途として設置し、該鋼製壁材内に混合土を打設する盛土構造の施工方法であって、
前記混合土は、固化材と土砂と水を混合することにより製造され、スランプフローが３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満で、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ2以上であることを特徴とする盛土構造の施工方法。
【請求項６】
混合土の混合割合は、混合土１ｍ3あたり、水が３００ｋｇ以上４００ｋｇ以下、固化材が、粒径０．０７５ｍｍ以下の土を５０％以上含む場合には１２０ｋｇ以上、粒径０．０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土を５０％超える量を含む場合には６０ｋｇ以上であることを特徴とする請求項５記載の盛土構造の施工方法。
【請求項７】
土砂が掘削発生土であることを特徴とする請求項５又は６記載の盛土構造の施工方法。
【請求項８】
鋼製壁材の内面側に複数の突起を設けたことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の盛土構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道、道路などの盛土構造及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道、道路などの盛土構造は、ほぼ水平な路面の部分とその両側のなだらかな勾配の法面の部分とからなる八の字形の形状をしている。そして、盛土上を電車、車が走行することから、盛土には一定の圧縮強度が要求される。
このような、一定の圧縮強度を確保するため、一般的な盛土は締め固めが容易で、外力に対し安定を保ち有害な圧縮沈下が生じない土砂により形成されているのが一般的である。
また、施工に際しては、数十ｃｍごとに土砂を敷き均し、締め固め、締め固め管理を行い、これを所定の高さになるまで繰り返し行うという方法が標準的である。
【０００３】
また、最近では、八の字形ではなく法面が急勾配、あるいは鉛直で、法面部分にブロック状の壁材を設置した構造の「急勾配高盛土」も提案されている（例えば、特許文献等１参照）。この急勾配高盛土の施工方法も、上記の八の字形の盛土と同様に積層状に行うものであり、壁材などを設置した後、数十ｃｍごとに土砂を盛っていくのが標準的になっている。
さらに、土砂を石灰処理し、これに流動性と水硬性を付与した混合土を用いる「石灰処理土を用いた盛土工法」もある（例えば、特許文献等２参照）。この施工方法は積層状に盛っていくのではなく、土砂を一気に盛り上げていく方法である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−８７３５５号公報
【特許文献２】
特開２０００−２５６６６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来型の盛土構造及び工法には以下のような問題がある。
まず、八の字形の盛土構造は、施工が簡単で初期コストは安いが、沈下しやすく、耐雨性、耐震性に乏しい。そのため、保守、防災に多大の労力、費用を要する。また、八の字形をしていることから広い範囲の平面積を必要とし、高地価の場所では用地取得コストが高く、土地が高度に利用されている場所では用地そのものを取得できないため、適用場所が限定される。さらに、土砂は盛土構造に有害な影響を及ぼさない土砂である必要があり、土砂材料が限定される。
【０００６】
また、特許文献等１に示された「急勾配高盛土」は、一層一層施工しながら盛土を構築するため工期が長い。さらに、土砂は上記構造同様、盛土構造に有害な影響を及ぼさないものである必要があり、土砂材料が限定される。
【０００７】
また、特許文献等２に示された「石灰処理土を用いた盛土工法」は、土を一旦改良するため、土砂が限定されないが、改良のためのコストと場所が必要となる。
【０００８】
以上のように、従来の盛土はいずれも満足するものではなく、よりよい盛土構造およびその施工方法が望まれていた。
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、設置面積が最小化でき、発生土を含むあらゆる土砂が使用可能で、短工期で一気に施工することができる盛土構造とその施工方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る盛土構造は、型枠として機能する鋼製壁材と、該鋼製壁材内に打設された混合土からなるものであって、前記混合土は固化材と土と水を混合されてなり、スランプフローが３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満で、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ2以上であることを特徴とするものである。
【００１１】
混合土を、上記の性状になるようにすれば、粗粒土でも細粒土でも、土砂が土塊状であっても、硬化後の混合土の圧密沈下量はほとんど０となり、盛土構造の圧密沈下を防止することができる。このため、掘削発生土を含むあらゆる土をそのままの状態で大量に使うことができ、環境負荷低減、循環型社会形成に寄与することができる。
【００１２】
また、本発明に係る盛土構造は、混合土の混合割合を、混合土１ｍ3あたり、水が３００ｋｇ以上４００ｋｇ以下、固化材が、粒径０．０７５ｍｍ以下の土を５０％以上含む場合には１２０ｋｇ以上、粒径０．０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土を５０％超える量を含む場合には６０ｋｇ以上としたものである。
【００１３】
また、本発明に係る盛土構造は、使用する土砂として掘削発生土を用いたものである。
使用する土砂を掘削発生土とすることで、発生土の有効利用が図られ、天然の盛土資材を使用しないですむ。
【００１４】
また、本発明に係る盛土構造は、鋼製壁材の内面側に複数の突起を設けたものである。鋼製壁材の面に複数の突起を設けることで鋼製壁材と固化後の混合土とが構造的に一体となり、剛性が大となるため、外力に対する変形抵抗が大となり、構造的な安定度が大となる。
【００１５】
また、本発明に係る盛土構造の施工方法は、鋼製壁材を型枠用途として設置し、該鋼製壁材内に混合土を打設するものであって、前記混合土は、固化材と土砂と水を混合することにより製造され、スランプフローが３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満で、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ2以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、混合土の混合割合を、混合土１ｍ3あたり、水が３００ｋｇ以上４００ｋｇ以下、固化材が、粒径０．０７５ｍｍ以下の土を５０％以上含む場合には１２０ｋｇ以上、粒径０．０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土を５０％超える量を含む場合には６０ｋｇ以上としたものである。
【００１７】
また、使用する土砂として掘削発生土を用いたものである。
また、鋼製壁材の内面側に複数の突起を設けたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の一実施の形態の盛土構造の説明図である。まず、完成状態について説明する。本実施の形態の盛土構造は鉄道盛土に関するものである。本実施の形態の盛土構造は両側に設置した鋼製板材からなる鋼製壁材１，３、鋼製壁材１，３に挟まれた部分に設置した混合土５、路盤７からなる。
【００１９】
混合土５は、固化材と、水と、土を混合して製造され、流動性及び水硬性を有する混合土が硬化したものである。そして、混合時のスランプフローが３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ2以上のものである。
ここで、混合土５の性状として、スランプフローを３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満とし、２８日後の一軸圧縮強さを５０ｋＮ／ｍ2以上とした根拠について説明する。
【００２０】
まず、スランプフローについて説明すると、スランプフローを３５０ｍｍ以上とすることで、適度な流動性を確保でき、施工時において、鋼製壁材１，３を型枠として先に設置し、ついで、混合土を一気に打設することが可能となる。これによって、施工の効率化、短工期化が図られ、施工コスト低減が実現される。
他方、スランプフローが１０００ｍｍ以上になると、混合土の材料分離の程度が大きくなりすぎて、強度が大きくばらつくことになるので適切でない。
また、スランプフローが３５０ｍｍ未満では盛土施工時に流動性が不足し、混合土均しの作業を必要とするため、施工の手間がかかる。
【００２１】
なお、スランプフロー値（ｍｍ）の測定は以下のようにして行う。
試験用具としてスランプコーンを用いる。スランプコーンは、上端内径１０ｃｍ、下端内径２０ｃｍ、高さ３０ｃｍの鉄製のものを用い、適当な位置に取っ手をつけている。
試験方法は、内面を湿布などで拭き、水平に設置した水密性平板上に置き、試料を詰める。上端を均した後、直ちにスランプコーンを引き上げる。引き上げる時間は、高さ３０ｃｍで２〜３秒とする。広がった試料の長径とその直角方向の径を測定し、その平均値をスランプフロー値（ｍｍ）とする。
【００２２】
次に、混合土の強度として、２８日後の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ2以上であることとした点について説明する。
土、水、固化材を混合した混合土と、埋戻し用の良質な山砂を資料土として、自動車走行を想定した繰り返し載荷試験を行い、前記混合土と前記山砂とを比較した。
【００２３】
具体的には以下の実験を行った。
内径１５ｃｍ、高さ１７．５ｃｍの鋼製モールドに試料土を１２．５ｃｍの深さまで詰め、試料土の中心に直径５ｃｍの円柱棒で繰り返し載荷をし、そのときの円柱棒の貫入量を測定した。繰り返し載荷は、１回／１秒の正弦波載荷とし、荷重は５０ｋＮ／ｍ2とした。
混合土の試料土は、固化材と土砂（関東ローム土）と水を混合させてモールドにいれ、２８日間室内養生し、作製した。
また、埋戻し用の良質砂質土の試料土は、最適含水比でＪＩＳ  Ａ  １２１０により３層５５回の突き固め方法で作製した。
【００２４】
繰り返し載荷１０万回後の貫入量をそれぞれ測定し、その結果を、
（貫入量比）＝（混合土の貫入量）／（埋戻し用の良質な山砂の貫入量）
で求め、この値が１以上あれば盛土構造としての機能を有するものとして評価した。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１より、混合土の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ2以上あれば盛土構造としての機能を有するものとした。
【００２７】
以上のように、混合土として備えるべき性状を規定したとして、次に、上記性状になるために、固化材と土砂と水をいかなる割合で混合すればよいかにつき、鋭意研究した。以下、この点について説明する。
【００２８】
現実の施工現場で想定できる土砂には、その粒径等種々のものがある。そこで、発明者は、全ての土砂について実験することは不可能であることから、地盤工学会基準に定義される５種類の土についての実験を行い、その実験値をもって現実の土砂に代用できると考えた。
【００２９】
実験は、固化材と水の混合割合を種々変更して混合土を製造し、直ちに前述した方法でスランプフロー試験を行いスランプフローを求め、また２８日後にＪＩＳ  Ａ  １２１６−１９９８「土の一軸圧縮試験方法」により圧縮試験を行い混合土の一軸圧縮強さを求めた。
【００３０】
資料として用いた土は、火山灰質粘性土、粘土、シルト、砂、細粒分質砂の５つに分類されるものを用いた。この５分類の土の性状を以下に示す。
（１）火山灰質粘性土：粒径０.０７５ｍｍ以下の土が５０％以上の火山灰土
（２）粘土：粒径０.０７５ｍｍ以下の土が５０％以上で、土の塑性指数が
「  ０．７３×（含水比−２０）  」以下の土
（３）シルト：粒径０.０７５ｍｍ以下の土が５０％以上で、土の塑性指数が
「  ０．７３×（含水比−２０）  」を超える土
（４）砂：粒径０.０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土が５０％を超え、０．０７５ｍｍ以    下の土が１５％を超える土
（５）細粒分質砂：粒径０.０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土が５０％を超え、
０．０７５ｍｍ以下の土が１５％以下の土
【００３１】
実験の結果を表２に示す。
【表２】
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【００３２】
表２の結果を整理してグラフ化したものを図３〜図５に示す。
図３は、粒径が０．０７５ｍｍ以下の土を５０％以上含むもの（火山灰質粘性土、粘土、シルト）を対象に、縦軸に一軸圧縮強さｑｕ（ｋＮ／ｍ2）を、横軸にセメント量Ｃ（ｋｇ）を取って整理している。
図３から、粒径が０．０７５ｍｍ以下の土を５０％以上含むものにおいては、一軸圧縮強さを５０ｋＮ／ｍ2以上とするために、セメントを混合土１ｍ3あたり１２０ｋｇ以上必要であることが分かる。
【００３３】
図４は、粒径が０．０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土を５０％超える量含むもの（砂、細粒分質砂）を対象に、縦軸に一軸圧縮強さｑｕ（ｋＮ／ｍ2）を、横軸にセメント量Ｃ（ｋｇ）を取って整理している。
図４から、粒径が０．０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土を５０％超える量含むものにおいては、一軸圧縮強さを５０ｋＮ／ｍ2以上とするために、セメントを混合土１ｍ3あたり６０ｋｇ以上必要であることが分かる。
【００３４】
図５は、全ての土を対象として、縦軸にスランプフローＦ（ｍｍ）を、横軸に水量Ｗ（ｋｇ）を取って整理している。
図５から、全ての土においてスランプフロー値を３５０ｍｍ以上１０００未満にするために、水を混合土１ｍ3あたり３００ｋｇ以上、４００ｋｇ以下にする必要があることが分かる。
【００３５】
結局、以上、図３〜図５から、全ての土において、スランプフローのを３５０ｍｍ以上１０００ｍｍ未満とし、２８日後の一軸圧縮強さを５０ｋＮ／ｍ2以上とするためには、以下の要件があればよい。
混合土１ｍ3あたり、水は３００ｋｇ以上４００ｋｇ以下で、セメントは、土が粒径０．０７５ｍｍ以下の土を５０％以上含む場合には１２０ｋｇ以上、土が粒径０．０７５ｍｍ〜７５ｍｍの土を５０％超える量を含む場合には６０ｋｇ以上であること。
【００３６】
次に上述した盛土構造の構築方法を説明する。
最初に、両側の鋼製壁材１，３を地盤中に根入れして設置する。根入れする場合の長さは、施工中及び完成後に鋼製壁材１，３に作用する力に対して構造的に安定する条件に基づいて決定する。なお、構造的な安定性を増すために、鋼製壁材１，３を根入れした後、対向する鋼製壁材同士をタイロッド１１で結んでもよい。このようにすれば、外力に対する抵抗力が増す。
【００３７】
また、構造的な安定性を増す方法として、鋼製壁材１，３の内面に図２に示すような突起１３を複数設けるようにしてもよい。このような突起１３を設けることで、鋼製壁材１，３と混合土５とが一体となり、外力に対する抵抗力が増す。
【００３８】
次に、前記説明した混合割合で、土、セメント、水を混合して混合土を製造する。混合土の具体例としては、例えば、固化材として普通ポルトランドセメントを使用した場合であれば、混合土１ｍ3あたり固化材を１００ｋｇ以上、土砂を０．６ｍ3以上、水を２５０ｋｇ以上４５０ｋｇ以下とする。このような混合割合であればほとんどの場合にスランプフロー及び一軸圧縮強さが所定の範囲に入る性状の混合土を製造することができる。
【００３９】
混合土製造後、混合土を鋼製壁材１，３間に打設する。打設の方法としては、例えばミキサー車で混合する場合には、ミキサー車を打設場所に移動して打設してもよいし、スクリューポンプなどの混合土輸送装置を使って混合装置の混合土を打設場所まで輸送して打設してもよい。
【００４０】
以上のようにして、打設が完了すると、混合土の一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ2以上になった時点で、路盤７を構築し、線路などの敷設工事を行う。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によれば、設置面積を最小化でき、また、発生土を含むあらゆる土砂が使用可能となり、さらに、短工期で一気に施工することができる盛土構造及び施工方法を得ることができる。
【００４２】
また、鋼製壁材と水硬性を有する混合土からなる盛土構造としたことで、耐雨性、耐震性に優れた構造となり、保守、維持を省力化できるため、ライフサイクルコスト低減に寄与することができる。
【００４３】
実施の形態２．
実施の形態１では鉄道盛土に関し、特に新設の盛土形成の例を説明した。本実施の形態では、一般的な八の字形の鉄道盛土の増線化のための盛土構造について述べる。
【００４４】
図６は本実施の形態の盛土構造の説明図であり、図１と同一部分には同一の符号を付している。
以下、図６に示した盛土構造の施工法について説明する。
最初に鋼製壁材１，３を設置する。鋼製壁材１，３の設置位置は、図６に示すように、既設の線路１５側と増設の線路１７側に、増設に必要とされる間隔を離して設置する。設置の方法は実施の形態１と同様に、鋼製壁材１，３を地盤９中に根入れして設置する。根入れする場合の長さ、スタッド１３の設置等については、実施の形態１と同様にして決定する。
【００４５】
鋼製壁材１，３を設置後、既設線路１５側に設置した鋼製壁材１の外側の既設盛土部分１９を削り取る。この削り取った土砂は混合土製造時の土砂として使用する。
既設盛土を切削した後、削り取った土砂と固化材と水とを混合し、混合土を製造する。混合土の製造方法、打設方法は上記実施の形態１と同じである。なお、必要に応じて、アンカー１４を設置する。
【００４６】
この実施の形態によれば、既設盛土部分１９を削り取り、その土砂を混合土の土砂として用いるので、別途の掘削が不要である。しかも、既設線路側の既設盛土を削るので、この部分の土地の有効利用ができる。つまり、図６にも示されるように、本実施の形態では単線を複線化したにも拘わらず、占有される土地の面積は狭くなり、土地の有効利用ができる。
【００４７】
実施の形態３．
本実施の形態は被災した鉄道盛土の早期復旧のために本発明の盛土構造を利用したものである。
図７は本実施の形態の盛土構造の説明図であり、図１と同一部分には同一の符号を付している。
この実施の形態の構築方法は実施の形態１と同様である。ただ、既設盛土２１の土砂を混合土の土砂として利用できる点は実施の形態２と同様である。また、既設盛土２１に比べて占有面積が小さくなり、土地の有効活用ができる点も実施の形態２と同様である。
【００４８】
なお、上記の実施の形態においては鉄道盛土について説明したが、道路盛土でも全く同じように構築できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、掘削発生土を含むあらゆる土砂を用いた盛土構造を、経済的に短期間に施工することができ、環境負荷低減、循環型社会形成に寄与するとすることができる盛土構造とその施工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の盛土構造の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態の他の態様の説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態における実験結果のグラフである。
【図４】本発明の一実施の形態における実験結果のグラフである。
【図５】本発明の一実施の形態における実験結果のグラフである。
【図６】本発明の他の実施の形態の盛土構造の説明図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の盛土構造の説明図である。
【符号の説明】
１、３  鋼製壁材
５  混合土
【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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【図６】
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【図７】
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