(57)【要約】【課題】現場発生土が不良土であっても、その力学的特性を改良して盛土・法面整形に利用する。【解決手段】現場発生土に固化材を散布・敷均し、混合・撹拌して改良土とし、該改良土を用いて法面整形することを特徴とする。現場発生土がシラスである場合、本発明に係る法面の盛土工法が特に有効である。また、固化材には、セメント系固化材・セメント又は石灰等を用いることが出来、砂質土に対してはセメント，砂質シルトに対してはセメント系固化材が有利であり、粘性土に対しては石灰を用いることが有利である。【選択図】図６
2005076333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現場発生土に固化材を散布・敷均し、混合・撹拌して改良土とし、該改良土を用いて法面整形することを特徴とする現場発生土を用いた法面の盛土工法。
【請求項２】
現場発生土がシラスであることを特徴とする請求項１記載の現場発生土を用いた法面の盛土工法。
【請求項３】
固化材がセメント、セメント系固化材及び石灰よりなる群から選ばれた１又は２以上からなることを特徴とする請求項１又は２記載の現場発生土を用いた法面の盛土工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現場発生土に固化材を混合して改良土とし、該改良土を用いて盛土・法面整形する現場発生土を用いた法面の盛土工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木・建設工事現場で発生する現場発生土は不用となれば廃棄することになるが、近年廃棄物に対する規制が強化される傾向にあり、現場発生土の再利用が強く望まれている。  しかし、現場発生土には不良土が含まれる場合が多く、そのままでは再利用について問題を生じやすい。そこで不良土の物性を改良するため固化材が種々開発されている。
【０００３】
固化材による改良土は、路床・路盤改良，構造物基礎工事，仮設道路工事，土地造成工事，泥土処理等に利用されているが、盛土工事については必ずしも十分な成果が得られていない。
【０００４】
例えば、改良土による急勾配盛土の施工例として、北海道室蘭市において、白鳥大橋の建設に伴い、火山灰礫質土に固化材を混合して改良土とし高さ１５ｍの暫定施工がなされたが、大部分の一軸圧縮強さは０．９〜３．５ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲であり、土性の変化によるばらつきが大きかった（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
特に現場発生土がシラスである場合、一たん崩れたシラスは盛土しても非常に崩れやすく、シラスを盛土として法面を造成することは不可能とされてきた。
シラスは、鹿児島県の大部分と宮崎県の一部に厚く堆積し、自然状態では半固結状を示し、特別の衝撃を加えない限り容易に崩壊しないし、粒状化しないが、ひとたび粒状化したものは元の状態に復元できないためである。（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００６】
また、固化材を土に混合・撹拌する方法として、盛土施工位置における路上混合方法として、バックホウでの施工、スタビライザーでの施工や、ローター式撹拌機での施工等が知られているが、いずれも均一に混合・撹拌されることがなく、むらが大きかった。また、従来の撹拌機の多くは、土塊が塊状のまま回転してしまうとも廻りを起したり、混合対象土のＮ値（標準貫入値）が１以上になると土の抵抗により撹拌回転数が減少し、固化材と対象土の撹拌混合が不均一となったりして、与えられる作業時間内に作業を完了できないことが多かった。
この課題については、効率よく短時間で撹拌でき、一度に処理できる幅を長く取ることができ、ムラなく撹拌混合ができ、駆動部を小さくできる地盤改良用撹拌機が最近開発された（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特願２００２−０４４２１２号明細書
【非特許文献１】社団法人  セメント協会編「セメント系固化材による地盤改良マニュアル第二版」  技報堂出版株式会社、１９９６年８月３０日  ，  Ｐ２４０〜２４４
【非特許文献２】鹿児島県資源開発協議会編「鹿児島の資源を見つめて３０年」平成７年１２月  Ｐ３４〜３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、現場発生土を用いて盛土・法面整形しようとするとき、現場発生土の力学的特性が不良であれば利用できないため、固化材を加えてその力学的特性を改良して現場発生土を再利用できるようにし、現場発生土の除去及び処分の費用、客土するための費用等を節減し、さらに環境保全にも貢献しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は以下のことを最も主要な特徴とする。
（１）現場発生土に固化材を散布・敷均し、混合・撹拌して改良土とし、該改良土を用いて法面整形することを特徴とする現場発生土を用いた法面の盛土工法である。
（２）現場発生土がシラスであることを特徴とする前項（１）記載の現場発生土を用いた法面の盛土工法である。
（３）固化材がセメント，セメント系固化材及び石灰よりなる群から選ばれた１又は２以上からなることを特徴とする前項（１）又は（２）記載の現場発生土を用いた法面の盛土工法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の現場発生土を用いた法面の盛土工法は、切土又は床掘等で発生した現場発生土を廃棄することなく、固化材を添加して改良土とし、この改良土を用いて盛土することで工事に要する費用や労力を大幅に節減しようとするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明において対象土となる現場発生土は、一般軟弱土，高有機質土などの他、特にシラスがあげられる。対象土の特性に応じてセメント，セメント系固化材及び石灰のうち室内配合試験を実施し、最も適当な固化材の種類とその添加量を決定する。必要安全率を１．２０以上になるよう粘着力、せん断抵抗角を適宜設定して、法面の高さと勾配について安定計算を行い、改良土の目標強さを一軸圧縮強さで求め、この一軸圧縮強さを満足するよう固化材の添加量を決定する。
【実施例１】
【００１２】
鹿児島県垂水市において、平成１４年６月〜７月にかけて発生した大雨により市道柊原・新城線道路路肩のシラス斜面が崩壊したが、この災害復旧に本発明に係る現場発生土を用いた盛土工法を試験的に実施した。
【００１３】
以下、試験の実施状況を図に基づいて説明する。
図１は、被災現況断面図であり、地盤はすべてシラスからなっている。点線は被災前の地盤線１であり、被災後の地盤線２は実線で示した。斜面の右肩が市道柊原新城線３となっている。
【００１４】
図２は、前記被災現場において国土交通省の指針によるジオグリッド（テンサー）工法を行ったとしたときの公共土木災害復旧標準断面図である。被災後の地盤線２から安定角度となるよう切土して切土線５とし、さらに床掘線６迄床掘をして盛土の安定化をはかることとする。盛土は盛土線４迄とするが、盛土の中には複数のジオグリッド７…を埋設する。この場合、問題となったのは盛土の底辺が官民境界線８を越えることとなり、土地所有者との調整がつかなかったことである。
【００１５】
図３は、市単独災害復旧標準断面図すなわち本発明に係る現場発生土を用いた法面の盛土工法を試験的に実施した場合の断面図である。切土量、盛土量、床掘量いずれも図２の場合より少なく、盛土量は図２の場合約６５００ｍ３であるのに対し、図３では、盛土量が９００ｍ３と試算された。また、図３では、盛土の底辺が官民境界線を越えることはなかった。
【００１６】
次に、国土交通省の指針による公共土木災害復旧事業と、本発明に係る現場発生土を用いた法面の盛土工法を比較検討した結果を表１に示す。この表１により、国庫等の補助を受けるよりも、補助を受けないで市単独事業として本発明に係る現場発生土を用いた法面の盛土工法を採用する方法が有利であることが明らかとなった。
【００１７】
【表１】
2005076333.tif 000003
公共及び単独災害復旧比較検討書（市道柊原新城線）
【００１８】
シラスにセメント系固化材又はセメントを添加して改良土とし、該改良土を用いて斜面を形成する工法を採用するにあたり、室内配合試験を行った結果は次のとおりである。
当該現場で採取した試料土の土質試験結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
2005076333.tif 000004
【００２０】
固化材配合試験：試料土に所定量の固化材を添加し、ミキサーで混合した後、一軸圧縮試験用供試体を作製した。供試体は所定材令養生後、一軸圧縮試験を行った。
固化材：セメント系固化材（宇部三菱セメント株式会社製；ユースタビラー１０），セメント（高炉セメントＢ種）
添加量：９０，１２０，１５０ｋｇ／ｍ３
供試体寸法：直径５．０ｃｍ，高さ１０．０ｃｍ
養生：室内養生
材令：７日
一軸圧縮強さＹ軸（ｋｇｆ／ｃｍ２）と固化材添加量Ｘ軸（ｋｇ／ｍ３）との関係を図４に示す。
図４によると、現場目標強度を５．０ｋｇｆ／ｃｍ２，室内目標強度を１０．０ｋｇｆ／ｃｍ２としたとき、室内目標強度を満足できる固化材の添加量は、セメント系固化材では１１０ｋｇ／ｍ３，セメントでは１９２ｋｇ／ｃｍ３となった。
固化材としてどちらを採用するかは、固化材の単価と添加量を勘案して決定する。
【００２１】
市道柊原・新城線道路路肩の斜面について改良土を用いて盛土する工法を採用するにあたり、斜面の円弧滑りの検討を行った。
土質条件（シラス地山）
湿潤単位体積重量：１３．５ｋＮ／ｍ３
せん断抵抗角：３９°
粘着力：１０ｋＮ／ｍ２
土質条件（改良土）
湿潤単位体積重量：１４．０ｋＮ／ｍ３
せん断抵抗角：０°
粘着力：１５０ｋＮ／ｍ２（一軸圧縮強度３００ｋＮ／ｍ２）
【００２２】
次に、図５に示すように円弧滑り面を仮定し、滑り面上の土塊を２９の鉛直帯片に分割し、下記の数式１によって安全率を求めた円弧中心をＡ，円弧起点をＢ，円弧終点をＣで示した。
【００２３】
【数１】
2005076333.tif 000005
【００２４】
滑り諸元
円弧半径（Ｒ＝）＝２０．８５ｍ
円弧開き角度（θ）＝１０６．６４度
円弧傾き（β）＝４０．０１度
円弧中心傾き（δ）＝−１３．３１度
（β：円弧起点と円弧終点を結ぶ線が水平線と成す角）
（δ：円弧起点と円弧中心を結ぶ線が鉛直線と成す角）
Ａ：円弧中心Ｘ座標（Ｘｏ）＝４．８２ｍ，円弧中心Ｙ座標（Ｙｏ）＝２０．２９ｍ
Ｂ：円弧起点Ｘ座標（Ｘｂ）＝０．０２ｍ，円弧起点Ｙ座標（Ｙｂ）＝０．００ｍ  
Ｃ：円弧終点Ｘ座標（Ｘｅ）＝２５．６３ｍ，円弧終点Ｙ座標（Ｙｅ）＝２１．５０ｍ
【００２５】
表３には、２９に分割された各鉛直帯片についての計算結果を示す。
表３において、スライスＮｏはスライス番号と中心座標
ｂ  ：スライスの幅（ｍ）
ΣＨ：各層の高さの合計（ｍ）  （表４参照）
ΣＶ：各層の体積の合計（ｍ３）  （表４参照）
ｃ  ：粘着力（ｋＮ／ｍ２）
Ｌ  ：スライスで区切られた滑り面の長さ（ｍ）
Ｗ  ：スライスで区切られた各層の土塊重量合計（ｋＮ）
α  ：滑り面の傾斜角（度）（スライスで区切られた滑り円の中点を結ぶ直線と鉛直線のなす角）
φ  ：せん断抵抗角（度）
Ｆｒ：抵抗力
Ｆｏ：滑り力
【００２６】
【表３】
2005076333.tif 000006
【００２７】
次に表４には２９に分割された各鉛直帯片の高さと体積を示す。
表４において、スライスＮｏはスライス番号
ｂ    ：スライスの幅（ｍ）
Ｈ１Ｈ２：各層の高さ
ΣＨ  ：各層の高さの合計
Ｖ１Ｖ２：各層の体積
ΣＶ  ：各層の体積の合計
（注）Ｖ（体積）はスライス下面を円弧として計算しているためＶ＝ｂ.Ｈとは若干異なる。
【００２８】
【表４】
2005076333.tif 000007
【００２９】
図６に、現場発生土を用いた法面の盛土工法の一例についてフローチャートを示した。
まず、現場発生土であるシラスと、これに添加するセメント系固化材を搬入する。次につぼ掘製作ヤードの作業をする。このため転石・雑木等の除去・土砂の整形を行う。さらに固化材１ｔ当り区画割をし、必要な固化材を配置する。そこで固化材の散布敷均しを行った後、固化材を混合撹拌して改良土とし、改良土をダンプトラックに積込み、運搬する。最後に斜面に改良土を盛土し法面整形をする。
【００３０】
図７は、土砂（シラス搬入），固化材散布・敷均し、固化材撹拌・混合及び改良土積込み、運搬に使用する車輌・機械等を図示した。
９はバックホウ，１０はダンプトラックである。固化材撹拌混合に使用するバックホウ９のアーム１２の先端には撹拌機１１が装着されている。
【００３１】
図８に撹拌機１１の構造を示す。バックホウ等の掘削機械のアーム１２の先端に、上下に長く所定の間隔で並行に設けた一対の支持部１３，１３を上下動自在に設け、同支持部の間に回転軸１４を架設し、同回転軸１４に薄い回転盤１６…を所定間隔あけて複数軸支し、同回転盤１６，…の外周部に回転盤１６の半径方向に伸びた後、回転軸１４方向に湾曲した板状の撹拌羽根１７，…が複数設けられており、しかも隣り合う回転盤１６の撹拌羽根１７の撹拌領域が一部重なるよう撹拌羽根１７の回転軸１４方向の長さ、又は回転盤１６の取付間隔を調整し、抵抗が少なく、浅層地盤の撹拌を行えるようにした。
この撹拌機を使用することでバックホウやスタビライザー等では固化材の混合と撹拌が不十分であったのがほとんど完全に均一に混合・撹拌できるようになった。
【００３２】
図９に盛土地盤改良土の施工概略図を示した。
施工場所に運搬されてきた改良土２０は見張員１９の指示のもとでバックホウ９により盛土・法面整形され締固められる。
【実施例２】
【００３３】
砂質土について、固化材としてセメント系固化材と普通セメントを用いた場合、一軸圧縮強さＹ軸（ｋＮ／ｍ２）と固化材添加量Ｘ軸（ｋｇ／ｍ３）との関係を図１０に示す。固化材としては宇部三菱セメント株式会社製ユースタビラー１０を使用した。含水比２５％の砂質土の場合、固化材添加量１００ｋｇ／ｍ３で、ユースタビラーの場合２０００ｋＮ／ｍ２以上、普通セメントでも１５００ｋＮ／ｍ２あり、固化材の単価を考えると固化材として普通セメントの使用が有利と考えられる。
【実施例３】
【００３４】
砂質シルトについて、固化材としてセメント系固化材と普通セメントを用いた場合、一軸圧縮強さＹ軸（ｋＮ／ｍ２）と固化材添加量Ｘ軸（ｋｇ／ｍ３）との関係を図１１に示す。固化材としては宇部三菱セメント株式会社製ユースタビラー１０を使用した。図１１において砂質シルトの含水比８４％の場合、普通セメントでは十分な一軸圧縮強度が得られないため、セメント系固化材の使用が望ましいことがわかった。
【実施例４】
【００３５】
粘性土について、固化材としてセメント系固化材と普通セメントを用いた場合、一軸圧縮強さＹ軸（ｋＮ／ｍ２）と固化材添加量Ｘ軸（ｋｇ／ｍ３）との関係を図１２に示す。セメント系固化材としては宇部三菱セメント株式会社製ユースタビラー３０を使用した。
ユースタビラー３０はかなりの効果を示したが普通セメントは改良の効果は不十分であった。一方、図１３は石灰添加量Ｘ軸（ｋｇ／ｍ３）と一軸圧縮強さＹ軸（ｋｇｆ／ｃｍ２）との関係を示し、粘性土系（Ｄの鎖線部），シルト系（Ｅの二点鎖線部），火山灰有機質系（Ｆの実線部）の領域が図示されており、石灰は７０ｋｇ／ｍ３添加で一軸圧縮強さが１２．０ｋｇｆ／ｃｍ２となり、土質によっては石灰の方が有利であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明により、現場発生土が不良土であるとき、例えばシラス等の場合、盛土による法面造成にあたって、現場発生土に固化材を添加して改良土とすれば盛土として利用できることとなり、不用となった現場発生土を廃棄したり、必要とする盛土を他から運搬してくる経費や労力を節減でき、環境保全にも貢献できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】被災現況断面図である。（実施例１）
【図２】公共土木災害復旧標準断面図である。（実施例１）
【図３】市単独災害復旧標準断面図である。（実施例１）
【図４】固化材添加量と一軸圧縮強さとの関係を示す図である。（実施例１）
【図５】円弧滑り図である。（実施例１）
【図６】本発明に係る現場発生土を用いた法面の盛土工法のフローシートである。（実施例１）
【図７】撹拌混合作業の概略説明図である。（実施例１）
【図８】撹拌機の側面図である。（実施例１）
【図９】盛土施工の概略説明図である。（実施例１）
【図１０】砂質土に対する固化材添加量と一軸圧縮強さの関係を示す図である。（実施例２）
【図１１】砂質シルトに対する固化材添加量と一軸圧縮強さの関係を示す図である。（実施例３）
【図１２】粘性土に対する固化材添加量と一軸圧縮強さの関係を示す図である。（実施例４）
【図１３】一軸圧縮強さと石灰添加量の関係を示す図である。（実施例４）
【符号の説明】
【００３８】
１  被災前地盤線
２  被災後地盤線
３  市道柊原新城線
４  盛土線
５  切土線
６  床掘線
７  ジオグリッド
８  官民境界線
９  バックホウ
１０  ダンプトラック
１１  撹拌機
１２  アーム
１３  支持部
１４  回転軸
１５  スプロケット
１６  回転盤
１７  撹拌羽根
１８  油圧モータ
１９  見張員
２０  改良土
Ａ  円弧中心
Ｂ  円弧起点
Ｃ  円弧終点
Ｄ  粘性土系
Ｅ  シルト系
Ｆ  火山灰有機質系
【図１】
2005076333.tif 000008
【図２】
2005076333.tif 000009
【図３】
2005076333.tif 000010
【図４】
2005076333.tif 000011
【図５】
2005076333.tif 000012
【図６】
2005076333.tif 000013
【図７】
2005076333.tif 000014
【図８】
2005076333.tif 000015
【図９】
2005076333.tif 000016
【図１０】
2005076333.tif 000017
【図１１】
2005076333.tif 000018
【図１２】
2005076333.tif 000019
【図１３】
2005076333.tif 000020