改良したロームを用いた多数アンカー式補強土壁

GK-041
改良土補強土ローム

眞生工業

非会員

門上俊洋

岡三リビック正会員

安田晴彦

岡三リビック

国際会員○小浪岳治

1. はじめに
ロームは火山灰が風に運ばれて，粒子間の間隙が大きい状態で堆積した土である．ロームは比較的細かい粘土分を含み，含水比が高いのが一般的である．乱さない状態では比較的強度も高いが，一度乱すと強度が著しく低下して，降雨などで含水比が高まるとトラフィカビリティーの確保も困難になる場合もある．このようなロームを盛土材や裏込め材に用いる場合には，要求される強度を合理的に確保して，それを適切に評価し，さらに施工現場において脆弱化を進めないための方策を講じることが重要である．
ここでは，まずロームの特性を調べた結果と，構造物として要求される土の強度を確保するために検討した改良土の強度特性を調べた結果を報告する．また，ロームを多数アンカー式補強土壁に適用した施工現場の概要と，建設後の状況について報告する．
2. 原地盤の特性
原地盤の地耐力を調べることを目的としてコーン貫入試験が行われた．コーン貫入試験は 3 地点について表層から 0.6〜1.6m を対象とした．表 1 に示したコーン貫入試験結果から推定される原地盤の一軸圧縮強度は qu=qc/5≒17kN/㎡となる．この結果から原地盤は軟弱といえ，沈下の問題などを考慮して地盤改良が必要と判断された．
表1

原地盤のコーン貫入抵抗地点

現況

ｑc(kN/㎡)№35+10 右集中した谷筋がこの辺りで谷地川に流れ出る谷筋となることが想定される

86.2№36 センター谷筋が集中すると想定されるため

84.2№36+10 右集中した谷筋がこの辺りで谷地川に流れ出る谷筋となることが想定される

82.8

つぎに現場から採取された土質材料について物性を調べた結果を表 2 に示す．関東ロームの自然含水比は，最適含水比より 20％以上高くなっており，盛土が構築された後の圧密沈下や構造物の変形が懸念された．また，せん断強度も比較的小さく盛土安定性が確保できず，含水比の低下と強度の増加を図ることが望まれた．
表2
採取地点
試料土質
細粒分含有率(%)
液性限界 wL(%)
塑性限界 wP(%)
自然含水比(%)
最適含水比(%)
最大乾燥密度(g/cm3)
コーン指数(kN/㎡)
粘着力 cu(kN/㎡)
内部摩擦角 Φu(°)

発生土の試験結果
No.33+10
砂混じり火山灰質粘土(関東ローム)
94.4
136.3
103.0
121.9
100.3
0.649
49539.3
8.4

3. 改良土の強度
No.33+10(地表から 2.45m)で採取されたロームを改良して盛土材に使用することが検討された．図 1 は“六価クロム対応軟弱地盤用固化材(ジオセット 200)”をロームに添加した場合の内部摩擦角と粘着力を三軸圧縮試験（UU）で調べた結果を示している．改良土の 28 日強度試験結果を指数関数で近似した結果，内部摩擦角が 25 度となる添加量は255kg/m3 となり，このときの粘着力は 180kN/㎡となる．
3506055300

添加量と内部摩擦角の関係

50

添加量と粘着量の関係

4525035200
粘着力

内部摩擦角

40301502520100151050500050100150200250300050100150

添加量(a) 内部摩擦角
図1200250300

添加量(b)粘着力固化材添加量と内部摩擦角(28 日強度)，粘着力(28 日強度)の関係

ここでは，所定の内部摩擦角(25 度)を効率よく得ることを目的として，ロームに対して再生砕石(RC-40)を混合した土を固化してせん断強度を調べた．表 3 は再生砕石混合土に固化材を添加して 7 日養生した後の三軸圧縮試験(UU)の結果と，推定される 28 日強度を示している．この 28 日強度の推定は，砂を 20％混合した場合の 7 日強度と 28 日強度との関係に基づいて得られた値である．
表3

再生砕石混合ロームのせん断強度
7 日強度（UU）

RC-40 の添加量

添加量（ｋｇ/㎥）

20%

粘着力（ｋN/㎡）

推定 28 日強度

内部摩擦角
（°）

内部摩擦角
（°）

100

69.94.1

1056150

82.9

14.6

157

323580

添加量と内部摩擦角

添加量と粘着力

30

70

2560
5020

粘着力

内部摩擦角

粘着力
（ｋN/㎡）

1540301020

510000102030

4050607080

90 100 110 120 130 140 150

添加量(a) 内部摩擦角
図201020 30 40

50607080

90 100 110 120 130 140 150

添加量(b)粘着力再生砕石混合改良ロームの固化材添加量と内部摩擦角，粘着力の関係(28 日推定強度)

再生砕石を混合したロームの推定改良強度(28 日)を指数関数で近似した結果，内部摩擦角が 25 度となる添加量は143kg/m3 となり，このときの粘着力は 66kN/㎡となる．
このような検討の結果，内部摩擦角が 25 度以上になることを目標した場合，ロームに固化材のみを添加するよりも，再生砕石を質量比で 20%混合することにより固化材の添加量を 40％以上低減できることとなった．また，再生砕石を用いて固化材添加量を低減することは経済的にも有効であることも確認した．
図 3 は固化材の添加量と一軸圧縮強度の関係を示しており，150kg/m3 を超えると一軸圧縮強度が著しく増加し，一軸圧縮強度qu(kN/㎡)143kg/m3 添加した場合 qu=107kN/㎡であることがわかる．

2,000
1,800
1,600
1,400
1,200
1,000
800
600
400
200
0GS2000501001502002503003添加量(kg/m )図3現場撹拌した再生砕石混合改良ロームの一軸圧縮試験結果（28 日）

4. 補強土壁への適用
再生砕石混合改良ロームを用いた多数アンカー式補強土壁 1)の横断図を図 4 に示す．最大盛土高さは約 10m であり，補強土壁の安定計算により求められる安全率は表 4 のとおりであった．図 5 はロームの固化材を添加して撹拌している状況である．また，図 6 は補強土壁の組立が完了した状況であり，鉛直性が確保されている．

図4

図5

撹拌状況

改良ロームを用いた多数アンカー式補強土壁の横断図

図6

補強土壁完成状況

表4

補強土壁の安定計算結果

項目
設計条件

安定条件

( )内は地震時の設計値

許容値

設計値

壁高(m)

2.6〜8.7

内部摩擦角(°)

25

粘着力(kN/㎡)

10

引抜き安全率3.0(2.0)

3.40(3.11)

滑動安全率1.5(1.2)

1.90(1.26)

転倒安全性(偏心量)e≦0.603(1.205)

0.323(0.439)

円弧すべり安全率

1.2(1.0)

1.65(1.42)

固化材は撹拌土槽内にロームと再生砕石を層状に敷きならして，バックホウのバケットで均一になるように撹拌した．
現場において撹拌された再生砕石混合改良ロームの 28 日養生した供試体による三軸圧縮試験(UU)の結果，粘着力と内部摩擦角は図 7 に示すとおり設計条件(c=10kN/㎡，φ=25°)を満足した．また，現場における再生砕石混合改良ロームの強度 qu は，qu=2cu の関係から得られる値で管理した．

τ(kN/㎡)c u =484.2kN/㎡
φu =30.3°

図 7 現場撹拌した再生砕石混合改良ロームの三軸圧縮試験結果（ＵＵ：28 日）

4. おわりに多数アンカー式補強土壁にロームを改良して用いることを検討した結果，ロームに再生砕石を 20%混合して固化材を添加することにより内部摩擦角が効率的に増加できることがわかった．今回の検討においてロームに砂を混合して固化材を添加したが，この場合にはせん断強度が増加するものの内部摩擦角の顕著な増加は認められなかった．
再生砕石混合改良ロームを用いた多数アンカー式補強土壁は，鉛直精度もよく安定した状態で構築できた．

《参考文献》
1) 多数アンカー式補強土壁設計・施工マニュアル第 3 版：財団法人土木研究センター，2004．