第 64 回(2020 年度)北海道開発技術研究発表会論文

一般国道４５２号盤の沢道路の鋼管杭による地すべり対策の検証について
札幌開発建設部 岩見沢道路事務所○前田 亮輔
生出 信二
須田 典一

地すべり抑止杭の設計手法は、過去の研究成果により「2次元極限平衡法による斜面安定解析」
を用いている1)。しかし、条件（地形、土質定数、荷重等）は現場によって様々であり、施工段階で地すべりの抑止効果を検証することは難しい。そこで、すべり面位置の確認及び抑止杭による地すべり対策の効果を検証するため、抑止杭にあらかじめ歪ゲージを設置し、その計測結果から杭の設計の妥当性等についての検証を試みた。
キーワード：地すべり、抑止杭、地すべり計測、地すべり解析
1． はじめに地すべりの活動を抑止する地すべり抑止杭工は、地すべり主測線に対し、所定の安全率(Fs=1.2)を確保するための抑止力を算出し、弾性床上の梁理論 1)を用いて杭の解析を行う手法が一般的である。しかし、地形条件は現場により様々であり、より詳細に現地での杭の挙動を把握することが有効である。
そこで、今回施工時に抑止杭にあらかじめ歪ゲージを設置し、すべり面位置の確認及び抑止杭による地すべり対策の効果を検証することを目的とした。
2． 概要（1）事業の概要
一般国道 452 号は夕張市を起点とし、旭川市に至る延長約 110km の幹線道路である(図-1 参照)。そのうち、盤の沢道路・五稜道路は、通行不能区間の解消を図り、地域間交流の活性化及び物流効率化等の支援を目的とした芦別市黄金町から上川郡美瑛町字ルベシベに至る延長 18.5ｋｍの事業である 2)。

（2）地すべり特性の概要
対象とする山部の沢地すべりの地質平面図を図-2に、地質縦断図を図-3 に示す。今回の検証箇所である「102,580 測線地すべり」は、「長さ 130m、幅 80m」の地すべりブロックを呈し、先白亜紀の神居古潭変成岩類黒色片岩(Bs)を基盤岩とし、貫入岩として蛇紋岩(Sp)が黒色片岩と互層するように分布している。
これらの基盤岩に新四紀完新世～更新世の岩屑流堆積物(df)及び地すべり堆積物(ld)が被覆する。地すべりは図-2 に示すように計画道路を取り囲むような弧状の陥没帯であり緩やかな丘陵地形を呈している。
図-3 に示すように、想定すべり面深度はパイプ歪計による観測 3)より、最深で原地盤から 26m の位置にある。歪速度は、表-1 に示すように最大で 65μ/月、121μ/月を観測している箇所があったため、図-3 に示すように２本のすべり線が想定された 4)。
：調査ボーリング：地すべりブロック
：主測線
: 試験杭

地すべり抑止杭工
(上段杭)

至 美瑛町

至 芦別市

山部の沢地すべり

計画道路

地すべり抑止杭工
(下段杭)

試験杭

図-2 102,580 測線地すべり地質平面図 5)
図-1 位置図 2)
MAEDA Ryosuke, OIDE Shinji, SUDA Yoshikatsu－ 829 －地質凡例

標高(m)
460

時代

102,580測線
地すべり抑止杭工
(上段杭)

440

すべり線①420

H2 1L

ld

H 28-8-B -4

8 すべり線②0.0 0
0.5 0

400

100202030

4050

80

100

ＲＱＤ
4060

2.0 00
2.4

4/33
3/35

0 .30.00
0

5.0 0

4
462 .86

7.5 0

1019

9.4 0
10.0 0

ＲＱＤ
020

40

8 .90

101114Sp

18
1115
1714 .60

80

Ｎ値

100

0.00

0

10020

20

1:30

1.8

405080

10 0

H2 1L

ＲＱＤ
4060

3.80

ld

H.W.

1 0.901 1.501 2.20

1 6.00
1 6.50151850/22

380

50/950/9
50/7

0.0 0010020Sp

蛇紋岩

df

440

420

-9400

2030

405080

100

ＲＱＤ
4060

3/35
64.6 08.2 0

2 3.80

10.00

26.00
28.00

Bs
360

L.

25.65
32.00

Bs

転石混り
砂質土
風化岩
転石混り
礫質土
泥質片岩
黒色片岩

ld

標高(m)
460

Ｎ値

1 7.80

50/25
50/2

28.00

地質

7.40

1 4.60

1516

22.70

60

6 .40

67911記号

地すべり抑止杭工(下段杭)Ｎ値
0～完 地すべり
第 更新
四世 堆積物紀 新 岩屑流世堆積物
先 亜 神居古潭
白 紀 変成岩類
時未代 詳 貫入岩

8002,5SP=1 路道計画H 20 -

地層名

9.7 0

91319202038050/1850/72450/6
1650/13Sp

18.0050/2250/450/10df
360

深度26m 歪速度20μ/月
深度23m 歪速度27μ/月
H30単年度の歪速度121μ/月 H29単年度の歪速度65μ/月

340

340

図-3 102,580 測線地すべり地質横断図 4)
表-1102,580 測線観測結果一覧表 6)

観測孔の着眼ポイント
全期間算出
単年度算出
想定
累積
すべり面
着目 歪量 H29
H30H31H27H28H29
H30H31
地質条件
深度
深度 絶対値 歪速度 歪速度 歪速度 歪速度 歪速度 歪速度 歪速度 歪速度(m)(m) (μ ) (μ /月) (μ /月) (μ /月) (μ /月) (μ /月) (μ /月) (μ /月) (μ /月)
H21 L-8 22.70 土砂/岩盤境界
23.00 3206
14242728115
8312151
土層境界付近5.50 352
41615411土層境界付近
10.50 335
1214151042H28 B-4 25.50 粘土挟在22.50 200
189121粘土層
25.50 110255021変質岩
31.50 1310
305157 263013土砂/岩盤境界
16.00 214
222511211H20-8 26.00 蛇紋岩内N値境界 22.00 335
2331217101
蛇紋岩内脆弱部
26.00 2401
30
23205815655935
土砂/岩盤境界5.00 400
443220H21 L-9 10.00 蛇紋岩内N値低下部 10.00
768
874632蛇紋岩内N値境界 13.00 648666410
孔番（3）地すべり対策工設計の概要
本箇所のすべり線①に対応する地すべり対策として、平成 28 年度～平成 31 年度に計画道路山側に抑止杭（上段杭）を設置した。設置後は表-1 より、51μ/月(H21 L-8、H31 歪速度)の歪量が観測されており、H31 以前と比べると収束傾向にあると推測される。また、計画道路谷側に発生するすべり線②の地すべり対策として、抑止杭（下段杭）設置を計画しており、本検証では、すべり線②における対策工法に着目して記載する。

※1.
は想定すべり面または直近の深度※2.
は活動中すべり面の可能性有

新規に道路を構築するに当たり、盛土構造にすると計画安全率 1.2 まで向上させるための必要抑止力が「Pr=2132.9kN/m」必要になり、地すべり対策工費が高価となる(表-2_第 1 案)。そこで、本線盛土形状を「軽量盛土」とすることで地すべり本体に道路盛土荷重を載荷させない工法を採用しており、現地条件および経済性・施工性を勘案した結果、表-25)に示す「第 3 案_軽量盛土＋抑止杭」を最適工法として選定している。

表-2 地すべり対策工選定比較表 5)

MAEDA Ryosuke, OIDE Shinji, SUDA Yoshikatsu－ 830 －

3. 歪ゲージの設置、計測方法(1)計測の目的
本試験は、抑止杭にすべり土塊による推力が作用した際に発生する歪量を確認し、すべり面の位置及び杭の挙動を把握するため、杭の歪計測を行うもの
である。

10.0

すべり面××××

M1(V1)
×
M2(V2)×M3(V3)
××× M4(V4)M5(V5)×××
M6(V6)×M7(V7)

×

上杭
中杭

アルミテープ(計測ケーブル)

外詰モルタル(1:1)

ビニルテープ10002000@2=4000

歪ゲージ(ゴムプロテクター)

アルミテープ(計測ケーブル)M1(V1)

アルミテープ(計測ケーブル)下杭 L3=12000
4@1000=4000

抑止杭

3000

注入管
中詰モルタル(1:1)

M2(V2)
M3(V3)すべり面
M4(V4)
M5(V5)

M6(V6)

M7(V7)※歪ゲージ位置は山側(M)、谷側(V)共通とする。

図-4 歪ゲージ貼り付け位置図
MAEDA Ryosuke, OIDE Shinji, SUDA Yoshikatsu－ 831 －

12.0
14.0

歪ゲージ
(ゴムプロテクター)

抑止杭

6.0
8.0

図-5 歪ゲージ取り付け位置根拠図

掘削径 φ650
抑止杭 φ500(外径)すべり方向

×:歪量により想定される作用力―:設計で求めた M 図、S 図
M1(V1):観測位置)(3)歪ゲージの設置
歪ゲージは図-7、写真-1 に示すように抑止杭軸方向に２枚、ダミー板に２枚貼り付け、丸型ゴムプ0.0

杭
深 2.0
度 4.0ｍ((2)歪ゲージの設置位置
歪ゲージは設計で想定されたすべり面を境界として、上下面の杭の挙動が最も大きくなる位置を中心に配置した。図-4 に示すように、最も変動が大きくなるすべり面より上下面側には 1.0m間隔で設置し(M1(V1)～M5(V5)が該当)、さらに不動層である岩盤層には 2.0m 間隔で設置(M6(V6)、M7(V7)が該当)した。
歪ゲージ取り付け位置は、図-5 に示すように設計計算で求めた曲げモーメント図、せん断力図にひずみ量変換値を重ねることで、設計値と実測値との対比ができるような配置とし、すべり面の上下面に配置した。
歪ゲージ設置の対象とする抑止杭を図-6 に示す。歪ゲージ設置位置は、本施工対象範囲の内、最も地すべりによる影響が大きい 102,580 測線に近い「B-45」と、すべり面位置の変化点と想定した「B-53」の 2 箇所に設定した。

ロテクターで保護した。プロテクター内は写真-2のようにエポキシ樹脂を充填して防水処理を行った。
B53-M6、V6 及び M7、V7 は杭建込の段階で丸型ゴムプロテクターが孔壁に接触し破損したため、データ採取ができなかった。そこで、杭建込時の杭と地盤との接触でプロテクターが破損しないように、写真-2 のように周囲を保護棒で防護した。
計測ケーブルは写真-3 のようにアルミテープで杭体に固定させ、杭建込時のばらつきや地盤との接触から保護した。

図-6 ひずみゲージ配置図

16.018.0
20.0
22.0
24.0
26.0

4.歪ゲージによる計測結果
計測期間は、季節変動による影響を観察するため、1 年間の計測データを収集する予定である。
今年度は、モルタル打設後の 2020 年 10 月 26 日から最終データ収集日である 2020 年 12 月 10 日までの約 1 ヶ月半を計測期間とし、この間の計測結果を報告する。B-45 杭の歪量を図-8、B-53 杭の歪量を図-9 に示す。
計測期間の歪量は、B-45 で最大約 20μm(図-8、M5)、B-53 で最大約 10μm(図-9、M5) の観測値が確認された。
また、図-10、11 は計測期間の各点における応力変化を時系列にプロットした図である。時間の経過とともに応力の増加傾向が確認され、山側と谷側の応力分布線が交差するすべり面位置から上側においては山側の歪ゲージが圧縮方向、下側においては引張方向という結果であった。これらは、図-12 のように鋼管杭がくさび杭として抑止力を発揮している結果と考えられる。

図-7 歪ゲージ詳細図

ゴムプロテクター
アクティブゲージ

ダミーゲージ

写真-1 歪ゲージ設置状況
5.まとめ①観測期間は短かったが、各観測点における応力は時間の経過とともに増加傾向を示し、くさび杭としての効果が発揮されていると判断する。また、すべり面位置は両杭ともに概ね 3～4 点目間の位置にあると想定され、ほぼ設計値と大差ないことが確認できた。
上述した内容より、概ね設計の考え方及び歪ゲージ設置箇所の妥当性を確認できたが、今後の調査でさらに検証していく必要があると考える。
②歪ゲージは丸型ゴムプロテクターで保護していたが、B-53 においては不動層である岩盤部に接触したため、一部ゲージが破損し測定不能となった。
それを教訓として B-45 では、丸型ゴムプロテクタ
ーの厚さを薄くし、周りに保護棒を設置し改良することで孔壁への接触から保護することができた。

保護棒

エポキシ樹脂充填

写真-2 保護棒設置状況

6.今後の展開
地すべり対策として施工した抑止杭の妥当性等の検証のため、抑止杭にあらかじめ歪ゲージを設置し、すべり面位置の確認及び抑止杭による地すべり対策の効果を検証することを目的とした。設置後の計測期間が約 1 か月半と短期間だったため、すべり面位置の確認及び対策の効果の検証にまでは至っていない。今後、融雪期・雨期まで計測を継続することで、対策工の有効性等が確認できるものと考えている。

MAEDA Ryosuke, OIDE Shinji, SUDA Yoshikatsu－ 832 －アルミテープ

写真-3

全歪ゲージ設置状況

25.0

M：山側
20.0

V：谷側-4(N/MM2)02468015.0-2

11/1山側(M)

11/1谷側(V)

11/15山側(M)11/15谷側(V)12/1山側(M)

12/1谷側(V)

12/10山側(M)12/10谷側(V)10.0-45.0
杭深度(M)

ひずみ量 (μm)

応力-20.0-5.0-6-8

B45-M1
B45-V1

B45-M2
B45-V2

B45-M3
B45-V3

B45-M4
B45-V4

B45-M5
B45-V5

B45-M6
B45-V6

B45-M7
B45-V7

すべり面
位置-10.0-10-12

図-8B-45 歪量観測結果
図-1025.020.0

M：山側
V：谷側-40

B-45 応力分布図
応力(N/MM2)02-246815.010.0-45.0
杭深度(M)

ひずみ量(μm)-20.0-5.0-6-8

B53-M1
B53-V1

B53-M2
B53-V2

B53-M3
B53-V3

B53-M4
B53-V4

すべり面
位置

B53-M5
B53-V5-10.0-10-12

図-9B-53 歪量観測結果

11/1山側(M)

11/1谷側(V)

11/15山側(M)11/15谷側(V)12/1山側(M)

12/1谷側(V)

12/10山側(M)12/10谷側(V)

図-11 B-53 応力分布図
また、当測線では、現在 3 箇所のボーリング孔で歪計測が行われている。今後は歪ゲージ変動量とともに鋼管杭に設置した歪ゲージも計測し、地すべり活動の推移を確認することが望ましいと考える。

移 動土 塊す べり面（引張側） （圧縮側）
山側

謝辞：本論文作成において、（株）砂子組、（株）ドーコン、拓北地下開発（株）にご協力頂いた。ここに記して深謝の意を申し上げます。

参考文献
1) 地すべり鋼管杭設計要領：H20、日本地すべり学会
2) 一般国道４５２号盤の沢道路・五稜道路再評
価原案準備書説明資料：H28、北海道開発局

MAEDA Ryosuke, OIDE Shinji, SUDA Yoshikatsu－ 833 －

（引張側）

（圧縮側）

図-12

谷側

応力方向ｲﾒｰｼﾞ図3）盤の沢地質調査業務：H21、札幌開発建設部
4）中の沢道路構造物詳細設計業務：H27、札幌開発建設部
5）盤の沢道路地すべり対策設計業務：H30、札幌開発建設部
6）盤の沢道路地すべり観測業務：H31、札幌開発建設部