沿岸技術研究センター論文集

No.17(2017)

那覇空港滑走路用埋立材料の改質処理方法の検討について
森 晴夫*・中野 則夫**・前里 尚***・菅野 雄一***** （一財）沿岸技術研究センター

調査部 主任研究員** 前 （一財）沿岸技術研究センター

業務執行理事*** 内閣府 沖縄総合事務局 那覇港湾･空港整備事務所 那覇空港新滑走路整備推進室 調査課長**** 復建調査設計(株) 東京支社 第一技術部 地盤環境課 課長

平成 31 年 12 月の開港を目指して那覇空港の滑走路増設事業が進められている．
現在，護岸工事がほぼ完成し，Ⅱ，Ⅲ工区では埋立工事が先行して行われている段階にある．土工量は約 1,000 万 m3 と大規模であり，かつ急速な埋立施工が要求されている．平成 27 年度埋立技術検討委員会により，埋立材料（岩ズリ等）の効率的な施工方法に関する技術的知見が得られたが，その一方では現在の施工工程による材料調達面から基本施設直下に岩ズリを全面投入する事が厳しくなることが予想されるため，粘性土を主とする公共残土，空港残土の活用の可能性を確認する必要性が発生した．このため空港施設の性能を満足するための材料改質及び急速施工を可能にする地盤造成技術の検討を行った．
本報告では，公共残土，空港残土の活用に向けて材料の改質方法および転圧方法について，室内試験・転圧試験を通じて検討した結果を報告する．
キーワード : 滑走路，改質，転圧試験，公共残土，空港残土，固化材，岩ズリ，購入砂

1. はじめに
那覇空港滑走路増設事業に係る埋立工事に向けて，空港近くに仮置きしている公共残土や空港残土（以降，残土）の活用の可能性を確認するため，空港施設の性能を満足するための改質方法および施工方法の検討を行った．改質土は，図-1 の気中部（DL+3.0m 以上）の滑走路及び誘導路下部への使用を前提として検討した．
改質土の転圧試験において，当初は空港施設の性能を満足するための評価の一つとして，空港土木工事共通仕様書(以降，共通仕様書)に定められている締固め度（RI 計測，Dc=92％以上）を路床部の目標値とした．改質土の転圧試験を行っている中で，目標値を満足するように転圧回数を増やしたり加振するなど行ったが，所要の締固め度を満足することが難しいことが判明した．このため有識者による委員会及び国土技術政策総合研究所の意見を踏まえて，今回の転圧試験の目標を，締固め度から強度（CBR）重視に変更した試験を実施し，転圧方法，品質管理方法を提案した．検討の流れを図-2 に示す．
有識者等からのヒアリングでは，「①CBR の発現が確認できれば，厳密に締固め度 92％を満足する必要はな
い．②共通仕様書は標準であり，各空港の特性や材料の状況に応じて適切な管理方法を定めることができる．
③改質土の適切な締め固めを行い，所要の CBR が確保できるよう管理を行った場合，航空機の載荷による大きな圧密沈下は想定しなくてもよい．
」との意見であった．
残土の土質特性及び改質土の特性把握
路床の管理目標値の設定(締固め度からCBR重視へ)

改質方法及び転圧方法の検討
本転圧試験or試転圧試験
目標値

気中部委員会及び国総研ヒアリング
水中部

転圧仕様及び品質管理方法の提案

図-1 滑走路横断図（気中部と水中部）

図-2 検討の流れ- 41 -

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No.17(2017)

2. 改質材について

2.2 改質試験結果

2.1 空港残土，公共残土の物理特性使用する残土（約 60 万 m3）は，図-3 の箇所に仮置きされているもので，図-4 に粒度分布，図-5 に土質特性を示す．各地山で区画２，区画５，区画 ９を代表区画として土質特性を確認した．区画２と区画５の残土は，沖縄在来の特殊土でニービと呼ばれ，砂岩風化土を主体とし，細粒分含有率（Fc）は 64％程度で粘性土に分類される．
またスレーキング率も 90％以上と高い．
区画９の残土は，沖縄在来の特殊土で島尻層群泥岩（クチャ）で，Fc は 93％程度で粘性土に分類される．スレーキング率は 90％以上と高い．残土の粒度分布などバラツキがあるものの区画５及び区画９の２種類を代表として分類した．また，区画５及び区画９の残土は，表-1 に示すように空港の路床材料で使用するために必要な修正CBRが基準値(10％)以下で改質が必要である．

残土の改質は，表-1 に示すように消石灰や普通セメント及び購入砂を添加する方法とし，その改質効果を確認するために室内試験を行った．表-1 に設計 CBR，修正 CBR,スレーキング率を示す．消石灰や普通セメントを固化材として添加した場合は，少量の添加量で修正 CBR が 10％を超え，設計 CBR も十分に大きいことが確認できた．このため現場の添加量は，最小添加量１)とし，消石灰 30kg/m3，セメント 50kg/m3 とした．しかし，購入砂のみを混合する場合は，混合割合を増加させても修正 CBR は 10％前後と小さい値となった．
また，現場の転圧試験で所要の締固め度を満足できないことから購入砂や岩ズリを混合し，図-6 のように粒度分布の勾配を緩やかに改善し CBR 試験を行った．
表-1 改質試験ケースと結果
対象残土添加材－消石灰

区画5普通セメント購入砂－消石灰

区画９購入砂通過重量百分率（％）

図-3 残土の採取場所
10090807060504030201000.001

普通セメント○△□

区画２区画５区画９添加量(kg/m3)
0.0
18.2
36.4
54.6
18.2
36.4
54.6
479.0
957.0
1436.0
0.0
16.6
33.2
49.8
99.6
16.6
33.2
49.8
100.8
423.0
845.01268.0

設計CBR 修正CBR
(%)
(%)
2.0
20.8
36.742.28.7
30.9
34.9
2.7
9.7
18.8
5.0
33.0
56.7
83.7

5.8
39.0
61.6
67.7
37.4
50.5
106.9
9.3
10.1
11.0
2.2
13.6
41.5
53.7

25.1
39.4
65.1

9.4
20.3
30.9

6.1
8.1
11.2

7.0
9.4
10.2

スレーキン
グ率(%)

破砕後の残土岩ズリ25%
岩ズリ50%

0.075mm0.01

0.1110100区画 5粒径(mm)

図-4 残土の粒度分布

破砕後の残土岩ズリ25%
岩ズリ50%区画 9

図-5 残土の土質特性
図-6 粒度改善(岩ズリ混合の場合)- 42 -

99.2
98.1
6.4
2.3
98.7
34.3
15.3
99.2
98.6
99.0
98.8
99.1
94.686.5
77.5
99.0
94.6
79.9
36.8
98.0
99.499.2

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粒度改善した配合での強度変化（修正 CBR）を図-7に示す．
修正 CBR は，区画５及び区画９とも購入砂 50％及び岩ズリ 50％を混合し，消石灰，セメントを加えたものはいずれも 10％以上となった．

No.17(2017)との混合を行う．
想定される施工の流れを図-9 に示す．
(2) 破砕混合状況
回転式破砕混合機を用いて，破砕した残土の状況を
写真-1 に示す．図-10 の粒度分布に示すように破砕混合機を用いると，区画５では大粒径の礫は概ね破砕され，砂質土状になった．区画９残土では，大粒径の礫は概ね破砕されているが，５cm 程度の礫は残った．

図-7 強度変化（修正 CBR の比較）
写真-1 残土の破砕状況

3. 現地転圧試験

区画 5

3.1 質処理(1) 改質処理方法
改質処理方法には，スタビライザーなどによる原位置混合方式，土質改良機などの中央混合方式がある．
残土は，粘土分を多く含み, 塊状（最大粒径 300mm 以下）のものも搬入されることも想定されるため，適用粒径や品質のバラツキに繋がる恐れがある．このため，混合前に粒度調整（破砕）が必要と考え，破砕＋混合による改質方法を前提とし，適応粒径，施工単価，改質土の品質の安定性から図-8 に示す回転式破砕混合方式を選択した．回転式破砕混合方式は，土砂を高速回転するチェーンの衝撃力により破砕し，同時に添加材

区画 9

図-10 残土の破砕後の粒度分布

3.2 転圧試験

図-8 回転式破砕混合方式(1) 転圧試験について
転圧試験は，図-11 に示す範囲で破砕混合した改質土を厚さ 35cm で撒きだしてバックホウで整地し，厚さ30cm 程度の盛土を作成する．その後，ローラで転圧し密度及び現場 CBR 等を計測した．

図-9 施工の流れ
図-11 転圧試験実施例- 43 -

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No.17(2017)(2) 室内 CBR と現場 CBR の関係
現場での品質管理は，締固め度の管理が有効であ
ステー
含水比転圧
残土添加材
転圧装置
締固め度 現場CBRるため，S-4
では，改質土の CBR=20％に相当する締調整ジ
回数
固め度 Dc を求めるため室内 CBR（修正 CBR 試験と同なし
タイヤローラ683.0
31.6
普通セメント S-1
普通セメント なし
タイヤローラ881.635.4
様な試験を突固め回数を変えて実施）及び現場 CBR
普通セメント なし
タイヤローラー
1686.2
普通セメント なし
大型振動ローラ(振動なし)
1690.3と締固め度の関係を整理した．例えば，区画５の購
消石灰なし
大型振動ローラ(振動なし)
3288.6
入砂 50％+高炉セメント B 種の場合の CBR 試験結果
消石灰購入砂１－50% なし
大型振動ローラ(振動なし)
3288.5S-2 消石灰購入砂１－50% なし
大型振動ローラ
3292.8と締固め度の関係を図-12 に示す．CBR=20％に相当
消石灰
購入砂１－50% あり
大型振動ローラ
692.4
消石灰
購入砂１－25% あり
大型振動ローラ
3291.0
する締固め度は，室内試験結果では 81.8％と推定さ
消石灰
岩ズリ50%
あり
大型振動ローラ
1296.6
区画5れる．この CBR=20％と締固め度 81.8％の位置を原点
消石灰
岩ズリ25%
あり
大型振動ローラ
1294.0消石灰
購入砂2－50% あり
大型振動ローラ
1691.719.8に４つに分割される象限において，第１象限
消石灰
購入砂2－100% あり
大型振動ローラ
1293.7
17.0
S-3 消石灰購入砂3－50% あり
大型振動ローラ
1492.7
30.7（CBR=20％以上と締固め度 81.8％以上）であれば適
消石灰
岩ズリ50%
あり
大型振動ローラ
896.7
55.2
なし
岩ズリ50%
なし
大型振動ローラ
1096.6
10.6
度な締固めで CBR が満足できる．一方，第１象限以高炉B
岩ズリ50%
あり
大型振動ローラ
695.5
63.5
外の象限にある場合は何らかの対策が必要と考えら
高炉B
岩ズリ50%
あり
大型振動ローラ
8100.134.7
S-4
高炉B
購入砂50%
あり
大型振動ローラ
690.7
64.2
れる．例えば，第 3,4 象限は転圧回数を増やし締固
高炉B
購入砂50%
あり
大型振動ローラ
893.1
49.6
普通セメント なし
タイヤローラ
682.8
15.6
め度を上げる必要があり，第２象限は，締固め度はS-1
普通セメント なし
タイヤローラ
883.2
21.5
満足できるが強度不足が考えられ固化を促進するな
普通セメント なし
タイヤローラー
1683.3
普通セメント なし
大型振動ローラ(振動なし)
1691.9
どの対策が必要と考えられる．
消石灰なし
大型振動ローラ(振動なし)
3279.5
消石灰
購入砂１－50% なし
大型振動ローラ(振動なし)
3290.5
S-2
S-3 及び S-4 の場合の区画５と区画９の現場の転消石灰
購入砂2－50% なし
大型振動ローラ
893.2
消石灰
購入砂2－50% あり
大型振動ローラ
1493.5
圧試験結果と室内試験から CBR=20％に相当する締固区画9
消石灰
岩ズリ50%
あり
大型振動ローラ
893.9
め度を表-3 と表-4 に示す．各ケースで転圧回数は異消石灰
岩ズリ25%あり
大型振動ローラ
1294.4消石灰
購入砂2－50% あり
大型振動ローラ
895.3
68.3
なるが，現場 CBR は，ほぼ 20％以上であった．そのS-3 消石灰岩ズリ50%
あり
大型振動ローラ
1094.922.3
なし
岩ズリ50%
なし
大型振動ローラ
893.3
27.2
時の締固め度は室内試験 CBR=20％に対応する締固め
高炉B
岩ズリ50%
あり
大型振動ローラ
691.1
45.1
高炉B
岩ズリ50%
あり
大型振動ローラ
897.7
70.9
度を全てのケースで上回る結果となった．
S-4
高炉B
購入砂50%
あり
大型振動ローラ
694.639.8
また，転圧回数毎の締固め度を計測した試験結果
高炉B
購入砂50%
あり
大型振動ローラ
897.649.1※締固め度はSRIDによる測定結果である。
を用いて，表-3 と表-4 の最下段に転圧回数６回での※現場CBRはﾌﾟﾗｲﾑｺｰﾄありの値，養生は消石灰6日，セメント3日
締固め度を整理した．その結果，全てのケースで室内試験 CBR=20％に対応する締固め度を全て上回るこ
表-2 に転圧試験ケースと結果を示す．転圧試験は大とから６回転圧で所要の品質を確保できることが分かきく４つのステージ（S-1 から S-4）で行った．
った．ただし，次項に示す自動走査式 RI 密度水分計
S-1：先ず，室内試験結果を踏まえ区画５，区画９の(SRID)と砂置換での乾燥密度の比較結果より室内試験残土に普通セメントを混合し転圧試験を実施した．改の締固め度は SRID での締固め度にあわせるため＋質土は時間とともに強度が増加することを考慮して，2.5％としている．
３日間養生した後に現場 CBR を計測した．しかし，転圧回数を増やしても締固め度が高まらないという結果
第 2 象限 第 1 象限となった．
S-2：このため，購入砂の混合により粒度改善すると
第 3 象限 第 4 象限
ともに，転圧機をタイヤローラから起振力のある大型振動ローラに変更して小規模の試転圧試験を行った．
S-3：締固め度 Dc が 92％を超えることが確認された
改質土を対象に転圧試験を実施した．転圧試験の結果
は，購入砂(50％)と消石灰(30kg/m3)を混合した改質土で締固め度が 92％を超え，現場 CBR が 20％以上となったが，転圧回数が 14 回と非効率な結果となった．
S-4:前述の通り委員会での意見や国総研へのヒアリングにより，現場CBRを重視した転圧試験を実施した．
これにより現場 CBR が満足できる締固め度を求めることとした．なお，ポルトランドセメントでは六価クロ
図-12 CBR と締固め度の関係
ム溶出量が基準値を超えるため，固化材については高(区画5の購入砂50％+高炉セメント B 種の場合)
炉セメント B 種を添加材とした試験を追加した．
表-2 転圧試験結果- 44 -

沿岸技術研究センター論文集することとし，①を満足できれば次工程とした．表-6に現場 CBR20％以上を満足する締固め度の管理目標値を示す．

表-3 区画５転圧試験及び CBR 試験結果の整理

岩ズリ

No.17(2017)

表-5 残土の改質及び転圧方法

岩ズリ

改質土の作成改質・混合施工機械
回転式破砕混合機
添加材・添加量
高炉セメントB種（50kg/m3）
混合材料
購入砂50%または岩ずり50%
撒出し・転圧施工方法
締固め施工機械
撒出し厚転圧回数
転圧施工

表-4 区画９転圧試験及び CBR 試験結果の整理

表-6 現場 CBR20%以上を満たす目標締固め度
残土岩ズリ

大型振動ローラー
30cm（仕上り層厚25cm程度）
6回を標準転圧5回から加振

岩ズリ

区画5区画9混合材
岩ずり50%
購入砂50%
岩ずり50%
購入砂50%

管理目標値（締固め度Dc）
89%以上
85%以上
89％以上
90%以上

圧縮量(圧縮率)＜参考値＞
3.5cm (11%)
2.5cm (8%)
5.0cm (16%)
4.0cm (13%

※改質土は、高炉セメントB種を50kg/m3添加する。（添加量は残土乾燥重量に対し約5%である。）※圧縮量（圧縮率）は転圧回数6回での撒出し層厚30cmに対するものである。
※締固め度はSRIDでの計測値※転圧撒出しすることなく存置する場合、路床への雨水の浸入低減のため、プライムコートを塗布する。

5. 留意事項及び課題(3) SRID と砂置換での乾燥密度の比較
転圧試験では密度の精度を確認するため，砂置換法でも直接密度を測定した．図-13 に砂置換より求めた締固め度と SRID での締固め度の関係を示す．SRID は砂置換よりも締固め度は平均 2.5％と高く計測
図-13 SRID と砂置換密度されることが分かった．

4. 施工管理方法について（1）改質土の作成及び撒き出し・転圧方法
本空港に有効な残土の改質及び転圧方法を表-5 に示す．改質土の破砕混合方法は回転式破砕混合機とし，添加材については，消石灰は高炉セメント B 種よりも高価であること，養生期間が６日間であり施工工程への影響が大きいことから高炉セメント B 種を選定し，購入砂または岩ずりを 50％混合する方法とした．撒き出し厚を 30cm とし，転圧方法は大型振動ローラで６回転圧とし５回目以降を加振することとした．
（2）施工管理方法
改質土の施工管理は，1600m2（40m×40m）毎に４箇所の頻度で SRID を用いて締固め度を測定し，① ４点の平均値が管理目標値を満足し，かつ②２点以上が管理目標値を満足であれば次工程へ進む方法とした．管
理目標値を満足しない場合は，その箇所を２回再転圧

今後，本施工前に，現場 CBR と締固め度（転圧回数）を確認すること，また，本施工では一定の頻度で現場CBR の確認を行うことが必要である．さらに，添加材で高炉セメント B 種以外のものを用いる場合や撒出し層厚を厚層化する場合には，試験施工を行い所要の性能を満足できれば可能と考えられる．

6. おわりに
本検討は，まだ埋立材料の数量・調達について未確定な部分が多い中，一定の成果が得られたと捉えているが，引き続き検討しなければならない課題があり，それらの検討を進めて行くことが埋立事業の円滑な進捗に寄与するものと考える．

謝辞
本報告は，内閣府沖縄総合事務局那覇港湾･空港整備事務所発注の那覇空港滑走路増設埋立検討調査業務の成果の一部をまとめたものである．検討にあたっては，
那覇空港滑走路増設技術検討委員会（委員長：放送大学 池田先生）の各委員，沖縄総合事務局那覇港湾･空港整備事務所の関係者から貴重なご意見，ご指導をいただきました．ここに厚く御礼申し上げます．

参考文献：
1) セメント石灰による地盤改良マニュアル(日本石灰協会)，
セメント系改質材による地盤改良マニュアル(セメント協会)- 45 -