第66回(2022年度)

北海道開発技術研究発表会論文

堆肥混合土を用いたジオテキスタイル補強土壁および特殊ふとんかごの緑化
国立研究開発法人土木研究所 寒地土木研究所 寒地地盤チーム ○佐藤 厚子
国立研究開発法人土木研究所 寒地土木研究所 寒地地盤チーム
林宏親
前田工繊株式会社補強土・排水推進部 技術グループ
久保 哲也
ジオテキスタイル補強土壁を寒冷地で施工する場合の壁面材背面の盛土材や、切土のり面に施工される特殊ふとんかごの中詰め材は粗粒材を使用する。粗粒材は、水分が少ない、栄養分がないなど植物の生育には適していないため緑化が困難となる。そこで、緑化を目的として水分保持能力が高く土壌の物性を改良できる堆肥を、粗粒材に混合して試験施工を行った。植生や変状を調査した結果、緑化の効果が持続され、変状がほとんどないことを確認した。
キーワード：緑化・植生、ジオテキスタイル補強土壁、特殊ふとんかご、堆肥料とした。堆肥は粗粒材に対して体積比が12.5%、25%、50%となるようにバックホウにより混合した。ジオテキ
スタイル補強土壁工法では、鋼製壁面材と混合材料との間に植物の種が付着したシート（植生シート）を設置す
寒冷地では、ジオテキスタイルを用いた壁面緑化タイるのでここでも設置した。なお、ジオテキスタイル補強プの補強土壁（以降本文ではジオテキスタイル補強土壁1)と称す）が凍上により変形する事例が報告されている 。 土壁盛土上部からの寒気を遮断するために盛土の上部に厚さ10cmの断熱材を配置し、さらにその上を50cm火山凍上による変状を抑制する方法として、国土交通省北海道開発局では補強土壁工法を施工する場合、壁面材背面に凍上抑制材を設置する2) 。また、切土のり面の湧水対
表-1 ジオテキスタイル補強土壁の壁面材背面の策や切土のり面崩壊後の復旧対策工として、中詰め材に盛土の基本物性値粗粒材を用いる特殊ふとんかごを施工することがある3)。
粗粒材は、水分が少ない、栄養分がない、土壌として硬盛土材
粗粒材 火山灰いなど、植物の生育には適していない性質4)があるため、32.8002.470
土粒子密度 ρs(g/cm )ジオテキスタイル補強土壁面や特殊ふとんかご上面の緑
自然含水比 wn(%)
6.32
47.0
化が困難となる。そこで、このような場所を緑化する目
コンシステンシー限界
N.P.
N.P.
的で、水分や肥料成分の保持能力が高く土壌の物性を改地盤材料の分類記号
G-S
SVG
凍上速度(mm/h)
0.27
良できる堆肥を粗粒材に混合して、試験施工を行いその凍上性判定
中位効果を確認した。さらに堆肥は空気を多く含み断熱効果

1. はじめにが期待されることから凍結深さも確認した。本報告は、その結果を紹介するものである。
表-2 堆肥の性状

2. 試験方法(1) 施工方法a)ジオテキスタイル補強土壁
ジオテキスタイル補強土壁は、火山灰を材料として北向きに施工されており、寒冷地の仕様として壁面から1mまで凍上抑制材として中詰め材80mm級の粗粒材で置換している。この中詰め材を粗粒材と堆肥を混合した材
SATO Atsuko, HAYASHI Hirochika, KUBO Tetsuya
-260-

項 目
窒素リン酸
カリ
炭素窒素比
有機物の含有量
水分含水率性 状
1.2%
0.5%
0.3%
35 以下
70%
60%

原料

広葉樹および針葉樹の樹皮を主原料(89%以上)として、鶏糞、尿素を加えて堆積腐熱させたもの

b.側面図

2400
2400

2400
2400

2400
2400

CASE-1

CASE-2

CASE-32400
2400
CASE-4100
3@600=1800

3×600=1800
3@600=1800←北1200CASE-5

断熱材

植生シート

補強材

粗粒材
変位の測定

10cm

鋼製壁面材

1:0.3

鋼製壁面材
鋼製壁面材

500

a.正面図

火山灰
温度センサー

1000

9600
10800

2000

変位測定装置
温度センサー

図-1 ジオテキスタイル補強土壁の形状

表-3 植生シートの仕様（1m2 あたり）項 目クリーピングレッドフェスク
トールフェスク
バミューダグラス
レッドトップススキ
メドハギ
ヨモギ
ヤマハギ（ 皮取り）
ヤマハギ（ 皮付き）
化学肥料
土壌改良資材

タイル補強土壁の形状を図-1に示す。また、植生シートの仕様を表-3に、試験施工のケースを表-4に示す。
b)特殊ふとんかご
特殊ふとんかごは、湧水の多い切土のり面ののり面保護工として中詰め材に80mm級の粗粒材を用いて南向きに施工されたものである。この特殊ふとんかごの一部について粗粒材に堆肥を混合した材料とした。また、緑化の比較のために、肥料の入った袋をマット状にして堆肥を混合していない特殊ふとんかご2箇所の上に設置した。
そのうち一方ではマットの上に種子を付着させている。
堆肥は、粗粒材に対して体積比が12.5%、25%、50%とな規格
2.63g
5.35g
0.68g
0.04g
0.13g
2.37g
0.23g
0.37g
0.53g
80.0g
20.0g

表-6 植生マットの仕様（1m2 あたり）表-4 ジオテキスタイル補強土壁の種類

名称
CASE-1
CASE-2
CASE-3
CASE-4CASE-5

盛土の土質
粗粒材
粗粒材
粗粒材
粗粒材
火山灰

項 目
ハードフェスククリーピングレッドフェスク
ケンタッキーブルーグラス
化学肥料
土壌改良資材
有機質材
保水剤
厚さ

堆肥混合率(%)
0.0
12.5
25.0
50.0
0

規格
4.0g
13.0g
4.0g
620g
6260g
1320g
14g
2～3cm

表-5 特殊ふとんかごの材料および地盤の基本物性値

材料
土粒子密度 ρs(g/cm3)
自然含水比 wn(%)
コンシステンシー限界
地盤材料の分類記号

中詰め材
2.758
6.51
N.P.
G-S

表-7 特殊ふとんかごの種類

切土地盤
2.381
14.1
N.P.
S-F

灰で覆土した。ジオテキスタイル補強土壁の盛土材料の基本物性値を表-1に、堆肥の性状を表-2に、ジオテキス
SATO Atsuko, HAYASHI Hirochika, KUBO Tetsuya
-261-

名称
堆肥混合率(%)
CASE-a0.0
CASE-b12.5
CASE-c25.0
CASE-d50.0
CASE-e0
CASE-f0

植生マット
なし
なし
なし
なし
あり
あり

種なし
なし
なし
なし
なし
あり

200

←南1:1.2

植生マット

切土地盤
10cm

100 100 100200
CASE-b
CASE-eCASE-f
CASE-a

温度センサー200
CASE-c200
CASE-d

特殊ふとんかご温度センサーCASE-e

a.正面図

b.側面図
図-2 特殊ふとんかごの形状るようにバックホウにより混合した。切土のり面と中詰め材の基本物性値を表-5に示す。堆肥は表-2と同じである。植生マットの仕様を表-6に、試験施工の特殊ふとん
かごのCASEを表-7に示す。また、特殊ふとんかごの形状を図-2に示す。

項目、調査方法、計測間隔、および計測期間を示す。

3. 調査結果(1) 堆肥混合による緑化の効果
ジオテキスタイル補強土壁および特殊ふとんかごは構造的に安定しているため緑化の目標は景観的な観点より、過去の調査結果5)から60%以上とした。
a) ジオテキスタイル補強土壁
ジオテキスタイル補強土壁の施工から9年間の植被率
して垂直方向に温度センサーを 10cm 間隔で設置した。 の変化を図-4に、植物の生育状態の例を写真-1に示す。
施工翌年の4月中旬の時点で、各CASEでは植物は発芽しさらに、ジオテキスタイル補強土壁では粗粒材とは異ていなかった。6月上旬では、CASE-1、CASE-2では植物なる材料を最大 50%の体積で施工したことから、時間経はほとんど発芽していなかったが、CASE-3、CASE-4、過により体積が変化し壁面が変状することが考えられた
CASE-5では植物の発芽が認められた。全体の傾向としので、壁面の変位も測定した。表-8 に、施工時期、調査て、植被率は春から夏にかけて高くなり、秋から冬にかけて植物が枯れるため低くなることを毎年繰り返した。
葉の占める割合
植生シートには、多年草の種子が混合されていたこ(2) 調査方法
植物の生育状況として、植被率を測定した。植被率は図-3に示すように施工面積あたりに占める植物の葉の面積である。
ジオテキスタイル補強土壁では各ケースの中心部付
近、特殊ふとんかごではかごの中心付近にのり面に対植被率(%)=とから、これらが冬期間にも生育し、完全に枯死しなかったと思われる。CASE-5、CASE-4で施工翌年の8×100月に、CASE-3で2年後の6月に、CASE-2で2年後の7月下旬に目標値である植被率60%を超えた。CASE-1では、植被率は40%程度までになったが、施工9年目までの調査した期間では目標値を達成できなかった。CASE-1～

施工面積

図-3 植被率

表-8 ジオテキスタイル補強土壁および特殊ふとんかごの調査関連項目

工種

施工時期

ジオテキスタイル補強土壁

2011.11.15

特殊ふとんかご2014.12.16

調査項目
植生調査
変位量
地中温度
植生調査
変位量
地中温度

SATO Atsuko, HAYASHI Hirochika, KUBO Tetsuya
-262-

調査方法
目視
計測
自動
目視
自動

計測間隔
3 回/年程度
2 回/月程度
1 回/時間
3 回/年程度
1 回/時間計測期間
2012.4～2020.6
2011.12～2018.4
2011.12～2018.5
2015.5～2017.8
2014.12～2016.3

100

植被率(%)

8060

CASE-1
CASE-2
CASE-3
CASE-4CASE-560%

40200
201220142016
2018
観測時期（年）

2020

図-4 補強土壁の植被率の変化

写真-1 補強土壁の植被率の変化

CASE-4とCASE-5では、施工6～7年目(2017年～2018年)に全体的に植被率が低くなったが、その後植被率は高くなる傾向が見られた。粗粒材に堆肥を混合することにより、ジオテキスタイル補強土壁面を緑化できることを確認した。堆肥の混合率25%以上で施工2年後に植被率がほぼ60%となり、その後大きく低下しなかったことから、この箇所でジオテキスタイル補強土壁を緑化できる堆肥混合率は25%であった。
b) 特殊ふとんかご
特殊ふとんかごの施工から3年間の植被率の変化を図5に、植物の生育状態の例を写真-2に示す。植被率は春から夏にかけて高くなり秋から冬にかけて10%程度低くなったが、全体的には時間の経過とともに高くなる傾向が見られた。
特殊ふとんかごでも、ジオテキスタイル補強土壁と同様に堆肥混合率が高いほど植被率も高くなる傾向が見られたが、調査した3年間ではどの混合率でも目標植被率を満足することはできなかった。なお、この箇所では、CASE-f以外は、種子を混合していないことから、特殊
ふとんかごの植物の生育は、施工箇所周辺の植物の種子が飛来して生育したと考えられる。CASE-b、CASE-c、CASE-dの堆肥を混合した特殊ふとんかごでは、CASE-fの種子を混合していないケースよりは植被率が低いものの、CASE-eの種子がないケースよりも植被率が高いことから、周辺から飛来した植物の種は、堆肥を混合した中詰め材の方が、植生マットよりも植物の種が活着しやすい環境にあったといえる。堆肥を混合することにより粗粒材であっても無播種でも緑化が期待できる。
(2) 堆肥混合による盛土内の凍結深さの影響
a) ジオテキスタイル補強土壁
ジオテキスタイル補強土壁の壁面からの凍結深さを図SATO Atsuko, HAYASHI Hirochika, KUBO Tetsuya
-263-

100

CASE-aCASE-b
CASE-cCASE-dCASE-eCASE-f

植被率（％）

8060
4060%

2002015/5

2016/52017/5

観測時期（年/月）
図-5 特殊ふとんかごの植被率の変化

写真-2 特殊ふとんかごの植被率の変化

表面からの凍結深さ(cm)-6 に示す。凍結深さは、温度センサーにより計測した盛土内の温度から計算により比例配分して0℃未満となる深さを推定した。1年目を除いてCASE-1よりもCASE-2～
CASE-4の凍結深さは浅くなり、堆肥混合による凍結深さの低減効果が認められたが、堆肥の混合率と凍結深さとの関係は明確ではなかった。
b) 特殊ふとんかご
特殊ふとんかご下の地盤の凍結深さを図-7に示す。凍結深さは温度センサーにより、計測した地盤内の温度から計算により比例配分して0℃未満となる深さを推定し

0200

20040-20060-400

80100
2011/11-600
日平均気温の累積値
2013/112015/11観測日(年)-800
2017/11図-6 ジオテキスタイル補強土壁の凍結深さ

SATO Atsuko, HAYASHI Hirochika, KUBO Tetsuya-264-CASE-1CASE-2
CASE-3
CASE-4100

10020-100

30-200日平均気温の累積値

40
2014/122015/2

2015/4日平均気温の累積値(℃･days)

地盤の凍結深さ（cm）

0CASE-a
CASE-b
CASE-cCASE-dCASE-eCASE-f-300

2015/6

2015/8観測時期（年/月）

壁面の変位(cm) 外側→

図-7 特殊ふとんかごの凍結深さ

1.5
1.00.5
CASE-1
CASE-2
CASE-3
CASE-1

0.0-0.5
2011201220132014 2015 2016
観測時期（年）

2017

2018

図-8 ジオテキスタイル補強土壁の壁面の変位た。特殊ふとんかごについても、切土地盤内の凍結深さは堆肥の混合率とは関係性がみられなかった。しかし、マットのあるCASE-eでは、マットのないCASE-aと比べて10cm程度凍結深さが浅くなった。使用したマットには、2～3cmの厚さの土壌改良材が多く含まれており、この中に空気も存在することから、断熱効果があったと思われる。

① 粗粒材に堆肥を混合した材料を使用することにより、ジオテキスタイル補強土壁や特殊ふとんかごについて、変位をともなわずに持続的に緑化できることがわかった。
② 特殊ふとんかごでは粗粒材に堆肥を混合した材料を使用することにより、飛来種子を待ち受けて緑化する場合でも適用が期待できることがわかった。

(3) 変位
ジオテキスタイル補強土壁の壁面の変位を図-8に示す。 謝辞：本調査にあたり、国土交通省北海道開発局釧路道路事務所の関係各位には現場の提供および施工にご協力
全体の傾向として、時間の経過とともに壁面は外側に押をいただきました。ここに厚くお礼を申し上げます。
し出す形で変位した。7冬期経過後の変位は最大でCASE-2の1.3cmであり、CASE-1での1.1cmと比較しても、堆肥混合により夏期、冬期ともに変位が大きくなるとい
参考文献
1) 吉田浩一、新村淳一、鈴木輝之：寒冷地におけるジオテキう事実は認められなかった。これらのことから、堆肥のスタイルを用いた補強土壁の壁面材変形の報告、第 44回地有無は壁面の変状には影響しないようである。
盤工学会研究発表会、pp.809-810、2009.7.
また、特殊ふとんかごについては目視ではあるが、3
2) 北海道開発局：北海道開発局道路設計要領第１集道路第 7
年間の調査期間では、変位はみられなかった。
章擁壁、1-7-42、2022.4.

４．まとめ
積雪寒冷地におけるジオテキスタイル補強土壁および特殊ふとんかごの緑化に関する実験を行った。
その結果、次のことがわかった。

3) 北海道開発局：北海道開発局道路設計要領第１集道路第 4章のり面保護工、1-4-24、2022.4.
4) 国立研究開発法人土木研究所：北海道の道路緑化に関する技術資料（案）2020 年度改訂版第 4 章樹木の植栽、4-21、2021.3.
5) 佐藤厚子、磯部圭吾、瀬能博之：高分子吸水材による緑化工法、第 21回日本道路会議論文集、pp.102-103、1995.

SATO Atsuko, HAYASHI Hirochika, KUBO Tetsuya-265-