第64回(2020年度) 北海道開発技術研究発表会論文

路面下空洞の発生傾向について-平成30年北海道胆振東部地震発生後2年の現状建設部 道路維持課
建設部 道路維持課○萩野 皓介吉田 充秀

北海道開発局では地中レーダー探査にて国道の路面下に発生した空洞を早期に発見することで道路陥没事故を未然に防ぐ取組をしている。平成30年北海道胆振東部地震は震度7を記録し、甚大な被害をもたらした。地震発生約3週間後には震度が大きい箇所を中心に路面下空洞を調査し、地震発生翌年においても同地区の調査・分析を行った。本研究では大規模地震発生から2年後の調査結果も交え、空洞の発生傾向を報告するものである。
キーワード：路面下空洞、北海道胆振東部地震とにより、地中の空洞の探査を行う。路面下空洞調査では、一般交通に支障を及ぼさないよう、走行速度40[km/h]以上で探査可能な性能を有している路面下空洞
路面陥没は突然発生し、道路交通へ影響を与えるのみ探査車(写真-1)を用いて計測し、送受信アンテナを用いならず、人家への被害を与える重大な事故につながる可て地表面を移動しながら連続的に測定する(図-1)。路面能性がある。令和2年10月に東京都調布市で発生した住宅街での大規模陥没では、道路の通行止めの実施に加え、 下空洞探査車は、縦50[cm]×横50[cm]×厚さ10[cm]以上かつ探査深度1.5[m]程度までの空洞を探査できるものを使
家屋損傷をはじめとする被害が確認されている1)。このような路面陥没を防ぐために、道路管理者は日常的な道用した。本研究では、胆振東部地震の影響範囲のうち、震度の大きい地域を中心に調査を行い、異常信号が検知
路パトロールなどの路面の目視点検に加えて、道路保全維持管理業務の一環として路面下空洞探査車などを使用された箇所について空洞として扱っている。
し、路面下に発生した空洞を早期に発見することで、路面陥没事故を未然に防ぎ、安全・円滑な交通の確保に取り組んでいる。
また、平成30年9月6日に発生した平成30年北海道胆振東部地震(以下胆振東部地震)は、北海道において初となる震度7を観測し、甚大な被害をもたらした。地震による空洞の発生が懸念されることから、胆振東部地震後、震度の大きい箇所を中心に、国道の路面下空洞調査を実施した。昨年度までに、平時と比較して地震の影響が大
写真-1 路面下空洞探査車
きい区間では、地震直後は空洞の新規発生、拡大・上昇の変化が著しく、地震1年後においても新規発生、拡大・上昇などの変化がみられていることが確認されている2)。本研究では、地震発生後2年経過した調査結果を踏
まえ、胆振東部地震の影響を受けた箇所における空洞の発生傾向を報告するものである。

1. はじめに2. 路面下空洞調査の原理
路面下空洞調査は、地中に電磁波を放射し、電磁波の地下物体からの反射を利用して地下の状況を高速かつ高精度に可視化することができる地中レーダ探査装置を用いて調査を行う。電磁波は電解する媒質の電気的性質の異なる層において、反射するとともに振幅・速度が変化する。その性質を用いて、アンテナより放射された電磁波が電気特性の異なる境界で反射した電磁波を捉えるこHAGINO Kosuke, YOSHIDA Mitsuhide－ 582 －

図-1 電磁波を用いた空洞探査のイメージ図

3. 空洞の道路陥没危険度の評価
過年度までの探査結果を元に、調査した空洞の広がり短辺および空洞の発生深度から空洞の陥没危険度の評価を「A、B、C」の3段階で行っている(図-2)。今までの調査実績より、路面下空洞調査実施箇所のうち、路面変状の確認がされた箇所の多くは空洞の発生深度が0.3[m]より浅い箇所で発生しており、空洞の陥没危険度がより高いことが分かっている。

図-3 胆振東部地震の震度分布及び調査区間

図-2 空洞の道路陥没危険度の評価

4. 路面下空洞調査の実施箇所について
本研究では地震による空洞の発生傾向をふまえて、地震の影響が継続する期間を確認することを目的としている。平成27年度、平成28年度の調査において、胆振東部地震の影響範囲において路面下空洞調査を実施していた。
その後平成30年9月6日に胆振東部地震が発生し、地震発生約3週間後(以下地震発生直後)、地震発生1年後、地震発生2年後において、特に震度の大きい地域を中心に調査を実施した(図-3)。また、本研究の調査時系列を図-4に示す。
本研究では地震発生前と地震発生直後、1年後、2年後に調査した結果を基に、空洞の発生傾向や空洞発生率、空洞の変化、空洞の道路陥没危険度に関して地震前後の比較や分析を行う。

図-4 本研究における調査時系列

5. 地震被災区間の空洞発生状況について(1) 空洞の発生数の推移
各年度毎における新規抽出箇所や空洞の拡大・上昇箇所にまとめたものを示す(図-5)。地震発生前から地震発生直後において、空洞の新規抽出箇所が増大したことが分かる。また、地震発生直後から地震発生1年後において、新規抽出箇所は11箇所と減少したが、今年度の調査結果の地震発生1年後から地震発生2年後においては、空洞の新規抽出箇所が47箇所確認されている。これは、今HAGINO Kosuke, YOSHIDA Mitsuhide－ 583 －

年度の調査において探査車両が変更されたことや、地中レーダ探査装置の検出能力外の深度に発生していた空洞が地震から年月を経て上昇した可能性、検出能力よりも小さい空洞が成長した可能性などのほか、地震以外のメカニズムによることが考えられる。

被災区間においては、通常探査区間に比べて空洞の拡大・上昇の傾向が見られることが要因であることが考えられる。

(2) 空洞発生率の推移
次に、探査を行っている地震被災区間と通常探査区間(地震影響範囲外)の空洞発生率(=空洞数[箇所])/路線延長[km])を比較をする(図-6)。地震発生直後に関して、通常探査区間と比べて地震被災区間の空洞発生率は約1.37倍高い値となっているが、地震被災区間の空洞探査比率は年々減少していることが分かる。これは、地震の影響が減少しており、通常探査区間と同様な空洞発生率に近づいていることが分かる。

図-5 地震被災区間における空洞発生数の推移(3) 震度別の空洞発生率
胆振東部地震の震度ごとの新規空洞発生率の推移について示す(図-7)。地震前平均の空洞発生率が0.17[箇所/km]であるのに対して、地震発生直後および地震発生1年後の新規空洞発生率は、震度の大きさに比例して上昇していることが分かる。また、地震発生2年後の空洞発生率を確認すると、震度と空洞発生率の相関性は確認できず、震度問わず空洞が発生していることが分かる。
以上から、地震被災区間の空洞発生率は地震発生直後に比べ減少傾向にあり、震度と新規空洞発生の相関性も見られないことから、地震の影響による新規空洞発生は収束傾向にあると考えられる。

図-6 地震被災区間と通常探査区間の空洞発生率

6. 地震被災区間の道路陥没危険度について(1) 空洞の拡大・上昇の比較
地震被災区間と地震影響範囲外(国道229号 岩内町)において、平成30年度新規抽出空洞における令和2年度の空洞の変化について示す(図-8)。地震被災区間における新規抽出空洞44箇所のうち、31箇所で拡大・上昇の傾向が見ることができた。また、地震影響範囲外における新規抽出空洞8箇所のうち、1箇所で拡大・上昇の傾向が見ることができたが、7箇所で変化なしという調査結果であった。これにより、地震被災区間において、通常探査区間に比べ空洞の拡大・上昇の傾向があることが分かる。
(2) 地震被災区間における道路陥没危険度の推移
地震発生前(H27、H28)と地震後(H30、R1)、地震後(R2)における道路陥没危険度の推移について示す(図-9)。
地震発生後においては、地震発生前に比べ陥没危険度「A」の判定の割合が高くなることが確認できる。また、陥没危険度「A」および「B」の合計の割合が年々高くなっていることが分かる。これは、上述したとおり地震
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図-7 震度ごとにおける空洞発生率

図-8 地震被災区間と影響範囲外の空洞の変化

地震前 H27-28

地震後 H30-R01(2) 地震被災区間の道路陥没危険度について
地震被災区間において空洞の規模を比較すると、拡大・上昇している空洞の割合が通常探査区間に比べて高いことが確認された。このことは、地震被災区間は空洞発生後の道路陥没危険度の変化が通常よりも早い可能性を示している。このため、地震被災区間においては道路パトロールなどにおいて路面状況の確認など注意していくとともに、開削復旧を行い、空洞発生要因などを分析していく必要がある。

地震後 R02

図-9 地震被災区間における道路陥没危険度の推移

8. おわりに

7. まとめ
本報告では巨大地震発生時において、地震発生前から地震発生2年後までのデータを活用し、新規空洞の発生や地震発生後の空洞の変化等について検討・分析を行った。
(1) 地震被災区間の空洞発生状況について
地震発生2年後における空洞に関して、地震被災区間と通常探査区間の空洞発生率を比較すると、年々比率が減少している。加えて、震度別の新規空洞発生率の相関性は確認できず、震度問わず空洞が発生している。以上
より、地震の影響による新規空洞は収束傾向にあると考えられる。

地震発生2年後の探査結果において、地震の影響による新規空洞は減少傾向にあると考えられるものの、探査車両の変更や空洞の拡大・上昇、地震以外のメカニズムなどによるものと考えられる新規空洞が確認されている。
このため、今後も路面状況など注視していく必要がある。
謝辞：本研究にあたり、株式会社カナン・ジオリサーチ
より多大なご協力を賜り、心から厚く御礼申し上げます。
参考文献
1) NEXCO 東日本 東京外かく環状道路(関越～東名)工事現場付
近での地表面陥没事象について 第 14報(令和 3 年 1 月 15 日)
2) 髙木・吉田：第 63回 北海道開発技術研究発表会論文 平成30 年北海道胆振東部地震後の路面下空洞の発生傾向-陥没のない国道を目指して-

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