第64回(2020年度)

北海道開発技術研究発表会論文

盛土の周辺地盤への変位対策― のり尻固結工法＋グラベル基礎補強工法 ―釧路開発建設部釧路道路事務所

株式会社ドーコン(Docon)

地質部

第 3 工務課○丸田 壮一郎
本田 卓己
原靖

北海道横断自動車道阿寒釧路間(L=17km)は、全区間の約75％が泥炭性軟弱地盤上の盛土区間で、一部現道（道道）に近接する区間では、盛土による周辺地盤への変位の影響が懸念された。
本論文は、この周辺地盤への変位対策として、建設コストの縮減と施工時の安全性の確保等を念頭に適用が決定した新たな対策工「のり尻固結工法＋グラベル基礎補強工法」に関する設計・施工と動態観測結果について報告するものである。
キーワード：設計・施工、新工法、軟弱地盤改良、ジオシンセティックス

1. はじめに当該盛土施工箇所（図-1）は、計画路線終点側の現道（道道）を跨道橋により横断する区間の橋梁に接続する
北海道横断自動車道「阿寒ICから釧路西IC間（L＝17km）」（図-1）は、釧路市阿寒町下舌辛から釧路市
本線盛土部で、本線盛土L側のり尻から約18mに現道（道道）が位置しており、この既設道路に変状を及ぼさない市街地近郊を結ぶ高速自動車国道で、全区間の約75%がことが設計・施工上の必須条件となっていた。
平野部の盛土区間で計画されている。
このため、当該箇所では、軟弱地盤対策工として、盛平野部の地盤は、表層部に泥炭層（層厚1～3m程度）土の沈下・すべり安定対策および盛土の周辺地盤への変が分布し、砂層（層厚5～10m程度）を挟在し、下層部位対策について検討を行った。にシルト質粘性土層（層厚10～25m程度）が分布する層
なお、当該地盤は、軟弱層が深度31m程度まで厚く分厚15～40m程度の泥炭性軟弱地盤が広範囲に形成されて布する地盤条件であったため、変位対策として、図-2にいる。
示す従来までの遮断工法の軟弱層下端まで地盤改良によ
このような軟弱地盤上に無対策で盛土を構築すると①り改良体を造成する「固結工法」や鋼矢板を打設する
盛土の圧密沈下、②盛土のすべり破壊、③盛土による周「矢板工法」を適用した場合においては、建設コストの辺地盤への変位が生じるため、設計時にこれら問題点を解決する軟弱地盤対策工の検討を行うことが必要となる。 増大が課題となった。
また、矢板工法を適用した場合、クレーン吊りで持ち北海道横断自動車道「阿寒 IC～釧路西 IC 間」 釧路外環状道路上げ打設することになるため、施工時の矢板倒れ込み等による隣接する現道（道道）への安全性が懸念された。
そこで、これら課題を解決し建設コストの縮減と施工時の安全性を確保可能な新たな対策工として「のり尻固盛土施工箇所結工法＋グラベル基礎補強工法」による併用工法を考案し、変位対策工として適用するものとした。
本論文は、この新たな工法の設計・施工と施工時の安全性確保，対策効果確認のために実施した動態観測結果について報告するものである。

軟弱層軟弱層（鋼矢板）「この地図は、国土地理院長の承認を得て、同院発行の数値地図200000(地図画像)を複製したものである｡(承認番号 平成26情複､第297号)」

図-2 盛土周辺地盤への変位対策工（従来工法）1)

図-1 【阿寒IC～釧路西IC間】盛土施工箇所図
MARUTA Soichiro,HONDA Takumi,HARA Yasushi－ 823 －当該地盤は、図-4に示すように表層から表土(Bk)，粘性土(Ac1)，砂質土(As1)，泥炭(Ap1-2)，粘性土(Ac1-3)
変位対策工として適用したグラベル基礎補強工法とは、 で構成された｢上層部軟弱層｣と、中間部に砂質土(As2)を挟んでその下位に粘性土(Ac2(U))，(Ac2(L))で構成さ
図-3 に示すように、軟弱地盤対策工の｢盛土補強工法｣れた｢下層部軟弱層｣に区分され、これら圧密沈下対象層（盛土底部にジオシンセティックスを敷設し、すべり破となる軟弱層の総和は21m程度であった。また、上層部壊を抑制する工法）を基本とするもので、次のような施および下層部軟弱層の自然含水比は、それぞれwn=60～工手順となっている。
①盛土のり尻部に 1 段目ふとん篭(t=50cm)を設置、②320%，wn=60～75%程度であった。
盛土底部に高強度帯状ジオシンセティックス(下面)を敷
盛土の施工条件は、跨道橋の橋梁施工工程の関係上、設、③のり尻に設置したふとん篭を型枠に盛土底部(敷必要盛土厚Ht＝11.20m(計画盛土高Hb＝8.63m、最終沈下量設したジオシンセティックス上面部)に中詰材としてφSf=2.57m)の盛土を立上げ、1年以内に沈下収束(残留沈0-80mm 級の粗粒材(t=50cm)を敷均し締固め、④中詰材を下量10cm程度)までを完了する必要があり、かつ、本線盛土L側のり尻から約18mに位置する現道（道道）に変位包み込むように高強度帯状ジオシンセティックス(上面)を与えないことが必須条件となっていた。
を敷設し、盛土中央部で重ね合わせ完成となる。
これにより、盛土による地盤の圧密沈下の進行とともに、高強度帯状ジオシンセティックスで巻き上げた粗粒32材(以下、グラベル基礎補強体と呼ぶ)が締め上がることで盤状となり、グラベル基礎補強体の剛性が高まることで盛土の軟弱地盤対策工として以下のような効果が期待できる工法である。

2. グラベル基礎補強工法の概要

図-3 グラベル基礎補強工法の概念図 2)【不同沈下対策】グラベル基礎補強体は剛性の高い盤状の合成部材となるため、路面の不陸や不同沈下の防止が期待できる。
【すべり安定対策】高強度帯状ジオシンセティックスの敷設により、盛土底部のせん断強度が増すため、盛土の安定性向上に寄与する。
【周辺地盤変位対策】グラベル基礎補強体は中詰材をジオシンセティックスで巻き上げるため、盛土の変形が抑制されることで、周辺地盤への変位抑制効果が期待される。
【盛土底部の液状化対策】地下水位以下に没する部分に粗粒材が敷設されることで間隙水圧が消散できる状態となり、液状化抵抗が増すため、地震時における盛土崩壊や変状の程度を低減できる。
【のり尻部湿潤防止対策】盛土底部はのり尻にふとん篭と面的に粗粒材を設置するため、盛土のり尻部が湿潤状態とならず、盛土の不安定化が抑制される。

3. 地盤条件と盛土施工条件

図-4 当該地盤条件と盛土断面
なお、無対策時における盛土施工に伴う周辺地盤への変位量（水平・隆起・沈下量）を簡便法3)を用いて算出
すると、水平変位量は本線盛土のり尻部から約42m(軟弱粘性土層の総和の2倍程度)の範囲まで発生し、現道（道道）では10cm程度の引き込み沈下が発生する結果となった。
これにより、無対策では現道（道道）への変位の影響を及ぼすことが懸念されるため、盛土の変位対策工を計画することとなった。

4. ｢のり尻固結工法＋グラベル基礎補強工法｣ 併用工法による変位対策工の設計
当該箇所の変位対策工は、前述のとおり、従来の「固結工法」や「矢板工法」では建設コストの増大、また、矢板工法の場合、クレーン吊りで持ち上げ打設することになるため、施工時の矢板倒れ込み等による隣接する現道（道道）への安全性の確保が課題となった。
そこで、従来工法に加え、新たに「のり尻固結工法＋グラベル基礎補強工法」による併用工法を考案し、これら対策工による比較検討を行った。
その結果、「のり尻固結工法＋グラベル基礎補強工法」が最も経済的で施工時の安全性も確保可能な工法であったため、当該対策工として適用することとなった。

MARUTA Soichiro,HONDA Takumi,HARA Yasushi－ 824 －

(1) 併用工法の考え方
なお、盛土の残留沈下対策としては、プラスチックボ
当該工法は、橋台の側方移動の判定に用いている円弧ードドレーン(PBD)工法を適用し、打設間隔 d=0.9m(正方すべり計算によるすべり安全率 Fs の考え方を応用した形配置)で計画し、橋梁工の施工工程を踏まえ盛土施工
もので、Fs≧1.50 であれば側方移動は発生しない(図-5)、 開始から 1 年以内に沈下を収束させるものとした。
写真-1 に対策工施工箇所の全景（グラベル基礎補強つまり、Fs≧1.50 であれば周辺地盤への変位の影響は殆体施工前）を示した。また、写真-2 に対策工施工状況どないものと仮定でき、この考え方に基づき、以下のよ（グラベル基礎補強体施工時）を示した。
うに必要対策規模を検討した。

道道

固結工法施工箇所
図-5 側方移動と円弧すべり安全率の関係 4)【のり尻固結工法】上層部軟弱層の比較的大きな側方流動や引込み沈下等の変位が発生する可能性が高い粘性土層および泥炭層が対象で、盛土の圧密沈下により周辺地盤に影響を及ぼす地中応力を固結工法により遮断する（すべり安全率 Fs≧1.50 を確保する）ものとした。
【グラベル基礎補強工法】下層部軟弱層の粘性土層に対しては、すべり安全率 Fs≧1.50 を満足するグラベル基
礎補強体を盛土底部に敷設し、下部粘性土層における側方流動の発生を抑制するものとした。

ｸﾞﾗﾍﾞﾙ基礎補強工法施工箇所

PBD

写真-1 対策工施工箇所の全景(起点側の上空より望む)(2) 併用工法による対策工の諸元
図-6 に対策工断面図を示した。この図に示すように、現道（道道）がある L 側のり尻部の固結工法には中層混合処理工法を適用した｡改良体は、改良強度 qup=100kN/m2，改良率 ap=100%となる矩形改良で、中間砂質土層(As2)に
写真-2 対策工施工状況(グラベル基礎補強体施工時)着底させた。
また、グラベル基礎補強体は、厚さ 50cm を基本とし、 (3) 動態観測の計器設置状況
φ0-80mm 級の粗粒材とその上下面に引張強度 TA=343kN/m
本線盛土の沈下管理のための沈下板 7 基、周辺地盤の変位を把握するための変位杭 4 箇所(L 側 3 箇所，R 側 1以上の高強度帯状ジオシンセティックス（ﾊﾟﾗﾘﾝｸ 600L：箇所)を設置した。また、グラベル基礎補強体のひずみ
120 年耐久時の設計強度 TA=403kN/m)による構成とした。
状態を把握するためのひずみ計を 20 点(ジオシンセテ
ィックス上下面に各 10 点ずつ)設置した（図-6、図-7）。
ジオシンセティックス
中詰材

現道
道道
(道道)

現道
(道道)

2

図-6 併用工法を用いた対策工断面図

図-7 動態観測の計器配置平面図

MARUTA Soichiro,HONDA Takumi,HARA Yasushi－ 825 －

5. 盛土の沈下・安定管理

図-10 水平変位の変化と基礎地盤の安定性の関係5)

写真-3 盛土施工完了時の全景(起点R側より望む)(2) 盛土施工後の沈下管理(沈下収束判定)
図-11に盛土施工時の沈下量の推移を、図-12に双曲線法による最終沈下量の推定6)結果を示した。
図-12より、沈下は施工した盛土厚に追随して進行し、盛土放置時には速やかに収束状態を示す傾向に推移していることから、特に問題無く盛土が構築されたことが確認できる。
また、この実測沈下量から双曲線法を用いて最終沈下量を推定（図-12）しており、盛土構築完了から3ヵ月後には、残留沈下量が許容残留沈下量の10cm程度となることが判定でき、概ね施工工程の1年程度で沈下が収束する結果が得られた（図-11）。
盛土高、盛土厚 (m)15963

経過日数 t (day)050 0100150

沈下量 S(cm)

盛土厚Ｈｔ
盛土高Ｈｂ

Ht=11.20m

12100

200

300

400

500

700

Sf =226.1cm

250
300

400450

供用後3年間に発生する残留沈下量
Sr=St2-St1=224.5-214.3=10.2cm≒10cm

2018.12.28
St1=214.3cm

2021.12.28
St2=224.5cm
実測沈下量Ｓ
双曲線法による沈下量 (So+t/(α+βt))500

図-11 盛土の沈下量の推移と沈下収束判定

図-9 盛土施工時の日水平変位量(栗原・高橋の管理図)
MARUTA Soichiro,HONDA Takumi,HARA Yasushi－ 826 －

800

90日200350

図-8 盛土施工時の松尾・川村の安定管理図

600

盛土完了～～(1) 盛土施工時の安定管理
図-8 に盛土施工時における変位杭（L 側）と沈下量の関係から作成される「松尾・川村の安定管理図」を、図-9 にのり尻部の変位杭（L 側)の「日水平変位量(栗原・高橋の管理図）」を示した。
この結果、盛土施工時における松尾・川村の安定管理
図（図-8）の軌跡は、右上方向の破壊基準線Pj/Pf=1.0（Pj/Pf は、盛土がどの程度破壊に近いかを示す判定基
準で、Pj/Pf=1.0に到達した時点において、盛土が破壊する場合が多いため破壊基準線と呼ばれている）に近づくような動きは見せずに、破壊基準線から離れる左上方向に向かう動きを示しており、常に盛土は安定状態にあったことがわかる。
また、盛土のり尻部における日水平変位量(図-9)についても盛土の施工開始から完了まで一貫して概ね±0.5～1.0cm/dayの状態で推移(要注意となる+1.5cm/dayの水平変位は発生していない)し、急激に水平変位が増加するような動きは示していない。
なお、盛土のり尻部における水平変位は、図-10に示
すように、(a)盛土が安定している状態の時は、変化が認められないか盛土側に引き込まれる変位(-)を示す。
一方、(b)不安定な状態になれば、水平変位は急激に増し、盛土の外側に向かう変位(+)を示す。
この水平変位の動きからも、盛土施工時の安定性は十分に確保されていたことがわかる。
これにより、盛土は不安定化することなく完成断面までの施工が完了した。写真-3に盛土施工完了時の全景を示した。

図-12 双曲線法による最終沈下量の推定

沈下量(cm) 盛土厚、盛土高(m)6. 動態観測結果
図-13に動態観測結果をとりまとめ、上から①盛土厚，盛土高と沈下量、②ジオシンセティックス上面側と下面側のひずみ、③変位杭の変位量（水平変位･鉛直変位）の推移を示した。
また、図-14には横断方向の沈下経時変化図を示した。

105盛土厚盛土高0CL
Lのり肩
Rのり肩
Lのり面
Rのり面
Lのり尻
Rのり尻

50100
150200ひずみ(μ)

ひずみ(μ)

250(2) ジオシンセティックスのひずみ
ひずみをみると、本線L側のり尻箇所の固結工法と素地地盤の境界部に設置したH-2(下面)，H-12(上面)のひずみが他の地点と比べて顕著に大きくなっている。
これは固結工法箇所と素地盤箇所の沈下量に相違が生じるためで、未改良側のジオシンセティックスが引っ張られて大きくひずみが発生しているものと考えられる。
このとき、下面より上面のひずみの方が1.5倍程度大きくなっていることが確認できる。
これに対し、それ以外の上下に設置したひずみについては、上面より下面の方がわずかに大きい程度で極端なひずみ量の乖離は生じていないことから、グラベル基礎補強体を構成するジオシンセティックスと中詰材（粗粒材）が一体化することで盤状になり、大きな剛性を持った合成部材となっているものと考えられる。

40000 ◆グラベル基礎上側のジオテキスタイルのひずみ
30000

H-11(Lのり尻)
H-12(Lのり面)
H-13(Lのり面)
H-14(Lのり肩)
H-15(盛土CL)
H-16(Rのり肩)
H-17(Rのり面)
H-18(Rのり面)
H-19(Rのり面)
H-20(Rのり尻)

20000
10000
0
40000 ◆グラベル基礎下側のジオテキスタイルのひずみ
30000

H-1(Lのり尻)
H-2(Lのり面)
H-3(Lのり面)
H-4(Lのり肩)
H-5(盛土CL)
H-6(Rのり肩)
H-7(Rのり面)
H-8(Rのり面)
H-9(Rのり面)
H-10(Rのり尻)

20000
10000
0

鉛直変位量 水平変位量
(cm)
(cm)

(1) 沈下量
沈下量をみると、盛土厚Ht=11.20mで実測沈下量Sf’≒
2.2mに対して、解析沈下量Sf=2.57mであるので、約1割の沈下低減となっている。
しかし、盛土材の不均一性（単位体積重量の違い）や実測値と解析値の誤差等を考慮すると、このデータだけでグラベル基礎補強工法による沈下量の低減効果があったと断定はできない。
また、横断方向の沈下形状をみてみると、沈下が進行しても滑らかな形状を呈しており、不陸や不同沈下対策に有効な状態を保っていることが確認できる（図-14）。

15105L1(法尻からの離れ1.0m)
L2(法尻からの離れ9.1m)（L側）道路法肩R1(法尻からの離れ5.3m)

0-550L1(法尻からの離れ1.0m)
L2(法尻からの離れ9.1m)（L側）道路法肩R1(法尻からの離れ5.3m)-5-1017/11/01

18/05/01

18/11/01

19/05/01

19/11/01

図-13 動態観測結果(沈下量･ひずみ･変位杭の変位量)

0沈下量(cm)

50100(3) 変位杭の変位量150
盛土厚Ht=2.93m(2018/4/23)
のり尻固結工法を施工した本線 L 側のり尻から 1.0m
盛土厚Ht=4.42m(6/2)
盛土厚Ht=6.22m(7/2)
200
盛土厚Ht=8.92m(8/25)地点に設置した変位杭(L1)の実測水平変位量はh=6cm 程
盛土厚Ht=11.22m(12/21)
盛土厚Ht=11.22m(3/9)
度（無対策時の解析水平変位量h=28cm 程度）となり、 250-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10-50510152025303540
解析値よりも大幅に抑制されていることが確認できた。
また、変位杭(L1)の実測鉛直変位量もv=-8cm 程度
図-14 盛土横断方向の沈下経時変化（無対策時の解析鉛直変位量v=-58cm 程度）となっており、解析値よりも大幅に低減していることが確認できた。
7. まとめさらに、現道のり肩に設置した変位杭の水平・鉛直変位量に変化はなく、道路舗装面の亀裂や盛土の変状も認
前述までの当該工法の設計・施工および動態観測結果められないことから、本線盛土施工による現道（道道）から得られた知見を以下にまとめる。
への変位の影響はないことが確認できた。
① 本併用対策工を実施した L 側盛土のり尻部(のり尻から 1.0m 地点)での実測変位量(水平・鉛直)は、MARUTA Soichiro,HONDA Takumi,HARA Yasushi－ 827 －

無対策時での解析値よりも大幅に抑制されていることが確認され、また、L 側現道のり肩部(のり尻から 18m 地点)においても、本線盛土による変位(水平･鉛直)の影響がないため、「のり尻固結工法+グラベル基礎補強工法」による周辺地盤への変位対策としての有効性が確認できた。
② グラベル基礎補強体を盛土底部に敷設することで、沈下が進行しても横断方向の沈下形状が滑らかな状態を保っていることが確認できたため、不陸や不同沈下対策としても有効であるものと考えられる。
③ 盛土施工時における安定管理上の問題点（盛土の不安定化等）も、特に認められず安定対策としての有効性も確認できた。

この結果が、建設コストの縮減や今後の変位対策工を設計・施工する際の一助となれば幸いである。
謝辞：最後に、この現場の盛土施工および動態観測に御協力頂いた阿寒共立土建株式会社と、計器設置およびデータとりまとめを行いこの論文作成に御協力頂いた株式会社ドーコンの関係各位に深く感謝の意を表す。
参考文献
1)
2)

3)

8. おわりに4)

今回、「のり尻固結工法+グラベル基礎補強工法」併用工法による周辺地盤への変位対策としての有効性を確認することができた。

5)
6)

MARUTA Soichiro,HONDA Takumi,HARA Yasushi－ 828 －

国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所：泥炭性軟弱地盤対策工マニュアル,p.101,2017.3
松田，林ら：泥炭地盤上のグラベル材を用いた盛土補強工法，第 50 回地盤工学研究発表会講演概要集，pp.573574，2015.9
国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所：泥炭性軟弱地盤対策工マニュアル,pp.64-65,2017.3
独立行政法人 土木研究所：橋台の側方移動対策ガイドラ
イン策定に関する検討(その 2)，pp.23-24，2010.6
社団法人 日本道路協会：道路土工 軟弱地盤対策工指針(平成 24 年度版),p.380,2012.8
国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所：泥炭性軟弱地盤対策工マニュアル,pp.214-217,2017.3