平成24年度

歩道部における氷板・圧雪路面処理技術の開発について―試験路面及び現道での適応性試験―（独）土木研究所

寒地土木研究所

寒地機械技術チーム

○三浦 豪
牧野 正敏
中村 隆一

冬期歩道管理は除雪やすべり止め材散布が行われているが、環境や気象条件によって不陸路面が形成されたり、歩行者の転倒事故が発生するため、道路利用者が安全に歩ける快適な歩行空間を確保することが必要である。
本稿では、すべり止め材のみによらない処理方法として、歩道部の機械施工による雪氷路面破砕処理技術について試験を行ったので概要とその結果を報告する。
キーワード：歩道、冬期路面、氷板処理、圧雪処理

1. はじめに
積雪寒冷地の冬期歩道は、積雪と融解の繰り返しで氷板・圧雪路面が形成され、歩行者により踏み固められることで、滑りやすい雪氷路面（写真-1）となり、歩行者の転倒事故が多発する要因となっている。

写真-1 歩道の雪氷路面

冬期歩道管理として除雪及びすべり止め材の散布が行われているが、環境や気象条件によっては不陸路面が形成されることがある。
特に高齢者がこれらの冬期歩道を避け、除排雪された車道を歩くと、通行車両との接触事故の危険性が高まる。また、すべり止め材の大量な散布は、春先の堆積土処理量増大の要因にもなる。
Go Miura、 Masatoshi Makino、 Ryuichi Nakamura

道路利用者が安全に歩ける快適な歩行空間を確保するため、冬期の雪氷路面対策については様々な取り組みが行われている。佐藤 1)らは小形除雪車に粗面形成装置（レーキタイプ）を取り付け、歩道で実施した調査試験において、粗面形成装置で雪氷路面に溝を付けて、滑り抵抗を増加させることで、雪氷路面のすべり止め効果における装置の有効性を明らかにした。
しかし、粗面形成装置は雪氷路面の表面に溝をつけるもので、歩行者により踏み固められて厚くなった雪氷路面を処理することができない。さらに、形成された粗面のすべり止め効果が降雪や融解等により消えてしまう可能性がある。
そこで、本研究では、すべり止め材のみによらない処理方法として、海外での雪氷路面を破砕する施工事例に着目し、わが国の冬期歩道部における当該技術の有用性について試験を行ったので報告する。

2. 装置概要
歩道除雪で使用している小形除雪車に装着できる、氷板・圧雪路面処理装置（以下、「処理装置」という）及び後方排雪装置（以下、「排雪装置」という）を試作した。
処理装置は、歩道部に形成された氷板・圧雪等を破砕処理するもので、排雪装置は、その施工により発生する破砕雪氷の排雪を行う。

(1) 氷板・圧雪路面処理装置
処理装置は先端を斜めに切断した丸鋼（ピック）を複数個、主になる回転部（エレメント）に装着し、これを装置の自重 (1,230kg)により路面に押し付けて、走行の推進力により回転させて、雪氷路面を破砕処理するものである（写真-2）。
この装置の特徴として、エレメントを回転させるための油圧等の動力は必要なく、エレメント自体が自由回転することにより、装置の押付圧と小形除雪車の推進力のみで施工が可能である。押付圧は自重のみで発生させるため、ウエイトを本体に設置することにより調整を行うものとした。
処理装置の寸法は特に作業幅について注意し、通常の小形除雪車と同等の全幅 1.5m に近づけた。

写真-3 後方排雪装置

図-1 小形除雪車概略図
写真-2 氷板・圧雪路面処理装置
氷板・圧雪路面処理装置(2) 後方排雪装置
排雪装置は処理装置と同様、装置の自重（700kg）により網状のエッジを路面に押し付けて、処理装置によって発生した破砕雪氷をエッジで斜め後方へ排雪する構造とした（写真-3）。
この装置の昇降はチェーンブロックによる手動操作で行っており、作業時と回送時の状態にすることが可能である。
さらに、装着したエッジは網状のため、路面に対して粗面効果が期待できる。
また、このエッジはシャーピン（機械保護のため一定の負荷が掛かると切断されるピン)の取付位置を変えることで、路面に対する設置角度を調整することができる。
この2つの装置を1台の小形除雪車に装着することで、同時施工を可能とした（図-1、2）。
各装置の寸法等については表-1に示す。

Go Miura、 Masatoshi Makino、 Ryuichi Nakamura

後方排雪装置排雪
図-2 路面処理イメージ

表-1 各装置諸元【氷板・圧雪路面処理装置】
全 長：１、４４０ｍｍ
全 幅：１、５２０ｍｍ
重 量：１、２３０ｋｇ
作業幅：１、２１０ｍｍ【後方排雪装置】
全 長：１、２６０ｍｍ
全 幅：１、３８０ｍｍ
重 量：７００ｋｇ

3. 試験方法
処理装置及び排雪装置を装着した小形除雪車を用いて、土木研究所寒地土木研究所の石狩吹雪実験場及び国土交通省北海道開発局札幌開発建設部岩見沢道路事務所管轄の江別市文京台の国道 12 号の歩道（以下、「現道」という）で試験を行った。

外気温、路面温度、雪硬度、雪密度を計測して、処理装置の単独施工及び排雪装置との併用施工を行い、装置施工後の雪氷路面の破砕深さ、施工幅、施工路面状況等を確認した。なお、雪硬度の計測は木下式
雪硬度計を使用し、雪密度の計測は 100×100×100mm の鉄枠を用いて雪氷を採取し計測を行った（写真-4、5）。

(1) 圧雪路面処理試験
3.1 試験用歩道試験
試験用歩道の一般区間及び重複区間に型枠、タン石狩吹雪実験場内に試験用歩道（一般区間及び重パ等を用いて、雪硬度 20～170kg/m2、雪密度 450～複区間）（図-3）を作製した。
一般区間（幅 2.0m、長さ 30m）の路盤構成は、全750kg/m3 3)を目標に厚さ 10cm の圧雪路面を作製し、2)
延長を歩道舗装の一般区間(細粒度アスコン 30mm）
1 月 24 日、1 月 31 日の 2 日間で試験を行った（表2）。とした。
圧雪路面では自重及びウエイト 25kg、50kg の条件
また、重複区間（幅 2.0m、長さ 40m）は一般区間、で処理装置単独施工及び排雪装置の併用施工を行い、インターロッキング、平板ブロック、排水性の 4 種処理装置の単独施工で、路面を破砕処理することを類の舗装の構成とした。各舗装の延長 10m のうち 5m確認した (写真-6) 。排雪装置の併用施工では、自を重車両出入区間（細粒度アスコン 30mm+粗粒度ア重を掛けて施工した場合に、排雪装置のエッジが圧スコン 40mm）に設定し、一般区間にはマンホールを雪路面に刺さり、車両がスタックしてしまうことが設置した。
あった。
この試験用歩道に氷板路面、圧雪路面を作製し、図-3 試験用歩道

写真-4 木下式雪硬度計での計測
Go Miura、 Masatoshi Makino、 Ryuichi Nakamura

写真-5 雪密度の計測

表-2 圧雪路面処理試験コースデータ
月日

試験時間

1月24日 10:00～16:00
1月31日 10:30～15:30

天候 降雪

気温(℃)

路温(℃)

雪晴

-5.9～-3.0-7.0～-2.5-7.8～-4.9-8.9～-4.4

有無雪硬度(kg/cm2)
75～124
14～19

雪密度
雪氷厚さ
(kg/m3)452～584 8.67～11.58
473～508 11.36～13.44

判定
圧雪
圧雪

表-3 圧雪路面処理試験データ
試験日

1月24日

破砕深さ

処理装置

施工条件
排雪装置

ﾁｪｰﾝ長さ(mm)

自重

施工なし

―

ｳｴｲﾄ25kg

施工なし―

ｳｴｲﾄ50kg

施工なし

―

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝ使用 角度30°

地面合せ

ｳｴｲﾄ25kg ｼｬｰﾋﾟﾝ使用 角度30°

地面合せ

ｳｴｲﾄ50kg ｼｬｰﾋﾟﾝ使用 角度30°

地面合せ

自重

施工なし

―

1月31日 ｳｴｲﾄ25kg

施工なし

―

ｳｴｲﾄ50kg

施工なし

―

（mm）
8～19
13～19
6～19
3～34
9～16
12～15
13～22
7～14
11～17

雪硬度 90～300kg/cm2、雪密度 750kg/m3 以上 3)を目標に厚さ 10cm の氷板路面を一般区間及び重複区間に作製し、2/23、2/27、3/8 の 3 日間試験を行った（表-4）。
試験は日中を予定していたが、気温が高かったた
め、夜間試験に変更した。3 日間の試験内容は圧雪路面とほぼ同様であるが、処理装置の押付圧を 1 日
目は自重、50kg、100kg、2 日は自重、50kg、100kg、150kg とし、処理装置単独施工を行わず、併用施工のみでの試験とした。
3 日目(3/8)は気温が高く試験用歩道に試験路面が作製できなかったため、国土交通省北海道開発局札
写真-7 排雪装置併用施工後の路面
幌開発建設部札幌道路事務所で使用している厚別川第一雪堆積場(札幌市白石区)の氷板路面で試験を行
そこで、装置を昇降用チェーンブロックで吊り上った。
げ、エッジが路面から少し浮いた状態（地面合せ）
1、2 日目の試験では、氷板路面での併用施工で処理で試験を行った。
装置に問題はなかったが、排雪装置は不陸が大きい
施工後の路面状態は、単独施工では、約 50×50mm
路面で施工を行うと、エッジを固定しているシャーの破砕雪氷（写真-6）が路面上に残るが、排雪装置ピンが切れることがあった。そこで、シャーピンをの併用施工によって、それらを排雪できることを確外し、エッジを進行方向に対して、前後方向にフラ認した（写真-7) 。圧雪路面での試験結果は表-3 のップ状に可動（写真-8）できるようにすることで、とおりとなり、 10～20mm 程度の深さで破砕できる不陸でも施工を可能にした。高さについては、進行ことがわかった。また、ウエイトによる破砕深さの方向に対しエッジに角度（ブレード角 30°）があ変化はみられなかった。
り 、左側が先に路面に接するため、左側のチェーン長さを 5mm 短くし、エッジの接地の均等性を確保(2) 氷板路面処理試験
圧雪路面と同様に型枠、散水、タンパ等を用いて、 して施工を行った（写真-9）。
写真-6 処理装置施工後の路面状態及び破砕雪氷

表-4 氷板路面処理試験コースデータ
月日

試験時間

2月23日 20:00～22:00
2月27日 20:00～22:00
3月 8日 21:00～1:00

天候 降雪
雪曇
晴有
無有

雪密度
雪硬度
(kg/m3)(kg/cm2)-1.2～-0.3 -1.6～0.5 93～145
671-10.8～-7.9 -7.7～-6.0 125～196 764～958-2.2～0.5-4.4～1.2 122～165 607～733
気温(℃)

路温(℃)

Go Miura、 Masatoshi Makino、 Ryuichi Nakamura

雪氷厚さ

判定

6.38～10.82
6.78～9.15
15.50以上

氷板
氷板
氷板

自重での施工は、不陸に追従し、破砕雪氷もほとんど残さずに施工でき、かつ、網状のエッジにより、氷板路面を粗面状態にすることを確認した（写真-11）。試験データを表-5 に示す。
施工後の破砕深さは、圧雪路面と同様に 10～20mm程度であった。
シャーピン取付進行方向に対して前後に可動

写真-8 シャーピンを外して排雪装置をフラップ状に可動させた状態

写真-10 シャーピン取付によるエッジ状態の違い

写真-9 チェーン長さの調整
3 日目については、排雪装置のエッジを進行方向に対して垂直（ブレード角 0°）に設定し、かつ、左右のチェーン長さを同じ状態にし、形成した破砕雪氷の排雪が行えるか確認した。
排雪装置の破砕雪氷の抱え込み量は、エッジに角度を付けていた時とほとんど変わらず、垂直でも特に問題は生じなかった。さらに、不陸の追従性向上を目的に排雪装置を吊った状態でチェーンを 5mm ずつ伸ばし、路面に接地しても自重が全て路面に掛からない状態で施工した。
これによって不陸に追従しやすくなり、排雪することができたが、破砕雪を抱え込んでいくと、その重量によって、エッジが後方に傾斜して浮き上がってしまい、破砕雪氷が残る箇所が見られた。このため、今まで外していた固定用シャーピンを装着し、再度、試験を行った（写真-10）。
同じ条件で施工すると、フラップ状の時よりも破砕雪氷の抱え込み量が増えたが、問題なく排雪が行えた。しかし、エッジ下げ幅の制限で、それを超える不陸箇所は、破砕雪氷を残す箇所があったため、チェーンを完全に伸ばして吊らない状態にし、自重での施工を行った。
Go Miura、 Masatoshi Makino、 Ryuichi Nakamura

写真-11 粗面状になった氷板路面
表-5 氷板路面処理試験データ
処理装置

施工条件
排雪装置

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:465 R:470

2月23日 ｳｴｲﾄ50kg ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:465 R:470

試験日

ｳｴｲﾄ100kg ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°
自重
2月27日

L:465 R:470

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:465 R:470

ｳｴｲﾄ50kg ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:465 R:470

ｳｴｲﾄ100kg ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:465 R:470

ｳｴｲﾄ150kg ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°
自重

3月8日

破砕深さ

ﾁｪｰﾝ長さ(mm) （mm）ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度0°

L:465 R:470
L:480 R:480

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度0°

L:485 R:485

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度0°

L:490 R:490

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度0°

L:495 R:495

11～2923～2617～357～118～1510～127～1211～149～1311～209～167～1312～16

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝ使用 角度0°

L:470 R:470

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝ使用 角度0°

L:475 R:475

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝ使用 角度0°

L:480 R:480

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝ使用 角度0°

L:485 R:485

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝ使用 角度0°

L:490 R:490

8～1711～167～16

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝ使用 角度0°

L:ﾌﾘｰ R:ﾌﾘｰ

11～21

3.2 現道試験
シャーピンを外して施工したため、破砕雪氷を路面
現道試験は 2 月 2 日、2 月 14 日、2 月 16 日の 3 日に残す箇所が多く発生した。
間実施した。
現道での施工性及び旋回性については、処理装置外気温、路面温度、雪硬度、雪密度の計測を行い、 は問題がなかったが、排雪装置は施工中にエッジ角処理装置と排雪装置の併用施工とし、施工後の雪氷度が原因でハンドルが取られることが多かった。さ路面状況や施工性、旋回性などの現場適応性を検証
らに、使用している小形除雪車はセンターピン方式した（表-6）。試験データを表-7 に示す。のアーティキュレート車のため、ハンドルを切ると、処理装置は雪氷を 5～20mm 程度破砕することがで後方オーバーハング先端にあるエッジが左右の工作
きたが、排雪装置はチェーンで吊り下げて固定用の物に接触する可能性があることがわかった。
表-6 現道試験コースデータ
月日

試験時間

天候 降雪

2月2日 21:00～24:00
2月14日 21:00～24:00
2月16日 21:00～24:15

雪曇晴有無
無

雪硬度
雪密度(kg/cm2)(kg/m3)-8.2～-6.8 -5.0～-2.6 74～103
623
0.2～0.8-4.2～-0.2 111～201 588～811-9.6～-11.1 -8.9～15.3 94～180965
気温(℃)

路温(℃)

表-7 現道試験データ
試験日
2月2日
2月14日

2月16日

施工条件

破砕深さ

処理装置

排雪装置

ﾁｪｰﾝ長さ(mm) （mm）

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:465 R:470

1～7

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:460 R:465

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:465 R:470

2～234～28

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:470 R:475

7～12

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:465 R:470

1～7

自重

ｼｬｰﾋﾟﾝなし 角度30°

L:465 R:470

5～184. まとめ
試験用歩道における試験では、氷板及び圧雪路面を処理装置により 10～20mm 程度の厚さで破砕することが可能であったが、ウエイトによる破砕厚さの変化はみられなかった。
排雪装置の併用施工では、路面に形成された破砕雪氷を排雪し、平坦な路面処理ができた。
しかし、路面状況によっては、自重を掛けると路面にエッジが刺さりこむため施工が難しかった。
装置昇降用チェーンブロックでエッジを吊って、路面に掛かる荷重を調整し、かつ、エッジ固定用シャーピンを外してエッジをフラップ状に可動させることで不陸に対応できたが、エッジ下げ幅の制限を超える不陸では、破砕雪氷を路面に残す箇所が多く見られた。
エッジを進行方向に対して直角（ブレード角0°）に設定し、固定用シャーピンを装着してチェーンを完全に伸ばして吊らない状態では不陸に追従し、破砕雪氷もほとんど残さずに施工することができた。
現道試験では、装置施工によって、圧雪及び氷板試験と同様の結果となった。
Go Miura、 Masatoshi Makino、 Ryuichi Nakamura

雪氷厚さ判定3.56～9.72
3.18～6.14
4.59～8.35

圧雪氷板
氷板

ただし、排雪装置のエッジが進行方向に対して角度が大きかったため、直進安定性が低下した。また、後方オーバーハングが長いため、狭い場所での操舵時にエッジが工作物に接触する可能性があることがわかった。

5. あとがき処理装置で施工することにより、歩道に形成される滑りやすい雪氷路面を破砕処理することが可能である。しかし、雪氷厚が薄い箇所や舗装の露出部など、舗装路面に対する影響について調査する必要がある。
また、排雪装置は雪氷路面を処理するうえで重要であることがわかった。しかし、不陸追従性能が低く、装置全長が長いため、改良の必要がある。
本装置は試作機のため、課題等はあるが改良を行い、両装置を組み合わせることで、歩道の氷板・圧雪路面処理における装置の有用性は高いと考える。
最後に、本試験の実施にあたり御協力頂いた国土交通省北海道開発局札幌開発建設部岩見沢道路事務所をはじめ、関係各位に深く感謝いたします。

6. 参考文献
1) 佐藤健一、工藤修一:凍結路面対策用粗面形成装置の開発、機械技術管理業務報告書、pp182 - 1842)北海道開発局、2012:北海道開発局 道路設計要領
第１集 道路、pp1-5-30 - 1-5-34
3）(社)日本建設機械化協会 2004:2005 除雪・防雪ハンドブック(防雪編)、p33