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新技術開発探訪

衝撃加速度による盛土の品質管理方法―迅速，簡易，安価に盛土の品質を管理―

1.

速度Vで接地時間 0

はじめに土工の品質管理は，一般土砂による盛土では砂

速度 0 で静止時間t

置換法やRI法による密度管理が，固化材により改良した材料による盛土では，投入した固化材量や盛土からサンプリングした材料の強度により管理するのが一般的である。しかし，これらの方法
では，結果の判明まで時間を要したり，コストが衝撃加速度＝

0 －V
t－ 0

図―１

軟らかい地盤→衝撃加速度小硬い地盤→衝撃加速度大衝撃加速度の原理

軟らかい地盤では，物体が地面に接地してから，静止するまでの時間が長いため，負の衝撃加高かったりするなどの課題がある。
そこで，盛土の品質を迅速，簡易，安価に測定して判断できる衝撃加速度試験機を開発した。

速度は小さくなる。固い地盤では，物体が地面に接地してから，静止するまでの時間が短いため，負の衝撃加速度は大きくなる。すなわち，締固め

2.

衝撃加速度と衝撃加速度試験機良好な地盤では，抵抗力が大きく，負の衝撃加速度は大きくなり，締固め不良な地盤では，抵抗力物体が地面に衝突してから静止するまでに，そが小さく，負の衝撃加速度は小さくなる（図―の物体に負の加速度が働く。図― 1 に示すよう2 ）。この原理を利用して，盛土の強度を衝撃加に，ある物体を自由落下させたとき，この物体が速度で測定するため，寒地土木研究所寒地地盤チ

地盤に接地してから静止するまでの加速度は，次ームでは，写真― 1 ，図― 3 に示す試験機を開発

式で示される。
V2−V1
衝撃加速度＝ t t
2− 1

抵抗力大（式― 1 ）抵抗力小ここで，V1：物体が地面に接地したときの速度V2：物体が地面に静止したときの速度t1：物体が地面に接地したときの時間

締固め良好な地盤

t2：物体が地面に静止したときの時間

図― 2

V2，t1＝ 0 なので，物体には負の加速度が働く。

締固め不足な地盤

地盤の強度

建設マネジメント技術2014 年 4 月号 47

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撃加速度の測定は，ハンドルを引き上げ，ランマーを自由落下させて行ったときのピーク値が計測器に画面表示させ，プリンターにより出力できる。

3.

従前の盛土の品質管理方法

道路および河川の盛土（以下「盛土」という）の品質管理は，締固め度や強度による方法で行
写真― 1

衝撃加速度試験機

う。
締固め度管理は，施工後の盛土の密度を砂置換法やRI法により測定し，盛土材料の最大乾燥密ストッパーハンドル度に対する割合である締固め度を求め，基準値以ロッドおよび球体質量4.5kg

上であれば，盛土を合格とする方法である。砂置換による方法は，比較的簡単であるという利点があるが，結果の判明までにかなりの時間を要する。RI法は，結果は短時間で判明するが，試験器が比較的重く高額であり，維持管理費も必要で

案内ガイド
落下高40cm

強度による方法は，盛土の品質を球体落下試験によるD値2）や一軸圧縮強さを測定して管理する
直径 6 cm

図― 3ある。

衝撃加速度試験機方法である。北海道には一部の火山灰土や砂質土において，締固め試験で明確な最大乾燥密度を得ることのできない場合があり，このような材料による盛土に対してD値により品質管理する（北海道開発局道路・河川工事仕様書）。

した（1995年12月 8 日登録特許第1995981号）。

また，盛土材料が軟弱であるため，そのままでこの試験機は，３本の支柱に圧電型加速度計を盛土材とすることができない材料に対しては，セ内蔵したランマーを取り付けた形式である。ラン

メントや石灰などの固化材により改良して，盛土マーの断面形状は直径 6 cmの半球状，重量は，材とする。このような盛土に対して，改良に必要ロットを含めて4.5kgで，ランマーの落下高さはな固化材量を管理する方法や一軸圧縮強さを測定40cmである 。写真― 2 に示すように，地盤の衝し品質を管理する。投入する固化材の量で管理す

1）る場合，養生温度や混合状況，現場での強度条件を考慮する。このため，投入量と現場の強度が必ずしも一致するとは限らないことから，投入する固化材量が多くなりがちである。また，盛土の一軸圧縮強さを測定するためには，現場よりサンプリングした材料の試験となるため，多額の費用と時間を必要とする。
このほかの方法として，現場の盛土施工時に作
写真－ 248

衝撃加速度測定状況

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製した供試体を所定の時間，室内で養生してから技術情報コーナー

一軸圧縮強さを求め，これにより管理する方法が盛土材料について，2.5kgランマー，15cmモーある。しかし，この方法では室内と現場で養生方

ルドを使用し，密度を変えた供試体を作製し，衝法や締固め方法が異なるため，室内強度が必ずし撃加速度を求める。密度を変えるために， 1 層当も現場強度となるわけではない。

たりの突き固め回数を10，25，40，55回の 4 種類以上の課題を解決するために，迅速，簡易，安として， 3 層締め固める。衝撃加速度は，モール価に盛土の品質を管理する方法を提案するため

ドの表面で 4 点求め，平均値をそれぞれの供試体に，衝撃加速度試験機を開発し，これによる盛土の衝撃加速度とする。の品質管理方法を提案した。

②

図― 5 に示すように，衝撃加速度と乾燥密度の4. 衝撃加速度による盛土の品質管理方法⑴

基準となる衝撃加速度を求める

関係から，基準締固め度に対応する密度となる衝撃加速度を求め，これを基準衝撃加速度I0とする。

締固め試験で明確な最大乾燥密度が得られる③

材料による盛土

盛土現場で衝撃加速度を測定する
測定に当たっては， 1 m× 1 mの範囲内で衝撃衝撃加速度と乾燥密度は，図― 4 の例に示すよ加速度を10点測定する。10点の中で，測定値の大うに，相関性の良い比例関係にある。北海道内のきい方から 2 点，小さい方から 2 点を除いた残り125試料について衝撃加速度と乾燥密度の関係を6 点の平均値を盛土の衝撃加速度とする。この衝調べた ところ，101試料，全体の80％がこの関撃加速度がI0よりも大きい場合，盛土を合格とす係にあった，これより，衝撃加速度から乾燥密度る。

3）を推定し，締固め度を求める方法を盛土の品質管理方法とした。

室内試験から推定した衝撃加速度と施工後の盛土の衝撃加速度を比較するため，北海道内の101カ所の盛土施工現場で，砂置換法により乾燥密度3

乾燥密度ρd（g/cm ）と衝撃加速度を求めた。この衝撃加速度から，図―5b.の関係を用いて推定した乾燥密度と，砂置換により求めた密度の関係を図― 6 に示す。ほとんどの試料で，衝撃加速度から推定した密度と砂置換により求めた密度とが等しく，衝撃加速度により，盛土の品質管理を行うことの妥当性が確認

図― 4

衝撃加速度と乾燥密度の関係

具体的な方法は次のとおりである。

⑵

締固め試験で明確な最大乾燥密度が得られな
い材料による盛土
北海道には，砂質土や一部の火山灰の中には，3衝撃加速度と乾燥密度の関係を求める

乾燥密度ρd(g/cm3)①されている。

乾燥密度ρd(g/cm )衝撃加速度I（G）

基準締固め度に対応する密度

55回
40回
25回
10回

含水比w（%）
a. 締固め曲線図― 5

基準締固め度に対応する衝撃加速度

衝撃加速度I（G）
b. 衝撃加速度と乾燥密度基準となる衝撃加速度の算出

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砂置換による乾燥密度ρd（g/cm ）と衝撃加速度を示したものである。これらの箇所

3では，施工後変状がなく盛土の安定性を確認している。②では6回転圧で42Gであったが，その他の転圧回数では45G以上であった。①，③，④では，45G以上で転圧した。このことより，衝撃加速度がおおむね45G以上あれば，盛土としての品質は確保できると判断した。なお，転圧回数が少衝撃加速度より推定した乾燥密度ρd（g/cm3）

図― 6

盛土の衝撃加速度から推定した乾燥密度と砂置換により求めた密度の関係

ないと盛土の品質のばらつきが大きくなることから，これまでの検討4）により転圧回数を 4 回以上とする。これより，明確な最大乾燥密度を得るこ

図― 7 に示すように，締固め曲線において，明確とのできない材料に対して，盛土の品質管理は，な最大乾燥密度を得ることのできない材料があ4 回以上の転圧を行い衝撃加速度が45G以上である。このような材料を盛土材とする場合は，締固ることを確認しながら施工する。

め度管理を適用できない。

⑶

固化材により改良した材料の改良目標は，施工

1.3
乾燥密度ρd（g/cm3）

固化材により改良した材料による盛土①③⑤

1.21.1できる強度であることおよび改良した材料による②④⑥盛土が安定した強度を保つことである。したがっ1.0て固化材により改良した材料による盛土は強度で0.90.8管理しなければならない。施工できる強度はコー

0.7

ン指数により確認できるが，盛土が安定した強度

0.6020

図― 7406080
含水比w（％）

を測定するためには，施工した盛土のせん断強さ100を測定し，得られた土質定数により盛土の形状に火山灰の締固め曲線の例応じた安定計算により確認しなければならない。

このような材料による盛土に対して，衝撃加速固化材により改良した材料は，内部摩擦角がな度による盛土の品質管理を行うために，転圧試験く粘着力で評価できる材料である。このため，改を行った。図― 8 は，現場で転圧試験を行ったと良した材料の強度は一軸圧縮強さにより評価でききの転圧回数と衝撃加速度の関係を示したものでる。衝撃加速度と一軸圧縮強さは，図― 9 に示すある。①を除いて，転圧回数を大きくすると衝撃ように非常に相関性が高い関係にある。この関係

加速度は大きくなっており，強度が増加していを利用して，次のような方法で盛土の品質を管理る。

する。
7 日養生後の一軸圧縮強さ
2q（kN/m）u

図中の黒塗りは，実際に施工を行った転圧回数I G）
衝撃加速度 （70605040①③⑤302023456
転圧回数（回）

7②④⑥8

図― 9黒塗りは，本施工時の転圧回数と衝撃加速度

図― 850

転圧回数と衝撃加速度の関係

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①350300250200150100500203040506070
7 日養生後の衝撃加速度I 7（G）

衝撃加速度と一軸圧縮強さの関係

衝撃加速度と一軸圧縮強さの関係を求める

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盛土材料に固化材を混合し，2.5kgランマー，現場の一軸圧縮強さより推定したI G）
衝撃加速度 （15cmモールドを使用し， 1 層当たりの突き固め回数を55回として， 3 層締め固め，衝撃加速度測定用供試体とする。固化材の混合量を 4 種類として上記の供試体を作製する。同じ混合量，同じ密度で一軸圧縮試験用供試体を作製する。
これらの供試体を20℃で養生し， 7 日後に衝撃加速度と，一軸圧縮強さを求める。衝撃加速度
は，モールドの表面で 4 点求め，平均値をそれぞ

120100806040200020 40 60 80 100 120I G）
現場の衝撃加速度 （図―11

現場試験結果れの供試体の衝撃加速度とする。この試験結果より衝撃加速度と一軸圧縮強さの関係を求める。ており，固化材により改良した材料においても，②衝撃加速度により，盛土の品質管理を行うことが目標となる衝撃加速度を求める
図―10に示すように，衝撃加速度と一軸圧縮強適切であることが確認されている。

さの関係から，目標一軸圧縮強さに対応する衝撃

5.

2
一軸圧縮強さq（kN/m）u

加速度を求め，これを目標衝撃加速度とする。

本稿で紹介した衝撃加速度による盛土の品質管理方法「―衝撃加速度により迅速，簡易，安価に盛土の品質を管理する方法―」は，2014年 3 月，

目標一軸圧縮強さ

登録番号HK―130011―AでNETIS登録された。ぜ目標衝撃加速度

現場の衝撃加速度I（G）

図―10

③

おわりに固化材で改良した材料の目標衝撃加速度

盛土現場で衝撃加速度を測定する
現場での測定に当たっては， 1 m× 1 mの範囲内で10点測定する。10点の中で，測定値の大きい方から 2 点，小さい方から 2 点を除いた残り 6 点

ひさまざまな現場で活用していただきたい。な
お，今後，衝撃加速度と盛土の強度定数であるせん断力との関係を明らかにし，盛土を密度ではなく，強度で管理する方法の確立を目指す予定でいる。
【参考文献】
1）
 後藤彰，能登繁幸：衝撃加速度による土の締固め度の予測，土木試験所月報，No.412，pp.1―8（1987.9）の平均値を盛土の衝撃加速度とする。この衝撃加2） 北海道開発局：道路・河川工事仕様書（2014.6）

速度が目標衝撃加速度よりも大きければ盛土を合3）
 佐藤厚子，西川純一，野並光昭：衝撃加速度による格と判断する。
現場の衝撃加速度と施工後の盛土の一軸圧縮強さより推定した衝撃加速度を比較するため，北海道内の固化材で改良した 9 カ所の盛土で測定した衝撃加速度と現場の盛土からサンプリングして測定した一軸圧縮強さから推定した衝撃加速度を求めた（図―11）。現場の衝撃加速度と現場の一軸

盛土の施工管理，第20回日本道路会議論文集，pp.95―
97（1993）4） 泉澤大樹，西本聡，佐藤厚子：盛土厚層化に向けた試験施工の実施―施工の合理化と品質確保の両立をめ
ざ し て ―， 寒 地 土 木 研 究 所 月 報，No.653，pp.20―25（2007.10）
5）
 佐藤厚子，西川純一：衝撃加速度による安定処理土の品質管理方法，セメント系安定処理土に関するシンポジウム，地盤工学会（1996）

圧縮強さから推定した衝撃加速度とはほぼ一致し独立行政法人土木研究所寒地土木研究所寒地地盤チーム

主任研究員
上席研究員

建設マネジメント技術

さ とう

あつ こ

やまなしたかひろ

佐藤 厚子

山梨 高裕

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