極めて軟弱な地盤上に施工された高速道路盛土の長期沈下挙動
軟弱地盤、圧密沈下、二次圧密
NEXCO 中日本㈱正会員

NEXCO 中日本㈱国際会員

○中堀千嘉子

八千代エンジニアリング㈱清水建設株式会社
CPC株式会社

稲垣太浩
阿久根幸孝

正会員

長澤正明

国際会員

白子博明

1.まえがきまえがき
舞鶴若狭自動車道の小浜 IC から三方 IC 間は、現在施工が進められている。この内、三方湖南側に位置する向笠地区は、日本で有数の軟弱地盤であるため試験盛土によって本線盛土における安定・沈下対策工が決定された。本報告は、試験盛土及び横断構造物部、橋台部で実施しているプレロードの沈下観測結果から、高速道路盛土の長期沈下速度について取りまとめるとともに若干の考察を加えたものである。
2.向笠地区
向笠地区の向笠地区の軟弱地盤概要
向笠地区は、有機質土混じりの粘性土、有機質土を主体とした軟弱な沖積層が厚さ 40m～50m 分布している。図-1 は、向笠地区の地質を道路縦断方向に示したものである。図より、STA．496+00 から 500+00 間及び STA．508+00 から510+00 間は、有機質土が主体の区間である。この有機質土は、極めて軟弱であり 7～10m の盛土高を確保するために、盛土厚は 20m にも及ぶ区間である。有機質粘性土と有機質土の物理、力学的性質は、表-1 に示すとおりである。

表-1 向笠地区軟弱地盤の土性
有機質土混じり粘性土

有機質土

自然含水比wn(%)
一軸圧縮強度qu(kN/m2)

30～100120～200

30～35060～220

圧密降伏応力Pc(kN/m2)
圧縮指数Cc100～400
0.5～1.1

70～３200.3～4.0

強熱減量Lig(%)

7～198～63

図-1 向笠地区地質縦断図
3. 既往施工事例との既往施工事例との比較との比較

1400
バーチカルドレーン
無処理
向笠地区 log t法予測1200

図-2 は、供用時点の沈下量と軟弱層厚の関係を示したものである。図1)中の▲及び■は軟弱地盤上に施工された高速道路盛土の施工事例 から供用時の沈下量St(ｃｍ）

1000

供用時点の沈下量の観測結果を、●は向笠地区の沈下観測結果から log t法によって供用時点の沈下量を予測したものである。図より、既往事例における供用時の沈下量は 50～750 ㎝、平均的には 200～300 ㎝であるが、向笠地区では既往事例を遥かに上回る 300～1200 ㎝となるものと予測している。つぎに、図-3 は、既往施工事例と向笠地区の長期沈下速度

800

600

400200βを軟弱地盤層厚との関係で示したものである。図より、既往事例のβは、大きくても 200(㎝/log t)程度であるが、向笠地区では、100～4000㎝/log t であり極めて大きな長期沈下速度である。

0102030405060

軟弱層厚D(ｍ)

盛土高H(m)25

図-2 供用時点の沈下量と軟弱層厚

STA498+75 盛土中心
20500

実測盛土高
実測盛土厚

15バーチカルドレーン
無処理向笠地区 log t法予測

450

105

長期沈下速度β（ｃｍ/logt)

400
00

盛土完了
供用開始
盛土完了後1年

2沈下量S(ｍ)

468β＝

350
300
250
200
150
100

250
cm/1050

lo gt
0

120
110100

時間

100010000ｔ(day)

図-4 向笠地区における沈下観測事例

1020304050100000

軟弱層厚D(ｍ)図-3 長期沈下速度と軟弱層厚

The long-term settlements behavior of highway banking
constructed on very soft ground

C.Nakahori，M.Inagaki，T.Akune，M.Nagasawa，H.Shirako

60

図-4 は、STA．498+75 で実施されたプレロードの沈下量、盛土高(厚)～時間の関係の１例を示したものである。図より、盛土施工時には大きな沈下が発生しているが、盛土完了から概ね１年後には時間の対数に比例する沈下に移行している。図-2 に示す向笠地区の供用時の沈下量は、図-4 の時間の対数に比例する沈下勾配(長期沈下速度)を用いて予測している。ただし、βは盛土完了１年後から徐々に減少する傾向にあるため、図-2 の沈下予測に利用したβ及び図-3 の向笠地区の長期沈下速度は観測期間内で最新のデータを用いて決定している。
4. 向笠地区における向笠地区における長期沈下挙動における長期沈下挙動
20

4.1 自然含水比と自然含水比と長期沈下速度

CBD区間
SD区間
無処理区間
段階載荷圧密試験

図-5 は、図-1 に示した位置に設置した層別沈下計の観測結果から、長期沈下速度βα(%/log t)

有機質粘性土及び有機質土各層で求めたβα(ひずみで定義した長期沈下速度)と、それぞれの層の自然含水比 wn の関係を示したものである。(図中■、◆、▲)また、●は各層で実施した段階載荷圧密試験
結果から設定したβα である。図中には、Mesri によって提案された二次圧密速度αvol と自然含水比 wn との関係を記入している。段
階載荷圧密試験のβαは、Mesri の提案したαvol～wn 関係のやや上方にプロットされているが、現場の層別のβは遥か上方に位置している。一次元圧密試験結果に基づく体積ひずみ(=鉛直ひずみ)で定義された Mesri 式は、地盤の自然含水比のみから二次圧密速度を予測で151050きるため、多くの現場で便利に使われているが利用限界についての認0100200300400500

識はそれほど高くない。Mesri 式にはせん断変形そのものの概念が無い
自然含水比wn(%)

ため、道路盛土のような二次元状態のβは、過小な予測値を与えるこ
図-5 長期沈下速度と自然含水比とになる。2)4.2 有機物含有量と有機物含有量と長期沈下速度
図-6 は、層別沈下計と段階載荷圧密試験のβαを有機物含有量(Lig)長期沈下速度βα(%/log t)10で整理したものである。図中の破線は、松尾ら 3)によって明らかにされた二次圧密速度と Lig の関係である。有機物を含まない無機質な粘性土の二次圧密は、土粒子骨格の粘性圧縮によって発生すると考えられる。他方、松尾らによれば有機物を多量に含む場合は、有機物や土粒子で構成された骨格のクリープと有機物自身の間隙からの排水も二次圧密の一部であり、無機質な粘性土の二次圧密に比べて極めて大きいとしている。
図中には向笠地区の層別沈下と段階載荷圧密試験のβαをプロット

1

CBD区間
SD区間
無処理区間
段階載荷圧密試験

しているが、段階載荷圧密試験のβαは、松尾らの提案する両者の関係によく一致している。しかしながら、層別沈下のβαは、大きくか0.1

け離れた位置にプロットされており、有機物含有量による整理でも一020406080100

土の強熱減量Lig(%)

義的な解釈が難しいようである。
5.あとがきあとがき

図-6 長期沈下速度と有機物含有量

極めて軟弱な地盤上に施工された高速道路盛土の長期沈下速度
500について、自然含水比や有機物含有量との関係を整理し考察を加450えた。有機質土はもとより、有機物を含む粘性土の長期沈下速度400であるが、実際の長期大沈下との関係は未だよくわからない点が多くその予測法は未だ確立されていない。ただし、図-7 に示すように wn と Lig の関係は、概ね比例関係にあることが福江ら 4)によっても確認されていることから更に研究を進めることで簡便な予測法についての提案が出来そうである。

自然含水比wn(%)

は、無機質な粘性土の長期沈下速度より大きいことは周知のこと
350
300
250200150

参考文献
1)日本道路公団試験所：軟弱地盤における沈下事例集,試験所技術100資料,第 302 号，1977. 2)白子他：道路盛土による軟弱地盤の長期50

沈下と二次圧密,土と基礎,Vol. 45,No.10,pp.41-42,1997.

03)松尾他：

泥炭の二次圧密係数について,土質工学論文報告集,Vol26,No.1,pp.139-150,1986. 4)福江他：折戸湾・清水港が駿河湾への環境負荷軽減に果たす役割,東海大学紀要海洋学部,第 4 巻第 3 号,1-15 頁.

CBD区間
SD区間
無処理区間
段階載荷圧密試験
020406080

土の強熱減量Lig(%)

図-7 自然含水比と有機物含有量100