極めて軟弱な地盤における道路盛土のサーチャージ効果
軟弱地盤、載荷盛土、長期沈下
NEXCO 中日本㈱正会員

○髙比良翔NEXCO 中日本㈱

国際会員

稲垣太浩

NEXCO 中日本㈱

1.

安藤貴宏

清水建設株式会社

正会員

長澤正明

株式会社

国際会員

白子博明

CPC

まえがき
軟弱地盤上に盛土をすると長期間にわたって発生する沈下のため，盛土と構造物の取り付け部に不等沈下が生じ，繰り返し補修工事をすることが少なくない 1),2)。その対策として，高速道路盛土で一般的に採用しているサーチャージ工法
は，計画盛土高より大きな盛土荷重を載荷して軟弱地盤の圧密沈下を促進することで，供用後に発生する残留沈下量の軽減を目的としている。本報告では，高速道路盛土における既往沈下事例と舞鶴若狭自動車道若狭町向笠地区の建設時沈下観測事例を用いて，サーチャージ工法による長期沈下速度の軽減効果を検証したものである。
2.

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 で分布している。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 3)。
表-1

図-13.

向笠地区地質縦断図

有機質土混じり粘性土

有機質土

自然含水比wn(%)

30～10030～350

一軸圧縮強度qu(kN/m2)

120～200

60～220

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

表-2

サーチャージ既往沈下事例

サーチャージ サーチャージ 長期沈下速度(cm/log t)
計画盛土高 サーチャージ 載荷盛撤去時沈下量 放置期間HE(m)盛土高Hs(m) 土比Ｈｒ
Hs撤去前β Hs撤去後βsts(日)S(cm)サーチャージによる長期沈下軽減効果
図-2 及び表-2 は，軟弱地盤上に施工された高速道路

向笠地区軟弱地盤の土性

βs/β

東名愛甲

113.51.24355

170

90300.33

盛土のサーチャージ既往沈下事例である 4)。盛土立上り

東名袋井

4

1.81.32155

220

60200.33

後，一定のサーチャージ放置期間 ts(以下「放置期間 ts」

伊勢道伊勢IC

821.21165

50110800.73と呼ぶ)を経てサーチャージ(Hs=2～3m)を撤去した。
地盤の物性はもちろんのこと層構成，盛土荷重，盛土載荷期間も違うため一概に比較はできないが，放置期間 ts の短い伊勢道の場合，サーチャージ撤去後の長期沈下速度βs(㎝/log t)の減少割合(再沈下速度比:βs/β)は，他の事例に比べて小さい。また，表-2 にはサーチャージ量の大小の指標となる載荷盛土比 Hr(=(HE+Hs+S)/( HE+S))を示している。伊勢道の載荷盛土比 Hr(=1.21)は，他の事例(Hr=1.24～1.32)に比べて小さい。放置期間 ts の長短や載荷盛土比 Hr の大小は，サーチャージ効果に影響を及ぼすようである。
道路地区名

図-3 は，表-2 の事例，東名焼津の事例及び舞鶴若狭道

軟弱層厚Hs

東名愛甲20m 2m
東名袋井11m 3m
伊勢道伊勢 IC 23m 2mの建設時の事例から，放置期間 ts と撤去後の長期沈下速度βε(鉛直方向のひずみで表わしたサーチャージ撤去後長期沈下速度)の関係を示したものである。また，撤去後

図-2

サーチャージ既往沈下事例の長期沈下速度βεは載荷盛土比 Hr を 3 つに区分して示している。
図より，東名焼津及び表-2 の事例では放置期間 ts=100～400 日間で撤去後の長期沈下速度βεは減少する傾向にあるが，The surcharge effect of very soft groundK.Takahira

M.Inagaki，T.Andou，M.Nagasawa，H.Shirako

載荷盛土比 Hr の大小による撤去後の長期沈下速度βεの違いは明確でない。盛土高さや軟弱地盤の土性等を考慮した分析が必要と考えられる。同図に示す舞鶴若狭道の事例は，他事例と同様に放置期間 ts の増加にともなって撤去後の長期沈下速度βεは減少しているが，その減少割合は小さく撤去後の長期沈下速度βεは他事例に比べて 1.5～2 倍程度大きな値である。舞鶴若狭道は，極めて軟弱な地盤であり建設時の沈下量が 7～12m に及ぶことや，現時点(2014 年 3 月)で舗装等の工事中であるためサーチャージ撤去後の沈下観測期間が 1～1.5 年程度と短いこと等から，サーチャージ効果を評価する十分なデータが得られていないものと考えられる。
図-4 は，図-3 と同様の事例を用いて載荷盛土比 Hr と撤去後の長期沈下速度βεの関係を示したものである。また，撤去後の長期沈下速度βεは放置期間 ts を 4 つに区分して表している。図より，東名焼津及び表-2 の事例の撤去後の長期沈下速度βεは載荷盛土比 Hr に比例して直線的に減少する傾向にある。図中 Y 軸に示した空色矢印は，東名焼津と表-2 の事例のサーチャージ撤去前の長期沈下速度βの範囲である。図中の空色破線を撤去後の長期沈下速度βεの平均的な減少傾向を示すものと仮定すると，βを 50％程度軽減するための載荷盛土比は Hr=1.4 であり，計画盛土高さ HE=7mの場合，サーチャージ高さは，Hr=(HE+Hs)/HE より Hs=2.8m である。既往現場データを利用したサーチャージ除荷後の長期沈下速度の予測が簡易に行える可能性がある。舞鶴若狭道の事例も他事例と同様に，載荷盛土比 Hr の増加に伴う
5.0

5.0

4.5

4.5

4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
Hr=1.05～1.15：◆東名焼津、◆舞若向笠
Hr=1.20～1.30：●東名焼津、●舞若向笠、●東名愛甲、●伊勢道伊勢IC
Hr=1.35～1.45：■東名焼津、■東名袋井

1.00.5除荷後の長期沈下速度βε(%/log t)

除荷後の長期沈下速度βε(%/log t)

撤去後の長期沈下速度βεの減少傾向は直線的であるが，撤去後の長期沈下速度βεは相対的に大きな値である。

04.

3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
ts=50日： ■伊勢道伊勢IC
ts=150～250日 ：◆東名焼津、◆東名愛甲、◆東名袋井
ts=260～400日 ：●東名焼津、●舞若向笠
ts=970～1530日：▲舞若向笠

1.0
0.5
0.00.0

図-34.0200400600
800
1000
1200
サーチャージ放置期間 ts (日)

1400

1600

1.01800

サーチャージ放置期間 ts と撤去後の長期沈下速度βε

図-4サーチャージ除荷後の長期沈下速度の予測したものである 5)。図中の，放置期間 ts は 4 つに区分して表0.8

長期沈下速度β(㎝/log t)で除したものであり，載荷盛土比 Hr=1.0(Hs=0：サーチャージ撤去前の状態)では，再沈下速度比再沈下速度比βs/β

図-5 は，載荷盛土比 Hr と再沈下速度比βs/βの関係を示

ジ撤去後の長期沈下速度βs(㎝/log t)をサーチャージ撤去前の1.5載荷盛土比 Hr と撤去後の長期沈下速度βεts=50日：■伊勢道伊勢IC
ts=150～250日 ：◆東名焼津、◆東名愛甲、◆東名袋井
ts=260～400日 ：●東名焼津、●舞若向笠
ts=970～1530日 ：▲舞若向笠

0.60.50.40.30.2

土比 Hr の増加にともなって減少する傾向にあり，サーチャ

0.101.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0

載荷盛土比Hr(=(HE+Hs+S)/(HE+S)

図中に示した黒色破線は，再沈下速度比βs/βの Hr 増加に伴う減少傾向の最大，最小値であり，赤一点鎖線は平均的な値

1.40.7βs/β=1.0 である。図より，再沈下速度比βs/βは，載荷盛ージによる長期沈下速度の軽減効果がある程度は認められる。

1.21.3載荷盛土比Hr(=(H+hs)/H)

10.9している。ここで，再沈下速度比比βs/βとは，サーチャー

1.1

図-5載荷盛土比 Hr と再沈下速度比βs/βを示すものである。未解明な問題は有るが同図を用いることで，設計時点でのサーチャージ除荷後の長期沈下速度の予測や，施工時のサーチャージ撤去時期の判定ができるようにしたい。また，放置期間 ts による効果については，図-5 で明確となっていないことから今後データの蓄積と詳細な分析が必要である。
5.

あとがき
舞鶴若狭自動車道若狭地区は，極めて軟弱な粘性土及び腐植土地盤上に計画高さ 7～10m の道路盛土を施工した。道路盛土による沈下量は盛土高さの 1～1.5 倍程度であり，国内で経験した陸上における軟弱地盤の沈下量を遥かに超える大きなものであったため，供用後の残留沈下軽減対策としてバーチカルドレーン工法とサーチャージ工法を採用した。
サーチャージ効果の評価は，長期の沈下観測データが必要であるため，更に動態観測を実施することが重要である。
参考文献
1)滝田他：軟弱地盤上の道路盛土の供用後の長期変形挙動予測と性能設計への応用, 土木学会論文集,№743/Ⅲ-64,pp.173187,203.9
ター.

2)常磐自動車道他軟弱地盤の維持管理に関する調査及び対策検討報告書,昭和 62 年 3 月,(財)高速道路技術セン3)平田他：超軟弱地盤における道路盛土の変形挙動とその抑制対策, 土木学会論文集 C,Vol.66,№2,pp.356-369,2010.5

4)軟弱地盤対策工の設計・施工に関する検討報告書,平成 16 年 2 月,(財)高速道路技術センター.

サーチャージ除荷後の二次圧密挙動,土木学会論文集 C,Vol.65,№1,pp.275-287,2009.

95)白子他：