砕石改良体構築工法による盛土地盤内の排水対策について
Drainage measures in embankments using crushed-stone improvement body
大石新之介*，酒井俊典**，田久勉***，尾鍋哲也*，濱口幸三*
Shinnosuke OHISHI, Toshinori SAKAI, Tsutomu TAKYU,
Tetusya ONABE and Kozo HAMAGUCHI
盛土地盤の安定性向上のため，適切な盛土内の排水対策が求められている。現在まで盛土地盤の排水対策として，水平方向の水抜きボーリングが主な対策として利用されている。しかし，水抜きボーリングでは盛土内の地下水を的確に捉えることが困難なこともあり，対策効果が十分得られない場合がある。本研究では，盛土上で大型の施工機械を用いることが困難なことを考慮し，小型地盤改良機により砕石改良体を連続的に施工した壁を地盤内に構築し，これに排水パイプを連結することで地盤内の地下水を効果的に排除し，地下水位を低下させる工法について検討を行った。検討にあたって，砕石改良体に集められた盛土内の水を排水する水抜きボーリングの施工は，盛土のり面から砕石改良体底部に向けて施工する場合と，盛土上面から地盤内の砕石改良体を貫きながら下位にある砂礫層に向けて鉛直に施工する 2 つのケースについて試験を行った。水位観測孔による盛土内の長期的な水位変化について検討を行った結果，盛土のり面から砕石改良体に向けた水抜きボーリングの場合，排水パイプから確実に排水されるとともに，砕石改良体近傍下流側の水位上昇が見られなくなった。また，排水パイプを下位の砂礫層に向けて施工を行った場合においても，下流側の水位上昇を抑える効果が見られた。この結果，本工法により盛土内に存在する地下水の確実な排除に対し有効に機能することが確認された。
キーワード：砕石，排水，盛土，水位，降水量
crushed stone, drainage, embankment, water level, precipitation

１．はじめに2011 年に発生した東日本大震災において仙台北部道路で盛土ののり面崩壊などの被害が報告されている 1)。

ケーシング

また，2009 年駿河湾を震源とする地震や 2016 年の熊本地震，2018 年の北海道胆振東部地震による盛土のり面の崩壊や，2017 年の九州北部豪雨，2018 年 7 月の西日本一帯への豪雨などの豪雨時にも盛土のり面の崩壊事例が報これらの豪雨時あるいは地震時に発生告されている 2),3)。
する盛土崩壊等の要因の一つとして地下水の影響が指摘されている 4),5)。そのため，地震や豪雨の発生頻度が多い

ホッパー

写真-1 小型地盤改良機を用いた施工状況

日本において盛土内の地下水を速やかに排水することは，結することで盛土内の地下水を排除し，地下水位を低下盛土の安定性向上に非常に重要である。

させる工法について検討を行った。検討にあたって，砕現在，盛土内の排水対策として，水抜きボーリングや石改良体に集められた盛土内の水を排水する排水パイプ

透水性の高い砕石を用いた砕石竪排水工などが利用されの施工を，盛土のり面から砕石改良体底部に向けて施工ている 6)。しかし，水抜きボーリングは地盤内の地下水する場合（case1）と，盛土上面から地盤内の砕石改良体の流れを推定することが困難なことから，経験的に施工を貫きながら下位にある層に向けて鉛直に排水パイプをさることが多く，必ずしも十分な対策効果が得られない

施工する場合（case2）の 2 つのケースについて行った 7),8)。

場合がある。そこで，本研究では，砕石改良体を連続的また，一般的に盛土上では大型の施工機械を用いることに施工した壁を盛土内に構築し，これに排水パイプを連が困難なことを考慮し，写真-1 に示す小型地盤改良機を*

株式会社尾鍋組

Onabegumi.Co., Ltd.

**

三重大学生物資源研究科 教授

Prof., Mie University***

株式会社高速道路総合技術研究所

Nippon Expressway Research Institute Co., Ltd

p-1

砕石改良体
ケーシング

道路ホッパー

p-2
p-5

A断面
p-3

a-3

a-1
１．セット

２．掘削

３．締固め

a-2

４．完了

p-6
p-4

図-1 砕石改良体の施工手順排水パイプ(a) 平面図（ ：水の流れの方向）
現場発生土で埋戻し2.0m 2.0m
5.0m
a-1

図-2 オーバーラップ施工の模式図

1.0m0.5m
a-2
a-35.0m
砕石改良体

a-2

有孔管5.5m

盛土

a-1

排水パイプ

(b) A 断面の断面図（改良範囲

7.0m0.5m

原地盤：水の流れの方向）

図-4 case1 の施工図 7)加筆
2.2 試験地の概要

写真-2 case1 施工完了状況

図-3 柱状図

試験施工は，滋賀県湖南市にある㈱高速道路総合技術研究所の緑化技術センター内の盛土で実施した。試験地用いた工法を採用した 9)。本論では，これら 2 つのケーは図-3 のボーリング柱状図が示すように，GL-0~-5m がスについて，盛土内に設けた水位観測孔による長期的な粘土質砂礫，GL-5~-8.6m が砂混じり粘土の盛土層であり，水位変化の観測から得られた結果を基に，対策効果の検その下位が粘土質砂あるいは粘土質砂礫の原地盤となっ討を行った。ている。試験地の地下水は旧地形境界に沿って上流側から下流側へ流れていると考えられる。本試験では，case1

２．試験内容として砕石改良体を盛土のり面と平行に壁状に施工し，2.1 砕石改良体構築方法

その後，盛土のり面から砕石改良体底部に向けて排水パ試験に用いた工法は，側面にゴム扉の付いたケーシンイプの施工を行った。また，case2 として砕石改良体底部グを有するオーガーを使用することを特徴とする（写真から地盤内の下位にある粘土質砂礫層に向けて鉛直に排-1）。図-1 に砕石改良体の構築方法を示す。施工手順は，水パイプの施工を行った。水位の観測は，case1，case2 共

まず地盤改良機を所定の位置に配置し，ケーシングオーにボーリング調査時の孔底に設置した水位計（東京測器ガーによって掘削した後，ケーシングのゴム扉を開けて製 KW-C）により 1 時間毎の計測を行い，砕石改良体施砕石投入用のホッパーからケーシング内に砕石を連続的工前後の水位変化を比較することで対策効果の検証を行に投入しながら 0.1m の一定層厚でケーシングを引上げ，った。また，試験地に転倒ます式雨量計を設置し，時間それと同時にケーシング先端のスクリューを回転させる雨量の計測も実施した。

ことで投入した砕石を締固めながら砕石改良体を構築する。
本工法では側面にゴム扉を備えたケーシングオーガー

2.3 試験施工 case1
図-4 に試験箇所の施工状況を示す。砕石改良体は，を採用しているため，図-2 に示すように砕石改良体をオ20mm オーバーラップさせながら千鳥で配置し，延長ーバーラップして施工が行え，地盤内に連続的な砕石壁18m，深度 5m まで 61 本施工した。また，地表面の仕上を構築することが可能である。本施工機は幅が約 2m とげは地表面から水が流入しないよう 0.5m の深度まで掘小型であり，狭小地での施工が可能となっている。最大

削し，砕石改良体頭部に不織布を敷設した後，現場発生施工深度は地表面から 5m，改良体の直径は 420mm であ土を振動コンパクターで締固めて埋戻した（写真-2）。水り，本試験に使用した砕石の粒径は 20mm～5mm である。

抜きボーリングは，写真-3 に示す排水パイプを砕石改良

掘削用鋼管p-2 p-1
p-5

改良範囲
b-2

p-3
p-6

b-1
排水パイプ
b-3

p-4

(a) 施工機
写真-3 case1 の排水パイプの全景

写真-4 case2 の施工状況
表-1 現場透水試験結果

Aのり面(b) 施工完了状況

対象

深度(m)

透水係数(cm/sec)

盛土

3.0~3.5

8.37×10-7

原地盤

10.5~11.0

1.32×10-5

B

砕石改良体施工範囲
1.4m×2.4m（23本） b-2

道路っては，改良体を構築後，施工機のアタッチメントを交b-3
排水パイプ換して行った（写真-4(a)）
。排水パイプの施工は，①先端に接続の解除が可能なキャップの付いた口径 114mm の掘削用鋼管をセットし，②排水目標深度まで正回転で掘b-1削を行い，③目標深度到達後に逆回転させることで先端B’

キャップの接続を解除した後に，④鋼管の上端から内部A’に排水パイプを挿入し，⑤施工機により鋼管のみを引き抜き，排水パイプを残置させる手順で行った。この施工(a) 平面図（ ：水の流れの方向）
A’ 現場発生土で埋め戻し
1.5m 1.5m
b-1

Aを 2019 年 3 月に行い，排水パイプは原地盤の粘土質砂B

B’

6.0m

0.7m 0.7m

礫層 GL-9.21m まで到達させた。排水パイプは硬質塩化b-3ビニル管（VP65）を使用し，深度 1.2m～9.2m までがス0.3m b-2トレーナーとなっている。また，地表面の仕上げは水が1.2m1.0m

流入しないよう 0.3m の深度まで掘削し，砕石改良体頭5.0m

有孔管
5.5m

部に不織布を敷設した後，現場発生土を振動コンパクタ

7.0m
9.2m 有孔管ーで締固めて埋戻した（写真-4(b)）
。

8.0m
盛土

水位観測孔は，砕石改良体の上流側 b-1，下流側に，b砕石改良体

0.5m

盛土
原地盤

原地盤

(b) 断面図（左：AA’，右：BB’：水の流れの方向）

図-5 case2 の施工図

2 を設置するとともに，排水パイプに水位計を設置し（b3），水位観測を行った。なお，表-1 に深度 3.0～3.5m の盛土部分と深度 10.5～11.0m の原地盤砂層の現場透水試
験の結果を示す。

体に向けて 2016 年 2 月に 4 本（p-1~4）施工し，その後排水効果の確認を行うため 2017 年 6 月に追加で 2 本（p-３．計測結果および考察5,6）の施工を行った。p-1~4 は，砕石改良体下端に挿入

3.1 case1

した先端から 1m の区間のみストレーナーとした。一方，本地点では藤原ら 7)が，2019 年 3 月までの水位についp-5,6 は全長にわたってストレーナーとした。なお，排水てまとめており，ここでは主にそれ以降について検討を

パイプは硬質塩化ビニル管（VP40）を使用し，延長行う。図-6 に試験施工前と 2019 年 4 月以降の各観測孔15~16m，仰角 5%で配置した。また，砕石改良体の上流の水位と時間降水量の関係を示す。なお，2021 年 5 月~10側に水位観測孔 a-1，下流側に水位観測孔 a-2，離れたの月はデータロガーの不具合のため，水位データが欠損しり面に a-3 を設置した。図-4(b)に試験施工箇所の A 断面ている。

を示す。

表-2 は，各年の 6 月 11 日~7 月 10 日の降水量である。
また，図-7 は表-2 に示した期間における同時刻の a-1 と2.4 試験施工 case2a-2 の水位を比較したものである。図-7 より施工前は a-1

図-5 に試験箇所の施工状況を示す。現地では，2018 年の水位上昇に連動して a-2 の水位も上昇するが，施工後3 月に砕石改良体を 1.4m×3.0m の範囲に 23 本，深度 5mは a-2 の水位は上昇しない。また，施工から 6 年が経過まで施工した。また，砕石改良体は 70mm オーバーラッ

した現在でも，水位は孔底付近の GL-6.5m から上昇せず，プさせながら千鳥で配置した。排水パイプの施工にあた

施工前より降水量が多い場合でも，水位の上昇は抑えら

a-1

a-3
a-1

a-3
a-2

時間降水量

a-2

時間降水量

(a) 観測期間 2015.4.18~2016.1.31(b) 観測期間 2019.4.1~2022.7.10

図-6 case1 の各観測孔の水と時間降水量の関係（左：試験施工前，右：試験施工後）れている。

表-2 各年の 6/11~7/10 の降水量
試験施工年

降水量(mm)

排水パイプからの排水状況は，施工直後から p-2 以外

前

2015

172の 3 本で排水が確認でき，また p-5,6 の追加施工によっ

2016

327て，p-2 の排水も確認できるようになった（写真-5）
。ま

2019

234

た，降雨時にはすべての排水パイプから排水が確認でき

2022

308ており，排水量は p-4 が最も多く，無降雨時でも常時排後水が確認されている。p-4 の排水量は，表-3 に示すよう-4-4.52015年(施工前)に計測日の 1 日前に降雨がある場合は 0.065~0.136 L/min，2016年(施工後)

降雨がない場合では 0.015~0.021 L/min である。

2019年(施工後)

a-2の水位 GL- (m)2022年(施工後)

3.2 case2-5

各観測孔の水位と時間降水量の関係を図-8 に示す。また，図-9 は施工前の 2017 年 11 月 1 日～12 月 31 日と排-5.5

水パイプ施工後の 2019 年 5 月 1 日以降の同時刻の b-1 とb-2，b-1 と b-3 の水位を比較したものである。図-9(a)よ-6り，GL-0~-2m までは施工前，施工後共に b-1 と b-2 は同程度の水位上昇傾向を示すが，GL-2m 以深では施工前に-6.5比べて施工後の b-2 の水位上昇が b-1 の水位上昇に連動しておらず，GL-6m 程度に抑えられ，b-2 は b-1 より水-7-7-6-5-4a-1の水位-3-2-10位が低い。これは，降水量が少ない場合は，砕石改良体の下位層への排水により b-2 の水位上昇が抑えられていGL- (m)

図-7 a-1 と a-2 の同時刻の水位の関係るが，降水量が多い場合には，下位層の透水係数が 10-5cm/s と高くなく，また排水パイプが 1 本しかないため，流入量に対して排水が追い付かず，b-2 の水位が上昇する可能性が考えられる。また，降雨終了後は徐々に排水が進み，b-2 の水位が低下すると考えられる。また，図9(b)に示すように砕石改良体中の b-3 は b-1 より水位が低い。
ここで，試験施工前後の b-1,2 の降雨後の水位上昇量とその後の低下量から，排水効果の検討を行った。検討
区間の選定基準は，水位の変動が落ち着いている時期の

写真-5 p-2 の排水状況（左:2016.4.14，右:2018.9.5）

3 日間の合計降水量が 40~60mm 程度で，降雨後に上昇した水位が最も高くなった時点から 96 時間において降雨がない区間とした。なお，水位の上昇量は降雨直前の水表-3 p-4 の排水量位から降雨後に最も高くなった水位の差とし，低下量は排水量計測日

排水量計測日の1 日前の日雨量

排水量(L/min)2016.4.14

10 mm (2016.4.13)

0.065

水位の差とした。図-10 に検討した施工前後の検討区間

水位が最も高くなった時点から 48 時間後と 96 時間後の2018.9.5

67 mm (2018.9.4)

0.132の水位と降水量の関係の一例を示す。この結果より，施2021.11.2

0 mm (2021.11.1)

0.021

工後の b-1,2 の水位低下量は施工前に比べて，大きくな2021.12.8

81 mm (2021.12.7)

0.136っていることが分かる。また，表-4 に選定した検討区間

2022.3.90 mm (2022.3.8)0.015（試験施工前を 3 区間，施工後を 10 区間）における水位砕石改良体施工

排水パイプ施工

b-1

b-3

b-2

時間降水量

図-8 case2 の各観測孔の水と時間降水量の関係
0
施工後

-1

施工前

-1

600.18m

0.07m

0.84m

50-4

水位 GL-（ｍ）

ＧＬ-（ｍ）-2b-2の水位-2-340-330-40.19m

0.99m

0.34m

20-5-6-510

時間降水量

b-1

b-2-72/9-6

時間降水量（mm）

02/10

2/11

2/13

2/12

2/14

2/15

02/172/16(a) 施工前観測期間 2018.2.10~2.16-7-7-6-5-4-3-2-1000.16m

0.52m

600.32m

b-1の水位 GL-（m）-1GL-（ｍ）

0
施工後

水位-1b-3の水位 ＧＬ-（ｍ）

500.25m

1.05m-2-240-330-420-5-30.67m

時間降水量

10b-1-61/31-4時間降水量（mm）(a) b-1 と b-2b-2
02/12/22/42/32/52/62/72/8(b) 施工後観測期間 2021.2.1~2.7
図-10 降雨後の水位変化-5-6上昇量とその後の低下量の一覧を示す。砕石改良体下流-7-7-6-5-4b-1の水位-3-2-1側 b-2 の水位低下量は，平均すると 48 時間後は施工前

0ＧＬ-（ｍ）0.16m から施工後 0.39m，96 時間後は施工前 0.27m から(b) b-1 と b-3
図-9 同時刻の水位の関係

施工後 0.93m と大きくなっており，砕石改良体による排水効果が確認できる。

表-4 各検討区間の b-1,2 の水上昇量と 48 時間後及び 96 時間後の水位低下量
試験
施工

前

後

検討区間

合計降水量
(mm)

2017.12.24 18:00~12.30 14:00
2018.1.8 6:00~1.14 6:00
2018.2.10 13:00~2.16 4:00
平均値
2019.5.28 6:00~6.3 0:00
2020.2.16 4:00~2.21 16:00
2021.2.1 20:00~2.7 2:00
2021.3.12 14:00~3.18 0:00
2021.3.28 8:00~4.3 16:00
2021.11.22 7:00~11.28 15:00
2021.11.30 23:00~12.6 14:00
2021.12.16 21:00~12.23 6:00
2022.1.20 12:00~1.30 17:00
2022.5.12 11:00~5.19 3:00
平均値

5349
40
47.3
54
39
49
49
43
48
53
4252
62
48.7

上昇量(m)
b-1b-2
1.67
1.17
0.84
1.23
0.52
0.60
0.52
0.61
0.51
0.46
0.61
0.51
0.61
0.72
0.57

2.25
2.01
0.99
1.75
1.94
1.64
1.05
1.14
1.11
1.94
2.15
1.42
2.63
1.98
1.70

48 時間後低下量(m)96 時間後低下量(m)

b-1

b-2

b-1

b-2

0.12
0.00
0.07
0.06
0.15
0.23
0.16
0.24
0.22
0.06
0.16
0.15
0.06
0.22
0.16

0.28
0.01
0.19
0.16
0.61
0.35
0.25
0.26
0.53
0.32
0.44
0.35
0.36
0.43
0.39

0.13
0.07
0.18
0.13
0.33
0.43
0.32
0.43
0.45
0.170.33
0.35
0.14
0.45
0.34

0.40
0.08
0.34
0.27
1.23
0.95
0.67
0.82
0.97
0.90
1.10
0.95
0.70
1.04
0.93

４．まとめ2)

砕石改良体を連続的に施工した壁を盛土地盤内に構築復旧とその後の対応，土木技術資料，Vol.53，No.3，

し，これに排水パイプを連結することで地盤内の地下水を排除し，地下水位を低下させる工法について検討を行菅浩一（2011）：東名高速道路牧之原地区地震災害のpp.38-41.

3)

った。

小野耕平・森伸一郎（2021）：平成 30 年 7 月豪雨による愛媛県南西部の斜面崩壊に関する降雨特性のその結果，砕石改良体を壁状に構築した改良体の下端に向けて盛土のり面から水抜きボーリング工を施工した

分析，地盤工学ジャーナル，Vol.16，No.2，pp.105-115.
4)

case1 の場合，排水パイプから確実に排水されるとともに，による斜面崩壊，土木学会論文報告集，第 330 号，

砕石改良体近傍下流側の水位上昇が見られなくなった。
砕石改良体を鉛直に貫くように排水パイプを施工し，盛八木則男・矢田部龍一・山本浩司（1983）：雨水浸透
pp.107-114.

5)長尾和之・澤野幸輝・松崎孝汰・風間基樹・河井正・

土下位にある透水効果が考えられる原地盤へ鉛直方向に

加村晃良（2019）：東北地方の豪雨による高速道路の排水する case2 の場合は，比較的透水係数が低い砂層でり面災害事例とその特徴について，土木学会論文集

あっても水位低下効果が確認された。特に，降雨終了後C（地圏工学），Vol.75， No.2，pp.198-215.の下流側の水位は，上流側からの流入が遮断せれること6)

安部哲生・藤岡一頼・新井寿和・三嶋信雄・濱田泰で，急激に低下することが確認できた。 以上，case1,case2

冶・塚本将康（2015）：砕石竪排水工の対策効果につともに本工法により盛土内に存在する地下水の確実な排いて―その 2―遠心力模型実験，第 50 回地盤工学会

除に対し有効に機能することが確認された。

研究発表，pp.1101-1102.
7)藤原優・酒井俊典・尾鍋哲也・大石新之介（2020）：

謝辞：実験に協力いただいた NEXCO 西日本本社の藤原

土木学会論文集 C（地圏工学），Vol.76， No.1，pp.40-

優氏，試験場所を提供していただいた㈱高速道路総合技

51.

術研究所の緑化技術センターの方々に感謝致します。

8)

大石新之介・尾鍋哲也・濱口幸三・瀬間基広・酒井俊典・藤原優・村上豊和（2020）：砕石地盤改良体を参考文献
1)

用いた盛土の鉛直排水効果の検証，第 55 回地盤工

藤岡一頼・横田聖哉・日下寛彦・広瀬剛（2016）：東北地方太平洋沖地震における高速道路盛土の被害

学会研究発表，22-7-1-02.
9)

酒井俊典・尾鍋哲也（2009）：新型地盤改良機・エコ分析，日本地震工学会論文集，Vol.16，No.1，pp.285-

ジオの開発，三重大学社会連携センター研究報告 17308.

号，pp.147-151.

Appropriate drainage measures are necessary to improve the stability of embankments. Currently,
horizontal drainage borings are mainly used as drainage measures for embankments. However, drainage
measures using horizontal drainage borings may not be sufficiently effective if drainage pipes may not
be placed appropriately along water channels. In this study, the method to drain groundwater inembankments by constructing a crushed-stone improvement wall body and connecting a drainage pipe
to it was investigated. The small size ground improvement machine was used to construct the crushedstone improvement because it was difficult to use a large size machine on the embankment. Two methodsof installing drainage pipes to drain water collected in the embankment in the crushed-stone improvement
body were investigated. One is to install the drainage borings from the embankment slope toward thebottom of the crushed-stone improvement body, and the other is to install it vertically penetration fromthe top of embankment toward the sand or gravel layer under the crushed-stone improvement body. Longterm observations of water level changes in the embankment using water gauge showed that in the caseof the drainage borings from the embankment slope toward the crushed-stone improvement body, thewater drained out of the drainage pipes reliably and that the rise of the water level near the crushed-stone
improvement body downstream side could be suppressed. And in the case of the drainage boring
vertically toward the sand or gravel layer under the crushed-stone improvement body, it was also effective
in suppressing the rise of the water level downstream side. These results confirmed that the drainage ofgroundwater in the embankment by this method was effective.