こうえいフォーラム第１０号／２００２. １

高有機質地盤に対するセメント安定処理効果
EFFECT OF SOIL STABILIZATION BY CEMENT TO HIGH ORGANIC SOIL

反町 容*・濱 昌志**・三浦敏弘***・藤木 明****・勝山 修*****
Yasushi SORIMACHI, Masashi HAMA, Toshihiro MIURA, Akira FUJIKI and Osamu KATSUYAMA

In the construction project of metropolitan highway Route No.8 in the Wakaki area, a value
engineering (VE) design was attempted. In this area, the ground consisted of deposits of soft
highly organic soil and clay, so consolidation settlement induced lateral spread and stability
under the fill loading are the main concerns in the design stage. Through the estimation of theground condition in the field and the cost performance of the construction methods, the deepmixing method using cement mixtures was proposed as the optimum countermeasure against
the soft ground. In addition, that the effect of soil improvement depends extremely on the typeof cement and soil was confirmed and reported in this paper.
Key Words : poor ground,soil improvement,organic soil,alluvial clay,soil stabilisation bycement,.Value Engineering

１．は じ め に
環状第 8 号線（北町〜若木地区）の建設予定地の盛土区

２．環状第 8 号線について（1）計 画 概 要

間に、沖積粘土や腐植土と称される高有機質土が分布して

環状第 8 号線は、北町地区から若木地区間の延長約 2いる。沖積粘土も軟弱な地盤であるが、特に、当地の腐植kmにて建設事業計画が立案されており、既設道路から川土は間隙比が大きく高い圧縮性を示しており、盛土による越街道を跨ぎ東武東上線および補助第238号線を立体交差

圧密沈下や地盤の側方流動による変形と破壊が問題となっした後、台地上の補助第249号線を抜け、終点低地部の補た。そのため、何らかの軟弱地盤対策工が必要であり、基助第201号線及び首都高速 5 号線へと交差する計画である。

本設計時には深層混合処理工法が提案された。

このうち本業務の検討区間は、擁璧構造区間である延長約

本業務においては、基本設計後のVE検討を実施し、当0.8km（補助第238号線〜補助第249号線〜補助第201号線）

地の条件、コスト面等から最も当地に適した軟弱地盤対策である（図−１）。この区間は、低地部〜台地部〜低地部工としてセメント系の深層混合処理工法を提案した。そのと起伏に富んでいるため切土、盛土工区に分割される。

際実施した配合試験の結果、セメントおよび土質の種類によって改良効果に極端な差異が認められた。本報告では、高有機質地盤におけるセメント系配合材の適用上の問題点を主として報告する。

（2）設計VE検討
本業務は、基本設計後における道路構造物形式の比較設計の一部として、軟弱地盤対策のVE検討を実施した。軟弱地盤対策としては、コスト縮減を主眼においた工法選定を行った。基本設計時に提案された「深層混合処理工法」とその他の代替案の比較検討を行うとともに、ブロック毎

＊＊＊
＊＊＊
＊＊＊＊
＊＊＊＊＊

首都圏事業部 地盤構造部
名古屋支店 技術部
広島支店 技術部
福岡支店 技術第一部
首都圏事業部 道路部に必要な最小限改良率を圧密沈下解析などにより検討し、経済的な改良パターンを決定した（図−２）。

105

高有機質地盤に対するセメント安定処理効果

抽出・評価条件
・当地盤への適用性
・騒音、振動、地盤変状・対策工期

一般的な軟弱地盤対策工法からの工法抽出

・概算コスト
・概算工期
・概略評価

概略判定

等

・土層別（Ac層、Ap+Ac層）
・盛土高別（3m以上、以下）一次選定（土層、盛土高別評価）

擁璧工との組み合わせ

図−２ 設計VE検討フロー（軟弱地盤関連）表−１ 当該地盤における代表土層物性値

図−１ 環状８号線計画縦断図（北町〜若木）

A.P .(m )40.0

補助 249 号

東武東上線

補助 201 号

30.0

分類

地層名

B

埋土・盛土層

Ap

腐植土層

Ac

沖積粘土層

As

沖積砂層

Ap

Lm

関東ローム層

Ac

Lc

板橋粘土層

Ds

段丘砂層

Dg

段丘礫層

Tos

東京砂層

Tog

東京礫層

Lm
Lc
Ds
Dg

20.0

10.00.0−10.0

B
Ac

Tos

B

AsAs
Tog

−20.0−30.0

図−３ 推定土層断面図

３．調 査 結 果

4 〜 7 m程度、沖積砂層の上位に堆積しているのに対し、（1）地 盤 特 性

補助第249号線側〜補助第201号線側（以下終点側と称す）は、当該地は、武蔵野面に相当する台地と谷底低地に位置し埋土層の直下に腐植土層（Ap層）が 3 〜 6 m程度、その直下ている。低地部の土層構成は、GL‐10m〜GL‐15m前後に沖積粘土層（Ac層）が 2 〜 6 m程度、沖積砂層（Aｓ層）
おにN値50以上の東京礫層が工学的基盤として存在し、対象よび洪積砂礫層（Tog層）の上位に堆積している（図−３）。

区間のほぼ中間に位置する補助第249号線を境に上部層の補助第249号線が取付く台地部は、洪積砂層及びロームか構成が変化している。東武東上線〜補助第249号線側（以下ら形成されている。表−１に既往調査結果より得られた当起点側と称す）は埋土層の直下に沖積粘土層（Ac層）が厚さ

該地盤における主要な土質の物性値を示す。また、Ac層、106

こうえいフォーラム第１０号／２００２. １logCv-logp

e-logp81.0E+04

間隔比e65Ap層

4Ac層（起点側）
Ac層（終点側）

間隙32

圧密係数Cv（cm2/d）

7
1.0E+03

1.0E+02
Ap層
Ac層（起点側）

1Ac層（終点側）

00.01

1.0E+01

0.1

1logp

10

100

0.01

110logp

図−５ logCv−logp曲線

図−４ e−logp曲線

Ap層の圧密特性を図−４，５に示す。

0.1（3）配合試験結果と評価対策
1）一次配合試験（2）対策工法比較検討
当該地は住宅の密集した市街地に位置していること、基配合試験で使用した改良材の種類や諸元は以下に示す通りである。

礎地盤に極めて軟弱な土層が分布していること、関連工事

・改良材：高炉セメント、改良材Ｄ、改良材Ｅの工程上、短期間で施工する必要があることなどの制約か・混合量：200, 300, 500kg

ら、比較検討する工種の選定に際しては、以下に示す条件

・材令：28日に重点を置いた。

改良材としては、普通ポルトランドセメントや高炉セメ・市街地を意識し、振動・騒音を極力抑制する。

ントを用いることが多いが、有機物含有量が多い土質では・当該軟弱地盤（Ac層、Ap層）に適用可能である。

セメント系固化材が用いられる。本試験時においては、経・家屋が近接していることから側方地盤への影響を極力済性から高炉セメントＢと、セメント系固化材として関東における高含水比の有機質土に対する施工実績等から、改抑制する。
・時間効果を図る工法の適用は、工程の制約上困難であ良材Ｄ、改良材Ｅを選定した。
2）一次配合試験結果

る。
・施工工程上の制約から、施工の煩雑化を防ぎ、極力全線統一した工法にする。
・切土によって発生する建設発生土を極力盛土材として利用する。

一軸圧縮試験結果を図−６に示す。沖積粘土に対してはいずれの改良材を用いても効果が確認できた。特に、安価な高炉セメントＢ、200kg程度で一軸圧縮強さ616ｋN/m 2と目標改良強度＝589ｋN/m2を満足する結果となり、十分

1）一般的な軟弱地盤対策工法からの抽出な効果が得られると判断された。しかし、腐植土はいずれ一般的な軟弱地盤対策工法から上記条件を考慮し、 5 工の改良材でも所定の強度に達せず、強度の発現効果が認め法を抽出した。抽出した工法は深層混合処理工法、構造物られなかった。

的工法（パイルスラブ工法）、プレロード工法、軽量盛土工

3）二次配合試験法（FCB工法、EPS工法）、補強土工法であり、これら 5 工一次配合試験の結果、前記改良材では当該地の腐植土に法の概略判定を次の段階で行った。

対して改良効果が認められないと判断された。しかし、深

2）概 略 判 定

層混合処理工法は、セメント単価が29,500円/ｔ、混合量1）で抽出された工法に対して、概算コストを含めた形で250kg以下であれば、他工法に比べ経済的に優位性があるの比較検討を実施した（表−２）。この中でもっとも適用性と判断されたため、再度改良材を変えて配合試験を実施しの高い工法として深層混合処理工法があげられたが、腐植た。

土層に対するセメントによる改良効果が懸念されたため、セメントによる固化は多くの土質に対して適用できる現地盤より採取した試料を用いて配合試験を実施した。まが、対象土がフミン酸あるいはフルボ酸などの有機物を多た、必要改良強度はすべりに対する安定性から供用時の必く含む場合には、水和反応が阻害されるため、セメントや要安全率1.25を満足する強度として一軸圧縮強度（室消石灰では改良効果が小さいといわれている１）。そのほか、内強度）で589ｋN/m と設定した。

腐植酸と言われる土質の化学成分が効果発現に大きく関与

2107

高有機質地盤に対するセメント安定処理効果

表−２ 軟弱地盤対策工概略判定

一軸圧縮強さ（kN/m2）

1400①高有機質土（ω=170〜900％、Li＝30.8〜83.6％、pH

1200＝6.85〜5.75）の場合は、CaOが55％以下、S O3 が 6 ％1000２）以上の固化材が高強度を示す。

800

高炉セメント（Ac）
改良材ＤＡ（Ac）
改良材ＥＡ（Ac）
高炉セメント（Ap）
改良材ＤＡ（Ap）
改良材ＥＡ（Ap）

600
400
2000②原則としてSO3が10％以上で、CaOが57％以下またはSAC含有比率が0.29以上を満足する固化材を使用する
３）のが適当である。

③腐植酸量とフルボ酸量により、SAC含有比率およびセメ
0100

200

300
400
混合量（kg）

500

600

図−６ 一軸圧縮強さ（材令28日）と混合量の関係

４）ント係数を考慮した改良材の選定ができる（表−３）。

ここでいうSAC含有比率、セメント係数の定義は以下の通りである。

するとされている。一次配合試験においては腐植土を対象とした一般的な改良材を使用し、対象土の特殊性が十分に考慮されていなかったので、二次配合試験における改良材

SAC含有比率＝（SO3＋Al 2O3）／CaO）
セメント係数＝比表面積／比重の選定に当たっては、固化材と土質の化学成分にも留意し改良材Ｄの性状はCaO：49.5％、SO 3：10％、SAC含有て選定した。具体的には、以下の項目を参考とした選定を

比率：0.38、セメント係数1289となっており、上記条件の行った。

①、②は満足するものであった。しかし、当地の腐植土の108こうえいフォーラム第１０号／２００２. １

表−３ 改良材選定手法

腐植酸量、フルボ酸量を強熱減量から推定すると、それぞれ46.53％，17.24％となるため、表−３を参考にした場合、SAC含有比率が40％以上かつセメント係数が1200以上である改良材の選定が必要であったと考えられた。そこで、改めて上記条件をすべて満足する改良材として、改良材Ｆを選定した（表−４）。改良材Ｆは北海道の泥炭を対象として配合された改良材であり、表−４中で最も高価なものでも表−５ 若木地区腐植土と北海道泥炭の物理特性ある。しかし、これを採用しても深層混合処理が他工法に比べ安価となるセメント単価29,500円/ｔ以内となっている。
なお、表−５に若木地区の腐植土と北海道泥炭（主として石狩泥炭）の物性の比較を示す。北海道泥炭には、含水比1150％、強熱減量90％という極端な数値を示すものがあるが、これはほとんど繊維状の未分解有機物から成る泥炭と言える。そのため、湿潤密度は1.0g/cm3を下回り、圧縮指数が 5 以上の圧縮性に富んだスポンジ状を呈しているも地区の腐植土は、北海道泥炭に近似していると言える。
4）二次配合試験結果
図−７に一次配合試験結果と合わせて改良材Ｆを固化材として使用した際の一軸圧縮強さの結果を示す。同図に示す通り、目標強度：589kN/m2は200kg以下の混合量でも十1600
一軸圧縮強さ（kN/m2）のと推定される。このような未分解有機物を除けば、若木

1400
1200
1000
改良材ＤＡ（Ap）

600

改良材ＥＡ（Ap）

400

改良材ＦＡ（Ap）

200分に確保が可能と推定された。
5）評

高炉セメント（Ap）

800

0価

配合試験の結果、深層混合処理工法の当該地盤への適用

0100

200

300
400
混合量（kg/m3）

500

600

図−７ 一軸圧縮強さ（材令28日）と混合量の関係性が確認された。この結果を踏まえ、深層混合処理工は、

表−４ 改良材一覧

109高有機質地盤に対するセメント安定処理効果

Ac層に対しては高炉セメントＢ、Ap層に対しては改良材っては全くといっていい程、強度が発現しなかった。今後Ｆによる改良を考え、コスト試算も同改良材の単価を使用は、施工実績からの判断も重要であるが、高有機質の土質した。また土質構成の違いから、検討区間を起点側、終点に対しては、その化学成分も十分に考慮した固化材の選定側に分け、低盛土区間として 3 ｍを基準とした盛土高さのが必要と考える。

違いによる区分けも行い、計 4 ケースについて検討した。
結果として、起点側の 3 ｍ以下の低盛土に対しては、プレロード工法を採用し、それ以外は、深層混合処理工法を提案した。

参考文献
１）財団法人

土木研究センター：陸上工事における深層混合処理工法

設計・施工マニュアル、平成11年 6 月
２）木暮敬二：高有機質土の地盤工学、1995
３）泥炭性軟弱地盤対策工指針編集委員会監修：泥炭性軟弱地盤対策工
指針、社団法人

４．お わ り に
本業務において、沖積粘土層に対してはセメントによる改良効果が得られたが、腐植土層に対しては、固化材によ110

北海道開発技術センター、昭和63年10月

４）小田島大、能登繁幸、山崎達哉：泥炭に含まれる有機物を考慮した改良材の選定について、第34回（平成 2 年度）北海道開発局技術研究発表会、pp.33-38