切土工事における法面観察事例

1.

維持管理室

藤井勇

基礎設計室

新宮敦弘

はじめに法面観察は設計時に提案し、施工時に切土した各段階で行った。
今回、切土工事において実施した法面観察の結果について報告し法面観察の有効性について考察するものである。
2.

法面観察現場について
今回の法面観察を行った現場は、地すべり防止区域内を通るバイパス道路の切土法面であり、周辺に水道貯水タンクや携帯基地局があり重要な切土法面であった。
施工は段階施工（４段）によるアンカー工事である。
地質は成相寺層の頁岩及び古浦層の分布域で 30°程度の流れ盤構造となっている。古浦層礫岩の上部にすべり面を想定している。
施工時の安全率には余裕があったが、重要施設があるということで、段階施工とし、各段階で法面観察を実施した。法面観察は当初 5 回の予定であったが最終的には 15 回実施し、随時設計変更を行った。
観測は、伸縮計（のび太）1 器、パイプひずみ計・水位計観測 1 孔を実施している。伸縮計には基準値を設け警報を発令するしくみとし、4 回程度工事中に動きが確認された。
3.

崩壊要因＜地すべり・支持力破壊・局所すべり＞
本工事では当初、地すべり、局所崩壊、支持力破壊を崩壊要因として想定していた。
地すべりについては、地すべりブロックの末端を切土するためアンカーを計画し、計算上、施工時の安全を確保している。
局所崩壊については、重量のあるタンク周辺の掘削により、流れ盤に沿ったすべりを想定した。
支持力破壊については切土による抵抗力の低下によるすべりが懸念される。局所破壊と連動する可能性もある。ただし地盤の支持力は地山であり問題ないと評価している。
工事を実施した結果、上記の崩壊要因について、特に観測されず、アンカーにより抑止できたものと考えている。ただし、工事中に後述する「肌落ち」が発生した。
＜肌落ち＞
上から３段目のアンカーの掘削時に顕著な肌落ちが発生した。
今回の法面観察で主にこの対策を行った。

肌落ちの状況

4.

法面観察とは今回、法面観察は主に藤井勇と新宮の２人で行った。これは、地質と設計の要素があるからである。
毎回、レポートを作成し施工業者へ提出した。その内容としては以下の項目について、写真やスケッチを加えてまとめた。
・法面観察時の施工段階
・地質状況
・変状等の発生有無
・法面評価（観測結果を踏まえた対策や注意点）
5.

設計変更など法面観察時の対応を以下にまとめる。

日付
4 月 11 日
法面観察 第 1 回
5 月 14 日
法面観察 第 2 回
5 月 20 日
岩判定立会
5 月 30 日
法面観察 第 3 回
7月4日
法面観察 第 5 回
8 月 27 日
現地確認 第 1 回
11 月 1 日
現地確認 第 4 回
11 月 18 日
現地確認 第 5 回
12 月 24 日
現地くさび抜け発生
6.

設計変更など・盛土部が確認されたためアンカー位置を下げる。
・部分的に粘土化が確認される。
・配管周辺の砂詰めが確認されたため、部分的にコンクリー
トを詰めた土嚢で補強する。
・土軟硬区分を変更する。
・受圧板の不陸防止対策を行う。
・酸性対応の植生工に変更する。
・肌落ちに注意が必要。
・顕著な肌落ち→高さ 71cm 毎の段階施工に変更
・肌落ち対策として、鉄筋挿入工、モルタル吹付を追加対策
・肌落ち対策としてモルタル吹付範囲を追加する。
・肌落ち対策としてアンカーを千鳥配置に変更する。
・肌落ち対策としてモルタル吹付範囲を追加する。
・掘削に伴いくさび抜けが発生し、鉄筋挿入工を追加対策とした。

観測結果
工事期間中に伸縮計は大きく４回動きがみられた。その理由としては応力開放と掘削時の振動による影響が大きかったものと推察される。また、伸縮計の移動が階段状であったことや、伸縮計の基準を地すべりの「確定変動」レベルと、通常の施工時の安全管理基準と比較して 10 分の 1 程度厳しい基準としていることも警報発令となった要因である。
掘削完了後の降雨量は少ないが、日降雨量の大きい 85mm、72mm の時の水位上昇をみると 1m程度でそれほど高くならない。これは掘削により概ね地下水位が 7m 程度下がったことを考慮すれば影響は小さいものと推察される。
よって工事完了後 3 か月間観測を行い、動きがなかったため完了した。

7.

地質の特徴
＜地質概要＞
・当地区は新生代親第三紀中新世の古浦層の礫岩・砂岩・泥岩を成相寺層の頁岩（泥岩）が被覆した地域である。古浦層は日本海が開く前の大陸の地層のため淡水域の地層だが、それを覆う成相寺層は深い海の堆積物である。このように調査地は日本海の生成の時期の堆積物が連続して確認できる地域である。
・ここの古浦層は下位より礫岩、砂岩・泥岩互層よりなる。地層は調査地では日本海に向けた単斜構造をなしている。その地層の傾きが 20°〜40°であるため、北向き法面は強い流れ盤となる。上位に重なる成相寺層との境界部は整合関係であるが、当時の激しい地殻変動のため、地層境界付近にはスランプ構造などがみられ、成相寺層中に下位の古浦層の断片が多く取り込まれている。
・調査中に探してみたが、ここの古浦層の砂岩、泥岩はほぼ無化石である。魚鱗などはみつかるかも知れないが軟体動物などは見つからず、代わりに黄鉄鉱や重晶石などの硫化鉱物が多い。このことから、堆積環境は閉鎖水域で無気帯が形成されていた可能性がある。日本海形成直前の地盤沈降により深い淡水域であった可能性がある。その後海との間の堰が切れて海水が勢いよく侵入すると未固結な古浦層は削られ、海底地すべりを起こしながら成相寺層に取り込まれ、覆われて行ったものと考えられる。
＜今回の切土法面＞
・基盤である古浦層の成因の中で、環境からくる硫化物の多い地層というのが施工時に問題となった。それは、岩盤の劣化の原因であり、強い酸性化の原因である。
・地盤に含まれる黄鉄鉱は分解すると硫酸と鉄サビを生じることはよく知られている。
硫酸により岩盤の骨格である鉱物が劣化し、風化が助長される。特に地下水の流れやすい砂岩周辺の劣化がみられ、あるいは既に粘土化した地層もみられ、表層の肌落ちなどが生じた。それとともに地盤の酸性化が起こる。当地区は切土後の法面の酸性化が著しく pH1.9 程度のかなり強い酸性を示した。
・一方で、掘削前には南北系の断層の存在も心配されていたが、断層はあっても小断層程度であり、むしろ南北方向には細かい亀裂が非常に多かった。いわゆる破砕帯というべきかと思われる。
断面図

正面図

8.

法面観察の意義＜地質調査の補完＞
・事前に行う調査ボーリングは地点のデータであるが、法面を観察することにより、その周辺の地質状況がわかる。中でも走行傾斜がわかる。通常の調査ボーリングでは走行傾斜はボアホールカメラをしないとわからないものである。また、現地ではすべるかすべらないか実験で確認できる。
・今回、土軟硬区分にずれがあった。成相寺層の頁岩が法面観察で分布していたが、軟岩層が推定より上にでてきた。これは調査ボーリング時に礫質土としていた箇所である。
ボーリング削孔時に割れやすいため礫状化したためと考えられる。しかしコア検査で軟岩評価をするのは難しい事例である。
・地質は場所により変化が大きいことが多い。隣のブロックまではここまで肌落ちする
地質は同じ頁岩でも確認されていなかった。今回の肌落ちは想定外である。
・地すべりの要因となる粘土層も部分的な場合や地層が複雑であれば問題ないが、連続性や地層が一定の場合には注意が必要と感じる。このことも法面観察をしないとコアだけでは判断が難しい。
＜設計の補完＞
・上記のような地質の想定との違いを設計に反映することができる。
・各施工段階で法面観察を行うことにより、問題に対して早期な対策が可能となり、施工計画の見直しなど問題が大きくなる前に対応できる。
＜施工の安全性＞
・各段階で行うことにより、観測結果を見直し安全施工に貢献する。
・工事による法肩に設置した伸縮計やパイプひずみ計の変動状況がわかった。これまであまりデータとしてなかったものである。
・肌落ち及び応力開放防止対策のため高さ 71cm（SL=1.0m）毎の段階施工を行った。結果としてはその後、追加対策が必要なかったためよかったと考える。
・設計者はともすると設計後に現場を見ることがなく施工が完了していることがあるが、調査結果や設計の確認やフィードバックができる点で法面を観察することは重要なことと考える。
・法面観察で地質状況を整理していることにより、後年何か変状がでた際に、原因を判断する上で非常に重要なデータとなると考えられる。施工後の切土法面の写真があるだけでも違ってくる。
＜留意点＞

・雨の後がよい。これは表面の土砂が洗い流されるため、非常にわかりやすい。
・地質が見えるようにブルーシートではなく透明シートにしたことがあるが、透明シートも地面からの蒸気で白くなり見えにくい難点があるがブルーシートよりはよい。
9.

おわりに以上のように、法面観察は施工の安全性、法面の安全性に貢献できるものであり、また行う側も様々な発見があり技術力の向上に寄与するものであるため今後も実施していきたいと考える。