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道央自動車道における舗装嵩上げ工の凍上低減効果
住友
敏昭＊１
沖原 穂高＊１
沼田
透＊２
１．はじめに
道央自動車道登別室蘭IC～新千歳空港IC間の一部の切土部
では、毎年冬期に写真１に示すように凍上現象による路面隆
起が発生し、路面の平坦性が損なわれている。そのため、合
理的な対策工を確立し、冬期路面の平坦性を改善することが
課題である。凍上現象による路面隆起を抑制するために、各
種対策工を比較検討した。路床を非凍上性材料で置き換える
置換工法や、上部路床に断熱材を入れる断熱工法についても
検討を行ったが、経済性及び施工性に優位な舗装嵩上げ工1)
（オーバーレイ工法）に着目した。そして、平成23・24年度
に舗装断面や寒冷度等現地条件の異なる4地区で試験施工を
写真１ 厳冬期の道央自動車道における凍上状況
行い検証した結果、凍上を緩和させることが確認された。本
報では、舗装嵩上げ工の概要及び現地条件の違いによる舗装
はアスファルト表層から上部路床上層部まで非凍上性材料で
嵩上げ工の凍上低減効果の検証について報告する。
構成され、置換厚さは65㎝となる。また、その下層には置換
された火山灰質粗粒土と地山の火山灰質粗粒土（ともに支笏
２．路面隆起の発生と路床の現況調査
軽石流堆積物Spfl）で構成される。このうち置換火山灰質土
路面隆起の原因を究明するために、H15年に千歳IC～苫小
牧東IC間の走行車線を開削し、舗装断面構成の確認、目視観
と地山の火山灰質土を採取し，物理試験および凍上性判定試
験（NEXCO試験法112）を行った。
察、採取試料の土質試験を実施した。舗装断面構成（図１）
表１ 土質試験結果
（ 建設時 ）
試験項目
開削調査
路床火山灰土
（地山）
置換火山
灰質土
地山火山
灰質土
細粒分質礫質砂
（ＳＦＧ）
－
細粒分質礫質砂
（ＳＦＧ）
－
28.8
39.2
(g/㎝ )
2.220
2.544
2.446
(㎜)
37.5
37.5
37.5
粒 4.750㎜　通過質量百分率
度
2.000㎜　通過質量百分率
試
験 0.425㎜　通過質量百分率
(%)
85.0
－
91.1
(%)
73.0
－
85.1
(%)
49.2
－
61.6
0.075㎜　通過質量百分率
(%)
35.6
－
43.3
凍上前・後の質量増加量
(g)
－
＋304
＋202
凍 凍　上　率　上
凍　結　様　式　試
験 凍結融解後の修正ＣＢＲ
(%)
－
14.5
11.3
－
３
３
（ 微細霜降状凍結）
（ 微細霜降状凍結）
4.3
－
凍上性材料
凍上性材料
地盤材料の工学的分類
自然含水比　w n
土粒子の密度試験　ρs
最大寸法
凍　上　性　判　定
図１ 舗装断面構成
＊１ 東日本高速道路㈱ 北海道支社 苫小牧管理事務所
＊２ ㈱ネクスコ・エンジニアリング北海道 札幌道路事務所
(%)
3
(%)
－
既設路床材および建設時の地山火山灰質土の土質試験結果を
表１に示す。地山火山灰質土の粒度試験結果は0.075㎜通過
質量百分率が43.3％となり、建設時から7.7％増加している。
また、凍上性判定結果は、置換火山灰質土が凍上率14.5％、
地山火山灰質土が凍上率11.3％、両試料ともに凍結様式3と
なり、高い凍上性を示している。これは既設路床材が、粒子
破砕、乾湿繰返しおよび凍結融解繰返し作用等の複合的要因
により細粒化し、凍上性材料へと変質したものと推定される。
３．舗装嵩上げ工の試験施工の実施
舗装嵩上げ工の現地適用性および対策効果を検証するため
に、平成23年度に札幌方面の苫小牧西IC～苫小牧東IC間の1
地区、平成24年度に室蘭方面の登別室蘭IC～登別東IC間、登
別東IC～白老IC間、白老IC～苫小牧西IC間の3地区で厚さ10cm
の舗装嵩上げ工の試験施工を実施した。追跡調査内容および
頻度を表２に、地中温度計器の配置例を図２に、試験施工位
図２ 地中温度計器の配置例
置を図３にそれぞれ示す。写真２の簡易ラフネス測定装置2)
（STAMPER-FW）は簡易的に路面平坦性（IRI）を測定出来る装
③ＧＰＳ
①バネ上加速度計
⑤小型ＰＣ
置として、試行的に導入したものである。
表２ 追跡調査内容および頻度
調査項目
調査方法
測定頻度
地中温度・外気温測定
地中温度センサ・データロガー
（外気温1点、地中温度3～4点）
毎正時に自動記録
路面平坦性（ＩＲＩ）測定
簡易ラフネス測定装置
a（ＳＴＡＭＰＥＲ－ＦＷ）
冬期前・凍上期・融解後
路面凍上量測定
水準測量
冬期前・凍上期・融解後
寒冷度比較調査
本線気象観測局データ
②バネ下
加速度計
写真２ 簡易ラフネス測定装置（STAMPER-FW）
H23年度試験施工
①S48.4KP～S48.7KP
札幌方面 →
登
別
室
蘭
ＩＣ
H24年度試験施工
④S102.0KP ～ 102.3KP
④本体
登
別
東
ＩＣ
白
老
ＩＣ
H24年度試験施工
③S94.4KP～S94.7KP
新
千
歳
空
港
ＩＣ
苫
小
牧
東
ＩＣ
苫
小
牧
西
ＩＣ
H24年度試験施工
②S66.2KP～S66.6KP
← 室蘭方面
図３ 試験施工位置図
表３ ＩＣ間別凍結指数
４．試験施工の追跡調査結果
凍 結 指 数
各IC間の気象観測局で記録した平成24年度の冬期のIC間別
凍結指数は、表３に示すとおり平成23年度とほぼ同様で、過
年度
３地区においては、一部、登別東IC～白老IC間でIRIが平均
白老ＩＣ
～
苫小牧西ＩＣ
登別東ＩＣ
～
白老ＩＣ
登別室蘭ＩＣ
～
登別東ＩＣ
＜勇払川観測局＞
＜ポン樽前川観測局＞
＜虎杖浜観測局＞
＜富浦川観測局＞
過去10年平均
407℃ Ｄａｙｓ
321℃ Ｄａｙｓ
349℃ Ｄａｙｓ
278℃ Ｄａｙｓ
Ｈ23年度
589℃ Ｄａｙｓ
483℃ Ｄａｙｓ
495℃ Ｄａｙｓ
432℃ Ｄａｙｓ
Ｈ24年度
531℃ Ｄａｙｓ
444℃ Ｄａｙｓ
456℃ Ｄａｙｓ
394℃ Ｄａｙｓ
去10年間の平均値と比較して、約1.3倍の値を示している。
各追跡調査結果を表４に示す。白老IC～苫小牧西ICを除く
苫小牧西ＩＣ
～
苫小牧東ＩＣ
表４ 追跡調査結果
0.84mm/m上昇がみられたものの、地中温度や測量結果から凍
比較的大きな凍上路面隆起が見られた。これは、上部路床の
上抑制効果が認められた。一方、白老IC～苫小牧西IC間に着
凍上性材である置換火山質土まれで凍結が浸入し、凍上した
目すると、測量結果は平均凍上量9.3mm、最大凍上量が26.0mm
ことが要因と推測される。このことから、白老IC～苫小牧西
と他の試験施工地区より高い値を示した。また、地中温度測
IC間において凍上抑制効果は小さく、適用性には課題が残る
定は、最低値（上部路床下面）は-0.93℃を示し氷点下の値
結果となった。しかし、全体としてみると、凍上の抑制効果
となった。本試験施工地区では，IRI値上昇は抑制されたが、
が確認でき、有効な対策であるということが確認出来た。
表５ 凍結深さと置換厚さの関係
項目
①下り
48.4kp～48.7kp
＜苫小牧西～苫小牧東＞
（B）
（A）
②上り
66.2kp～66.6kp
＜白老～苫小牧西＞
（B）
（A）
③上り
94.4kp～94.7kp
④上り
102.0kp～102.3kp
＜登別東～白老＞
＜登別室蘭～登別東＞
（B）
（A）
（A）
（B）
対策前
断面図
対策前置換厚（A）
650mm
450mm
650mm
500mm
修正Berggren式
による置換厚（B）
840mm
700mm
780mm
700mm
対策前置換不足厚
（C）=（B）－（A）
190mm
250mm
130mm
200mm
対策後置換不足厚
（C）－100mm
90mm
150mm
30mm
100mm
凍結指数
（過去10年最低値）
589℃ Days
483℃ Days
495℃ Days
432℃ Days
100≧不足厚
100＜不足厚
100≧不足厚
100≧不足厚
ＯＫ
ＮＧ
ＯＫ
ＯＫ
判定
５．必要舗装嵩上げ厚さの検討
各地区の追跡調査結果に及ぼす凍結深さの影響を把握する
ために、推定凍結深さと非凍上性である舗装・切込砕石路床
の断面を比較した。各地点における必要な置換え厚さを算出
するために、舗装のような多層構造に適用しても実用上は問
題ないとされているAldrichによる修正Berggren式3)を用いた。
推定凍結深さと置換厚さの関係を表５に示す。
各試験施工地区は、凍結深さに対して非凍上性材の置換厚
は不足する結果となっている。しかし、苫小牧西IC～苫小牧
東IC間で実施した試験施工結果においては、2冬期連続で凍
上抑制効果が見られたことから、推定凍結深さが一部凍上性
路床材のへ浸入する条件下においても、路面に影響を及ぼさ
写真３ 嵩上げを行ったハンドホール
ない範囲があるものと推測される。このことから、試験施工
結果で最も抑制効果が得られた苫小牧西IC～苫小牧東ICの不
足厚90mmを効果指標とし、推定凍結深さと対策後置換厚を比
較して90mmまで不足しても、路面へ及ぼす影響は僅かである
と考えられる。また、対策断面の再下段の地中温度は0.69℃
と0℃を上回る結果であったことから、推定凍結深さが概ね
一致する結果が得られている。したがって、嵩上げ工の適用
可否については、現況断面の施工誤差等を考慮し、対策後置
換不足厚100mm以下が妥当と考えられる。
これらより、各試験施工地区別に凍結深さと対策後置換厚
から算出した結果、表4に示すとおり対策後置換不足厚が150
㎜となる白老IC～苫小牧西IC間を除く3地区では、IRI結果や
測量結果からも抑制効果が確認でき、且つ、対策後置換不足
厚が100mm以下となることから本対策は有効と判断される。
６．舗装嵩上げ工の施工を通して
これらより、100mmmの舗装嵩上げの効果が期待できる（一
部区間は除く）ことは確認出来た。しかし、実際の施工を通
して本工法を凍上対策工として確立させるには、考慮しなけ
ればならない事項もあったので報告する。
（１）交通安全施設並びに付帯工の嵩上げが必要
現況舗装高さより100mm嵩上げするため、中央分離帯側の
防護さくの嵩上げが必要となることから、上下線同時の追越
車線規制により、防護さくの嵩上げを行う必要がある。
また、路肩にある排水ますやハンドホール等の附帯工に段
差が生じるため、附帯工の嵩上げが必要となる。写真３はハ
ンドホールの嵩上げを行った状況である。
（２）長時間の連続規制が必要
舗装嵩上げ工法は、基層舗設工と表層舗設工の2層施工で
あり、片車線完了後は走行追越車線の間に100mmの段差が生
じるため、両車線が完全に完了しなければ規制解放ができな
いため、昼夜連続車線規制での作業となる。
断熱工法や置換工法と比較すると施工時間は短いが、工法
の選定には交通量等を十分考慮する必要がある。
７．まとめ
舗装嵩上げ工の試験施工により効果を検証した結果、登別
室蘭IC～新千歳空港IC間の対策効果は、一部区間を除いて概
ね効果が得られる結果となった。試験施工を実施した年度は、
過去10年間で最も凍結指数が高い年度であるため、今回の試
験施工で得られた結果は、寒さの年変動を踏まえても長期的
に効果が持続できるものと期待する。しかし、白老IC～苫小
牧西IC間では、他の試験施工箇所と同等な効果を得るために
は、Aldrichによる修正Berggren式より算出した場合、必要な
10cmを超えるため、当該区間の冬期路面の改善方法について
は、今後、より合理的な対策工の検討に努めていくものとす
る。
＜参考文献＞
1) 谷藤義弘・坂田史典・竹村真那斗・沼田透・山内智：舗
装嵩上げによる路床の凍上低減効果，第48回地盤工学研究発
表会論文集pp.1039-1040，2013.
2) 大廣智則、岡部浩紀、川島正人、川村彰：高速道路での
効率的な路面管理を行うための簡易IRI測定機の基礎的研究、
舗装、Vol.46、No.6，pp.13-20、2011．
3)中西出版：寒冷地地盤工学―凍上被害とその対策―
地盤の凍上対策に関する研究委員会 編 pp.38-52