JPH11222864A

JPH11222864A - 軽量盛土構造物

Info

Publication number: JPH11222864A
Application number: JP2745798A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Ogushi; 久之大串; Kazuhiro Kawabata; 一弘川畑; Koyo Tsurukubo; 廣洋鶴窪
Original assignee: FUKUOKA DORO ENGINEER KK
Current assignee: FUKUOKA DORO ENGINEER KK
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1999-08-17
Anticipated expiration: 2018-02-09
Also published as: JP3935591B2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】使用済み廃材である発泡ポリスチレン１
１を溶融、硬化させたものを破砕することによって形成
した塊状固形物１２と土砂１３との混合物１４を地盤１
５上に積み上げることによって軽量盛土構造物１０を構
築する。【効果】地盤沈下や地盤の側方流動を発生せず、耐久
性に優れた軽量盛土構造物を構築することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路や鉄道などの
盛土、擁壁や橋台などの背面盛土などとして構築される
盛土構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路や鉄道などの各種構造物を所定高さ
に構築する場合、従来より、山砂などのように締め固め
やすい土砂類を既存の地盤上に積み上げ、盛土構造物の
構築が行われている。

【０００３】ところで、湿田や湖沼地跡のような軟弱地
盤地帯において、盛土構造による道路などを建設する場
合、盛土構造物の荷重が既存の地盤に及ぼす悪影響が懸
念される。具体的には、盛土による過大な載加荷重が既
存地盤に作用した場合、この荷重によって既存地盤が重
力方向に圧密され地盤沈下が生じる。また、これと併せ
て、道路方向と直角方向（道路側方）へ地盤が流動す
る、いわゆる側方流動現象も生じる。

【０００４】そこで、軟弱地盤地帯において道路構築を
行う場合、地盤沈下や側方流動による地形変化を防止す
るための対策として、既存地盤と盛土との間に敷砂する
サンドマット工法、盛土予定地の下部に砂杭を打設する
サンドドレーン工法、盛土予定地に事前に仮盛土を行
い、その荷重を利用して強制的に既存地盤の沈下を促進
させた後、本来の盛土構造物を構築するプレロード工法
など、数多くの工法が開発されている。

【０００５】また、近年では、盛土材料として発泡スチ
ロール材（発泡ポリスチレン材）を使用する工法（ＥＰ
Ｓ工法）が導入され、国内各地において実際に施工され
ている。ＥＰＳ工法においては、盛土構造物の中核とな
る部分を、ブロック形状の発泡ポリスチレン材を一定規
則に従って積み上げて形成していき、その外面部分を土
砂などで覆うことによって盛土構造物を構築するもので
ある。

【０００６】さらに、発泡ポリスチレンや発泡ポリプロ
ピレンなどを素材とする発泡ビーズを土砂に混合するこ
とによって軽量化した盛土材を用いて盛土構造物を構築
する工法も開発されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】サンドマット工法、サ
ンドドレーン工法の場合、既存地盤を構成する土粒子の
間隙に存在している地下水を盛土構造物の荷重によって
外部へ排出することを主目的としており、地盤沈下その
ものを完全に防止できないのが実状である。

【０００８】また、プレロード工法の場合、既存地盤を
構成する土粒子の間隙に存在している地下水を完全に排
出するには１０〜２０年、あるいはそれ以上の期間を必
要とすることが多く、この期間中、地盤沈下は継続的に
進行しているため、地盤沈下を抑制するだけで、防止す
ることはできない。

【０００９】さらに、ＥＰＳ工法の場合、発泡ポリスチ
レン材を地盤に固定する手段としてグラウンドアンカー
などの特殊な係止用具が必要であり、発泡ポリスチレン
材どうしを連結するために特殊な連結部材を必要とする
ため、工事が複雑化し、工期が長期化するおそれがあ
る。また、他の従来工法と比較して工事費用が高いこと
も難点である。

【００１０】他方、カルバートボックス、擁壁、橋台な
どのコンクリート構造物のスリム化を図るために、これ
らのコンクリート構造物の壁面に密着させて盛土構造物
を構築することも行われている。この場合の盛土構造物
に対しても、上記のような工法が応用されており、同様
な問題点を内在している。

【００１１】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、地盤沈下や地盤の側方流動の防止およびコンクリー
ト構造物のスリム化を図るのに効果的で、耐久性に優れ
た軽量盛土構造物を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の軽量盛土構造物は、発泡合成樹脂を熱溶
融、固化させた合成樹脂固形物を含む盛土材をもって構
築したことを特徴とする。

【００１３】ここで、合成樹脂固形物とは、発泡合成樹
脂を熱溶融し、固化させたインゴットを破砕した塊状
体、または固化の過程で塊状に形成した塊状体、および
固化後に成形したブロック体を含むものである。インゴ
ットを破砕した塊状体の場合は、破砕の程度を変えるこ
とにより、塊状体のサイズ調整が可能である。また、後
述するように地盤上に合成樹脂固形物を積層する場合
は、積層作業の効率化を図るとともに、地盤上に積層し
たときの安定性を確保するために、合成樹脂固形物の形
状は直方体や立方体、あるいは板状などの一定の形状に
成形したブロック体とすることが望ましい。これらの合
成樹脂固形物の塊状体あるいはブロック体と組み合わせ
る他の盛土材料としては、土砂、発泡モルタル、発泡ウ
レタンなどを用いることができる。

【００１４】合成樹脂固形物と土砂を組み合わせて用い
る場合は、合成樹脂固形物の塊状体と土砂との混合物を
地盤上に積み上げて盛土構造物とするか、合成樹脂固形
物の塊状体の集積層と土砂層とを地盤上に交互に積層し
て盛土構造物とする、あるいは、地盤上に積層した合成
樹脂固形物のブロック体を土砂で被覆して盛土構造物と
することができる。また、合成樹脂固形物と発泡モルタ
ル、発泡ウレタンを組み合わせて用いる場合は、合成樹
脂固形物のブロック体を地盤上に間隔を空けてまたは空
けないで積層し、この積層空間と積層外部にまたは積層
外部のみに発泡モルタルおよびまたは発泡ウレタンを充
填して盛土構造物とすることができる。

【００１５】発泡合成樹脂を熱溶融、固化させた合成樹
脂固形物の内部には、原材料の発泡合成樹脂の発泡セル
中に内包されていた気体が加熱時に膨張することによっ
て形成された多数の空隙が含まれているため、合成樹脂
固形物の比重は土砂の平均比重である２．７より小さく
なる。また、合成樹脂固形物は、本来形状保持性に優れ
た発泡合成樹脂を熱溶融、固化させて形成したものであ
るため、軟岩に相当する程度の高い強度を有している。
したがって、合成樹脂固形物と土砂とを組み合わせた盛
土材の比重は土砂の比重より小さくなり、この盛土材で
盛土構造物を構築すれば、盛土構造物全体が軽量化、高
強度化するため、地盤沈下や地盤の側方流動の発生を防
止することができ、さらに、コンクリート構造物の壁面
に密着させて盛土構造物を構築した場合、コンクリート
構造物のスリム化を図ることができる。また、合成樹脂
固形物と発泡モルタル、発泡ウレタンを組み合わせて盛
土構造物を構築すれば、従来の発泡モルタルや発泡ウレ
タンのみで軽量盛土構造物を構築する場合に比して安価
で経済的に軽量盛土構造物を構築することができる。

【００１６】また、合成樹脂固形物は、腐食が発生せ
ず、耐久性、経済性にも優れている。さらに、合成樹脂
固形物に含まれる空隙はそれぞれが独立構造であるた
め、施工後、雨水や地下水などの水分を吸収して重量増
大を招くこともなく、初期状態を長期間に渡って維持す
ることができる。

【００１７】発泡合成樹脂を熱溶融、固化させて合成樹
脂固形物とする際の溶融温度は８０〜３００℃が好まし
い。溶融温度が８０℃より低い場合は合成樹脂固形物に
含まれる空隙が増加するため強度が低下する傾向があ
り、３００℃より高い場合は空隙が減少して見かけ比重
が大となるため軽量盛土材としての機能が失われる。８
０〜３００℃で熱溶融、固化させた合成樹脂固形物は、
見かけ比重と強度とのバランスが良好となり、軽量かつ
高強度であって、地盤沈下などの防止機能や耐久性など
に優れた軽量盛土構造物を構築することができる。ま
た、合成樹脂固形物の見かけ比重が０．４〜１．０であ
れば、土砂と混合する場合の分散性が向上して、均一な
性状の混合物を得ることができる。

【００１８】合成樹脂固形物と土砂との混合物を盛土材
とする場合は、混合物における合成樹脂固形物の配合率
を２５〜７５重量％とすることにより、合成樹脂固形物
と土砂との間で強い結合力が得られる。合成樹脂固形物
の配合率が２５重量％より小さい場合は土砂の性質に近
づくため軽量盛土材としての機能が低下して地盤沈下な
どを誘発する可能性が高まり、７５％より大である場合
は混合物の結合力が低下するため、施工後、長時間経過
したときの安定性や耐久性が低下する。

【００１９】本発明において用いる合成樹脂固形物の原
材料である発泡合成樹脂としては、発泡ポリスチレンが
適している。発泡ポリスチレンを熱溶融、固化すること
により、比重が約０．７、一軸圧縮強度が２００ｋｇｆ
／ｃｍ²程度の合成樹脂固形物を得ることができる。し
たがって、この合成樹脂固形物を土砂や発泡モルタル、
発泡ウレタンなどと組み合わせて盛土材とすることによ
り、盛土構造物全体の軽量化および高強度化を図ること
ができる。

【００２０】この場合、原材料として使用済み廃材であ
る発泡ポリスチレンを使用することにより、大幅なコス
ト低減を図ることができ、産業廃棄物の有効活用を通じ
て環境汚染防止にも寄与することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は軽量盛土構造物を構成する
合成樹脂固形物の製造工程を示す説明図であり、図２は
第１実施形態である軽量盛土構造物を示す縦断面図であ
る。

【００２２】まず、図１を参照して、本実施形態におい
て盛土材料として用いた合成樹脂固形物の塊状体（以
下、塊状固形物という）１２の製造方法について説明す
る。同図に示すように、廃棄物である発泡ポリスチレン
１１を熱溶融、固化させてインゴット１６を形成し、こ
のインゴット１６を破砕するか、または、固化の過程で
塊状に形成するかして、塊状固形物１２を得る。塊状固
形物１２の内部には、元の発泡ポリスチレン１１の発泡
セル中に内包されていた気体が加熱によって膨張する際
に形成された多数の空隙１７（図２参照）を含んだ構造
となっている。

【００２３】本実施形態においては、発泡ポリスチレン
１１の溶融温度を８０〜３００°Ｃとして、見かけ比重
が０．７程度で、一軸圧縮強度が２００ｋｇｆ／ｃｍ²
程度の塊状固形物１２を得た。この塊状固形物１２と土
砂１３との混合物１４は強度が高く、土砂１３よりも軽
いものとなる。

【００２４】図２の軽量盛土構造物１０は、この塊状固
形物１２と土砂１３との混合物１４を地盤１５の上に積
み上げて構築したものである。

【００２５】このように塊状固形物１２と土砂１３との
混合物１４を盛土材料として用いることにより、軽量盛
土構造物１０全体が軽量化し、地盤１５が軟弱である場
合でも、地盤１５の沈下や地盤１５の側方流動が発生し
ない。また、塊状固形物１２は、水分の多い状況下にお
いても腐食しないため、軽量盛土構造物１０の耐久性も
優れたものとなり、初期状態を長期間に渡って維持する
ことができる。

【００２６】また、本実施形態では、塊状固形物１２の
原材料となる発泡合成樹脂として、使用済み廃材である
発泡ポリスチレン１１を使用しているため、大幅なコス
ト低減を図ることができるとともに、産業廃棄物の有効
活用を通じて環境汚染防止に寄与することができる。

【００２７】さらに、本実施形態では、塊状固形物１２
の見かけ比重を０．４〜１．０としたところ、土砂１３
と混合した場合の分散性が良好であり、混合状態も均一
となり、均質な軽量盛土構造物１０を構築することがで
きた。

【００２８】また、本実施形態においては、土砂１３と
塊状固形物１２との混合物１４における塊状固形物１２
の配合率を５０重量％としたところ、強い結合力を得る
ことができ、耐久性に優れた軽量盛土構造物１０を構築
することができた。

【００２９】次に、図３を参照して、本発明の第２実施
形態について説明する。図３は第２実施形態である軽量
盛土構造物を示す縦断面図である。

【００３０】本実施形態の軽量盛土構造物２０は、塊状
固形物１２の集積層２１と土砂層２２とを、地盤１５上
に交互に積層させて構築している。このような積層構造
とすることにより、第１実施形態の場合のように塊状固
形物と土砂を混合する手間を省くことができる。また、
集積層２１は発泡合成樹脂を原材料とする塊状固形物１
２で形成されているので強度が高く、腐食が発生せず、
耐久性にも優れている。本実施形態における軽量盛土構
造物２０も、土砂のみで形成した盛土構造物より全体重
量が軽いものとなるため、施工後、地盤沈下や地盤の側
方流動などが発生しない。

【００３１】次に、図４を参照して、本発明の第３実施
形態について説明する。図４は第３実施形態である軽量
盛土構造物を示す縦断面図である。

【００３２】本実施形態の軽量盛土構造物３０は、図１
に示すインゴット１６を直方体形状に成形したブロック
体３１を地盤１５上に積層し、これらのブロック体３１
の外部を土砂３２で被覆して構築したものである。この
ような構成とすることにより、土砂より比重の小さなブ
ロック体３１を主要部とする構造となるため、土砂のみ
で構築した場合より全体重量が軽くなり、施工後、地盤
沈下や地盤の側方流動などが発生しない。

【００３３】本実施形態において、ブロック体３１は、
多数の空隙３３を含む構造であるため軽量かつ高強度で
あり、腐食が発生せず、耐久性にも優れている。また、
ブロック体３１は直方体形状であるため、地盤１５上に
積層する際の作業性が良好であり、積層後の安定性も優
れている。なお、ブロック体３１はこの形状に限定する
ものではなく、施工現場の条件などに応じて様々な形状
のものを用いることができ、例えば、図１に示すような
立方体形状のブロック体３４を用いることもできる。

【００３４】次に、図５，６を参照して、本発明の第４
実施形態について説明する。図５は第４実施形態である
軽量盛土構造物を示す縦断面図、図６は図５の部分拡大
図である。

【００３５】本実施形態の軽量盛土構造物４０は、既設
の盛土構造物４１の側方に拡幅盛土として構築したもの
である。軽量盛土構造物４０は、浮き上がり防止用の地
盤固定材として地盤１５に打ち込んだ支柱４３に対し
て、合成樹脂固形物であるブロック体４２とスペーサー
４４とを交互に通して積層させ、その側方にパネル材４
５を立設し、これらのブロック体４２の積層空間とその
周囲に発泡モルタル（または発泡ウレタン）４６を充填
することによって構築したものである。この場合、支柱
４３はボルト・ナット部４３ａによって連結されてお
り、パネル材４５はパネル固定用の支持部材４７を介し
て支柱４３に係止されている。なお、スペーサー４４を
使用しないでブロック体４２を積層し、その周囲に発泡
モルタル（または発泡ウレタン）４６を充填することも
できる。

【００３６】このような構成とすることにより、軽量盛
土構造物４０は、発泡モルタル（または発泡ウレタン）
４６より安価なブロック体４２を主要部とし、その積層
空間と周囲に発泡モルタル（または発泡ウレタン）４６
を充填した構造となるため、従来のように発泡モルタル
（または発泡ウレタン）のみで軽量盛土構造物を構築し
た場合よりも安価で経済的になり、また土砂のみで構築
した場合よりも全体重量が軽くなり、施工後、地盤沈下
や地盤の側方流動などが発生しない。また、この工法に
より用地面積を削減することができる。

【００３７】次に、図７を参照して、本発明の第５実施
形態について説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は第５実施
形態を示す縦断面図である。本実施形態は、橋台の背面
に軽量盛土構造物を構築した例である。

【００３８】同図（ａ）の軽量盛土構造物５０ａは、橋
台５１の背面に、塊状固形物１２と土砂１３との混合物
１４を積み上げることによって構築したものである。ま
た、同図（ｂ）の軽量盛土構造物５０ｂは、橋台５１の
背面に、塊状固形物１２の集積層５２と土砂層５３とを
交互に積層させることによって構築したものである。さ
らに、同図（ｃ）の軽量盛土構造物５０ｃは、橋台５１
の背面に、合成樹脂固形物であるブロック体５４を積層
し、その周囲に土砂１３を充填することによって構築し
たものである。

【００３９】塊状固形物１２、ブロック体５４は、発泡
ポリスチレンを熱溶融、固化させて形成したものであ
り、土砂より軽量であるため、橋台５１の背面土圧が低
減され、地盤沈下や地盤の側方流動などが発生せず、初
期状態を長期間に渡って維持することが可能である。ま
た、背面土圧が低減することによって、橋台５１のスリ
ム化を図ることができ、安価で経済的な工法となる。な
お、本実施形態と同様な工法により、擁壁のスリム化の
ための軽量盛土構造物を構築することもできる。

【００４０】次に、図８を参照して、本発明の第６実施
形態について説明する。図８（ａ）〜（ｃ）は第６実施
形態を示す縦断面図である。本実施形態は、ボックスカ
ルバートの側方および上方に軽量盛土構造物を構築した
例である。

【００４１】同図（ａ）の軽量盛土構造物６０ａは、ボ
ックスカルバート６１の側方と上方に、塊状固形物１２
と土砂１３との混合物１４を積み上げることによって構
築したものである。また、同図（ｂ）の軽量盛土構造物
６０ｂは、ボックスカルバート６１の側方と上方に、塊
状固形物１２の集積層６２と土砂層６３とを交互に積層
させることによって構築したものである。さらに、同図
（ｃ）の軽量盛土構造物６０ｃは、ボックスカルバート
６１の側方と上方に、合成樹脂固形物であるブロック体
６４を積層し、その周囲に土砂１３を充填することによ
って構築したものである。

【００４２】塊状固形物１２、ブロック体６４は、発泡
ポリスチレンを熱溶融、固化させて形成したものであ
り、土砂より軽量であるため、ボックスカルバート６１
の側面土圧が低減され、地盤沈下や地盤の側方流動など
が発生せず、初期状態を長期間に渡って維持することが
可能である。また、側面土圧が低減されることにより、
設計耐荷重の低減が可能となり、これによって、コンク
リート構造物本体のスリム化を図ることができる。

【００４３】なお、本発明の軽量盛土構造物は、これら
の実施の形態に限定するものではなく、高速道路をはじ
め一般国道など道路全般の建設あるいは鉄道建設などの
ほか、平面交差道路や平面交差鉄道の路体や路床などに
も採用することができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明により、以下の効果を奏すること
ができる。

【００４５】（１）発泡合成樹脂を熱溶融、固化させた
合成樹脂固形物を含む盛土材をもって盛土構造物全体を
構築することにより、盛土構造物全体が軽量化、高強度
化し、地盤沈下や地盤の側方流動の発生を防止すること
ができる。さらに、コンクリート構造物の補強用に用い
た場合、コンクリート構造物のスリム化を図ることがで
きる。

【００４６】（２）合成樹脂固形物は、腐食が発生せ
ず、耐久性、経済性にも優れており、さらに、合成樹脂
固形物に含まれる空隙はそれぞれが独立構造であるた
め、施工後、雨水や地下水などの水分を吸収して重量増
大を招くこともなく、初期状態を長期間に渡って維持す
ることができる。

【００４７】（３）合成樹脂固形物と発泡モルタル、発
泡ウレタンを組み合わせて盛土構造物を構築すれば、従
来の発泡モルタルや発泡ウレタンのみで軽量盛土構造物
を構築する場合に比して安価で経済的に軽量盛土構造物
を構築することができる。

【００４８】（４）合成樹脂固形物として、発泡合成樹
脂を８０〜３００℃で熱溶融、固化させたものを用いる
ことにより、合成樹脂固形物の見かけ比重と強度とのバ
ランスが良好となり、軽量かつ高強度であって、地盤沈
下などの防止機能や耐久性などに優れた軽量盛土構造物
を構築することができる。

【００４９】（５）見かけ比重が０．４〜１．０の合成
樹脂固形物を用いることにより、土砂と混合したときの
分散性が向上し、均一な性状の混合物を得ることができ
るため、強度や耐久性に優れた軽量盛土構造物を構築す
ることができる。

【００５０】（６）合成樹脂固形物と土砂との混合物に
おける合成樹脂固形物の配合率を２５〜７５重量％とす
ることにより、軽量化が図られ、塊状固形物と土砂との
強い結合力が得られ、強度や耐久性に優れ、長期間に渡
って初期状態を維持することが可能な軽量盛土構造物を
構築することができる。

【００５１】（７）原材料の発泡合成樹脂として発泡ポ
リスチレンを用いることにより、見かけ比重と強度との
バランスがとくに良好な合成樹脂固形物が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】軽量盛土構造物を構成する合成樹脂固形物の製
造工程を示す説明図である。

【図２】第１実施形態である軽量盛土構造物を示す縦断
面図である。

【図３】第２実施形態である軽量盛土構造物を示す縦断
面図である。

【図４】第３実施形態である軽量盛土構造物を示す縦断
面図である。

【図５】第４実施形態である軽量盛土構造物を示す縦断
面図である。

【図６】図５の部分拡大図である。

【図７】第５実施形態である軽量盛土構造物を示す縦断
面図である。

【図８】第６実施形態である軽量盛土構造物を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０ａ〜５０ｃ，６０ａ〜６
０ｃ軽量盛土構造物１１発泡ポリスチレン１２塊状固形物１３，３２土砂１４混合物１５地盤１６インゴット１７，３３空隙２１，５２，６２集積層２２，５３，６３土砂層３１，３４，４２，５４，６４ブロック体４１盛土構造物４３支柱４３ａボルト・ナット部４４スペーサー４５パネル材４６発泡モルタル（発泡ウレタン）４７支持部材５１橋台６１ボックスカルバート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発泡合成樹脂を熱溶融、固化させた合成
樹脂固形物を含む盛土材をもって構築したことを特徴と
する軽量盛土構造物。
【請求項２】前記合成樹脂固形物が、発泡合成樹脂を
熱溶融、固化させたインゴットを破砕した塊状体、また
は固化の過程で塊状に形成した塊状体、または固化後に
成形したブロック体である請求項１記載の軽量盛土構造
物。
【請求項３】前記合成樹脂固形物の塊状体と土砂との
混合物を地盤上に積み上げて構築した請求項１記載の軽
量盛土構造物。
【請求項４】前記合成樹脂固形物の塊状体と土砂との
混合物中の塊状体の配合率が２５〜７５重量％である請
求項３記載の軽量盛土構造物。
【請求項５】前記合成樹脂固形物の塊状体の集積層と
土砂層とを地盤上に交互に積層して構築した請求項１記
載の軽量盛土構造物。
【請求項６】前記合成樹脂固形物のブロック体を地盤
上に積層し、このブロック体を土砂で被覆して構築した
請求項１記載の軽量盛土構造物。
【請求項７】前記合成樹脂固形物のブロック体を地盤
上に間隔を空けるかまたは空けないで積層し、この積層
空間と積層外部にまたは積層外部のみに発泡モルタルお
よびまたは発泡ウレタンを充填して構築した請求項１記
載の軽量盛土構造物。
【請求項８】前記合成樹脂固形物が、発泡合成樹脂を
８０〜３００℃で熱溶融、固化させたものである請求項
１〜７記載の軽量盛土構造物。
【請求項９】前記合成樹脂固形物の見かけ比重が０．
４〜１．０である請求項１〜８記載の軽量盛土構造物。
【請求項１０】前記合成樹脂固形物が、発泡ポリスチ
レンを熱溶融、固化させたものである請求項１〜９記載
の軽量盛土構造物。