JP7540192B2

JP7540192B2 - 法面補強方法

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Publication number: JP7540192B2
Application number: JP2020083453A
Authority: JP
Inventors: 博之田中; 勝紀望月; 晃司森田
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2024-08-27
Anticipated expiration: 2040-05-11
Also published as: JP2021179091A

Description

本発明は法面補強方法に関する。

従来技術として、浸食防止を目的として法面に薬剤を散布し、法面を補強する方法が知られている（特許文献１）。

特開２００５－１３０７３２号公報

従来技術を用いて法面を補強する場合、薬剤の耐久性または散布する際の施工性に難があった。

上記課題に鑑み、耐久性または施工性の良い法面の補強方法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は一態様として、法面に浸食防止剤を散布する処理と、前記法面を攪拌する攪拌処理と、前記攪拌処理を実施した前記法面を押し固める処理と、を含む法面補強方法を提供する。

本発明によれば、耐久性または施工性の良い法面の補強方法を提供することができる。

浸食防止剤の選定試験における、試験ケース一覧である。浸食防止剤選定試験の試験状況である。ＰＶＡ水溶液の配合検討試験における、試験ケース一覧である。既製品のＰＶＡ水溶液のケン化度と重合度の分布を示す図である。ＰＶＡ水溶液の配合検討試験及び繊維材の検討試験の試験状況である。ＰＶＡ水溶液の配合検討試験の結果であり、各試験ケースに対して、表面が崩壊するまで散水した累計水量を示す。耐久性試験の試験ケース一覧である。耐久性試験を実施した法面の状況である。試験ケースの記号と対応する法面の範囲を図中に示す。耐久性試験における攪拌工法の実施状況である。法面の硬度計測の状況を示す図であり、（ａ）使用した山中式土壌硬度計と、（ｂ）土壌硬度の計測状況を示す。耐久性試験を実施した法面の状況であり、試験開始から試験終了までの状況を、（ａ）図～（ｃ）図に時系列で示す。耐久性試験の期間中の降水量を示す図である。耐久性試験の結果を示す図である。繊維材の検討試験に用いた供試体である。繊維材の検討試験に用いた供試体一覧である。繊維材の検討（その１）の試験結果である。繊維材の検討（その２）の試験結果である。

本発明の実施形態では、法面にポリビニルアルコールと紫外線劣化防止剤を混合した薬剤を補強剤として散布する方法を用いる。以下では、図１～図１７を参照して、実施形態に係る法面の補強方法及びこれに用いられる薬剤について説明する。

＜浸食防止剤の選定試験＞
法面の補強に用いられる薬剤の１つとして、法面の浸食を防止するために用いられる浸食防止剤がある。法面の浸食防止剤として最適なものを選定するため、以下の実験を行った。

実験においては、従来用いられる、または浸食防止剤としての使用が考えられる複数の候補をまず設定し、それらのうち、実験の結果が良好なものを選定した。

図１に示すように、浸食防止剤の候補として考えられる５種類の候補薬剤（図中の番号：２～６）を選定し、これらの性能を比較するために実験を行った。５種類の薬剤は、それぞれ酢酸ビニル樹脂とエチレン重合体（ケース２）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液（ケース３）、ウレタン樹脂（ケース４）、ケイ酸ナトリウム（ケース５）、リグニンスルホン酸マグネシウム（ケース６）を主成分とする。

実験は、上記の５つの候補薬剤を、法面を模した暴露用土層の表面に散布し、６か月間屋外に暴露することによって行った。また、比較用として、薬剤を散布しない土層も用意した（ケース１）。暴露用土層は、縦横の寸法が１８００ｍｍ×４５０ｍｍ（ミリメートル）の矩形状で、深さ１００ｍｍである。土層は、１：１．５の勾配をつけて設置した。暴露の期間は、２０１８年５月２８日から２０１８年１１月２８日までの６か月間とした。

薬剤の比較は、暴露用土層から流出した流出土を回収し（図２）、その乾燥重量を計測することによって行った。詳細には、散水によって供試体から流出した土砂の乾燥重量を計測し、土砂流出率を計測した。土砂流出率は、試験開始時の供試体の乾燥重量に対する、流出土砂の乾燥重量の比率（％）として定義される。結果、ＰＶＡ水溶液を用いたケース３の土砂流出率が最も少なかった。そのため、ＰＶＡ水溶液を浸食防止剤とし、その配合や、工法を検討した。

＜配合検討＞
浸食防止剤として最適な、ＰＶＡ水溶液の配合を以下のように検討した。検討は、重合度及びケン化度が異なる複数のＰＶＡ溶液を用意し、優れた耐浸食性（法面の浸食を防止する性能または機能）または施工性を有するものを選定するという方法によって行った。

図３（ａ）に示すように、ＰＶＡ水溶液の検討候補を、品種Ｖ及びＶＣ－２０の２種用意した。それぞれの候補Ｖ、ＶＣ－２０は、ケン化度及び重合度が異なる。また図示のように、配合の違いに由来して、それぞれのＰＶＡ水溶液の粘度は異なる。

これらのＰＶＡ水溶液は、図４において点線枠で示すように、既製品のＰＶＡ水溶液（商品名：ポバール、登録商標）のうち、ケン化度（モル％）が８６以上、重合度２０００以下のものを抽出することによった得たものである。ケン化度が８６未満になると法面に散布しても膜を形成しないために十分な耐久性が得られず、また、重合度が２０００を超えると酢酸のにおいが強く、施工性が落ちるためである。

これらの２つのＰＶＡ水溶液Ｖ、ＶＣ－２０に対して散水試験を実施することによって、最良のものを選定した。散水試験では、矩形枠にまさ土を詰め、まさ土の表層をＰＶＡ水溶液によって補強した２つの試験体を用意し、各試験体の上方からシャワーヘッドを用いて散水した。

施工方法には、散布工法と攪拌工法の２種類を考慮し、また、処理を施していないケースを比較用に加え、試験ケースＡ～Ｄを設定した（図３（ｂ））。ここで、攪拌工法とは、法面に薬剤を散布し、次に法面の表層の土と薬剤を混ぜて馴染ませ（攪拌）、さらに法面に荷重をかけて表層を押し固める工法である。散布工法とは、法面を整形した後に薬剤を散布する工法である。

散水試験では、表層が崩壊するまでの散水量を計測することによって、試験ケースＡ～Ｄの耐久性を調べた。矩形枠の寸法は、図５に示すように３００ｍｍ×３００ｍｍであり、試験体には１：１．５の勾配を付けた。試験体からシャワーヘッドまでの距離は６５０ｍｍとした。

試験の結果を図６に示す。攪拌工法を用いた試験ケースＣ、Ｄにおいて、表層が崩壊するまでの散水量が最も多いという結果が得られた。試験ケースＣ、Ｄにおいて、散水量はほぼ同じ４２９Ｌ（リットル）であった。

上記の試験結果により、ＶまたはＶＣ－２０のＰＶＡ水溶液を用いて攪拌工法により法面を補強した場合、浸食を防止する効果を高く得ることができると考えられる。

ＰＶＡ水溶液Ｖ、ＶＣ－２０の物性を参照すると、重合度は１７００以上２０００以下とし、ケン化度９８．５以上９９．５以下とすることが望ましい。なお、ケン化度がＶ、ＶＣ－２０と同等で、重合度２０００を超えるＰＶＡ水溶液を用いた場合においても、施工性に難が生じる虞はあるが、粘度及び被膜強度が上昇し、Ｖ、ＶＣ－２０と同等またはそれ以上の耐浸食性が得られると考えられる。

＜耐久性試験＞
さらに、ＰＶＡ水溶液について、長期的な耐久性及び紫外線劣化防止剤の添加による効果の検証を行うため、以下のように耐久性試験を実施した。

耐久性試験では、実際の盛土に対して各種薬剤を散布し、６か月間に亘って観察し、浸食防止効果を比較した。

耐久性試験では、図８に示すように実際の盛土法面（横２ｍ（メートル）、縦５ｍ）に対して各種薬剤を散布し、６か月間に亘って観察し、浸食防止効果を比較した。試験ケースの記号（後述）と対応する法面の範囲を図中に示す。

試験ケースの種類を図７に示す。浸食防止剤には、ＰＶＡ水溶液のＶ及びＶＣ－２０を用いた。さらに、ＰＶＡ水溶液のＶＣ－２０に対して２,４－ジヒドロキシベンゾフェノン（商品名：ＳＥＥＳＯＲＢ１００、登録商標）を０．０２重量％配合したもの（試験ケースＢ４）と、ＰＶＡ水溶液のＶＣ－２０に対して炭酸カルシウムを２０重量％配合したもの（試験ケースＢ５）とを用意した。

２,４－ジヒドロキシベンゾフェノンは、主に化粧品等に使用される紫外線吸収剤であり、紫外線を熱エネルギーに変換する作用がある。炭酸カルシウムは、炭酸カルシウム粒子が紫外線を遮断することによって、浸食防止剤の劣化を防止する作用がある。いずれも、ＰＶＡ水溶液を紫外線の影響から保護し、劣化を防止することができると考えられる。

施工方法は、攪拌工法と散布工法の二種を用意した。攪拌工法を実施する際、図９に示すように、法面に薬剤を散布し、次にバックホーによって整形バケットを用いて法面の表層の土と薬剤を混ぜて馴染ませ（すなわち攪拌し）、さらに荷重をかけて法面表層を押し固めて整形した。

上記のような試験パラメータを考慮して、試験ケースＢ３～Ｂ７を設定した。さらに比較のため、無処理の法面を試験ケースＢ１として加えた。

試験期間は２０１９年６月５日から２０１９年１１月２９日までの約６か月間である。８月２９日と１１月２９日に、法面表層における土壌硬度の計測を行った（図１０）。土壌硬度は山中式土壌硬度計を用いて計測した。土壌硬度が高いほど、法面の浸食に対する耐久性は高いと考えられる。

図１１に示すように、試験期間中、いずれの法面においても植生が認められ、薬剤による植生への影響はないことが確認された。

試験期間経過後の最終的な法面の状態として、どの試験ケースにおいても浸食は観測されなかった。法面の面積に対して降雨量が少なかったことが原因として考えられる。なお、参考のため、図１２に試験期間における降雨量を示す。

土壌硬度の計測結果を図１３に示す。２回の計測結果のどちらにおいても、攪拌工法を適用した試験ケースＢ３の土壌硬度が最も高いという結果が得られた。また、ＰＶＡ水溶液を用いて法面を補強した試験ケースにおける土壌硬度は、どの試験ケースにおいても、無処理の法面の土壌硬度よりも高いという結果となった。

上記のように、攪拌工法を用いて法面を補強することにより、長期間に亘って法面の浸食が防止されることが確認された。また、ＰＶＡ水溶液を散布する、散布工法によって法面を補強した場合でも、法面を浸食から保護する効果を得られることが分かった。

また、試験ケースＢ４、Ｂ５、Ｂ６を比較すると、ＰＶＡ水溶液に紫外線劣化防止剤を添加することによって土壌硬度が上昇することが分かる。紫外線劣化防止剤を用いることにより、浸食防止剤の劣化が防止され、法面の浸食を防止する効果が向上することが読み取れる。

＜繊維材の検討その１＞
次に、ＰＶＡ水溶液に繊維材を添加した場合の効果を検討した。まず、ＰＶＡ水溶液に繊維材を添加した薬剤を用いた場合の、法面表面の硬度を計測する試験を実施した。

試験では、３００ｍｍ×３００ｍｍの矩形で、厚さ１００ｍｍのまさ土を用意した（図１４）。まさ土表面に、繊維材の添加量が異なるＰＶＡ水溶液を散布し、図１５に示すように、供試体２～５の４種類の供試体とした。比較のため、薬剤を散布していない供試体も用意した（無処理）。用いた繊維材は、古紙パルプである。

各供試体の表面の硬度を、図１４に示すように５か所で計測した。硬度の計測は、山中式土壌表面硬度計を用いて行った。

試験結果を図１６に示す。図示のように、供試体２～５の表面硬度にはほとんど差異はなかった。結論として、繊維材を添加しても、法面の表面硬度には影響がないことが分かった。

＜繊維材の検討その２＞
さらに繊維材を添加したＰＶＡ水溶液による、法面の浸食防止効果を確認する試験を実施した。

用いた供試体は、硬度試験に用いたものと同じである（図１５）。これらの供試体１～５のそれぞれに対し、上方からシャワーヘッドを用いて散水した。図５に示すように、供試体を１：１．５の勾配をつけて設置し、シャワーヘッドは供試体から６５０ｍｍ上方に設置した。散水する水量は、供試体１に対しては５リットル、供試体２～５に対しては、６２．５リットルとした。

散水によって供試体から流出した土砂の重量を計測し、土砂流出率を計測した。土砂流出率は、試験開始時の供試体の乾燥重量に対する、流出土砂の乾燥重量の比率（％）として定義される。

図１７に試験の結果を示す。供試体１と供試体２を比較すると、ＰＶＡ水溶液を散布することによって、土砂の流出が防止されることが読み取れる。また、供試体２～５の土砂流出量を見ると、繊維材の添加量が増加するほど、土砂の流出率は少ないことがわかる。

上記のように、ＰＶＡ水溶液に繊維材を添加することによって、法面の浸食を防止する効果が向上することが結論として得られる。またＰＶＡ水溶液に対する繊維材の添加量が多いほど、法面の浸食を防止する効果は高いことが分かる。耐久性試験の結果と併せて考えると、繊維材を添加したＰＶＡ水溶液を使用し、攪拌工法で法面を補強することによって、法面の浸食を防止する効果はさらに向上すると考えられる。

＜効果＞
上記実施形態においては、法面に浸食防止剤を散布する処理と、法面を攪拌する攪拌処理と、攪拌処理を実施した法面を押し固める処理と実施する、攪拌工法を実施した。

法面を攪拌することにより、浸食防止剤が法面の一定の深さまで浸透する。そのため、浸食防止剤の効果が、法面の表層部だけでなく、攪拌した深さまで発現する。また、法面を押し固めることによって、法面の土壌強度を上げ、法面が浸食されることを防止することができる。そのため、浸食防止剤を法面に散布した場合と比較して、法面の浸食を防止する効果が高く、また、長期間に亘って効果が持続する。

浸食防止剤は、ポリビニルアルコール水溶液を用いることが好ましい。このポリビニルアルコール水溶液のケン化度（モル％）は９８．５以上９９．５以下であり、重合度は２０００以上であることが好ましい。

浸食防止剤をこのような構成とすることにより、従来よりも高い浸食防止効果得ることができる。また、浸食防止効果を長期間にわたって得ることができる。ポリビニルアルコール水溶液を用いることにより、植生に影響を与えることがない。

法面に散布される補強剤は、繊維材を含有する。好ましくは、繊維材は生分解性材料であり、紙パルプである。

補強剤に繊維材を加えることにより、法面の浸食を防止する効果が向上する。また、生分解性材料、特に紙パルプを用いることにより、法面及びその周辺の環境への負荷を低減させることができる。

浸食防止剤には、紫外線劣化防止剤をさらに添加してもよい。この場合、紫外線による浸食防止剤の劣化が防止され、浸食防止剤の効果が長期間持続する。そのため、法面の浸食が長期間に亘って防止される。

＜変形例＞
上記実施形態においては、繊維材として紙パルプを用いていたが、本発明はこれに限定されず、ナイロンやポリエチレンなど、紙パルプ以外の繊維を用いてもよい。この場合においても、補強剤における、法面を浸食から防止する効果を向上させることが可能である。

Claims

法面に、ポリビニルアルコール水溶液を含有する浸食防止剤を散布する処理と、
前記法面を攪拌する攪拌処理と、
前記攪拌処理を実施した前記法面を押し固める処理と、を含み、
前記ポリビニルアルコール水溶液のケン化度（モル％）は９８．５以上９９．５以下であり、重合度は２０００以上である、
法面補強方法。
前記浸食防止剤は、繊維材を含有する、請求項１に記載の法面補強方法。
前記繊維材は生分解性材料から形成される、請求項２に記載の法面補強方法。
前記繊維材は紙パルプである、請求項２または３に記載の法面補強方法。
前記浸食防止剤は、紫外線劣化防止剤を含有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の法面補強方法。