JPH10121403A - 構造物の凍上防止工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手間を省いてコストダウンを図ることができ
る構造物の凍上防止工法を提供する。 【解決手段】 地盤又は路床２上に、複数の合成樹脂発
泡体４を水硬性結合材５で固めて一体とした断熱性粒状
体３を敷いてから、その上方に構造物１，１１，２１，
又は３１を敷設する。前記構造物が道路等の舗装１であ
る。前記構造物が鉄道の道床バラスト１１である。前記
地盤又は路床２と断熱性粒状体３の間に砂６等の凍上抑
制材を介在させる。前記構造物が建物の床又は土間２１
である。前記地盤２と断熱性粒状体３の間に防湿フィル
ム２２を介在させる。前記構造物が建物等の基礎又はベ
ース３１である。前記基礎又はベース３１を敷設した
後、砂６等の凍上抑制材で埋め戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、寒冷地等におけ
る例えば道路等の舗装、鉄道の道床バラスト、建物の床
又は土間、あるいは建物等の基礎又はベース等の構造物
が、その下方の地盤の凍結によって盛り上がることを防
止する構造物の凍上防止工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の技術としては、例えば、
施工、敷設される構造物の下方における凍結深さ内の地
盤を砂等の凍上抑制材で置換する置換工法や、あるいは
構造物の下方に下砂層と上砂層に挟まれた断熱材層を設
ける断熱工法等が知られている。

【０００３】図１０に示すように、例えば道路等の舗装
５１においては前記置換工法が一般的であり、地盤を所
定深さ掘削して路床２上に砂６等の凍上抑制材を敷いた
後、その上方に舗装５１が敷設される。

【０００４】また、図１１に示すように、鉄道の道床バ
ラスト６１においては前記断熱工法が多く採用されてお
り、地盤２を所定深さ掘削し、砂６、断熱材６２、砂６
を順に敷いた後、その上方に道床バラスト６１が敷設さ
れる。この道床バラスト６１の上面には枕木１２が埋設
され、更にこの枕木１２の上面にはレール１３が取付け
られる。

【０００５】一方、図１２に示すように、建物の床又は
土間７１においては、例えば、地盤２上に割栗石７２、
断熱材６２を順に敷いた後、その上方にコンクリート等
が打設等されてコンクリート床等が敷設される。

【０００６】更に、図１３に示すように、建物等の基礎
８１又はベースにおいては、例えば、地盤２を凍結深さ
より深く掘削して割栗石７２を敷いた後、その上方に捨
てコンクリート３２等を介在させて基礎８１等が施工、
敷設される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような砂６や断熱材６２等を用いる従来の構造物の凍上
防止工法では、凍上防止効果や強度等が十分でないの
で、手間やコストが多くかかるという問題点がある。

【０００８】特に、上記のような道路等の舗装５１の凍
上防止工法においては、掘削深さＡを深くしなければな
らないので、前記凍上抑制材が多く必要であると共に、
残土も多くでるという問題点がある。

【０００９】また、上記のような鉄道の道床バラスト６
１の凍上防止工法においては、前記断熱材６２の強度が
低いので、沈下のおそれがあるという問題点がある。そ
して、砂６、断熱材６２、砂６の３層を施工し、しかも
前記断熱材６２の敷設・施工は手作業であると共に、こ
の断熱材６２の目地処理も必要であるので、手間がかか
るという問題点がある。

【００１０】更に、上記のような建物の床又は土間７１
の凍上防止工法においては、前記断熱材６２の敷設・施
工が手作業であり、しかもその目地処理も必要であるの
で、手間がかかるという問題点がある。また、前記断熱
材６２の強度が小さいので大荷重はかけられないと共
に、この断熱材６２は吸水しないので、コンクリートを
打設した場合にその余剰水が抜けにくく、そのため床押
さえに長時間を要するという問題点がある。

【００１１】加えて、上記のような建物等の基礎８１又
はベースの凍上防止工法においては、基礎８１等の底面
を凍結深さより深くする必要があり、そのため基礎８１
等の高さも高くなるので、コストが高いという問題点が
ある。

【００１２】この発明は、以上のような問題点に鑑みて
なされたものであり、手間を省いてコストダウンを図る
ことができる構造物の凍上防止工法を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段とするところは、第１に、地盤又は路床上に、複
数の合成樹脂発泡体を水硬性結合材で固めて一体とした
断熱性粒状体を敷いてから、その上方に構造物を敷設す
ることにある。

【００１４】第２に、前記構造物が道路等の舗装である
ことにある。

【００１５】第３に、前記構造物が鉄道の道床バラスト
であることにある。

【００１６】第４に、前記地盤又は路床と断熱性粒状体
の間に砂等の凍上抑制材を介在させることにある。

【００１７】第５に、前記構造物が建物の床又は土間で
あることにある。

【００１８】第６に、前記地盤と断熱性粒状体の間に防
湿フィルムを介在させることにある。

【００１９】第７に、前記構造物が建物等の基礎又はベ
ースであることにある。

【００２０】第８に、前記基礎又はベースを敷設した
後、砂等の凍上抑制材で埋め戻すことにある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。なお、既述の従来技術と同じ構成
については、同一符号を付してその説明を省略する。

【００２２】第１実施形態に係る構造物の凍上防止工法
は、図１に示すように、前記構造物として道路等の舗装
１を敷設する場合に使用される。即ち、地盤を所定深さ
で掘削して路床２上に、断熱性粒状体３を所定厚さとな
るように敷いてから、その上方に道路等の舗装１を敷設
するものである。

【００２３】前記断熱性粒状体３は、図２に示すよう
に、複数の合成樹脂発泡体４を水硬性結合材５で固めて
一体としたものである。

【００２４】この断熱性粒状体３は、製造過程で種々の
大きさのものを製造することができるが、ここで使用す
る大きさとしては、１〜４５ｍｍ程度、好ましくは２．
５〜２０ｍｍ程度、更に好ましくは５〜１５ｍｍ程度の
範囲のものであれば十分であり、特に限定されるもので
はない。また、その外形状は球形に限定されることな
く、種々の多角体や長円形体等であってもよいが、球形
の場合には応力に対して強く割れにくい利点があり、ま
た、種々の多角体の場合には隣接するものとの隙間が埋
まり、断熱効果がより向上する利点がある。

【００２５】前記合成樹脂発泡体４は、球形又は略球形
のビーズである場合には断熱性粒状体３に圧力や応力が
作用した時にその力が分散されるので強度の高いものと
なる利点があるが、特にビーズに限定されるものではな
く、合成樹脂発泡体を粉砕して得られる種々の形状の粉
砕品やその他の異形のものであってもよい。また、その
原材料としては、例えばポリスチレンをその真比重が
０．０２〜０．２程度の範囲となるように発泡させたも
のである場合にはその材質上強度が高く、しかも水硬性
結合材５との混練時においても潰れることがなく、ま
た、原材料を多く使用することもないので経済的なもの
となる利点がある。しかし、他の種類の原材料又は真比
重の異なるものを使用しても、その効果の点において多
少劣るものの使用することは可能である。更に、合成樹
脂発泡体４の平均径が０．１〜１．５ｍｍ程度の範囲の
ものを使用した場合には、断熱性粒状体３の製造過程に
おける水硬性結合材５との混練時にこの水硬性結合材５
と混じり易いので、製造が容易となる利点がある。

【００２６】前記水硬性結合材５は、例えばセメント、
石灰、石膏等であるが、このうちのセメントが強度的に
強く、耐水性に優れ、また比較的安価であるので、最も
望ましい。このセメントとしては、例えば、普通ポルト
ランドセメントや早強ポルトランドセメント等のポルト
ランドセメント以外に、高炉セメント、シリカセメン
ト、フライアッシュセメント等を用いることができ、用
途によって使い分ければよい。この水硬性結合材５の水
結合材比は、できるだけ３０％以内とすると、吸水率が
小さく、吸水による膨張、収縮率も一層小さくなるの
で、より好ましいものとなる。

【００２７】上記のような合成樹脂発泡体４、水硬性結
合材５、及び水、あるいは必要に応じて繊維、砂、各種
の混和材等を例えばミキサー等で混練し、パン型造粒機
等の造粒機を用いて所定形状に成形し、硬化させて断熱
性粒状体３を製造するが、その全体比重が０．８以上、
好ましくは０．９〜１．２の範囲のものが、合成樹脂発
泡体４による断熱性を維持しつつ強度も高いものとなる
のでより望ましい。

【００２８】次に、断熱性粒状体３の性能試験結果につ
いて、表１乃至表３に基づいて説明する。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１に示すように、配合比が異なる例１〜
例５の５つのサンプルを用意した。これらは全て体積が
１ｍ³ となるように、水硬性結合材５としての普通ポル
トランドセメント、水、及び合成樹脂発泡ビーズ（合成
樹脂発泡体）４を混合したものである。合成樹脂発泡ビ
ーズは、ポリスチレンを発泡させてなるもので、平均径
０．７ｍｍ、真比重０．１のものを使用した。このよう
な条件で混合したものを、平均径が１０ｍｍとなるよう
に球状に形成して固化した。このようにして作製した例
３につき、こうした材料に必要である圧縮強さの指標と
なるC.B.R （支持力比）の測定結果（ＪＩＳ Ａ１２１
１による）が良好であることを表２に示す。また、例１
〜例５の性能試験結果を表３に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】 〔試験方法〕 (1) 熱伝導率は、JIS A 1420による。 (2) C.B.R は、JIS A 1211による。 (3) 圧縮強度は、JIS R 5201による。試験体寸法：40
×40×160mm (4) 吸水率は、JIS A 1135による。 (5) 凍結融解抵抗性は、ASTM C 666Ａ法（水中）によ
る。試験体寸法：100×100×400mm 上記(3)、(5)については、断熱性粒状体と同配合のコン
クリート成形品を作製して試験を行った。

【００３３】表２及び表３から明らかなように、断熱性
粒状体３は、熱伝導率が小さく、断熱性に優れているの
で、地盤又は路床２の凍結を有効に防止することができ
る。また、C.B.R や圧縮強度が高いので、大荷重にも耐
えることができる。更に、吸水率が小さいと共に、凍結
融解抵抗性が大きく、吸水や凍結による膨張率が小さい
ので、氷点下の温度になってその内部に含まれる水分が
凍結した場合であっても、その体積膨張によってこの断
熱性粒状体３自体が破壊されることもなく、そのため耐
久性があるという利点がある。

【００３４】また、断熱性粒状体３をこの実施形態のよ
うな道路等の舗装１の凍上防止に用いた場合には、この
断熱性粒状体３層の厚さＢ１を従来の砂等の凍上抑制材
層の厚さより小さくできるので、掘削深さＡ１を従来よ
りも小さくでき、そのため残土も少なくなるという利点
がある。

【００３５】なお、前記舗装１としては、アスファルト
舗装やコンクリート舗装の他、インターロッキング・ブ
ロック・タイル等の舗装が挙げられる。また、この舗装
１は、図示しない路盤、基層、及び表層等を含むもので
あり、その用途により適宜の層が形成される。尚、断熱
性粒状体を路盤の一部として使用してもさしつかえな
い。更に、道路に使用する場合に限定されず、歩道、駐
車場、広場、テニスコート、建物周辺の私道、路地、空
港の滑走路等、種々の用途に使用することができる。

【００３６】第２実施形態に係る構造物の凍上防止工法
は、図３に示すように、第１実施形態において、前記路
床２と断熱性粒状体３の間に、例えば凍上抑制材として
の砂６を介在させるものである。

【００３７】前記凍上抑制材としては、砂６の他、砂利
等が挙げられる。

【００３８】この実施形態と第１実施形態において、北
海道の士別、旭川、釧路の３ヵ所における凍上抑制材の
掘削深さＡ１を試算した結果を、従来工法（置換工法）
の結果と共に表４に示す。

【００３９】

【表４】 〔計算条件〕 (1) 凍結計算は、Aldrich の修正Berggren式を用い
た。 (2) 凍結指数と凍結期間は、(社)日本道路協会のアス
ファルト舗装要綱による。 (3) 舗装はアスファルト層12cm、路盤20cmと仮定し、
置換率70％で凍上抑制材寸法を求めた。 (4) 断熱性粒状体の熱伝導率は、0.15kcal/mh℃(0.000
42cal/cm・sec・℃) を用いた。

【００４０】表４から明らかなように、断熱性粒状体３
を用いると、掘削深さＡ１は約２／３程度に低減でき
る。また、断熱性粒状体３のみを使用する場合と比較し
て掘削深さＡ２がより多く必要となるが、砂６等の凍上
抑制材は安価であるので、結果的に全体のコストを軽減
できる。

【００４１】第３実施形態に係る構造物の凍上防止工法
は、図４に示すように、前記構造物として鉄道の道床バ
ラスト１１を敷設する場合に使用される。即ち、所定深
さで掘削した地盤２上に、断熱性粒状体３を地面２ａの
高さまで敷いてから、その上方に鉄道の道床バラスト１
１を敷設するものである。

【００４２】前記道床バラスト１１には、従来と同様、
枕木１２が埋設され、この枕木１２にはレール１３が取
付けられる。

【００４３】このように、前記道床バラスト１１の下方
に断熱性粒状体３を敷くだけでよいので、作業工程が少
なくなる。また、機械作業で全てできるので、工期が短
くなり、そのためコストダウンを図ることができるとい
う利点がある。

【００４４】なお、図５に示すように、前記地盤２と断
熱性粒状体３の間に砂６等の凍上抑制材を介在させるこ
ともできるが、この場合、断熱性粒状体３層の厚さを図
４に示す断熱性粒状体３層の厚さと同じとし、地盤２を
より深く掘削して砂６等の凍上抑制材を介在させてもよ
いし、あるいは第２実施形態と同様に断熱性粒状体３層
の厚さを小さくしてコストダウンを図ってもよい。

【００４５】第４実施形態に係る構造物の凍上防止工法
は、図６に示すように、前記構造物として建物の床又は
土間２１を敷設する場合に使用される。即ち、地盤２上
に、断熱性粒状体３を所定厚さで敷いてから、例えばコ
ンクリート等を打設等して建物の床又は土間２１を敷設
するものである。

【００４６】前記建物としては、住宅、倉庫、工場、冷
凍倉庫、冷蔵倉庫等が挙げられる。また、前記床又は土
間２１の材質としては、コンクリートの他、アスファル
ト混合物、樹脂モルタル、モルタル等が挙げられる。

【００４７】このように、床又は土間２１の下方に前記
断熱性粒状体３を敷設するだけでよいので、工程が少な
くなる。また、機械作業で全てできるので、施工時間を
短縮することができる。更に、断熱性粒状体３は複数の
合成樹脂発泡体４を水硬性結合材５で固めたものである
ので、大荷重をかけても破損のおそれがない。加えて、
コンクリートを打設等する場合には、余剰水が下方の断
熱性粒状体３の方に抜けるので、床押さえ時間を短縮す
ることができる。更にまた、断熱性粒状体３が一様に敷
かれているので、断熱欠損が少ないという利点もある。

【００４８】第５実施形態に係る構造物の凍上防止工法
は、図７に示すように、第４実施形態において、前記地
盤２と断熱性粒状体３の間に防湿フィルム２２を介在さ
せるものである。

【００４９】このように、地盤２と断熱性粒状体３の間
に防湿フィルム２２を介在させておけば、建物内の防湿
効果を向上させることができるという利点がある。

【００５０】第６実施形態に係る構造物の凍上防止工法
は、図８に示すように、前記構造物として建物等の基礎
３１又はベースを敷設する場合に使用される。即ち、所
定深さで掘削した地盤２上に、断熱性粒状体３を所定厚
さで敷いてから、その上方に必要に応じて捨てコンクリ
ート３２等を介在させて基礎３１又はベースを敷設する
ものである。

【００５１】前記基礎３１としては、布基礎、ベタ基
礎、地中梁、タンク（ＬＰＧ，ＬＮＧ等）基礎等が挙げ
られる。

【００５２】前記ベースとしては、Ｕ字溝、排水溝、道
路の縁石等のベースが挙げられる。

【００５３】このように、基礎３１等の下方に断熱性粒
状体３を敷設するので、従来よりも掘削深さＡ３を小さ
くできると共に、基礎３１等の高さも低くすることがで
きる。そのため、効果的にコストダウンを図ることがで
きるという利点がある。

【００５４】第７実施形態に係る構造物の凍上防止工法
は、図９に示すように、第６実施形態において、前記基
礎３１又はベースを敷設した後、砂６等の凍上抑制材で
埋め戻すものである。

【００５５】このように、埋め戻し材として砂６等の凍
上抑制材を用いれば、基礎３１等の周辺を凍上抑制材で
包囲でき、そのため凍上防止効果をより高めることがで
きるという利点がある。尚、砂６等の上方又は内部に
は、図示しない防水シートや排水パイプ等を設けること
もできる。

【００５６】以上、断熱性粒状体３を用いるこの発明の
凍上防止工法は、上記第１乃至第７実施形態で挙げた構
造物に限定されるものではなく、必要に応じて種々の構
造物に使用できる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、断熱性粒状体の熱伝導率が小さく、断熱性に優れて
いるので、地盤又は路床の凍結を有効に防止することが
できる。また、C.B.R や圧縮強度が高いので、大荷重に
も耐えることができる。更に、吸水率が小さいと共に、
凍結融解抵抗性が大きく、吸水や凍結による膨張率が小
さいので、氷点下の温度になってその内部に含まれる水
分が凍結した場合であっても、その体積膨張によってこ
の断熱性粒状体自体が破壊されることもなく、そのため
耐久性があるという利点がある。

【００５８】請求項２の発明によれば、前記構造物が道
路等の舗装であり、断熱性粒状体層の厚さを従来の砂等
の凍上抑制材層の厚さより小さくできるので、掘削深さ
を従来よりも小さくでき、そのため残土も少なくなると
いう利点がある。従って、材料コスト及び施工コストを
合わせたトータルコストを安くすることができる。

【００５９】請求項３の発明によれば、前記構造物が鉄
道の道床バラストであり、この道床バラストの下方に断
熱性粒状体を敷くだけでよいので、作業工程が少なくな
る。また、機械作業で全てできるので、工期が短くな
り、そのためコストダウンを図ることができるという利
点がある。

【００６０】請求項４の発明によれば、前記地盤又は路
床と断熱性粒状体の間に砂等の凍結抑制材を介在させる
ので、断熱性粒状体のみを使用する場合と比較して掘削
深さがより多く必要となるが、砂等の凍上抑制材は安価
であるので、結果的に全体のコストを軽減できるという
利点がある。

【００６１】請求項５の発明によれば、前記構造物が建
物の床又は土間であり、この床又は土間の下方に断熱性
粒状体を敷設するだけでよいので、工程が少なくなる。
また、機械作業で全てできるので、施工時間を短縮する
ことができる。更に、断熱性粒状体は複数の合成樹脂発
泡体を水硬性結合材で固めたものであるので、大荷重を
かけても破損のおそれがない。加えて、コンクリートを
打設等する場合には、余剰水が断熱性粒状体の方に抜け
るので、床押さえ時間を短縮することができる。更にま
た、断熱性粒状体が一様に敷かれているので、断熱欠損
が少ないという利点もある。

【００６２】請求項６の発明によれば、前記地盤と断熱
性粒状体の間に例えばポリスチレンフィルム等の防湿フ
ィルムを介在させるので、建物内の防湿効果を向上させ
ることができる。しかも、地盤に含まれる水分が断熱性
粒状体に吸水されるのを防止できるので、断熱性粒状体
の耐久性もより向上させることができるという利点があ
る。

【００６３】請求項７の発明によれば、前記構造物が建
物等の基礎又はベースであり、基礎等の下方に断熱性粒
状体を敷設するので、従来よりも掘削深さを小さくでき
ると共に、基礎等の高さも低くすることができる。その
ため、効果的にコストダウンを図ることができるという
利点がある。

【００６４】請求項８の発明によれば、前記基礎又はベ
ースを敷設した後、砂等の凍結抑制材で埋め戻すので、
基礎等の周辺を凍上抑制材で包囲でき、そのため凍上防
止効果をより高めることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る構造物の凍上防止工法で行
った道路の舗装周辺の断面説明図。

【図２】断熱性粒状体の断面説明図。

【図３】第２実施形態に係る構造物の凍上防止工法で行
った道路の舗装周辺の断面説明図。

【図４】第３実施形態に係る構造物の凍上防止工法で行
った鉄道の道床バラスト周辺の断面説明図。

【図５】図４の断熱性粒状体の下方に砂を敷いた状態を
示す断面説明図。

【図６】第４実施形態に係る構造物の凍上防止工法で行
った建物の床又は土間周辺の断面説明図。

【図７】第５実施形態に係る構造物の凍上防止工法で行
った建物の床又は土間周辺の断面説明図。

【図８】第６実施形態に係る構造物の凍上防止工法で行
った建物の基礎周辺の断面説明図。

【図９】第７実施形態に係る構造物の凍上防止工法で行
った建物の基礎周辺の断面説明図。

【図１０】従来工法（置換工法）で行った道路の舗装周
辺の断面説明図。

【図１１】従来工法（断熱工法）で行った鉄道の道床バ
ラスト周辺の断面説明図。

【図１２】従来工法で行った建物の床又は土間周辺の断
面説明図。

【図１３】従来工法で行った建物の基礎周辺の断面説明
図。

【符号の説明】 １ 道路等の舗装（構造物） ２ 地盤又は路床 ３ 断熱性粒状体 ４ 合成樹脂発泡体 ５ 水硬性結合材 ６ 砂（凍上抑制材） １１ 鉄道の道床バラスト（構造物） ２１ 建物の床又は土間（構造物） ２２ 防湿フィルム ３１ 基礎（又はベース）（構造物）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤又は路床上に、複数の合成樹脂発泡
   体を水硬性結合材で固めて一体とした断熱性粒状体を敷
   いてから、その上方に構造物を敷設することを特徴とす
   る構造物の凍上防止工法。
2. 【請求項２】 前記構造物が道路等の舗装であることを
   特徴とする請求項１記載の構造物の凍上防止工法。
3. 【請求項３】 前記構造物が鉄道の道床バラストである
   ことを特徴とする請求項１記載の構造物の凍上防止工
   法。
4. 【請求項４】 前記地盤又は路床と断熱性粒状体の間に
   砂等の凍上抑制材を介在させることを特徴とする請求項
   ２又は３記載の構造物の凍上防止工法。
5. 【請求項５】 前記構造物が建物の床又は土間であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の構造物の凍上防止工法。
6. 【請求項６】 前記地盤と断熱性粒状体の間に防湿フィ
   ルムを介在させることを特徴とする請求項５記載の構造
   物の凍上防止工法。
7. 【請求項７】 前記構造物が建物等の基礎又はベースで
   あることを特徴とする請求項１記載の構造物の凍上防止
   工法。
8. 【請求項８】 前記基礎又はベースを敷設した後、砂等
   の凍上抑制材で埋め戻すことを特徴とする請求項７記載
   の構造物の凍上防止工法。