東北地方北部での道路拡幅工事において、冬期施工中の切土法面（図1）で、小段部のU形排水溝（鉄筋コンクリート製、300B）が設置後に山側に大きく傾いた。そこで、変状調査を実施したところ、小段の部分が大きく盛り上がっていることが分かった（図2）。特に小段の法肩部の盛り上がりが25cmと大きく、小段の下の法面にクラックが発生していることも判明した。なお、切土法面の下部や法尻付近には変状がなく、地すべりの兆候は見当たらなかった。

法面の変状調査において、小段付近を踏査し注意深く観察した結果、クラックの開口部などでアイスレンズが確認された。また、切土斜面の地盤は礫混じり砂質土であると考えられていたが、小段付近には凍上を起こしやすい砂質シルトの地層が挟まれていることが分かった（図3参照）。以上より、小段U形排水溝の部分に発生した変状の原因は凍上現象であると判断した。

土の凍上は、地盤中の凍結面（0℃等温面）に土中の水分が移動して凍結し、アイスレンズと呼ばれる氷の層を形成することで発生する。土粒子表面から分離して成長したアイスレンズが土骨格を押し広げることで、地盤が持ち上げられて今回のようなトラブルが発生する。凍上の起こりやすさを土の粒径から判断すると、一般に礫や砂は凍上しないがシルト分を含む土が最も凍上しやすい。また、法面小段のU形排水溝には低温時の寒気が流れ込みやすいため、凍上には注意が必要である。そして、鉄筋コンクリート製のU形排水溝は凍上の影響を直接受けるため、浮き上がり、傾き、段差の発生や、融雪時の沈下などのトラブルが発生しやすくなる。

今回の切土法面の小段付近の凍上によるトラブル対策としては、凍上抑制に効果があるとされる以下の2つの工法を採用した（図3、図4）。

①U形排水溝周囲の土を粗粒材で置換
U形排水溝の埋戻し土とU形排水溝の下の砂質シルト層を、凍上が発生しにくい粗粒材（80mm切り込み砂利）で置換した。

②ふとんかご工
凍上の抑制効果があり施工実績も多い特殊ふとんかご（ドレンかご）^1）～3）を斜面に設置した。今回は高さ25cmの特殊ふとんかごを、小段下の法面全体に設置するとともに、小段上の法面にも一段設置した。

なお、特殊ふとんかごとは、かごマット工の一種であるが、かごの形状が鉄線によって直方体にほぼ固定され、かご同士も鉄線で連結し、ずれ止めに長さ1m程度のアンカーピンを地盤に打ち込むものである。現場では、柔軟性に富んだひし形金網をパネル化したものを、幅1m×長さ2m×高さ20～30cmのかご状に組み立てて、金網内に80mm以下の砂利を詰める（図5、図6）。ふとんかごの効果としては、凍上しやすい土を凍上しない材料（砂礫材）に置換することの他に、透水性の高い砂礫材が春先の融雪水等を排水できること、凍結および凍結融解による法面の上下動に追随できること、が挙げられる。

これらの凍上対策工の実施後は、U形排水溝の浮き上がり等も発生せず、法面に変状が出ることもなく、無事に工事を終了することができた。

• 

  図5　特殊ふとんかごの概要^1）

• 

  図6　特殊ふとんかご工の例（単位mm）^2）