寒冷地における高規格道路において、舗装工事を約1年間、その後12月に開通した冬季から写真-1に示すような路面の不陸が発生した。不陸は土工区間(切土区間・盛土区間を含む)の全線にわたって点在し、横断方向に凹凸が不均一に発生している。また、IRI (200)¹⁾(路面の平坦性を表す指標で評価基線長200m、数字が大きいと不陸が大きい)も1月に入ってから上昇し始め、2月の測定でピークを迎えた。一部の際立った箇所ではIRI (200)が補修目標値である3.5㎜/mを超えた。

(1)路面不陸の原因の推定

路面の不陸は軟弱地盤や盛土の沈下の影響も考えられたが、切土・盛土両方で発生していることから舗装工事に関係する部分と考えられた。不陸発生箇所において部分的な掘削を行い路盤と路床を観察したところ下層路盤に凍上現象が認められた。現地開削試料で改めて凍上試験(NEXCO法)²⁾を実施した結果、凍上性材料と判定された。

下層路盤材に用いる材料は、切込砕石等を使用するのが一般的であるが、当該工事においてはコスト面や供給体制において有利であることから、図-1に示すように下層路盤に製鋼スラグを用いた。なお、工事着手前に行った凍上試験(NEXCO法)では凍上性は低い(凍結様式1、凍上率5%未満)との、結果が得られていた。

(2)下層路盤材(製鋼スラグ)の再試験

工事で使用した製鋼スラグについて改めて2種類の凍上試験(NEXCO法・JGS法 )³⁾を実施した結果、全ての材料で凍上性材料と判定された。このため下層路盤の凍上が今回の事象の主たる要因であると判断した。代表的な材料試験の結果を表-1に示す。

表-1 代表的な凍土試験結果

(3)製鋼スラグの凍上メカニズム

製鋼スラグの凍上メカニズムを解明するため、凍上試験等の追加試験を実施した。試験内容は製鋼スラグの骨材表面に付着している細粒分の有無による凍上性の変化を確認したもので、洗浄前後の製鋼スラグ骨材の写真を写真-2に示す。
また凍上試験(JGS法)結果を表-2に示す。細粒分を「洗浄+ふるい」で除去した製鋼スラグ③では、無処理のものと比べ凍上性はかなり低い結果となり、製鋼スラグの骨材表面に付着した細粒分が凍上の主要因であることが認められた。

表-2 要因確認のため追加した凍上試験結果

また、材料選定時と工事完了後によって凍上性に差異があることは、各ロットによりスラグの品質にバラつきがあったことや、転圧によりスラグが一部破砕し、粒度が変化し凍上性が高まった可能性も考えられた。

(4)対策の実施

IRI (200)が基準値の3.5㎜/ｍを超える範囲の補修として「抑止対策（置換工）」と「抑制対策」を実施するものとした。また、費用対効果を検証するためIRI (200)が3.5㎜/mを下回る範囲については経過観察することにした。

(a)抑止対策（置換工）

下層路盤の製鋼スラグを砕石に置き換えるもので、路面不陸が非常に大きい箇所を対象に実施した。工事時間を短縮するため、施工性の良い大粒径舗装を採用した。施工イメージを図-2に示す。

(b)抑制対策（排水、防水)

路面水が下層路盤に浸透し、滞水したことが凍上現象の一因と考えられたため、本線路肩部の下層路盤をフィルター材に置き換える排水対策と、保護路肩部を遮水シート等で被う防水対策をそれぞれ実施した。切土部では双方を組み合わせ(図-3)、盛土部では防水対策のみ施工した(図-4)。

(5)効果の検証

対策工事を令和元年度と2年度にそれぞれ実施した。各対策実施後に IRI (200)を計測し、その前後で路面平坦効果について検証した。低減量の平均値と最大値を表-3に示す。

(a)抑止対策（置換工）

施工した箇所については対策前と対策後で比較すると、IRI(200)の低減が確認でき、一定の効果が認められた。最も大きく効果の表れた箇所では2.7㎜/m の低減効果を得られた。

(b)抑制対策（排水、防水)

最も効果の現れた箇所では2.4 ㎜/m 低減しており、この値は対策工としては高額になる置換工による効果と遜色ない値であった。しかし平均値を見ると置換工ほどの値は得られておらず、現地条件によって効果に差異があることが確認され、対費用効果としては判断が難しい結果となった。

表-3 対策工によるIRI(200)の低減量