高機 能 舗 装 の下 層 損傷 に関す る-考 察
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(2) 温 度 セ ンサ ー. 図‑1FWDの. たわみ曲線. 測定点. 図‑2た 表‑1各. たわみセンサー. わ み セ ンサ の 配 置. 区 間 の代 表 的 な舗 装 構 成. 最 大 た わみ 量D0の. 平均 値 は 静 岡 が 最 大 で,浜 松. が最 小 とい う結 果 で あ った.一 方,Doの. 標 準偏 差 σ. は年 降 水 量や 地域 条 件 に よ り大 き く異 な っ て お り, 山岳 区 間 で あ る御 殿 場 と富 士 が大 き な値 を示 した. 年 降 水 量 の変 動 係 数 は 日照 時 間 の もの よ り も大 き い こ とが 分 か る. 表‑3は. 上 記 に得 られ た デ ー タ の間 で 相 関分 析 を. 行 った もの で あ る.ア ス フ ァル ト舗 装 換 算 厚 さTA と年 降 水 量 の 間 に は負 の 相 関 が 得 られ た が,年 降 水 量 の 増加 に伴 ってTAが. 減 少 す る こ とは 現 実 的 で は. な い と判 断 され る.た わ み 量 と年 降 水 量,及 びTA 表‑1に. とた わ み 量 の 間 に は,そ れ ぞ れ 高 い 相 関 が 得 られ た.. は解 析 に使 用 した 対象 区 間 の代 表 的 な舗 装. た わ み 量 と降水 量 につ い て は後 に考 察 す る.. 構 成 を示 す が,各 イ ン タ ー チ ェ ン ジ 間 の舗 装 厚 は こ. 図‑3は. れ ま で に部 分 的 なオ ー バ ー レイ を施 して き た た め に. た わみ 量D0とTAの. あ る.上 層 路盤 に粒 状 路盤 工 を採 用 して い る富 士 と. 基 層 上 面 が 一 定厚 さ とは な っ て い な い.. 静 岡 で は た わみ 量D0は 3.調. 大 き くな る一 方 で,ア ス フ. ァル ト層 厚 が大 き な横 浜 と浜 松 で は た わ み 量 が小 さ 査結果. くな る傾 向 を説 明 して い る こ とが 分 か る.こ れ よ り,. (1)全 区 間 に お け る測 定結 果 気 象 条 件 とた わ み 量 を対 比 させ るた め に,気 象 デ ー タは 各 区間 最 寄 りの 気 象 観 測 所 の公 開 値 を使 用 し , た わ み 量 は 当該 観 測 所 か ら10km圏 内 の デ ー タを対 象 と した.表‑2は. 関係 を示 した もの で. 既 往 のTA法. で も概 ね 妥 当 な舗 装構 造 を提 供 す る こ. とを示 唆 して い る.し か しな が ら,今 回 は舗 装 断 面 数 が 少 な い の で,TA法. の説 明力 につ い て は今 後 デ ー. タ を増 や して 検 証 を重 ね る必 要 が あ る.. これ らを整 理 した もので あ る. 表‑2全. 表‑3舗. 区 間 の測 定 結 果 と気 象 デ ー タ. 装構 造 と外 的 要 因 の相 関分 析 (相 関 係 数 γ). 18.
(3) が 得 られ た もの と推 察 され る. た わ み 量D0お なFWD観. よびD150に. つ い て は,共 に 定 期 的. 測 を 実施 す る こ とに よ り,構 造 の 安 定性. を評 価 して行 く必 要 が あ る. (2)気 象 条 件 の 影 響 図‑6は. 気 象 条 件 が与 え る構 造 強 度 へ の影 響 を見. るた め に,舗 装 構 成 が 同一 で あ る連 続 イ ン ター チ ェ 図‑3最. ン ジ 区 間(富 士,静 岡)に つ い て,た わみ 量 と気 象. 大 た わみ 量 とTA. 条 件 の 関係 を示 した もの で あ る.2003年. に お け る年. 降 水 量 と 日照 時 間 に比 例 して た わみ 量D0は. やや大. き くな る傾 向 を示 して い る.. 図‑4最. 図‑4は. 大 た わ み 量 と交 通 量. 舗 装 全 体 の強 度 を示 す 最 大 た わみ 量 と大. 型 車 交 通 量 の 関係 を示 した もの で あ る.累 積 交 通 量 で は な く単 年 度 の大 型 車 交 通 量 を使 用 した の は,年 度 ご とに交 通 量 の比 率 は大 き く変 わ らな い こ とか ら, 両者 の相 対 的 な 関係 を概 ね把 握 す る上 で は支 障 が な い と判 断 した.こ こ で は,大 型 車 交 通 量 とた わみ 量 の 間 に比 例 関係 は見 られ な か っ た.こ れ は,東 名 が 供 用35年. を経 過 して い る に も関 らず 大 き な構 造 的. 損 傷 を経 験 して い な い とい うこ と と符 合 す る と共 に, ア ス フ ァル ト層 厚 が あ る厚 さを超 え る場合 に は,交. 図‑6た. わみ 量 と気 象 条 件. しか し,静 岡 にお い て 密 粒 度 舗 装 の際 に調 査 した. 通 量 の増 加 と共 に構 造 強度 は低 下す る もの で は な い とい う既 往 の報 告2),3)と 一 致 す る もの で あ る.. 97年 と比 較 す る と,図‑7に. 示 す よ うに,た わみ 量. は 変 動 せ ず に定 常 的 に推 移 して い る可 能 性 も見 られ る.こ の 区間 で は上 層 路 盤 に粒 状 材 を使 用 して い る こ とに よ り,比 較 的大 き なた わみ 量 を示 す 傾 向 に あ るが,こ の状 態 で推 移 す る の で あれ ば 降水 量 に対 す る特 段 の対 策 を講 じる必 要 は な い と考 え る.こ れ に つ い て も,今 後 の 定期 観 測 に よ り的確 に評 価 して行 く必 要 が あ る.. 図‑5た. わ み 量D150と. 交通量. 一 方 ,路 床 以 下 の 強 度 を 示 す た わ み 量D150に い て は,図‑5の が 見 られ た.し に よ る と,横 て お り,プ. か し,東. 名 建 設 時 の 舗 装 工 事 記 録4). 浜 工 区 で は 路 床 材 に 山 ず りが 使 用 さ れ. 図‑7た. わ み 量 の 比較(静. 岡 下 り線). ル ー フ ロー リ ン グ の 目標 値 は 他 の 工 区 に. 比 べ て や や 高 め で あ っ た よ うで あ る.こ 浜 のD150が. つ. よ うに 大 型 車 交 通 量 と の 間 に 相 関. の た め,横. 最 大 値 を 示 した こ と に よ り,高. 図‑6に. い相 関. お け る た わ み 量D0の. 標 準 偏 差 に つ い て は,. 山 岳 区 間 で あ る 富 士 の 方 が 静 岡 よ り も 大 き く,平. 19. 均.
(4) +1σ は 同等 の値 を示 して い る.こ れ は,山 岳 区間 特. に 至 る ま で の平 均 の供 用 日数 が短 い こ と(図‑10). 有 の道 路 条 件 に起 因す る もの と推 察 され る.山 岳 区. は特 筆 す べ き で あ る.単 路 平 地 及 び緩 い 登 り箇所 は. 間 で は道 路 の縦 横 断 勾 配 の変 化 が大 き い た め,場 所. 長 い直 線 軌 道 が続 い て い る た め に,基 層 上 面 の滞 水. に よっ て降 雨 の滞 水 量 が 変 化 しや す い こ と,ま た 日. 時 間 は縦 横 断 勾 配 が急 とな る左 カ ー ブ よ りも長 くな. 照 状 態 も変 化 に富 ん で い るた め,雨 水 の蒸 発 量 に も. る こ とが短 命 の一 要 因 と して 推 察 され る.ま た,単. 差 が生 じや す い こ と等 に よ り,舗 装構 造 の 耐 力 に差 が 生 じや す い もの と推 察 され る.こ の 推 察 は,表‑2. 路 平 地 及 び 緩 い登 り坂 の下 層 打 換 え率 は反 交 点 よ り も高 い ので,今 後 注視 す べ き で あ る.. に示 す よ うに,富 士 よ りも標 高 の 高 い御 殿 場 にお い て よ り大 きなD0た わ み 量 の標 準偏 差 を 示す こ とか らも うか が え る. した が っ て,舗 装 構 造 の モ ニ タ リング は,年 降水 量 が 大 き く 日照 時 間 が短 い 山 岳 区 間 に お い て よ り注 視 す るべ きで あ る とい え る.以 下 に は,御 殿 場 に お け る舗 装 構 造 を考 察 す る. 反交 点. (3)御 殿 場 の 補 修 履 歴 図‑8は,大. 図‑10再. 井松 田〜御 殿 場 を含 む30km区. 補 修 の 延 長 と供 用 日数. 間の. 土 工 区 間(下 り走 行 車線)に つ い て,約100m毎 た わみ 量D0を. 左カーブ 単路 平地 右カーブ緩 い登 り坂. に. (4)層. 示 した もの で あ る.こ の 区 間 の93%. 間剥 離 の評 価. 図‑8に. お い て 大 き な た わ み 量D0を. 示 した 箇 所 に. の表 層 は高 機 能 舗 装 混 合 物 が使 用 され て い る.母 数. つ い て,た. わ み 曲 線 を 整 理 し た も の が 図‑11で. あ る.. は 異 な る が,若 干 なが ら高 機 能 区間 の た わみ 量 が大. 選 定 し た 箇 所 は 緩 い 登 り坂 と単 路 平 地 で あ り,D0の. き な値 を示 してい る.ま た,場 所 に よ っ て高 機 能 の. バ ラ ツ キ が 非 常 に 大 き い.. た わみ 量 は 大 き く変動 して い る こ とも分 か る.. 図‑8た. わ み 量 の分 布(御 殿 場 下 り線) 図‑11再. 補 修 の延 長 と供 用 日数. 高 機能 舗 装 化 した 区 間 で は概 ね 良 好 な 状 態 を保 持 してい るが,全 体 の約5%に. あ た る1574mが. 再補修. 前 述 の とお り,高 機 能 舗 装 の損 傷 と して,基 層 上. に至 って い る.補 修 の 原 因 が 滞 水 に 起 因 して い る と. 面 に滞 留 した 雨水 が 下層 に進 行 す る こ とが原 因 の 一 っ に上 げ られ る.こ の場 合,滞 留 した 雨 水 は表 層 と. 考 え,こ れ の 内訳 を見 た も のが 図‑9及. び 図‑10で. あ る.. 基 層 の接 着 を阻 害 し,徐 々 に基 層 以 下 へ 浸 透 して行 ※()内. きや が て 下層 混 合 物 の剥 離 へ と進 行す る もの と推 察. 補 修 延 長1574m は基 層 以 下 の 打ち換 え率. され る.こ の仮 定 を検 証 す る た め に,層 間 す べ り率 の 設 定 が 可能 な 舗 装 解 析 ソフ トGAMES5)を. 使用す. る こ と と した.即 ち,各 層 の 弾性 係 数 及 び ボ ア ソ ン 比 と共 に層 間 の接 着 状 態 を 与 え る時,順 解 析 に よっ て 得 られ る た わ み が 図‑9の. 実測 た わ み に 近似 す る. 状 態 を求 め た.最 終 的 に仮 定 した 各層 の 弾 性係 数 と 図‑9再. ボ ア ソン比 を表‑4に,層. 補 修 箇所 の 内訳. 平 面 線 形 の 変 化 点 で あ る反 交 点 に加 えて,下. 間 の 接 着 状 態 を表‑5に 示. す.な お,山 岳 区 間 で あ る こ とか ら,舗 装 路 面 か ら 6mの 位 置 に 弾性 係 数350MPaと な る岩盤層 を仮 定 し. り走. 行 車 線 の場 合 は,左 カ ー ブ に お い て 雨 水 の 集 中が 考. た.ま た,図‑11の. え られ るが,こ れ らの 箇 所 以 上 に 単 路 平 地 の 再 補 修. した 層 の数 を括 弧 内 に示 して い る.. が多 い こ と(図‑9),し. か も補 修 後 の舗 装 が 再 補 修. 20. 凡 例 に は 上 層 か ら非接 着 を仮 定.
(5) 表‑4GAMES順. 解析の入力条件 (単 位:Mpa). 表‑5層. 間の接着状態 (完全 接 着:0,非. 接 着:0.99). 曲率 が 大 き くな るた わ み の場 合 に は,完 全 接 着 の. 写 真‑2路. 面 滞 水 の状 況. 状 態 で 実 測 値 へ の近 似 を行 うこ とは不 可 能 で あ った. い る 可能 性 を示 唆 す る もの で あ る.. 表‑5に 示 す よ うに,こ こ で は完 全 接 着 と非 接 着 の ケ ー ス しか試 算 して い な い が,適 切 な 層 間 す べ り率 の設 定 は今 後 の課 題 と した い。 図‑11か. ら,非 接 着. 4.ま. 層 の数 は た わ み 量 の増 大 と共 に増 え る傾 向 に あ る こ とが分 か る.最 大 た わみ 量D0が0.3mmを. 超 え る と,. 今 回 の調 査 で得 られ た考 察 を以 下 に示 す.. 表 層 と基層 の 間 で 非接 着 状 態 を仮 定 す る よ うに な り,. (1)FWDた. 0.6mm付 近 で は ア ス フ ァル ト安 定 処 理 路 盤(以 下 「Asb」とい う)の 下 面 に お い て も非 接 着 状 態 を仮 定 して い る.表‑4に. は相 関 が見 られ た.こ れ は,既 往 のTA法. (2)路 床 以 下 の強 度 を示 す た わみ 量D150と. 以 下 の 場 合 まで は 表 層 か ら下層 路盤 ま で の 弾 性係 数 に特 異 は見 られ ない が,こ れ よ りた わ み 量 が 大 き く. でも. 大型 車. 交 通 量 との 間 に相 関 が 見 られ た が,最 大 た わ み 量D0と 共 に 定期 的 なFWD観 測 を 実施 す る こ と. 強度が極端に. 小 さ くな る とい う不 自然 な多 層 弾 性 を仮 定 す る こ と とな る.こ の不 自然 な仮 定 は80.3〜80.8KPま. わ み 量 とアスファ ルト 換 算 舗 装 厚 さTAの 間 に. 概 ね妥 当 な舗 装構 造 を 提 供 す る こ とを示 唆 して い る.. よる と,た わ み 量D0が0.3mm. な る場 合 に は,表 層 ・基 層 及 びAsbの. とめ. に よ り構 造 の安 定 性 を評 価 して行 く必 要 が あ る.. で連 続. (3)た わ み 量DOは,山. 岳 区間 の よ うに道 路構 造 に. して い る が,当 該 区 間 は 日常 点 検 の 結 果 か ら既 に. 起 因 す る路 面 の排 水 条 件 に よ り大 き く変動 す る. Asbま で の打 換 え を計 画 して い る.し た が っ て,こ. もの と推 察 され る.し た が っ て,舗 装構 造 の モ ニ タ リン グ は,年 降水 量 が 大 き く 日照 時 間 が 短. の仮 定 は 問題 箇所 を事 前 に抽 出す る とい う実 用 的 な. い 山岳 区間 にお い て よ り注視 す るべ き で あ る.. 構造 の評 価 に 際 して は有 効 な方 法 に な り得 る もの と. (4)御 殿 場 にお い て短 命 で あ っ た 高機能 舗 装 の 施 工. 判 断 され る. 写 真‑2は,Asb層 の下 面 ま で 層 間 す べ りを仮 定 した 区 間 に つ き,雨 天 の 翌 日に撮 影 した 路 面 写真 と. 箇 所 は,雨 水 が 基層 上 面 に 滞 留 し易 い 単 路 平 地 と緩 い登 り坂 で あ る こ とが 判 明 した. (5)御 殿 場 に お い て 曲 率 が 大 き く な るた わみ の場 合. 共 に 赤 外線 写 真 に て舗 装 体 内 の 温 度 を 示 した もの で あ る.楕 円 で 囲 ん だ 箇 所 の 近辺 に は ポ ッ トホ ー ルや. に は,層 間す べ りの な い 完 全 接 着 の 条 件 で順 解. ク ラ ッ クが 発 生 して お り、 赤外 線 写 真 にお け る当該. 析 に よ る実 測値 へ の 近 似 を行 うこ とは不 可能 で. 箇 所 は 周 囲 よ りも路 温 が 低 い こ とが うか が え る。 こ れ は 当該 箇 所 が 滞 水 して い る こ と を示 す と共 に、 下. 基 層 及 びAsbの. 層 方 向 に 層 間 剥 離 や 混 合 物 剥 離 等 の 損 傷 が 進 行 して. 可能 性 が 見 られ た.. あ っ た.ま た,た わ み 量 が 大 きな箇 所 で は表 層 ・. 21. 強 度 が 極 端 に 小 さ くな っ て い る.
(6) 5.お. 参考文献. わ りに. 1). 高機 能 舗 装 は長 時 間 にわ た って 基 層 上 面 が 滞 水 状. 神 谷 恵 三, 山 本 忠 守:. 高 速 道 路 にお け る 高機 能舗 装 の. 構 造 評 価, 土 木 学 会 舗 装 工 学 論 文. 態 に 置 か れ るの で,下 層 の打 換 え を伴 う損 傷 の 増加. 第 九 巻,. pp. 171‑176,. 2004. 12. が 懸 念 され る。 今 回 の 調 査 で は,反 交 点 や 左 カ ー ブ. 2). 等,下 り走 行 車線 で は 損 傷 を受 けや す い と思 わ れ て い た 箇 所 よ りも単 路 平 地 と緩 い 登 り坂 の 方 が 下層 の. Michael Nunn: Long-Life Flexible Roads, Proceedings Eighth International Conference on Asphalt Pavement,. 損 傷 を 受 けや す い とい う意外 な結 果 で あ っ た.こ れ. 3). pp.10-11, 1997 David E. Newcomb, Ira J. Huddleston, Mark Buncher: U.S.. は 滞水 時 間 が長 い こ とに よ る もの と考 察 した が,今. perspective on design and construction of perpetual asphalt. 後 は この滞 水 状 態 を事 前 に 察知 で き る手 法 に 関す る. pavements, Proceedings Ninth International Conference on Asphalt Pavement, p.4, 2002. 研 究 開発 を進 めて 参 りた い. 4). 日本 道 路 公 団: 東 名 高 速 道 路 工 事 資 料 集 編 〕, pp.468‑470,. 5). 1971. 土 木 学 会: 多 層 弾 性理 論 に よ る 舗 装 構 造 解 析 入 門, 舗 装 工 学 ラ イ ブ ラ リー3,. A STUDY. ON UNDERLYING OF POROUS Keizo. KAMIYA. 〔 土 工 ・舗 装. LAYERS'. 2005. DAMAGE. ASPHALT and Masao. NAITO. Partial plastic flow of porous asphalt surface course and particles of binder course mixture blowing up from its porosity, due to stripping of the underlying mixture have been observed. Judging from serviceability surveys of porous asphalt in heavy traffic sections of a Japanese expressway, it was found that its underlying layers are more likely to be damaged in mountainous sections with higher annual rainfall and shorter annual daylight time. Asphalt layers in such problematic sections would be damaged in strength of stiffness.. 22.
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