軟弱地盤対策工法として、
- 表層処理工法
- 緩速載荷工法
- 抑え盛土工法
- 置換工法
- 軽量盛土工法
- 載荷重工法
- バーチカルドレイン工法
- サンドコンパクションパイル工法（締固め砂杭工法）
- バイブロフロテーション工法
- 固結工法
が挙げられます。
軽量盛土工法では、以下の材料が利用されます。
- EPS(発泡スチロール)
- FCB(気泡混合軽量土)
- 発泡ウレタン
- 発砲ビーズ混合軽量土
- 水砕スラグ
- 焼却灰
- タイヤチップス
- 石炭灰
軽量盛土工法では、主にEPS(発泡スチロール)・FCB(気泡混合軽量盛土)、発泡ウレタンが主流です。
今回、現場発泡ウレタン軽量盛土工法についてまとめます。
目次
現場発泡ウレタン軽量盛土工法（R-PUR工法）について
現場発泡ウレタン軽量盛土工法（R-PUR工法）とは、小型の専用プラントを用いて、現場で硬質ポリウレタンフォーム「フォームライトW」を形成し、盛土体として用いる工法です。
材料の特性により軽量性・耐圧縮性・耐水性に加え、現場成形することでいろいろな地盤形状に対応可能です。
さらに、現場まで液状材料の輸送となるため、大幅な輸送費削減などの数多くのメリットがある工法です。
【現場発泡ウレタン軽量盛土工法（R-PUR工法）の施工手順】
- 作業足場等の仮設設置
- 杭(H 型支柱)を建て込む。
- アンカーを設置
- 調整コンクリートを打設
- 水抜きパイプを設置
- 壁面材を設置
- 壁面と地山法面との空間にウレタンを発泡充填
- 保護コンクリートなど上部工を施工
現場発泡ウレタン軽量盛土工法（R-PUR工法）の材料
現場発泡ウレタン軽量盛土工法（R-PUR工法）材料としては、以下のものが挙げられます。
【現場発泡ウレタン軽量盛土工法（R-PUR工法）材料】
- ポリウレタン
- 壁面材
- 盛土背面材
- 保護コンクリート
硬質ポリウレタン
ポリウレタンフォームは2種類の薬液を混合することによる化学反応により、原液の30倍に発泡し硬化する特性があります。
A液（ポリオール成分）とB液（イソシアネート成分）の2液を化学反応させます。
軟質ウレタンではなく硬質ウレタンであり、水を発泡剤として使用したノンフロン材料です。
壁面材
壁面は溶融亜鉛メッキしたH形鋼杭を2mピッチで打設します。
H形鋼杭間に加圧コンクリート矢板・押出成形セメント板（高0.5m×幅2.0m）を落とし込みます。
盛土背面材
盛土背面には鉄筋コンクリートの連続板・受圧板を配置し、それをグラウンドアンカーで4mピッチに固定します。
連続板とH形鋼杭頭部をタイロッドで連結します。
これによって壁面の変位抑制・H形鋼杭の応力低減を図り、床版以上の死荷重による地震時慣性力に抵抗します。
保護コンクリート
硬質ウレタンの性質上、面荷重に対しては耐力があります。
しかし、点荷重に対しては弱い面がある。
このため、ウレタンへ荷重を分散させるために硬質ウレタンと路盤材の間に厚み150mm程度の保護コンクリートを打設します。
現場発泡ウレタン軽量盛土工法の特徴
現場発泡ウレタン軽量盛土工法の特徴は以下のものがあげられます。
【現場発泡ウレタン軽量盛土工法の特徴】
- 軽量性
- 施工性
- 工期短縮
- 安定性
軽量性
単位体積重量は0.35～0.40(kN/m3)であり、土砂の約1/50と超軽量なため、従来構造物に比べて大幅な土圧の荷重軽減が可能です。
許容圧縮応力度は60(kN/m2)と盛土材として十分な強度を有しています。
重量が軽いため、従来構造物に比べ、地盤の基礎工事や改良工事を必要とせず、経済的な構造物の施工が可能です。
施工性
専用の発泡装置一式を4t程度のトラックで現場に材料を液状で現場へ搬入します。
80m2の施工スペースでプラントと材料置き場を設営可能で、大型建設機械を必要とせず、少人数で人力施工が可能で施工は容易です。
現場において必要量を機械発泡させるため、材料の運搬量を少なくすることが出来ます。
原料はホースで90〜180mほど圧送するため、施工現場から離れた位置に施工ヤードを設置することも可能です。
吹付けガンから噴射された瞬間は液状で、吹付後に発泡・硬化します。
地盤に直接接着・発泡することができる自己接着性があるので、いろいろな地形や形状にも合わせた形成が可能です。
この特性から複雑な地形への対応・狭小箇所の埋戻・充填などにも優れ、隙間なく施工でき、維持補修工事としても利用できます。
工期短縮
地山の掘削をほとんど必要とせず、中間床版，盛土背面の裏込めが不要です。
一般的な施工プラントでのポリウレタンフォームの製造能力は1日当たり90～118m3となっています。
これらのことから、従来技術より大幅な工期短縮が可能である。
安定性
ポアソン比0.05～0.1以下と硬化後は自立性を有し、結合部や継ぎ目のない一体化したフォーム体が形成され、均一な盛土体になります。
この特性から、地山・壁面材などの周辺構造物等と一体化した構造となります。
また、対薬性・耐熱性・耐油性もあるため、ガソリンや軽油等にも溶解しません。
現場発泡ウレタン軽量盛土工法の注意点
ポリウレタンフォームは発泡・硬化すると、安定した特性となりますが、原料となる薬液の状態では取扱いに注意が必要です。
注意点は以下のものがあげられます。
【現場発泡ウレタン軽量盛土工法の注意点】
- 水分
- 火気
- 施工厚
水分
ポリウレタンは、硬化後については吸水量0.6g/100cm2と不透水性を有します。
ただ、軽量性が秀でているため、浮力に注意が必要です。
ポリウレタンが発泡・硬化反応中に水分が混入すると異常反応を起こしてしまいます。
また、雨で気泡が焼失しないようにしなくてはいけません。
そのため、以下の対策が必要になります。
- 雨養生シートで養生
- 必要に応じて反応形プライマーを地山に塗布。
- 湧水処理
火気
ポリウレタンの原料となる薬液の状態では、消防法上の危険物に該当し火気厳禁となります。
ポリウレタンの原料となる薬液を6000リットル以上取り扱う場合は、所轄の消防署の承認を受ける必要が有ります
硬化後については、熱硬化性を持ち、熱に強い性質があります。
施工厚
施工厚が厚すぎると、気泡がつぶれて設計密度を満たさない可能性があります。
約1分間で、30倍にウレタンが発泡し、約5分程度で人が載れる強度は発揮し、24時間で所定強度発揮します。
そのため、24時間経過以降に次層を積層します。
その１層の施工厚を15cm以下にする必要があります。
まとめ
現場発泡ウレタン軽量盛土工法についてまとめました。
現場発泡ウレタン軽量盛土工法（R-PUR工法）は、硬質ウレタン樹脂による超軽量かつ高耐久な盛土体を現場で直接形成できるため、軟弱地盤対策や急傾斜地の道路拡幅、橋梁背面など多様な場面で活用されています。
軽量盛土には他の材料が使われていて、別の材料については下記記事を参照してください。
紹介させて頂いた知識は土木施工管理技士の試験にも出てくるほど重要な知識です。
勉強に使用した書籍をまとめていますので、ご参照ください。
