上層路盤とは何か？設計・材料・施工・維持管理を徹底解説（舗装構造の基礎と最新技術）

2025年12月25日 最終更新日時 : 2025年12月25日 エバープレイ編集部

はじめに：上層路盤の重要性

道路舗装は複数の層で構成され、それぞれが荷重分散や耐久性、排水など異なる役割を担います。上層路盤（じょうそうろばん）は、表層（舗装表面）と下層路盤・路床（地盤）との中間に位置する層で、舗装全体の性能に直結する重要な要素です。本コラムでは上層路盤の定義・役割、材料選定、設計・解析手法、施工上のポイント、維持管理、最近の技術動向までを詳しく解説します。

上層路盤の定義と位置づけ

上層路盤は一般に、表層（アスファルトまたは舗装版）直下の支持層で、基層の一部とみなされることもあります。日本の道路土工や舗装設計の考え方では、舗装構造は表層 → 基層 → 路盤（上層路盤／下層路盤）→ 路床（地盤）と階層化され、上層路盤は直接に荷重を受けてそれを下部に伝達する重要な中間層です。

主な役割

  • 荷重分散：車両荷重をより広い面積に分散し、下位層・地盤への過度の応力集中を防ぐ。
  • 剛性供与：舗装の曲げ・たわみを抑制し、表層の亀裂や疲労を低減する。
  • 排水と凍結保護：適切な粒度・締固めにより毛管水の移動や凍結障害を抑える。
  • 施工プラットフォーム：表層舗装の施工時に安定した支持を提供する。

材料とその特性

上層路盤に用いられる材料は、求められる性能（強度、透水性、締固め性、耐久性）に応じて選定されます。主な材料は以下の通りです。

  • 単粒度から密粒度の砕石・砂利：高いせん断強度と排水性のバランスを考慮。
  • 破砕砂利（クラッシュドアグリゲート）：粒の角があり締固めによる剛性供与が優れる。
  • 安定処理材料（セメント混合、石灰混合、アスファルト混合）：安定化（Cement Treated Base, CTB や Asphalt Treated Base, ATB）により耐久性と耐水性を向上。
  • 再生骨材・リサイクル材：コストや環境負荷を低減するが、品質管理が重要。
  • ジオシンセティックス（ジオグリッド、フィルター布）：層間の分離や補強、排水改善に利用。

設計の基本概念

上層路盤の設計は、荷重（交通量・車種）、地盤条件、気候（凍結深度、降水）、材料特性を総合して行います。設計で用いられる主要な指標と手法は以下です。

  • 荷重伝達と応力解析：弾性基盤上の板モデルや有限要素解析により、路盤に生じる曲げ・せん断応力を評価。
  • 剛性設計（弾性係数、弾性層厚み）：必要な剛性を満たすための厚さと材料の弾性係数（E）を決定。
  • CBRや耐荷力試験：現場の路床支持力を把握し、設計厚さを補正。
  • 凍結・融解サイクル対策：凍結深度を考慮した厚さ設定や透水・凍上防止対策。
  • 疲労寿命・永久変形評価：累積交通量に対する表層と基層の劣化を予測。

施工上のポイントと品質管理

上層路盤は施工時の管理が将来の性能に直結します。主要なポイントは以下の通りです。

  • 締固めと含水比管理：材料の最適含水比に基づく締固め（標準プロクター含水比に応じた施工管理）が不可欠。過乾燥や過湿は嵩密度不足や強度低下を招く。
  • 層厚の管理：設計厚さに対する実測管理。盛厚が不均一だと局所的な沈下や亀裂の原因となる。
  • 粒度・混合管理：安定処理材料では配合比、混合均一性、配合後の養生（セメント処理の場合）を厳密に管理。
  • 排水処理：側溝や透水層の確保、ジオテキスタイルでの層分離など排水計画を適切に実施。
  • 品質試験：密度試験（現場密度）、含水比、CBR、圧縮強度や曲げ強度（安定処理層）などの試験を実施。

維持管理と劣化メカニズム

上層路盤の代表的な劣化は、永久変形（わだち掘れ）、せん断破壊、透水化による支持力低下、凍上・凍結融解による浮きや亀裂、そして材料の風化です。劣化の兆候と対策は次の通りです。

  • 早期わだち掘れ：荷重集中や材料破砕、締固め不足が原因。部分補修や表層の補強（加厚、再舗装）で対処。
  • 亀裂や沈下：路盤厚不足や不均一支持が原因。地盤改良や下層の補強を含む大規模補修が必要な場合がある。
  • 排水不良：毛管水や滞水が支持力低下を招く。排水施設の清掃・再構築や透水層の回復が重要。
  • 凍結による損傷：凍上防止のための厚さ設計、断熱材併用、凍結深度対策を実施。

最近の技術動向と持続可能性

近年、上層路盤分野では以下のような技術・潮流が進んでいます。

  • 安定処理の高度化：低エネルギーで高性能を実現する新規結合材（石灰微粒、化学助剤）や自動配合制御技術。
  • ジオシンセティックスによる補強：薄層で高い支持力を実現し、材料使用量の削減に寄与。
  • 再生技術の普及：コールドリサイクルやインプレースリサイクルにより、既存路盤材を活用してCO2排出や輸送コストを低減。
  • 舗装の長寿命化設計：ライフサイクルコスト（LCC）を考慮した厚さ・材料最適化の導入。
  • IoT・センシング：締固め機械の自動制御、施工中のリアルタイム密度モニタリングなどで品質確保を強化。

設計・施工で注意すべき現場固有の課題

現場ごとに地盤条件や供給材料、気候が異なるため、上層路盤設計では以下の点に特に注意が必要です。

  • 軟弱地盤では路盤厚を増すだけでなく、地盤改良（深層混合、置換、ジオグリッド補強）を検討。
  • 寒冷地では凍結深度に応じた断熱・排水対策や凍上対策を優先。
  • 都市部では現場で入手可能なリサイクル材や小骨材の品質変動に注意し、試験を厳格化する。
  • 洪水や地下水位変動がある場合、排水計画と材料の耐水性（吸水率）を重視する。

まとめ

上層路盤は舗装全体の寿命と性能に大きく寄与する層であり、材料選定・設計・施工・維持管理の各段階で適切な技術と品質管理が求められます。近年は環境配慮や材料再利用、ジオシンセティックスなどの新技術が実務に取り入れられつつあり、ライフサイクルコストを低減しながら長寿命の舗装を実現する方向が強まっています。設計者や施工者は現場条件を正確に把握し、試験データに基づく合理的な判断を行うことが重要です。

参考文献

国土交通省（MLIT）公式サイト：舗装設計や道路土工に関するガイドライン・資料の出典先。

土木学会（JSCE）：道路・舗装に関する各種指針や論文。

土木研究所（PWRI）：舗装材料や構造に関する研究成果。

日本道路協会（JRA）：舗装工指針や設計基準の情報（資料は会員限定の場合があります）。

上記の公的機関および専門学会の刊行物（舗装設計便覧、道路土工基準類、各種技術解説）を参照して、本稿の技術的内容をまとめました。

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