2022年度 土木学会関西支部技術賞候補発表会

東海道本線交差部桁受替えプロジェクト－東海道線支線地下化工事－

西日本旅客鉄道株式会社 大阪工事事務所
ジェイアール西日本コンサルタンツ株式会社
大成建設・大鉄工業共同企業体

本発表の目次

・ はじめに （事業概要／工事概要）
・ １．新しい技術・ ２．使える技術
・ ３．成し遂げた技術
・ ４．喜ばれる技術
・ おわりに1

事業概要

東海道線支線地下化・新駅設置事業

東海道線（支線）〇大阪港への貨物輸送〇関空特急はるか〇特急くろしお（和歌山方面）

2

事業概要

3

東海道線支線地下化・新駅設置事業

東京方
淀川

大阪駅
うめきた2期地区（うめきたエリア）

大阪駅

東海道線支線

東海道本線

神戸方

本プロジェクトの位置
西九条方

工事概要

4

東海道本線交差部

東海道本線交差部

東海道本線 輸送人員（平均通過人員）
大阪～神戸：約300千人／日

大阪方
西九条方
浅い角度で斜交差

本線の桁・橋台

工事概要

5東海道本線交差部

大阪方

神戸方

東海道本線

計画線

・計画線は橋りょうのスパン中央の位置（構造はU型擁壁）
・本線桁の中間橋脚が支障

重要路線に対して、桁の大規模な改良工事が必要

工事概要

本線桁改修工事の課題■本橋りょうの特徴
・掛違い部
複雑な桁構造・急な斜角桁（26度）
・曲線区間（R=400）
・経年80年以上

←掛違い部

中間橋脚

老朽化の課題（中間橋脚の沈下・変形）

・本線に影響のない設計・施工計画の策定が必須
・本事業のクリティカルパスとなる難関工事

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評価項目

1. 新しい技術
・ 独創的な計画
・ 計画を実施するための前例のない設計
・ 独自性のある機械施工

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(1) 新しい技術
【当初案】

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独創的な計画

東海道本線

補強桁を既設橋梁の左右に架設・連結

補強桁連結によるゲルバー桁全体補強による１径間化
課題：支点反力増大に伴う橋台改築が必要（本線に対する影響大）
補強桁の架設・連結など本線上の作業が多い（架線の移動など）【構造計画の方針】
東海道本線上での作業を軽減したい（安全・工程・コスト）⇒支点位置を変えない／既存の桁を活用

(1) 新しい技術

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独創的な計画発案した構造計画 （2段階の受替え）

線路盤下げ
計画線

線路移設（仮線切換）

二期施工

右側鋼管杭・柱・上層梁施工
工事桁設置（軌道受替え）
掘削・底版打設
工事桁撤去・計画線切換
中間橋脚撤去

現在線既設桁受替え

仮線

一期施工

左側鋼管杭・柱施工

(1) 新しい技術
本線10

独創的な計画
荷重受替支線（１）工事着手前（１）（２）本線桁受替え→仮線切換 （３）門型化・工事桁架設（軌道移設、軌道低下）→掘削・躯体構築（２）（４）工事桁撤去・計画線切換

(1) 新しい技術
本線

11

独創的な計画
荷重受替支線（１）工事着手前（３）（２）本線桁受替え→仮線切換 （３）門型化・工事桁架設（軌道移設、軌道低下）→掘削・躯体構築（４）工事桁撤去・
計画線切換

２０２３年春
線路切換！！
・工事桁23連撤去
・30時間の施工間合い(1) 新しい技術

12計画を実施するための前例のない設計

設計条件：安全・安定輸送に加え、快適性（乗り心地）維持に配慮
構造概要 【片持ち橋脚】〇橋脚‐梁長：2.57m～3.83m‐柱：φ800mm（鋼管杭と同径）2.57～3.83m
控え梁

〇変位抑制
‐控え杭・控え梁‐鋼管杭前面のバットレス型地盤改良

As1

控え杭
Φ1500
15.0m

下内線
上内線
バットレス

上外線

引上線

Ac1

バットレス型改良体
1.5m×1.0m
L=13.0m

Ac2下外線
鋼管杭Φ800
L=27.0m
As2(1) 新しい技術

13・独自性のある機械施工

・営業線に囲まれた狭隘な施工環境、施工時間の制約（約4時間）
・大型クレーン等の揚重機の使用が不可能
積極的に機械化を取り入れ、工夫を凝らした施工に挑戦【片持ち橋脚による受替】【門型橋脚の結合】

ジャッキアップ
既設ゲルバー桁
隅角部材

新設梁
片持ち橋脚
仮設梁（アームブラケット）

ボルト・添接版
ジャッキ
架設台車

中間橋脚の撤去

リフター

それぞれの目的に応じ、特殊台車を製作（運搬、リフトアップ、架設）

(1) 新しい技術

・独自性のある機械施工■実施工動画（Ⅰ期工事 片持ち構造）

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(1) 新しい技術

・独自性のある機械施工■実施工動画（Ⅱ期工事 門型構造）

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評価項目

2. 使える技術
・ 3次元モデルを活用した安全管理(BIM/CIM)
・ 列車通過時の動的計測
・ ハンドリングマシンの開発

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(２) 使える技術

18

３次元モデルの活用

３次元モデルの積極的な活用 （「新しい技術」の施工計画に活用）
ジャッキアップ
既設ゲルバー桁
隅角部材

新設梁
片持ち橋脚
仮設梁（アームブラケット）

ボルト・添接版
ジャッキ
架設台車

中間橋脚の撤去

リフター

・「４Ｄ施工シミュレーション」を作成⇒細部まで検討が行き届いた施工計画、作業員や発注者の理解し易さ

(２) 使える技術

３次元モデルの活用

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３次元モデルの積極的な活用 （信号機の見通し確認）

信号機
既設構造物（点群データ）

計画構造物を重ね合わせ

・構造物の新設に伴い、信号機の見通し支障リスク⇒輸送関係社員が線路内に立ち入らずに、現場確認や教育が可能【安全性向上に寄与】

(２) 使える技術

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ハンドリングマシンの開発

・架線近接箇所における機械施工
事前試験施工
先端梁を把持できるアタッチメント開発

ハンドリングマシンによる施工状況
トロリー線

先端梁

アーム伸縮・起伏
ハンドリングマシン

・ハンドリングマシンを活用
・特殊な先端梁を把持できるアタッチメント装置を開発⇒トロリー線に接触しない施工計画を実現。
他の線路内工事への活用が容易（「使える技術」）※シールドセグメント耐震補強工事で活用事例あり

評価項目

3. 成し遂げた技術－不確定要素に対する徹底した事前検証－
・ 列車走行シュミレーション解析による走行安全性
・ 鋼管杭の水平載荷試験による変位抑制効果
・ 実物大試験による片持ち梁構造の挙動・変位抑制効果
・ 片持ち橋脚施工における施工サイクルタイム

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(３) 成し遂げた技術22

走行安全性・乗り心地の検証

・列車走行シミュレーション解析『車両種別や列車速度が走行安全性及び乗り心地に与える影響』
乗り心地の照査（左右レールたわみ差）

解析モデルたわみ差

列車（ばね・ダンパモデル）

・斜角桁特有の課題
・相対変位3㎜を目安

片持ち橋脚
控え梁
短控え杭
ゲルバー桁

鋼管

左斜角桁
輪重26°

右長

３次元動的相互作用解析プログラム「DIASTARSⅢ」を用いた列車走行シミュレーション解析により、実挙動に近い条件での事前検証が可能。

安定した列車の走行が可能であることを事前に確認
・走行安全性（桁のたわみ、脱線係数 等）
・乗り心地（左右レールたわみ差、車体加速度）

(３) 成し遂げた技術

23

変位抑制効果の検証

・鋼管杭の水平載荷試験（現地の実構造物に対して）『設計に用いた水平地盤反力係数等の妥当性や改良効果の検証』
現在線

鋼管杭Φ800
計画線

As1

改良なし
Ac1
バットレス改良体

水平載荷試験 平面図
バットレス改良体
Ac2
B=1.0ｍ(C=500kN/m2)

鋼管杭

①② ③
控え杭

鋼管杭Φ800
L=27.0ｍ
As2

試験実施状況

水平載荷試験 断面図

Ac3

(３) 成し遂げた技術

片持ち梁構造の挙動・変位抑制効果の検証

・受替え構造が複雑で、設計と同じ挙動を示さないことが危惧

実物大試験体による載荷試験：変位：応力11500

・実物大寸法，仕様・PC鋼棒を緊張し載荷・RCスラブ基礎に固定

実物大試験実施状況

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(３) 成し遂げた技術

片持ち梁構造の挙動・変位抑制効果の検証

実物大試験の結果
設計値
7.5mm

1000

単位［mm］

目標値 対策あり 対策無し
12mm 13.6mm 17.6mm▼設計最大荷重900：変位（EA-17，75km/h）

800

：応力

700

荷重(kN)

25600

許容値
15mm

500
400
300
20011500

1000048121516

片持ち梁先端変位量(mm)

この追加対策にて、本施工を実施
・他の試験により安全性を確認
・異常時の対策を検討・準備

20

対策工②

対策工①

評価項目

4. 喜ばれる技術
・ 鉄道利用者に対して・ 夜間工事における近隣住民に対して・ 事業の推進に対して

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(４) 喜ばれる技術

27

鉄道利用者に対して・本線へ影響の無い構造計画『快適性の維持』・乗り心地まで拘った設計、施工管理
・片持ち橋脚において、変位など管理基準値を下回る⇒工事起因による乗り心地の悪化は発生させなかった
・本線の列車徐行（片持ち橋脚受替え〜門型橋脚の結合まで） 『利便性の確保』
・運行時間に極力影響を及ぼさない・安全を担保したうえで、最適な徐行速度を設定⇒本線を利用するお客様への影響を最小限とした

東海道本線

大
阪 工事徐行（65km/h）

尼崎三ノ宮（例）上り新快速
20分 ⇒ 10数秒の遅れ（ダイヤ上は1分）

(４) 喜ばれる技術28

近隣住民に対して夜間工事における取組み●所内における近隣への配慮に関する伝達の実施●機械化施工の採用 ⇒ 不要な金属音等の低減●複雑な施工順序を3D模型化した作業手順習得ツールの作成⇒手戻り防止、所員による不要な会話の排除

３D模型の例

・近隣住民への配慮、寄り添った工事の実施
・夜間工事の苦情トラブル回避４．喜ばれる技術

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事業推進に対して・地下化工事の最難関工事
・開業までのクリティカルパスとなる工事

様々な技術を駆使して、予定工期内に完遂︕︕
・地下駅をご利用になる鉄道利用者への貢献 【関空アクセス向上】
・周辺の街づくりへの貢献 【安全性向上、うめきた２期開発】
UR都市機構HP参照おわりに30・前例のない桁の受替え工事に直面⇒独自の構造計画、現地条件を反映・乗り心地まで拘った設計、工夫を凝らした
機械施工によりこれを実現

・細部までの検討／分かりやすさを追求（安全性の向上）⇒点群データを活用した安全性確認、3D模型・動画によるプロセス検証

・不確定要素が多い（全体構造が複雑／設計・施工上の制約）⇒徹底して事前の検証を多用（走行シミュレーション、実物大試験等）

・鉄道利用者や地域住民への貢献⇒目に見えにくいものの、工事起因による不便を生じないよう配慮・達成

・これら難関工事を、設計着手から約7年の歳月をかけ、無事完遂させた
・本プロジェクトのプロセスが、他工事への展開、今後DX技術の導入による更なる発展を期待
謝辞：東海道線支線地下化技術検討委員会