論文･報告 PC グラウト充填調査と再注入工事

論文･報告

ＰＣグラウト充填調査と再注入工事～圧入方式による PC グラウト再注入～
PC grout filling survey and reinjection work

織田 章男 *1

愛知 郁花 *3ODA Akio

丸山 輝芳 *2
MARUYAMA Teruyoshi

加藤 健太 *4
KATO Kenta

赤穂 健斗 *5
AKAHO Kento

春日井 久 *6
KASUGAI Hisashi

AICHI Ayaka

川口高架橋は，名神高速道路 大垣ＩＣの東に位置する水門川と用水路を跨ぐ 1964 年に供用を開始した橋長145.8 m の４径間連続 PC ポストテンション T 桁橋であり，1 主桁を４ブロックに分割したプレキャスト桁を架設している。PC 鋼材は，単純桁として緊張する１次鋼材（支間部）および２次鋼材（支点部），連続桁とするために緊張する３次鋼材が配置されている。これにより，定着具や鋼材の配置は上縁定着や下縁定着，曲げ上げ・曲げ下げがあり，PC グラウトの未充填部が生じやすい構造となっている。
本稿では，①未充填箇所の調査方法，②イオン量調査方法，③空隙量調査方法，④グラウト再注入（ＫＫグラウト）方法について報告する。
キーワード：PC グラウト充填調査，PC グラウト再注入，圧入工法，防錆剤

本稿では，圧入方式における PC グラウト再注入（防1． はじめに錆剤入り）を行った工事に関して報告する。

PC グラウト材料は，1990 年代中頃になってからノンブリーディング型が標準となったが，1980 年代前半までは一定量のブリーディングを許容したものが主流であっ2． 工事概要
工 事 名：名神高速道路（特定更新等）川口高架橋 PC グた。このため，定着部等の注排出位置付近ではブリーディラウト再注入工事

ングによる空隙の発生割合が多かった。また，下り勾配

発 注 者：中日本高速道路株式会社

箇所では先流れによる未充填箇所も多く発生している。

工事場所：大垣市川口地内～今福町地内

高速道路会社では，PC グラウト再注入工事における施工

工管理基準の策定に必要な基礎データの収集を目的とし主な工種：PC グラウト充填調査（削孔調査） 1654 箇て，2021 年度に全数削孔調査を含む試験施工工事（I 桁所，PC グラウト充填調査（放射線透過法） 8橋，T 桁橋を対象）が発注された。PC グラウト再注入の箇所，PC グラウト塩化物イオン量調査 8 箇

方法として，圧入方式，真空ポンプ併用方式，自然流下所，空隙量調査 535 箇所，PC グラウト再注入方式の 3 種類についてそれぞれ 3 工事に分けて発注され545 箇所

名古屋支社

期：2021 年 12 月 10 日～2023 年 2 月 28 日（15 ヶ月）

検証を行ってきた 1 ）。

写真１
*1 川田建設㈱東京支店工事部 上席工事長*2 川田建設㈱名古屋支店工事部工事課 担当工事長*3 川田建設㈱名古屋支店工事部工事課

川口高架橋の全景*4 中日本高速道路㈱名古屋支社羽島保全・サービスセンター 課長*5 中日本高速道路㈱名古屋支社名古屋工事事務所更新工事区 係長*6 川田建設㈱名古屋支店技術部技術課 課長

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A1

セグメント継目

P150030000

40000

BEAM A 40500

100

セグメント継目

P2

P2

BEAM B 39900

P3セグメント継目

A234500

50040000
100

BEAM C 39900

上り線

100

BEAM D 24900

750

１次鋼材
２次鋼材
３次鋼材

下り線
25400

750

10400

3100

10400

T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
850 6@1700=10200 700 700 6@1700=10200 850
1900

図1

側面図・断面図

3． 調査・施工概要
本橋は，橋長 145.8 m の 4 径間連続 PC ポストテンショ
ン T 桁橋（1964 年供用開始）であり（写真 1），上下線分離の 7 主桁（上下線合わせて 14 主桁）である（図１）。
１主桁を 4 ブロックに分割したプレキャスト桁を架設するため，PC 鋼材は単純桁として緊張する１次鋼材（支間部：20 本）および 2 次鋼材（支点部：24 本），連続桁とするために緊張する 3 次鋼材（18 本）が配置されている。これにより，鋼材の定着は，当時では一般的な上縁定着（1 次・2 次）に加え，下縁定着（3 次）もあり，発注前の調査により PC グラウトの未充填箇所が多数確認

図２

放射線透過法（PC グラウト注入前）

図３

放射線透過法（PC グラウト注入後）されていた。
以下より、本工事で実施した調査および PC グラウト再注入の施工概要について報告する。
（1） PC グラウト充填調査（削孔調査・放射線透過法）
RC レーダー（鉄筋探査機）にて鉄筋およびシース位置の探査を実施し，PC 鋼材配置箇所を調査した。削孔調査として主ケーブルの両端部各 1 箇所を削孔（全数）し，PC グラウトの充填状況および PC 鋼材の状況を調査した（図２）。未充填箇所については，削孔箇所より CCDカメラを挿入し，未充填箇所の確認を目視にて行った。
また，PC グラウト再注入の充填状況を確認するために，PC グラウト再注入の前後で放射線透過法を実施した（8箇所）。
放射線透過法に加えて PC グラウト充填状況を目視でも確認するため，再注入する PC グラウトには既存グラウトと区別できるように着色させた PC グラウトを 8 箇所使用した。結果は，すべて PC グラウトが充填していることを確認した。しか し，一部既存 PC グラウト と新規 PC グ ラ ウ ト の 境 界 部 分 に 黒 い 陰 影 が 確 認 さ れ た

図４

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陰影部グラウト注入確認

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P1注入方向(推定)

削孔位置
図５

未充填箇所

削孔調査箇所（例）（図３，図４）。その部分を削孔調査した結果，確実に充PC 鋼材の腐食状況から判定した（図６，表１）。健全度

填されていることが確認できた（図４）。本橋梁は，連続調査の判定結果（調査数 1 654 箇所）は，「健全度 0･1」

桁のため既存 PC グラウト注入の際に下り勾配が発生すがほとんど（1 643 箇所：99.3 %）であったが，一部にる鋼材配置となっており，多くの下り勾配部において未「健全度 2～5」（11 箇所：0.7 %）が認められた（内「健充填箇所が発見された。なお，上下フランジ等部材厚が全度 5」は 2 箇所）。

大きい箇所については放射線透過法では調査ができない

なお，今回「健全度 5」の PC 鋼材破断が 2 箇所確認さため，ウェブ分のみを調査し削孔を行った（図５）。

れたが，安全性の照査を行った結果，いずれの断面も破（2） PC 鋼材腐食状況調査

断後の安全率が 2.0 以上あり，「H24 道路橋示方書」のPC グラウト充填調査孔より CCD カメラを挿入し，安全率 1.7 と比較して安全側であったため安全性は確保

PC 鋼材の健全度をプレストレストコンクリート構造物されていると判断し PC グラウト再注入を実施した。の補修の手引き「PCグラウト再注入工法」 2 ） に準じて

（3） PC グラウト塩化物イオン量調査
建設当時の PC グラウトに含まれていた塩化物イオン量を調査するために，支間中央付近のシース内の既存 PCグラウト（１箇所 10 g 以上）を採取し，JIS A 1154「コンクリート中に含まれる塩化物イオン分析の試験方法」
により，塩化物イオン量の調査を行った（写真２）。調査数は 8 箇所で，塩化物イオンの定量は「電位差滴定法」により試験した（写真３）。PC グラウト中のイオン量に

図６

CCD カメラによる調査結果

表１

PC 鋼材の健全度判定

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写真２既存ＰＣグラウト採取

写真３電位差滴定法による試験

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つ い て は 現 行 の 基 準 を 満 足 す る 結 果 で あ っ た （平 均
0.18㎏/m3，最大 0.21㎏/m3≦規格値 0.30

（6） PC グラウト充填性能試験㎏/m3）。

（4） シース空隙内の腐食環境調査
PC 鋼材腐食状況調査により，健全度 4 以上の 10 箇所において「シース空隙内の腐食環境調査」を実施した。
試験内容は「pH 試験」「塩化物簡易測定」「携帯型蛍光 X線（写真４）」「粉末 X 線回析」
「イオンクロマト」を実施した。
試験結果一覧を 表２ に示す。
以上の結果から，PC 鋼材の発錆の原因は PC グラウ
ト中の塩化物ではなく，外部（例えば融雪剤等）から塩化物が供給されたことによると考えられる。
表２図７腐食環境調査試験結果一覧

空隙量調査の構成

PC グラウト充填性能試験とは，PC グラウト再注入を実施する前に行う再注入用 PC グラウトの充填性能を評価する試験である。試験方法は，PC グラウト再注入時に外圧を加えない場合と加える場合の 2 種類に分類される。
外圧を加えない場合の適用試験は「二重円筒管試験」（図８） 3） を実施し，外圧を加える場合の試験は「細径管試験」（図 9）4）を施工前に実施する。今回の圧入工法（KKグラウト工法）は，後者の「細径管試験」を実施した。

（5） 空隙量調査

写真４

図８二重円筒管試験

図９細径管試験

携帯型蛍光 X 線による測定

空隙量調査とは，PC グラウト未充填箇所の容積を推定する調査である。今回の空隙量調査には真空法を採用した。真空法とは削孔調査でシースに開けた孔（調査孔）を利用し，シース内を真空にしていく際に圧力センサおよび気体用流量センサにより，シース内の圧力および排出された空気の流量を測定することで，空隙の体積を推定する調査方法である（図７）。この調査結果を踏まえて
PC グラウト再注入工に必要なグラウト量および注入口削孔位置を決定する。

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細径管試験は，3 mm の PC グラウト充填不足箇所の狭隘部を想定して，外圧のある圧入工法や真空工法を適用する場合における PC グラウト再注入材の充填性能を評価する方法である。試験体の構成は，内径 13 mm の透明塩化ビニルパイプ 1 000 mm+内径 3 mm の細径管
2 000 mm+内径 13 mm の透明塩化ビニルパイプ 1 000 mmを傾斜角度 30 度の架台に設置した後，PC グラウトを細径管に通過させ透明塩化ビニルパイプの中央まで注入する。本工事では，4 種類（超低粘性・着色剤入超低粘性・低粘性・着色剤入低粘性）の PC グラウトで細径管試験（試験体：各 3 体）を実施し，すべての材料について通過を確認した（写真５）。

写真５

写真６PC グラウト再注入状況

写真７

細径チューブより排出確認

細径管試験の実施状況（7） PC グラウト再注入施工
未充填部の PC グラウト再注入は，圧入工法（KK グラウト工法）にて行った。圧入工法は，2 穴式のため PC グ
ラウト充填調査で使用した調査孔（φ25）および追加で1 箇所削孔（φ25）を行い施工する（写真６）。2 つの穴のうち高さの低い孔を注入口とし，高い孔を排出口とする（図 10）。なお，排出口が未充填部の最上部とは限らないため，排出口から PC グラウトが排出されても完全に充填されたことにはならない。排出口より上部の空隙部に PC グラウトを充填するため，外径 4 mm の細径チューブを排出口から最上部に差し込み，排出用のグラウトホースと一緒に固定する。その細径チューブより PCグラウトが排出されたことで充填完了とした。PC グラウト材料には，低粘性型と超低粘性型の 2 種類を用いた。
PC グラウト再注入は圧入方式（防錆剤入り）を採用し，注入口（下部孔）から注入し，排出口（上部孔）から PCグラウトが排出されたことを確認し注入完了とした（写真７）。その後，充填確認を放射線透過法にて実施したところ，完全に充填されていることが確認できた。また，滞水が確認された箇所については，事前に掃除機等にて排出した後にグラウト再注入を実施した。なお，本工事における圧入工法は，気化性防錆剤を圧入後，この防錆剤を混和した防錆グラウトを注入する工法のため，PC グ
ラウトの未充填箇所（空洞）が生じても PC 鋼材の腐食

図 10

細径チューブの配置を抑制することを実験的に確認している 5 ）。

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論文･報告 PC グラウト充填調査と再注入工事（8） 今後の課題

参考文献

これまでの研究で PC グラウトの充填不足がブリー1)

萩原ら：グラウト再注入における確実性確保への取ディングの先流れにより発生するとされていたため，PCり組み，プレストレストコンクリートの発展に関するシグラウト充填調査（削孔調査・放射線透過法）は勾配部

ンポジウム論文集，vol.31，pp.267-270，2022.10

を中心に行った。しかし，再注入完了後にコンクリート

2)内部の空洞等を調査できる「超音波パルスエコー法（超レストレストコンクリート構造物の補修の手引き[PC グ

音波試験機：PD8050）」にて調査を行ったところ，本工

ラウト再注入工法] ，2020.4

事で削孔調査した箇所（勾配部など）ではない水平部で3)も未充填のおそれのある箇所が発見された（写真８，写

離抵抗性試験方法（案），2018真９）。このことから，配置されている PC 鋼材全長に4)亘った充填調査を行う必要があると考えるが，時間と費抗性試験方法（案），2018

用を要するため費用対効果等を考慮した調査や施工方法5)を早期に確立する必要があると考える。

に関する検討，プレストレストコンクリートの発展に関(一社)プレストレストコンクリート建設業協会：プ

二重円筒管試験：JSCE F 534 PC グラウトの材料分
細径管試験：JSCE F 534 PC グラウトの材料分離抵
川口ら：再注入用防錆グラウトの適用性と防錆性能するシンポジウム論文集，vol.31，pp.259-262，2022.10

写真８

写真９

超音波試験機による調査

AR 技術による試験結果の投影

４．おわりに本工事は，2023 年 2 月末に無事故・無災害で完了しました。
最後に，中日本高速道路株式会社 羽島保全・サービスセンター様はじめ，計画・施工にあたり，ご指導・ご支援を頂きました関係各位に深く感謝の意を表します。また，本報告が全国に存在するプレストレストコンクリー
ト構造物に対する PC グラウトの充填調査および再注入の参考となれば幸いです。

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