論文･報告 沖縄都市モノレール鋼製橋脚のフィレット部に設置されたカバープレート撤去の最適化

論文･報告

沖縄都市
沖縄都市モノレール鋼製橋脚のフィレット部
都市モノレール鋼製橋脚のフィレット部に設置されたカバープレート
カバープレート撤去の最適化に設置されたカバープレート撤去の最適化～疲労き裂と応力集中に配慮したカバープレートの撤去手法～
疲労き裂と応力集中に配慮したカバープレートの撤去手法～
Optimization of removal of cover plate installed on fillet part of Okinawa Monorail bridge steel piers.

和田 浩介 *1
WADA Kosuke

長坂 康史 *2
NAGASAKA Yasushi

辻 巧 *3
TSUJI Takumi

吉田 純 *4
YOSHIDA Jun

垣花 寿 *5
KAKINOHARA Hisashi

山岸 俊一 *6
YAMAGISHI Toshikazu

沖縄都市モノレールの鋼製橋脚では隅角フィレット部に景観上への配慮からカバープレート（以降，カバーPL）が取り付けられている。近年，経年劣化の影響から一部の橋脚のカバーPL とフィレットの溶接部に疲労き裂の発生が確認され，安全性の確保のためすべてのカバーPL を撤去する運びとなった。このうち，川田工業が13 橋脚，川田建設は 4 橋脚のカバーPL 撤去工事（計 3 工事）を受注し，橋脚の補修を実施した。施工にあたり，カバーPL 撤去作業の安全性向上と鋼製橋脚本体の品質確保を目的とした川田独自のカバーPL 撤去手法を考案し，モノレールの安全運行を妨げること無く，線路直下における橋脚横梁の挙動について常時観察を行いながら，カバーPL の撤去作業を完了させた。本報告では，川田グループ内の連携により行われた 3 工事に関する施工機器の改良・開発と現場での施工状況について報告するものである。
キーワード：モノレール鋼製橋脚，隅角フィレット部，カバープレート，疲労亀裂，カバープレートの撤去方法「き裂発生原因究明」，「補修方法の検討」，「鋼製橋脚点

1．
． はじめに検時の留意点」に対する議論と検討が行われた。結果と沖縄都市モノレール線は，沖縄県那覇市の那覇空港駅

してカバーPL 撤去マニュアルに集約され，カバーPL 撤と浦添市のてこだ浦西駅を結ぶモノレール路線であり,去時の留意事項，施工中の安全管理，疲労耐久性に配慮「ゆいレール」との愛称で親しまれる県内で唯一の鉄道した仕上げ形状など，具体的な事項が明記されている。

路線である。2003 年（平成 15 年）8 月に那覇空港―首川田グループでは当該工事の受注に際し，更なる安全里間（12.9 km）が開業，2019 年（令和元年）10 月には性の向上と応力レベルの高い隅角近傍作業による品質確

首里―てこだ浦西間（4.1 km）が延伸されている。

保を目的に川田独自のカバーPL 撤去手法を考案した。

平成 27 年 11 月に沖縄県が実施した定期点検により，本報告では，このカバーPL 撤去マニュアルを遵守しつ

一部の鋼製橋脚に図 1 に示されるような鋼材のき裂が検つ，撤去作業の安全性と品質に配慮した施工機器の改良・出された 1 ）。これは，隅角フィレット部へ景観上の配慮開発により考案した施工法を紹介し，実際の施工状況ににより設置されたカバーPL の溶接部から生じたき裂でついて報告する。

あり，モノレール走行の安全性を確保するため，有識者で構成された「沖縄都市モノレール鋼製橋脚補修検討委員会 2 ）」にて，すべてのカバーPL を撤去する運びとなった。
対象となる橋脚は供用から 17 年が経過した先行開業区

フィレット間（那覇空港―首里間）に点在する逆 L 型，T 型の 46 橋
脚（内閣府沖縄総合事務局 13 基，沖縄県 29 基，那覇市4 基）であり，安全性と耐久性の観点から撤去手法の検カバー PL

ウェブ討が進められた。
この委員会では先行してカバーPL の撤去作業が行わ

図1

橋脚に生じた疲労き裂の例 2）れた比較的き裂の大きな 3 橋脚での技術的知見を踏まえ，*1 川田工業㈱橋梁事業部四国工場橋梁技術課 課長*2 川田工業㈱橋梁事業部保全推進室 担当部長
*3 川田工業㈱橋梁事業部保全推進室 室長*4 川田建設㈱九州支店工事部 上席工事長*5 川田建設㈱九州支店技術部 次長*6 川田建設㈱工事本部工務部 担当部長

論文・報告 7-1

川 田 技 報 Vol.40 2021

論文･報告 沖縄都市モノレール鋼製橋脚のフィレット部に設置されたカバープレート撤去の最適化

2．
． 工事概要沖縄都市モノレールの先行開業区間（那覇空港～首里駅）におけるインフラ部は，内閣府沖縄総合事務局・沖縄県・那覇市の 3 管理者で管理されている。このうち，川田工業は内閣府沖縄総合事務局管轄の 12 橋脚，沖縄県管轄の 1 橋脚，川田建設は沖縄県管轄の 4 橋脚の計 3
工事 17 橋脚のカバーPL 撤去工事を受注した。本工事は，橋梁保全工事一式としてカバーPL の撤去工に加え，現場塗装工，仮設工，安全対策工を含む。以下に 3 工事の

写真 1橋脚外観例（左：逆 L 型，右：T

工事概要を示す。また，図 2 にモノレール路線上の橋脚

3．
． 新たなカバー撤去方法の新たな カバーPL
カバー撤去方法 の 検討

位置を，写真 1 に代表的な橋脚の写真を示す。
【工事①：川田工業施工】

図 3 にカバーPL の概要図と外観例を示す。発注図書

・発注者：内閣府沖縄総合事務局

南部国道事務所には撤去中の橋脚本体への影響から「ガスバーナーによ・工事名：平成 30 年度モノレール鋼製橋脚 CP 撤去工事る切断は行ってはならない」との記載があり，撤去マニュ

・工事場所：沖縄県那覇市安次嶺～久茂地地内

アルにディスクグラインダやレシプロソーなどのハンド・工期：平成 30 年 5 月 1 日～平成 31 年 2 月 28 日

ツールの使用が推奨されている。また，マニュアルには・工事対象：橋脚 No，タイプ

カバーPL の撤去フローとして，基本とする開口サイズ

P198～P202，P209，P217，P245，P260（逆 L 型や作業手順も示されており，我々はこれらの基本手法に7 脚，T 型 2 脚），P89,P92（逆 L 型 1 脚，T 型 1 脚）

対して, 撤去時の更なる安全性と切除時の品質確保のた

P19（逆 L 型 1 脚）

めに機器の改良と実大試験体等を用いた改良手法につい【工事②：川田工業施工】て検討を行うこととした。写真 2 に検討中の様子を示す。

・発注者：沖縄県

南部土木事務所

・工事名：沖縄都市モノレール補修工事（H30-3）
三線交差部
MUT調査

・工事場所：那覇市古島地内
・工期：平成 30 年 3 月 20 日～令和元年 6 月 28 日
R=・工事対象：橋脚 No，タイプ090

R=0

カバーPL撤去（板厚=6mm）

フィレット擦付け部
MT調査

P491（T 型 1 脚）

90

【工事③:川田建設施工】
・発注者：沖縄県

図3

南部土木事務所

カバーPL 概要図と外観例

・工事名：沖縄都市モノレール補修工事（R1-1）
・工事場所：那覇市安次嶺～安里地内
・工期：令和元年 9 月 30 日～令和 2 年 3 月 12 日
・工事対象：橋脚 No，タイプ
P21 橋脚（逆 L 型 1 脚）
P96 橋脚，P130 橋脚，P366 橋脚（T 型 3 脚）
写真 2P491
P260

P366

カバーPL 撤去方法の施工試験風景（ 1 ） 撤去時
撤去 時 の 問題点と問題点 と 改良ポイント

P245

カバーPL 撤去時に各種ハンドツールを用いて施工する場合，「切断姿勢が上向きとなる」ことや「柱および梁との擦付け部において母材との離隔が小さい」ことから，

P217
P21P209

長時間の連続切断に対する作業者の安全性やフリーハ

P198-202

ンドでの切断による品質確保が懸念された。最も重要なポイントは母材へ損傷を与えずにカバーPL のみを効果

P19P130

的に取り出すことであり，作業姿勢や切削方法，作業手
P89

P92P96

図 2 モノレール路線上の工事対象橋脚位置図（工事①：赤，工事②：黄，工事③：青）順を検討課題とした。表 1 にカバーPL 撤去時の問題点
3）と対策案について示す。

論文・報告 7-2

川 田 技 報 Vol.40 2021

論文･報告 沖縄都市モノレール鋼製橋脚のフィレット部に設置されたカバープレート撤去の最適化
表1図 4 はチップソーの刃の切込み深さを微調整できる機

カバーPL 撤去作業の問題点と対策案

No問題点対策案

能を追加したものである。各橋脚でのカバーPL の曲線

1

人力で不安定な姿勢となりやすい

ハンドツールに応じた専用レール設備の追加検討

形状は微妙に異なり，カバーPL とガイドレールの距離

23

母材へ傷が入りやすい
グラインダによる作業が多い

損傷防止治具の考案
撤去手順の見直しも必然的に 1～2 ミリ程度の変化が生じるため，切込み深さの微調整が必要となる。よって，柱・梁の母材との擦付け近傍まで，カバーPL の確実な切削が可能となる機能を備えた。

（ 2 ） 撤去用設備
撤去用 設備の設備 の 改良
カバーPL 撤去 マニ ュア ル に推奨 され てい るハ ン ド
ツールは表 2 に示すように 5 種類の機器が用途別に提示されている。このうち，主体的に利用する孔明け機，チップソー，ディスクグラインダの 3 機種に着目し，改良を行うこととした。
表2撤去用ハンドツールと用途（撤去マニュアルより）

機器名称
孔明け機
チップソー
レシプロソー
ディスクグラインダ
棒グラインダ

用途
切削前のガイド孔
CP の切断（水平方向に優位）
CP の切断（鉛直方向に優位）
CP の切断（どの方向にも対応可）
研磨仕上げ（微小な範囲の研磨）

図4

チップソー刃の切り込み高さ微調整治具

改良②：ディスクグラインダ用の平行切断治具
カバーPL と本体の溶接部近傍での切断は慎重な施工を要する。特に柱・梁部の母材との平行溶接部では，溶接ビードの擦付け仕上げが施されている場合もあり，溶接ビードと母材の境界を判断することは難しい。この切CP：カバーPL の意

断にチップソーを用いた場合，カバーPL 貫通時に母材

改良①：チップソー用のガイドレールと振れ防止を傷付ける恐れがあり，切断ラインの位置決めが難しい

チップソーは，カバーPL の曲線部に沿った切断や直線ため，狭隘な部分での仕上げ作業に有効となるディスク部の切断に用いるが，鉛直方向の切断では上向き姿勢とグラインダを用いた切断方法を検討することとした。図なるため作業者への負担が増す。作業者の負担軽減によ

5 にディスクグラインダへ装着した平行切断治具と作業る施工中の安全性向上を目的として，新たに安定した切状況を示す。回転砥石と母材に一定の間隔を保持させグ断設備の構築を実施した。具体的な方法として，写真 3

ラインダ本体を平行に保てる当て治具を考案し，ディスに示す曲線部や直線部に沿った専用のガイドレールを設

クグラインダの回転砥石を本体部材と平行に挿入させる置し，チップソーを固定する可動式の取付け架台を考案ことで，溶接ビードを 2 mm 残して削りながら PL の撤した。チップソーをレールに沿ってスライドさせること去を可能とした。また，切削中の反力でのグラインダので安定した切断ラインが形成される。ガイドレールは撤跳ね上りを防止する補助治具も備え，実物大試験体にて去されるカバーPL 面に M6 ネジスタッドで固定する方安定した切断が可能となる治具の検証を実施した。

式のため，母材等を傷付けることはない。
検証には写真に示す通り実物大試験体を用い，ガイド鋼製当て治具

レールとチップソーの位置関係を微調整しながら安全で品質向上に繋がる切断設備を確立させた。
ガイドレールグラインダに装着した治具

跳ね上り防止補助治具

切断後の状況写真

切断イメージ図5
写真 3

グラインダを用いた平行切断治具

カバーPL 曲線部の切断状況

論文・報告 7-3

川 田 技 報 Vol.40 2021

論文･報告 沖縄都市モノレール鋼製橋脚のフィレット部に設置されたカバープレート撤去の最適化

改良③：孔明け深さ管理治具

本工事は，モノレール供用中の工事でありカバーPL のカバーPL の撤去における孔明け機の主な役割は，PL撤去前後の出来形管理として梁のたわみ計測，軌道計測撤去に必要なガイド孔を設ける加工であり，切断前に設等を実施した。また，品質管理としてはカバーPL 撤去後けるガイド孔は母材との離隔があるため，母材への傷ののフィレット溶接部の磁粉探傷試験（以降 MT），調査業心配はない。しかし，我々は最終的にコーナー部に残っ務として柱・梁本体の十字継手部，3 線交差部の超音波た PL を孔明け機を用いて連続孔明けで切断する方法を探傷試験（以降 UT）を実施した。

採用したため，母材との離隔が非常に小さく，ドリル歯の突抜けによる母材損傷が懸念された。図 6 に示すよう（ 1 ） カバーPL
カバー PL 撤去手順
撤去 手順の改良
手順 の改良にドリル歯先端にカバーPL の板厚に応じた孔明け深さ

カバーPL 撤去工については，考案したハンドツールとが固定できるストッパーを設け，突き抜け防止対策を講

実物大試験体により撤去マニュアルに示された基本手順じた。検証は実物大試験体により検証を行い，母材を傷の部分改良を行った。図 8 に基本手順と実工事で採用し付けることなくコーナー部の PL 撤去が可能であることた改良手順を示す。以降に各ステップでの施工状況を述を確認した。

べる。

6～9mm
図6

追加したストッパーとコーナー部孔明け状況

考案したハンドツールについては，実際に現場施工に従事する作業者に模擬試験を体験させ，繊細な技能の習得を実施した。また，客先立会のもと実物大試験体を用いた実際の作業者による施工試験を実施し，本取組みにより母材を傷つけずに安全性が向上し，品質確保につながる各改良の創意工夫が認められ，施工計画書に反映することができた。なお，この改良により切削効率の向上にも繋がっている。

4． 実 工事における検証
図 7 にカバーPL 撤去マニュアルによる撤去工事全体のフローを示す。図中の着色した範囲は，本工事の業務内容を示している。

図8

カバーPL 撤去フロー① Step2 の改良
点検孔の開口後，マニュアルに示された Step2 の開口は切断時における隅角部応力の急変に配慮して比較的小図7

カバーPL 撤去マニュアルによる施工フロー図

論文・報告 7-4

川 田 技 報 Vol.40 2021

論文･報告 沖縄都市モノレール鋼製橋脚のフィレット部に設置されたカバープレート撤去の最適化さな 400×900 mm サイズに設定されていた。これに対し，矢印で示した中心から外側へ向けた切断を先行し，ガイドレールを用いたチップソーでの切断工法を用いることで安定した切断が可能となるため，一回り大きな開口サイズでの切断を実施した。
② Step3 の改良
マニュアルの開口手順 Step3 では，フィレット部や柱・Step2:チップソー曲線部切 削

Step3：グラインダ切削

Step4：角部アトラ削孔

Step4：グラインダ仕上げ

梁部の境界付近における切断時に，母材を傷付けないよう境界ラインから 50 mm の離隔を設けて切断ラインを決定していた。しかし，鉛直方向切断ではガイドレールを用いたチップソーの機器改良（改良①）により，フィレット溶接部近傍での切断が可能となった。また，母材との平行切断でもディスクグラインダを用いた平行切断改良治具（改良②）により母材近傍での切断が可能とな

写真 4り，いずれも母材から 2 mm 程度の位置まで離隔を縮小できた。しかし，実施工での平行切断はグラインダの回カバーPL 撤去工事状況（ 2 ） カバーPL
カバー PL 撤去後の非破壊検査

転砥石の消耗が激しく，グラインダの連続使用が困難で母材面まで溶接ビードを仕上げた後に実施した磁粉探あることも判明したため，代替ツールとして近年，吊り傷検査では，本体部にわずかな指示模様を確認した。し

金具の撤去にて使用頻度が高いピースカッターの採用をかし，これらは部材の溶接中に生じたものと考えられ，提案した。図 9 にピースカッターを利用した平行切断の超音波探傷検査（斜角探傷）により深さ方向に顕著なき撤去状況を示す。使用に際してはこれまでと同様に，安裂の進展等も見受けられなかったことから，ディスクグ全性と品質性に対する検証を行い，切断作業における更ラインダによる補修作業を実施した。写真 5 に磁粉探傷なる効率化が図れることとなった。

検査の状況を示す。なお，カバーPL 撤去後に実施した橋脚本体の 3 線交差部，十字継手部に対する非破壊検査については，今後の経過観察に対するバックデータの収集を目的とした検査を実施している。

図9

ピースカッターによるカバーPL 撤去状況

③ Step4 の改良

写真 5マニュアルの開口手順 Step4 では四隅に残置されたカバーPL に対し，ドリルストッパーを用いた孔明け深さ

カバーPL 撤去後の MT 検査

5． カバーPL
カバー PL 撤去に関わる安全管理管理治具（改良③）により切断を施すこととした。連続カバーPL 撤去マニュアルではカバーPL 撤去作業中の孔明け作業では母材を傷つけることなく，溶接部のわず梁たわみや変位挙動を監視し，通常と異なる変位が検出

かな部材の残置により，ディスクグラインダでの仕上げされた場合は工事の中断やモノレールの徐行要請，運航作業の最小化が可能となった。

停止の判断が必要となる。本工事では表 3 に示すような

写真 4 に各 Step での代表的な作業状況を示す。橋脚の各管理レベルでの対応方法をもとに，橋脚毎の活荷重たカバーPL 厚は 6 mm と 9 mm が存在し，溶接サイズのわみを計測し，部材の安全管理を実施した。また，カバー違いが加工効率に影響した。前述するピースカッターのPL 撤去前後での軌道桁の高低差，位置関係の計測も実施

導入は，本工事においても大きく効率を落とすことなくしている。

良好な品質の作業を可能とした。また，平行切断部では，梁たわみ量の計測は図 10 に示すように橋脚部にレーカバーPL の溶接余盛りが擦付け仕上げされている場合ザー距離計を用いて連続計測を行った。計測器の選定にもあり，超音波探傷検査にて溶接範囲を確認しながら切はモノレール荷重による最大のたわみ値を抽出できるより込み量を判断するなど慎重な対応を実施した。

うに 5～10 Hz の計測が可能となるシステムを採用した。

論文・報告 7-5

川 田 技 報 Vol.40 2021

論文･報告 沖縄都市モノレール鋼製橋脚のフィレット部に設置されたカバープレート撤去の最適化
表3
管理値

管理レベル

6．工事全体で配慮した点

各管理レベルに対する対応
管理限界（閾値）対応

各工事共通の課題として，部材撤去時の機材等騒音の備考

Ⅰ-A

営業車通過なしでのカ計算上の活荷重たわみδから作業中断
死荷重再配分と残留応力
バープレート撤去時のた 営業車通行時たわみδ´の差+の開放によるたわみ
わみ分を超過した場合変状確認、原因究明

Ⅰ-B

営業車通行時のたわみⅡ営業車通行時のたわみ

Ⅲ

営業車通行時のたわみ

計算上の活荷重たわみδを超過した場合定において 90 デシベルを超過したことを受け，吊り足作業中断+変状確認、原因究明

計算上の死荷重+活荷重による発生応力度が横梁の許容応力度に達したときに相当するたわみ
計算上の死荷重＋活荷重時による発生応力度が横梁の降伏点に達したときに相当するたわみ影響が無いことを確認する必要があった。初期の騒音測場の風防設備内側に防音シートを増設させ，終始周辺環徐行要請

許容応力度のたわみ

営業車通行禁止

降伏点でのたわみ境にも配慮した。また，供用中に梁のたわみが異常値となる場合に備え緊急時支保工も準備していたが，梁たわみの異常値は検出されず，使用していない。
表4

P198 橋脚の軌道計測結果

P198上り線計測結果

走行面9mm以内

規定値
施工前
計測値
計測管理用 PC

施工後
差

レーザー距離計

図 10通り（終点側）±0mm±0mm±0mm

案内面11mm以内

遊間①PC桁ーPC桁：5～55mm②PC桁ー鋼桁：5～210mm③鋼桁ー鋼桁：5～250mm

-5mm
-4mm
+1mm

95mm
96mm
+1mm

たわみ計測状況（ 1 ） 撤去中の梁のたわみ計測
図 11 に P198 橋脚の計測結果を抜粋して示す。モノ
レール通過時のたわみ量は閾値であるⅠ－B（12 mm）
夜間軌道桁計測

以下を示している。また，他のすべての橋脚についても

写真 6

Ⅰ－B 値を超える値は確認されず，モノレールの運行に支障を来すことはなかった。

7．
． まとめ
本工事は，
「 沖縄都市モノレール鋼製橋脚カバープレー

2.00

ト撤去マニュアル」に対し，受注者側独自の創意工夫に0.00
-2.00

2.00

-4.00

0.00

より安全で品質の向上が図れる方法を提案・実施した。
本報告では KTI 川田グループ 2 社による継続した施工

-2.00

-8.00

閾値との差：6.94mm-4.00-10.00-12.00

軌道計測状況

概ね5～10Hzで計測（約6秒間）

P198 レーザー計測-6.00

トータルステーション変位計測-6.00
15:00:04-14.00
14:57:59

15:00:10

14:58:25

図 11

15:00:15

15:00:20

であるが，実工事に従事した共通の地元業者（(株)仲本工業）との技能共有に努めた結果，より安全で品質の向上-5.06mm15:00:25に繋がる施工を行うことができた。また，施工中には，

14:58:51

14:59:17

P198

閾値（Ⅰ-B：12mm）

14:59:43

15:00:09

たわみ計測結果（P198 橋脚の例）（ 2 ） 軌道計測

県や市，本土から多数の見学者があり「母材を傷めない提案技術」としてアピールに努めた結果，高い評価を頂くことができた。
本工事の施工にあたりご対応頂いた沖縄総合事務局お軌道計測は作業着手前と施工完了後に軌電停止の時間よび沖縄県南部土木事務所のご担当者様，工事施工中の帯で実施し，軌道桁の走行面における高低差，案内面に状況確認と対応に関する詳細なご指導を頂きました琉球

おける路線直角方向のずれ，軌道上桁ジョイント部の遊大学・下里教授をはじめ，本工事に従事頂きました関係間を測定した。また，日常の管理として，初日の作業前者の方々へ本紙面を借りて深く感謝申し上げます。と日々の作業終了後にトータルステーションにより軌道桁の上下変位を確認し，施工前後でのカバーPL 撤去に参考文献よる軌道桁への影響がないことを検証した。表 4 に一例

1） 安全報告書 2017：沖縄都市モノレール株式会社

として，P198 橋脚下り線におけるカバーPL 撤去前後の2） 金城，池田：モノレール鋼製橋脚のカバープレート

軌道計測（走行面：天端，案内面：側面）と桁遊間の計撤去事例について，土木学会西部支部沖縄会，第 7 回技測結果を示す。また，写真 6 に計測中の状況を抜粋して術研究発表会，Session4示す。

3) 沖縄ガイド「グルポン」よりモノレール路線地図引用

論文・報告 7-6

補修・防食関連 pp.100-103

川 田 技 報 Vol.40 2021