論文･報告

都市高速におけるＰＣゲルバー橋連続化工事の設計･施工

論文･報告

都市高速における PC ゲルバー橋連続化工事の設計･施工～大規模修繕工事の実施例～
Large Scale Repair Construction of Gerber Beam PC Bridge

山岸 俊一 *1
Toshikazu YAMAGISHI

椎名 栄次郎 *2
Eijiro SHIINA

柴崎 剛 *3
Tsuyoshi SHIBASAKI

吉松 秀和 *4
Hidekazu YOSHIMATSU

國武 剛 *5
Tsuyoshi KUNITAKE

塩井 健太 *6
Kenta SHIOI

高速 1 号羽田線勝島地区は 1963 年に供用され 50 年以上経過しており，2007 年の定期点検では PC 桁ゲルバー部のひび割れおよび支承の腐食等が多数発見された。構造物の損傷が進んでいたため，構造物の長寿命化を図る目的で損傷状況の現地調査を行った結果，支承アンカーの腐食によりゲルバー部 PC 定着部の後打ちコンクリートの劣化や支承の機能低下が推測された。そこで，耐久性および耐震性を向上させるためにゲルバー部の連続化ならびに付随する各種耐震補強等（支承取替，橋脚・横梁の新設，橋脚補強，上部工補強）を実施している。本稿では，連続化および各種耐震補強の概要と特徴，試験施工を踏まえた施工方法などについて報告する。
キーワード：ゲルバー橋，連続化，外ケーブル，支承取替，耐震補強

1．はじめに首都高速 1 号羽田線の勝島地区は，大井競馬場に隣接した海岸通り街路直上に建設された 2～3 径間連続の PC

国道 15 号線

京浜急行電鉄
立会川駅

ゲルバー橋であり，主桁と一体化した横梁を橋脚で支持する構造である（写真 1）（図 1）。当該区間は首都高速道路の中でも最初に建設を着手した区間であり，1963 年（昭和 38 年）の供用開始から 50 年以上経過している。
2007 年（平成 19 年）までに実施された定期点検によって，勝島地区の PC 桁ゲルバー部に局部的に大きなひび割れ（最大ひび割れ幅 3.0 mm）が確認され，支承の腐食やコンクリートの劣化，剥離等も著しい状態であった。
これらの損傷原因として，橋面上から伸縮装置を伝わっ海岸通りたゲルバー部遊間への漏水，支承機能の低下（固着によ首都高速道路り可動支承が固定支承に変化），PC 定着部の後打ちコンクリートの劣化などが挙げられた。これらは建設時の不具合ではなく経年的な劣化と考えられた。こうした状況を抜本的に改善し，耐久性および耐震性を向上させるために 2010 年よりゲルバー部の桁連続化およびこれに伴大井競馬場

う支承取替，橋脚・横梁の新設，橋脚補強，上部工補強（外ケーブル・炭素繊維シート）等の工事を実施した 1）~2 ）。また，特殊な施工方法については，事前に試験施工

国土地理院地図を加工等を行い妥当性や安全性を確認した上で採用した。
本稿では，これらの概要・特徴および施工方法につい写真 1

位置図て報告する。
*1 川田建設㈱東日本統括支店技術企画室 部長*2 川田建設㈱東日本統括支店事業推進部工事課 総括工事長*3 川田建設㈱東日本統括支店事業推進部技術課 課長*4 川田建設㈱技術部技術課 課長代理
*5 川田建設㈱東日本統括支店事業推進部工事課 工事長*6 川田建設㈱技術部技術開発課

論文・報告 5-1

川 田 技 報 Vol.37 2018

論文･報告都市高速におけるＰＣゲルバー橋連続化工事の設計･施工

2．工事概要
路線名：高速 1 号羽田線
位

置：東京都品川区勝島二丁目他

事業主：首都高速道路株式会社

東京西局

橋長（連続化後）：225 m，150 m，143.8 m
設計荷重：B 活荷重
工事名：（改）支承・連結装置耐震性向上工事 1-108
工期：2010 年 5 月 1 日～2016 年 6 月 27 日

工

種：支承取替 55 基，新設橋脚 5 基，新設横梁 2 基，

図1

ＰＣ箱桁断面図

炭素繊維シート補強 5 872 ㎡，橋脚補強 27 基，橋脚

既設橋は 2 径間および 3 径間連続の PC ゲルバー箱桁橋で，基部補強 32 基，剥落防止 2 568 ㎡ほか

かけ違い部はゲルバー構造として荷重を受け渡していた。

工事名：（修）構造物改良工事 1-203

ゲルバー部は可動支承，中間支点部は地震荷重などを各橋

工

期：2015 年 6 月 26 日～2018 年 3 月 11 日

脚に分散する特殊支承が採用されていた。主桁断面構造は工

種：外ケーブル補強 20 径間，床版連結 26 レーン，2 室箱桁断面で，橋脚は単柱形式で 1997 年に発生した兵庫支承取替 8 基，炭素繊維シート補強 1100 ㎡ほか

県南部地震後に鋼板巻立橋脚補強が実施済みである。

＜工事前＞
＜施工前＞
東京 3径間連続PC箱桁(3@25.0=75.0m)

2径間連続PC箱桁(2@26.0=52.0m)

3径間連続PC箱桁(26.0＋46.0＋26.0=98.0m)
新浜川橋交差点
MMMFF14721473

FFFFFF14751476

1477

1478

1479

1480

3径間連続PC箱桁(3@25.0=75.0m)

3径間連続PC箱桁(3@25.0=75.0m)

羽田
2径間連続PC箱桁 単純PC箱桁(2@23.3=46.6m)(22.2m)

3径間連続PC箱桁(3@25.0=75.0m)
M 既設外ケーブル補強あり

M

M

M

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

1481

1482

1483

1484

1485

1486

1487

1488

1489

1490

1491

1492

F

1493

既設
鋼製支承
＜施工後＞
＜施工後＞
東京

外ケーブル
F200TS(両引き)外ケーブル
F270TS(片引き)

ゲルバー分離外ケーブル
F270TS(片引き)８径間連続PC箱桁：3@25.0＋3@26.0＋46.0＋26.0=225.0m
新浜川橋交差点

MM

F

1472

1473

1475

F
1476

新設ディスク型高面圧ゴム支承

ゲルバー分離６径間連続PC箱桁：3@25.0＋2@23.3＋22.2=143.8m

羽田

既設外ケーブル補強あり

FF

1477

14781479

1480

橋脚再補強

新設橋脚

3．設計概要外ケーブル
F270TS(片引き)

外ケーブル
F200TS(両引き)６径間連続PC箱桁：6@25.0=150.0m

F

ゲルバー連結（外ケーブル）

外ケーブル
F200TS(両引き)

F M

MF

1481

1482

FF

FF

M

1483

1484

1485

1486

1487

ゲルバー連結（外ケーブル）

図2

ゲルバー分離

M

FF

1488

1489

新設橋脚

FF

1490

1491

炭素繊維ｼｰﾄ

F
1492

M
1493

ゲルバー連結（外ケーブル）

橋梁全体側面図

供用後約 50 年以上が経過し，構造上の弱点となっているゲルバー部はひび割れが生じるなど著しい損傷があった。また，支承の損傷も著しいが，ゲルバー部はその構造により支承の交換が困難であり，取替が課題であった。
さらに，ゲルバー部には PC 鋼線定着部が存在することから，ゲルバー部自体の構造改良が困難であった。以上のことから，以下に示す設計方針で対策することとした。
(1)

既設ゲルバーの改良方針

抜本的な対策として，ゲルバー部に荷重をかけない構造とする方針で，既設ゲルバー部を外ケーブル工法により連続一体化させ，長期耐久性の確保を図ることとした。
写真 2

ただし，すべての径間を連続化すると既設橋脚の耐荷新設横梁・新設下部工

完成写真

力を大幅に超えるため，連続化可能な範囲を定め，連続(2)化を行わない掛け違い箇所を定めた（図 2 の○印）。掛け

桁連続化は，ゲルバー遊間を無収縮モルタルで間詰し，違い箇所については，橋脚及び横梁を増設することで主外ケーブルを緊張することで行った。外ケーブル補強の桁を直接支持し，ゲルバー支承を切断することで既設ゲケーブルは，既設橋の構造特性・付属施設の配置・桁下ルバー部を無応力化することとした（写真 2） 3）。

街路の建築限界・景観上の観点から，上部工桁内に配置

論文・報告 5-2

PC 桁の連続化

川 田 技 報 V o l . 3 7 2018

論文･報告都市高速におけるＰＣゲルバー橋連続化工事の設計･施工した。（外ケーブルは，後述の上部工補強を兼ねている）
(3)

上部工補強

既設上部工は，現行基準の B 活荷重に対応する必要があり，さらにゲルバー部の連続化による構造系の変化に対応する必要があった。これらの対応として，設計手法が明確かつ施工性，経済性の観点から，外ケーブル工法を主体とした補強方法を採用した。しかし，外ケーブルのみの場合は大容量ケーブルが必要となり，定着方法や施工実現性の問題が想定されたため，外ケーブル補強に図4動的解析の立体モデル（1472-1481 区間）加えて炭素繊維シート補強を併用することとした。また，
桁のせん断補強については，桁内外ケーブル補強では大ている既設の固定・可動支承（タイプ A 相当）を，全箇きな効果が期待できないため，炭素繊維シート補強が主所タイプ B の固定・可動支承へ交換した。交換する支承体になっている。なお，応力度算定には既設構造系からは，既設がスレンダーな橋脚なため，狭隘な設置スペー連続化した構造系に移行するステップも考慮した。

スに対応できるコンパクトなディスク型高面圧ゴム支承

外ケーブル補強の定着突起については，FEM 解析を（図 5）を採用している。

用いコンクリートの許容引張応力以下となるよう寸法を決定している（図 3）。

図5

ＤＲＢ支承

既設構造への支承の固定方法は，既設上部工横梁 PCケーブルとアンカーボルトの干渉を避けるため，上沓側を図 6 に示すような 3 面固定の取り付け構造とした。

図6
図3(4)

上沓側の既設横梁への取付構造

定着突起の FEM 解析

耐震補強設計

既設橋は，1997 年に発生した兵庫県南部地震後に橋脚4．施工概要

耐震補強（鋼板巻立工法）が実施済みであるが，桁連続施工内容は，構造系の変更を伴う連続化・桁補強・耐化により橋梁全体の構造系が変化することから，立体モ

震補 強 と多 岐 にわ た る。 都 市高 速 特有 の 狭隘 な 作業 スデルによる非線形動的解析によりレベル 2 の耐震設計をペース，供用しながらの施工という難しい現場条件の中実施した（図 4）。

での施工である。

解析結果から所定の耐力が確保できない橋脚は，既設(1)

ゲルバー連結 2）

鋼板を剥がして新しい鋼板巻立てによる再補強を行うこ

ゲルバー部を連結するためには，ゲルバー遊間部を間ととし，立体モデル非線形動的解析にて繰返しトライア詰めし，外ケーブルを緊張する。間詰部の充填状況は施ル計算を行い，再補強橋脚数を極力少なくできるように工後に確認できないため，実物大試験体によるゲルバー決定した。また，耐震性向上のため，50 年以上経過し遊間部の間詰材充填確認試験（写真 3）を行い，充填性能を事前に検証した。

論文・報告 5-3

川 田 技 報 V o l . 3 7 2018

論文･報告都市高速におけるＰＣゲルバー橋連続化工事の設計･施工

図7
写真 3

ゲルバー充填試験実物大供試体

ゲルバー分離部の反力移行イメージ図置に設置されており，手が届かない状況であったので，箱桁内配置の外ケーブルのため箱桁内横梁に貫通孔を既設ゲルバー沓の分離にはワイヤーソーを用い分離切断削孔するが，支点上横梁には PC 鋼材や横梁主鉄筋があすることとした。ワイヤーソー切断にはφ10 mm 程度のり， こ れを 避 けて 削 孔す る 必要 が ある 。 標準 横 梁部 でワイヤーを用いるため，高さ方向に 2 回切断を行うこと

2.0 m，ゲルバー連結部で 4.35 m の削孔長となり，鉄筋で約 20 mm の隙間を確保した。

探査では PC 鋼材や主鉄筋の位置をすべて把握すること

また，新設横梁は既設主桁高が低く梁高がとれないたができない。そのため，通常のコア削孔ではなくウォーめ，PC 構造とした。既設主桁ウェブに貫通孔を設け，タージェット削孔とし，PC 鋼材や主鉄筋を誤って切断

新設横梁内にケーブルを配置した外ケーブル方式の構造することのないよう配慮した。

である。新設横梁のコンクリートは，鉄筋配置が密なこ既設床版より下のゲルバー遊間間詰め後，路面側の既ととバイブレーターによる締固めができない箇所が存在

設伸縮装置を撤去し床版連結（写真 4）を行う。床版連することから，高流動コンクリートを使用した。さらに結する対象箇所は，ゲルバー連結した 5 橋脚 26 レーン

主桁内に打設される部位については，膨張コンクリート分である。施工はコンクリートはつりを含む工事であっとし，ひび割れ対策を実施した。

たため，近接する大井競馬場開催日を避けた上で，高速規制・ランプ通行止を実施し施工した。

ゲルバー分離箇所の伸縮装置は，別工事で連続化後の移動量に対応可能な伸縮装置に交換した。
(3)外ケーブル補強

上部工の外ケーブル補強は，支点上の上縁補強・ゲルバー連結用に F270TS ケーブル 4 本 / 1 主桁を配置し，下縁補強用に F200TS ケーブル 2 本 / 1 主桁を全橋にわたっての配置（図 8）である。一部の連続一体化については外ケーブル長が最長で 210 m になった。これは，補強工事においては過去に例のない長さであり，偏向箇所数が多いことから，施工前に試験緊張を行い，実際の写真 4(2)床版連結工施工状況張力損失量を確認したうえで本緊張を実施する。

ゲルバー分離一方，ゲルバー分離する箇所では新設橋脚・新設横梁を構築し，新たな支点を設けた。
新設橋脚を先に施工し，その後新設横梁を構築した。
既設ゲルバー沓 9 点支持から新設橋脚・横梁 3 点支持に反力移行（図 7）を行う際は，支点数・支持位置の変更が伴い，桁端部の路面段差を発生させない必要があっ

図8

上部工のケーブル配置

た。上部工の支持構造の変更による変位等が明確に把握

F200TS ケーブルは全橋にわたって配置しており，1できないため，ゲルバー分離作業・反力移行作業におい本の長いケーブルでは桁内への取込みが極めて困難となては応力計測・変位計測を用い作業の安全性・品質管理る。そのため，分割ケーブルとし桁内取込み後，カップに配慮した。また，新設支承の固定については，新設横ラー接続し緊張する。さらに，桁高の低い箱桁内部の維梁構築⇒既設ゲルバー沓分離⇒路面の高さ調整後に実施

持管理の面から，今後の点検調査に支障とならないようした。その間は，ベントによる仮受け設備での支持であケーブルを平面偏向して桁内の点検スペースを確保した。

る。なお，応力計測・反力移行作業の詳細については別

また，ケーブル配置により既設マンホールを塞いでしま途報告する。既設ゲルバー沓は，ゲルバー部の狭隘な位う箇所については，新たに新設マンホールを設けて維持

論文・報告 5-4

川 田 技 報 V o l . 3 7 2018

論文･報告管理を可能にした。
(4)

炭素繊維シート補強

上部工補強の曲げ補強として主桁下面に橋軸方向に炭素繊維シートを，せん断補強として主桁ウェブ側面に鉛

都市高速におけるＰＣゲルバー橋連続化工事の設計･施工

ソー工法を採用した。ワイヤーソーは空冷式の乾式タイプを用いた。仮受けベントは，供用中にジャッキアップを継続して行うため，相対変位とジャッキ反力を常時管理し，管理値内であることを確認した（図 9）。

直方向に炭素繊維シートを接着する。施工は，桁下街路の建築限界の関係・常設規制帯の範囲・他工種の作業スペースの確保から，全面吊足場等は設置せず主に高所作業車による夜間施工となった。高所作業車施工となるため，問題なく施工できる寸法として最大シート長を 3 mとした。せん断補強の炭素繊維シートでは，主桁高が低いことでシートの定着長が十分に確保できないため，鋼板を用いた機械式定着とした。機械式定着のアンカー削孔では，ウェブ内にある既設 PC ケーブルとの干渉を避けるため鉄筋探査を行い既設 PC ケーブルを損傷させないよう細心の注意を払って施工した。
(5)

剥落防止

図9

ジャッキアップ反力値（中分側の例）

上部工補強が必要ない上部工コンクリート部は，供用後 50 年以上経過しているため，将来の経年劣化によるまた，一部のゲルバー分離部では大井競馬場出口を塞コンクリート片の剥落防止と景観を向上させる目的で全いでしまうため，新設橋脚・新設横梁が設置できない箇

面剥落防止の施工である。剥落防止には，施工効率を向所があった。ここについては，新設支承受け用の大型ブ上させるため，シート系ではないバルーン工法を採用しラケットを既設横梁に設置して，反力の受替えを行うこた。剥落防止工等の施工前調査では，コンクリート表面ととした。この大型ブラケットは，現場条件および作業の浮き・ひび割れ・豆板・鉄筋露出・異物混入など多数条件から分割構造とすることが困難であったため，1 部の損傷が見られた。これらをはつり取り，断面修復等の材最大 15 t の大型ブラケットとなった。通行止めの出来事前補修・下地処理を完了させた後，剥落防止工およびない現場の規制条件から，架設方法に低床トレーラーを炭素繊維シート補強工を実施した。

用いた大型リフター台車架設工法（写真 6）を採用した 2）。

(6)夜間規制可能時間の 23：00～6：00 で完了しなければな

支承取替

支承取替は，現場の常設規制帯の設置条件の制約かららないため，事前に弊社機材センターにて現場架設手順

1 期（歩道側施工）2 期（中分側施工：形態①）3 期（中と同等の動作確認試験を実施した。大型リフターの安定

分側施工：形態②）の 3 期に分けての施工となった。歩性・動作スピード・低床トレーラーの動き・作業員の作道側支承で 2 000 kN クラス，中分側支承で 5 000 kN～

業手順の確認等を行い，実施工に反映した。

10 000 kN クラスの支承である。支承取替時の仮受け設
備にはベントを使用し，仮受けベントは鋼構造架設設計施工指針（土木学会,H14.4）に準じ，耐震性を考慮した構造とした（写真 5）。

写真 6(7)
写真 5

仮受けベントの設置状況

大型ブラケットのリフター架設状況

橋脚耐震補強橋脚耐震補強も支承取替と同様に，1 期・2 期・3 期さらに支承取替時の周辺環境（大井競馬場など）の騒音と分けての施工である。支承取替が完了した橋脚から橋対策 と して ， 既設 支 承の 撤 去は 柱 頭部 切 断に ワ イヤ ー

脚耐震補強を実施する。既設の巻立て鋼板の撤去は，桁論文・報告 5-5

川 田 技 報 V o l . 3 7 2018

論文･報告都市高速におけるＰＣゲルバー橋連続化工事の設計･施工

下作業でクレーンを設置できないため，予め手運搬可能なサイズにディスクサンダーで切断し，1 枚ずつ剥がして搬出することとした。
既設橋脚断面は，1.0 m×1.6 m とかなり狭小である。
既設フーチングも浅い位置となっており，土留め設備としては深さ 1.0 m～1.5 m 程度の円形ライナーで施工可能であった。一方，歩道側橋脚の土留めについては，埋設配管（NTT・電気・水道等）が多数存在するため，矩形ライナーを採用した。しかしながら，掘削深さが浅い代わりに十分な土被りがないため，基部補強アンカー設

写真 9サイレントパイラーでの施工状況

置後の根巻きコンクリート天端高さの管理の精度が要求された。そのため，型枠・コンクリート打設の管理は標高で行い出来形の精度を高めた。（写真 7）新設橋脚の施工後の手順は，“新設横梁の施工⇒ゲルバー分離⇒新設支承部の高さ調整”となっている。通常の新設橋脚の施工とは違い，上部工全ての作業が終了してから新設支承の設置高さを固定する。そのため，新設支承の高さ調整代を事前に確保しておく目的で，新設橋脚天端高さは規格値に納まる範囲で低めの仕上りとした。

5．おわりに本工事は 2 件の工事に分かれており，下部工を中心とした施工の『（改）支承・連結装置耐震性向上工事 1-108』は計画通りにしゅん功済みである。上部工を中心とした施工の『（修）構造物改良工事 1-203』は，現在継続中である。これら長期間にわたる PC ゲルバー橋の大規模修
写真 7

橋脚補強施工完了写真

繕工事は，ゲルバー桁の連続化という上・下部含めた構造系を変更する大規模改築であり，点検・補修が困難で(8)あったゲルバー構造を解消することで，耐久性・耐震性新設下部工新設橋脚は既設構造と同じく柱式橋脚とした。基礎杭の向上を図ることができたと言える。また，維持管理にはφ1000 mm の場所打ち杭とし，高架下での施工である配慮したマンホールの追加やゲルバー沓・伸縮装置の撤ため TBH 工法（写真 8）を用いた。なお，施工方法の詳去に よ り， 今 後の 維 持管 理 にお い て省 力 化が 図 れる 。

細については別途報告する。

二次的な効果としては，連続化による走行性の向上，炭素繊維シート補強・剥落防止塗装による美観向上・第三者被害の低減が見込まれる。 2）
本稿は，今後のゲルバー改良大規模修繕工事等の参考となるよう，『（改）支承・連結装置耐震性向上工事 1-108』のしゅん功を機に報告するものである。
最後に，ご協力・ご指導頂いた首都高速道路㈱の皆様ならびに関係各署の方々にお礼を申し上げ結びとする。
参考文献
1）小島直之：PC ゲルバー橋の連続化に関する設計検討

写真 8ＴＢＨ工法での施工状況（首都高速 1 号羽田線勝島地区 PC 橋），PC 工学会
第 21 回シンポジウム論文集，pp.17-20,2012.10.

土留め設備は鋼矢板を用い，高架下での施工・周辺環

2）吉村崇志：高速 1 号羽田線の勝島地区橋梁改築の境（大井競馬場など）の騒音対策のため，施工はサイレ

設計施工概要，首都高技報第 49 号，pp.4-8-5,2017.

ントパイラーを用いた圧入工法（写真 9）を用いた。

3） 原 靖 知 ： 勝 島 地 区 の 送 出 し 工 法 を 用 い た 横 梁 新 設
工事，首都高技報第 47 号，pp.4-9-3,2015.

論文・報告 5-6

川 田 技 報 V o l . 3 7 2018