論文・報告

高速道路におけるコンクリート高架橋のリニューアル工事について〜北44工区コンクリート橋改築工事その3〜
Renewal Construction of a Concrete Expressway Viaduct
山岸 俊一
Toshikazu YAMAGISHI

黒木 武
Takeshi KUROKI田中 孝幸
Takayuki TANAKA

川田建設㈱土木・保全事業部工事部技術課課長

川田建設㈱九州支店工事部
工事課

川田建設㈱九州支店工事部
技術課課長

篠崎 英二
Eiji SHINOZAKI
川田建設㈱工事総括部技術開発部
技術課主任

当工事は，北九州都市高速道路におけるリニューアル工事の一環として，コンクリート橋に対する補修・補強工事を全般的な工種について行ったものである。当工事の特徴として，供用下での高速道路における施工であること，都市部特有の騒音対策が必要であること，桁高が低い中空床版橋であるため狭隘部での作業が必要であることが挙げられる。それらの特徴に対応するため，試験施工や特殊施工を各工種において実施した。
試験施工および特殊施工として，壁高欄のひび割れ抑制材料の比較，吹き付けモルタル材料の選定，要求性能を満たす新材料（モルタル）の開発，壁高欄撤去方法，伸縮装置撤去の工法比較，および中空床版橋での支承取替え工がある。これらについて紹介する。
キーワード：コンクリート橋補修，支承交換，壁高欄撤去，ひび割れ抑制，床版連結，伸縮装置撤去

1．はじめにこくら

当工事は，福岡北九州高速道路公社の北九州都市高速道路において行われている大規模なリニューアル工事の小倉城
北九州市役所

1工区であり，平成16年度から順次発注されている工事の17年度発注工事である。
リニューアル工事の目的は，高速道路全体として荷重

へいわどおり堺町
小倉北区役所

3

たんが市立医療センター

下富野

施工位置

増大や劣化などにより損傷箇所等が多く見受けられてき昭和町たことに対して，また予防保全として補修・補強するこ

かわらぐち
みはきのとにより，高速道路全体の耐久性を向上させ，今後50年足立出入口三萩野公園を目標に供用することを主旨とするものである。

図1 施工位置図

このため補修工事の内容は多工種にわたり，コンクリートに対する補修・補強をほぼ全般に行うこととなって供用開始からの経年数：35年（昭和47年竣工）いる。

施工工種および内容

2．工事概要① 上部工補強工：炭素繊維補強

工 事 名：北44工区コンクリート橋改築工事その3
工事場所：北九州高速4号線 福岡県北九州市
小倉北区黄金1丁目〜白銀1丁目
施工延長：L＝567 m（35径間）
橋梁形式：RC中空床版32径間＋PC中空床版3径間

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川田技報

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② 上部工補修工：ひび割れ注入工・断面修復工・床版端部補修工・コンクリート剥落防止工（ガラスクロス貼付）③ 上部工耐震工：落橋防止装置工（RC縁端拡幅）・床版連結工

④ 下部工補修工：橋脚の補修として②上部工補修工

DMと同工種0.2 mm以上を補修対象とした（図3）。

⑤ 壁高欄工：壁高欄および遮音壁の撤去・新設
以上の工種について工期700日にて，供用中の高速道路を橋面上片側1車線規制（固定規制）および橋梁下面を全面吊り足場にて昼間の施工を行っている。

Q7

写真1 橋面全景

写真2 足場設置全景

コンクリートの浮きやジャンカ等の断面欠損は，全体17 750
500
500

8 000

750

7 000

500 500

導水管

下り線
1％

800 75

舗装打替え
排水性舗装（75 mm）

Q8

図3 床版下面のひび割れ状況

8 000

500

7 000

500

舗装打替え
排水性舗装（75 mm）
上り線
1％

導水管

5 400

1 787
橋面防水に確認されたが，施工時期や径間によって損傷の多い箇所と剥落等も含めて少ない箇所に分かれていた。
コンクリートの中性化としては，中性化深さが20 mm程度で中性化による鉄筋の腐食には至っていない状況であった（写真3）。しかし，塩分量は漏水箇所に集中して

1 787

5 400
橋面防水

1 568 20 1 788

図2 標準断面図

多く確認され，要因として冬季における路面への塩化カルシウムの散布が推定された。

3．損傷状況について
当工事の施工に先立ち現況の調査を行い，その径間ごとに損傷度判定を行い補修・補強方法を決定した。調査項目を下記事項に記す。
① ひび割れ密度・ひび割れ位置の調査② 剥落・断面欠損箇所の調査③ コンクリートの浮き・空洞箇所の調査④ 橋脚コンクリート中骨材のアルカリ反応性試験

20 mm⑤ コンクリート中の塩分含有量試験⑥ コンクリートの中性化深さの確認

写真3 中性化試験（フェノールフタレイン溶液噴霧）以上について施工範囲全般の調査を行った。上部工は桁端部は劣化の程度が大きく，鉄筋腐食によりコンク主版下面のひび割れ密度を主眼において，損傷度を3段リート面が剥離している状況が全ての箇所で確認された階でランク分けし補修・補強方法を決定した。

（写真4）
。

レベルⅠ：損傷は少ないが予防保全としてコンクリート剥落防止（ガラスクロス貼付）を行う。
レベルⅡ：ひび割れが発生しているため床版下面に補強としての炭素繊維を橋軸方向および直角方向に貼り付ける。
レベルⅢ：ひび割れが多く軸力導入として橋軸方向に外ケーブルを設置してプレストレスを導入し，床版全面には剥落防止を行う（今回工事は無し）。
今回調査した結果としては，荷重増によるものと見られる橋軸直角方向のひび割れが支間中央付近に多く確認された。ひび割れ幅が0.2 mm未満のものも多数あったが，写真4 桁端部劣化状況（鉄筋腐食による剥落）

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また，橋面上は舗装を剥がして床版上面を点検した結果，鉄筋のかぶり厚不足による鉄筋腐食・コンクリート剥離が確認された（写真5）。

4．補修・補強方法について
当工事の補修は下記の対処とした。
① ひび割れ：ひび割れの動きに追従できるよう伸び率100 ％のエポキシ樹脂を注入② 断面修復：浮き部分は電動ピックによるはつり後，鉄筋防錆剤を塗布し亜硝酸リチウム混入の繊維入りポリマー系モルタルにて断面修復

写真5 橋面上鉄筋露出③ 表面被覆工：ひび割れの少ない径間は表面被覆を兼ねて剥落防止（ガラスクロス貼付）を行い，ひこれは，いままでに行われてきた舗装打替え工事でア

び割れの多い箇所は炭素繊維貼付による補強，橋スファルト舗装を切削する際に，コンクリート面も切削

脚上の狭隘部や剥落の危険のない箇所は保護塗装され鉄筋のかぶり厚が減少したものと推定される。

を行い，コンクリート表面を全て被覆

壁高欄の損傷状況としては，壁全面にひび割れが無数④ 床版端部断面修復：ウォータージェットによるはに確認され，鉄筋腐食によるコンクリートの剥離・剥落つり後，床版下面はモルタル吹付け＋端面は無収箇所もあった（写真6）。

縮モルタルを打設⑤ 床版連結工：活荷重に対応できるよう床版上面に鉄筋を配置し床版を連結，伸縮装置を設置しない連続構造に改良，支承を弾性体として考え既設の鋼製支承からゴム支承に取替え

5．特殊工種の紹介
写真6 壁高欄鉄筋腐食によるひび割れ

壁高欄撤去時に地覆部と床版の打継ぎ部を確認したが，打継面に水の浸入があったものと思われ，鉄筋断面が減少している状態の腐食が確認された。
橋脚の損傷は，主に桁端部からの漏水が多い箇所に集中しており，コンクリートの剥離や剥落が確認された。

今回④，⑤が特殊施工となるためここで紹介する。
（1）ウォータージェットはつり工
上部工形式が桁高の低い中空床版橋（h＝800 mm）であったため，床版端部（桁遊間部）および橋脚上の床版下面は作業空間が無く，劣化部分のはつりを行う場合ウォータージェットによるはつり方法を採用した。

要因として梁上面付近のひび割れから雨水が浸透し，梁軸方向の鉄筋を伝わって腐食が進み，大きな断面としての割れと剥離が発生したと考えられる（写真7）。

写真8 ウォータージェットによるはつり面

はつり完了後の断面修復作業は，通常の左官仕上げでは困難であるため，モルタル吹付けにて行った。この際
写真7 下部工天端付近の鉄筋腐食による剥離に材料によって1回当たりの吹付け量（厚さ）が異なり作業性が変わるため，材料選定時に3種類の材料を使用して試験施工を行った。材料はポリマー系のモルタルで1回当たりの吹付け可能厚さ（目安）が30 mm，60 mm，100 mmの3種類の材料を使用して行い，施工後のコア抜

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きと目視で密度や施工時に生じる打継面を確認した。表置鉄筋範囲および床版端面をウォータージェットにては1に試験成績値の比較を記す。

つり，鉄筋配置後に無収縮モルタルを打設した。
断面の充填を無収縮モルタルとした理由は，配置鉄筋

表1 吹付け材比較表を含め既設の鉄筋が密に配置されており，粗骨材が鉄筋吹付け厚30 mm

60 mm

100 mm

規格

固化時間

3時間

5時間

−1時間
以上間に入らないことからである。
弾性体と考え設計した。これにより支承を鋼製支承から硬化収縮性

0.04 ％

0.043 ％

−0.05 ％
以下

付着強度
N／mm2

1.9

1.8

2.7

1.5以上

床版連結を行う際の検討条件として，連結部の支承をゴム支承に取り替えた。この時，通常の施工方法は橋座面をはつり支承撤去を行うが，床版橋であるため桁下空圧縮強度
N／mm256.936.564.4

既設ｺﾝｸﾘｰﾄの設計基準
強度以上

評価

○◎△

−間が狭い（h＝140 mm〜180 mm）ことからブレーカー等にてはつることができないため，ワイヤーソーによる沓座の撤去を行った（写真11）。
支承構造としては，アンカーを設置する空間がないた

結果としては，吹付け厚さが厚くなるに従って気泡量が若干増える傾向であった。また100 mm厚の様な超厚めタイプA支承（写真12）として考え，変位制限装置（鋼製ブラケット）を別途設置している。

付けは急結材を混入することから，可使時間に制約が出るため表面の仕上げが困難となることが確認できた。今回は施工にかかる層数の低減と狭い空間での作業時間を考慮し，中間的な一層厚さ60 mmの材料を採用した。しかしどの材料も要求する品質は満たされており，今後は条件によってどの材料を使用するか選定する必要がある。

写真11 沓座コンクリート撤去（ワイヤーソー切断）

写真9 吹付け試験

写真10 吹付け状況（2）床版連結工
床版連結工は，現在の構造系で2径間または5径間連続の中空床版を活荷重＋温度による応力に対して抵抗できる補強を行って連続構造に変更し，伸縮装置を無くし走行性の向上やメンテナンスの縮減を目的として試験的に行った。設計検討は，中間脚構造がメナーゼヒンジとなっている箇所があることや，構造系を変更する際に下部工への影響が変化することを考慮して下部工耐力の照査

写真12 床版連結部支承取替完了を含めて検討した。施工内容としては，図4のように配50 35φ以上
50 50
新設舗装
防水層75125

床版部
連結8006657035φ以上
新設直角方向鉄筋 D22
新設橋軸
鉄筋 D19

既設鉄筋D32
支承

遊間部
連結

図4 床版連結配筋図

支承

写真13 床版連結完了

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壁高欄の新設については，地覆部と壁部分を一体型枠に6．試験施工工種の紹介て一度に打設することにより，地覆・壁部と分けて打設を今回の工事では，発注者の意欲的な取組みにより色々な工種で試験的な施工をさせて頂いた。

行うよりも養生期間分施工日数を短縮することができた。
供用下での壁高欄施工で懸念される事項として，交通

これについて工種および施工条件の背景を説明し紹介

振動によるひび割れがある。1期施工として行った外側する。の壁高欄施工時に試験施工として，片側を繊維入り（PP）（1）壁高欄撤去・新設のコンクリートとし，もう片側を膨張材入りのコンクリ

橋面工において壁高欄・中央分離帯（以下壁高欄）のートとした。全く同条件での施工で比較を行った結果，撤去と新設を行った。この工種ではまず壁高欄を撤去す

どちらも抑制の効果はあるが，膨張材を入れたコンクリる方法が問題となるが，撤去方法について3種類の施工ートの方がひび割れは少ないことが確認でき，2期目のを行ったので表2にて特徴を紹介する。

中央分離帯施工時には，ひび割れ抑制に効果の高い膨張材を採用することとした。

表2 壁高欄切断方法比較表
施工方法

施工方法

特 徴

ワイヤーソー＋
人力はつり

ワイヤーソーにて鉛直および水平に壁部分のみを切断し，地覆部を人力にてはつる。

壁部分のみ切断するためウォールソーにかかる費用が安くできる。
はつりによる騒音が大きい。
施工速度は遅い。

ワイヤー
ソーのみ

ワイヤーソーにて鉛直および水平に地覆部も含めて切断し，はつり量を減らす。

地覆部の人力によるはつりがなく工程を短縮できる。
騒音は小さい。
施工速度は中程度。

ウォールソーにて鉛直に地覆部を含めて切断し，レベルソーにて水平に切断する。

床版との境目までレベル
ソーにて切断できるため，はつり量は最小。
騒音も最小。
施工速度は表中最速。

ウォール
ソー＋
レベル
ソー

評価

（2）新材料の開発
通常，床版下面などの左官仕上げによる断面修復材は，△剥落防止に対応するためポリマー系のモルタルを使用する。床版端部などの狭隘部で左官仕上げができない箇所には，流込みタイプの無収縮モルタルを断面修復材とし○て使用する。しかし床版端部は常時振動しているため，ひび割れや浮きが発生する恐れがあるが，無収縮モルタ
ルで剥落防止やひび割れ抑制効果のあるものは無かった。そこで㈱宇部三菱セメント研究所へ要求性能を申し◎入れて，強い付着力・流込み充填性・無収縮・繊維入りという条件に合う断面修復材を開発して頂いた。表3に材料特性値を記す。

都市部工事において騒音問題は，施工時間を制約され表3 材料特性値比較表るなど工事全体に及ぼす影響が大きい。そこで今回は騒音に重点を置いて，騒音がほとんどなく施工速度の速い方法としてウォールソー，水平切断をレベルソーによる工法として施工した（写真15，16）
。

項目

今回開発品
（繊維入り）

無収縮モルタル
（既製品）

試験方法

J14ロート
流下時間（秒）109

JHS312モルタルの流動性（mm）

310

290

社内法

2．
2（下地破壊）−JHS416（モ）2．
5（界面破壊）−社内法（コ）

圧縮強度（N／mm2）
材令28日

63．
174．
1

JHS416

曲げ強度（N／mm2）
材令28日

9．
6−

JHS R 5201

付着強度（N／mm2）
材令28日

写真14 コア削孔

写真15 ウォールソー

数値目標① J14ロート流下時間：8±2秒② 付着強度：1.5 N／mm2以上供試体による施工試験を行い，モルタルのひび割れ・浮きも無く充填できることを確認し，床版端部補修にて採用した。その後，同モルタルが商品化され，次期の施工にて流込みの断面修復材として使用することができた。
（3）鋼製伸縮装置撤去
鋼製の伸縮装置（フィンガージョイント）の撤去につ
写真16 レベルソー機械全景

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いても試験的な施工を数種類行ったので紹介する。

① ブレーカーはつりによる通常の撤去方法③ レベルソー＋コンクリートカッター＋ランス切断

一般的に行われている，ブレーカーによりコンクリー

壁高欄撤去の切断にも使用したレベルソー（ナガタ工

トをはつり，ガス切断にて鋼製部品（アンカーボルトや業㈱の特許工法）によりフェイスプレートを水平に切断

フェイスプレート等）を切断する方法では，ガス切断すし，コンクリートカッターにて残ったプレートをコンクるため鋼板の裏側に隙間を作らなければならず，作業にリートから剥がすように切断した。この後ガス切断にて時間がかかるとともに騒音の発生が問題となる。このたプレートを切断したが，規制帯の都合から端部までカッめ騒音発生の時間を区切る必要があり連続した作業がでターを入れることができずガス切断のできない（ガスのきないことも含めて，効率が非常に悪い方法となった。

吹き抜ける空間が確保できないため）箇所があり，シャープランス（酸素アーク工業㈱）により高温で溶断する方法としてコンクリートと付着しているプレートを撤去した。

写真20 シャープランス切断とランス棒断面

鋼製フィンガージョイントは撤去に時間がかかり，通写真17 ブレーカーによる伸縮装置撤去状況

常行われている夜間規制時間内での撤去・設置は困難で② 冷凍破壊＋水平カッターあるが，これらの方法の組み合わせや機械の改良により，㈱橋梁メンテナンスのSANADA工法を試験施工とし短時間での施工方法が今後提案できるのではないかと思て行った。同工法は，傷となるような浅い切込みを入れ，われる（今回施工での作業時間ではまだ1日の規制時間

フェイスプレートを液体窒素により約−80 ℃程度まで内ではできなかった）。

冷却してハンマーで叩くことにより脆性破壊をおこし，伸縮装置撤去については，通常，ブレーカーによるは破断させる方法である。この後フィンガーの無くなった

つり作業の騒音問題があるが，今回採用したブレーカー遊間部に水平カッター（JST㈱他の特許工法）を設置し，以外の方法は，騒音測定も行って確認したところ，作業鋼製部品とコンクリートを同時に切断し撤去した。

箇所での音源はあるものの振動がないことから低騒音の工法といえる。

7．おわりに今回紹介した工事は，試験施工を含め特殊工法等を供用中の高架橋で施工できたため，実験では得られない施
写真18 冷凍破壊およびフィンガー撤去完了

工条件の制約を経験することができ，今後の工事にも役立つ大変意義のある工事となった。
これはひとえに福岡北九州高速道路公社の関係各位のご理解，ご協力とご指導，またこの施工に参加・指導して頂いた方々の協力があってできたことであり，皆様に感謝しこの報告のおわりとさせて頂きます。

写真19 水平カッター切断状況

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