第64回(2020年度) 北海道開発技術研究発表会

塩害を受けたＰＣ橋の長寿命化に向けた取り組み報告～『日の出大橋の補修事例』～
網走開発建設部 道路整備保全課 〇河手 雅行
廣瀬篤中津稔一般国道 334 号、PC ポステン T 桁橋の日の出大橋は海岸に面し、波しぶきを受ける塩害環境下にあり、昭和 49 年の竣工以来、塩害の調査や補修を繰り返し実施してきた。平成 21 年には電気防食の対策工事を実施し、塩害による腐食は抑制されていたが、令和元年の橋梁定期点検で主桁のひびわれが確認された。
本稿では PC 橋の主桁に発生したひびわれの原因究明、対策工の選定および施工方法について、長寿命化の取り組みを報告するものである。
キーワード：PCポステンT桁橋、塩害、再劣化、長寿命化
1.

はじめに

国道334号は羅臼町を起点とした美幌町までの総延長120.1kmの道路である。知床半島は平成17年に世界自然遺産に登録されており、羅臼町から斜里郡斜里町ウトロまでの区間は「知床横断道路」と呼ばれ、観光シーズンには多くの観光客が訪れている。日の出大橋は斜里町日の出に位置しており、春から夏は比較的穏やかで晴れの日が多く日照量が多いのが特徴である。また梅雨がなく年間降水量も800mm前後と少ないが、1月下旬から3月にかけてオホーツク海特有の流氷により海面が覆われるという特色を持っている。また、12月から1月にかけては海の波が高くなる時もあり、写真-1に示すように日の出大橋に波しぶきがかかることも珍しくない。本稿では塩害の影響により劣化した日の出大橋の詳細調査、原因の究明、補修工法の対策、施工実施による長寿命化の取り組みの報告を行う。

至羅臼
日の出大橋
波しぶき
オホーツク海写真-1 日の出橋の状況 （CCTV 画像）
2.

日の出大橋の現状(1)橋梁一般図

知床道路
オホーツク海

至美幌

ウトロ

日の出大橋
羅臼町

美幌町

図-2 橋梁一般図

図-1 位置図 出典：国土地理院地図
KAWATE Masayuki, HIROSE Atsushi, NAKATSU Minoru－ 573 －

4.

(2)橋梁諸元
橋梁名：日の出大橋（ひのでおおはし）
橋長：200.5m
幅員：車道 6.50m+路肩 1.00+1.25m+地覆 2×0.6m
上部工形式：単純 PC ポステン T 桁橋（6 連）
下部工形式：逆 T 式橋台（直接基礎）：小判型壁式橋脚（直接基礎）
3.

経緯

日の出大橋は昭和49年度に竣工し、平成11年度から各種詳細調査を実施している。また平成13年度には塩害に伴う劣化部の断面修復工事、平成21年度には拡幅・主桁補強・電気防食工事を実施している。表-1に工事履歴、表-2に設計、調査、点検履歴を示す。

劣化状況の概要

日の出大橋は波しぶきを受ける塩害環境下にあり、昭和 49 年の竣工以来、塩害の調査や補修工事を繰り返し実施してきた。平成 21 年には電気防食の対策工事を実施し、塩害による腐食は抑制されていたが、令和元年の橋梁定期点検で主桁のひびわれ（再劣化）が確認された。その後令和 2 年 4 月に外観調査・表面電位測定および現地詳細調査、同年 6 月に再度現地はつり調査および補修設計を実施し、劣化が著しい第 5 径間 G4桁の補修工事を同年 12 月までに完了している。

ひびわれの発生表-1 工事履歴一覧
和暦
工事
(年度)
Ｓ49 【竣工】S43ﾌﾟﾚｽﾄﾚｽｺﾝｸﾘｰﾄ道路橋示方書
Ｈ13

写真-2 主桁のひびわれ状況
5.

【主桁塩害損傷部補修】
・断面修復+犠牲陽極材設置（大半がＧ4）【補修、補強工事】
拡幅工事（G5）/補強工事（外ケーブル、床版繊維Ｈ21補強）/電気防食 /断面修復/落橋防止/橋脚耐震補強（ﾌﾙｽﾍﾟｯｸ、RC巻き立て）

表-2 設計・調査・点検履歴一覧
和暦
(年度)

現地調査
令和2年4月、7月に以下に示す詳細調査を実施した。

(1)表面電位測定(R2.4)【電位測定コンター図】

設計、点検、調査【現橋調査】
対象：第２径間、第５径間
Ｈ11①圧縮強度、②中性化、③塩化物イオン、④外観変状、⑤鉄筋腐食【現橋調査】
Ｈ12 ①圧縮強度、②中性化、③塩化物イオン、④外観変状、⑤鉄筋腐食

G4 桁

Ｈ16 【予備設計】Ｔ桁増設拡幅設計【詳細調査】①中性化、②塩化物イオン、③外観変状
Cl:第2径間G4：9.09kg/m 3 第5径間G4：9.96kg/m 3【詳細設計】
Ｈ18
Ｂ活対応：主桁外ケーブル、拡幅設計（G5）/落橋防止設計/橋脚耐震補強（ﾌﾙｽﾍﾟｯｸ、RC巻き立て）【補修、補強設計】
床版炭素繊維/電気防食/断面補修【橋梁点検】
Ｈ26 ・顕著な損傷なし （主桁剥離B、地覆ひびわれB、橋台剥離B、排水管腐食B）【電気防食調査】
Ｒ1.08
・通電状況確認→正常であることを確認【橋梁定期点検】第5径間G4に大きなひびわれありＲ1.12【現況の評価】
耐荷力照査の結果、通行規制は不要である
Ｒ2.04 表面電位測定、断面はつり調査【詳細調査】①中性化、②圧縮・静弾性、③塩化物イオン、④CoＲ2.06
はつり、⑤外観変状
Cl:第2径間G4：7.00kg/m 3 第5径間G4：9.28kg/m3

400

300200

電気防食の効果が高い

100 基準値 100mV

0

復極量が 100mＶ未満→防食基準を満足していない
図-3 表面電位測定結果(R2.4)

KAWATE Masayuki, HIROSE Atsushi, NAKATSU Minoru－ 574 －

電気防食の効果が低い

【測定結果】
電気防食の効果は概ね正常に機能している。ただし、1 箇所だけ復極量 100mV 未満があり、基準を満足ていない。原因はコンクリートが一体化していなく絶縁があると考えられる。
(2)コンクリート詳細調査項目(R2.6)
塩化物イオン量：N=2、コンクリートはつり N=3（健全、補修跡、ひびわれあり・補修無）、圧縮・静弾性係数試験、中性化深さ：N=1

表-3.2 調査結果一覧(R2.6) 2/2
試験項目
はつりによる調査

鉄筋腐食度

試験部位

試験値 基準値
表面的な腐食／3径間 R2-No.2(ひびわ充分に付着して主桁G4 れあり、無補修）
いる
5径間 R2-No.5（健全 腐食なし/充分に主桁G4 部）
付着している
鉄筋表面にうき錆
5径間 R2-No.6（補修 がある／補修モル主桁Ｇ4 跡あり）
タルは付着 していない(3)調査結果のまとめ（R2.4およびR2.6）【第５径間Ｇ４桁について】① 主桁下方側面のひびわれは H18 年調査の外観変状で確認された箇所と同一箇所で発生している。
② 「表面電位測定」より H21 年度設置の電気防食は正常に機能していることが確認された。ただし、第 5 径間 G4 桁の 1 箇所において復極量が 100mV 未満となっていることから、うきによる影響で電気防食は有効に機能していないことも併せて確認できた。
③ 「はつり調査」から、以下のことが分かった。
・近接目視・打音検査より補修跡有り箇所のコンクリー
トと鉄筋の付着が低下していることが確認できた。この原因は、旧コンクリート劣化部が残っていたことで、新旧コンクリートが一体化していないと推定される。
・写真-3 に示すように軸方向鉄筋から断面補修材を貫通しコンクリート表面に発生したひびわれを確認できた。
・比較調査（劣化部・健全部）により、断面補修跡無し箇所については鉄筋の腐食・コンクリートの付着状況は健全であるとことが確認できた。
軸方向鉄筋

図-4 詳細試験位置図
軸方向鉄筋表-3.1 調査結果一覧(R2.6) 1/2
試験項目
試験部位
圧縮強度2(N/mm )コ 静弾性係数 5径間
主桁G4 R2-No.3
ア(kN/mm2 )に中性化深さよ(mm)
る
2径間
試
塩化物
R2-No.1
主桁G4験 イオン量5径間
R2-No.3(kg/m3 )主桁Ｇ4

軸方向鉄筋から発生しｺﾝｸﾘｰﾄ表面に達している

試験値 基準値43.1> 4023.6>19.7～29.8

12.5

< 35

1.29～7.00
1.15～9.28

1.2

写真-3 コンクリート内部のひびわれ【上部工全体について】④ 「塩化物イオン量試験」から、塩化物イオン量がコンクリート表面で、7.0～9.3kg/m3 となっているが、主桁は全体的に電気防食の効果により鉄筋の腐食を抑制していると考えられる。
⑤「圧縮、静弾性係数試験」から、基準値を満足しており強度的に健全であることが確認された。
⑥「中性化深さ試験」から、基準値を満足しており中性化による鉄筋腐食は無いことが確認された。

KAWATE Masayuki, HIROSE Atsushi, NAKATSU Minoru－ 575 －6.

(4) 劣化（ひびわれ、うき）発生のメカニズム【断面補修時】
・PC 鋼材の裏側に脆弱部がある。
・鉄筋の錆を除去できていない。
・補修材が鉄筋裏まで周り込んでいない。

劣化原因の究明(1)凍害の影響について・劣化部が主桁下端である・橋面からの水の供給跡が無い
・他部材のコンクリート表面には凍害の跡が無い
よって、凍害の影響は小さいと考えられる。

【空隙ができる】
・旧コンクリートと補修材が付着していない。
・補修材と鉄筋が付着していない。

(2)コンクリートの強度の影響について
・圧縮強度は基準値を満足している。
（σck＝43N/mm2 ＞ 40N/mm2 OK ）よって、強度不足の影響は無いと考えられる。

【電気防食の効果】
・部分的ではあるが絶縁があることで、防食効果は十分ではない。

(3)劣化（ひびわれ、うき）発生の原因の推定
PC 鋼材の裏側に脆弱部があり、かつ補修材の周り込みが十分ではないことから、部分的に絶縁箇所が生じており、電気防食が機能しなかった。その結果、内在塩分により鉄筋の腐食が進行し、コンクリート脆弱部からひびわれが発生・拡大したと推定される。

【防食効果の低下】
・鉄筋の腐食が進行した。
【ひびわれの進行】
・鉄筋の膨張によりひびわれ幅が拡大した。
→更に隙間が形成され電気防食の効果が低下。
図-6 劣化発生のメカニズムフロー図

第 5 径間7.

脆弱部

G4 桁

補修材と旧 Co の空隙（周り込み不足）
断面補修部

長寿命化のための補修工法の検討

補修工法の選定においては下記の点に着眼し再劣化せず、長寿命化となる補修工法を選定した。
着眼点1：劣化部コンクリートの除去は脆弱部、鉄筋錆を確実に除去できる工法とする。
着眼点2：密配筋となっている鉄筋の裏まで確実に補修材が充填できる工法とする。以上を踏まえて補修工法は以下の手順にて実施するよう計画とする。
【施工手順】①施工前、準備吊り足場を設置し、施工前の事前確認調査を実施する。近接目視および打音検査により補修が必要となる範囲を確定する。

図-5 劣化部断面のイメージ図
脆弱部

補修材と旧 Co の空隙（周り込み不足）
断面補修部
写真-4 はつり調査状況（R2.6）

写真-5 足場設置、施工前状況

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②脆弱コンクリートの除去
うきの原因は鉄筋裏に脆弱コンクリートがあったこと、および鉄筋錆の除去が不十分であったことである。よって再劣化防止のため鉄筋裏の脆弱部を確実に除去できるウォータージェット（WJ）を併用する。また、WJを使用することで、鉄筋の錆落としを確実に行う。

写真-8 断面修復材の吹付状況
⑤完成
断面修復材を吹付後、表面を左官にて平滑に仕上げる。

写真-6 WJ によるはつり施工状況③鉄筋防錆・下地調整処理防錆を塗布する。
WJにより錆落しを行った後に、錆の再発生対策として鉄筋に防錆剤を塗布する。防錆剤はエポキシ樹脂系錆転換型のものを使用することで、錆が十分に落とせない場合でも防錆性能を確保できるように配慮する。
写真-9 完成状況
8.

写真-7 防錆剤塗布状況④断面修復材の吹付
湿式吹付工法にて断面補修材を確実に充填する。はつり取ったコンクリートの断面を元の形状に復旧し、かぶり厚を確保するとともに、塩分、酸素、炭酸ガス等の劣化因子侵入を抑制する。コンクリート構造物における大断面修復や大欠損部の打ち込み充填材料は「ポリマーセメントモルタル」を使用する。補修材の確実な周り込みを行うめに湿式吹付により鉄筋裏、狭隘部位などを確実に充填する。

まとめ

日の出大橋はS49年に海上に竣工され、波しぶきを受けながら厳しい環境下の中で経年46年が経過し、平成13年に塩害劣化対策としての補修工事が行われて以来、塩分調査・補修工事が繰り返し実施されてきた。本稿では、現地での詳細調査、再劣化の原因究明および長寿命化を目指した補修工法の選定について報告してきた。
日の出大橋に限らずこのような厳しい条件下にある橋梁は北海道に多数あり、本稿の事例報告が今後、少しでも橋梁の塩害対策の一助になれば幸いである。
最後に工事の計画、実施にご尽力いただいた建設コンサルタント・施工会社、および現場調査のご指導、補修対策のご助言をいただいた北見工業大学の宮森准教授に謝意を表します。

KAWATE Masayuki, HIROSE Atsushi, NAKATSU Minoru－ 577 －