第 67 回(2023 年度)

北海道開発技術研究発表会論文

コンクリート水路橋補修工法の適用性評価－美瑛地区 第 1 号水路橋

モニタリング調査の報告－

旭川開発建設部 土地改良情報対策官 ○泉公生
工藤 幸大
佐藤 尚人
第1号水路橋の上部構造について、平成22年にストックマネジメント技術高度化事業により現地施設状況を詳細調査のうえ、長寿命化に向けた対策として、適用可能な各種補修及び補強工法の試験施工を平成23年10月に実施した。
本報告では、第1号水路橋にて実施した各種補修・補強工法のモニタリング調査に基づき、コンクリート水路橋の補修・補強工法とその診断手法の適用性について報告するものである。
キーワード：鉄筋コンクリート、開水路補修工法、長寿命化

１．はじめに等が進行している。(表.1)

ストックマネジメント技術高度化事業は、国営土地改良

表.1 第 1 号水路橋の施設諸元事業によって造成された施設の診断、劣化予測、評価手法

前歴事業

国営美瑛地区 開墾建設事業の技術向上及び対策工法の有効性や耐久性の検証など、機名 称

第 1 号幹線用水路 第 1 号水路橋能の適切な保全に必要となる技術を現地での実践を通じて向上させ、ストックマネジメント技術の高度化を図るこ構造・形式とを目的としている。
本報告は、平成24年から令和4年にかけてストックマネ

規 模

ジメント技術高度化事業で実施した、美瑛地区第1号水路

上部工：RC-U 型/切梁方式/3 径間連続梁
下部工：RC 直接基礎
上部工：B1.40m×H0.70m×L40.5m
t1=t2=t3=0.20m
切梁 H0.15m×B0.30m ＠3.4m
下部工：橋台 2 基、橋脚 2 基

橋の各種補修・補強工法の有効性や耐久性及びその診断手

築造年

昭和 43 年

法の適用性について報告するものである。

供用年

昭和 44 年

経 過

42 年(試験施工年まで)

２．対象施設の概要
対象施設を整備した国営開墾建設事業「美瑛地区」は、施工区間

SP3,997.00～4,043.50(L=46.5m=水路橋
L=40.5m+上下流取付水路 3.0m×2)

北海道上川総合振興局管内の中部である美瑛町の南部丘陵地に位置する。
地区の基幹水利施設である第1号幹線用水路は、昭和31年から昭和43年にかけて築造され、昭和44年の供用開始以降、元来無水地帯であった開拓地4,078haに対して水田用水と畑地用水を送水し、現在まで利用されている。
対象施設である第1号水路橋は、第１号幹線用水路の一部であり、供用開始以降、鉄筋コンクリート水路の標準耐用年数40年以上を経過する中でコンクリートの凍害や摩耗による表面劣化が著しく、コンクリート強度の低下、中性化の進行、鉄筋露出による鉄筋腐食の進行、漏水の発生

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図.1 位置図

５．対策工法のモニタリング調査

３．対象施設の劣化状況
第1号水路橋は、林間内にあって高湿潤となる環境条件選定した対策工法の耐用年数は、標準では10年～40年とから凍害を受けやすく、コンクリートの劣化が進行してい幅があり、技術指針等での記載年数や個別の工法での実績た。外力による構造ひび割れは見られないものの、鉄筋腐試験にも差があり、現時点では耐用年数は確定できない。

食や乾燥収縮によるひび割れは見られ、劣化過程は補強・このため、対策実施直後（完了検査時＝初期点検）を基補修等の対策が必要な進展期～劣化期（鋼材腐食が発生し準に一定期間経過後の各工法の有効性及び耐久性を検証始め、コンクリートの耐荷力の低下が発生する時期）と診するため、10年間を目安に劣化程度の把握と効率的な再補断され、構造性能への影響が懸念された。劣化状況は以下

修方法の検討及び調査方法の評価を目的とするモニタリのとおりであった。

ング調査を計画した。

・ひび割れ、エフロレッセンス、鉄筋腐食、漏水など、コ(1) モニタリング調査の項目と経緯ンクリートの変状が発生していた。

モニタリング調査は、平成22年に対策前のコンクリート・一部区間で実施された断面修復工の浮きからの水が浸透の状態を把握するための調査を行い、平成23年の対策実施し、コンクリートの劣化作用が促進されていた。
・側壁（主構造：梁）と底版の劣化度に差異があり、特に直後の初期値確認以降、平成24～26年（対策実施後1～3年底版の劣化の進行が著しく、全体の施設健全度はS-2（補目）、平成28年（5年目）、令和4年（10年目）と10カ年に強及び補修、至急劣化対策）の段階であった。

わたって調査を継続してきている。
各年の調査実施項目は、次表(表.3)のとおりである。

・構造耐荷性への影響は、スパン、部位毎に異なるため、複数の補修・補強工法（以下、対策工法）の試験施工が可能な状態であった。

４．対策工法の概要
積雪寒冷地での落水後から積雪前までの短期間での施工という条件下で、部材間の構造性能低下の程度のば

表.3

らつきに対して工事施工が可能で、工事途中段階での施工範囲、施工方法、工法組み合わせ、補助工法の導入等の変更が可能な対策工法を選定した。(表.2)

表.2

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選定工法一覧SATOU Naoto-034-

モニタリング調査項目

(2) モニタリング調査結果の概要

STR 値a) 近接目視（近接目視調査及び外面近接目視調査）
近接目視調査は、ひび割れ（長さ・深さ）、浮き等の劣化、変形、歪み、欠損、目地の変状等について、クラックスケールやコンベックス等の簡易な器具で定量測定するとともに、目視・触診、打診等による確認を行い、変状を把握してスケッチ図を作成した。
なお、近接目視が困難な第1号水路橋の底版下面は、望遠

Index 値

双眼鏡を用いて、漏水、変色、湿り、エフロレッセンス、錆汁等の発生の有無について確認を行った。
近接目視調査の結果は、全体的に微少なひび割れや浮きがみられ、特にスパン２（Ｓ２）及びスパン３（Ｓ３）の靭性モルタル補修天端部では浮きの進行が顕著となっている。
b) コンクリート強度（コンクリート強度推定試験）

STAT 値

コンクリート強度推定試験は、リバウンドハンマーによりコンクリート表面の圧縮強度を推定する。
調査地点は、各スパン及び下部工を合わせて30地点とした。
コンクリート強度推定試験の結果は、平成24年から令和4年にかけて各年30点での調査を行った中で、設計基準強度（21N/mm2）を若干下回ったのは5点のみであり、調査期

図.2 靭性モルタル工法での解析事例（平成26年）

2間内での平均も33N/mm と高い値を示しており現時点で問コンクリート強度（STR値）は径間全体及び側壁天端で低題はない。但し、経年的な測定値は低下傾向が伺えるため、下（淡色部）している。表面劣化を示すIndex値と浮き・剥表面被覆の影響を考慮すると対策工法とコンクリート躯離を示すSTAT値を見ると、淡色部が少なく色も薄いことか体との間の浮きもしくはコンクリート強度自体の低下のら際だった表面劣化や浮き・剥離は無いものと想定され可能性がある。

る。
理由としては、STR値の経年変化に着目すると、施工後11c) 現地確認調査及び簡易計測
現地測量は、通水中と通水後の相対的な変状を把握する

年の経過の中で圧縮強度が高い値を示す青色から低い値ため、左右天端2測線、底版上面部3測線、底版下面部5測線を示す黄色へ移行してその範囲は拡大し、表面被覆材の材の計13断面について縦断測量を行った。

質的劣化もしくは浮きが進行している範囲との相関性が

現地測量の結果は、平成24年から令和4年にかけて、大きな計測値の変化や経年的な計測値の変化（沈下・たわみ・高いためである。(表.4)e) 剥離・空洞化調査（赤外線法）
赤外線法での調査結果と近接目視による劣化場所は、ほ歪み）は確認されていない。
d) ひび割れ・剥離・空洞化調査（機械インピーダンス法）
衝撃加速度計が内蔵されているコンクリートテスターぼ合致していることから、コンクリート表面の劣化が発生しているものと判断できる。(図.3)

により水路橋躯体の内面×外面を30cm×50cm間隔で打撃して圧縮強度を測定し、圧縮強度の指標値（STR値）の分布を色の濃淡（青色→黄色）で面的に図示して構造物の物性値や形状、欠陥の有無などの確認を行った。(図.2)
分析は、圧縮強度を示すSTR値、表面劣化度合いを示す
Index値、剥離浮きを示すSTAT値に区分して行う。

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SATOU Naoto-035-表.4

剥離・空洞化の変遷g) 摩耗量調査（プレート法）
目印となるSUS製の板（□5cm×5cm, t=3mm）を水路橋側壁及び底版に計4か所設置し、ガイド鋼尺をセットして対角線上4点（3回計測の平均値）ですり減り摩耗量の計測を行った。なお、プレートはH28年に新たに設置しており、これを初期値としR4年が2回目の調査となる。

表.5 摩耗量測定結果

6 年間の摩耗量は靭性モルタルライニング工法で、0.46～0.60（年平均 0.087mm/年）、RCM 吹付で 0.42mm（年平均 0.070mm/年）と微小であり、各工法とも耐摩耗性を有していると評価できる。(表.5)h) 室内試験
鉄筋探査後にコンクリートコア8試料を採取し、室内試
験にて圧縮強度試験、静弾性係数試験、中性化深さ試験、

図.3 スパン 2 側壁天端の赤外線サーモグラフィでの撮影超音波伝播速度測定を行う。

f) 付着強度（建研式引張試験機による付着強度試験）
付着強度試験は、構造物のカッティング及び研磨の後に圧縮強度試験結果はすべての供試体で設計基準強度

建研式引張試験機による引張り試験を行い、表面被覆工及（21N/mm2）を上回り、凍害により伝播速度が遅くなる超音

び下地付近の付着特性（強度）を測定した。調査地点は、波についても特に問題となる数値傾向は確認されなかっ各スパン及び下部工を合わせて 30 地点とした。

た。なお、静弾性係数と中性化深さで微細なひび割れや施

H24 年、H28 年、R4 年の調査は全ての個所で「合格」で工時の劣化コンクリートの残置などによるものと考えらあったのに対し、H26 年調査では 4 箇所、H25 年調査ではれる過少な値を示す供試体があるものの、強度低下は発生

全 31 箇所中 17 箇所（割合 55％）が「ＮＧ」と高い割合でしていないことから、躯体コンクリートの状態は特に問題あった。

はないと考えられる。(表.6)

原因としては、コンクリート表面の温度が低かった事や６．対策工法とその診断手法の適用性湿潤状態であったことに起因する接着剤の硬化不良が考(1) 対策工法の適用有効性及び耐久性
第1号水路橋で実施された対策工法のモニタリング結果えられる。
H28 年、R4 年の破断状況は、母材及び基材の何れかで強度2も 1.0N/mm 以上であり、劣化は無いものと判断できる。

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から、当該工法の選定目的を踏まえてその有効性及び耐久性について評価する。

SATOU Naoto-036-表.6

室内試験結果実施された各対策工法は、11年を経過する中で大きな変f) 断面修復工法（補強工法）状や強度低下は発生せず要求性能を満たしており、現時点摩耗の状態、コンクリート強度、付着強度等の測定結ではその有効性及び耐久性については問題がない。特に、果から劣化は確認されず、要求性能は満たされており有効

劣悪な環境条件を考慮すれば、現時点では各工法とも汎用性及び耐久性は高い。

性が高いものと判断される。ただし、各種強度等の低下傾向も一部確認されていることから、今後の劣化傾向の確認(2) 診断手法の適用性第1号水路橋で実施された対策工法のモニタリングが必要である。

結果から、モニタリング調査に用いた調査方法の適用性に

a) 靭性モルタルライニング工法（補修工法）
現時点では変形はなく、各種強度は基準値以上、摩耗量ついて評価する。
診断に用いた各調査手法は、強度把握、劣化変状の発も0.07～0.10mm/6ヵ年と特に問題はなく、要求性能は満たされており有効性は高い。ただし、耐久性においては、経生を把握することについての適用性に問題はない。

年的な浮きの発生と拡大が懸念されている。

a) 近接目視調査
対策工法の外観的変状（浮き、ひび割れ、欠損、変形、b) 表面含浸工（ケイ酸リチウム系、補修工法）
各種強度は基準値以上で特に問題はなく、要求性能は満歪み、漏水、変色、湿り、エフロレッセンス、錆汁等）をたされており有効性は高い。ただし、耐久性においては、調査し、他の調査手法と併用することで、対策工法の劣化経年的な浮きの発生と拡大が懸念される。

進行の状態の確認と要因の推定がしやすくなる等、基本とc) 躯体密実化注入工法（補修工法）なる調査であり不可欠である。

表面圧縮強度、各室内試験結果等から躯体コンクリートb) 現地測量
水路橋の対策工法には、たわみや横断方向の変形の抑の強度低下に結びつく兆候は今のところ確認されず、要求性能は満たされており有効性及び耐久性は高い。

制対策として選定された補強工法（eプレート工法、FRPグd) eプレート工法（補強工法）

リット工法＋PCM吹付工法）が含まれていることから、現地対策後11ヵ年が経過したが、現地測量や断面計測、スラ測量によって精度の高いたわみや変形を把握するのに必ント傾斜計測等の結果から側壁の変形は確認されておら要な調査である。

ず、要求性能は満たされており有効性及び耐久性は高い。

c) コンクリート強度（リバウンドハンマー法）
リバウンドハンマーによる圧縮強度測定は、補修材表e) FPCMグリイド工法＋PCM吹付工法（補強工法）
対策後11ヵ年が経過したが、現地測量や断面計測、スラ面強度の測定と確認のみであり、内部劣化等を総合的に把ント傾斜計測等の結果から側壁の変形は確認されていな握するためには、付着強度試験、ひび割れ・剥離・空洞化

い。また、摩耗やコンクリート強度についても劣化調査、中性化試験等の他診断手法との併用が必要となる。

は確認されず、要求性能は満たされており有効性及び耐久

なお、水路橋躯体のコンクリートの強度の確認には、コア性は高い。

抜きによる圧縮強度試験がより正確となる。

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SATOU Naoto-037-しかし、水路躯体に孔を空ける破壊試験のため、継続的h) コア抜きによる室内試験
採取コアにより圧縮強度試験、静弾性係数試験、中性化な試験の実施は弱点部となり得る。
d) 付着強度（建研式引張試験機による付着強度試験）

深さ試験、超音波伝播速度測定を実施したが、それぞれに対策工法とコンクリート躯体との間の付着性を確認

ついて対策工法と水路躯体コンクリートとの関連やそれすることで、浮きや剥離等の変状発生との相対的な因果関ぞれの劣化度合い、水路躯体のコンクリート強度等を確認係を把握することが可能となる。しかし、水路躯体のカッすることが可能であり、その適用性は高い。但し、付着試ティングや研磨を行う破壊試験のため、継続的な試験の実験と同様、破壊試験のため、継続的な試験の実施は弱点部

施は弱点部となり得る。となり得る。

e) 剥離調査（赤外線法）(3) まとめ

平成24年から平成26年までの調査では、浮き部と健全部に明瞭な差異が確認することができなかったが、R4年調査

対策工法については、一部の補修材の浮きや強度低下のでは最新の赤外線サーモグラフィを使用したことで、浮き傾向が見受けられるが、構造機能及び水利機能において問部と健全部に明瞭な差異が確認できた。近接目視調査と併題となるような状況には至っていないことから各工法とせて実施することで、浮き部範囲の精度向上が図れる。

も要求性能を満足した工法と評価できる。
また、診断に用いた各種調査手法についても、対策工法f) ひび割れ・剥離・空洞化調査（機械ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽ法）
圧縮強度を示すSTR値、表面劣化度合いを示すIndex値、を評価するに当たり、十分適用可能な診断手法と言える。

剥離浮きを示すSTAT値に区分し、躯体コンクリートの強度低下と各指標値との相関性を利用することで、圧縮強度の低下と、躯体コンクリートの強度低下、表面被覆材の材質的劣化もしくは浮きの発生の状況を確認することが可能である。また、STR値の分布状態の図化により、表面被覆材の劣化や浮きの発生の経年変化を視覚的に整理することが出来るなど、その適用性は高い。
但し、近年は測定精度が改善（旧型はV2、現行モデルはV4）されたコンクリートテスターが普及しており、測定精度が向上したことで表面の影響を受けにくくなり、より内部の状態を測定出来るようになっている。なお、旧モデル
はデリケートな測定器で、表面の影響を過度に受けてしまう傾向にあったものを改善したのが現行モデルのV4である。これにより、過年度より良好な状態を示す結果となる場合があるので、注意が必要である。
なお、機器の取扱説明書にもIndex・STAT値は参考値として取り扱う旨の記載があることから、今後はSTR値のみで評価することも視野に入れる必要がある。
g) 摩耗量調査（プレート法）
現時点ですり減り摩耗量の計測を簡便かつ正確に行う手法としては、水路に設置したSUS製の板のすり減り摩耗量を計測するプレート法以外にはない。ただし、測定方法
によっては測定誤差の影響が大きく発生する場合があり、水路に設置したプレートの剥がれ等のトラブルの発生も考えられることから、注意が必要である。

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