第19回

鋼構造と橋に関するシンポジウム論文報告集（2 0 1 6 年 8 月）

土木学会

኱つᶍᨵ⠏࡟ࡼࡾᐇ⌧ࡋࡓୖ㔝ᮾிࣛ࢖ࣥUENO TOKYO LINE REALIZED BY THE LARGE-SCALE RENOVATIONᒣ⏣ṇே* 㸪➉ᕷඵ㔜Ꮚ**Masato YAMADA and Yaeko TAKEICHI

ABSTRACT

Ueno Tokyo line construction project enables the direct link between

Utsunomiya, Takasaki, and Joban line to Tokaido line. According to the change ofseismic design code considering Level 2 seismic design wave by the Southern Hyogo
Prefecture Earthquake in 1995, we developed a new method of reinforcing existingstructures. Also, under narrow and severe construction condition neighboring
conventional lines and being just above the Shinkansen lines, steel members and girders
were erected. For steel members erection, we contrived ways to carry members, andconducted various studies to ensure earthquake resistance and erection accuracy. For
girder erection, we used the movable erecting machine designed on fail-safe concept andcompleted it safely while securing the pe rformance of seismic durability.

KEYWORDS : ࢫࣃ࢖ࣛࣝ⿵ᙉ㸪㕲㦵ᯫタ㸪᱆ᯫタ    

Spiral rebar reinforcement, steel members erection, girder erection㸯㸬ࡲ࠼ࡀࡁ JR ᮾி㥐㹼ୖ㔝㥐㛫ࡣ㸪ᒣᡭ⥺࠾ࡼࡧி὾ᮾ໭⥺࡛⤖ࡤࢀ࡚࠸ࡿࡀ㸪Ᏹ㒔ᐑ࣭㧗ᓮ࣭ᖖ☬⥺࡟ࡘ࠸࡚ࡣୖ㔝㥐Ṇࡲࡾ࡛㸪ᮾி㥐࡟┤᥋஌ࡾධࢀࡿࡇ࡜ࡀฟ᮶࡞࠸≧ែ࡜࡞ࡗ࡚࠸ࡓࠋᮏࣉࣟࢪ࢙ࢡࢺࡣ㸪ᮾி㹼ୖ㔝㛫࡟⥺㊰ࢆᩜタࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾ㸪᪂ࡓ࡟ࡇࢀࡽࡢ㊰⥺ࢆ┤᥋ᮾி㥐࡟஌ࡾධࢀ㸪ᮾᾏ㐨⥺ᮾி㥐㹼Ᏹ㒔ᐑ࣭㧗ᓮ࣭ᖖ☬⥺ୖ㔝㥐㛫ࢆ」⥺࡛⤖ࡧ㸪┤㏻㐠㌿ࢆྍ⬟࡜ࡋࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿࠋ
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大規模改築により実現した上野東京ライン

1 上野東京ラインの概要—新幹線直上での鉄骨・桁架設，既設構造物の補強 —2 既設構造物の補強
3 新幹線直上での鉄骨及び桁架設
4 まとめ
東日本旅客鉄道株式会社

報告内容

上野東京ラインの概要

1 上野東京ラインの概要

前 橋

高 崎

宇都宮線

高崎線

川 越

上野駅止まり
柏池 袋
上 野
新 宿
東 京

上野・東京間 新線

4 まとめ

山手線混雑率 200％超
新木場
千 葉

品 川

川 崎
Page 3

いわき
水 戸

常磐線
赤 羽

2002年12月
埼京線
八王子
りんかい線直通

3 新幹線直上での鉄骨及び桁架設

黒 磯

宇都宮・高崎・常磐線は大 宮

2001年12月
湘南新宿ライン
運行開始

2 既設構造物の補強

宇都宮

蘇 我

横 浜
熱 海

上野東京ライン構造概要

上野東京ラインの概要
前 橋

高 崎

高崎線

宇都宮線

黒 磯

宇都宮

位置平面図大 宮

宇都宮・高崎線が東海道線に直通

上野方

東京方

いわき
川 越

水 戸
常磐線

赤 羽

線路改良部
（0.9km）

柏山手線
京浜東北線

常磐線が品川駅に乗り入れ

池 袋

東京駅

東京方AP部（0.35km）

新線整備

新 宿

神田駅

線路改良部
（1.6km）
秋葉原駅

東北新幹線

上 野
八王子

高架橋新設部（1.3km）

重層部（0.6km）

秋葉原方AP部（0.35km）

上野東京ライン（高架橋新設部1.3km）
東 京
新木場
品 川

川 崎
横 浜
熱 海

東海道線

千 葉

2015年3月14日
上野東京ライン開業
蘇 我

Page 6- 119 -重層部工事フロー

上野東京ライン構造概要

上野東京ライン

既設構造物補強
搬入

鉄骨架設
搬入

新幹線

新幹線

ＲＣ構造

新幹線

京浜
南行線

上野東京ライン
東北縦貫線

京浜
南行線

軌道工事

ＲＣ構造

既設構造物補強

Ｓ構造

京浜南行

PC桁・鋼桁PC桁ﾌﾞﾛｯｸ桁(PC桁)
製作(工場)

防音壁設置

上野東京ライン
東北縦貫線
上野東京ライン
東北縦貫線

鉄骨製作
(工場)

防音壁

PC桁・鋼桁架設

桁架設

新幹線

電気工事

京浜
南行線

完成

報告内容

鉄骨架設

上野東京ライン（高架橋新設部1.3km）

既設構造物設計時と今回の耐震設計上の違い

1 上野東京ラインの概要

既設構造物設計時（平成3年供用開始）

2 既設構造物の補強

新設部分

新幹線

3 新幹線直上での鉄骨及び桁架設

既設部分

4 まとめ

既設構造物設計時及び今回共に構造系全体で設計

上野東京
縦貫線
ライン

設計基準
・建造物設計標準【地震動 250gal】
今回の重層化設計時

設計基準
・鉄道構造物等設計標準(耐震設計 平成11年)【L1地震動 350gal】【L2地震動 1800gal】

Ｇ３
地盤

兵庫県南部地震を受け考慮すべき地震動が大きくなった

Ｌ１地震動：構造物の設計耐用期間内に数回程度発生する確率を有する地震動
Ｌ２地震動：構造物の設計耐用期間内に発生する確率は低いが非常に強い地震動

Page 9重層部の状況

既設鋼ラーメン橋脚・橋台の補強

高架（橋脚）下には、店舗が密集角形鋼管柱内部に施した補強⇒橋脚外側の補強は難しい

柱内部から施工が可能な方法を検討⇒CFT化による耐荷力向上⇒変形性能の向上を目指した
スパイラル鉄筋補強

柱鋼管内で施工可能な補強方法の検討が必要○：スパイラル鉄筋
柱断面

充填ｺﾝｸﾘｰﾄ

21.0N/mm2

スパイラル鉄筋配置区間≒2D
D＝900～1400mm
スパイラル鉄筋
神田駅付近

橋脚（SP1）- 120 -

既設鋼ラーメン橋脚・橋台の補強

既設鋼ラーメン橋脚・橋台の補強

スパイラル補強の効果
部分溶け込み溶接（全試験体共通）

鉛直荷重

9コンクリート充填＋スパイラル鉄筋

新幹線

96382

37
51160940

基礎荷重・変位曲線

新設部分

⇒鋼材のみ

35

既設柱部分

CASE-1

鋼ラーメン
柱補強

1040

試験体スタッド（角形鋼管）

上野東京ラインスパイラル鉄筋

400

9水平荷重
反力壁

柱内部をスパイラル鉄筋やコンクリートで補強し，変形性能を向上することで，耐震性能を満足

断面（1/3縮小モデル）

交番載荷試験

CASE-3

コンクリート充填

コンクリート充填

スパイラル鉄筋によって、内部コンクリートを拘束し、変形性能が向上

鋼断面

反力床(mm)
CASE-2

Page 14

既設鋼ラーメン橋脚・橋台の補強

既設鋼ラーメン橋脚・橋台の補強
耐震補強方法の実施状況

試験後の鋼管内部の状況
CASE-2

CASE-3

ｺﾝｸﾘｰﾄ充填のみ

ｺﾝｸﾘｰﾄ充填＋ｽﾊﾟｲﾗﾙ鉄筋

直径200 or 250mm

鋼管内の配置状況

スパイラル鉄筋

鋼管内への鉄筋搬入

充填ｺﾝｸﾘｰﾄの粉砕化

ｽﾊﾟｲﾗﾙ鉄筋で囲われた内部のｺﾝｸﾘｰﾄは健全な状態

人力作業でスパイラル鉄筋を設置後，コンクリートを充填

既設ＲＣ高架橋基礎の耐震補強

基礎スラブを活用した基礎の耐震補強
仮土留め・掘削工を不要とした耐震補強工法を新たに構築

既設構造物の利用には基礎の耐震補強が必要

従来の耐震補強工法○基礎の補強を行うためには掘削仮土留め工実施のため、大規模な施工空間が必要
Ａ

A-A断面図：新設高架橋を継足す箇所：新設・増設部：既設構造物

提案した耐震補強工法

基礎スラブ増フーチング

上野東京ライン

ＧＬ

仮土留め

ＧＬ

掘削
小口径杭

Ａ

既設杭

東京方アプローチ部

既設の杭では地震時の水平力に耐えられない- 121 -

既設杭

増杭

デメリット

メリット

■掘削工・仮土留め工が必要■掘削工・仮土留め工・増ﾌｰﾁﾝｸﾞが不要■増ﾌｰﾁﾝｸﾞが必要■狭隘な箇所での施工可能■大規模な施工空間が必要■地震時水平力を基礎スラブに負担

耐震補強法でヒントにした被害事例

基礎スラブを活用した耐震性能検討
基礎スラブにより補強により十分な耐震性能を確保○新潟県中越地震での被害事例＜高架橋断面図＞

求められる耐震性能

1

基礎スラブ0.8（t=150mm）

水平震度

補強後

×

GL

0.6
基礎スラブバネ

杭の破壊

高架橋柱

基礎スラブにより拘束され、柱上部のみせん断破壊

×

地中柱の地盤抵抗0.4

フーチングの前面抵抗

0.2
引張側 中列 押込側

00100

200

300

400

×：せん断破壊した箇所

変位(mm)

報告内容

高架橋被害

鉄骨・桁架設の施工条件

1 上野東京ラインの概要
2 既設構造物の補強
3 新幹線直上での鉄骨及び桁架設
4 まとめ

新幹線直上での鉄骨桁架設
列車運行終了後約３時間３０分で施工を実施
保守作業間合新

新幹線直上での架設

幹０時

１時

２時

３時

４時

５時

線

在来線(京浜東北)

約3時間30分の間合いでの架設
⑧⑨
⑤ ③④

①

⑦⑥

A-A断面

A-A断面

②

鉄骨架設

①橋脚・橋台の鉄骨架設

③⑧④

⑨⑤

⑦⑥

鉄骨架設状況 (新幹線軌道内)

既設構造物

京浜東北線
南行

・新幹線軌道内からのクレーン架設
・分割架設（263部材）
架設期間：約2年2ヶ月

夜間短時間での架設を実現- 122 -

鉄骨架設

新幹線軌道内への鉄骨部材及び重機の搬入出

鉄骨部材の架設順序

落込み閉合部材
J1ex.橋脚

6隅角部（2部材）

J5

横J35J47

工事用台車留置線3J7１梁（3部材）

2J6J8既設構造物○16橋脚・橋台
鉄骨総部材数：263部材
鉄骨総部材重量：2540ｔ
部材ブロック重量：5～20t

J24新設構造物

柱部材（2部材）

各部材同士の接合

鉄骨部材
仮置スペース

東京駅新幹線23番線の南側

Page 26

新幹線軌道内への鉄骨部材・クレーンの搬入

移動式制走堤工事用台車編成

動力台車

東京駅

クレーン運搬台車

（昼間）
車止め機能

鉄骨運搬台車Page 28

移動式制走堤稼働中

移動式制走堤稼働完了
東京駅

東京駅
（夜間）
本線と接続

Page 29

Page 30- 123 -

新幹線本線への乗入れが可能

仮ボルト締めについて

鉄骨吊上げ・設置【土木工事標準仕様書】

仮締めﾎﾞﾙﾄは、本接合のﾎﾞﾙﾄと同軸径の普通ﾎﾞﾙﾄ
締付け本数はその部分のﾎﾞﾙﾄ数の25％以上
J1

【目的】

当夜のﾎﾞﾙﾄ締めに要する時間の短縮を図る ⑥J2④J3⑤J4⑦J5③J7【方針】

閉合部材片側締結時の柱基部の断面力を算出 ①
最小ﾎﾞﾙﾄ本数（玉掛外し可能）本数を設定②J8J6【仮締めボルト】
高力ボルトを使用【最小ボルト本数】
総ボルト本数の14%に設定

雨天時の仮ボルト締めについて

照査断面（柱基部）

仮ﾎﾞﾙﾄ締め状況

架設日が限定されており雨天時の架設中止は困難⇒雨天時の架設（高力ﾎﾞﾙﾄによる仮ﾎﾞﾙﾄ施工）の可否を検討＜浸水施工試験を実施＞• 母材および添接板を浸水させた後に高力ボルト締結を行い引張試験を実施⇒すべり係数を確保できることを確認（すべり係数 ⇒ 乾燥時：0.56，浸水後：0.52）

雨天時の施工を実施
仮ボルトは本設ボルト施工時にすべて交換（晴天時に施工したﾎﾞﾙﾄを含む）

母材および添接板の浸水 ⇒

引張試験

架設精度管理J1⑥J2④架設精度管理J3⑤

既設仕口への継ぎ足しによる誤差の蓄積

J4⑦③J5J7J2④⑤J4③J7

閉合部材は10mmの斜角を設けた逆台形
1010①⑦J3J5②⑤J6⑥

閉合部材は10mmの斜角を設けた逆台形
10①

既設仕口への継ぎ足しによる誤差の蓄積

落込み間隔
J1③⑤J6J810②⑦③J8

仮組検査の部材測定結果＋出来形寸法を測量
片側の添接板の形状及びボルト孔の加工に反映
間違いなく当夜で閉合部材を （必要に応じて）現地仕口の測量結果
架設想定図の作成
・落込み遊間：部材長+10mm以上を確認

架設可能な体制で架設を実施- 124 -

鉄骨架設状況2009年9月１日～2011年10月18日

全263部材架設完了

新幹線直上での桁架設
列車運行終了後約３時間３０分で施工を実施
保守作業間合
新幹

０時

１時

２時

３時

４時

５時

線

新幹線直上での架設

約3時間30分の間合いでの架設
PC桁架設状況 (新幹線軌道内)②ＰＣ桁・鋼桁の架設PC箱桁諸元
・形式：単純桁・連数：１７・支間：約20m～40m
・架設重量：約320ｔ～590t

在来線(京浜東北)

架設機

鋼桁諸元
・形式：単純桁・連数：２・支間：約60m(Gd-1)
約45m(Gd-2)
・架設重量：約550ｔ、約380t
PC桁

新幹線直上での桁架設の特徴

桁架設の施工ステップ

桁架設機概要

新幹線直上への「PC桁架設」

架設機最大重量：約1700t

STEP1

架設機最大高さ：約20m● プレキャストPCブロックを地組・緊結しPC桁を製作

吊りガーダー
PC桁

新幹線
在来線架設機最大長さ：約210m

桁最大長さ：60m
桁最大重量：600t

営業する新幹線直上かつ在来線が隣接する環境下
巨大な移動式特殊大型架設機械
2年5ヶ月間もの長期間
線路縦断方向の約750mにわたって桁を架設する- 125 -

架設機

走行ガーダー

桁架設の施工ステップ

桁架設の施工ステップ

新幹線直上への「PC桁架設」

新幹線直上への「PC桁架設」

STEP2● PC桁を台車で移動● 走行ガーダーに載せて吊りガーターに装着
吊りガーダー
PC桁

STEP3● 吊りガーダーでPC桁を吊り上げ● 走行ガーダーを送出

走行ガーダー
PC桁架設機

吊りガーダー

走行ガーダー

架設機

桁架設の施工ステップ

桁架設における安全対策

桁の落下防止対策強化による列車運行のリスク低減

新幹線直上への「PC桁架設」
STEP4

一般的な桁架設工法● PC桁を吊りガーダーで降下● PC桁を橋脚・橋台に架設架設する桁が列車直上に直接張り出す
手延機

PC桁

吊りガーダー

走行ガーダー

本工事での桁架設工法

架設する桁を走行ガーダー上に載せる
２重の落下防止対策

ＰＣ桁架設機走行ガーダー

桁架設における安全対策

桁架設における安全対策

架設機自体の落下防止対策強化による列車運行のリスク低減
Kh=0.8

手延機の中を走行ｶﾞｰﾀﾞｰが通過する構造

手延機と走行ｶﾞｰﾀﾞｰがお互いを支える構造

Kh=0.2

架設機自体の落橋に対して２重系の構造- 126 -上

震度5強が発生架設機・桁に大きな影響なし
耐震対策の妥当性を確認できた

報告内容

まとめ

1 上野東京ラインの概要

・狭隘箇所で施工可能な耐震補強方法を提案、開発し、既設構造物の有効活用を実現

2 既設構造物の補強
3 新幹線直上での鉄骨及び桁架設・列車運行密度の高い狭隘箇所での安全な施工を実現

4 まとめ

今後の展望

・今回提案した耐震補強方法は，既設構造物改築工事を行うための一助となる．
・都市部の狭隘箇所で構造物を構築する
今回の技術は，今後の都市部におけるインフラ整備に大きく貢献できるものである．
御清聴ありがとうございました- 127 -