第 21 回 国土技術開発賞 優秀賞受賞

合成桁橋の RC 床版取替における急速撤去技術
Hydro － Jet RD 工法〔受賞者〕

阪神高速道路株式会社／飛島建設株式会社〔本稿執筆者〕 阪神高速道路株式会社
飛島建設株式会社

以下に，第 21 回 国土技術開発賞 優秀賞を受賞した「合成桁橋の RC 床版取替における急速撤去技術」を紹介します。

はしづめ

だいすけ

さ たけやすのぶ橋爪

開発の背景と現状の課題

なかやま佐竹 康伸，中山よしひさ

佳久

本技術は，①撤去作業の短縮，②通行止め期間の短縮，③周辺環境への配慮，をテーマに技術開発に取り組み，これらを実現したものである。
⑵

1.

大輔

従来技術及び類似技術と問題点（図− 1）
従来の合成桁橋の床版撤去は，鉄筋やずれ止め（スタッド）が密に配置されている桁上部を残し⑴

技術開発の背景て床版を切断し，細かく分割して撤去しなければ

阪神高速道路は，昭和 39 年に環状線（土佐堀ならず，残った桁上部の床版コンクリートの除去〜湊町）が最初に開通してから 50 年以上経過しにも時間が掛かるため，撤去工程が長くなってい全体の約 3 割で開通から 40 年以上が経過しておた。また，コンクリート破砕時の騒音・振動・粉り，構造物が高齢化している。さらに，大型車両塵による周辺環境への負荷も課題である。

交通量の増加や車両総重量の増加，凍結防止剤の近年普及しているワイヤーソーで鋼桁と床版を使用などによって，大きなダメージを受けている。

切断する工法は，鋼材が密に配置されている接合

こうした中で，阪神高速道路（株）では，構造部内部の状況を確認できないため，鋼桁を損傷さ物の健全性を永続的に確保し，高速道路ネットワせないようにワイヤーの位置を誘導する装置を設ークの機能を将来にわたり維持していくための抜けるなど慎重な作業が必要であり，大幅な工程短本的な対策として，大規模更新・修繕事業に着手

縮には至っていない。

している。この事業には，損傷を有する RC コン

このように，合成桁橋の RC 床版の更新事業でクリートの床版の更新が含まれているが，1960は，床版撤去に時間が掛かり，周辺道路での渋滞

年代初頭より建設が盛んとなった鋼コンクリートや周辺環境への負荷増大が社会問題となってお合成桁橋（以下，「合成桁橋」という）は，経済り，合成桁橋の RC 床版取替における急速撤去技的な橋梁形式として阪神高速道路でも数多く建設術が必要とされていた。

されており，経済性を追求した鋼桁に撤去時の作業荷重が作用すると不安定になりやすいなど，合成桁橋特有の床版更新の難しさを有している。

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建設マネジメント技術

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図− 1

従来技術および類似技術と開発技術の工法比較

性能を確保することで交通供用を継続させること

2.

合成桁橋の床版撤去技術の開発が可能となる。通行止め実施後は，仮補強材を取り外してスタッドを切断することで，速やかにコ⑴開発技術の概要（図− 2）

ンクリート床版と鋼桁を撤去できることとなる。

従来技術での合成桁橋の床版撤去において，手以上のように床版撤去の準備作業として事前に床間が掛かり問題となっている鋼桁と RC 床版の接版と鋼桁を分離し，撤去開始までの期間，交通供合部（以下，「接合部」という）の除去に，ウォ用を継続できる技術は他に例がない。

ータージェット（以下，「WJ」という）を活用す

WJ による接合部の除去は 50 mm ± 5 mm のることとした。まず，交通供用下の床版下面より精度で均一に除去でき，床版厚さの範囲を損傷さ接合部を WJ にて斫り，鋼桁上のずれ止め（スタせることがない。また，仮補強材は容易に設置・ッド）を全延長線にわたって 50 mm 程度露出さ撤去できる構造としており，撤去工程の負担となせ，鋼桁と RC 床版を分離する。続いて，露出さらず，事前に鋼桁と RC 床版が分離されているた

せたスタッドに鋼製補強材と特殊モルタルとで構め，合成桁橋の床版撤去に伴う通行止め期間を従成される仮補強材を装着し，合成桁橋として構造

来の 1/2 以下，床版のブロック撤去に掛かる工程

図− 2

開発した技術の概要
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に限っては 1/3 に短縮することが可能となった。

XY 斫り装置と WJ 装置の技術改良 ･ 組合せにより，移動架台付き WJ 装置（写真− 1）を開発し⑵接合部コンクリート除去時の構造安全性た。WJ 装置のノズルは切削するコンクリート面

本工法は，橋面を交通供用しながら作業可能なに正対する向き（90°）に固定し，ノズルを切削ことが特徴であるが，鋼桁と RC 床版の接合部のする接合部内部へ挿入することで，上フランジ幅ハンチコンクリートを WJ で除去した合成桁（以の接合部のコンクリートを短時間で除去すること下，「不完全合成桁」という）は，合成構造が不ができる。接合部の切削は，以下の 3 つの STEP完全となることが懸念されるため，その構造的なに分けて施工する（図− 3）。

影響を三次元弾性 FEM 解析で検討した。
解析の結果，接合部のコンクリートを除去した

RC床版（鋼板補強）

WJノズル

状態の不完全合成桁は，交通量の多い高速自動車道で適用される B 活荷重作用時に，鋼桁と床版WJ装置のずれ変形に起因するせん断力により，スタッド
鋼桁に降伏応力の 3 〜 4 倍程度の曲げ応力が発生する
ものの，鋼桁，RC 床版については応力が若干増接合部コンクリート加する程度であり，許容応力度は満足した。
したがって，スタッドを曲げ降伏させなけれ

写真− 1

移動架台付き WJ 装置

ば，接合部除去時の構造安全性を確保できる（鋼桁と RC 床版は許容応力度を満足している）ため，接合部除去により露出したスタッドの補強方法（仮補強材）の開発を目指した。

STEP‑1
橋軸方向（水平）に WJ 装置を移動させて接合部ハンチコンクリート表面を斫り，直近のスタッドを露出させてスタッド配置を確認する。

⑶

WJ を用いた接合部コンクリートの除去技術の開発

WJ 装置をスタッド間で反転往復させながらノ橋軸方向と橋軸直角方向への移動を制御できる

図− 396

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STEP‑2ズルを挿入し，鋼桁上を高さ 50 mm 程度で貫通3 つのステップによる WJ 施工

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するまで切削する（写真− 2）。

間にモルタルを充填して，活荷重作用時の鋼桁と床版のずれ変形を抑制する構造とした。さらに，

RC床版

スタッド

鋼桁の上フランジをオーバーハングする部材を鋼製補強材に設けて支点ボルトにて締め付けることで，スタッドが負担するせん断力の低減を図って50 mm程度いる。また，鋼製補強材は 3 ピースで構成され，組立時の背面パーツの差し込みが容易な形状とし，解体用ボルトを差し込むだけで解体できるな

鋼桁

写真− 2

接合部コンクリートの除去状況

STEP‑3

ど，組立・解体が容易な構造としている。
②特殊モルタルの性能
鋼製補強材とスタッドの空隙を埋める特殊モルノズルを T 字型（又は L 字型）に変更し，スタッド前後に残ったコンクリートを切削する。

タルは，可塑性を有する高強度無収縮モルタルを開発した。鋼製補強材前面から注入することで，鋼製補強材内部とコンクリート床版との隙間を以上の 3 つの STEP に分けて施工することで隅々まで充填でき，作業の翌朝（ σ15 時間程度）切削と排出の作業効率が向上し，上フランジ幅には 40 N/mm2 の強度を発現する。可塑性を有250 mm の場合の日施工量 L ＝ 2.5 m を達成し，することで充填完了後の空隙の発生を防ぎ，鋼桁使用水量を 4 m3/ 日程度まで削減できた。また，と仮補強材，RC 床版の一体性を確保する。

WJ 装置のノズルを接合部内部に挿入すること③で，発生する作業騒音の低減が図れた。

大型供試体試験による仮補強材の性能検証
不完全合成桁における仮補強材の効果は，図−5 に示す実物大規模の大型供試体の載荷試験で検⑷仮補強材の開発証した。試験ケースは，ハンチ除去前（CASE1；①鋼製補強材の構造合成桁），ハンチ除去後仮補強時（CASE2；補強

仮補強材は，鋼製補強材とスタッドとの空隙を済 不 完 全 合 成 桁 ）， ハ ン チ 除 去 後 無 補 強 時

埋める特殊モルタルで構成される。仮補強材は図（CASE3；不完全合成桁）とし，CASE2 および− 4 に示すように，最外側スタッドを鋼材で囲CASE3 における最大荷重は，無補強時のスタッみ，鋼材とスタッドの隙間および鋼材と床版の隙ド降伏荷重の 4.5 倍（900 kN）とした。また，
CASE2 における仮補強総耐力が，CASE3 の最スタッド

背面ピースＡ
背面ピース B

大荷重時にスタッドに生じるせん断力の総和を上回るように，仮補強材の組数を配置した。仮補強材の設置により，上フランジのひずみが特に抑制されるとともに合成桁（CASE1）に近い挙動を鋼桁検証できた。
注入孔

上フランジ

前面ピース

ボルト接合

・仮補強材は，鋼製補強材と特殊モルタルで構成される・鋼製補強材は 3 つのピースからなり，スタッドを囲むように配置する
・前面の注入孔から特殊モルタルを充填し，鋼桁と床版を一体化する

図− 4

鋼製補強材の構造⑸

吊り足場の防水構造の開発
床版取替工事では主に吊り足場を使用するが，WJ 施工では足場床面，特に吊りチェーン周りの漏水対策が求められる。そこで，漏水検知機能を備えた吊り足場の防水構造を開発した。主な特徴，ならびに施工状況を写真− 3 に示す。
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荷重

CASE1（上フランジ）
CASE2（上フランジ）
CASE3（上フランジ）
載荷ケース

CASE1（下フランジ）
CASE2（下フランジ）
CASE3（下フランジ）

仮補強材にて上フランジのひずみが特に抑制され，合成桁（CASE1）に近い挙動となった・CASE1：最大荷重 750 kN
接合部コンクリート撤去前
荷重（・CASE2：最大荷重 900 kN※
接合部コンクリート撤去後・仮補強材あり
・CASE3：最大荷重 900 kN※接合部コンクリート撤去後・仮補強材なし)

kN※900 kNはスタッド降伏荷重の 4.5倍の荷重

圧縮（上フランジ）

引張（下フランジ）

鋼桁ひずみ（μ）

図− 5

鋼製補強材の性能確認試験（大型供試体実験）

漏水検知センサー（チェーン部）

吊り足場床面に型枠を設置
シリコン充填

型枠にAs防水シートを敷設型枠にAs防水シートを敷設

写真− 33.
⑴

漏水検知センサー（床面部）

吊りチェーン部

防水・防音型吊り足場構造‌床版更新工事への開発技術の‌適用

更新工事の概要は 6 径間の単純合成桁であり，1970 年（昭和 45年）に供用開始し，現在までに約 50 年が経過している。供用から 12 年後の 1982 年（昭和 57 年）には，疲労対策として床版下面に厚さ 4.5 mm の

平成 30 年に阪神高速道路 15 号堺線の玉出入路鋼板を接着する補強を実施している。それから約において，阪神高速道路として大規模更新・修繕30 年後の点検で，鋼板に広範囲の浮きが確認さ事業における最初の床版取替工事を行った。玉出れ，これを受けて実施した詳細調査で，床版内部入路は，橋梁部と土工部から構成される。橋梁部に水平方向のひび割れが面的に発生していること

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が確認された。更新工事の内，本線側 3 径間に開発技術を適用した。
床版撤去に先立ち，橋面上の施工幅が狭く大型クレーンの配置が困難なため，高欄を先行して撤去し，床版の撤去重量を軽減した。高欄を切断・撤去する際は，接合部に仮補強材を設置した状態でクレーンを設置するため，三次元 FEM 解析を実施し，鋼桁の補強を行うことなく撤去する径間

写真− 6

ずれ止め（スタッド）の切断内にクレーンを設置できることを確認した。
高欄撤去後，接合部の仮補強材を取り外し，床⑵適用効果版を切断した（写真− 4）。床版の搬出は，隣接①防水・防音効果する径間にクレーンを据える計画とし，床版搬出

防水・防音型吊り足場は，高性能な漏水検知装時の鋼桁補強が不要であることを解析で検証し置を備え，道路や鉄道，河川との交差部や商業施た。床版の切断は主に橋軸直角方法に行い，クレ設の上部に架かる橋梁での適用が可能である。作ーン能力を考慮し，できるだけ大きく切断し，搬業時の防水機能のみならず，作業終了時の水洗い出回数が少なく効率的に作業できるように計画し洗浄が可能であり，常に清掃が行き届いた環境をた。床版を吊った後，スタッドを切断し，床版を維持することで，粉塵の発生による周辺環境の悪搬出した（写真− 5）。スタッドの切離しにプラ化を防止できる。12 mm 合板に As 防水シートをズマ切断機を適用したことで，1 本当り 10 秒以貼り付けた床面の防音は約 20 dB の低減効果が下で切断でき，鋼桁への熱伝達の抑制，作業時間あった。の短縮が図れた（写真− 6）。

②

撤去工程の大幅な短縮
本工法を用いた場合の床版撤去は，従来工法の半分以下の工程で実施できる。床版の撤去に先立
ち，供用下で鋼桁上のずれ止め（スタッド）を全延長にわたって 50 mm 程度露出させるため，通行止め後はスタッドを切断するだけで速やかに床版を撤去できる。また，鋼桁位置に関係なく床版を切断することができ，撤去ブロック数を少なくできる。以上によって，通行止め後の撤去工程の
写真− 4

コンクリートカッターでの床版切断大幅な短縮が可能となることを確認した。
径間長 20 m，2 主桁，1 径間では，桁上コンクリートを手斫りする従来工法では通行止めは 18日だが，本工法では 9 日に短縮できると試算していた。玉出入路での実施工では，径間長 22 m，2 主桁，3 径間の床版撤去を昼間施工（8 時間）のみで，20 日間で完了した（1 径間当り 7 日間）。

4.
写真− 5

隣接径間からの床版撤去

ま と め

今回紹介した技術によって，高速道路の通行止
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め期間の短縮が行え，社会的な負荷の低減が図れ‌ 川端康夫，佐藤彰紀，中山佳久，吉田啓助：合成桁3）ることを確認した。高速道路の床版更新工事は

橋の RC 床版取替におけるウォータージェットを用いた急速撤去技術の開発（その 2：施工技術の開発と試

20 日〜月単位での通行止め等の大規模な交通規験施工）， 第 73 回 年 次 学 術 講 演 会， Ⅵ 部 門 -329，制を繰り返すことによって実施されることが一般的であるが，本技術の適用によって，交通規制期間の短縮，規制回数の低減，施工範囲の拡大が可2018.
【プロジェクトデータ】
橋名：‌阪神高速道路 15 号堺線玉出入路橋

所

在：大阪府大阪市西成区玉出西

低減できることに加え，WJ 作業で発生する騒音

橋長：66.0 m

は，吊り足場床面の防水および側面の防音設備に

支 間 長：22.0 ＋ 22.0 ＋ 22.0 m

能である。また，環境面においても，床版撤去時の斫り作業が不要となるため，騒音の発生時間をよって抑制できることを確認した。
今後は，更新床版の設置を含む工事全体の工程

既設床版撤去構造形式：単純鋼鈑桁
荷重：B 活荷重

事 業 主：阪神高速道路（株）

を見直すことで，更なる通行止め期間の短縮を目

適用示方書：道路橋示方書・同解説（平成 24 年 3 月）

指していく必要がある。

施

同企業体（株）オリエンタルコンサルタンツ
施工協力：‌構造解析：【参考文献】W J 斫 り：第一カッター興業（株）

1）‌ Yojiro Murakami, Takashi Kosaka, Akinori Sato,（株）大阪防水建設社，日防水型吊り足場：‌Seisuke Muragishi, Kimio Saito, Yasuo Kawabata:綜産業（株）

Design and Construction of UHPFRC Deck for（株）ティ・ビー・シー・ダイヤ
床版撤去：‌Replacement of Deteriorated Concrete Slab，40th
IABSE Symposium2）‌ 佐藤彰紀，橋爪大輔，石塚健一，佐竹康伸：合成桁
橋の RC 床版取替におけるウォータージェットを用いた急速撤去技術の開発（その 1：概要と構造検討），
第 73 回年次学術講演会，Ⅵ部門 -328，2018.

100 建設マネジメント技術

建マネ2001_10_国土技術開発賞_三.indd 100工：‌飛島建設（株）・第一カッター興業（株）共モンド
メーカー：特殊モルタル：デンカ（株）
プラズマ切断機：（株）アクティオ
工期：‌平成 29 年 11 月〜平成 31 年 1 月（既設床版撤去）

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