技報第 30 号

2021

損傷要因分析を踏まえた鋼製高欄の構造改良
阪神高速道路(株)管理本部管理企画部保全技術課
阪神高速道路(株)管理本部管理企画部保全技術課
阪神高速技研(株)技術部設計課
阪神高速技研(株)技術部技術課
阪神高速技研(株)技術部設計課

徳増健
西川 彰一
諸角治
正木 健太
今倉 優樹

………………………………………………………………………………
要旨

阪神高速では，橋梁の軽量化や施工の簡便化を目的に鋼製高欄を継続的に採用してきたが，設計思想や構造遍歴を取りまとめた資料は少なく，また従前より高欄内部に顕著な腐食や孔食などの損傷は報告されていたが，近年では損傷が顕在化していることから，「鋼製高欄取替検討会」を立ち上げ，既設鋼製高欄の損傷要因分析や維持管理面での課題を抽出した上，新型鋼製高欄構造の検討を進めてきた．
本稿では，既設鋼製高欄の構造遍歴や損傷要因分析結果，新型鋼製高欄構造の検討経緯を報告すると共に，鋼製高欄取替工事に従事する設計者，作業員ならびに管理者が，「設計思想」「取替工事時に必要な作業内容」「維持管理手法」等を把握できるよう新たに制定した「鋼製高欄取替マニュアル」の制定経緯を報告する．
キーワード:鋼製高欄，腐食，新型鋼製高欄, 鋼製高欄取替マニュアル

はじめに類や損傷原因の分析結果，ならびに検討結果を踏まえて作成した新構造案や，既設構造を新構造に

阪神高速の設計基準上は，壁高欄及び中央分離孔食

鋼製高欄支柱帯に対し，原則鉄筋コンクリート製を採用することを定めているが，上部工全体の死荷重軽減や施工時間の短縮を目的に，大規模交差点や鉄道交差部などでは，鋼製高欄が過年度より広く採用されてきた．一方で1973年以降，腐食・孔食など損傷緊急措置としてボルト設置事例(写真-1)が数多く報告されていたが，近年，損傷の重篤化傾向がみられることから，従前と異側面板腐食による溶接部われなる対応策が求められている．
しかしながら，既設鋼製高欄腐食に対する補修対策等に関する文献は見られるが，構造を系統分類した上，課題抽出や損傷原因を検討した文献は現時点で確認されない.そこで本稿では，構造分- 102 -

補修時設置のハンドホール

写真-1 鋼製高欄の腐食損傷

取り替える指針となるべく制定した『鋼製高欄取替マニュアル』について報告する．

１．既設鋼製高欄構造分類
阪神高速では1960年代より鋼製高欄が採用され，現在中央分離帯部を含めると620レーンある．そ

写真-2 タイプⅠ『鋼製地覆無・横梁無 構造』の多くは鋼床版上に壁高欄方式で設置されているが，以下に採用の多い構造分類を示す．
点検困難箇所

1-1 タイプⅠ：鋼製地覆無・横梁無構造
阪神高速発足初期に比較的採用実績の多い「鋼床版設置・鋼製地覆無・横梁無」構造を写真-2，図-1に示す(以下「タイプⅠ」と呼ぶ)．タイプⅠ

は，鋼製の地覆部を設けない代わりに，高欄設置

図-1 タイプⅠ『鋼製地覆無・横梁無 構造』

後，コンクリートブロックにより地覆を形成している．また『高欄支柱－鋼床版』部をボルトで接合し，『側面板同士の接合』『鋼製高欄側面板と鋼ボルト腐食床版の接合』部は現場すみ肉溶接で接合した構造が採用されている．
タイプⅠの高欄幅は175mm以下の事例が多く，その場合ボルト間隔の関係から『高欄支柱－鋼床ボルト・ナット孔食版』の接合ボルトの約半分が，高欄外の地覆コン

写真-3 鋼製高欄外ボルト孔食・腐食状況

クリートブロック下に設置される．このボルトを点検するには，地覆コンクリートブロックの撤去が必要であるため，実質的に点検不可視箇所となっている．写真-3に地覆コンクリートブロック下の接合ボルトの損傷状況事例を示す．
1-2 タイプⅡ：鋼製地覆有・横梁無構造

写真-4 タイプⅡ『鋼製地覆有・横梁無 構造』

タイプⅠ以降に採用実績が多い，「鋼床版設置・鋼製地覆有・横梁無」構造を写真-4，図-2に示す(以下「タイプⅡ」と呼ぶ)．タイプⅡは，『高欄支柱－鋼床版』部をボルトで接合し，『高欄側面板－鋼床版』部は現場すみ肉溶接で接合した構造が採用されている．タイプⅠと異なり，支柱ボルトは鋼製高欄内に設置されているため，高欄内部点検の際に支柱ボルトを点検することは理論上可能である．但し，現状は点検孔設置数や高速道路規制時間等により容易には点検できないた- 103 -

腐食発生しやすい

図-2 タイプⅡ『鋼製地覆有・横梁無 構造』

め，定期的に全ての支柱ボルトを点検することは

２．既設鋼製高欄の点検と損傷事例困難である．またタイプⅡは構造上，地際部(地覆部と舗装面との接点)は，路面清掃車のブラシ

2-1 鋼製高欄内部点検方法

による塗装剥離や，雨水や凍結防止剤が溜りやす

鋼製高欄内部点検は，側面板に点検孔を設けたいことなどから，腐食・孔食が発生しやすいため

上，ビデオスコープにより損傷・腐食状況を確認

管理上留意が必要である(写真-5)．

(写真-7)しているが，以下の理由から，点検効率は芳しくなく，点検不可視箇所が存在する．

1-3 タイプⅢ： 高欄中央部中梁設置■点検は高速道路の規制内で実施するため，他工比較的新しい供用区間(湾岸線南伸部，神戸線事と規制調整が必要な場合が有る．

震災再構築部 など)で採用実績が多い「鋼床版設■初めて点検する鋼製高欄の場合，事前に側面板置・高欄中央部中梁設置」構造を写真-6，図-3にへ点検孔の設置工事が必要である．

示す(以下「タイプⅢ」と呼ぶ)．他のタイプと比■既設点検孔が存在していても，点検孔蓋のボルべ設計思想は明確であるが1)，タイプⅡ同様，鋼トの開閉は容易ではないため，すべての点検孔製地覆構造を採用していることも多いため，点検を開口して点検がなされていない．の際留意が必要である．また内部点検の際，高欄■既設点検孔の中には，寸法が小さいものもある．

内の横梁と干渉するため，特に天端部付近の点検点検員の手首を点検孔に挿入できない場合は，が困難となる場合が多い．

ビデオスコープの操作が困難である．
■タイプⅢ構造では，鋼製高欄内の横梁と干渉するため，特に天端部の点検が困難である．

1-4 その他：コンクリート床版設置
ごく少数だが11号池田線に，コンクリート床版上にタイプⅠの構造が採用された区間がある．

■狭隘部点検のため，ビデオスコープで確認できる範囲は限られ，また見落としが生じやすい．

支柱を接合するため床版にホールインアンカーを打設後，側面板に設けたハンドホールを全周す
み肉溶接で閉塞している．このため，地覆コンクリートブロックと高欄側面部に隙間が生じやすい構造となる点，管理上留意が必要である．

2-2 鋼製高欄内部点検結果
過年度に2-1に基づく鋼製高欄内部点検を実施
点検困難箇所

点検孔

横梁

地際部

写真-5 地際部の腐食

図-3 タイプⅢ『高欄中央部中梁設置』

写真-6 タイプⅢ『高欄中央部中梁設置』

写真-7 ビデオスコープによる点検の様子- 104 -

した結果，約4割程度がAランクに判定されるなも滞水し易い環境のためアンカー部が腐食していど，損傷程度が進んでいるレーンが多い結果となる場合があるが，点検不可視箇所である点，管理った．主な損傷事例を以下に示す．

上留意しておく必要がある．

(1) 支柱の腐食，孔食の発生(3) 鋼製高欄内部の滞水

支柱の腐食状況の一例を写真-8に示すとおり，全ての鋼製高欄タイプの高欄内部で滞水が確認

特に基部付近の支柱ウエブの孔食事例が数多く報されているが(写真-10)，高欄内部の点検は困難

告されている．また，側面板が孔食していなくとであり，水の浸入箇所が複数存在する場合が多いも，支柱が孔食した事例も報告されている．これため，浸入箇所の特定は困難な場合が多い．

は日常点検などで側面板の外面腐食損傷は容易に(4) 鋼製高欄添架柱による疲労損傷損傷を把握し，塗装補修を実施できるが，高欄内鋼製高欄天端付け照明柱が転倒し高速走行中の部への水の浸入経路に対する止水対策ではないた

車両に接触した事故を受け，同種箇所を全て緊急め，支柱の腐食損傷は進んだものと考えられる．

点検した結果，照明柱ベースプレート付近の「天なおタイプⅢは比較的新しい供用区間で採用され板-側面板」溶接部にき裂が複数確認された(写真ていること，また タイプⅠ・Ⅱの支柱のウエ-11)．転倒した照明柱は高欄支柱の直上に設置さブ・フランジ厚は6mmもしくは8mmが採用されれていたが，高欄支柱と直接アンカーボルトで接ているのに対し，タイプⅢでは12mmを採用する合されていなかった．このため，照明柱に起因す事例が多いことなどから，現在本損傷は，タイプる応力により「天板-側面板」溶接部に疲労き裂Ⅰ・Ⅱで多く確認されている．

が発生したものと考えられる(図-4)．

(2) 支柱アンカーボルトの減肉(5) 側面板・鋼床版部の腐食・孔食支柱アンカーボルトは支柱同様に，車両の衝突

高欄外面側は，タイプⅡ・Ⅲの鋼製地覆付近に対して鋼製高欄を支持し，車両を高速道路外に逸脱させないための構造上重要な部材である．しかしながら，既設鋼製高欄は密閉構造で設計されているため，内部浸入した際の排水導線は考慮されていない．その結果，高欄底部にある支柱アン写真-10 鋼製高欄内の滞水

カーボルトは腐食し易い環境にある(写真-9)．さらにタイプⅠでは，地覆コンクリートブロック下
支柱フランジ

疲労き裂・腐食

支柱ウエブ

天板-側面板の溶接線

側面板

写真-11 照明柱添架した鋼製高欄の疲労き裂
写真-8 鋼製高欄内部腐食の状況

支柱アンカーボルト ナット減肉

写真-9 支柱アンカーボルトの腐食(高欄内部)

図-4 照明柱添架による疲労き裂- 105 -

で側面板の腐食損傷が多数報告されている．高欄

また道路橋示方書 Ⅱ鋼橋編には，主要部材の応内面側でも，側面板や鋼床版部の腐食損傷が多数力を伝達する場合，すみ肉サイズを6mm以上と報告されているが，損傷が進行すると鋼床版添接することが示されているが，鋼床版接合部で部が水みちとなり，鋼床版下面側にも腐食が進行4mmのすみ肉サイズが採用されている高欄もあする．つまり鋼製高欄下の鋼床版下面部に腐食損った．さらに「鋼製高欄天端付の照明柱」では，傷が確認された場合，高欄内部の腐食損傷が相当

照明柱アンカーを直接高欄支柱に接合された構造進んでいる可能性が高いと言える．に改良しない限り，将来的に側面板と天板の溶接側面板の内部腐食が進行すると，溶接部に腐食部に疲労き裂が発生する可能性を否定できない．

われを引き起こす場合がある(写真-1)．特に遮音

しかしながら，竣工当時の設計計算書や設計資料壁が設置されている場合，遮音壁が受ける風荷重が残っていないため，当時の設計思想が不明であによりき裂が進展やすくなるため，第三者影響をり，推定も困難である．

考慮し早急に応急対応する必要がある．
(6) 高欄側面付遮音壁支柱アンカー損傷

3-2 防食性の課題

高欄設置後に遮音壁が設置された区間では，遮既設鋼製高欄は，工場溶接される部位もあるが，音壁支柱アンカーボルトを高欄側面板に貫通させ最後は現場溶接により密閉構造に組み立てるため，定着している場合が多い．高欄内部が滞水・腐食

亜鉛メッキ加工できない部位がある．このため高が進行している場合，貫通アンカーボルトも腐欄内部の防食は十分とは言えず，内部に水が浸入食・孔食している場合があるが(写真-12)，外観

すると，内部腐食が進行しやすい防食上の課題がから高欄内部の腐食状況を判別することは困難なある．また近年，腐食損傷した高欄底部に対し，ため，高欄内部点検の際に合わせて，健全性を確亜鉛粉末入り充填防食材(ジンクパール)を十分に認する必要がある．

散布することで犠牲防食機能を期待した補修法を採用することもあるが，この工法は粉末を接着剤

３．既存鋼製高欄構造の損傷原因・課題等で定着させるものではないため，側面部・天板部など高欄底部付近以外での適用は困難であり，施工箇所には限りがある．さらに点検不可視箇所

3-1 設計思想の不明確さ
タイプⅠ・Ⅱは支柱間に横梁がなく，山形鋼でが存在するため，水の浸入経路の特定は困難であ補強された6mm厚の側面板を「鋼床版・側面板る．密閉構造である点を考慮すると高欄内部の水間・天板部」に現場すみ肉溶接で接合した構造がの浸入・滞水は止められず，実際全ての構造タイ採用されている．これらの高欄を剛性防護柵と見プや，補修後の鋼製高欄において滞水事例が確認なす場合，高欄支柱間で衝突する条件下では，衝されている(写真-13)．なお前章で示すとおり，突荷重を側面板部のみで耐えうる設計とする必要

各タイプで耐防食性に弱点となる部位がある点留があるが，現構造では強度不足が懸念される(側意が必要である．

面板の山形鋼はプラグ溶接で接合された箇所もあり，構造部材として考慮できない場合がある)．

腐食の再発

側面板

ジンクパール

塗装補修

による補修

遮音壁支柱の貫通

滞水アンカーボルト腐食

写真-13 高欄内部補修後の滞水事例

写真-12 遮音壁貫通アンカーボルトの腐食- 106 -

3-3 点検困難・不可視箇所の存在

発泡材

鋼製高欄内部の腐食状況は外観から判別できな
いため高欄内部点検を実施する必要があるが,現在内部点検で主流となっているビデオスコープを用いた方法では，２．で示すとおり，隅々まで点a) RC 製中空壁高欄

検するのは困難である．さらに「地覆コンクリー
トブロック下のアンカーボルト(1-1参照)」「支柱間の横梁より上部(1-3参照)」など，点検不可視箇所が存在している．これらの点検困難・不可視b) 超高強度繊維補強コンクリート製壁高欄箇所は，既設鋼製高欄構造を抜本的に改良しなければ，解消は困難である．

４．課題解決に向けた対応方針
３．で示すとおり，既設鋼製高欄には点検不可

c) 直壁部鋼製・地覆部 RC 製壁高欄
写真-14 新型鋼製高欄検討案(供試体)

視箇所が存在しており，構造を見直さない限り，将来的に損傷を抑止することは困難である．現在高欄内部の腐食状況も芳しくない状況であることから，３．で示す既設鋼製高欄の課題を解消した
新たな鋼製高欄に取り替えを進める方針であるが，円滑に取り替えるため以下の検討を行った．検討
結果については次章に示す．

写真-15 重錘衝突実験■構造上の課題を解消した鋼製高欄新構造検討a)・b)は共にプレキャスト高欄であり，c)は現場■設計方針や施工内容等を取りまとめたマニュ

打ちコンクリートで地覆部を製作した後，鋼製直アルの策定壁を設置する構造である．なお形状はいずれの案も既設鋼製高欄と同じ壁高欄形式である．

５. 鋼製高欄取替推進にむけた検討(2) 衝突実験による性能確認
阪神高速が過年度実施した実験5)を踏襲し，振5-1 鋼製高欄新構造の検討

り子式の重錘衝突試験(写真-15)により衝突性能

鋼製高欄構造を検討するにあたり「防護柵の設等，構造成立性を検証するため，防護柵基準に基置基準・同解説(以下 防護柵基準と呼ぶ)」に基づき各壁高欄にSC 種相当の衝突エネルギーとなづき検討を行い，設計速度80km/h相当のSB種，るよう65cmから重錘を落下させ実験を行った．

設計速度60km/h相当のSC種の構造検討を行った．
(1) 基本構造案の策定

要求性能は，防護柵基準に示されている①車両の逸脱防止性能，②乗員の安全性能，③車両の誘既設鋼製高欄と比較し重量増を抑えた以下3つ

導性能，④鋼製部材の飛散防止性能のうち，既設の構造案(写真-14)を作成し，SC種相当の衝突実鋼製高欄と同構造を採用していることを勘案し験などにより評価・検討を行った．

「車両衝突時に，壁高欄が破壊し，車両が乗り越a) RC 製中空壁高欄えて飛び出さない」ことを確認するものとし，b) 超高強度繊維補強コンクリート製壁高欄①・④について車両衝突時の壁高欄の変形状況・c) 直壁部鋼製・地覆部RC 製壁高欄損傷程度を評価した．

- 107 -

コンクリート製(3) 衝突実験結果分析に基づく基本構造案選定

水抜用隙間

点検孔用ゴム蓋各案とも重錘が供試体を貫通する事象は発生していないが，a)・b)案は以下に示す課題が大きく，また既設高欄内部の鋼床版部の腐食が進行している場合，プレキャスト高欄では不陸が生じ，期待どおりの性能が得られない可能性があることから，

図-5 新型鋼製高欄構造

新型鋼製高欄はc)案を基本構造とし，構造詳細を表-1 新型鋼製高欄種別による材質・寸法の違い検討することとした．なおc)案はSB種相当でも衝突実験により性能を確認している．
a)案：中央部衝突時に基部に幅30mmのひび割れが生じ，壁高欄本体より20kg程度のコンクリート片が落下するなど致命的な損傷が発生．
b)案：中央部衝突実験時の壁高欄の外的損傷は少なかったが，接合部から間詰材であるモルタル片が1kg程度飛散．
c)案：中央部衝突実験時に側面パネルの変形が見レート寸法，アンカー径や地覆部鉄筋などに違いられるが，側面パネルは容易に取替が可能．

が生じている(表-1)．なお，SC種・SB種共に防(4) 点検性向上にむけた改良検討

護柵基準に基づく衝突エネルギーに対し5-1(2)に既設の点検孔蓋は複数の小径ボルトにより閉塞されているため限られた規制時間内で複数の点検示した要求性能を満たしていることを重錘衝突実験により確認している．

孔蓋ボルトを開閉することは容易ではない．また
側面板下側に寸法の小さい点検孔が設置されてい

5-2 鋼製高欄取替マニュアルの策定

る場合，ビデオスコープの操作が困難である．そ

鋼製高欄取替工事は，夜間規制など限られた時こで点検作業性を考慮し，側面板中央にスリット間内で施工する必要がある．阪神高速で過年度実入りのゴム製蓋を設置し，蓋を取り外すことなく施した取替工事では，試行錯誤の上効率的に施工点検が可能となる構造を採用した．さらに直径するための工夫がなされてきたが，鋼製高欄取替30mmのビデオスコープのクリアランスを考慮し， 事例が少ない中，継続的に工事を進めるためには，点検不可視箇所が発生しないようにスカーラップ

これらの知見を口承ではなく明文化する必要があ

サイズの拡大や横梁の添接部に長孔を設けた．なる．また，４．に示す課題を克服した構造である

お，段ボールによる実寸模型を作成したものを用ことを条件に，現場施工効率化を目指し一層の構いて模擬点検を行い，点検性や点検不可視箇所が造改良を進めるためには，設計思想や知見を取りないことを確認している．

まとめることが有益である．そこで取替工事に資(5) 新型鋼製高欄構造案することを目的に『鋼製高欄取替マニュアル(以c)案を基に作成された鋼製高欄新構造案を図-5

下「マニュアル」と呼ぶ)』を2021年に制定した．に示す．滞水が生じやすい底部は，コンクリートマニュアル作成にあたり，過年度に実施した鋼製で地覆と一体構造とし，その上に鋼製の高欄構造

高欄取替工事で採用した効率化に資する知見を取を構築している．また側面板下部に隙間を設け高り込めるよう，事前に過年度工事従事者にヒヤリ欄内部の水抜きが可能な構造となっている．なお

ングを行った．

SC種・SB種の違いによる外形寸法に差は無いが，想定される衝突エネルギーの違いから，ベースプ- 108 -

マニュアルの構成は次のとおりである．

章構成：「1章総則」「2章調査」「3章設計」 マニュアルにはその旨を明記している．

「4章 施工」「5章 維持管理」「1章

なお，SC種・SB種の中央分離帯部を含めた標総則」では，適用範囲や用語の定義，一般的な設計・施工フローを示している．
「2章

準構造図と設計計算書を参考資料として合わせて作成している．

調査」では，設計・施工にあたって事前に実施する調査内容と調査方法を示している．

参考文献

「3章

1) 都市高速道路付属構造物の設計, (財)阪神高速道路管理技術センター, 1998
2) 徳増 他：既設鋼製高欄の課題と対応状況, 阪神高速道路第53回技術研究発表会, 2021
3) 防護柵の設置基準・同解説,(公社)日本道路協会
4) 新構造高欄性能評価実験業務(27-大管), 阪神高速道路株式会社，2016.125) 例えば コンクリート高欄破壊実験 報告書, 阪神高速道路公団, 1971.126) 安積 他：既設鋼製壁高欄に代わる取替用新構造高欄における実験的検討，阪神高速道路第49回技術研究発表会, 20177) 儀賀 他：設計速度80km/h(SB種相当)取替用鋼製高欄の実験的検討，阪神高速道路第53回技術研究発表会,
20218) 今倉 他：維持管理性を考慮した鋼製高欄の構造改
良，阪神高速道路第53回技術研究発表会, 2021

設計」では，設計思想・設計条件・使用材料等について，設計作業を時系列に合わせ明記している．なおヒヤリングにより得られた現場施工の効率化に資する知見を，細かな点も含め反映している．
「4章施工」では，施工計画策定時に参考することができるよう，工事作業内容を時系列に合わせて明記している．
「3章 設計」同様，ヒヤリングより得られた知見を取り込んでいる．
「5章

維持管理」では，新型鋼製高欄の補修について一般論を明記している．また点検について
は「道路構造物の点検要領」に基づくものとし，

STEEL PARAPET IMPROVEMENT BASED ON DAMAGE FACTOR ANALYSISKen TOKUMASU, Ayataka NISHIKAWA, Osamu SHOKAKU, Kenta MASAKI andYuki IMAKURA
Hanshin Expressway Company Limited has conventionally adopted steel parapets for the purposes ofreducing the weight of bridges and simplifying construction work. However, there are few documents thatsummarize the design philosophy and structural history of steel parapets. In addition, there have been reportsof significant corrosion and pitting inside the parapets, and such damage has become increasingly obvious
in recent years. In response to these issues, the Steel Parapet Replacement Study Group was formed, and themembers have been studying a new structure of steel parapets, with the causes of damage to existing steelparapets analyzed and the issues in maintenance and management identified.
This paper reports the structural history and damage factor analysis of existing steel parapets, as well as thestudy to improve them. Moreover, this paper describes the outline of the Steel Parapet Replacement Manual
which was newly established to help the designers, workers and supervisors involved in such work
understand the design philosophy, work required during the replacement work, and maintenance andmanagement practices.

徳増 健

西川 彰一

諸角 治

正木 健太

今倉 優樹

阪神高速道路株式会社 阪神高速道路株式会社 阪神高速技研株式会社 阪神高速技研株式会社 阪神高速技研株式会社
管理本部管理企画部 管理本部管理企画部 技術部
技術部
技術部
保全技術課
保全技術課
設計課
技術課
設計課
Ken TOKUMASU
Ayataka NISHIKAWA
Osamu SHOKAKU
Kenta MASAKI
Yuki IMAKURA- 109 -