解特集：道路橋の維持管理・更新

説

阪神高速道路のコンクリート構造物の維持管理— 大規模修繕事業の実施状況 —山名宗之＊1・鈴木英之＊2・藤原理絵＊3・越野

まやか＊4

阪神高速道路は最初の供用から 50 年以上が経過し，構造物の老朽化対策が急務であることから，「高速道路リニューアルプロジェクト〜大規模更新・修繕事業〜」を進めている｡ このプロジェクトの 2 つの柱のうちの「大規模修繕事業」について，
本稿ではとくにコンクリート構造物への 3 つの対策に関する，設計・補強方法の検討および対策実施などを状況報告する｡ まず，耐久性の著しい低下がみられる RC 床版の UFC 床版での取替え施工の実績等についてまとめている｡ 次にケーブル腐食や主桁部の損傷を有するポステン PC 桁における，アウトケーブルをはじめとした補強や予防保全対策の工事実績等を論じる｡ その次に ASR 損傷による外観劣化のあるコンクリート橋脚梁の対策工について報告するものである｡
キーワード：UFC 床版，上縁定着，ASR，亜硝酸リチウム
稿では「大規模修繕事業」のうち，コンクリート系の 3 つ1．は じ め にの対策についてまとめる。2 章では昭和 48 年より前の道

阪神高速道路は，営業を開始した 1964（昭和 39）年か示で設計され鋼板接着補強された鉄筋コンクリート床版

ら 50 年以上が経過し，2020 年 4 月時点で阪神圏の総延長（以下，「RC 床版」という）で疲労耐久性の著しい低下が258.1 km のうち約 4 割にあたる 111.8 km が開通から 40 年みられる箇所の取替えを，3 章では昭和 60 年以前の当社を超えている。10 年後にはそれらが 50 年を超え，さらに基準で設計されたポストテンション方式 PC 桁（以下，「ポ開通から 40 年を経過する道路は全体の約 6 割となる。また，ステン PC 桁」という）で PC 鋼材の腐食や主桁部の損傷

現在の交通量は 1 日 70 万台以上におよび，大型車は一般が見られる径間での補強・予防保全策を，4 章ではアルカ道路に比べて約 6 倍で，膨大な交通量を抱え，過酷な使用リシリカ反応（以下，「ASR」という）損傷による外観劣状況であることは否めず，構造物の老朽化対策は急務であ化が著しいコンクリート橋脚の補強・予防保全策を，これる。 そ の た め， 当 社 は 他 の 高 速 道 路 会 社 と 同 様 に，まで行ってきた設計・補強方法の検討および対策実施など「高速道路リニューアルプロジェクト〜大規模更新・修繕の状況について報告する。

事業〜」として，高速道路の健全性を永続的に確保し，高速道路のネットワーク機能を将来にわたり維持していくための，橋の架替えを含めた大規模な工事を実施していく計画を進めている。
「高速道路リニューアルプロジェクト」は大きく「大規模更新事業」と「大規模修繕事業」とに分かれており，「大規模修繕事業」（図 - 1）とは，損傷が顕在化した構造物に対して，繰り返し補修を行った場合でも改善が期待できないものの構造物の全体的な取替え（大規模更新）を必要

PC 桁
ケーブル腐食としない箇所に関して，主要構造の全体的な補修を行う事

図- 1

で，健全性の大幅な引き上げを図るための事業である。本

＊1

Muneyuki YAMANA

阪神高速道路 ㈱管理本部
管理企画部 保全技術課

Vol.62, No.6, Nov. 2020

＊2

鋼桁
疲労き裂

Hideyuki SUZUKI＊3

阪神高速道路 ㈱管理本部
管理企画部 保全技術課

Rie FUJIWARA

阪神高速道路 ㈱建設事業本部
大阪建設部 企画課

39

鋼桁端部
腐食

コンクリート橋脚
ひび割れ

銅床版
疲労き裂

コンクリート床版
損傷

大規模修繕事業の 6 工種

＊4Mayaka KOSHINO

阪神高速道路 ㈱管理本部
管理企画部 保全技術課

特集 / 解説
2．RC 床版取替

6 250 mm
5 450 mm

400 mm
180 mmは，現行基準に比べ床版厚が小さく，鉄筋量も少なく，疲

150 mm

既設 RC 床版

昭和 48 年より前の道路橋示方書で設計された RC 床版

400 mm
平板型 UFC 床版（断面積 20 % 減）

労耐久性が低いため，下面からの鋼板接着補強を実施してきた。しかしながら，一部の鋼板接着補強済 RC 床版では補強後に劣化が見られ，疲労耐久性の低下が懸念されるため，その程度に応じて床版の取替・部分補強・予防保全等

1 150 mmの対策を行うこととしている。ここでは，床版の取替えを図- 2行った事例について紹介する。
2.1

対象橋梁

4 000 mm

1 100 mm

玉出入路橋断面図（新旧比較）

プレテンション PC 鋼材（直角方向）

昭和 44 年に供用を開始した阪神高速道路 15 号堺線の玉出入路橋 1）で，橋長 22.0 m，全幅員 6.25 m，床版支間 4.0m の鋼単純合成鈑桁橋で床版取替えを実施した。本橋の断ポストテンション PC 鋼材（橋軸方向）

面図を図 - 2 に示す。建設当時の設計基準は昭和 39 年の床版厚 150 mm

鋼道路橋設計示方書で，RC 床版厚さは 180 mm（主桁上橋軸方向は 233 mm）である。
2.2

新設床版の構造概要

上述のとおり，疲労耐久性の向上を目的として床版取替図- 3えを実施することから，新設の床版は現行の設計活荷重を平板型 UFC 床版用いて設計を行うこととした。この場合，既設床版と同じRC 構造として設計すると，床版厚を大きくする必要があり，路面の高さへの影響や床版自重が増えることによる鋼桁の補強，下部工への影響が懸念される。このような課題に対応するため，阪神高速道路 ㈱ と鹿島建設 ㈱ が共同で開発した超高強度繊維補強コンクリート 2）（以下，「UFC；Ultra-high strength Fiber reinforced Concrete」という）を用いた軽量かつ耐久性の高い平板型 UFC 床版を適用した。UFCは，非常に緻密なセメント硬化体であり，しかも高強度の鋼繊維で補強された材料で，一般のコンクリートの 100 倍以上

写真 - 1の物質浸透抵抗性を示し，経年劣化がほとんど進行しない。

専用架設機による UFC 床版の架設

今回採用する平板型 UFC 床版は，床版下面に凹凸やハ使用する。玉出入路橋での縦断勾配は 7 %，有効幅員はンチの無いフラットな形状のプレキャスト版で，内部には5.45 m であるため，移動式クレーンではアウトリガーが中鉄筋を配置しないため，構成が簡素である。また，橋軸直間張出しの状態で急勾配な斜面上での架設作業となり，転角方向にはプレテンション方式，橋軸方向にはポストテン倒や旋回時の接触事故のおそれがある。そこで，プレキャション方式によって，プレストレスが導入される（図 - 3）

スト部材の運搬・設置に使用される機械をベースに，幅員プレテンション方式によるプレストレスの導入方向が橋軸内で架設可能な床版専用架設機を開発した（写真 - 1）。

直角方向のみであるため，プレストレストコンクリート製UFC 床版が軽量であるうえに，床版専用架設機を軽量化

品工場の既存の設備で製作が可能である。床版同士の接合したため，床版架設のための鋼桁補強量を架設時のみの補部は橋軸方向のポストテンション方式による PC 構造であ強とし，既設構造への補強を不要とすることができた。

る。ポストテンション PC 鋼材を支間中央で交差して定着部2.4を設け，緊張することによって，伸縮装置部の端部床版ま

平板型 UFC 床版の設計では，鋼桁への影響を回避できる

平板型 UFC 床版の適用の効果

ですべての床版を，プレキャスト床版とすることができる。

ように，既設より薄肉で軽量となる床版厚さの設定が可能

本施工での平板型UFC床版は床版厚さが150 mm であり，である。また，UFC の材料特性を活かしたオールプレキャス

RC 床版より薄いため，床版取替えに伴う道路縦断線形のト化により，さらなる耐久性向上と工期短縮を実現するこ変更が不要である。また，UFC 床版の適用により，既設とができる。架設では，専用架設機を使用し，狭隘な施工の RC 床版から床版自重が約 20 % 軽減されるため，建設環境で幅員内での架設が可能となる。平板型 UFC 床版の当時の設計基準よりも大きな現在の設計活荷重を考慮して軽さに応じて軽量に設計された専用架設機の使用により，も鋼桁の補強量が最小化されるとともに，橋脚や基礎への床版架設のための鋼桁補強も軽微にとどめることができる。
2.5

負担も軽減が可能となった。
2.3

平板型 UFC 床版の架設

平板型 UFC 床版の今後の展開

阪神高速道路 12 号守口線南森町付近の本線橋のコンク
リート床版は，水平方向のひび割れなど深刻な損傷が局所床版の架設，取替え工事では，一般に移動式クレーンを40

プレストレストコンクリート

特集 / 解説的に進展している。本橋の床版更新工事に平板型 UFC 床版を適用することによって，床版の長期耐久性の確保を図るとともに，軽量化およびオールプレキャスト化による工期短縮を図り，他の同様箇所へも展開していく予定である。

3．ポステン PC 桁修繕
PC 桁においては，写真 - 2 のような腐食等による PC 鋼材の損傷によるプレストレスの低下が構造物の耐荷力に及ぼす影響が大きい。PC 鋼材が腐食する主な原因として，図- 4 に示すように PC 鋼材と桁を一体化させ PC 鋼材を保護

写真 - 3主桁補強工（外ケーブル補強）

写真 - 4床版部補強工（鋼板接着補強）する役割を果たすグラウトの充填不足によってシース内に水が浸入することがあげられ，構造的には桁上面側に定着されている PC 鋼材（以下，上縁定着 PC 鋼材）が腐食のリスクが高く，さらに橋面防水工が施工されていないことやシース内のグラウト充填が不十分であることが腐食のリスクを高めることになる。このため，上縁定着 PC 鋼材を有するポステン PC 桁を対象として詳細調査を実施し，その結果をもとに対策を実施するとともに，対象となった径間に対してその他の損傷の補修や予防保全対策を実施している。
3.1

PC 主桁の補強対象となる上縁定着 PC 鋼材を有する径間に対して，全面的に足場を設け，外観変状調査（目視，打音），グラウ⑴ト充填調査，PC 鋼材腐食度調査を行っている。その結果，床版部の疲労耐久性の向上，コンクリート片の剥落防止

腐食が確認された PC 鋼材に対しては，腐食度に応じて残対策として，損傷の有無に関わらず鋼板接着工法による補存プレストレスを評価し，これを反映した耐荷力照査を行

強（写真 - 4）を行う。
⑵

い，補強が必要と評価された桁に対しては外ケーブル補強（写真 - 3）を実施している。
3.2

床版部補強

表面保護工

PC 桁および高欄部に対して，塩害，中性化等による劣予防保全対策および補修化に対する予防保全対策として，コンクリート表面保護工を実施している。

PC 鋼材の腐食により耐荷力が低下している主桁の補強を主な目的としているが，補強の対象とし足場を架設した⑶

径間に対しては予防保全対策も含め，下記の補強・補修や橋面からの漏水による桁や床版の損傷を防ぐため，高速橋面防水工

日常的な損傷の補修も足場内等で同時に実施している。

道路本線を通行止めにして実施するリニューアル工事等の機会を利用して別途，高機能防水を施工している。

4．ASR により損傷したコンクリート橋脚修繕ASR によるコンクリートのひび割れや鉄筋破断などの損傷が生じているコンクリート橋脚に対しては，健全性を調査・評価し，その結果に応じて補強，予防保全等の対策を行うこととしている。ASR に対する予防保全対策は，外部からの水の侵入を防止する表面保護工を行うことが多腐食したケーブル（コンクリート桁側面）

写真 - 2ケーブル定着部

いが，コンクリートに内在する水の影響や，物理的に完全PC 桁の損傷の例な施工が困難な場合など，表面保護工で解決できないことも多い。ここでは，今後特に ASR による損傷が進行するシース（ケーブルを保護する鋼製管）を伝って内部に浸水しケーブルが腐食可能性が高いコンクリート橋脚に対する対策として，ASRによる膨張の抑制に効果があるとされる亜硝酸リチウム内部圧入工の適用性を検討したので紹介する。この工法は，

コン
クリート
桁

構造物に削孔した圧入孔より亜硝酸リチウムを主成分とした ASR 抑制剤（以下，「亜硝酸リチウム抑制剤」という）を圧入することで，構造物内部のコンクリートの微細ひび割れを介して抑制剤を浸透拡散させ，コンクリートの将来

PC ケーブルの腐食の膨張を低減し，以降の ASR による劣化を抑制する工法
図- 4

PC 桁内ケーブルの腐食イメージ

Vol.62, No.6, Nov. 2020である。

41特集 / 解説

膨張量（%）

0.05
0.04
0.030.02
施工前
施工後

0.010.00

写真 - 50 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105
測定材齢（日）ASR 損傷 RC 橋脚

図- 6

圧入前後の膨張量試験結果

900 mm
900 mmコア（φ100 mm×L 900 mm）
採取位置

400 mm
900 mm

400 mm

試薬噴射前

試薬噴射後

写真 - 6

RC 梁供試体切断面

亜硝酸リチウム抑制剤圧入孔（φ20 mm）

図- 5
4.1

供試体寸法

RC 梁への圧入効果の検証

供用下の高速道路構造物から撤去した，ASR 損傷のある RC 梁（写真 - 5）から切り出した供試体に対し，亜硝試薬噴射後（39.5 N/mm2）酸リチウム内部圧入工の効果検証を行った。
⑴

写真 - 7

供試体概要

試薬噴射後（51.6 N/mm2）

高強度供試体切断面（高圧力装置使用）

供試体は，図 - 5 に示す寸法となるよう RC 梁天端面よ入装置のみならず，高圧力の圧入装置を用いても圧入孔近り切り出した。400 mm 間隔で設けたφ20 mm の圧入孔よ傍に亜硝酸リチウム抑制剤が留まり，供試体全体に浸透さり亜硝酸リチウム抑制剤を圧入した。圧入仕様については，せることができなかった（4.1 ⑶ 記載の呈色試薬噴射後のASR リチウム工法協会の技術資料 3）を参考に設定した。

状況を写真 - 7 に示す）。このことから，現時点では PC⑵

膨張抑制効果の評価構造物への適用性は低いと考えられる。
4.3

抑制効果を検証するため，同じ RC 梁の天端面より採取

今後の大規模修繕への展開した亜硝酸リチウム抑制剤を圧入していないコアと，圧入RC 構造物については，亜硝酸リチウム圧入の効果を確後 3 週間が経過した供試体から採取したコアを用い，残存認することができたため，今後の ASR の損傷の進行が懸膨張量を測定した。コアの梁内部側における膨張量の比較念される残存膨張量が大きい RC 橋脚を対象に，亜硝酸リを図 - 6 に示す。亜硝酸リチウム抑制剤圧入後の残存膨チウム内部圧入工を適用していく予定である。

張量は施工前に比べて 6 割以上低減しており，将来的な5．お わ り にASR 膨張の可能性を低減できると考えられる。
⑶

亜硝酸リチウムの浸透状況の評価

阪神高速道路のリニューアルプロジェクトは，100 年先亜硝酸リチウムの浸透状況の確認のため，圧入後の供試も安心して利用できることを念頭に，これまで培った知見体を切断し，切断面に亜硝酸リチウムと反応すると無色かや最新の技術を駆使して大規模な工事に取り組んでいる。

ら茶褐色に呈色する試薬（トリレン 2，4- ジイソシアナー

今後ともさらなる技術革新に取り組み，事業を進めていくト）を噴射した。呈色後は，切断面全体が茶褐色に呈色し予定である。ていることから，圧入孔より部材全体に亜硝酸リチウムが参考文献浸透していることが確認できた（写真 - 6）。
4.21 ）藤代

入路橋の床版取替工事，プレストレストコンクリート Vol.61，

高強度供試体での圧入効果検証

No.1，pp.28-33，2019.1

ASR 損傷を有するコンクリート構造物は，RC 構造物だ

2 ）土木学会：超高強度繊維補強コンクリート（UFC）道路橋床版

けでなく PC 構造物も存在する。そのため，PC 梁を想定に関する技術評価報告書，技術推進ライブラリー No.17，2015.7

した高強度コンクリート（配合強度 39.5 N/mm2，51.6 N/3 ）ASR リチウム工法協会：アルカリ骨材反応抑制工法 ASR リチmm2）の供試体（500 mm × 500 mm × 500 mm）を作製し，亜硝酸リチウム抑制剤の圧入を行った。

勝，齋藤公生，鈴木英之，佐藤彰紀：阪神高速道路玉出ウム工法

結果，通常の圧技術資料改訂版，2015.4【2020 年 9 月 18 日受付】

42

プレストレストコンクリート