講座

道路橋床版更新における基礎知識

第4回
講師：塩畑

調査・計画
英俊*1・広瀬泰之*2

影響（以降，これらの 5 つの劣化要因を「 5 要因」と呼ぶ

1．は じ め にことにします。
）が，RC 床版の劣化を進行させる主な要

今回は，道路橋床版の更新に関する計画（以降，「更新因であることは本講座第 1 回でも説明したとおりです。た計画」と呼ぶことにします。）と更新計画に必要となる調だし，構造物の劣化現象は複雑な環境作用や荷重作用を受査について説明します。更新計画では工事中でも高速道路けて徐々に進行するものであり，この 5 要因だけが RC 床に求められる機能を踏まえて検討することがポイントにな版にダメージを与えるものではないこともあたまに置いてります。ここでは，床版取替えを主に進めている鋼橋のおく必要があります。したがって，本節で説明する調査はRC 床版に的を絞って説明を進めたいと思います。

必ずしも 5 要因だけに的を絞って行うものではないことに留意が必要です。

その前に計画の大切さについて皆さんの理解を深めてもらいたいと思います。一般には計画と設計は切り離して議NEXCO 東日本では定期的に行う詳細点検とこれから説論されることが多いですが，計画も設計の一部 1） という明する調査によって RC 床版の変状を詳細に把握します。

考え方もあります。人間のあらゆる創造的行為が設計だとそれらの情報から次章で説明する更新計画を検討します。

考えると計画も設計に含まれるといえるからです。何も計

ここでは，RC 床版の変状を詳細に把握する大まかな流れ算を行ったり，図面を描いたりするだけが設計ではないかとポイントを以下に説明します。

らです。さらに，設計はあとの施工や維持管理のことをも

詳細点検では外観目視，触診または打音を行い，主にコ考えておかないとよい設計は行えません。このように考え

ンクリート表面付近の変状を詳細に把握します。図 - 2 は，ると，計画段階で先のことまであたまを働かせて考えてお詳細点検で把握した変状をモデル化して記録した状況 4）

かないとその後の設計や施工，さらには維持管理に負の影【健全度の区分】

床版

響を及ぼしかねません。

健全度

内在塩分かつ飛来塩分
鉄筋コンクリートの影響の有無
床版

2．更新計画に必要な調査

無

それでは，まず調査について説明して行きたいと思います。

有大規模更新Ⅲ～Ⅴ・凍結防止剤の影響の有無

更新計画のための調査には大きく分けて 2 つの側面があり床版取替※内在塩分の影響
海砂を使用かつ塩化物量規制（1986）以前

大規模更新
床版取替

（累計散布量 1 000 t/ km 以上）

・大型車交通の影響の有無

有・内在塩分の影響の有無
・アルカリシリカ反応の影響の有無 （いずれか1 つに該当）・飛来塩分の影響の有無と道路橋床版の更新に関する工事（以降，「更新工事」とⅠ・Ⅱ呼ぶことにします。）を実施する際に想定される交通影響を検討するための調査の 2 つです。それぞれ，以下に説明※高性能床版防水無（いずれにも該当しない）

2010 年以降の新設橋梁は，高性能床版防水が施されている。

します。ちなみに，変状とは，何らかの原因でコンクリート問題となる変状がない

Ⅱ軽微な変状が発生しているⅢ変状が発生しているⅣ変状が著しい

Ⅴ深刻な変状が発生している※高速道路 3 会社
「保全点検要領（H24）」による健全度（累計 10 t 換算軸数 3 000 万軸以上）ます。既設構造物の変状状況を詳細に把握するための調査

変状や劣化の進行Ⅰ

大規模修繕

高性能床版防水または増厚

高性能床版防水未施工

永続的な使用を考えた場合，必要と想定される対策

大規模更新
床版取替

大規模修繕

高性能床版防水施工済

構造物に発生している本来あるべき姿で無い状態のことで大規模更新
または床版取替

定期点検等（通常維持管理）図- 1あり，初期欠陥，損傷，劣化などの総称のことです。これら

RC 床版の大規模更新・大規模修繕の判定フローの用語の定義は土木学会コンクリート標準示方書・維持管理編 2）に示されておりますのでそちらを参考にして下さい。
2.1

変状状況を詳細に把握するための調査

図 - 1 は，本講座第 1 回でも説明した床版の大規模更新・大規模修繕の判定フロー 3）について，RC 床版の部分を抜粋したものです。このフローに記載されている 5 つの劣化

ひび割れ

エフロレッセンス

要因，すなわち，凍結防止剤の影響，大型車交通の影響，内在塩分の影響，アルカリシリカ反応の影響，飛来塩分の図- 2

浮き，剥離剥落

漏水

RC 床版の変状の記録（例）*1 Hidetoshi SHIOHATA：東日本高速道路 ㈱ 技術本部 技術・環境部 構造技術課 課長代理
*2 Yasuyuki HIROSE：東日本高速道路 ㈱ 技術本部 技術・環境部 構造技術課 係長

66

プレストレストコンクリート

講座録として残します。

を示したものです。実際にはそれぞれの変状に対する寸法，すなわち，たとえばひび割れ幅や浮き，剥離の範囲を計測

表 - 1 は，NEXCO の調査要領 5）で RC 床版の変状と推してその状況をスケッチするとともに，写真を撮影して記定される劣化要因との関係を示したものです。前述したコンクリート表面付近で把握された変状に対して，マクロ的表 - 1 外的要因および内的要因から推定される劣化の原因に環境作用などの外的要因やコンクリートに用いられた材

5）

料などの内的要因からその劣化要因について推定するとい変状の原因推定される劣化の原因① 海岸地域
塩害（飛来塩分）② 寒冷地域
凍害，塩害（凍結防止剤）
環境条件 ③ 温泉地域
化学的侵食
外的要因
④ 都市・工業地帯 中性化⑤ 工場排水など
化学的侵食⑥ 乾湿繰り返し
アルカリ骨材反応，凍害，塩害
使用条件⑦ 凍結防止剤使用 塩害，アルカリ骨材反応，凍害⑧ 除塩不足の海砂 塩害（内部塩分）
内的要因⑨ 低品質な骨材
凍害⑩ 反応性骨材
アルカリ骨材反応

表- 2

う思考の流れになります。具体的には，たとえば山間部の寒冷な地域でコンクリート構造物に変状が見られる場合には，その劣化要因としては，冬季の路面確保に用いる凍結防止剤の影響による塩害が推定されるといった感じです。
なお，先に述べた 5 要因のうち大型車交通の影響については，供用してからの経過年数と大型車交通量の関係から推定ができますし，内在塩分の影響については，1986 年以前の塩分総量規制前に海砂を用いたコンクリートであとにコンクリート床版の劣化の外観上の特徴と原因 5）

外観上の特徴

中性化

塩害

○

○

規則性
格子状
ひび割れ 膨張性
不規則性
微細ひび割れ遊離石灰
はく離，浮き，鉄筋露出
錆汁
変色
鋼材の破断，突出鋼材の断面欠損
スケーリング，ポップアウト
ゲル
角落ち

劣化の種類
化学的 アルカリ
凍害
侵食 骨材反応

説明する塩化物イオン含有量調査を行うことで劣化要因を推定することができます。

疲労表 - 2 は，NEXCO の調査要領で RC 床版の外観上の変○状と想定される劣化要因との関係を示したものです。具体○的には，コンクリート表面付近で把握された変状について，○○○○

何が原因でその変状が生じているのかを推定するといった思考の流れになります。表 - 3 は，NEXCO の調査要領に○○△○○○

示す劣化機構を特定するための詳細調査について示したも○○△○のです。表 - 2 で推定した劣化要因について，表 - 3 に○○示す，はつり試験や塩化物イオン含有量調査などの詳細調○査を劣化要因に応じて実施して劣化機構を特定します。ち○○

なみに，劣化機構とは，簡単に説明すれば劣化のメカニズ○

ムのことです。劣化機構を特定するための診断技術につい凡例） ○：可能性が高い△：疑わしい表- 3ては，既往の文献 6）で詳しく説明されておりますのでそ劣化機構の主な調査項目の選択例
原理
試験項目等

調査方法

劣化

中性化

塩害

凍害

機

ちらを参考になさって下さい。ここで皆さんの関心が高ま

5）るのは表 - 3 に示す各種の調査をどのような頻度で行う

構

化学的 アルカリ
侵食 シリカ反応

目視，写真撮影

双眼鏡，カメラ，変形◎◎◎◎◎◎打音法打撃音◎◎◎◎◎◎

反発硬度法

テストハンマ強度〇〇

◎◎

〇〇

赤外線法

表面の赤外線映像〇〇〇〇〇〇

鋼材配置

◎◎

〇

〇

部材厚（かぶり）◎◎〇鋼材位置・径空隙，ひび割れ〇〇〇〇

電磁波を利用する方法

レーダ法 空X 線法

磁気を利用する方法〇〇〇〇〇〇〇〇〇

〇

応力測定法

載荷時のひずみ応力測定
死荷重応力測定〇〇〇〇〇〇

変形測定法

載荷時の変形測定〇〇〇〇〇〇

振動測定法

固有振動数，振動モード〇〇〇〇

電気化学的方法

自然電位法
分極抵抗法

〇〇〇

〇

〇

鋼材腐食状況

〇〇〇〇〇〇鋼材引張強度〇〇〇〇〇〇

中性化深さ

◎◎〇

◎〇

外観検査・ひび割れ深さ
錆等の目視◎◎◎◎◎◎圧縮強度 ･ 引張強度 ･ 弾性係数〇〇〇◎◎〇

配合分析〇〇〇

塩化物イオン含有量〇◎〇50 mm のコアを使うことが多く，深さ方向にはコンクリート表面から 80 mm の範囲の試料を採取するのが一般的です。ちなみに，最近では深さ 80 mm にこだわらず床版下面から床版上側鉄筋付近まで試料を採取する場合もあります。ここで，表 - 1 〜 3 でアルカリ骨材反応とアルカリシリカ反応を使い分けておりますが，その説明は本稿の主旨から外れますので皆さんはいずれもアルカリシリカ反応と考えて下さい。
床版上面の変状状況を把握することもポイントの一つで〇〇アルカリ量分析す。アスファルト舗装を撤去すると，たとえば写真 - 1 に〇〇採取したコアによる試験 骨材の反応性ドリル削孔粉による試験 膨張量測定

示すような床版コンクリートの土砂化が見られる場合があ〇ります。NEXCO 東日本の管内では，冬季の路面確保に凍結〇〇〇

気泡分布〇〇

防止剤を使用する地域が多く，これらを含んだ路面排水が〇透気（水）性試験〇

熱分析（TG・DTA）〇〇〇〇

床版上面のコンクリート表面から浸入することに起因する

〇

X 線回折

〇〇〇〇〇

EPMA〇〇〇〇〇〇〇

走査型電子顕微鏡観察例）行うことが多いです。コアで試料を採取する場合には直径〇◎

凡数の箇所で試料を採取して，塩化物イオン含有量の調査を

〇

◎

細孔径分布

的にスパンの範囲で床版の劣化部と健全部とを代表する複〇超音波法，衝撃弾性波法
弾性波を利用する方法
AE 法

はつり試験

しいですが，たとえば，塩害が疑われるケースでは，平面〇

隙

鋼材位置・径のかということだと思います。網羅的に説明することは難疲労

塩害が主な要因でこのような劣化が発生します。床版上面は舗装で覆われており，劣化状況を把握しようとすると交◎ ：劣化の程度にかかわらず重要なデータが得られる○ ：劣化の程度によっては重要なデータが得られる
無印：参考になることもある

Vol.62, No.5, Sep. 2020

通規制を実施したうえで，舗装を撤去する必要があり多大

67

講座
さらに重要なことは，工事中でも高速道路に求められる機能を考慮することです。すなわち，道路にはさまざまな機能があり，そのうちの一つに通行機能があります。通行機能に求められる性能 8）には，円滑性，安全性，信頼性，快適性があります。NEXCO 東日本が管理する高速道路では，たとえ工事中であってもこれらの性能を高い水準で確保することが求められます。さらに，工事規制の影響の最小化については，高速道路における安全・安心基本計画 9）の一つにもなっております。更新工事は，一般に 1 ヵ月と写真 - 1か 2 ヵ月といった一定の時間スパンが必要となり，この期RC 床版上面の土砂化間にできるだけ渋滞などの交通影響を与えないように工事な労力と時間を要してしまいます。そこで，有効と考えらを進めることが望ましいですが，仮に交通に影響を与えるれるのが非破壊調査です。舗装を撤去せずに床版上面の劣ことが分かっている場合には対策を検討する必要がありま化状況を把握することで，調査に要する労力自体もそうです。そのための手段としては，ハード的な側面の対応とソすが，通行規制によるお客様への影響も減少させることがフト的な側面の対応が考えられます。また，更新工事後に可能となります。代表的な調査手法として，電磁波レーダ再び更新が必要とならないような配慮も重要となります。

7）

それぞれ，以下に説明します。

を用いた手法が提案されており，車両に計測機を搭載して3.1

通常走行しながら調査することが可能となっております。
2.2

交通影響を検討するための調査

工事規制の最小化に配慮した更新計画

まずは，ハード的な側面の対応について説明します。図

更新工事は，一般に図 - 3 に示すように施工車線の交- 3 に示した施工車線の交通を反対車線の対面通行で運用

通を反対車線の対面通行で運用する方法がこれまで多く取する方法では明らかに渋滞が発生してしまうような場合にられてきた方法となっております。しかしながら，この方は，物理的な交通容量を確保する計画を検討することがポ法の場合，対面通行区間が交通ボトルネック箇所となり，イントとなります。

交通渋滞が発生するリスクが高まってしまいます。したが図 - 4 は，道央自動車道 島松川橋（上り線）の床版取って，工事による交通影響を最小限とするための工事期間替え 10） で行った交通運用の概要図です。また，写真 - 2の設定，工事期間中の交通動向に基づく交通マネジメント（混雑時間を避けた高速道路利用のご案内，迂回のご案内

走行車線など）が重要となります。

追越車線

その検討を行うために，更新工事を実施する箇所の交通中央分離帯

中央分離帯

影響を評価します。活用するのは高速道路インターチェン

工事箇所

ジ区間の交通量のデータです。高速道路ではつねに交通量を計測しておりそのデータが役に立ちます。さらに，高速図- 3道路の利用者の迂回行動などが，工事区間に接続・平行する一般道に影響しないか検討することもポイントとなりま

走行車線

対面通行規制の概要図【下り線を 1 車線，上り線を 2 車線確保した場合】千歳す。そのために，これらの道路の交通量調査も必要となり追越車線ます。これらの調査は道路交通センサスデータの検索が主札幌工事箇所となりますが，道路交通センサスデータが無い場合には，一般道の道路管理者による交通量調査やそれでも不足する場合には，自ら通行台数計測機を設置して交通量調査を行工事箇所う場合もあります。

【下り線を 2 車線，上り線を 1 車線確保した場合】

図- 4

3．更 新 計 画

島松川橋床版取替工事での交通運用概要図

次に更新計画について説明したいと思います。前章で説明した RC 床版の変状状況について詳細に把握した情報か
ら，一般には傷んだ構造物から優先的に更新工事を計画します。しかしながら，その条件だけでは工事個所が離散的に広がってしまうので，路線単位で更新計画を検討したり，傷んだ構造物の近傍の構造物も更新計画に含めたり，最適化を目指しながら検討を行う必要があります。考慮すべき事項が多く，数理計画問題を解くような感じであり，社内のベテラン技術者のノウハウも引き出しながら検討の熟度
写真 - 2を高めます。今後はこれらを形式知化することが重要です。

68島松川橋床版取替工事の状況

プレストレストコンクリート

講座
分割施工
【現状】
：RC 床版
700
750
1 000

3 500

1 車線

ランプ

【変更後】
：3 分割プレキャスト PC 床版

15 500
3 500

3 500

1 車線

走行車線

750 1 800

1 車線

追越車線

（北陸道方面）（関越道方面）（関越道方面）

320

1 380 750

15 400
3 500

3 500

1 車線

ランプ

1 500

3 500

1 車線

1 車線

走行車線

1 125 1 325

追越車線（北陸道方面）（関越道方面）（関越道方面）

橋軸方向継手①
1 期施工箇所

車線運用《交通量の多い時間帯：通行可能車線数を 2 車線確保》
作業帯
6 650

移動式コンクリート防護柵

750
600

3 250
1 車線

3 250
1 車線

250

②
2 期施工箇所③ 取替順序3 期施工箇所《交通量の少ない時間帯：通行可能車線数を 1 車線確保》
作業帯
10 650

時間帯により規制する車線数の切替を実施

7506003 250 250
1 車線作業用クレーン

移動式コンクリート防護柵
移動後

50

舗装・床版撤去

図- 5

高瀬橋床版取替工事での交通運用概要図
きく，新設床版や壁高欄の品質確保が重要です。そのため，更新工事に用いる新設床版および壁高欄にはプレキャストを標準として用います。これは，現場打ちコンクリートと比べて工場でしっかりと管理して製作されるため，品質が高いと考えるためです。また，場所打ちとなる床版の接合部には繊維補強コンクリートを用いるなどしてさらなる品質向上を図る場合もあります。

4．お わ り に計画は自由度が高く，技術者の手腕の見せどころです。
やりがいがある一方で，創造力を働かせてあらゆる角度から検討の熟度を高めて取り組まないとその後の設計や施工
図- 6に影響を与えてしまうおそれがあります。設計や施工が主更新工事のお知らせの例流に見えがちですが，調査・計画段階も重要であることを理解していただく一助となれば幸いです。

は工事の状況です。本橋の施工では，渋滞緩和対策として対面通行規制となる下り線を一時的に 3 車線確保し，その参考文献

中で時間帯別に車線数を変更して交通運用することによって渋滞発生のリスクを低減させる対応を図りました。

1 ）（公社）土木学会：コンクリート技術シリーズ 95 鉄筋コンクリ
ート構造物の設計システム − Back to the Future-，2011.5.

図 - 5 は，北陸自動車道 高瀬橋（上り線）の床版取替え11）2 ）（公社）土木学会：2018 年制定 コンクリート標準示方書 維持管で行った交通運用の概要図です。本橋の施工では，床版取理編，2018.10.

替えを 3 分割施工とすることで，交通量の多い時間帯には，3 ）高速道路資産の長期保全および更新のあり方に関する技術検討

通行可能車線を 2 車線確保することにより渋滞をほとんど委員会報告書，2014.1.22.

発生させることなく工事を行う対応を図りました。

4 ）東・中・西日本高速道路株式会社：保全点検要領 構造物編，2012.4.
5 ）東・中・西日本高速道路株式会社：調査要領，2017.7.

これらの事例は，工事規制の影響の最小化を目指した事

6 ）たとえば，（公社）日本コンクリート工学会：コンクリート診断技例であり，今後の更新計画を立案するにあたって有益な情術 ʻ20

報となります。今後はさらに工夫や改良を重ねながら更新

7 ）（公社）土木学会：鋼構造シリーズ 27 道路橋床版の維持管理マ計画を立案する必要があります。
3.2

ニュアル 2016，2016.10.

工事広報による渋滞発生リスクの低減

8 ）（公社）日本道路協会：道路構造令の運用と解説，2015.6.
9 ）国土交通省 道路局：高速道路における安全・安心基本計画，2019.9.10.

次にソフト的な対策として，交通マネジメントとして

10）三浦照史，高橋宏明，池添昌樹，齋藤強希：道央自動車道 島松

種々の媒体を活用した工事広報によって，交通分散を図り，川橋床版取替工事の設計・施工−クレーン 2 台を用いた両開き

渋滞発生リスクを減らす方策があります。図 - 6 は最近施工による工期短縮−，プレストレストコンクリート Vol.62，行った工事広報の事例です。訴求力向上および親しみ醸成

No.1，pp.42-46，2020.

を図るため，同一タレントを起用し，お客様にお知らせ内

11）成嶋晋一，小池 保，榊原正志，豊島秀明，前川 勉：幅員方向

容を見ていただけるように配慮しております。
3.3に 3 分割した床版取替工事 −北陸自動車道 高瀬橋（上り線）−，橋梁と基礎，pp.12-18，2019.9.

品質確保の配慮【2020 年 7 月 3 日受付】

更新工事は，工事に伴う交通規制などの社会的影響が大Vol.62, No.5, Sep. 202069