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RC床版更新事業におけるウォータジェット活用による新工法、Hydro-Jet RD工法の開発

- 阪神高速道路共同研究「鋼桁とRC床版のずれ止め切断に関する研究」 -

 飛島建設株式会社(代表取締役社長:乘京 正弘)は、阪神高速道路株式会社、第一カッター興業株式会社とともに、「鋼桁とRC床版のずれ止め切断に関する研究」を共同で行い、交通供用下で鋼桁とRC床版を分離しつつ合成桁としての機能を維持できる工法『Hydro-Jet RD工法(Hydro-Jet demolition technique for Replacing the decks)』を開発しました。

 新工法は、図-1に示すように、交通供用下の床版下面より、鋼桁とRC床版の接合部をウォータージェット(以下WJ)ではつり、鋼桁上のずれ止め(スタッド)を全線に渡って5cm程度露出させ、露出させたスタッドに鋼製補強材(フランジガード)を装着し、合成桁としての性能を損なうことなく交通供用を継続させることを可能としています。

 本技術の施工順序を図-2に示します。

①供用下において鋼桁と床版の接合部のハンチコンクリートをWJで除去する。
②コンクリートが除去された桁と床版の隙間に鋼材とモルタルによる仮補強材を設置する。
③通行止め後に仮補強材を撤去、スタッドを切断し、同時に床版を橋軸直角方向に切断撤去する。

 この工法によって、写真-2に示すようなスタッド周りのはつり作業に代表される交通規制後の撤去作業における工程が短縮できることで、交通規制期間を半減させることが可能です。なお、床版撤去の準備作業として事前に床版と鋼桁を分離し、撤去開始までの期間、交通供用を継続できる技術は現段階では他にはなく、今後ニーズが高まっていく車線規制による施工(長期間にわたる通行止めを極力伴わない施工)にも対応可能な工法です。

 第一カッター興業㈱の保有技術であるXYはつり装置とWJ削孔装置の技術改良・組合せにより、移動架台付きWJ装置(写真-3、4)を開発しました。鋼桁とRC床版の分離作業は3つのステップに分けて施工します(図-3)。1日の施工範囲は約2~2.5mとし、以下の3-STEPで施工します。

(STEP1)橋軸方向(水平)に装置が移動して直近のスタッドを露出させ、スタッド配置を確認。
(STEP2)スタッドの間を、ノズルを挿入しながらフランジ上を高さ5㎝程度で貫通するまで切削。
(STEP3)ノズルをT字型(又はL型)に変更し、スタッド間に残ったコンクリートを切削。

 床版取替工事では主に吊り足場を使用しますが、WJ施工にあたり、足場床面、特に吊りチェーン周りの漏水対策が課題でした。そこで、防水機能と漏水検知機能を備えた吊り足場構造を開発しました。主な特徴は以下の3点です。

①アスファルト防水シートを吊り足場床面に敷き詰めることで、高い防水、防音機能を有している。
②吊りチェーンと吊り足場床面の交差部に、流動性、柔軟性のあるシリコンを充填し、振動に強い止水構造とした。
③吊りチェーン部と防水シート下面に漏水検知センサを配置し、漏水の早期発見、漏水箇所の特定が可能なモニタリング機能を有している。

 本工法は橋面を一般交通に供用しながら作業することが特徴ですが、鋼桁とRC床版の接合部を除去した合成桁(以下,不完全合成桁という)は、合成構造が不完全となることが懸念されるため、その構造的な影響を3次元弾性FEM解析で検討しました。検討の結果、スタッドを曲げ降伏させなければ鋼桁および床版の構造安全性は確保できることが判明し、接合部除去後に露出したスタッドの曲げ補強方法(仮補強材)を開発しました。

 仮補強材は,鋼製補強材とスタッドの空隙を埋める特殊モルタル(可塑性を有する高強度無収縮モルタル)で構成され、鋼製補強材の前面から注入する特殊モルタルは、補強材上部を含め隅々まで充填(写真-7)でき、作業翌朝には所定の強度(σ15時間=40N/㎜2)を確保します。また、鋼製補強材は3ピースで構成(図-4)されており、組立・解体が容易な構造となっています。

 平成29年5~9月において、阪神高速14号松原線、阿倍野管理用入路にて試験施工を実施し、実橋での実現性を確認しました。

 WJによる鋼桁とRC床版の分離は、切削延長1.5~2.0m/日程度(橋軸方向出来形)、切削高さはc~60㎜でした。使用水量は4m3/日程度(0.5m3/hr)であり、使用水量の約80%を装置内で回収できています。残りの排水は床面に落水しますが、防水足場によって足場外に一切落水させることなく全量回収しています。切削による騒音は、発生源からの離隔距離13mで85dB(騒音規制法の規制基準値)でした。現在の施工では離隔距離10mで騒音レベル75dBであり、更に低減できております。

 特殊モルタルは密実な充填性と所定の強度発現(σ15時間=47.3N/㎜2)を確認しました。鋼製補強材の設置作業は15分/個、撤去は10分/個、さらにスタッド周りの補強モルタルの除去は5分/個程度と短時間で施工できており、開発目標の工程短縮が可能であることを確認しました。

 また、Hydro-Jet RD工法施工中の合成桁の健全性を確認するために、1径間(L=22m)の鋼桁2本のフランジに光ファイバーのひずみセンサを24カ所設置し、通行車両を荷重としたひずみ量を計測し、荷重の作用による中立軸の高さ変化を指標とした管理を行っています。これによって通行車両の安全を確認しながら、鋼桁とRC床版の分離作業を実施しております。

 工程の試算は、径間長20m、2主桁、1径間の床版撤去の場合、従来工法による交通規制下の作業(写真-2)では、通常の床版撤去工法は18日程度掛かりますが、本工法では9日程度と半分に短縮可能です(表-1)。

・飛島建設株式会社 企画本部 広報室
 松尾 和昌 TEL:03-6455-8312

・飛島建設株式会社 土木事業本部リニューアル統括部
 川端 康夫 TEL:03-6455-8324