JP2016160686A - 橋脚の交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】交換作業の安全性を高め、かつ施工コストを抑えることができる橋脚の交換方法を提供する。
【解決手段】本発明の橋脚の交換方法は、上部構造を支持する一対の単柱式橋脚１１の間に、張出し式橋脚１０の基礎１２と、基礎１２の上方に前記一対の単柱式橋脚１１の橋脚間よりも短い梁部１６を形成する工程と、単柱式橋脚１１が挿通する貫通孔１８を備えた一対の延長梁２０を前記単柱式橋脚１１の長手方向に沿って吊上げて前記梁部１６の両端にそれぞれ接続する工程と、前記梁部１６及び前記延長梁２０の上面、かつ前記単柱式橋脚１１の既存支承の周囲で前記上部構造２２をジャッキ受けする工程と、前記単柱式橋脚１１を切断し、前記単柱式橋脚１１の下部から取り除いて先端を前記貫通孔１８から引き抜いて撤去する工程と、前記貫通孔１８を閉塞して前記延長梁２０の上面に前記張出し式橋脚１０の新規支承を形成する工程と、を有することを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、道路橋、鉄道橋などの橋梁の上部構造を支持する既存の橋脚を、新規のものに建て替える橋脚の交換方法に関する。

道路橋又は鉄道橋などの橋梁の中間部分を構成する橋脚がある。
既存の橋脚は、経年劣化による老朽化や、大型地震に対する耐震性能を強化するために補強や交換（建て替え）作業が必要となる。
橋脚の補強は、一般に柱部の外周に補強鋼板を巻き付けたり、モルタルを吹き付けたりするなどして容易かつ安価に強度を高めることができる。

一方、橋脚の建て替えの場合には、既存の上部構造を支持しながら作業を進めなければならず、いかに安全性を確保し、施工コストを抑制するかが課題となっている。また、幹線道路の場合には、通行止めを極力少なくして短期間で施工することが求められている。

従来の交換方法としてベント（仮受け台）を用いた工法がある。この工法は、まず既存の橋脚に近接した位置に仮設のベントを設置する。このベントにより上部構造を支持した状態を確保した後、既存の橋脚を解体、撤去する。そして既存の橋脚と同じ場所に新規橋脚を建設する。新規橋脚で上部構造を支持した後、ベントを解体、撤去している。
この他、橋脚が２つの単柱型橋脚で構成されている場合の橋脚の交換方法は次のような工程を採用していた。

図４は従来の橋脚の交換方法の説明図である。なお各ステップの上図は単柱式橋脚の先端から下方の平面図を示し、下図は橋脚の正面図を示す。
上部構造２２０の横桁の下部に仮支点用横梁２２２を設置する（ステップ１００）。既存支承１１０ａが支える主桁と比べ強度の小さい横桁に対して、仮支点用横梁２２２などの補強材を形成して仮支点との接触箇所を補強する。

一対の単柱式橋脚１１０の橋脚間に張出し式橋脚を設置可能な基礎１２０を施工する（ステップ１０１）。
ついで基礎１２０の上部に張出し式橋脚の柱部１４０を設置する（ステップ１０２）。

柱部１４０の上部に梁部１６０を設置する（ステップ１０３）。梁部１６０は既存の単柱式橋脚１１０を撤去することなく形成できるように、長手方向が一対の単柱式橋脚１１０の橋脚間よりも短い長さに設定されている。
上部構造２２０の荷重を支持する仮支点４００を梁部１６０の上面に設置する（ステップ１０４）。仮支点４００は、既存支承１１０ａを除去した際に、一対の既存支承１１０ａの支承間よりも狭い箇所で、上部構造２２０をバランスよく支持できる箇所を選択する必要がある。

単柱式橋脚を撤去する（ステップ１０５）。一対の仮支点４００の支点間は一対の既存支承の支点間よりも短いため、既存の単柱式橋脚を撤去すると、上部構造２２０の両端部分が下方に低下してしまい上部構造２２０に僅かな歪みが生じて負荷がかかるおそれがある。
一対の延長梁２００をチェーンブロックなどの吊上げ手段を用いて梁部１６０まで吊上げて、梁部１６０の両端に接続する（ステップ１０６）。

延長梁２００の上面で、既存支承が設置されていた箇所よりも外側にジャッキ３００を設置して上部構造２２０をジャッキ受けする（ステップ１０７）。仮支点４００のみで上部構造を支えていた際に生じた上部構造２２０の歪みが解消されるまで持ち上げる。

延長梁２００の上面で既存支承が設置されていた箇所と同じ箇所に張出し式橋脚の新規の支承２４０を設置する（ステップ１０８）。
仮支点４００及びジャッキ３００を撤去すると張出し式橋脚１００の支承２４０で上部構造２２０を支えることができ、橋脚の交換作業が完了する（ステップ１０９）。

また特許文献１に開示の橋脚の建て替え方法は、ラケット型の橋脚の建て替え方法であって、既存橋脚を挟むように新規橋脚を２つ建て、新規橋脚によって上部構造を支持してから既存橋脚を撤去している。

特開２００８−３０３６９８号公報

しかしながら、ベントを用いた交換方法では、既設橋脚の前後にベントを設置・施工するためのスペースを確保する必要がある。架設現場によっては、スペースを確保できず桁下の道路内などに設置しなければならない場合があり、長時間の車線規制あるいは通行止めを行わなければならないことがある。またベントによる仮支持の間も交通道路として使用するため、ベントの基礎は既存橋脚と同程度の規模が必要となる。さらに、仮基礎設置時の施工性に配慮して、省スペース化のため直接基礎とする場合には、既設橋脚の基礎よりも規模の大きな基礎寸法が必要となる。

また図４に示す交換方法では、既存支承よりも支点間の短い仮支点で仮支持している間に上部構造に歪み等が生じて負荷がかかるおそれがある。さらに、既存支承の換わりに上部構造の荷重を支える仮支点とジャッキの間が離れているため、上部構造に歪等の負荷がかかるおそれがある。このため、交換作業の安全性を十分に確保することができないおそれがあった。

さらに、仮支点及び仮支点用横梁を用いることにより作業コストがかかり、交換作業にかかる日数が長期化してしまう問題があった。

特許文献１に示す建て替え方法では、２つの新規橋脚を形成しているためコスト高となり、かつ設置スペースも確保しなければならない。

また、既存支承と異なる箇所に新規支承を形成する場合には、主桁に別途補強部を設ける必要があり、かつ、支承の数が既設より増えることでイニシャルコストの他、将来的な維持管理コストも高くなる。

上記従来技術の問題点を解決するため、本発明は、交換作業の安全性を高めることができる橋脚の交換方法を提供することを目的としている。また本発明は、施工コストを抑えることができる橋脚の交換方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための第１の手段として、上部構造を支持する一対の単柱式橋脚の間に、張出し式橋脚の基礎と、前記基礎の上方に前記一対の単柱式橋脚の橋脚間よりも短い梁部を形成する工程と、前記単柱式橋脚が挿通する貫通孔を備えた一対の延長梁を前記単柱式橋脚の長手方向に沿って吊上げて前記梁部の両端にそれぞれ接続する工程と、前記梁部及び前記延長梁の上面、かつ前記単柱式橋脚の既存支承の周囲で前記上部構造をジャッキ受けする工程と、前記単柱式橋脚を切断し、前記単柱式橋脚の下部から取り除いて先端を前記貫通孔から引き抜いて撤去する工程と、前記貫通孔を閉塞して前記延長梁の上面に前記張出し式橋脚の新規支承を形成する工程と、を有することを特徴とする橋脚の交換方法を提供することにある。

上記課題を解決するための第２の手段として、前記延長梁は、前記梁部の長手方向に沿って前記貫通孔の径方向に二分割された一対の半割構造体を組み合わせて形成することを特徴とする橋脚の交換方法を提供することにある。

上記課題を解決するための第３の手段として、前記第１又は第２の手段において、前記柱部は材質に鉄筋コンクリートを用い、前記梁部及び前記延長梁は材質に鋼鉄を用いたことを特徴とする橋脚の交換方法を提供することにある。

上記のような本発明によれば、従来工法のようなベントを用いて仮支持する必要がなく、桁下の道路などの交通規制を最小限に抑えることができ、かつ施工コストの低減化を図ることができる。

また新規橋脚を設置した後に、既存橋脚を撤去しているため、取り替え時の仮支持期間を大幅に短縮でき、かつ交通供用下での施工の安全性を向上させることができる。

さらに、既存橋脚を下方から切断・撤去する、いわゆるだるま落としの方式で撤去することにより、高所作業を低減して安全性を向上させることができ、かつ施工スペースを最小限に抑えることができる。

また、一対の既存支承の支点間よりも幅の狭い支点間で構造上支持しなければならない一対の仮支点による仮受期間がなく、上部構造に歪み等の負荷がかかるおそれがない。また、橋脚の延長梁を形成する工程まで既存橋脚で上部構造の荷重を支えながら交換作業を行うことができるので、上部構造に負荷をかけることなく作業の安全性を確保できる。

また、従来のような仮支点、横桁の補強材および仮設材を省略することにより施工コストを抑えることができ、かつ既存橋脚から新規橋脚へ速やかに移行でき橋脚の交換作業にかかる日数を短期化することができる。

上記のような本発明によれば、既存の単柱式橋脚を撤去することなく延長梁を形成することができる。また、既存の単柱式橋脚を利用して安全かつ容易に延長梁を梁部まで吊上げて、接続させることができる。

上記のような本発明によれば、柱部に鉄筋コンクリートを用いているため、圧縮力に強く、強度を高めることができ、かつ安価であるため施工費を抑えることができる。また、梁部及び延長梁に鋼鉄を用いているため、形状加工の自由度が高く施工性が良く、交換作業にかかる日数を短期化することができる。

本発明の橋脚の交換方法の説明図である。 本実施形態の張出し式橋脚の説明図である。 本実施形態の延長梁の説明図である。 従来の橋脚の交換方法の説明図である。

本発明の橋脚の交換方法の実施形態について、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。ここで、本発明の橋脚の交換方法は、上部構造を幅方向に支持する一対の単柱式橋脚（円筒橋脚ともいう。）から張出し式橋脚（Ｔ型橋脚ともいう）に交換する方法を適用対象としている。一対の単柱式橋脚は所定間隔を開けて施工されており、この橋脚間には新たな張出し式橋脚を施工可能なスペースがあるものとする。

［張出し式橋脚１０］
図２は本実施形態の張出し式橋脚の説明図である。同図の（１）は支承から下方に向けた橋脚の平面図であり、（２）は橋脚の正面図である。図示のように、本実施形態の張出し式橋脚１０は、基礎１２の上部に設置された柱部１４と、柱部１４の先端に接続する梁部１６と、梁部１６の両端に接続し単柱式橋脚（不図示）が挿通可能な貫通孔１８を備えた延長梁２０と、延長梁２０の上面で上部構造２２と接触する支承２４を主な基本構成としている。

基礎１２は、橋脚の下部で荷重を支えて、この荷重を地盤へ伝える最下部の構造物である。柱部１４は、基礎１２の上部に設置されて上部構造２２の荷重を支える構造物である。
前述の基礎１２及び柱部１４は、材質に鉄筋コンクリートを用いている。材質に鉄筋コンクリートを用いることにより、圧縮力に強く強度を高めることができ、かつ安価であるため施工費を抑えることができる。

梁部１６は、柱部１４の上部に設置されて上部構造２２の荷重を上部構造２２の幅方向に亘って支える構造物である。本実施形態の梁部１６は、材質に鋼鉄を用いている。材質に鋼鉄を用いると、形状加工の自由度が高く施工性が良く、鉄筋コンクリートと比べて交換作業にかかる日数を短期化することができる。
本実施形態の梁部１６は、既存の一対の単柱式橋脚（不図示）の橋脚間よりも短い長さに設定している。このような梁部１６の構成により、既存の一対の単柱式橋脚を撤去することなく、橋梁間の基礎１２上に形成することができる。
本実施形態の延長梁２０は、梁部１６の両端から梁部１６の長手方向に沿って延出し、梁部１６と同様に上部構造２２の荷重を上部構造２２の幅方向に亘って支持する構造物である。延長梁２０は、梁部１６と同様に材質に鋼鉄を用いている。これにより、形状加工の自由度が高く、施工性を良くすることができる。

図３は本実施形態の延長梁の説明図である。同図の（１）は平面図であり、（２）は単柱式橋脚の正面側から見た図である。延長梁２０は、梁部１６に接続した際に平面視で、単柱式橋脚１１と重なる箇所に貫通孔１８を設けている。この貫通孔１８は、単柱式橋脚１１が挿通可能なように、単柱式橋脚１１の直径よりも大きい直径となるように設定している。なお、貫通孔１８は、梁部１６に接続して取付位置に設置した後、図２に示す閉塞部材１９を用いて容易に塞ぐことができる。閉塞部材１９は、延長梁２０と同様に鋼鉄を用いることができる。また、閉塞部材１９は、例えば、貫通孔１８の直径よりも大きい直径の平板状の蓋と、貫通孔１８に嵌合する筒体を組み合わせて形成することができる。また、延長梁２０は、梁部１６の長手方向に沿って貫通孔１８の径方向に二分割された一対の半割構造体となる第１構造体２０ａ及び第２構造体２０ｂを組み合わせて形成することができる。このような構成の延長梁２０は、単柱式橋脚１１の下部で第１構造体２０ａ及び第２構造体２０ｂを組み合わせて形成した後、チェーンブロックなどの吊上げ手段を用いて梁部１６まで、単柱式橋脚１１の長手方向に沿って、単柱式橋脚１１をガイドとして、安全かつ容易に吊上げることができる。

新規支承となる支承２４は、延長梁２０の貫通孔１８を閉塞した上面に設置して、温度変化の影響による上部構造２２の伸縮を吸収し、上部構造２２を支えて上部構造２２の荷重を橋脚に伝達する構造物である。
このような本実施形態の張出し式橋脚１０は、形状に自由度の高い鋼鉄を梁部１６及び延長梁２０に用い、安価で圧縮力に強いＲＣ（鉄筋コンクリート）部材を柱部１４及び基礎１２に用い、鋼鉄とＲＣ部材を組み合わせた複合橋脚となる。

［橋脚の交換方法］
図１は本発明の橋脚の交換方法の説明図である。
一対の単柱式橋脚１１の橋脚間に本実施形態の張出し式橋脚を設置可能な基礎１２を施工する（ステップ１０）。

基礎１２の周囲で梁部１６を仮組みする。仮組みした梁部１６を下部架台３２により所定高さまでジャッキアップする（ステップ１１）。ついで、単柱式橋脚１１の周囲で延長梁２０を仮組みする。延長梁２０を構成する第１構造体２０ａ及び第２構造体２０ｂは、梁部１６の長手方向に沿って貫通孔１８の径方向に二分割された一対の半割構造体である。この第１構造体２０ａ及び第２構造体２０ｂの半割状の貫通孔１８同士を、間に単柱式橋脚１１の下部を挟んで、単柱式橋脚１１の径方向から軸心に向けて組み合わせる。貫通孔１８に単柱式橋脚１１が挿通した状態で、第１構造体２０ａ及び第２構造体２０ｂを互いに接続させる。そして梁部１６の上面に設置した上部架台３４からチェーンブロックなどの吊上げ手段を用いて、延長梁２０を単柱式橋脚１１の長手（軸）方向に沿って吊上げる。延長梁２０を所定高さの梁部１６まで吊上げた後、一対の延長梁２０を梁部１６の両端に接続させる。接続後は上部架台３４を撤去する。

下部架台３２を用いて梁部１６及び延長梁２０をジャッキアップして取付位置に設置する（ステップ１２）。梁部１６及び延長梁２０は、材質に鋼鉄を用いており、鉄筋コンクリートと比べて軽量かつ形状加工の自由度が高く施工性が良いため、一対の単柱式橋脚１１の橋脚間のスペースであっても、単柱式橋脚１１を撤去することなく、チェーンブロック等の吊上げ手段を用いて容易に設置することができる。

ついで基礎１２と梁部１６の間のスペースに張出し式橋脚の柱部１４を設置する（ステップ１３）。本実施形態の基礎１２及び柱部１４は、材質に鉄筋コンクリートを用いているため、圧縮力が強く、強度を高めて耐震性能を向上させている。

下部架台３２を撤去する。梁部１６及び延長梁２０の上面、かつ単柱式橋脚１１の既存支承１１ａの周囲にジャッキ３０を配置して上部構造２２をジャッキ受けする（ステップ１４）。これまでの工程は、すべて既存の単柱式橋脚１１の既存支承１１ａを介して上部構造２２の荷重を支持しているため、従来の仮支点を用いる作業と比べて、交換作業の安全性を高めることができる。
単柱式橋脚１１の下部を切断し、単柱式橋脚１１の下部から取り除いて、単柱式橋脚１１の先端にある既存支承１１ａを貫通孔１８から引き抜いて撤去する（ステップ１５）。上部構造２２の荷重はジャッキ３０で支えているため既存の単柱式橋脚１１には一切荷重が作用していない。また、既存支承１１ａの周囲に配置したジャッキ３０で荷重を受けているため、従来の仮支点を用いる作業と比べて、上部構造２２に歪等の負荷が掛からない。よって、貫通孔１８から容易に既存の単柱式橋脚１１を引抜いて撤去することができる。

閉塞部材１９を用いて貫通孔１８を閉塞する（ステップ１６）。延長梁２０は材質に鋼鉄を用いているため、鋼鉄の閉塞部材１９で容易に閉塞することができる。
延長梁２０の上面に張出し式橋脚の新規の支承２４を設置する（ステップ１７）。新規の支承２４の中心を、閉塞した貫通孔１８の中心に位置合わせすることにより、既存支承１１ａと同じ箇所に、容易に取り付けることができる。
最後にジャッキを撤去すると張出し式橋脚１０の支承２４で上部構造２２を支えることができ、橋脚の交換作業が完了する（ステップ１８）。

このような本発明の橋脚の交換方法によれば、従来のような一対の既存支承の支点間よりも幅の狭い支点間で構造上支持しなければならない一対の仮支点による仮受期間がなく、上部構造に歪み等の負荷が掛かるおそれがない。また、張出し式橋脚の延長梁を形成する工程まで既存橋脚で上部構造の荷重を支えながら交換作業を行うことができるので、上部構造に負荷をかけることなく作業の安全性を確保できる。

また、従来のような仮支点、横桁の補強材および仮設材を省略することにより施工コストを抑えることができ、かつ既存橋脚から新規橋脚へ速やかに移行でき橋脚の交換作業にかかる日数を短期化することができる。

本発明の橋脚の交換方法は、一対の単柱式橋脚の間に形成する張出し式橋脚の構成を採用するあらゆる道路橋又は鉄道橋の橋梁を構成する橋脚に適用可能である。

１０………張出し式橋脚、１１………単柱式橋脚、１１ａ………既存支承、１２………基礎、１４………柱部、１６………梁部、１８………貫通孔、１９………閉塞部材、２０………延長梁、２０ａ………第１構造体、２０ｂ………第２構造体、２２………上部構造、２４………支承、３０………ジャッキ、３２………下部架台、３４………上部架台、１００………張出し式橋脚、１１０………単柱式橋脚、１１０ａ………既存支承、１２０………基礎、１４０………柱部、１６０………梁部、２００………延長梁、２２０………上部構造、２２２………仮支点用横梁、２４０………支承、３００………ジャッキ、４００………仮支点。

Claims (3)

1. 上部構造を支持する一対の単柱式橋脚の間に、張出し式橋脚の基礎と、前記基礎の上方に前記一対の単柱式橋脚の橋脚間よりも短い梁部を形成する工程と、
   前記単柱式橋脚が挿通する貫通孔を備えた一対の延長梁を前記単柱式橋脚の長手方向に沿って吊上げて前記梁部の両端にそれぞれ接続する工程と、
   前記梁部及び前記延長梁の上面、かつ前記単柱式橋脚の既存支承の周囲で前記上部構造をジャッキ受けする工程と、
   前記単柱式橋脚を切断し、前記単柱式橋脚の下部から取り除いて先端を前記貫通孔から引き抜いて撤去する工程と、
   前記貫通孔を閉塞して前記延長梁の上面に前記張出し式橋脚の新規支承を形成する工程と、
   を有することを特徴とする橋脚の交換方法。
2. 前記延長梁は、前記梁部の長手方向に沿って前記貫通孔の径方向に二分割された一対の半割構造体を組み合わせて形成することを特徴とする請求項１に記載の橋脚の交換方法。
3. 前記柱部は材質に鉄筋コンクリートを用い、前記梁部及び前記延長梁は材質に鋼鉄を用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載の橋脚の交換方法。

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