JP5015048B2 - 河川橋梁の桁下空間拡大工法 - Google Patents

Description

本発明は、河川橋梁の桁下空間拡大工法に関するもので、さらに詳しくは、既設の橋桁を利用して、短期間で桁下空間を拡大することが可能な工法に関するものである。

近年、集中豪雨や熱帯性低気圧（台風）の上陸により、人々の生活に甚大な被害を及ぼす洪水が多発している。洪水が発生する原因の１つとして、洪水量に対して河川の流下断面が不足していることが挙げられる。河川の流下断面を確保するためには、河道の拡幅や河川堤防の整備が考えられる。しかし、既設の河川橋梁の桁下高が低い場合は、河道の拡幅や河川堤防の整備のみでは充分な効果を得ることができない。

そこで、計画高水位に対して十分な桁下高を確保して、洪水流下のボトルネックとなることを防止するため、既設の河川橋梁を架け替えることが考えられる。従来、河川橋梁を架け替えるには、まず、既設橋梁の傍らに仮設橋梁を設置して一時的に道路を切り回す。そして、既設橋梁を撤去して新設橋梁を建設する。その後、道路を復旧して新設橋梁の供用を開始し、仮設橋梁を撤去していた。このため、工事が大がかりなものとなり、工期が長くなると共に、コストが上昇するという問題があった。さらに、道路切り回しに伴う用地が必要であり、切り回しに伴う道路線形変更の影響で慢性的な交通渋滞が発生するおそれがあった。

このような不都合を解消するため、河川橋梁の架け替え効率を向上させるための技術が種々開示されている（特許文献１、特許文献２参照）。
特許文献１に記載されている技術は、既設橋梁を新設橋梁に架け替えるための工法において、既設橋梁の傍らに、既設橋梁を挟んで第１の台船と第２の台船とを配置する。そして、第２の台船上で新設橋梁の桁を地組みすると共に、第１の台船上に切断した既設橋梁の桁を支持させて架橋場所から移動させる。続いて、新設橋梁の桁を載置した第２の台船を架橋場所へ移動させて新設橋梁を据え付けることにより、既設橋梁を撤去して新設橋梁を設置するようになっている。

特許文献２に記載されている技術は、既設橋梁を幅方向に対して中央部と両側部とに切断する。そして、中央部又は両側部のいずれか一方に昇降装置を設置して、他方を撤去すると共に新設橋梁を設置するようになっている。

特開２００７−３２１４７４号公報 特開２００７−３２１４７６号公報

しかし、上記した特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、既設橋梁を撤去して新設橋梁を設置するため、既設橋梁に再利用できる部材があったとしても廃棄せざるを得ず、コストが上昇するだけではなく、環境負荷も増大するという問題があった。また、既設橋脚の解体作業を行わなければならないため、騒音や粉塵の発生が危惧される。

本発明は上述した事情に鑑み提案されたもので、工期を短縮することにより、交通への影響を最小限に抑制すると共に道路切り回しのための用地を必要とせず、さらに、既設橋梁の上部工をそのまま利用することにより、解体工事に伴う騒音や粉塵の発生を抑制すると共に廃棄物の発生量を削減して、環境負荷を低減することが可能な河川橋梁の桁下空間拡大工法を提供することを目的とする。

本発明に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
すなわち、本発明に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法は、既設の河川橋梁の桁下空間を拡大するための工法であって、橋桁下方の適宜位置に支柱（ベント）を設置する工程と、支柱と橋桁との間にジャッキを設置する工程と、ジャッキを駆動して橋桁を上昇させる工程と、上昇した橋桁を支台（サンドル）で受け替えて既設の支承を除去する工程と、既設の橋脚の上部に、上昇した橋桁の位置に合致した新たな躯体及び支承を構築する工程と、を含むことを特徴とするものである。

ここで、支柱の設置位置は、例えば橋脚及び橋台近傍の一側あるいは両側である。支柱（ベント）の設置に先立って、仮締切工、掘削及び基礎コンクリート打設、橋桁の補強等が適宜行われる。ジャッキにより橋桁を上昇させる工程では、適宜なスパンでジャッキアップを行って、支台（サンドル）で橋桁を受け替える作業を複数回繰り返すことにより、所望の高さまで橋桁を上昇させる。新たな躯体及び支承を構築する工程では、新たな支承を固定するための鋼製枠をアンカーボルトにより固定し、鋼製枠の上部に新たな支承を設置・固定し、再びジャッキアップして橋桁荷重を支台（サンドル）から新たな支承に盛り替え、橋脚及び橋台の躯体上部工の鉄筋を組み立てて型枠を設置し、躯体コンクリートを打設する。上述した工程が終了すると、仮設備や仮締切を撤去する。この際、並行して橋桁の本舗装や標識工を行う。

本発明に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法においては、橋脚、橋台高の増加に伴い、地震時慣性力が増加するため、新たな支承を免震支承にしたり、各工程と並行して、橋台背面を軽量盛土に置き換えたり、橋脚を補強する工程を含ませたりする等により、橋台、橋脚の耐震性能を向上させる。

本発明に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法によれば、既設の橋桁をそのままジャッキアップして桁下空間を拡大しているので、道路の切り回しを必要とせず、最小限の交通規制で急速施工が可能となる。
また、既設橋梁の上部工をそのまま利用しているので、必要以上の工事が発生せず、騒音・振動や粉塵の発生を抑制すると共に廃棄物の発生量を削減して、環境負荷を低減することが可能となる。
さらに、道路の切り回しを必要とせず、利用可能な既存の設備を再利用することに加えて、工期が短縮されるので、河川橋梁の桁下空間拡大に要するコストの大幅な削減と共に、周辺の交通負荷の軽減が可能となる。

＜桁下空間拡大工法の概要＞
本発明に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法は、既設の橋桁をそのままジャッキアップして桁下空間を拡大するものである。本工法における桁下の拡大高さは、最新の計画河川水位に基づいて決定されるが、一般的には１．０〜２．０ｍ程度の桁上げが行われる。また、本工法は、特に、短期間の交通遮断が可能な中小規模の道路橋を対象とし、単純若しくは連続構造の鋼桁橋が主な施工対象となる。

＜実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法の実施形態を説明する。図１〜図８は、本発明の実施形態に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法を説明するための説明図である。

＜準備工／堤防背面・河床部掘削＞
本発明に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法では、まず初めに、進入路や仮設ヤード等を造成する準備工が行われる。続いて、図１に示すように、橋桁１０の下方における空頭確保や作業盤の敷地造成等を目的として、堤防２０の背面や河床部３０等を掘削する。

また、橋桁１０のジャッキアップ作業前に、必要に応じて、橋脚４０の耐震補強を実施する。この橋脚４０の耐震補強工事は、例えば、補強鋼材（帯鉄筋）を内包した高耐久性プレキャストパネルを用いて橋脚４０を巻きたてる工法を採用することができる。橋脚４０の耐震補強工事を行うことにより、桁上げによる耐震強度の低下を未然に防止して、安全な河川橋梁とすることができる。

なお、図１〜図８中、橋梁部や河床部の工事を行う重機として、ラフタークレーン２１０、小型クローラークレーン２２０、バックホー２３０、トラックミキサー２４０、コンクリートポンプ車２５０、アスファルトフィニッシャー２６０、タイヤローラー２７０、ダンプトラック２８０が示してある。

＜ベント設置箇所確保／基礎コンクリート打設＞
続いて、図２に示すように、ベント（四角形に枠組みした鋼製の支柱）９０の建て込み位置が河川内の場合は、大型土嚢５０等を用いて仮締め切りし、仮締切内をドライアップし、地耐力を確保するために、基礎コンクリート６０を打設する。なお、堤体や河床の土質条件によっては、予め表層改良などの地盤改良を実施することが好ましい。

＜枠組足場設置／橋桁補強／ベント建込み／鋼製サンドル／油圧ジャッキ設置＞
続いて、図３に示すように、橋脚４０及び橋台７０の近傍に枠組足場８０を設置する。また、予め、ジャッキアップ箇所や仮支持箇所の橋桁１０を補強する。続いて、小型クローラークレーン２２０等を用いて所定位置にベント９０を建て込み。続いて、ベント９０の上部に鋼製サンドル（井桁状に組み上げた支台）１００と油圧ジャッキ１１０を設置する。

＜交通遮断／桁下ジャッキアップ／鋼製サンドルによる受替え／橋台背面掘削＞
続いて、交通遮断を行った後、図４に示すように、橋梁部の工事として、油圧ジャッキ１１０を作動させ、鋼製サンドル１００で盛替えながら橋桁１０を徐々にジャッキアップする。この際、橋脚４０側と橋台７０側の油圧ジャッキ１１０を連動させながら１スパンずつジャッキアップを行って橋桁１０の水平を保つ。そして、橋桁１０が所定の高さ（例えば１．０〜２．０ｍ程度）まで上昇したら、鋼製サンドル１００で受け替える。また、アプローチ部１２０の工事として、バックホー２３０等を用いて、橋台７０の背面に存在する土砂を掘削する。

＜既設支承撤去／新支承固定用鋼製枠設置／新支承設置／軽量盛土工＞
続いて、図５に示すように、橋梁部の工事として、既設の支承１３０（図１〜図４参照）を切断して撤去し、新たな支承１４０を固定するための鋼製枠１５０を、アンカーボルト（図示せず）を用いて橋脚４０の上部に固定し、鋼製枠１５０の上部に新たな支承１４０を設置して固定する。この際、新たな支承１４０として、公知の免震支承を用いることで、桁下空間拡大に伴う地震時慣性力の増加に対応した耐震強度を持つ河川橋梁とすることができる。

また、アプローチ部１２０の工事として、橋台７０の背面掘削部とアプローチ部１２０に、トラックミキサー２４０及びコンクリートポンプ車２５０等を用いて、軽量盛土１６０を施工する。この際、原料土、セメント、水及び気泡等を混合した気泡混合軽量土を用いた軽量盛土工法を用いることで、桁下空間拡大に伴う土圧の増加に対応する。

＜支承盛替え／アプローチ部仮舗装工／交通遮断解除＞
続いて、図６に示すように、橋梁部の工事として、油圧ジャッキ１１０を作動させて橋桁１０を再びジャッキアップし、橋桁１０の荷重を仮設の鋼製サンドル１００から新たな支承１４０に盛替える。また、アプローチ部１２０の工事として、アプローチ斜路部の仮舗装を行う。以上の作業の完了後に交通遮断を解除する。なお、橋桁１０とアプローチ部１２０との間には、仮設桁１７０を設置する。

＜躯体上部工鉄筋・型枠組立／躯体コンクリート打設＞
続いて、図７に示すように、橋脚４０及び橋台７０の躯体上部工の鉄筋１８０を組み立てて、型枠１９０を設置する。この際、鉛直鉄筋は、既設躯体内に接着系アンカー等を用いて配筋する。続いて、トラックミキサー２４０及びコンクリートポンプ車２５０等を用いて、型枠１９０内に躯体コンクリートを打設する。この際、既にコンクリートが内部に打設されている新たな支承１４０の固定枠を躯体コンクリートで巻き込む。

＜仮設備撤去／本舗装・標識工／仮締切撤去／堤防復旧工＞
続いて、ベント９０や足場等の仮設備を順次解体して撤去する。また、河川内を仮締め切りしていた大型土嚢５０を撤去する。この際、仮締切内の基礎コンクリート６０も撤去する。また、橋台７０の前面の堤防２０を工事前の状況に復旧する。また、交通量が少ない夜間等に片側交通規制を行い、アスファルトフィニッシャー２６０及びタイヤローラー２７０等を用いて、アプローチ部１２０を本舗装すると共に、標識等の施設を設置する。

上述した各工程を実施することにより、図８に示す完成状態となる。本実施形態に係る桁下空間拡大工法を用いることにより、例えば１０日間程度の交通遮断期間で、工事前と比較して橋桁１０を１．０〜２．０ｍ程度上昇させ、橋梁の桁下空間を拡大することができる。

＜好適な適用例＞
上述したように、本発明に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法は、単純に桁下高が不足している河川橋梁に好適に適用され、橋長が河川幅に対して短く、横堤が流下を阻害している橋梁、橋梁の老化が著しく上部工や下部工の再利用が不可能な橋梁、河積阻害率が大きい橋梁、数日間の交通制限が不可能な橋梁等については、橋梁の架け替え工法が好適である。

本発明の実施形態に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法を説明するための説明図（工程１）。 本発明の実施形態に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法を説明するための説明図（工程２）。 本発明の実施形態に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法を説明するための説明図（工程３）。 本発明の実施形態に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法を説明するための説明図（工程４）。 本発明の実施形態に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法を説明するための説明図（工程５）。 本発明の実施形態に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法を説明するための説明図（工程６）。 本発明の実施形態に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法を説明するための説明図（工程７）。 本発明の実施形態に係る河川橋梁の桁下空間拡大工法を説明するための説明図（工程８）。

符号の説明

１０ 橋桁
２０ 堤防
３０ 河床部
４０ 橋脚
５０ 大型土嚢
６０ 基礎コンクリート
７０ 橋台
８０ 枠組足場
９０ ベント（支柱）
１００ 鋼製サンドル（支台）
１１０ 油圧ジャッキ
１２０ アプローチ部
１３０ 既設の支承
１４０ 新たな支承
１５０ 鋼製枠
１６０ 軽量盛土
１７０ 仮設桁
１８０ 躯体上部工の鉄筋
１９０ 型枠
２１０ ラフタークレーン
２２０ 小型クローラークレーン
２３０ バックホー
２４０ トラックミキサー
２５０ コンクリートポンプ車
２６０ アスファルトフィニッシャー
２７０ タイヤローラー
２８０ ダンプトラック

Claims (4)

1. 既設の河川橋梁の桁下空間を拡大するための工法であって、
   橋桁下方の適宜位置に支柱を設置する工程と、
   支柱と橋桁との間にジャッキを設置する工程と、
   ジャッキを駆動して橋桁を上昇させる工程と、
   上昇した橋桁を支台で受け替えて既設の支承を除去する工程と、
   既設の橋脚の上部に、上昇した橋桁の位置に合致した新たな躯体及び支承を構築する工程と、
   を含むことを特徴とする河川橋梁の桁下空間拡大工法。
2. 前記新たな支承は、免震支承であることを特徴とする請求項１に記載の河川橋梁の桁下空間拡大工法。
3. 前記各工程と並行して、橋脚を補強する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の河川橋梁の桁下空間拡大工法。
4. 前記各工程と並行して、橋台背面のアプローチ部を軽量盛土で嵩上げする工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の河川橋梁の桁下空間拡大工法。

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