はじめに
近年、NEXCO3社は高速道路リニューアルプロジェクトとして、橋梁の床版取り換え工事を精力的に進めています。これは思い返せば2007年8月にアメリカミネアポリスのトラス橋崩落し、同年国内では6月に木曽川大橋の鋼トラス斜材破断事故が、8月には本荘大橋鋼トラス橋の斜材が歩道コンクリートを貫通した部位で腐食により破断しました。そして、2012年12月に笹子トンネルで天井に敷設したコンクリート板が約130メートルの区間落下し、走行中の車が下敷きになり尊い命が失われた事故が契機となっています。
また、国土交通省では2013年を「社会資本メンテナンス元年」と位置づけ、翌2014年には、2m以上の橋梁約73万橋、道路付属物等、トンネルは約1万本に及ぶ全てについて、5年ごとの近接目視点検を義務付けた、道路法施行規則が制定され、調査では劣化グレードを4段階に区分して健全性が診断評価されることになりました。
参考文献：https://www.cgr.mlit.go.jp/bridge/pdf/sincyoku_01gaiyo.pdf
このような背景から、ひび割れ補修のニーズも徐々に高くなり、今回の補修記事の依頼を受け、弊社の得意とする無機高炉スラグセメント注入方法の紹介を記すことに致しました。第1回は材料・使用機材の紹介、次いで工法紹介を橋梁部位ごとに紹介します。
第２回は「橋梁床版のクラック注入補修」に関して、弊社の得意とする高流動超微粒子セメント注入材「TSクラックフィラー®」の注入工法を中心に紹介します。なお、ここでは「ひび割れ」⇒「クラック」と表記させて頂きます。
床版に発生する不具合
床版のクラック補修工法
【橋梁床版に発生する不具合】
松井繁之博士（大阪大学名誉教授）が中心とした輪荷重走行試験機の開発によって、繰り返し作用する車両輪荷重による床版の疲労損傷メカニズムが解明されるようになった。疲労損傷を助長する役目を果たしているのが、防水層の破断あるいは防水層が無いことによる雨水の浸透、これに伴うアルカリ骨材反応、凍害、塩害等の進展が副次的に橋梁床版の疲労を促進させ、特に鉄筋位置近傍に発生する水平方向の層状クラックがコンクリートの強度低下を併発し，床版の土砂化や耐力低下を招くひとつの要因ともなっている。残念ながらこれらの評価基準、補強工法は各管理者によって様々で、統一した基準は示されていない。近年、輪荷重走行試験による検証から、雨水の浸透によるコンクリート床版の砂利化進行速度は、雨水が介在していない状態に対し20倍とも、100倍ともいわれている。発見が遅れると、コンクリート片の落下、ひいては押し抜きせん断破壊による抜け落ちに至り，床版は補修ではなく取り換え交換となる恐れと、それまでの期間は通行止め等の交通規制が敷かれ，道路利用者に多大な迷惑を掛けることになる。
車載型電磁波レーダーを利用した調査工法は，比較的簡便に土砂化変状や水平クラックを検知することができるが、橋梁調査手法として標準化されていないのが現状だ。このような新技術の活用により、床版損傷が早期発見されることを期待している。
【床版クラック補修工法（従来）】
弊社で対応するクラック補修工事は、高流動超微粒子セメント注入材「TSクラックフィラー®」によるものが主流となっている。注入方法は，橋梁床版下面からのアプローチが、交通規制することなく施工ができ、利用者、管理者、施行業者ともに有意性を確保できる。したがって、ここでは橋梁下面からのクラック注入工法について紹介する。
クラック補修 施工フロー
工程1
クラック調査：クラック幅や長さをマーキングする
マーキングでクラック長さを把握 ／ クラックスケールで幅測定
工程2
注入孔を穿孔する。
ロングビットドリル®(LBD®)を使用して穿孔径φ9.0㎜で3箇所/1ｍのピッチでクラックに直接穿孔または千鳥穿孔（斜め45°まで）する。
穿孔機による穿孔（千鳥穿孔） ／ 下面より穿孔作業
工程3
クラックに目止めシール
目止めシール作業イメージ ／ 実際の目止めシール作業
工程4 水注入、工程5 注入材の注入
先行水注入 ／ 注入材の注入
工程6 養生（24時間養生必要）
工程7 目止めシール撤去、工程8 穴埋め補修
目止めシール撤去 ／ 穴埋め補修
工程9 清掃・補修完了
清掃・補修完了
【床版クラック補修の改良案】
「クラック内洗浄工法」の提案
今後の改良提案として、クラック注入の前工程に1工程を追加することを検討している。それは「クラック内洗浄工法」の提案である。30年、40年経過した床版は、雨水の浸透によって層状クラックにはコンクリートの摩耗による紛体、砂粒、粘土状の汚泥が介在する。これに対しては有機系注入材でも高流動超微粒子セメント注入材でも、十分に一体化を図ることは困難となる。また、凍結防止剤の浸透による塩化物イオンの洗浄にも効果的な工程となる。
清水（せいすい）による洗浄工法（案）を箇条書きと図式で示す。
１. 予定注入場所にマーキング。
２. 穿孔工φ9 ：水循環式ドリルLBD® 床版上面から下方30mmまで穿孔。
３. バルブ付きアンカーの取付け。
４. 清水注入口の周り1周はバルブを開放し、それ以外は閉める。
５. 清水注入は最端部から、注入圧は0.2Mpa以下で注入する。
６. 汚れ水が取れたら開放バルブを閉めて、隣のバルブを開放する。
７. 順次、開放と閉栓を繰返して進む、その際、清水注入口の移動も可。
８. 洗浄終了後：内視鏡で残置汚泥等の確認、塩化物イオンの計測。（汚泥や塩化物イオン量は施工前に発注者と協議する）
９. 予定残置量が多いところは4～7の順で再度行い、8を行う。（合否確認し、繰り返す）
10. TSクラックフィラー®注入。
クラック内部洗浄工法 施工フロー
１. 予定注入場所にマーキング
マーキングする場合は、下段鉄筋の位置を把握する為、に鉄筋探査により鉄筋位置をマーキングして、鉄筋への損傷を防止する。
補修前のイメージ ／ 穿孔位置のマーキング（穿孔は千鳥位置）
２. 穿孔工
水循環式ドリルLBD®にて穿孔する、深さ300mm、穿孔径はφ9mmでドリルの設置は真空パットやアンカーボルトで設置を行う。鉄筋に接触すると停止する機能があるため、切断リスクがなく安心した穿孔が可能。万一、鉄筋に接触した場合は、位置をずらして再度穿孔する。
穿孔のイメージ
３. バルブ付きアンカーの取付け
アンカーの固定には、急結セメントや剥離シール等で、行い出さない状態にする。
バルブ位置と開閉場所イメージ ／ バルブ付きアンカー取付けイメージ
４. 洗浄工
洗浄では、水平クラックに残っている汚れ水や泥水を取り除く事必要がある。
注入機は、注入圧力の管理ができる機械を使用する。
リターン水で、洗浄状況を確認する（綺麗な水になった時点でバルブを閉める）。
洗浄の流れとイメージ
５. 内部確認工
洗浄後に内視鏡で、コンクリート内部に汚れ水や泥水が残ってないか確認を行う。
汚れ水や泥水が残っている場合は、4.洗浄工に戻り再度洗浄を行う。
クラック内部を綺麗に洗浄すること事で、コンクリートとの一体化を図る。
内部確認イメージ
６. ＴＳクラックフィラー®注入
洗浄で使用した機械で、圧力を管理しながら注入を行う。
洗浄と同じ方法で、片方から注入を行い、リターン水がＴＳクラックフィラー®に変化し、粘度が注入時の粘度に達した時点でバルブを絞めて、次のバルブ付きアンカーからリターン水を確認する。
ＴＳクラックフィラー®注入のイメージ
７.８.バルブ付きアンカー撤去・穴埋め補修工
TSクラックフィラー®の注入後、24時間以上の養生を行い、硬化を確認してバルブ付きアンカーを撤去する。撤去には、レンチやバールを使用して施工する。
撤去後の穴は、ポリマーセメント等で穴埋めを行い、表面はコテで仕上げる。
バルブ付きアンカーの撤去と穴埋め補修 イメージ
9.補修完了
周辺の清掃や、穴埋め補修の確認をして補修が完了。
補修完了イメージ
この注入工法は片側から面として注入することで、面とラップした状態で注入することで満遍なく注入できる工法と言い得る。
対面から吸引する工法、負圧をかけることで注入しやすくする工法もあるが、吸引の強さや、注入箇所からの距離とかがまちまちで、吸引が強すぎると注入材料は一直線に吸引箇所の向かう可能性が否定できず、未充填箇所を生んでしまうことが懸念される。現時点で上記に提案した工法で、注入圧をコントロールしながら、面としての広がりで、未充填箇所を未然に防げる工法といえる。
（次回は11月1日に掲載予定です）。
