東日本高速道路（NEXCO東日本）東北支社は、「東北自動車道十和田管内高速道路リニューアル工事」の一環として、安代IC～鹿角八幡平ICに位置する天狗橋（上り線）の床版取替工事を本年5月から7月にかけて実施した。同橋は鋼箱桁橋で、箱桁橋でのプレキャスト床版への取替は、東北支社としては初施工となる。施工は「コッター床版工法」を用いて、小型・軽量化したコッター式継手を初採用するとともに、端部床版と壁高欄を含めたフルプレキャスト化を図ったことが特徴だ。
凍結防止剤の散布量は約12ｔ/日 支社管内散布区間の平均と比較して約4倍
塩化物イオン濃度は床版上面で最高15.81kg/m3
橋梁概要と損傷状況
天狗橋（上り線）は、秋田県鹿角市に位置し一級河川米代川と国道282号を跨ぐ橋長181.5m（有効幅員9.75m）の鋼Ｖ脚式連続ラーメン橋で、1983年の供用から38年が経過している。平面線形はR＝900m、A=450mで、勾配は橋軸方向6.0％、橋軸直角方向2.0％、斜角はA1側（安代IC側）が約96°を有している。既設RC床版厚は210mmで、これまで下面の部分的な断面補修や剥落対策は実施してきたが、増厚および防水層の設置は行っていない。
天狗橋全景。手前が上り線（NEXCO東日本提供。注釈なき場合は以下、同）
天狗橋（上り線）橋梁一般図 ※拡大してご覧ください
安代IC～鹿角八幡平IC間上り線の交通量は4,144台/日で、大型車混入率は31.5％である。凍結防止剤は、同区間で約12ｔ/日を散布している。これは、「東北支社管内では約130区間で約450ｔ/日を散布していて、単純平均では約3.5ｔ/日・区間となるので、約4倍の散布量となる。また、12ｔ/日以上の散布量は支社管内では10区間程度であり、非常に散布量が多い区間になる」（NEXCO東日本）。
多量の凍結防止剤散布の影響もあり、塩化物イオン濃度は、床版上面で最高15.81kg/m3、下面で最高9.78kg/m3に達しており、鉄筋近傍地では最大14.31kg/m3となっていた（すべてP1A～P1B径間）。
凍結防止剤の散布と繰り返し荷重での疲労により、P1A～P1B径間の床版下面では亀甲状のひび割れからの遊離石灰が、上面では土砂化および上筋の錆による膨張が確認された。他径間においてもひび割れなどの損傷が発生していることから、抜本的な対策として床版全面2,028m2をプレキャスト床版に取り替えることにした。
床版下面（左2枚）と上面（右2枚）の損傷状況
施工前に箱桁内部から超音波調査を実施
ファイバースコープカメラでも床版と上フランジの状態を確認
鋼箱桁橋での施工における対応
箱桁の上フランジ上面と既設床版の間には間隙があるが、構造上、目視で確認することはできない。床版のひび割れから浸透した凍結防止剤を含んだ水の影響により、上フランジに著しい腐食や断面欠損が発生していれば補強が必要になるが、既設床版撤去後にそれが明らかになった場合は、工程および道路規制解除に多大な影響を及ぼすことになる。そこで、工事着手前に上フランジの劣化状況を調べるため、箱桁内部から超音波調査を実施した。
調査は、2主桁（G1・G2、桁高1,600mm、桁幅2,100mm）の各桁全長に対して橋軸方向250mmピッチで、各桁4測線の板厚測定を行うというもので、測点の総数は約6,200点に及んだ。G1桁A1～P1間の横桁、同P3～A2間の横桁、G2桁P1～P2間の横桁の3箇所で、測定値と設計板厚の差が最大－0.4mmになっていたが、補強を必要とする劣化には至っていないことが確認できた。
断面図（床版取替前）
箱桁内部からの超音波調査
さらに、本工事ではファイバースコープカメラによる上フランジ上面の間接目視も実施している。A2側のG2桁点検口2箇所を利用して、各点検口前後数mの範囲を調査した。これは上フランジ上面の劣化状況とともに、既設床版との間隙を確認するためだった。「図面上では間隙があるはずだったが、打設されている可能性もあった。打設されていた場合、既設床版の剥離時に大きなトラブルとなるので、事前に間隙があることを確認した」（元請の熊谷組）という。
ファイバースコープカメラで既設床版との間隙も確認した
既設床版撤去後の上フランジ面の塗装については「現状、仕様がない」（NEXCO東日本）ことから、本現場では床版と接する範囲は厚膜形有機ジンクリッチペイント（ニッペジンキー8000HB）で、それ以外は塗布形素地調整軽減剤（サビシャット）で塗装を実施した。
上フランジ面の塗装が完了した状態
コッター床版工法で施工
コッター式継手を小型・軽量化 従来型から重量比で33％削減
コッター式継手
床版取替は、熊谷組とガイアート、オリエンタル白石、ジオスターが共同で開発した「コッター床版工法」を用いて施工した。同工法の採用は、高速道路リニューアル工事では、東北自動車道十和田管内高速道路リニューアル工事での2020年春施工の小坂川橋（上り線）、2020年秋施工の新遠部沢川橋（下り線）に次いで、3事例目となる。
同工法では、クサビ状のH型金具を床版に埋設されているC型金具に挿入して固定用ボルトで締め込み、目地材を充填することで床版接合を行うコッター式継手を採用している。現場打設が不要で鉄筋工や型枠工が省けるため、従来工法のループ継手と比較して床版架設から接合までの作業日数を約50％短縮、施工人員も約50％低減できる。
コッター床版工法概要図（熊谷組提供）
小型・軽量化したコッター式継手を初採用したことも本工事の特色となっている。前の2工事で使用した従来型と比較して、継手1対の長さを1,300mmから1,000mmと縮小し、重量比では33％の削減を実現している。「従来型はもともと性能基準を高く設定していた。材質を変えることなく、定着筋の長さを短くし、C型金具の肉厚を薄くしたが、従来型と同等の性能は確保している。今後の工事では、小型・軽量型のみを使用していく」（熊谷組）とのことだ。
小型・軽量化したコッター継手（下）（左写真：熊谷組提供）
小型・軽量化により、橋軸方向の長さが短い端部版や調整版に対応できるようになったほか、床版製作において鉄筋との取り合いの関係から配筋作業の簡素化、人力で型枠にセットする際の作業負担の軽減（従来型は片側重量が15kgあった）といったメリットが生まれている。また、コッター式継手自体の製作でも、従来型は片側の長さが650mmあり、それに対応できる鋳物工場は日本に数箇所しかなかったが、片側500mmに抑えることで多くの工場で製作できるようになったという。
端部床版を含め、すべてプレキャスト床版を採用
プレキャスト壁高欄も床版と同じ割付で製作
フルプレキャスト化
場所打ち部を“ゼロ”とすることで工程短縮と品質向上を図っている。床版はすべてプレキャスト床版（コッター床版）を採用し、端部版以外は支点調整版を含みプレキャストPC床版としている。端部版にはプレキャストRC床版を使用して、伸縮目地部には切り欠きを入れることで対応を行った。壁高欄もプレキャスト壁高欄を採用し、プレキャスト床版の橋軸方向と同じ長さ、割付で製作することで、端部や支点上での場所打ちを不要にした。
端部版（プレキャストRC床版／コッター床版）は切り欠きを入れて対応
端部までプレキャスト壁高欄とし、場所打ち部をなくした
床版製作はオリエンタル白石の関東工場で行った。コッター床版の製作ではスライド式型枠（側枠）を使用して、コッター式継手を側枠の型枠に設置後、横方向にスライドして型枠に押し込んでいった。また、C型金具とH型金具にはエポキシ樹脂塗装を施すとともに、継手間の橋軸直角水平方向はエポキシ樹脂塗装鉄筋（エポキシ樹脂塗装はC,H型金具が夏目工業、鉄筋は安治川鉄工で塗装）を採用して、耐食性向上を図っている。
スライド式型枠を使用してコッター式継手を型枠に差し込む／コッター式継手の配置
