融雪プレキャスト版の開発と施工 耐久性に優れたロ－ドヒ－ティング 小川 登＊１ リ－トの使用により，版厚を薄くすることが可能となり，か １．はじめに 近年の異常気象（日本海北部で温帯化気圧の異常発生な つ耐久性・耐摩耗性に優れたコンクリ－ト舗装を実現した． ど）の影響により，冬期の降雪や積雪は想定外の被害をもた （図－１） らしている．こうした中で冬期の交通事故に目を向けると， ② 剛性を高めるためのラチストラス鉄筋を使用 路面の積雪や凍結によるものが多く，その対策としては除雪， 圧縮側および引張り側の鉄筋を連結したトラス状のラチス 融雪剤・凍結防止剤の散布，散水，無散水のロ－ドヒ－ティ トラス鉄筋を組入れることにより，薄い版厚であるにもかか ング（温水・電熱・地熱），凍結抑制舗装などが挙げられる わらず高剛性を実現した．（写真－１） が，それぞれに以下のような問題を抱えている． ③ 部分交換を可能にしたコッタ－式継手の使用 ・道路の除雪作業については除雪オペレ－タ－の高齢化によ 維持管理上の部分的な取外しに対しても，コッタ－式継手 る人材不足や除雪機械の確保問題． を外すだけで，道路用ＰＲＣ版本体を損傷させることなく簡 ・散水は地下水の有無，凍結防止剤では周辺の環境への影響． 単な版交換を可能とした．又，継手のボルトを締付けること ・ロ－ドヒ－ティング（以下ＲＨという）は設置費や維持費 で版同士にプレストレスが導入されるため剛性が増す（図－ が高いといった経済性． ２） ・凍結抑制舗装にも凍結防止剤の散布による環境への影響． ④ 目地部にホゾを導入 ここでは，北陸自動車道のトンネルの坑口部において車線 道路用ＰＲＣ版同士の接合面に，ホゾを設置することによ 規制しながらの施工という条件から「融雪プレキャスト版の り，グラウト充填後，せん断力および曲げモ－メントに抵抗 開発と施工」について報告する． し，目地部における高い荷重伝達率を実現した．（図－３） ⑤ 不同沈下対策としてリフトアップが可能 圧密沈下や暗渠横断部などで不同沈下が想定される場合で ２．融雪プレキャスト版の開発 も，特殊な治具（オプション）を内蔵することにより容易に 以下に融雪プレキャスト版について述べる． ２００６年に名神高速道路醒井地区で採用された融雪プレ リフトアップを可能とした． １） キャスト版は，空港や港湾で使われていた高強度ＰＲＣ版 （高強度コンクリ－トを使用したプレキャスト製のＲＣ舗装 版，以下ＰＲＣ版という）の技術がベ－スになっていた．そ の後２００９年に重交通道路に耐える高耐久性を実現しなが らも，版厚の薄肉化，鉄筋量の削減などを改良した 道路用ＰＲＣ版というプレキャスト版の技術が開発された． 今回北陸自動車道での融雪プレキャスト版はこの道路用ＰＲ Ｃ版をベ－スに開発した技術である． 道路用ＰＲＣ版は，長期供用性舗装として交差点，トンネ ル内，自動車道サ－ビスエリア及び料金所等に適用すべく開 発されたものである．道路用ＰＲＣ版本体構造および目地部 図―１ 標準図 の基本構造は，これまで空港等で実績のある技術を採用し， 舗装設計手法として道路用ＰＲＣ版の下面に疲労ひび割れが 発生してもそのあとは鉄筋が疲労限界に達するまで舗装は供 用できるとした「疲労度設計法」２）を適用した,安全性，経 済性にも優れた舗装版である．また道路用ＰＲＣ版本体の構 造的設計期間は，耐荷性の観点から４０年以上を目標に開発 したものである． 道路用ＰＲＣ版の特長を以下に示す． ① 高強度コンクリ－ト（６０Ｎ／ｍ㎡）を使用 写真―１ ラチストラス鉄筋 プレキャスト製品の特長である高品質かつ高強度のコンク ＊１ (株)ガイアートＴ・Ｋ 技術開発部 場合は，道路用ＰＲＣ版で使われている模様シ－トを型枠底 面に貼ってから逆打ちする，本工事で使用する融雪プレキャ スト版は，道路用ＰＲＣ版と同様に逆打ち方法で製造するた めにヒーティングユニットの固定方法を検討した． その結果，ヒーティングユニットを鉄筋籠に結束してから メッシュ筋でヒーティングユニットを挟み込むように固定す ることで逆さまにしてもヒーティングユニットがたるまない ように，しかも，版厚が薄くなったことでヒーティングユニ ットの被りが少なくなったことによる表面の強化も考慮し， メッシュ筋の採用に至った．（写真－３，４，５） 図―２ コッタ－式継手 写真－３ ヒーティングユニット断面 図―３ 目地部のホゾ断面図 今回の融雪プレキャスト版の開発に当っての課題の一つは， 以前の版厚より薄い道路用ＰＲＣ版にヒ－ティングユニット を内蔵する方法であった． ＰＲＣ版の製造は型枠底面が舗装版の表面になる（コンク リート逆打ち）打設方法のため，ヒ－ティングユニットを固 定した鉄筋籠を反転させてセットしなくてはならない．この セット方法では，鉄筋に固定したヒーティングユニットがた るんでしまうことから，前回は型枠上面を融雪プレキャスト 版表面とする（コンクリート正打ち）打設方法とした．（写 真－２） 写真－２ 前回製作の鉄筋篭及びヒーティングユニット のセット状況 しかしこの方法だとヒーティングユニットがたるんで表面 に出るようなことはないが，仕上げに時間がかかることや， 融雪プレキャスト版表面に模様などをつけにくいことなどが ある．コンポジット舗装の場合は，表面の仕上げは多少粗面 でもよいが，この融雪プレキャスト版を表層として使用する 写真－４ メッシュ筋で押さえ込んだヒーティングユニット 写真－５ 鉄筋篭及びヒーティングユニットのセット状況 更に融雪プレキャスト版に使用するコンクリ－トの骨材に 熱伝導率の高い粗骨材と通常の粗骨材を使い分けて，温度・ 水分センサ－を内蔵させた版を２種類製作し，スイッチング による通電時間を比較する試験を実際のフィ－ルドで行うた め，当社で運営している長野県軽井沢の白糸ハイランドウェ イに於いて融雪プレキャスト版を表層として設置し平成２４ 年から２年間の試験を行い，その融雪機能について確認した． （写真－６） そのため，採用に当っては以下のような理由が考慮された． ・設置後も断線が起こりにくいこと． ・表層の打ち換え時に埋設線を損傷させないこと． ・トンネル内にも設置するため車道幅員に余裕がない中で終 日車線規制で片側５日間といった限られた時間の施工に対応 できること． その結果，以前名神高速道路醒井地区で使われたことがあ るＰＲＣ版の中に電熱ヒ－ティングユニットを内蔵した融雪 プレキャスト版３）が採用された．（写真－９） 写真－６ 白糸ハイランドウェイでの試験状況 ３．採用経緯 敦賀トンネルや今庄トンネルでは１９７７年からトンネル の出入り口を囲うように配置されていた，トンネル換気塔， 換気ダクト，坑口の側壁などの構造物の撤去工事に伴い坑口 がトンネル内側に移動して既設のＲＨの位置では坑口部の融 雪面積が不足するためＲＨの増設が計画された．（写真－ ７）本来なら既設のアスファルト舗装内埋設型のＲＨを延長 させれば良いが，現在設置されているＲＨは夏場の路面流動 写真－９ 名神高速道路の融雪プレキャスト版２００６年 や轍掘れによるヒーティングユニットの断線が原因で一部機 ４．施工概要 能していない状態であった． 工事名 北陸自動車道敦賀管内トンネル構造物撤去工事 またアスファルト舗装に埋設する場合，表層打ち換えの路 発注者 中日本高速道路株式会社金沢支社 敦賀保全・サー 面切削時にヒ－ティングユニットをひっかけてしまう可能性 ビスセンター が大きい．（写真－８） 受注者 名工建設（株） 融雪プレキャスト版施工箇所 敦賀トンネル，今庄トンネル 施工面積（融雪版）５８５㎡（坑口３箇所） 施工期間（融雪版）Ｈ２６．９～１１（予定） 施工場所は，北陸自動車道の敦賀トンネルと今庄トンネル の坑口の一部である．この辺は山岳ハイウェイで急勾配が多 く，吹雪による視界不良や路面凍結などによるスリップ事故 が多いところである．（図－４） 写真－７ 坑口の撤去状況 図－４ 位置図 写真－８ 切削面に出たヒーティングユニット ５．２ 施工の実施 ５．施工状況 融雪プレキャスト版は，急速施工に対応できることや車線 ５．１ 施工計画 施工にあたり事前に現地調査をした結果，電気設備や版の ごとに施工できるため通行止などの交通規制が必要なく施工 割り付けについていくつかの検討事項が生じた． できること，工場製作であるため高品質を確保できるメリッ ・電源について トがある． 既設の融雪設備の最大電力量は５５ｋW/箇所と推測された． 既設ＲＨと新設の融雪プレキャスト版全て機能させるために 以下に融雪プレキャスト版の作業手順を示す．（終日車線 規制 片側５日間として）（図－７） は最大電力量を８０ｋW程度上げなくてはならず，制御盤の ブレ－カ等の増設が必要なので，今回は既設のＲＨの一部を 停止することになった． ・融雪プレキャスト版の割付について 道路用ＰＲＣ版の規格サイズである１．７５ｍ幅の融雪プ 既設舗装版撤去～路盤 1日目 遮熱シート、ビニールシート敷設 2日目 版設置 レキャスト版を４枚並べた場合，現況の道路幅員（７．０ ｍ）と同じになるため配線と保安材を設置するスペ－スが取 高さ調整、ケーブル接続 れなくなる． そこで走行と追い越しの間の既設舗装を一部残して融雪プ 目地部及び裏込めグラウト充填・養生 3日目 表面処理 4日目 レキャスト版を設置する形になった．（図－５） CL コッター継手トルク導入 アスファルト舗装 プレキャストロードヒーティング版 間詰めコンクリート 電気配線 プレキャストロードヒーティング版 舗装復旧 プレキャストロードヒーティング版 5日目 既設舗装 交通開放 図－７ 施工フロ－図 本工事に於いて，通常の施工方法と大きく変えた点は，版 図－５ 断面図 設置の機械をクレ－ン車からフォ－クリフトに変更したこと ・配線方法について 融雪プレキャスト版への電気配線方法は１箇所が故障して も他のユニットは機能できる並列接続とした． H・H 新設プレキャストロ－ド である． 前回の名神高速道路醒井地区の工事では路肩が有効に使え たため通常のようにレッカ－を設置（写真－１０）できた． 既設ロ－ドヒ－ティング ヒ－ティング版 凡例 H・H 新設埋設管 既設埋設管 図－６ 概略配線図 写真－１０ 前回の施工状況 ・その他 本工事ではトンネル内の片車線内での施工のためレッカ－ 既設アスファルト舗装側の接続部にはＲＨが埋設してある のアウトリガ－の張り出しは困難であり，ブ－ムを上げるこ ため，既設ＲＨ端部から３００ｍｍ離して設置した．トンネ とも不可能なため，ブームを水平にした状態で融雪プレキャ ル側の既設のコンクリ－ト舗装版との接続箇所へは削孔をし スト版を吊る為には通常使用するレッカー（２５ｔ）よりも てスリップバ－で繋いだ． 大きなものが必要となる． また，レッカ－での作業の場合，荷を積んだトレ－ラ－も シ－トを敷くが，融雪プレキャスト版の場合さらにその下に トンネル内で荷降ろしするため，狭く見通しの悪いトンネル アルミ製の遮熱シ－トを敷いて断熱効果を上げた．（写真－ 内を大型レッカ－とトレ－ラ－が配置されることで作業環境 １４ ） が悪くなる．そこでフォ－クリフトによる版の設置専用の吊 り治具について検討した．（写真－１１ ） 写真－１４ 遮熱シ－ト，ビニルシ－ト敷設 融雪プレキャスト版の設置は，レッカ－での設置に比べる 写真－１１ 吊りジグを装着したフォ－クリフト と運転席から手元が見えないため，精度良く据え付けるには 既設舗装はアスファルト舗装部分とコンクリ－ト舗装部分 多少時間が掛かったが，すぐ横を一般車両が高速で走行して がある．既設舗装の撤去は一般車両への影響も考えてブレ－ いるトンネル内での施工としては良好であった．（写真－１ カ－ではなくカッタ－で小さく切断したものをバックホ－に ５ ） て撤去する方法とした．（写真－１２ ） 写真－１２ 既設舗装撤去状況 写真－１５ 融雪プレキャスト版設置状況 既設舗装を撤去したあと路盤の強度を確認し，フォ－クリ またヒーティングユニットを繋ぐスペ－スも今回はサイズ フトが降りられるように段差部にスロ－プを設置，更にフォ ダウンを図ったが，接続作業的にも特に問題無かった．（写 －クリフトのタイヤが路盤を乱さないように敷鉄板にて路盤 真－１６ ） を養生した．（写真－１３ ） 写真－１６ ケ－ブル接続ボックス部 写真－１３ スロ－プと敷鉄板 通常路盤の上にはグラウトの流れを良くするためにビニル 融雪プレキャスト版の高さ調整後に裏込めグラウト，目地 グラウトを注入して目地部のコッタ－式継手に所定のトルク を導入すると融雪プレキャスト版の設置が完了する．ここま 部以外は融雪機能を維持できること．しかもコッタ－式継手 での作業が約４日間，最後に舗装を施工して５日間の規制期 を外すことで損傷部だけを簡単に交換することが可能である． 間内で１車線を完成した．（写真－１７，１８，１９） 本工事ではコンポジット舗装として使用されたが，将来的 には白糸ハイランドウェイで実証されていることから融雪プ レキャスト版を表層として使うことを考える．期待できる効 果はアスファルト舗装におけるＲＨに比べ電気消費量がおよ そ５０％の低減が予測できることである． 現在歩道用の融雪プレキャスト版の技術開発を進めている ため，トンネル監査路への持込雪などの対策にも展開したい． このような技術開発によって冬期の道路管理を安全に，そ して少しでも楽にすることができればと考える． 今回の施工にあたっては，この融雪プレキャスト版を採用 していただいた発注者である中日本高速道路株式会社金沢支 写真－１７ グラウト充填状況 社 敦賀保全・サービスセンター及び，受注者である名工建 設（株）に感謝したい． 【参考文献】 １） 高 強 度 Ｐ Ｒ Ｃ 版 研 究 会 ホ ー ム ペ ー ジ ： http://www.koukyoudoprc.com ２） 北口航ほか：疲労解析に基づいたプレキャストＲＣ版 舗装の構造設計法の開発，土木学会舗装工学論文集 第11巻 ２００６年１２月 ３） 融 雪 プ レ キ ャ ス ト 工 法 写真－１８ コッタ－式継手トルク導入状況 写真－１９ 完成 ６．まとめ 本開発及び施工を通して，路面の積雪や凍結対策としての 融雪プレキャスト版の優位性について以下に述べる． ・現場条件に高さや幅といった制限があるトンネル内に於い ては，今回工夫したフォ－クリフトによって融雪プレキャス ト版を安全かつスピ－ディ－に据え付けを行うことが可能で あること． ・全面規制を行わず，車線ごとに期間内で施工できること． ・融雪プレキャスト版の耐久年数は４０年と長く，埋設され たヒーティングユニット材の断線も起こり難いこと． ・部分的な損傷が発生した場合，並列接続しているため損傷 高速道路調査会： http://www.express-highway.or.jp
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