モノには寿命があります。社会インフラもしかり。ダムやトンネル、高速道路などにも耐用年数という寿命があります。とはいえ、そう簡単に建て替えるようなことができないため、古くなった部材を取り替えるなどして寿命を伸ばすという措置がとられます。今回は、高速道路の橋梁リニューアルにおいて、床版撤去の生産性を向上させる新たな工法とその開発者にスポットを当ててお届けしましょう。
人力作業が強いられていた床版撤去
床版とは、高速道路の橋梁において、自動車が走る舗装路面の下に位置し、鋼橋の場合は橋脚上に設置した鋼桁の上に敷設され自動車の荷重を直接支えるとても重要な部分です。およそ220mm程度の厚みがある鉄筋コンクリートの板と考えればいいでしょう。床版はジベル筋という金具を介して鋼桁と一体化しているため、劣化や損傷の激しい床版を取替え、鋼桁は既存のものを継続して使用する床版取替工事では、床版を鋼桁から切り離す作業が不可欠になるわけです。
従来の床版撤去は、まず鋼桁と鋼桁の間の床版を高速道路の進行方向に対して平行に切り離します。そして鋼桁の上に残った部分をワイヤーソーと呼ばれる機械で切断するのですが、およそ1時間かけて1m2を切断した後、ワイヤーソーを次の場所に移動させ、再度セットして、1m2切断するという作業を繰り返すため、切断に時間を要します。しかも鋼桁を傷めないために床版を50mmほど残すように切り、鋼桁に残った床版はウォータージェットで除去するため、床版撤去作業には多大な工数がかかっていました。
「床版撤去作業はほとんどが人力で行われています。高速道路上で工事を行うため、工程厳守が大前提となります。しかし、昨今の人手不足により、人手を集めることが難しく、省力化・効率化が大きな課題となっていました」と話すのは髙島。彼は橋梁系をはじめさまざまな工事でキャリアを重ね、現場をよく知るベテランです。
従来の弱点を克服した新工法
従来の工法に時間がかかってしまうのは、ワイヤーソーによる切断方法に原因がありました。床版にワイヤーソーを巻きつけ、張り詰めた状態で回転させて切断するのですが、切り進むほどにワイヤーソーの張力が失われて緩んでしまうのです。弛み防止のため、ワイヤーソーを巻き取りながら切断を行いますが、弛みを完全に取り切れないため、切断面に凹凸が発生してしまいます。また、鋼桁を損傷させないようにするために鋼桁上に50mmほどの余裕を持たせて切断していました。さらに、1回の切断毎に切断機械を移設してセットしなおす必要もあったのです。
これを大きく改善したのが今回のテーマである「走行台車付きダブルワイヤーソー工法」です。開発を担当した尾田は、髙島とともに床版更新の新技術開発に携わる若手技術者。
「開発目標に掲げたのは切断精度を向上させ、鋼桁に残るコンクリートの厚みを低減することと、床版を速く切断することでした」と話す尾田は、協力会社とのミーティングを何度も重ねたと言います。その中から出てきたアイデアが、ワイヤーソーを水平方向に使うのではなく、垂直方向に使うという方式でした。
「ワイヤーソーを縦回しにする方法は別の工法で用いられていましたが、このアイデアをベースにモーターを2台にしてトルクを高めてみたらどうか、マシン自体を台車に乗せてレール上を移動できるようにしたらどうかなど、さまざまなアイデアを取捨選択して積み重ね、その都度検証を行った結果、現状の形となりました」と尾田。
髙島は次のように補足します。
「ただモーターを増やせばいいという簡単なものではなく、増やすにしてもモーターの回転数を同調させるなど、細かな技術をきっちり詰めていかないとうまくいきません。尾田さんは関係者をうまく巻き込んで、開発を進めてくれました」
現場で使いやすくあるために
2021年4月に開発がスタートし、約半年をかけてテストモデルを完成させました。その後、性能を検証する実証実験を行い、従来工法に比べ切断作業時間45%削減、残コンクリート厚さ60%減という良好な結果を得ることが出来ました。
「自分が計画した実験の結果が良好であったため、ワクワクしながら結果を整理したことを覚えています」と尾田は笑みを見せます。
「切断時間の短縮はもちろん、残コンの量が50mmから20mmと薄く切れるようになったことも大きな成果です。残コン除去作業は完全に人力で、しかも超高圧水を用いることもあり危険度も高い。この作業量が半分以下になったということですから、作業される方の安全性も向上します」と髙島。
開発中に留意していたこととして、現場で使いやすい技術であることを念頭に置いていたという尾田は、その具体例として次のように解説してくれました。
「ワイヤーソーの位置はガイドプーリーで調整するのですが、走行方向や道路幅方向に傾きがある床版にも柔軟に対応できるよう、左右のガイドプーリーを独立して動かせるようにしています」（尾田）
学生時代は野球部の主将としてチームメイトの一人ひとりへの目配りを欠かさなかったという尾田。そんな姿勢は今回の開発でも現場への配慮として存分に活かされたようです。
インフラの未来を照らす技術
この工法は2023年よりいよいよ実際の工事に適用される予定です。二人はこれを楽しみにしているといいます。
「実証実験で得られた性能がそのまま発揮できれば、床版切断は大幅に効率化、省力化されるはず。それをこの目で確認したいです」（尾田）。
「現場で実際に使ってみないと見えてこない課題もあるでしょう。それらを拾い上げ克服していくことで、工法の完成度をより高めていければと考えています。床版更新工事に関わるもので、これ以外にも開発を進めている技術があります。社内外関係者のプロフェッショナルなパワーを結集して『清水建設の床版更新技術』としてメニュー化し、インフラ再整備のニーズに応えていきたいですね」と髙島も期待を込めて話します。
ベテランならではの視座で現場改善を志向する髙島と、関係者をまとめるリーダーシップに長けた尾田。彼らが取り組む技術開発は高速道路インフラの将来を明るく照らすものになるに違いありません。