新幹線構造物への影響を抑えた道路橋橋脚基礎の構造計画
東日本旅客鉄道(株) 東北工事事務所 正会員 ○下川 卓思 東日本旅客鉄道(株) 東北工事事務所 正会員 森 圭太郎 東日本旅客鉄道(株) 東北工事事務所 フェロー会員 森山 智明
１．はじめに
仙台市では、新中期都市計画道路整備計画の一環として宮城野橋りょうを含めた都市計画道路元寺小路福 室線の 6 車線化事業を施行中である。その一部である宮城野橋りょうは仙台駅構内北部に位置し、東北本線 上空を越え、東北新幹線高架橋の下をくぐる道路橋である。現在の橋りょうは、幅員が約 8ｍの車道対面 2 車線で、仙台駅東西交通の渋滞の一因になっており、2 車線から 6 車線の橋梁へ架け替えられる計画である。
本稿では橋脚下部工の構造計画時における新幹線構造物への影響検討について述べる。
２.構造概要と施工範囲
宮城野橋りょうの構造は、西側は 3 径間連続 PC 桁、在来線を跨ぐ中央部分は合成床版桁、東 側は 5 径間連続 PC 中空床版桁である（図-1）。
全長が 193m、上り線、下り線の幅員はそれぞれ 15.9m で計 2 連を新設する。当社では在来線お よび新幹線構造物に近接した範囲となる中央部 の橋脚（P3、P4）と合成床版桁の架設、および 東側 5 径間連続 PC 中空床版桁と橋脚の一部
（P5、P6）を施工する。
３．下部工構造計画
①基本設計時の計画
基本設計では、凝灰質泥岩(Tms 層)を橋脚の支持地 盤とし、基礎形式は、P3、P4 橋脚が深礎杭、他は直接 基礎としていた。
②新幹線構造物への影
詳細設計では、始めに、基本設計で選定した基礎構 造が在来線や新幹線構造物に影響を与える可能性につ いて検討した。その結果、基本設計における P4 及び P5 橋脚の基礎は、新幹線構造物の深礎杭の「有害な影 響の及ぶ範囲」（当社「近接工事設計施工マニュアル」
における「制限範囲Ⅲ」の範囲）に位置する（図-2、
表-1）。そのため P4 及び P5 橋脚の基礎形式を検討した。
。
キーワード：基礎形式、鉄道横断構造物、既存構造物近接施工
連絡先：〒980-8580 仙台市青葉区五橋一丁目 1 番 1 号 TEL : 022-266-9661 FAX : 022-262-1487 図-1 宮城野橋りょう平面図
図-2 既設橋脚への影響範囲（P4 橋脚）
制限範囲Ⅲ 既設構造物に対し
変位や変形等の有害な影響が及ぶ範囲 要注意範囲Ⅱ 既設構造物に対し
まれに変位や変形等の有害な影響が及ぶ範囲 無条件範囲Ⅰ 既設構造物に対し
変位や変形等の影響が及ばない範囲 表-1 近接工事施工マニュアルにおける影響範囲
高圧
低圧
高圧低圧
低圧
信号 鉄砲町線35-西1
ゴミ置場
10内1200
14内
300 鋲 ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ位置(5-1)
ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ位置(3-2) 198ﾛ 198ｲ
駐輪(NO.117～NO.134)
駐輪
(NO
.41～NO
.70)
33.857(底面高)35.524(天端高)33.819(底面高)
33.870(底面高)Φ800 ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ位置(4-1) 34.652(天端高)33.897(底面高) 34.724(天端高) 34.031(底面高)
下り線PCC=352k458m20 R=300
300
R=300
R=1200
400 R=300
R=300
R=300
ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ位置(3-1) （駐車場）
鉄砲町線35
R=∞L=229.295R=800.000L=100.409+3.164 券売機看板駐輪(NO.71～NO.116) 駐輪(NO.1～NO.40)
地下膜ろ過システム
34.893(天端高) 33.673(底面高) 深450*幅1420 33.861(底面高) 33.838(底面高)Φ80035.249(天端高) 日本信号箱
ポール引込開閉器盤 As As 看板
東 北 新 幹 線
下り線
上り線
A1 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 A2
全長193m
3径間連続PC桁 合成床版桁 5径間連続PC中空床版桁 仙
山 線 東 北 線
今回検討範囲
幅員 15.9m
深礎杭
Ⅲ
Dg層 Tms層
Ⅱ
Ⅰ
新青森方 新幹線高架橋
東京方
IV-6
土木学会東北支部技術研究発表会（平成23年度）③支持層の検討
地質調査結果を表-2 に示す。A1 橋台～P3 橋脚が位 置する西側の地盤は、砂礫層の N 値が 30 を下回る箇所 があった。それに対し P4 橋脚～A2 橋台の位置する東 側の地盤は、砂礫層の N 値が全て 30 以上であった。
また、西側では、強風化部の換算 N 値は 15 を下回り、
強風化部厚が最大で 1.4ｍであるため圧密沈下の恐れ があると考えた。それに対し東側では、強風化部の換 算 N 値は 15 以上、強風化部厚が最大 0.4m であっ た為、西側に比べ圧密沈下の恐れは少ないと考え た。
以上により東側は総じて良質な支持層であると 判断し、東側の支持層は Tms 層からを Dg 層とする こととした。
④基礎形式の変更
東側の支持層を Dg 層へ変更したため、基礎底面 が基本設計時より約 3m 浅くなった。そこで P4 の 基礎形式を深礎杭から直接基礎に変更した。以上から P4、P5 橋脚の基礎の位置は、近接工事設計施工マニュ アルによる制限範囲Ⅲから要注意範囲Ⅱへ変わり、新 幹線構造物へ有害な影響を与える可能性は大きく低減 出来る設計となった。（表-2、図-3、図-4）
⑤耐震性能の検証
耐震性能について、阪神大震災クラスの地震動に対 し、図-5 のモデルにより非線形時刻歴応答解析を用い 照査を行った結果、最大応答曲げモーメント、最大応 答回転角、最大応答せん断力、残留変位、一部部材の 最大応答曲率について耐震性能 2 を満たすことを確認 した。
⑥検討結果
新幹線構造物への影響を緩和できただけでなく、副 次的な効果として、基礎深さの低減等により、コンク リート量、掘削量を抑えることで施工費のコストダウ ンを図ることが出来た。
４．おわりに
宮城野こ線橋を含む元寺小路福室線の 6 車線化事業 は、仙台駅の東西の交通利便性が格段に向上し、仙台 市のさらなる発展に資するものである。本工事は、営 業中の線路上での工事となり様々な制約はあるが、平 成 25 年度の下り線開業及び平成 28 年度の上り線開業 に向け、安全かつ確実に工事を進めていきたい。
表-2 地盤条件と基礎形式の変更
図-4 検討後の既設橋脚への影響範囲（P4 橋脚）
図-3 宮城野橋りょう縦断面図
図-5 解析モデル図
A1 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 A2 Dg層
強風化部 基礎形式 支持層 基礎形式
支持層
直 接 深 礎 直 接
東 側
Tms層
杭基礎 直 接
一部30以下 全て30以上 橋脚、橋台
当初
現在
15以上
（部厚最大0.4m）
Tms層 Dg層
地盤条件
（N値） 15未満
（部厚最大1.4m）
西 側
Ⅲ
Dg層 Tms層
Ⅱ
Ⅰ
直接基礎
新青森方 新幹線高架橋
東京方
Dg w-Tms
Tms
A1 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 A2
a部詳細 a
土木学会東北支部技術研究発表会（平成23年度）
