Microsoft Word - 13_羽田PCa床版（本稿版）.doc

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プレキャスト床版の設計・製造

－羽田空港

D 滑走路新滑走路島桟橋部プレキャスト床版－

東京支店土木工事部熊谷善明東京支店土木工事部武田哲郎東京支店土木工事部園田強介東京支店土木営業部栗田朋樹概要：羽田空港 D 滑走路の建設にあたり，桟橋部は鋼管杭とジャケットとプレキャスト床版を合成した構造が採用された．桟橋部 PCa 床版構造は，100 年間の設計供用期間に対する長期耐久性，疲労耐久性を確保するため，施工数量の約7 割に相当する部分を工場製作のプレキャスト床版とし，プレキャスト床版同士を現場打ちの間詰めコンクリート（RC 構造）で連続化する構造である．桟橋構造は，目地のない 1 枚の大規模な床版構造となり，高次不静定構造として設計照査を行った．製造に際しては，品質の均一化・工程遵守を全体目標とし，総枚数10,697 枚を製造・出荷した． Key Words：桟橋部 PCa 床版構造，ジャケット，プレキャスト床版，製造

１．はじめに 1.1 緒言羽田空港D 滑走路の再拡張事業案は，既存ストックの有効活用とアクセスの優位性を目的として，平成 13 年8 月に都市再生プロジェクトにおいて「国際化を視野に入れつつ羽田空港の再拡張に早急に着手し 4 本目の滑走路に着手する．」とされた．平成14 年 3 月，羽田再拡張事業工法選定会議において 1)桟橋工法 2)埋立・桟橋工法3)浮体工法での検討方針が打ち出され，平成 16 年 10 月に技術提案書の提出，平成 17 年 3 月に埋立・桟橋工法での入札・契約がなされた．入札・契約方式の特徴としては，設計施工一括発注，入札前・契約後VE の導入，異工種共同企業体（JV）を構成などが挙げられる．技術提案書は，要求水準書に基づき作成され，契約時の桟橋部床版構造の提案内容は底鋼板とパーフォボンドリブを有する場所打ちRC 合成床版構造であった．これに対して，契約後 VE によってプレストレスを導入したPCa 床版構造の技術提案書を作成し，詳細設計ならびにプレキャスト床版の製造を実施した．本稿では，桟橋部PCa 床版構造の設計およびプレキャスト床版の製造概要を報告する．なお，プレキャスト床版とPCa 床版の表現は，ヤードで製造された床版自体を「プレキャスト床版」とし，桟橋構造全体を表すときには「PCa 床版構造」と表記が統一されている． 1.2 D 滑走路計画・実施前述したように，羽田D 滑走路は埋立・桟橋構造が採用された．埋立・桟橋構造のうち，多摩川の透水性を確保することを目的として河口に約51 万 m2_{の桟橋構造が構築された．桟橋構造の上部構造はコンクリー} ト床版構造であり，PCa 床版エリアが約 31 万 m2_{，UFC 床版エリアが約 20 万 m}2_である．

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工事は，鹿島・大林・五洋・佐伯・清水・新日鉄エンジ・JFE エンジ・大成・東亜・東洋・西松・前田・三菱重工・みらい・若築異工種建設共同企業体が請負い，PCa 床版構造の設計は 15 社 JV のもとプレストレスト・コンクリート建設業協会が行った．プレキャスト床版の製造は，ピーエス三菱・オリエンタル白石・三井住友建設・富士ピーエス・安部日鋼工業・ドーピー建設工業共同企業体が請負い実施した．２．構造概要桟橋部構造概要を図－１に，桟橋部区分を図－２に示す．桟橋部の床版構造は，当工事の各種施工条件(短工期，膨大な施工数量，海上施工等)を克服し，また100 年間の設計供用期間に対する長期耐久性，疲労耐久性等を確保するため，施工数量の約7 割に相当する部分を工場製作のプレキャスト床版とし，プレキャスト床版同士を現場打ちのRC 構造で連続化する構造である．工場で製作したプレキャスト床版は鋼桁の格子のマス目に合わせて敷設され，その隙間を現場打ちコンクリートで間詰めする．このとき，滑走路方向の鋼桁の上フランジにはずれ止めが配置されており，プレキャスト床版と鋼桁はこのずれ止めと間詰コンクリートを介して一体化される．なお，プレキャスト床版は，空港基本施設（滑走路，誘導路，高速脱出誘導路，ショルダー・過走帯，着陸帯 A）毎の要求性能に応じた，床版厚，PC 鋼材量，補強鋼材量を設定している1),2)_．プレキャスト床版配置図を図－３に示す．1 ジャケット当たり6 箇所の杭で支持された部分（以下，レグ頭部）は，上部構造の支点となるため，死荷重や活荷重等の鉛直荷重によってレグ頭部の上部構造に負の曲げモーメントが生じ，コンクリート床版には軸引張力が作用する．床版に発生する軸引張力に鉄筋だけで対処した場合，配置鉄筋量が多くなり，鉄筋の組立，コンクリート打設等の施工性に劣るばかりではなく，大きな引張力に対する長期耐久性が懸念される．そこで，レグ頭部に配置した4 枚のプレキャスト床版（杭頭版）とプレキャスト床版に囲まれる間詰部を現場施工のプレストレスで補強した．レグ頭部以外のプレキャスト床版（標準版）には工場で直交2 方向にプレストレスを導入した．プレキャスト床版端部からは，2 種類の継手鉄筋（ループ継手及び重ね継手）が突出している．図－１桟橋部構造概要図－２桟橋部区分図図－３プレキャスト床版配置図（1 ジャケット）杭頭版標準版鋼管杭ジャケット鋼桁 8 @ 7,875 ＝ 63,000 12 @ 3 ,75 0 ＝ 45 ,00 0 ジャケット鋼桁滑走路直角方向；非合成滑走路方向；合成

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プレキャスト床版構造図を図－４に示す．３．設計 3.1 要求水準書の要求項目と設計での対応要求水準書の要求項目と設計での対応を表－１に示す．表－１要求水準書の要求項目と設計での対応分類要求水準書の要求内容本設計での対応応力度照査当該部材の安全性は以下を満足すること．発生応力度≦許容応力度要求水準書に基づき，発生応力度が許容応力度以下となるように設計を行う．構造設計防食対策コンクリート部材は，必要かぶりの他，必要な防食法を適切に設定すること．道路橋示方書・同解説 Ⅲ ｺﾝｸﾘｰﾄ橋編 (H14.3)に準拠し，所要の必要かぶりを設定する．航空機荷重 A380 クラス,J クラス,L クラスを対象とする．航空機の連行荷重,遠心荷重,制動荷重を考慮する．荷重条件衝撃割増係数滑走路部離陸時 0.4 誘導路部離陸時 0.3 高速脱出誘導路部着陸時 0.4 ｼｮﾙﾀﾞｰ・過走帯部離陸時 0.3 着陸帯 A 離陸時 0.3 制動荷重：摩擦係数＝0.8 最大減速加速度＝0.31G 消防自動車荷重 LF-1，LF-2 を対象とする．荷重条件自動車荷重 A 活荷重を対象とする．要求水準書に基づく荷重を考慮する．図－４プレキャスト床版構造図レグ PC鋼より線1S15.2 プレグラウトPC鋼棒φ32 標準版ループ継手筋：D25 重ね継手筋：D25，D29 杭頭版ループ継手筋：D16～D25 重ね継手筋：D16～D29 PC鋼より線1S28.6　シース配置

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表－１（続き）要求水準書の要求項目と設計での対応分類要求水準書の要求内容本設計での対応たわみ航空機荷重が載荷された状態で，床版上のたわみ量が制限値以下であること．（滑走路部，誘導路部，高速脱出誘導路部対象）滑走路部，誘導路部に関しては，要求水準書に基づき，たわみ量がたわみ制限値以下となるように設計を行う．その他のエリアについては，航空機荷重による，たわみ量の確認を行う．使用性勾配航空機荷重が載荷された状態で，床版の部分勾配が制限値以下であること．（滑走路部，誘導路部対象，高速脱出誘導路部対象）滑走路部，誘導路部に関しては，要求水準書に基づき，部分勾配が部分勾配の制限値以下となるように設計を行う．その他のエリアについては，航空機荷重による，部分勾配の確認を行う．腐食・劣化対策の確保設計供用期間の耐久性を得るため，腐食・劣化環境下にさらされる材料の腐食劣化に対する防止策を図ること．以下の対策を施す．・防水層確保・カバープレートの設置・ひび割れ幅制御疲労耐久性の確保設計供用期間の耐久性を得るため，繰返荷重が作用する等，部材疲労が予測される材料の疲労耐久性を確保すること．（滑走路部，誘導路部，高速脱出誘導路部対象）床版部材に対する疲労耐久性の照査（繰返載荷に対する照査）を行う．・コンクリートの圧縮応力度照査・鉄筋の引張応力度照査・コンクリートの押抜きせん断照査安全性偶発荷重作用時の安全性の確保航空機墜落・衝突・船舶衝突等の損傷を提示条件に基づき想定すること．損傷程度は部分的な被害にとどめ全体的な構造の破壊に至らない方策を図るとともに，短期間の復旧可能なこと．万一の事態に備えた短期間での部分交換の可能な構造を提案する．また，短期間の部分交換の手法について明確に示す．施工性工期内で，安全かつ確実な品質が得られるように施工できること．以下の対策を施す．・現場施工量の軽減と品質向上・施工順序の制約の少ない構造の採用耐久性の確保使用する材料をライフサイクルコストのミニマム化を図る上で，設計及び施工上，合理的な範囲で耐久性に優れたものにすること．また，経常的な維持管理が困難なものについては，メンテナンスフリーを保証できる材料を採用し，これにより難い場合は，可能な限り長期の耐久性を有し，かち，交換によって機能回復が図られるものとすること．以下の対策を施す．・防水層確保・カバープレートの設置・ひび割れ幅制御・維持管理上の着目部位への集約・交換に配慮した構造の採用維持管理床版構造の保護防水性能：不透水性．十分な防水性能を有する．帯水対策：帯水防止性能を有する．誘発目地対策：目地からの水に対する十分な床版の保護以下の対策を施す．・防水層確保・排水（透水）層及び水抜きの配置

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3.2 設計方針設計方針を以下のとおりとした．また，図－５に設計フローチャートを示す． 1）プレキャスト床版は PC 構造，プレキャスト床版同士を一体化する間詰め部はRC 構造とする． 2）架設時にプレキャスト版を滑走路平行方向の鋼桁フランジ上に仮置きするため，滑走路平行方向間詰め部の幅は小さくすることが望ましく，継手長を短くできる「ループ継手」を採用する．一方，滑走路直角方向間詰め部は，滑走路方向の不静定力による大きな軸引張力に抵抗するため，太径（D29 以下）の鉄筋や多段配置に対応し易い「重ね継手」とする（図－６，７）． 3）間詰めコンクリートの収縮による目開きを防ぐため，間詰めコンクリートには膨張コンクリートを使用する． 4）滑走路平行方向の鋼桁と床版はずれ止めを用いて一体化し，床版と鋼桁の合成作用を考慮する． 5）床版は滑走路平行方向の鋼桁のみに支持された一方向版とし，鉛直荷重による床版の主要な断面力（床版作用による曲げモーメント）を一方向（滑走路直角方向）に限定する． 6）レグ頭部は，上部構造の支点となるため，死荷重や活荷重等の鉛直荷重によって負の曲げモーメントが生じる．また，レグと鋼桁は剛結されているため，温度変化などによる桟橋の水平変形によっても，レグ頭部に曲げモーメントが生じる．これらの曲げモーメントによって床版に生じる軸引張力に対処するため，レグ頭部に配置した4 枚のプレキャスト版と間詰部を現場施工のプレストレスで補強する．この際，ずれ止めが床版へのプレストレス導入を阻害しないよう，予めずれ止めを箱抜きし，プレストレス導入後に箱抜き内を充填する． START 構造モデルの設定断面形状寸法の設定断面力の算出 PC鋼材本数および鉄筋量の設定プレストレスの計算部材応力度の算出軸力および曲げモーメントに対する検討せん断に対する検討疲労に対する検討 a．構造形式 b．床版厚、ハンチ高 a．軸力 b．曲げモーメント c．せん断力 a．PC鋼材の配置 b．鉄筋の配置 a．導入直後のプレストレス b．有効プレストレス a．コンクリートの圧縮応力度 b．コンクリートの引張応力度 c．PC鋼材の引張応力度 d．ひび割れ幅 e．引張鉄筋量の算出 f．PC鋼材増加応力度 g．曲げ破壊 h．施工時 a．斜引張応力度 b．せん断伝達耐力 c．押し抜きせん断 a．コンクリート b．鉄筋 c．押し抜きせん断 END 変形に対する検討 OK OK OK NG NG NG NG 図－５設計フローチャート図－６滑走路方向間詰め部図－７滑走路直角方向間詰め部

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7） RC 構造部分は，耐久性上有害とならないひび割れ幅以内に制御する．また，床版上縁側はかぶり＋防水層，下縁側はかぶり＋カバープレートによって，鋼材の腐食を防ぐ． 8）補強鋼材量（鉄筋，PC 鋼材）は，設計エリア毎（滑走路，誘導路，高速脱出誘導路，ショルダー，着陸帯A）に桟橋全体の中から最も厳しくなる点で決定し，その鋼材量を全床版に適用する． 9）床版コンクリートと鋼桁の合成作用を考慮して設計する際の鋼桁の負担分を低減するため，全ての荷重組合せに対してプレキャスト床版部（PC 構造部）にはひび割れを発生させないものとする．RC 構造部の死荷重時はひび割れを発生させない部材剛性を確保し，活荷重時は許容ひび割れ幅以下とする（表－２）． 3.2 断面力の計算コンクリート床版とジャケット構造が合成された広大かつ連続した桟橋構造の設計にあたり，各荷重に対して正確に断面力を計算することが課題であった．そこで構造解析モデルは，航空機の脚荷重や温度の影響，ジャケット部材剛性の変化による影響を考慮するため，プレキャスト床版とジャケットの構造全体を反映した全体解析モデルを使用した．航空機荷重および死荷重と温度荷重等による不静定力では床版およびジャケットの挙動が異なるので，航空機および死荷重と温度荷重，クリープ・乾燥収縮を別々のモデルで解析した．航空機荷重，死荷重および温度荷重は，プレキャスト床版をシェル要素，ジャケットをはり要素，その結合部をバネ要素でモデル化した3 次元 FEM 解析モデルを使用する．また，クリープ，乾燥収縮は，床版の収縮が鋼桁に拘束される挙動となり，その挙動を正確に再現するため，床版をソリッド要素，ジャケットをシェル要素とした3 次元 FEM 解析モデルを使用した．解析方法を表－３に示す．表－３解析方法モデル名概要対象断面力床版自重モデル・プレキャスト床版１枚に相当するシェル要素モデル・要素寸法：7,875(21＠375)mm×3,750（10＠375）mm ・滑走路直角方向（短辺方向）に単純支持床版自重鉛直荷重算出モデル・ジャケット2×3 基，計 6 基分の海底面から上の部分をモデル化・床版：シェル要素，ジャケット：ビーム要素，レグ下端：バネ支持・床版厚やジャケットの部材構成を反映するため，エリア毎（滑走路，誘導路，高速脱出誘導路，ショルダー，着陸帯）に5 種類をモデル化・鉛直荷重による床版作用（主に床版の曲げモーメント）の影響を詳細に解析できるよう，シェル要素の1 辺を 375mm に細分間詰部自重切削代荷重舗装自重積雪荷重航空機荷重自動車荷重クリープ・乾燥収縮算出モデル・ジャケット2×2 基，計 4 基分の鋼桁と床版をモデル化・コンクリート床版をソリッド要素，鋼桁をシェル要素でモデル化し，相互の影響をより詳細に解析・エリア毎（滑走路，誘導路，高速脱出誘導路，ショルダー，着陸帯）に 5 種類をモデル化クリープ乾燥収縮温度変化・温度差算出モデル・滑走路平行方向解析モデル（1×14 基，7 種類）・滑走路直角方向解析モデル（12×1 基，7 種類）・杭及び地盤バネも含め，ジャケット及び床版をモデル化・床版：シェル要素，ジャケット・杭：ビーム要素，地盤：非線形ばね・床版シェル要素の大きさは，1 パネルを 4×8 分割全体温度変化床版温度差温度＋活荷重時 PCa版部 (PC構造) 間詰部 (PC構造) PCa版部 (PC構造) 滑走路間詰部誘導路 (RC構造) 高速脱出 PCa版部誘導路 (PC構造) 間詰部 (PC構造) PCa版部 (PC構造) 間詰部 (RC構造) PCa版部 (PC構造) 間詰部 (PC構造) PCa版部 (PC構造) 間詰部ショルダー (RC構造) 着陸帯Ａ PCa版部 (PC構造) 間詰部 (RC構造) PCa版部 (PC構造) 間詰部 (RC構造) 荷重条件空港施設照査方向部位活荷重 _{死荷重温度時}_活荷重時滑走路直角方向レグ頭部標準部レグ頭部標準部レグ頭部標準部許容ひび割れ幅以下滑走路平行方向滑走路直角方向滑走路平行方向航空機自動車レグ頭部標準部ひび割れを発生させないひび割れを発生させない許容ひび割れ幅以下許容ひび割れ幅以下許容ひび割れ幅以下許容ひび割れ幅以下ひび割れを発生させないひび割れを発生させない表－２ひび割れ制限

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3.3 クリープ・乾燥収縮 3.3.1 クリープ係数及び乾燥収縮度本構造のプレキャスト床版は，ジャケット鋼桁とスタッドジベルで合成された構造であるため，クリープ係数及び乾燥収縮度を適切に評価することが重要である．桟橋構造では，プレキャスト床版のクリープ・乾燥収縮による短縮ひずみを鋼桁が拘束するため，プレキャスト床版部に拘束力（引張応力）が発生する．この拘束力は，ジャケット鋼桁に合成された時点から，クリープ・乾燥収縮の進行により発生する．よって，クリープ・乾燥収縮による拘束力を算出する際は，施工工程から追った，プレキャスト床版の鋼桁に合成されるまでの材令を考慮した．なお，コンクリートのクリープ係数，乾燥収縮は「コンクリート標準示方書構造性能照査編」に準拠し，鉄筋比が1%の場合の値を用いた．設計においては安全側を考慮して施工工程の最も短い期間とした．本設計で使用したクリープ係数及び乾燥収縮度を表－４に示す．表－４クリープ係数及び乾燥収縮度材齢（日）クリープ係数乾燥収縮度（×10-6_）杭頭版 180 1.035 147 標準版 180 1.035 147 杭頭版間詰め 4 2.100 290 標準版間詰め 4 2.100 290 3.3.2 クリープによる影響を考慮した断面力算出方法 1) クリープによる拘束力の影響クリープによる拘束力は，プレストレス力の経時的な応力変化が生じるため拘束力が緩和される．乾燥収縮においては持続応力として働くためクリープが生じ，その結果拘束力は緩和される．クリープを考慮したひずみは，初期応力度をσ0，クリープ係数をφとすれば，

(

)

c

E

φ

σ

ε

=

0

1 +

と表現される．これは，作用する応力度がσ0で一定の場合である．しかし，合成桁等のようにコンクリートに拘束作用がはたらく場合，拘束により作用応力度が変化（一般に減少）するために，コンクリートのひずみは異なってくる．そこで，この効果を適切に評価することが重要である． 2) 道路橋示方書による評価手法と問題点3) 道路橋示方書では，合成桁の設計では C c

E

)

2 /

1 (

φ

σ

ε

=

−

∆

+

∆

と表現されている．これは，初期応力度によるひずみΔε1=σCφ/ECと応力度変化による影響Δε2=-Δ σ(1+φ/2)/ECの和であるが，φ/2 としているのは応力度変化量によるクリープは応力度変化量の平均値で算出しているためである．これは，応力度変化が載荷直後に-Δσ/2 だけ変化することと同じである（図－８）．しかしながら，実際の変化量は，初期に応力変動が進むため，この影響は 1/2 よりも大きいことが予想される．そこで，クリープによる実際のコンクリートのひずみを適切に評価するために Torst と Bazant の手法を参照することとした．

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図－８道路橋示方書式による手法 3) Torst と Bazant の手法 Trost と Bazant は，応力度変化による影響を C

E

x )

1 (

2 σ

ϕ

ε

=

∆

+

∆

として，χを最適化するような手法を考案している．これは，煩雑な積分計算をすることなく応力度変化の影響を考慮しようというものである．図－９において，斜線部分の面積を求めることと等価である．図－９ Trost と Bazant による手法 χはaging coefficient（材齢係数）と呼ばれるもので，1/2 と 1 との間の数値であることが予想される．桟橋部プレキャスト床版の設計においては，より適切に拘束による効果を考慮するために，Trost と Bazant による手法（TB 法）を採用し，aging coefficient（材齢係数）を適切に評価した．なお，解析は上記の TB 法を立体要素に拡張した，鋼・コンクリート合成構造物のクリープ・乾燥収縮解析プログラムを使用した． 3.4 ＲＣ構造部の検討本床版の RC 構造部は，設計方針においてコンクリートに生じるひび割れをひび割れ幅の制限値まで許容する設計を行っていることから，次の仮定によって算出される RC 部材としての部材断面に生じるコンクリートの応力度を許容応力度以下としなければならない．－照査に当たっての仮定－ ①維ひずみは中立軸からの距離に比例する ②コンクリートの引張応力を受ける部分は無視し，圧縮応力を受ける部分のみを有効とする ③鋼材とコンクリートのヤング係数比は，使用材料の特性に応じた値を用いる以上の仮定の下に，部材断面に曲げモーメントと軸力が作用すると考えて計算を行った．ここで，全断面有効時のコンクリート応力度で，上縁，下縁とも引張力が生じている場合，上記の仮定が成立しない．よって，この場合は，鉄筋剛性のみで抵抗するものとした．

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４．製造 4.1 製造概要プレキャスト床版は，スケールメリットと羽田空港D 滑走路までの運搬を考慮し，現地プラントを有するプレキャスト床版占有のヤードを千葉県富津市に新設し製造を行った．製造に際しては，品質の均一化・工程遵守を全体目標とし，総枚数10,697 枚を製造・出荷した．製造概要は以下のとおりである．また，主要数量一覧を表－５に示す．構造形式：標準版;プレストレストコンクリート，杭頭版;鉄筋コンクリート(シースを配置）寸法・重量：長さ6.585m×幅 3.320ｍ×厚さ 0.3～0.5m（標準寸法）・最大約 25ｔ製作枚数： 10,697 枚（標準版：7,940 枚，杭頭版：2,757 枚）製作期間：平成19 年 10 月～平成 21 年 10 月（25 ヶ月）発注者：国土交通省関東地方整備局構成会社：㈱ピーエス三菱・オリエンタル白石㈱・三井住友建設㈱㈱富士ピーエス・㈱安部日鋼工業・ドーピー建設工業㈱ヤード位置：千葉県富津市新富 (約89,000m2₎ 表－５主要材料表標準版枚 1,319 杭頭版枚 432 標準版枚 3,146 杭頭版枚 1,169 標準版枚 997 杭頭版枚 420 標準版枚 1,633 杭頭版枚 520 標準版枚 849 杭頭版枚 212 枚 10,697 m3 _88,062 D13 kg 1,900,887 D16～D25 kg 10,660,879 D29 kg 0 合計 kg 12,561,767 D13 kg 0 D16～D25 kg 17,439,335 D29 kg 2,468,714 合計 kg 19,908,048 D13 kg 1,900,887 D16～D25 kg 28,100,214 D29 kg 2,468,714 合計 kg 32,469,815 D13 kg 1,954 D16～D25 kg 1,098 kg 897,581 kg 1,512,287 m 239,665 kg 1,364,910 kg 11,932 組 75,312 組 61,258 組 844 シース m 322,736 グラウト m 322,736 エポキシ樹脂塗装鉄筋合計 1S28.6 SWPR7BL（工場緊張） SWPR930/1080（工場緊張） SWPR19L（現場緊張） SWPR19L（現場緊張）〃〃〃外套管付（グリッド筋含む）〃〃単位数　　量適　　　　　用〃〃〃〃〃〃種　　　　　別 σ_ck=50N/mm2_{, 早強} SD345 〃異形プレキャスト床版含む〃〃〃〃〃 φ45（内径）（現場施工） φ45（内径）〃定着具 φ32（プレグラウト） 1S28.6（プレグラウト）用 φ32（プレグラウト）用 1S28.6用 PC鋼材 1S15.2 〃〃〃〃〃〃〃 PCa床版（継ぎ手筋除く）着陸帯A版高速脱出誘導路版ショルダー・過走帯版床版枚数継ぎ手筋合計 1S28.6 滑走路版鉄筋 1S28.6 1S28.6（プレグラウト）コンクリート誘導路版 ※PC 鋼材 1S28.6 およびグラウトは現場施工数量

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4.2 工程実施工程を表－６及び図－10 に示す．工程は，2010 年 10 月の羽田空港 D 滑走路の供用に伴う現地での施工工程にあわせて，ヤード整備を2007 年 4 月，プレキャスト床版の製造を 2007 年 10 月より開始した．実施工程は，現地床版設置に遅延することなく，製造・出荷作業ができた．表－６実施工程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 157 527 491 496 550 486 530 468 442 611 414 570 613 461 476 157 684 1,175 1,671 2,221 2,707 3,237 3,705 4,147 4,758 5,172 5,742 6,355 6,816 7,292 0 0 0 0 0 0 8 8 432 400 162 544 673 401 313 0 0 0 0 0 0 8 16 448 848 1,010 1,554 2,227 2,628 2,941 157 684 1,175 1,671 2,221 2,707 3,229 3,689 3,699 3,910 4,162 4,188 4,128 4,188 4,351 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 470 409 428 316 306 318 375 314 433 36 7,762 8,171 8,599 8,915 9,221 9,539 9,914 10,228 10,661 10,697 10,697 10,697 10,697 10,697 10,697 299 636 559 573 425 402 451 603 658 757 543 630 481 422 317 3,240 3,876 4,435 5,008 5,433 5,835 6,286 6,889 7,547 8,304 8,847 9,477 9,958 10,380 10,697 4,522 4,295 4,164 3,907 3,788 3,704 3,628 3,339 3,114 2,393 1,850 1,220 739 317 0 2009年累計(枚) 月(枚) 2010年月数年 2007年 2008年月製造月(枚) 累計(枚) 製造ヤード出荷月(枚) 累計(枚) 仮置き(枚) 年月製造ヤード製造月(枚) 累計(枚) ヤード整備工ヤード解体工 (連絡誘導路橋梁部ﾌﾟﾚｷｬｽﾄト床版製造) 月数出荷仮置き(枚) 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 2007年8月 2007年11月 2008年2月 2008年6月 2008年9月 2008年12月 2009年3月 2009年7月 2009年10月 2010年1月 2010年5月（年月）（枚）製造累計枚数出荷累計枚数仮置き枚数 4.3 製造ヤードプレキャスト床版製造ヤードは千葉県富津市に新設した．製造ヤード内には，生コンクリート製造設備，鉄筋組立ヤード，型枠設備，緊張設備，蒸気養生設備，荷役設備，仮置きヤード等が配備されている（図－ 11，写真１～８）．製造ラインは全4 ラインで，そのうちの 3 ラインは緊張設備を有するプレテンションラインとして標準版を製造し，残りのラインでは杭頭版を製造した．各ラインで1 日に製作可能な床版枚数は 6 枚で，合計で最大24 枚/日の床版を製造した．PC 鋼より線 1S15.2 が 55 本配置されるプレテンションライン（A ライン）には10000kN の緊張力に対応するアバットを PC 構造にて構築した．同様にプレテンションライン B ライン及びC ラインはそれぞれ 8000kN，4000kN の緊張力に対応するアバットを PC 構造にて構築した．荷役設備は，プレキャスト床版の移動に対応する30t 門型クレーンを 4 基，鉄筋組立及び鉄筋ユニット投入に対する5t 門型クレーンを 8 基配置した．また，全天候に対応するため伸縮テントを製造ヤード，鉄筋組立ヤードに配置し，材料管理及び製造管理を行った．図－10 製造・出荷・仮置きの経時変化

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図－11 製造ヤード概要

写真－１セメントサイロ・バッチャープラント写真－２骨材サイロ

写真－４蒸気養生設備写真－３試験室

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4.4 コンクリートプレキャスト床版の製作に使用するコンクリートの設計基準強度は50N/mm2_{，使用数量は約}_88,000m_（約3 200m3_{/日最大）であった．コンクリートの配合は，圧縮強度の確実な発現，骨材の安定供給，施工性等を総} 合的に判断して決定した．配合表を表－７に示す．骨材の安定供給を主目的として製作期間中に配合を2 回変更したが，圧縮強度の変動係数はすべて4～5％で，使用材料の管理，自動水分計による細骨材表面水率の管理等により，ばらつきの少ないコンクリートを製造することができた．表－７コンクリートの配合単位量(kg/m3₎ 変動係数 σ7標準配合 σck (N/mm2₎ W/C (%) Air (%) W C S1 S2 G SP (C ×%) AE (C×%) (%) A 33.5 4.5 150 448 556 236 951 0.85 0.0020 4.71 B 39.0 4.5 155 397 562 233 1018 0.70 0.0030 4.25 C 50 38.5 4.5 155 403 559 232 1016 0.95 0.0030 4.18 配合 S1 S2 G A 硅岩砕砂(栃木県葛生産) 山砂(茨城県行方市産) 硅岩砕石(栃木県葛生産) B 砂岩砕砂(宮城県女川町産) 山砂(茨城県行方市産) 砂岩砕石(宮城県女川町産) C 砂岩砕砂(宮城県女川町産) 山砂(千葉県富津市鶴岡産) 砂岩砕石(宮城県女川町産) 写真－５ 30t 門型クレーン写真－６ 5t 門型クレーン写真－７運搬台車写真－８プレテンション緊張設備

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桟橋部PCa 床版構造は，目地のない連続した合成構造であり，クリープ・乾燥収縮，温度差・温度変化などの不静定力による軸引張力が卓越する特徴がある．プレキャスト床版コンクリートの設計整合性を確認するため，配合A および B についてクリープ試験を JIS 原案に従って実施した．クリープ試験結果を図－12， 13 に示す．クリープ試験は，実構造物と同様に常圧蒸気養生供試体を使用し，1 年間持続荷重を載荷した結果をもとにクリープ係数の収束値を予測した．試験結果とコンクリ－ト標準示方書構造性能照査編 2002 計算結果 4) との比較では，クリープ係数が約65%となり，設計整合性及び実構造物の安全性が確認できた． 4.5 プレキャスト床版製造 4.5.1 製造フロープレキャスト床版の製造フローを図－14，写真－9～16 に示す．プレテンションラインのサイクルは，プレストレスト導入時のコンクリート圧縮強度35N/mm2_{を確認し，プレストレスを導入する．}_{30t 門型クレー} ンにて製品を取り出し，前日に組立てた鉄筋ユニットを鋼製型枠に投入する．型枠組立・1S15.2 緊張後，コンクリート打設・常圧蒸気養生を行う．製作エリアでの作業と並行して，打継ぎ目処理・プレグラウト PC 鋼棒φ32 の緊張・仕上げ・製品検査・仮置き・出荷作業を 1 日サイクルで実施した．製造は，鉄筋組立エリアから仮置きエリアに向けて，製造エリア，レイタンス処理エリア，仕上げエリアと順次送り出していくベルトコンベヤー方式とし，各エリアで作業を完全分担性とすることで品質の均一化を図った． PC鋼材1S15.2導入鉄筋・PC鋼材受入検査鉄筋組立検査型枠組立検査仮置き出荷レイタンス処理プレグラウトPC鋼棒φ32緊張仕上げ製品検査 PC鋼材1S15.2組立緊張コンクリート打設常圧蒸気養生鉄筋組立エリア製造エリアレイタンス処理エリア仕上げエリア仮置きエリア 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 200 400 600 800 1000 有効材齢(日 ) クリ－プ係数乾燥開始 A配合－蒸気弾性ひずみは載荷時ヤング係数を使用 φ-実験値 φ-コン示最終値　2.3 φ-予測値最終値　1.51 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 200 400 600 800 1000 有効材齢(日 ) クリ－プ係数乾燥開始 B配合－蒸気弾性ひずみは載荷時ヤング係数を使用 φ-実験値 φ-コン示最終値　2.5 φ-予測値最終値　1.64 図－12 クリープ試験結果（A 配合）図－13 クリープ試験結果（B 配合）図－14 製造フロー（1 日サイクル）

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写真－９鉄筋組立写真－10 型枠組立写真－11 PC 鋼材 1S15.2 組立緊張写真－12 コンクリート打設写真－13 常圧蒸気養生写真－14 レイタンス処理写真－15 プレグラウトPC 鋼棒φ32 緊張写真－16 製品検査

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4.5.2 製造に際しての留意点プレキャスト床版製造に際しては，特に以下の点に留意した．１) 製品識別プレキャスト床版の種類は，路面計画により生じる床版天端段差の対応のための継ぎ手筋の変化や排水版・マンホール版などの異形版などすべてを考慮すると約1,700 種類となり，品質工程管理が課題であった．そこで，床版の製作を明瞭化するために，総枚数10,697 枚に対して個別の識別番号を付し，さらに 1 枚毎に製作図を作成し，製作・仮置き・出荷を管理した．２) 使用材料日々の搬入数量が多く(例：砂利 200t/日，砂 160t/日，鉄筋70t/日)，使用材料の管理が課題であった．管理は，上屋内での保管管理，日々搬入される材料の受入検査およびトレーサビリティを徹底した．３) 継手筋突出長プレキャスト床版から突出した継手筋は，RC 構造となる間詰めコンクリートに配置される．2 種類の継手（重ね継手，ループ継手）の継手長を確実に確保するため，継手筋突出長を0～＋10mm で全数管理した．継手筋組立状況を写真－17 に示す．４) プレキャスト床版側面の打継ぎ処理新旧コンクリートの打継ぎ目となるプレキャスト床版側面の打継ぎ処理は，側面型枠に常圧蒸気養生に適したコンクリート遅延剤を塗布し，脱型後に高圧水で粗骨材表面が現れるまで洗い出した． 4.5.3 異形プレキャスト床版の製造プレキャスト床版10,697 枚の内，排水版やマンホール版，連絡誘導路継手部の 4 辺の長さが異なる版など１種類のみの床版があった（写真－18）．1 種類に対して枚数の少ないプレキャスト床版をプレテンションラインで製造した場合，生産効率が落ちるため，工程管理が課題となった．そこで，異形プレキャスト床版に対応した鋼製プレテンション設備を構築し製造を行った．鋼製プレテンション設備を図－15 に示す．PC 鋼材 1S15.2 の最大配置は 32 本，約 5500kN の緊張力に耐えうる構造である．写真－17 継手筋組立状況写真－18 異形プレキャスト床版の製造図－15 鋼製プレテンション設備

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4.6 仮置き・出荷 D 滑走路桟橋部のコンクリート床版は，伸縮目地等の無い連続した合成構造であり，クリープ・乾燥収縮，温度差・温度変化などの不静定力による軸引張力が卓越する特徴がある．このうち，コンクリート特有の性質であるクリープ・乾燥収縮については，仮置き期間中に両ひずみをある程度進行させてからジャケット鋼桁と合成させるという設計思想に基づいて，現地架設工程をもとにプレキャスト床版製造順序及び仮置き期間を管理した．プレキャスト床版は製造ヤード内に最大約4,500 枚の仮置き管理を行い，現地架設の工程に合わせて平均 42 枚/日の出荷管理を行った．仮置き・出荷状況を写真－19，20 に示す．５．まとめ平成21 年 10 月に全 10,697 枚のプレキャスト床版製作，平成 22 年 3 月に出荷がすべて完了し，現地設置も平成22 年 4 月に完了した．羽田空港 D 滑走路は平成 22 年 10 月に開港予定である．本稿で報告した桟橋部PCa 床版構造の設計，桟橋部プレキャスト床版の製造のほかにも，桟橋部 UFC 床版製造，桟橋部床版設置，連絡誘導路橋梁部プレキャスト床版製造も当社が工事の一端を担い，羽田空港 D 滑走路建設外工事の中で大きな役割を果たすことができた．このような工事は特殊な事例と考えられるが，本報告が今後の計画および設計・施工の一助となれば幸いである．謝辞最後に，本工事の設計・製造にあたり多くの方にご指導，ご協力を頂きました．この場を借りまして，関係各位に心よりお礼申し上げます．参考文献 1) 南浩郎・輿石正己・山口統央・南郷健太郎・原田慎・前田利光：桟橋部プレキャスト床版の設計，橋梁と基礎－小特集：羽田空港Ｄ滑走路の計画と設計－，pp22-24，2009.1 2) 南浩郎・輿石正己・南郷健太郎・原田慎・前田利光：D 滑走路桟橋部プレキャスト床版構造の設計，東京国際空港D 滑走路建設工事技術報告会（第１回） 3) 日本道路協会：道路橋示方書・同解説（I～V），pp319-322，2002.3 4) （社）土木学会：コンクリート標準示方書［構造性能照査編］，pp34-37，2002.3 写真－19 仮置き写真－20 出荷