道路構造物メンテナンスの
セカンドステージへ
平成29年度 国総研講演会 2017年12月6日
橋 梁 ト ン ネ ル 舗装 土工 附属物等
道路橋定期点検要領
[平成26年6月]道路トンネル定期点検要領
[平成26年6月]舗装点検要領
[平成28年10月]シェッド、大型カルバート等定期点検要領
[平成26年6月] 道路土工構造物点検要領[平成29年8月]横断歩道橋定期点検要領
道路構造物の点検要領策定状況
平成25年6月 道路法の改正
点検の結果(橋梁)
点検の結果(トンネル・道路附属物等)
国交省
市町村 高速道路会社
実施レベル 計画レベル 組織・体制レベル 点 検 診 断 措置 (補修・補強等) (予算状況等を踏まえ た)優先順位評価 点検・修繕・更新計画 (長寿命化計画)の 策定/見直し (事業の平準化など) 施設情報シ ス テ ム 予算マネジメント 人材マネジメント 組織の目標,方針 維持管理水準の設定 修繕・更新費用の把握 (劣化予測,LCC評価) 実効性の評価 システム 等の改善 ・点検等の結果の分析・公表 ・不具合発生 時の支援 ・技術基準等 への反映 ・長寿命化計画の策定支援 ・定期点検要領素案 ・技術資料の策定 記録 ・研修の企画・実施 ・点検結果の分析に基づく劣化 予測、LCC評価手法 ・各要素技術の開発・活用
メンテナンスサイクルと
道路構造物に関する国総研での取り組み
道路構造物点検に関する国総研の取組例
点検要領検討
研修支援
・初級研修 企画・支援 (H26-28 3,400名) ・研修資料公開 テキスト:国総研資料 No.829 道路構造物管理実務者研修(橋梁初級Ⅰ)道路橋の定期点検に関するテキスト No.748 道路橋の定期点検に関する参考資料(2013年版)-橋梁損傷事例写真集- 実技のポイント:ttp://www.nilim.go.jp/lab/ubg/info/index1705.html技術相談
・不具合等への 技術相談知見の共有
・土木技術資料 現場に学ぶメンテナンス 技術相談事例より、ナレッジをまとめる[背景]
・平成26~28年度に 点検した約40万橋 のうち、緊急または 早期に補修が必要 な橋梁が約11%(約 4.2万橋) ・地方公共団体管理 橋梁での通行止め や車両重量等通行 規制が約2,600箇所 に増加中 ・市町村は技術者のメンテナンスのセカンドステージへ
①予防保全を前提としたメンテナンスの計画的な実施
・予防保全を前提に、最小のライフサイクルコストでサービス水準を確保 ・点検・診断等のデータ蓄積や共有を進め、個別施設計画へ反映②新技術の導入等による長寿命化・コスト縮減
・技術基準類の検討・充実や、ICTモニタリング・非破壊検査等の新技術の現場導入を推進 ・民間技術の開発・導入を促すための評価システム等の環境整備③過積載撲滅に向けた取組の強化
④集約化・撤去による管理施設数の削減
⑤適切な予算等の確保
道路橋の耐荷力照査、補修補強設計の流れ
(係数1)×(荷重1) + (係数2)×(荷重2) +・・・ (限界状態) (係数1)×(係数2)×・・・・ < (荷重1)+(荷重2)+・・・ (荷重組合せによる割増係数) (降伏応力度) (安全率) <
交通実態等に応じた照査法の検討
~ 部分係数設計法の導入 ~
新設構造物の設計 既設設構造物への適用 (部分係数設計法)許容応力度設計法
(H24)部分係数設計法
(H29) 標準的な構造・材料を前提に、荷重や調査・施工管理によらず、一律の安全余裕度を設定。 多様な構造・材料を活用できるよう、荷重特性や構造・材料の信頼性、解析精度等に応じて 複数の安全係数を導入 ・100年に一度の断面力を与える荷重 ・交通状況は2,3種類 ・標準的な施工法による強度のばらつき ・解析、調査精度に応じた係数 ・供用年数、交通実態に応じた照 査用荷重の設定 ・実構造物で確認した材料強度の 活用鋼橋の
限界状態を考慮した鋼橋の補修・補強設計法
あて板 鋼I桁被補修補強材、補修補強材ともに降伏しないように設計
→補修補強材には余裕があり、非合理的な設計となる可能性
【H24道示】 許容応力度設計法
(
材料
を降伏させない設計)
ε 死荷重分を除く 曲げモーメント 活荷重 載荷時 Φ A B 補修補強材 σ 被補修補強材(既設部材) σ ε 降伏点 降伏点 A(死荷重のみ) B(死荷重+活荷重) A(死荷重のみ) B(死荷重+活荷重) ムダ ムダ限界状態を考慮した鋼橋の補修・補強設計法
あて板 鋼I桁 補修補強材 σ 被補修補強材(既設部材) σ ε 降伏点 降伏点 A(死荷重のみ) B(死荷重+活荷重) 死荷重分を除く曲げモーメント 活荷重 載荷時 B【H29道示】 限界状態設計法
(
部材
を降伏させない設計)
道路橋の耐久性向上のための構造細目や仕様
新たに求められる構造細目や仕様の例 道路橋の耐久性向上のための構造細目や 仕様に関する共同研究 (建コン協、橋建協、PC建協) 1.道路橋定期点検データに基づく構造細 目や仕様へのフィードバック事項に関 する検討 2.道路橋(鋼・コンクリート)の新たに 望まれる構造細目や仕様に関する検討構造細目や仕様の確立
道路橋の設計基準へ反映
付属物の設置位置 点検性 更新可能な構造 維持管理性 桁下面の狭隘部 サイドブロックの亀裂 鋼箱桁内部の滞水、および腐食 水抜き孔の大きさ、 数、箇所 耐久性 構造細目や仕様を整理、標準化することで耐 久性の向上をはかることができる。個別施設毎の長寿命化計画(個別施設計画)の策定
予防保全を前提に、最小のライフサイクルコストで
道路橋定期点検要領
(全道路橋)
道路橋の定期点検:法に基づく点検と直轄点検
五年に一回の頻度 近接目視を基本 部材単位の健全性診断 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ 道路橋毎の健全性診断 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ 診断結果の記録と保存橋梁定期点検要領
(直轄管理橋)
五年に一回の頻度 近接目視を基本 部材単位の健全性診断 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ 道路橋毎の健全性診断 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ 診断結果の記録と保存 基礎データの取得 損傷程度の評価 要素単位 26種類の損傷種類毎 a,b,c,d,e 対策区分の判定 部材単位 26種類の損傷種類毎 A,B,C1,C2,E1,E2,M,S1,S2 その他点検結果の 記録と保存道路橋の定期点検の分析例
トンネルの変状
①【外力】
トンネルに作用する外力による もの 圧ざ、ひび割れ、変形等 (原因:緩み土圧、偏土圧等)② 【材質劣化】
トンネル覆工のコンクリート 等の材質劣化によるもの ひび割れ、うき、はく離等 (原因:中性化、ASR等)③ 【漏水】
漏水自体が問題になるものトンネルの変状例:付属物
変状写真
概 要
【取付金具】
照明取付金具の腐食・欠損
落下の危険性がある
【ボルト・ナット】
ボルト・ナットの腐食
落下の危険性がある
【照明本体取付部】
照明取付金具の腐食・遊離石
灰の付着
落下の危険性がある
トンネルの点検
アンカーボルト
吊り金具 吊り金具
トンネルの定期点検結果の分析
トンネルの変状発生に影響を及ぼす要因
・施工方法(矢板工法か
NATMか)
・トンネル周辺地山の地質(地山等級)
・建設後の経過年数
→
変状が発生し易いトンネル条件を明らかにすることにより、
点検の合理化
を図る
道路トンネル
矢板工法
20% 33% 48% 75% 72% 84% 82% 78%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
~5年 6年~10年 11年~20年 21年~30年 (NATM) 21年~30年… 31年~40年 41年~50年 51年~ 経過年数スパン数割合(経過年数別)
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
a
Ⅱ
b
Ⅰ
N AT M 矢板トンネル変状の発生状況
トンネルのはく落防止対策工の選定
・変状トンネルの対策は,外力対策,はく落防止対策,漏水対策に分類されるが,
はく落防止対策の採用頻度が高い
・はく落防止対策の主なものは,金網・ネット工,ひび割れ注入工,あて板工
(シ-ト系,パネル系,形鋼系)であるが,どの対策工を選定するかは個別に判断
・はく落防止対策の中には,対策実施後,比較的短い期間で対策工に変状が
現れるものが見られる
→はく落防止対策工の耐久性を評価するとともに,変状の状態(ひび割れ,
漏水等)に応じた選定方法の確立が必要
繊維シート系当て板工
はく落防止対策工の採用内訳
道路土工構造物
擁壁 盛土 ボックスカルバート 法枠 ロックシェッド 盛土(補強土壁) ●切土・斜面安定施設 ●盛土 ●カルバート アーチカルバート 斜面安定施設 切土 切土(法面保護)H26定期点検要領で対象
大型カルバートの主要損傷の割合
35%
14%
15%
7%
8%
5%
8%
8%
カルバートの主要損傷の割合
ひび割れ・クラック・亀裂
漏水・滴水・湧水等
遊離石灰
浮き
剥離・剥落
錆・腐食
シェッド 鋼部材の腐食
谷側柱基部においては、雨水や土砂
堆積による湿潤状態となりやすい。
特に山間部においては、凍結防止剤
の散布により腐食する傾向にある。
また、海岸部では谷側柱だけでなく、
全体的に腐食が進行する傾向にある。
シェッド コンクリート部材の損傷
熊本地震による道路構造物の被害
事象 緊急輸送 道路 緊急輸送 道路以外 計 道路土工 構造物の 損傷46
(50%)
47
(50%)
93
斜 面 崩 壊40
(51%)
38
(49%)
78
切 土 のり面 崩 壊4
(44%)
5
(56%)
9
土工構造物点検の基本的な考え方
舗 装
舗装の損傷要因
20トン車の場合、その軸重は乗用車の20倍であるが、舗装へのダメージは16万倍 交通量 ベース 舗装への ダメージ 割合 (ほぼ100%) (普通車:9割) (大型車:1割) ■舗装へのダメージは、軸重の4乗で影響 ■アスファルト舗装では大型車交通量が 多いほど損傷が早く進行 出典:国土交通省データ 大型車交通量と舗装損傷の関係 1,000台・方向以上 は早期に損傷 1,000台・方向以下は損傷進 行が緩やか 100台・方向未満 100台・方向以上 250台・方向以上 1,000台・方向以上 3,000台・方向以上 (図-2) (参考)生活道路等は、大型車交通
多摩ニュータウン(東京都) 米子ニュータウン(鳥取県) (写真-1) (写真-2)これからの舗装のマネジメントの方針
特性 分 類 主な道路 (イメージ) マネジメントのあり方 ・高規格幹線道路 等 (高速走行など求められるサー ビス水準が高い道路) A ・表層等の適時修繕による路盤以下の層の保護を目的に、点検を実 施 ・走行性、快適性を重視した路面管理の実施 ・損傷の進行が早い道路 等 (例えば、大型車交通量が多い道路) B ・表層等の適時修繕による路盤以下の層の保護を目的に、点検を実 施 ・修繕サイクルを長くしていくため、早期劣化箇所の原因把握と適切な 措置※3 や、使用目標年 数を意識した管理の実施 ・走行性、快適性を考慮した路面管理の実施 ・損傷の進行が緩やかな道 路 等 (例えば、大型車交通量が少ない道路) C ・基本的に長寿命であることから、各道路管理者が点検サイクルを定めて適切に管理 ・生活道路 等 (損傷の進行が極めて遅く占用 工事等の影響が無ければ長寿 命) D ・巡視の機会を通じた路面管理 高速道路 直轄国道 政令市一般市道 補助国道・ 県道 市町村道 ※2:分類毎の道路選定は各道路管理者が決定 ※3:路盤の打ち換え、路盤の強化など舗装点検要領(平成28年10月)
[路盤等の健全性]
○路上規制を伴わずに、路盤等の健全性を把握する技 術 ⇒走行しながら規制無しで、 舗装のたわみ量を計測する 技術(MWD※)舗装点検技術の開発
[路面性状]
○ 路面性状を簡易に安価で計測・分析・記録する技術 ⇒一般車両にレーザスキャナ、カメラ等を取り付け、 路面性状(ひび割れ、わだち掘れ、IRI)を計測 ○スマートフォンにより路面性状を簡易に計測・分析・ 記録する技術 ⇒加速度、GPS情報、動画などを 計測することでIRIを把握予防保全型管理へ
路盤も含め修繕した場合 打ち換え工法 施工量:約150㎡/日 費用:約18千円/㎡費用は3倍以上、工事期間は4倍
表層だけの修繕の場合 切削オーバーレイ 施工量:約600㎡/日 費用:約5千円/㎡ 表層が損傷している状況 タイヤ 表層・ 基層 路盤 路床 ポンピングによりひび割れから路盤の細粒分が流出 コア抜きを見ると、路盤の細粒分が流 出し、表層・基層と路盤との間に隙間 が生じている 路盤の細粒分がポンピングによ り流出し、砕石が集まっている状 況 路盤が損傷している状況 表面のひび割れから雨水が進入 路盤への雨水進入による支 持力低下路盤の損傷を防ぐ予防保全型管理
早期劣化の解消
0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ひ び 割れ率 (%) 経年数 ひび割れ率40%を超過する平均年数早期劣
化区間
密粒度舗装 非健全部 健全部 路面状態、コア採取の様子 “早期劣化区間”のコンクリート舗装の適用性,維持管理手法の検討
〇コンクリート舗装の適用性
コンクリート舗装の破損箇所の破損状態、破損原因、交通条件、道路構造
条件等に基づくコンクリート舗装の適用性の整理
〇コンクリート舗装の維持管理手法
コンクリート舗装の点検・診断手法及び損傷に対する補修工法の適用性の
整理
コンクリート舗装の点検項目と損傷程度の評価区分の提案横断歩道橋の状況
0% 20% 40% 60% 80% 100% 主桁 横桁 床版 柱部、壁部 梁部 隅角部、接合部 基礎 根巻きコンクリート 主桁 上部工との接合部 踏み板 蹴上げ 地覆 橋台 支承本体 排水受け 配水管 排水樋 高欄 照明施設 舗装 上部工 下部工 階段部 その 他 A B M S1 S2 C1 C2 E1 E2 架設経過年毎のストック数 26年度、27年度に点検が実 施された国管理横断歩道橋、 約1000橋 部材別の対策区分の割合技術開発ステージと深い溝
死の谷
ダーウィンの海
研 究
開 発
事業化
産業化
維持管理の高度化・効率化のために
新技術の活用促進
現場の技術力向上
管理の高度化
・老朽化対策 ・研修、資格取得 ・OJT、直営業務(点検等) ・OB活用 ・国総研・土研との連携 ・メンテナンス技術集団 ・技術開発促進 ・新技術評価方法確立 ・発注者支援 ・NETIS改革よそ者
幼少期
(世の中の悪いことを)
見ざる、言わざる、聞かざる
?