老朽化吹付のり面補修工

総点検実施要領と老朽化モルタル吹付法面

 法面保護工としてのモルタル吹付工は、高度経済成長期とともに昭和40年代に非常に多く施工された工法で、40年代後半には800万u/年もの施工量があったといわれています。現在は緑化可能な工法(法枠工・緑化工)に置き換わる形で施工割合が大幅に減じていますが、それでも440万u/年(平成13年度時点)もの施工量があります。

 最盛期に施工されたモルタル吹付法面(以下吹付法面)は、現在30〜40年が経過し老朽化が深刻となっており、補修・補強が必要な時期を迎えています。

 一方で、2012年12月の中央自動車道笹子トンネルの天井板落下事故を契機に国土交通省では特に道路利用者及び第三者の被害を防止する観点から、全国一斉に「道路総点検」 を行う計画です。国土交通省は「総点検実施要領(案)」を作成・準備、各地方自治体に配布し、これをもとに点検や補修をすることとしています。

 総点検実施要領(案)は橋梁編、トンネル編、舗装編、道路附属物(標識、照明、情報提供装置、横断歩道橋)編、法面・盛土・擁壁等(人工構造物)編の5編に分かれています。

 道路総点検の法面の中で最多の構造物箇所数を有するモルタル吹付工の評価や補修工は注目です。

総点検実施要領(案)の点検

 モルタル吹付工は、「総点検実施要領(案)」では「切土のり面」に分類され、以下のように記載されています。

 変状等の見られる切土のり面で、路上からの調査のみで判断が難しく、のり面上方の確認が必要な箇所については、二次点検において、小段やのり肩に登るなどして確認する。なお、道路防災施設の種別、路線・区間の状況、効率性等によっては、一次点検と二次点検をあわせて行ってもよい。(切土のり面の場合、路上からの一次点検のみで判断しにくいものについては、その場で小段やのり肩に上るなどして確認する(二次点検)方が改めて点検を行うより効率的な場合がある。)

(判定基準)
以下の変状が見られるものを異常ありとする。
・のり面崩壊のおそれのある箇所。
 具体的には、のり面のはらみだし、傾動、段差、開口量(ずれ量)の大きなクラック、目地の大きな開き・ずれ等が見られるもの
・吹付工等の構造物の一部が破損・劣化し、落下するおそれのある箇所
 具体的には、構造物の剥離・浮き等が見られるもの

 


総点検実施要領(案)【道路のり面工・土工構造物編】から引用


 点検でのモルタル吹付工では、一部が破損・劣化し、落下するおそれのある箇所がある場合、“変状あり”となり、具体的には、構造物の剥離・浮き等が見られるものが対象とな ります。一方“変状あり”の場合は当然この次のアクションが求められますが、「総点検実施要領(案)」には記載されていません。
 エンジニアは変状ありの場合、その変状の詳細や補修の提案が必要であり、本書はその手引きをするものです。
 

吹付法面の変状パターン
  補修の提案をするためには、変状の特性をより知る必要があります。
  モルタル・コンクリート吹付法面の変状パターンは、奥園らによると@地山を含む崩壊Aせり出しBクラックC空洞D剥離E表層老化(ザクザク)の6パターンに分類され ます。
  このうち、@、Aは外部応力による構造破壊で、背面の地山崩壊と基礎部の支持力不足による変状です。Bは外部応力または内部応力による変状、Cは事後の浸食か施工不良、DEは施工不良による変状と考えてよい と思います。
  それらの変状パターンに必要な2次調査および補修案を以下に示します。
 
変状
パターン
変状の要因 2次調査と補修案
@地山を含む崩壊  地山を含む崩壊が現れている場合は、設計不当か施工不良が考えられる。
設計者が背面地山の崩壊を想定できず、工種、工法の選定を誤ったものである。施工不良の場合は、斜面の不安定な土塊(岩体)を充分除去しなかった整形不良の場合に発生する。
【2次調査】地山の変状調査、移動層の把握
【補修案】モルタル注入、ロックボルト
Aせり出し せり出しの変状が現れた場合は、施工不良が考えられる。
法尻の基礎支持力が充分得られない箇所に施工した場合などに発生する。
【2次調査】クラック幅、せりだし量
【補修案】ボルト、シール、撤去
Bクラック ひび割れ(クラック)とは、内部応力あるいは外部応力によってモルタル・コンクリートが破壊され発生するものである。吹付工のひび割れ発生原因は下記の(1)〜(4)に分類される。
(1)沈降(ダレ)ひび割れ
(2)-1収縮性ひび割れ(初期収縮)
(2)-2収縮性ひび割れ(乾燥収縮)
(2)-3収縮性ひび割れ(温度収縮)
(3)膨張ひび割れ
(4)外部応力ひび割れ
【2次調査】クラックの幅と密度
【補修案】吹き足し
C空洞 竣工検査時に空洞、剥離、表層老化(ザクザク)が発生した場合は、明らかに施工不良と考えてよい。空洞には、吹付材と地山との間に発生するものと吹付内部に存在するものとがある。前者は吹付前の清掃が不充分で不純物(落葉、リバウンド砂等)が残存していた場合に発生しやすい。後者は打継が基準どおりに施工されなかった場合であり、とくに、リバウンド砂の除去を行わなかった場合に発生する。
 
【2次調査】ハンマー打音、熱映像
【補修案】注入(空洞充填)
D剥離 剥離も打継が基準どおりに施工されなかった場合に発生しやすく、表層老化(ザクザク)は不用意な仕上げ吹きを行った場合などに発生する。 【2次調査】剥離厚、剥離面積
【補修案】撤去、打ち替え、コーティング
E表層老化 一般に吹付法面の表面剥離と表層老化は、寒冷地における冬期間の凍結融解作用による表面劣化に起因する場合が多い。降雨、降雪などによりコンクリート面内側の空隙に供給された水が凍結融解を繰り返すことによって発生する。
竣工検査時にこれらの変状が発生していたら、施工不良と断定してよい。
【2次調査】健全部の厚さ、老化層の厚さ
【補修案】老化部撤去、コーティング
モルタル吹付法面の老朽化診断
  モルタル吹付法面の劣化を把握する調査について,各調査の概要を以下に述べます。

(1)打音調査
  コンクリート構造物の表面付近のコンクリートの状態を簡易に調べる方法で,コンクリートの表面をハンマーでたたき,発生した音によって状態を把握します。コンクリートが健全な場合は高い音が,はく離や空洞などがある場合は低い音が します。従来は調査担当者個人の聴覚によって判定されてきましたが,近年では,ハンマーの打撃音を音響技術でコンピュータ処理し,数値化する手法もあります。

(2)熱赤外線調査
  熱赤外線調査とは,熱赤外線映像法を用いて,コンクリートおよびモルタル吹付法面の老朽化診断を行うもので,対象物を熱赤外線映像装置で撮影することにより,表面の微小な温度差から背面の土砂化や空洞化について推定するもので す。熱赤外線映像装置は物体の可視像を画像化する通常のカメラと異なり,物体の温度を面的に画像化することができます。以下に概念図を示します。


(3)コア抜き調査
  打音調査や熱赤外線調査により,土砂化や空洞化が推定される場合,コア抜きによる吹付背後の調査を必要に応じて実施します。コア抜きによる吹付背後の調査は,空洞の深さ・規模を確認するとともに,地山の風化深さなどの情報を得る目的で実施 します。また,採取したコンクリートコアの圧縮試験を行うことで,コンクリートの強度の低下程度を把握することもできます。

(4)中性化試験
  コア抜き調査によって採取されたコアで,中性化試験を実施することも可能です。中性化試験は,コンクリートの健全性を確認する調査の一つであり,強アルカリ性であるコンクリートが年月の経過に伴い空気中の二酸化炭素等により炭酸カルシウムに変化し,中性化していないかを調べる試験で す。構造物のコンクリート中に配置された鉄筋はコンクリートの強アルカリ性により保護されていますが,中性化により保護作用が失われると,発錆,かぶりコンクリートのひび割れ・剥離,剥落が発生 します。
 

補修工の選定
  点検及び調査で異常ありの場合、現時点で最適の吹付のり面の補修対策を想定する必要があります。主に用いられる工法は,下表の通りです。

 

撤去有無 対策の目的 工種 備考
撤去しない場合モルタル背面の空洞処理裏込め注入 SPレッグドリル工法
既設吹付モルタルの補強(クラック補修)モルタル吹付(上吹補修)
繊維モルタル吹付
吹付枠工
モルタル背面地山の安定対策鉄筋挿入工 SPソイルネイル工
グラウンドアンカー工
撤去する場合吹付モルタルの除去はつり工 保護工は新規に設置
吹付モルタル及び風化層の除去切土工

 モルタル吹付を撤去する場合は基本的には新規ののり面工の設計となり、これらについてはそれぞれの専門文献を参照されたい。
  本サイトではモルタル吹付を撤去せずに補修する工法について解説します。
 

空洞処理工と既設吹付モルタルの補強工
  モルタル背面の空洞処理工と既設吹付モルタルの補強工(クラック補修工)はほとんどのケースで併設となります。裏込め注入工、上吹補修工、補強の鉄筋挿入工などいずれものり面足場などの仮設が必要となり、一連性を考えた対策が合理的 です。これを元に開発された工法としてはSPレッグドリル工法(国土交通省NETIS登録NO:KK-120052-A) などがあります。


 SPレッグドリル工法の施工手順を見ると、次のとおりです。