墩高125米的东海北陆汽车道鹫见桥（Ⅱ期线）工程—

墩高 125 米的东海北陆汽车道鹫见桥（Ⅱ期线）工程 ——采用半预制的桥墩快速施工富山茂树，今盐屋胜，吉川真仁，池谷博文简介：东海北陆汽车道天鹅 IC 至飞騨清见 IC 之间的四车道化工程中，日本第一高墩的鹫见桥（Ⅱ期线）正在建设中。该地区位于岐阜县内屈指可数的积雪地区，在建设桥墩时，从冬季的

墩高 125 米的东海北陆汽车道鹫见桥（Ⅱ期线）工程

——采用半预制的桥墩快速施工

富山茂树，今盐屋胜，吉川真仁，池谷博文

简介： 东海北陆汽车道天鹅 IC 至飞騨清见 IC 之间的四车道化工程中，日本第一高墩的鹫见桥（Ⅱ期线）正在建设中。该地区位于岐阜县内屈指可数的积雪地区，在建设桥墩时，从冬季的 12 月到 3 月由于积雪，施工期间受到限制的现场条件下，以缩短工序和提高质量为目的，采用了适用半预制构件的桥墩快速施工（ SPER 施工法）。本文报告了在 P2 桥墩上使用半预制构件的快速施工。

关键词： 高墩、半预制构件、快速施工、缩短工艺、 SPER 工法

1. 简介

东海北陆汽车道是以爱知县的一宫 JCT 为起点，到达富山县的小矢部砺波 JCT ，总长约 185 km 的高速汽车国道，平成 20 年美浓 IC 以北的一部分区间作为暂定 2 车道全线开通。临时 2 车道区间在旅游季节会发生交通拥堵，且周围有很多滑雪场，在冬季也会发生慢性堵塞。为了缓解交通堵塞，美浓 IC 以北的四车道化依次推进，平成 24 年，白鸟 IC 至飞騨清见 IC （ 40.9 公里）实现了商业化（图 -1 ）。该区间纵贯飞騨山地和美浓山地交界处形成的海拔 700~1 000 m 的平缓台地状高原地形，白鸟 IC 和松木峠 PA 的海拔差约为 670 m ，因此纵断面坡度连续较大。另外，位于岐阜县内屈指可数的积雪地区，气象条件也非常恶劣。

鹫见桥位于本区间中作为山岳部分的高鹫 IC~ 平田高原 SA/SIC 之间，是一座横跨深谷地形的桥梁，规划在与投入使用中的Ⅰ期线相邻的位置，有 3 座高墩桥梁，最大高度为 125 m 。在建设高桥墩时，从 12 月到 3 月由于积雪施工期间有限的现场条件下，以缩短工序和提高质量为目的，采用桥墩的半预制化。

本文介绍了墩高 125 m 的鹫见桥（Ⅱ期线）工程中使用半预制构件的桥墩施工情况。

2. 工程概要

2.1 桥梁总体规划

鹫见桥（Ⅱ期线）考虑到在前期工程已经已取得用地内建设，因此桥长大致与Ⅰ期线相同，桥墩与Ⅰ期线在景观性相匹配和河流区域的限制方面保持一致。另外，由于桥墩为陡峭的山谷地形，因此布置规划与Ⅰ期线桥墩相邻。鹫见桥（Ⅱ期线）为 PRC 四跨连续刚架波纹钢板腹板箱梁桥，桥长 459 m ，最大支距 139 m ，最大墩高 125 m 。主桥最大的特点是 125m 高的高墩，比一期线路上的 P2 桥墩（ 118 米）还要高，是日本迄今为止最高的桥墩。基础类型为大直径深基桩，桥墩类型为 RC 空心截面桥墩。由于冬季积雪，施工工期有限，因此对工序至关重要的 P2 号桥墩采用了使用半预制构件的桥墩快速施工法，以缩短工期并提高质量。这种方法被称为 SPER 法，是一种快速施工技术，迄今已有 6 个案例采用了这种方法。桥墩结构采用了高强度材料，包括高强度混凝土（设计标准强度： 50 MPa ）和高强度钢筋（屈服强度： 685 MPa ），这些材料已在一期工程中使用。上部结构采用波纹钢板腹板，以减轻重量并减小桥墩的截面尺寸。施工概况如下，整体结构总图见图 2 ， P2 桥腿结构总图见图 3 ，桥梁规格见表 1 。

工程名称：东海北陆汽车道鹫见桥

工程发包人：中日本高速公路有限公司名古屋分公司

工程地点：岐阜县郡上市高鹫町鹫见地内

工期：平成 25 年 6 月 29 日至平成 30 年 12 月 29 日

2.2 施工方法概要

SPER 施工方法是指使用工厂制作的半预制构件（以下记作 PCa 构件）建造桥墩的快速施工方法。 PCa 构件中钢筋实现预埋以减少现场的模板和钢筋配置工作。 PCa 构件示意图如图 4 所示，施工概念图如图 5 所示。施工方法为：主钢筋装配完毕后，用起重机施工 PCa 构件，内部浇筑混凝土，构筑桥墩截面。可以大大节省现场的钢筋和模架施工，缩短工序。特别是在中空截面桥墩上配置的角部加强筋，由于在现场进行组装作业需要时间，因此预先埋设在 PCa 部件上，以进一步提高效率。另外，由于中填混凝土处于受外界空气保护的状态，因此可以最大限度地减少寒冷地区低温的影响，同时也可以避免传统模板施工中因拆模而导致的温度急剧下降和干燥的影响。

3.采用半预制的桥墩设计

作为采用 PCa 构件的桥墩设计，将 PCa 构件与中填混凝土的界面以及 PCa 构件之间的接合面（水平接缝）作为一个整体，设计成全断面有效的结构构件，并按照道路桥梁示方书 ³ ）设计为传统的钢筋混凝土结构构件。另外， PCa 构件的混凝土强度与中填混凝土相同，为 50 N/mm2 。为了保证 PCa 构件的整体性，考虑了以下几点。① PCa 构件的内表面在工厂中，通过用高压水进行洗出处理，确保与中填混凝土的整体性。② PCa 构件的水平接缝（接头部分）采用与混凝土强度和弹性系数相同的粘合剂（高弹性高强度树脂砂浆）实现一体化。

图 6 显示的是 PCa 构件剖面图，在这种施工方法中，由于主筋与箍筋不接触，因此担心在塑性变形区域的横向约束筋的约束效果受到影响。关于这一点，根据以往的实验确认了其影响并不显著 ⁴ 。此次，为了保证混凝土浇筑质量， PCa 构件与主钢筋的距离为粗骨料最大尺寸的 4/3 倍以上。另外，由于 PCa 构件也作为模板发挥作用，会受到浇注混凝土时的侧压和水化反应产生的发热的影响，因此，对 PCa 构件施工时的应力状态进行了 FEM 分析，确认其为不发生裂缝的应力状态，其效果通过实物试验施工进行了确认。另外，作为桥墩的设计，作为安全方面的保证，即使在大规模地震时也保持在弹性变形范围内。

4.采用半预制法施工

本工法中的施工是将工厂制作的 PCa 构件运入现场，主筋组装后用起重机搭建，在填缝部位安装模板后，内部浇筑混凝土构筑桥墩。施工步骤为：①脚手架组装、②主筋组装、③ PCa 构件搭建、④模板安装、中填混凝土浇筑，反复进行循环， 1 施工周期为：高度 12.0 m ，分 2 个升降机施工。 1 升降机是在 PCa 构件 4 段堆叠后，浇注 6.0 m 高的填充混凝土而成的（图 7 ）。施工方法详述如下。

4.1预制计划及制作

PCa 构件的制作在 PC 工厂进行（照片 1 ）。 PCa 部件的形状需要考虑搬运和起重机能力来决定，考虑到搬入现场的路径等，采用了能够用 10 t 卡车搬运的重量为 9.85 t 、长 6.0 m 、宽 2.3 m 、高 1.5 m 的“高”字型形状，并将部分设置现场浇筑部分的桥墩截面分为 2 部分的形状。 PCa 构件的厚度设定为 131 mm （内板 101 mm ），在确保规定的保护层为 80 mm （内板为 50 mm ）的基础上可布设箍筋（图 6 ）。

采用板固定法代替半圆形钩，考虑到现场 PCa 构件之间的连接施工性能，将箍筋接头作为机械接头。另外，内外板通过中壁成为一体化的大型 PCa 构件，角部加强筋也预先埋设在 PCa 构件内。

混凝土采用高流动混凝土（设计标准强度为 50 N/mm2 ，坍落度为 65 cm ），以确保浇筑过程中防止材料分离，确保混凝土均匀（表 2 ）。另外，为了抑制混凝土的收缩，添加了膨胀材料。

4.2 试验施工

在本施工之前，使用实物 PCa 构件，从工厂的制作到搬运、 PCa 构件的架设、中填混凝土的打入等，对一系列作业进行了试验施工，并确认了质量、安全性及可施工性。特别是在高粘性的高强度混凝土的高处通过泵压送进行冲压，为了确保泵压性和工作效率，需要进行配合比调整，因此变更为使用大型混凝土斗进行冲压的计划。然而，由于铲斗冲压的下落高度增加，对材料分离的抵抗性和可操作性等方面的担忧，我们通过冲压试验对混凝土的性质和可操作性进行了确认（照片 -2 ）。

此外， PCa 构件和内装混凝土的整体性在这种施工方法中非常重要，因此在内装混凝土浇注后进行了芯钻孔，目测两者在界面上的整体性没有问题（照片 3 ）。

（ 1 ） PCa 部件的架设

PCa 部件的架设，为了确保起吊的水平性，平衡地吊起，用 300 t · m 塔式起重机进行架设（图 4 ，图 5 ），吊重最大为 11.3 t （含吊装置）。架设作业是在主钢筋处于某种状态下从上往下落下的程序，为了防止起吊物的旋转引起的接触，导入了以塔式起重机的卷起线的扭转复原力为反作用力来引导旋转的旋转感应装置。此外，为了确保主钢筋（ D 51-12.0 m ）的垂直性，通过固定导轨保持主钢筋，并在更换固定导轨的同时进行 PCa 构件的下降工作，提高了工作效率。由于架设作业与投入使用中的Ⅰ期线接近，因此采用 GPS 起重机臂架位置管理系统控制臂架转弯范围，并兼顾起重时的安全性。

（ 2 ）中填混凝土的浇注

在高桥墩上利用泵进行浇注时，为了确保向高处的压送性，需要进行坍落度调整。在 P2 桥墩级的高度，由于管内压力的增大，有压力输送困难的风险，因此采用了不需要确保泵能力的大型混凝土斗（ 4 m ³ ）的冲压方法（图 6 ）。在混凝土的浇注时，为了弄清浇注高度，在 PCa 部件内面以 50cm 的间隔进行标记管理。另外，主钢筋与 PCa 构件之间的间隙很小，为了不因主钢筋的配置误差而在架设下一次升降机的 PCa 构件时与主钢筋发生干涉，在浇筑混凝土时，通过利用 PCa 构件顶端的钢筋固定导轨，确保主钢筋固定到位。由于在 PCa 构件上埋设带钢筋，可以避免以往的过密配筋状态，压实工作相对容易。另外，由于 PCa 构件部分替代了现场混凝土的浇注量，因此，与以往的施工方法相比，可以降低约 24% ，这也有助于缩短浇注时间。

（ 3 ）自爬脚手架

P 2 桥墩采用自爬脚手架（图 -7 ），以节省高桥墩施工的人力，提高安全性，适应快速施工。脚手架的上升虽然可以使各面的脚手架独立上升，但为了确保安全性，桥墩 4 面脚手架同时上升。另外，通过将上升用反作用力锚埋设在 PCa 部件上，可以不受主体混凝土强度表现的影响而进入下一工序。

4.3 工序缩短效果

在 125m 高的 P2 桥墩上应用 PCa 构件，实现了施工的合理化、省力化和快速施工。作为 1 个周期（ 2 个升降机 12.0 m ）所需的施工天数， SPER 施工方法最短实际操作 14 天，与不使用 PCa 构件的传统施工方法的实际操作 23 天相比，实现了约 40% 的缩短。 P2 桥墩的施工时间约为 7.3 个月（冬季休止期除外）。关于循环工艺，传统工艺与本工程采用 SPER 工艺的工艺比较表如表 -3 所示。

5.结论

由于积雪，施工期间受到限制，在具有日本第一高度的 P2 桥墩上，实现了使用半预制构件的快速施工。预制化施工中，从工厂制作到现场施工中的一系施工工序都是相互关联，因此，从早期开始的计划和研究是很重要的，特别是 PCa 构件的制作计划直接关系到现场的省力化。另外，制作作业的效率化也是重要的要素。 PCa 构件还具有模板的功能，因此施工时的应力状态也需要充分注意。基于预制化的快速施工技术的效果，除了缩短工序、省人化效果之外，还包括通过缩短作业期间提高安全性、降低对周边环境的影响（振动、噪音）、通过工厂制作实现高品质化等，其效果是多方面的。本施工方法，对于今后会更加明显化的建筑工人不足这一严重的课题，不仅可以缩短工序，还可以有效利用人力资源，期待能提高早期构筑的生产率的技术之一。

高 125 米的 P2 桥墩已于平成 28 年 8 月完成（照片 8 ），今后将迎来上部工程的施工。计划以安全第一为目标，考虑到冬季停工期的工程管理、环境条件的质量管理，以及在临近Ⅰ期线的施工中的安全管理（照片 9 ）等因素，本项目计划于平成 30 年 12 月的建成通车。

参考文献

1 ）水口和之、芦冢宪一郎、大冢一雄：高强度混凝土在高桥墩上的活用，混凝土工程学， Vol.36 ， No.11 ， pp.37~40 ， 1998.11

2 ）芦冢宪一郎、黑川秀树、诸桥明、松原勋、水野克彦、富山茂树：新名神高速公路武库川桥（暂定名）的设计和施工，桥梁和基础， pp.5~11 ， 2015.3

3 ）日本道路协会：道路桥梁说明书、同解说，平成 24 年 3 月 4 ）村尾光则、渡边宗树、泽井淳司、三上浩、篠崎裕生：关于带钢筋（箍筋）和主钢筋分开布置的 RC 桥墩抗震性能的实验考察，土木学会年度学术讲演会讲演概要集，第 5 部分， pp.933~934 ， 2008