地表スラブ耐震補強工法

地表スラブ耐震補強工法
東日本旅客鉄道株式会社
GL
フーチング
技術の概要
地表スラブ耐震補強工法
• 地表面に高架橋の変形を
拘束するスラブを敷設する
⇒柱状構造物の地中部の柱
や杭に直接的補強を行わ
ない耐震補強
 地中部の柱や杭に対して
大規模な掘削工事を行わ
ない耐震補強が可能
 コストダウン、工期短縮が
可能
地表スラブ
（新設補強部材）
地中柱
（補強対象部材）
小径杭
（新設補強部材）
既設杭
（補強対象部材）
【特徴】
•
•
大規模掘削不要
コストダウン・工期短縮
従来工法との比較
提案する耐震補強工法
従来の耐震補強工法
地表スラブ
増フーチング
小径杭
既設杭
既設杭
増杭
杭より上の地盤を
考慮せずに
耐震補強設計を行う
コストが高く工期が長い
■地中部材を補強するための大規模な
仮土留め・掘削工が必要
■大規模な補強部材が必要
■既設部材との接合工（増フーチング
等）が必要
地盤を積極的に考慮
し耐震補強設計を行う
工期短・工事費低
■地中部材を補強するための大規模な
仮土留め・掘削工が不要
■軽微な補強部材による補強
■既設部材との接合工（増フーチング
等）が不要
工法の特徴
• 地中部材（地中の柱や杭）を直接的に補強す
ることなく、構造全体系としての耐震補強が
可能
• 掘削工事が不要となることによるコストダウン
• 地盤の効果を積極的に考慮し、新設補強部
材が簡易となる点によるコストダウン
• Ex/ 東北縦貫線プロジェクト R2-3高架橋
※2橋（約40ｍ） 既設杭部材の直接的補強を省略
特許および実施料
発明の名称
出願人
出願番号
出願日
公開番号
公開日
特許番号
登録日
柱状構造物の
補強構造
東日本旅客鉄道㈱
特願2004-70593
平成16年3月12日
特開2005-256456
平成17年9月22日
特許第4394982号
平成21年10月23日
杭基礎の
杭頭構造
東日本旅客鉄道㈱
特願2003-296288
平成15年8月20日
特開2005-61174
平成17年3月10日
特許第4425584号
平成21年12月18日
【実施量算定イメージ】
a
補強対象高架橋
A
補強対象橋脚
b
柱断面積:a×b=Ａm2
地表スラブ
実施料＝10万円／m2×Am2×柱8本
実施料＝10万円／m2
×Am2×橋脚1本
【論文】
・基礎スラブを用いた杭基礎の耐震補強効果に関する実験的研究：土木学会論文集A vol.65,No.2, pp310-320
・基礎スラブ設置条件下でのフーチングと杭状部材の干渉効果に関する実験的研究:土木学会論文集A vol.65,No.3,pp670-682
設計手法
全体系に
全体系に
組み込む
組み込む
地表スラブを
基礎スラブ部を
ばね化する
ばね化する
地表スラブばね
基礎スラブバネ
柱の地盤抵抗
モデル化した
モデル化した
地表スラブバネ
基礎スラブバネ
フーチングの
前面抵抗
PY
荷
重
実際
δ
基礎スラブ工法による
地表スラブ耐震補強工法による
耐震補強高架橋イメージ
耐震補強高架橋イメージ
Y
変位
地表スラブ部の
基礎スラブ部の
静的非線形解析
静的非線形解析
基礎スラブばね・
地表スラブばねを考慮
フーチング前面抵抗を
した静的非線形解析
考慮した静的非線形解析
構造系を分離・統合する形で簡易な骨組みモデルによる耐震補強設計が可能
【設計資料】
基礎スラブを利用した耐震補強工法の当面の設計法について：SED No.27, pp.30-41, 2006.11,JR東日本
既設高架橋を有効利用した重層化設計：SED No.36，pp.48-53, 2011.6, JR東日本
鉄道構造物等設計標準・同解説（耐震設計，基礎構造物，コンクリート構造物）
設計例
（東北縦貫線R2高架橋）
（単位：mm）
約9300
約30000
400
約5800
約4800
約6500
Φ800,L6000
1
最大応答
0.8
水平震度
杭部材が損傷し、
荷重が低下
している
応答塑性率：約 10
引抜側 1 列目杭が
引抜降伏
0.4
中列の杭がすべて
損傷レベル 4 となる
引抜側の杭がすべて
損傷レベル 4 となる
損傷レベル4
等価固有周期(sec) ：0.56
押込側 1 列杭が
押込降伏
0.8
杭部材が損傷せず
荷重を維持している
Khy=0.30
111mm
70.5mm 115mm
0.6
柱部材が
損傷レベル 3
となる
100
Khy=0.38
最大応答
引抜降伏
引抜側
δmax=345mm
200
変位(mm)
柱部材が
損傷レベル 4
となる
300
400
中列
押込側
0
69.0mm
δy=30.0mm
0
100
押込降伏
引抜降伏
δmax=300mm
200
変位(mm)
300
｝
｝
｝
0
【上部工先行降伏】
0.4
｝
｝
｝
δy=34.5mm
応答塑性率：約 10
押込側 2 列杭が
押込降伏
引抜側の杭がすべて
引抜降伏
0.2
0.2
0
【補強】
【下部工先行降伏】
押込側の杭がすべて
損傷レベル 4 となる
0.6
1
水平震度
【無補強】
等価固有周期(sec) ：0.67
引抜側
400
中列
押込側
施工実績 （東北縦貫線R2-3高架橋 延長約60m）
東北縦貫線
既設高架橋利用箇所
(地表スラブ耐震補強
工法適用箇所)
新幹線
東北縦貫線
A
B
A
B
新幹線
B-B断面
A-A断面
施工ステップと状況
STEP0：補強前
STEP2：既設フーチングの補強
継足部
STEP１：小径杭の施工
黄色く見えるのが小径杭
STEP3：地表スラブの施工
既設高架橋部（柱補強前）
地表スラブ
STEP4：完成
実施工程
（月）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
準備工
（地表掘削土留め
＋地表掘削）
地表スラブ設置工
既設高架橋補強工
高架橋上部工
（継足工）
破線のように施工可能であるが、
仮設設備の都合により
実際は先送りして施工
既設高架橋（１連）を撤去する場合、撤去工のみで4ヶ月必要（他箇所実績）
施工完了状況
新設高架橋部（継足）
在
来
線
高
架
橋
新
幹
線
高
架
橋
既設高架橋（柱・梁補強済）
地表スラブ