XI 社会資本ストックの健全度評価・補修技術に関する研究
研究期間：平成13年度～17年度
プロジェクトリーダー：技術推進本部総括研究官 三木博史
研究担当グループ：技術推進本部（先端技術、施工技術、構造物マネジメント技術）、基礎道路技術研究グループ（舗装、トンネル）、構造物研究グループ（橋梁構造、基礎）
1. 研究の必要性
少子高齢化による投資余力の減少のなか、安全で快適な社会・経済活動を維持するには、これまでに蓄積された社会資本のストックを有効かつ長く利用し続けていくことが必要である。このため、土木構造物の健全度を正確に評価する技術、評価結果に基づいて的確に補修する技術、さらに、土木構造物のライフサイクルを考慮した戦略的な維持管理のマネジメントシステムの開発が求められている。
2. 研究の範囲と達成目標
社会資本ストックの健全度評価・補修技術に関して、本重点プロジェクト研究では、土木構造物の健全度診断のための非破壊検査・監視技術や損傷評価手法の開発をはじめ、劣化や損傷を受けた構造物の補修技術、舗装の低騒音・低振動性能を回復する技術を開発する。さらに、構造物の維持管理システムとして、コンクリート構造物については健全度診断データベースの作成などの維持管理支援システム、橋梁や舗装については計画的な補修と維持管理を支援する戦略的維持管理手法の開発を行う。以上の達成目標を整理すると以下のとおりである。
(1) 構造物の健全度診断技術の開発
(1)-1 土木構造物の健全度評価のための非破壊検査・監視技術の開発
(1)-2 補修の必要性を判定するための損傷評価手法の開発
(2) 構造物の補修技術の開発
(2)-1 コンクリート構造物の補修工法の開発
(2)-2 既設舗装の低騒音・低振動性能の回復技術の開発
(2)-3 劣化などを受けた構造物の補修技術の開発
(3) 構造物の維持管理システムの開発
(3)-1 コンクリート構造物の維持管理支援システムの開発
(3)-2 将来の維持管理を軽減する橋梁の戦略的維持管理手法の開発
(3)-3 将来の維持管理を軽減する舗装の戦略的維持管理手法の開発
3. 個別課題の構成
本重点プロジェクト研究では、上記の目標を達成するため、以下に示す研究課題を設定した。
(1) 鋼構造物の劣化状況のモニタリング手法に関する調査（平成12～15年度）
(2) 橋梁などの下部構造の健全度評価手法に関する研究（平成13～16年度）
(3) アースアンカーの健全度診断・補強方法に関する研究（平成14～17年度）
(4) 既設コンクリート構造物の補修技術の開発（平成12～15年度）
(5) 舗装の低騒音・低振動機能の回復に関する研究（平成12～14年度）
(6) 既設トンネルの補修・補強技術の開発（平成12～16年度）
(7) コンクリート構造物の維持管理計画に関する研究（平成12～15年度）
(8) 鋼橋塗替え処理技術の高度化に関する研究（平成13～17年度）
(9) 橋梁の健全度評価と維持管理システムの高度化に関する研究（平成13～16年度）
(10) 舗装マネジメントシステムの実用化に関する研究（平成13～15年度）
平成14年度はこれらの10課題を実施している。
4. 研究の成果
(1) 構造物の健全度診断技術の開発
「鋼構造物の劣化状況のモニタリング手法に関する調査」においては、橋梁のモニタリングへのひずみ、変位計測の適用性に関する基礎検討として、試験橋及び実橋における荷重車載荷試験と長期計測を実施し、応力、桁端変位及び部材温度の日変動の傾向を把握した。今後は、長期計測結果の収集・分析を行うとともに、ひずみを主体としたモニタリング技術の活用方法を提案していく予定である。
また、「橋梁などの下部構造の健全度評価に関する研究」においては、前年度に引き続き、下部構造が洗掘などによって損傷を受けた既設橋梁を対象にしたアンケート調査結果に基づき被災要因の分析を行った。その結果、被災の特性が異なる橋脚と橋台を区別して分析することにより、被災要因と被災実態との間に高い相関関係を見いだすことができること、また、相関分析の目的変数となる被災の状態をランク付けして細分化することにより、被災要因との関係がさらに明確になり、道路防災総点検における被災予測の精度向上が図れることを明らかにした。今後は、道路防災総点検で確認された既設橋梁の変状事例を対象に、下部構造が本来保有すべき耐荷力や耐久性などの性能に照らして、構造物の健全度を評価する手法について、さらに検討を加えていく予定である。
さらに、「アースアンカーの健全度診断・補強方法に関する研究」においては、我が国に導入されて以来40年以上を経過しているアンカーの施工・損傷実態を調査し、施工技術や防食技術が未熟であった古いアンカーのなかには、引張り材等の腐食に伴う破断や頭部の飛び出しなどの問題がみられるものがあることを確認した。また、これらの問題が発生する前にアンカーの健全性を調査する手法として、超音波探傷試験方法に着目し、その適用性に関する基礎的な実験を実施した。その結果、PC鋼棒の場合には、高周波タイプの測定方法により、頭部に近い位置での損傷の検出が可能であること、また、PC鋼より線の場合には、周面の被覆状態により大きく影響を受け、被覆が無い状態では比較的遠い位置の損傷の検出も可能であることを明らかにした。今後は、頭部構造、周面状態、プレストレスなどの条件が異なる実際のアンカーに対して超音波探傷試験の適用性を引続き検討するとともに、他の調査手法の適用性についても検討していく予定である。
(2) 構造物の補修技術の開発
「既設コンクリート構造物の補修技術の開発」においては、コンクリート構造物のひび割れへの樹脂注入や、劣化部分を取り除いてコンクリートを打ち直す断面補修技術について、その工法選定や施工性、補修結果に対する評価法を提案することを目標としている。平成14年度は、前年度に引き続き、打継面の表面処理方法（乾燥、湿潤、プライマー処理）、補修の方向（順打ち、逆打ち）、補修の工法（吹きつけ、コテ塗り、注入）、補修材の種類（ポリマーの有無等）の組み合わせを種々に変えた実験を行い、各種補修材の得失や、施工上の留意点について整理した。その結果、1)打継面の表面処理方法はプライマーを用いる方法が優れていること、2)逆打ちの場合は補修材の中に膨張材等が含まれていないと十分な付着強度が得られないこと、3)補修材の硬化時のひずみ挙動は膨張材等によって一旦膨張した後に収縮に転じるが、補修材表面に生じる乾燥ひび割れは、膨張のピークを原点とした収縮量の大きさに対応して発生すること、4)凍結融解耐久性については補修材自体の耐久性はもとより、母材との付着面（接着力）の耐久性に留意が必要であること等を明らかにした。今後は、ひび割れ注入材について、各種補修工法の得失や評価方法の検討を行う予定である。
また、「舗装の低騒音・低振動機能の回復に関する研究」においては、舗装の騒音低減機能の回復手法の提案と、表層・基層の更新による振動低減機能の回復技術の開発を目標としている。平成13年度までの研究で、騒音低減機能の回復には透水機能だけでなく路面テクスチャの改善が必要なこと、また新たな舗装構造や材料の使用による振動低減効果を確認している。これらを踏まえ、平成14年度は、排水性舗装の補修による機能回復方法の検討と、振動低減効果の推定法の検討を行った。その結果、騒音低減機能の回復のための補修工法として、透水性樹脂モルタルなどを薄層で表面に敷設する方法がテクスチャの改善と騒音低減機能の回復に有効なことを明らかにするとともに、振動低減型舗装の評価に用いる振動レベル最大値を打撃加振による振動レベルと路面の平坦性から簡便に推定できる手法を作成した。今後は、騒音低減機能の回復のための補修工法の効果を試験施工などにより確認するとともに、振動低減型舗装の耐久性について検討していく予定である。
さらに、「既設トンネルの補修・補強技術の開発」においては、はく落防止を目的とする補修工に関し、炭素繊維シートによる補修工法の最大耐力はコンクリートの母材とシート面との付着力で決まるが、コンクリートの母材強度の違いによるシート面とコンクリート母材との付着力の差はあまりなく、母材強度が異なってもほぼ同程度の最大耐力があることを明らかにした。また、土圧に対する補強工に関しては、コンクリートの圧縮破壊を起こすような荷重形態により損傷を受けた覆工コンクリートは、内巻きコンクリート補強を施すことにより耐荷力と剛性を向上させることができることを明らかにした。今後は、他の対策工についての載荷試験を実施するとともに、対策工の耐荷力を評価する解析手法の検討を行う予定である。
(3) 構造物の維持管理システムの開発
「コンクリート構造物の維持管理計画に関する研究」では、非破壊試験を活用したコンクリート構造物の健全度診断技術と、これを用いた構造物群の維持管理計画策定手法の提案を目標としている。非破壊試験を活用したコンクリート構造物の健全度診断技術としては、コンクリート中の塩化物イオン量の試験方法に関し、これまで十分に認識されていなかった塩化物イオン量試験の測定誤差や個人差を明らかにするとともに、ドリル削孔粉を用いた簡易測定法の精度を明確にした。また、コンクリートの簡易圧縮強度推定法である反発度法の測定装置に関し、新たな検定方法を提案した。さらに、コンクリート構造物群の維持管理計画策定手法として、上記の成果や平成13年度までに得られた成果に基づき、非破壊検査を活用して既設構造物の定期点検・詳細調査を行うための「コンクリート構造物の健全度診断マニュアル（案）改訂版」を策定した。
「橋梁の健全度評価と維持管理システムの高度化に関する調査」においては、既存BMSの比較・分析や橋梁点検要領(案)による点検の実情を踏まえ、健全度評価を行う上での課題を整理してその解決方法を検討するとともに、鋼橋を対象とした健全度評価項目の整理を行った。今後は、鋼道路橋を対象として、健全度評価手法、劣化予測手法及びこれらを活用した補修計画の策定手法の提案を行っていく予定である。
また、「鋼橋の塗替え処理技術の高度化に関する研究」においては、鋼橋の耐久性確保に不可欠な定期的な塗替え塗装の塗膜耐久性を左右する素地調整に着目し、塗装間隔の延長化と維持管理の効率化が図れる塗替え塗装時の素地調整技術の開発を目標としている。平成14年度は、目視では判断が難しい付着塩分の処理に関し、洗浄の有無が素地調整後の鋼材表面の残存塩分量に与える影響を把握するために、塩水噴霧を施した試験片を用いた実験的検討を行った。その結果、鋼橋の塗替えにおいて塗膜が劣化し錆の発生が見られる場合は、ブラスト処理を行った後も残留する付着塩分が塗膜耐久性に影響を与える可能性があることを明らかにした。今後は、付着塩分の残留とその影響に関する実験を継続し、現場で適用可能な付着塩分の処理方法を検討するとともに、定量的な素地調整の品質検査方法を提案していく予定である。
さらに、「舗装マネジメントシステムの実用化に関する研究」では、1)道路管理者、道路利用者、沿道住民などの視点からの舗装の管理目標の設定、2)ライフサイクルコストの算定方法の提案、3)舗装の管理目標とライフサイクルコストを考慮した戦略的維持管理手法の提案を目標としている。平成14年度は、前年度の道路利用者費用に加え、新たに環境面での外部費用、便益の算定手法について検討を行うとともに、管理目標について海外の事例調査を行った。その結果、環境面での外部費用、便益として、騒音による外部費用と排水性舗装の便益が重要であることを明らかにするとともに、これらの評価手法を提案した。また、上記の研究成果をもとに、ライフサイクルコスト算定マニュアルの素案をとりまとめた。さらに、海外文献調査により、具体的な管理目標設定手法を整理した。今後は、ライフサイクルコスト算定マニュアルの素案を現場で試行しながら算定方法の確立を図るとともに、管理目標に関し、管理水準設定の根拠となる安全性とすべり・わだち掘れの関係等を明らかにしていく予定である。
11.1 鋼構造物の劣化状況のモニタリング手法に関する調査
研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平12～平15
担当チーム：構造物研究グループ（橋梁構造）
研究担当者：村越潤、麓興一郎、高木伸也
【要旨】
道路橋ストックの効率的な維持管理を進めていく上で、構造物に生じている安全性の低下に繋がる現象を正確かつ効率的に把握し、得られた情報をもとに劣化や損傷等の状態を明らかにし適切な対応を図っていくことが不可欠である。本調査では、道路橋を対象として、各種センサを用いて鋼部材の劣化・損傷等の状態を把握するためのモニタリング技術の活用方法を提案することを目的としている。平成14年度は、モニタリング技術の適用対象を整理するとともに、橋梁モニタリングへのひずみ、変位計測の適用性の基礎検討として、試験橋及び実橋において荷重車載荷試験と長期計測を実施した。
キーワード：橋梁、モニタリング、損傷、維持管理、ひずみ、変位、光ファイバー
研究予算：運営費交付金（一般勘定）
研究期間：平13～平16
担当チーム：構造物研究グループ（基礎）
研究担当者：福井 次郎，大塚 雅裕， 野々村佳哲
【要旨】
我が国が保有する橋梁はおよそ14万橋に達し，近い将来，大規模な更新の時期を迎えることが想定される。これらを限られた予算の中でいかに合理的に維持管理していくかが大きな課題となっている。橋梁下部構造においては，洗掘や地震により機能低下を来しているものの他に，現行の技術基準を満足しないものも相当数存在する。これらの下部構造の合理的な維持管理を実施するために必要な，下部構造の健全度評価手法に関する検討を行っている。今年度は，昨年度に引き続き，過去に土木研究所が実施した洗掘による橋梁の被災事例に関するアンケート調査結果に基づいて、洗掘に対する安全性の検討を行い被災に繋がりやすい要因を抽出した。
キーワード：基礎，洗掘，健全度，損傷，点検
研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平14～平17
担当チーム：技術推進本部（施工技術）
研究担当者：大下武志、小野寺誠一、井谷雅司
【要旨】
アースアンカーは、我が国に導入されて以来40年以上を経過しており、これらの中には当時の施工技術や防食技術が未熟なものもあり、引張り材等の腐食に伴い、破断や頭部の飛び出しなどの問題も見られる様になってきている。このため、これらの問題が発生する前にアンカーの健全性を調査する手法の開発とともに、健全性に問題のあるアンカーの補強・補修方法の開発を行う必要がある。14年度は、アンカーの施工実態を調査するとともに、健全性調査手法として、超音波探傷試験に着目し、その適用性に関する基礎的な実験を実施した。
キーワード： グラウンドアンカー、健全性調査、超音波探傷試験、腐食、補強
研究予算：運営交付金（一般勘定、道路整備勘定）
研究期間：平12～平15
担当チーム：技術推進本部（構造物マネジメント技術）
研究担当者：河野広隆、渡辺博志、片平博
【要旨】
本研究では、コンクリート構造物を対象に、ひび割れへの樹脂注入や、劣化部分を取り除いてコンクリートを打ち直す断面補修技術について、その工法選定や施工性、補修結果に対する評価法を提案することを目的に研究を進めている。14年度は13年度に引き続き、断面補修工法について、打継面の表面処理方法（乾燥、湿潤、プライマー処理）、補修の施工方向（順打ち、逆打ち）、補修の工法（吹きつけ、コテ塗り、注入）、補修材の種類（ポリマーの有無等）の組み合わせを種々に変えた実験を行い、この結果を受けて、各種補修材の得失や、選定と施工上の留意点について整理した。
キーワード：断面補修、補修材、補修工法、付着強度、耐久性
研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平12～平16
担当チーム：基礎道路技術研究グループ（舗装）
研究担当者：吉田 武 、新田 弘之、梁 真二
【要旨】
道路交通による騒音や振動を抑制し、沿道環境を改善するために舗装の機能を向上し、低騒音化、低振動化などの方策をとる場合があるが、供用とともに機能が低下し、機能の回復が必要となる。本研究では、清掃などによる舗装の騒音低減機能の回復に関する研究及び補修などによる振動低減効果の付加に関する研究を行っている。
平成14年度は、機能が低下した排水性舗装の補修による機能回復について検討を行った。その結果、機能回復には補修によりテクスチャを改善することが有効であることが分かった。また、振動軽減効果の高いと考えられる補修工法について、振動軽減効果の評価方法について検討を行った。その結果、平坦性や一定の加振による振動を把握することである程度評価できることがわかった。持続性については、今後さらに検討が必要なことがわかった。
キーワード：排水性舗装、機能回復、路面騒音、振動レベル、振動測定
研究予算：運営費交付金（一般勘定、道路整備勘定）
研究期間：平12～平16
担当チーム：基礎道路技術研究グループ（トンネル）
研究担当者：真下英人、石村利明、箱石安彦、森本智
【要旨】
コンクリート片はく落防止対策として用いられる各補修工に対して、耐力の決まる力学的メカニズムを押抜き載荷試験により調べた。その結果、耐力が決まる破壊形態は各補修工で異なることを確認し、炭素繊維シート工の押抜き耐力は母材コンクリート強度の影響を受けない等の知見を得た。また、変状を受けた覆工コンクリートに補強工を実施した場合に、期待できる耐力、破壊に至るまでの変状の発生経過や力学的特性を、実大規模の載荷実験により調査した。その結果、トンネル全体としての耐力が期待できない程度に損傷した覆工コンクリートに内巻きコンクリート補強を実施することにより、耐力の向上が期待できることが確認された。
キーワード：トンネル､覆工コンクリート、変状、補修・補強、載荷実験
研究予算：運営費交付金（一般勘定）
研究期間：平12～平15
担当チーム：技術推進本部（構造物マネジメント技術）
研究担当者：河野広隆、渡辺博志、久田真、古賀裕久
【要旨】
本研究では、コンクリート構造物の耐久性を検討する上で特に問題となる鉄筋の腐食度について、非破壊試験を活用して評価する方法やその結果の記録方法を検討している。また、点検・調査結果を活用して、構造物群の維持管理計画を策定する手法等について検討している。平成14年度は、塩害地域の構造物を維持管理していく上で重要な指標であるコンクリート中の塩化物イオン量の簡易測定手法について実験を行って検討した。また、コンクリートの簡易強度推定に用いるリバウンドハンマーの新たな検定方法を提案した。これらの成果や前年度までの成果をとりまとめ、コンクリート構造物の健全度診断マニュアル（案）改訂版を策定した。
キーワード：コンクリート、非破壊試験、塩化物イオン、リバウンドハンマー、健全度診断
研究予算：運営費交付金（一般勘定）
研究期間：平13～平16
担当チーム：技術推進本部（先端技術）
研究担当者：吉田 正、石松 豊、田中 和嗣
【要旨】
鋼橋は、塗装等によって耐久性を確保している社会資本であり、鋼構造を腐食から保護している塗膜を良好な状態に保つため、ある期間経過したのち、適切な塗替え塗装が施される必要がある。塗膜の耐久性は、塗料の防食性能と素地の品質によって決まる。特に、既設鋼橋の塗替え塗装では、素地調整（下地処理ともいう）の影響が大きいといわれており、本課題は、鋼橋の塗替え塗装における素地調整技術の研究を行うものである。
14年度は、塗膜の耐久性に影響を及ぼす素地調整の品質のうち、外観目視では取り扱うことが困難な付着塩分の処理について試験片を用いた予備的な実験を行った。その結果、鋼橋の塗替えにおいて塗膜が劣化し錆の発生が見られる場合は、ブラスト処理を行った後も残留する付着塩分が塗膜耐久性に影響を与える可能性があることを明らかにした。
キーワード：鋼橋、塗装、素地調整、付着塩分
11.9 橋梁の健全度評価と維持管理システムの高度化に関する研究
研究予算：運営費交付金（一般勘定）
研究期間：平13～平16
担当チーム：構造物研究グループ（橋梁構造）
研究担当者：村越 潤、麓 興一郎、高木 伸也
【要旨】
道路橋ストックの高齢化が進む中で、更新時期の平準化、補修・更新費用の最小化等の観点から、橋梁の点検、評価、劣化予測技術を開発するとともに、これら技術を活用して、財政等の制約条件の中で、橋梁を効率的かつ計画的に維持管理するための支援技術が求められている。本研究は、橋梁の劣化現象を踏まえた健全度の評価手法、劣化予測手法を検討し、評価・予測結果に応じて適切な補修補強対策が可能な維持管理システムの開発を目標とするものである。平成14年度は、前年度に行った既存BMSの調査結果等を踏まえ、健全度評価における評価項目等の考え方を整理するとともに、評価手法の基礎検討として、既存の点検結果に基づく損傷データの分析を行った。
キーワード：道路橋、維持管理、マネジメントシステム、健全度評価、劣化予測、橋梁点検
研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平13～平15
担当チーム：基礎道路技術研究グループ（舗装）
研究担当者：吉田 武、谷口 聡、大橋 幸子
【要旨】
管理目標について海外の事例調査を行うとともに、プロジェクトレベルでの騒音による外部費用の算定方法及び排水性舗装の便益の評価方法について検討を行った。検討の結果、管理目標については、具体的な管理目標設定手法を把握するとともに、日本における管理目標設定の方向性を示すことができた。また、騒音による外部費用の算定及び排水性舗装の便益の評価方法については、道路管理者の目的に応じたプロジェクトレベルでの騒音による外部費用の算定方法を提案するとともに、ライフサイクルコストによって排水性舗装の便益を評価する方法を提案することができた。
