北陸新幹線敦賀延伸プロジェクト Vol.1～大蔵余座橋梁～

INDEX

• 田園風景になじむ橋脚に
• 求められる橋脚の高さは最大30m、しかも軟弱地盤
• 急速施工を可能にするために重ねた設計変更
• PC長大橋の知見を次につなげる
• プロジェクト概要

田園風景になじむ橋脚に

金沢・敦賀間の工事実施計画が認可されたのは2012年6月。工事延長約115kmの建設工事の設計に順次入り、パシフィックコンルタンツもいくつかの工区で詳細設計を受注。大蔵余座橋梁もその1つだ。さっそくグループ会社の株式会社ピー・アイ・ティーのメンバーを含むプロジェクトチームを結成した。

大蔵余座橋梁区間は、終着の敦賀駅に入る直前の工区で、深山トンネルの出口を起点に敦賀バイパス架道橋の終点まで含め約700mの距離がある。当初、発注者である鉄道建設・運輸施設整備支援機構（以下、鉄道・運輸機構）からは約20mのスパンで橋脚を並べた概略設計が示されていた。しかしそれを見たパシフィックコンサルタンツの鉄道部・鉄道計画室の池端文哉（当時、橋梁構造室）と同橋梁構造室の吉澤陽介は、橋脚の数が多すぎると思ったという。

「大蔵余座区間は三方を低い山に囲まれた小さな盆地に水田が広がるのどかな田園風景が特徴です。この景観の中に20mスパンでコンクリートの橋脚が林立するのは避けたいと思いました。できる限り橋脚を減らす方向で詳細設計に臨み、当初の概略設計より橋脚数を3分の1くらいまで減らすプランを検討していきました」と池端。スパンを大きく飛ばして橋脚数を減らすのは、それほど難しそうではなかったが、設計の困難は別のところあった。1つは橋脚に求められる高さ、もう1つは地盤の弱さだ。いずれも全国で新幹線の設計を手がけてきて2人が経験したことのないものだった。

求められる橋脚の高さは最大30m、しかも軟弱地盤

金沢・敦賀間の工事実施計画が認可されたわずか1カ月後の2012年7月、敦賀市の中央にあり、周囲を天筒山、中山、深山の3山に囲まれた低層湿原である中池見湿地が国際的な湿地の保護を規定するラムサール条約に登録された。工事実施計画では深山トンネルが登録地内を通っている。建設主体である鉄道・運輸機構は外部の専門家を交えた委員会を立ち上げて改めて影響調査を進めることを決定。その後、同委員会から出された提言を受け深山トンネルのルートを変更した。湿地から離れる側に水平に最大150m、トンネルの標高を最大17m上げることにしたのだ。トンネルを山の高い位置に通すことで、山から湿地に流れ込む水の減少を抑えるのが狙いだった。

トンネルが高い位置になったことで深山トンネル出口近くの橋脚は30mの高さが必要になった。金沢・敦賀間で最高の脚高だ。橋梁はここから敦賀駅手前で2本の国道を跨ぎ敦賀駅まで26‰の急勾配で下っていくことになる。橋脚も徐々に低くなっていくが、それでも20m台の高さで連続する。吉澤は言う。「北海道新幹線や九州新幹線など、整備新幹線の詳細設計はこれまでも担当してきましたが橋脚は通常は10m程度、高いものでも15mくらいです。それが2倍になりました。単に背が高くなるというだけではありません。高さに耐える強度が必要ですから、橋脚のボリューム全体が大きくなります。新幹線工事でこれほど巨大な橋脚をつくったことはありません」。

しかも地盤の問題が加わった。

現地は溺れ谷と呼ばれる地形で、もともとは陸上の谷であった部分が、地盤の沈降や海水面の上昇などによって海面下に没して湾となり、その後、土砂の堆積で沖積低地となった場所だ。砂、粘土、有機質土が交互に積み重なる地質で、鉄道構造物等設計標準が定める8段階の地盤区分で下から2番目という非常に軟弱な地盤だった。耐震設計上の基盤面も深く、しかも溺れ谷形状であることから傾斜している。不整形な地盤による地震動の増幅も予想され、設計には詳細な地盤解析が欠かせなかった。計算量が膨大で手間も時間もかかることを承知の上で、FEM（Finite Element Method）による地盤の応答解析を実施した。これは地盤を小さな要素に分割し、要素ごとに動きを数値化して計算することによって全体の挙動を解析する手法だ。地震時の地盤の動きを、時間を追って詳細に把握することができ、杭に求められる性能も、より明確になる。

「検討の結果、基礎杭は最長63m、1橋脚あたり最大20本が必要になるとわかりました。これまで最長の杭は50数mなので、それを大幅に超えるものです。ここまで長くなると現場打ちの限界に近く、本当に施工できるのか、杭専門の事業者数社にヒアリングをして施工方法を細かく検討しました。また杭の頭上に設けられて土中で橋脚の足下を支えるフーチングと呼ばれるコンクリート版も、20m四方くらいの巨大なものが必要でした。とにかく何もかもスケールが桁外れに大きく、先行事例もありません。発注者からも『大丈夫か？』という問い合わせが来ました」と池端は当時を語る。

杭や橋脚の詳細設計に少しでも不備があれば工事は止まってしまう。許される誤差もごくわずかだ。敦賀駅は、今は終着駅であり始発駅だから、駅に近い大蔵余座橋梁を走る新幹線の速度は遅い。しかし、大阪への延伸が実現すれば敦賀を通過する列車も現れ、その時はこの橋梁を時速260kmで走り抜けていく。それに耐える精度の高さが求められていた。

何とか橋脚の設計を終えた2人だったが、さらなる検討課題が待ち構えていた。

急速施工を可能にするために重ねた設計変更

通常なら詳細設計を終えて施工が始まれば、設計チームは少し手が空く。ところが大蔵余座橋梁の現場は違った。通常の施工では間に合わないことから施工方法の検討が重ねられ、新たな工法の採用に伴う修正設計が必要になった。

例えば橋脚の施工では、施工会社の提案でハーフプレキャスト部材を使う工法が採用された。これは、橋脚の高さに組まれた主鉄筋に、あらかじめ工場で鉄筋を埋め込んでつくられた高さ1.2mほどのプレキャスト部材を上から落とすようにして積み上げて橋脚の表面をつくり、その後内部にコンクリート打ち込むというものだ。現場での鉄筋組み立て作業がほとんどないので大幅な工期短縮が可能になる。

さらに上部工の架設については、超大型移動作業車が投入されることになった。上部工は通常、ワーゲンと呼ばれる大型移動架設作業車を使って、1本の橋脚から左右に少しずつ腕を伸ばすように張り出し（張出架設）、中央でつなぐという方法をとる。この場合の最長の施工ブロックは4mで、4mを単位として張り出していく。しかし大蔵余座橋梁ではより大型の移動架設作業車を投入、最長施工ブロックを6mまで伸ばして効率を高めた。また側径間と呼ばれる桁端部の施工は張出架設終了を待って着手するのが一般的だが、これを並行して進めることができるようにすることでさらに工期の短縮を図った。

「施工方法が変われば鉄筋の位置やコンクリートの厚みが変わるなど、詳細設計にも大きな影響が出ます。発注者である鉄道・運輸機構と施工会社、そして設計者である私たちの3者が定期的に協議を重ね、施工のアイデアを練り、設計の修正を行いながら急速施工を実現しました」と池端。

PC長大橋の知見を次につなげる

設計も施工も、従来の新幹線工事にはない難易度の高いものとなった大蔵余座橋梁は、さまざまな工夫も実を結んでスケジュール通りに完成、3月16日の開業へとつながっていった。開業に先立ち、沿線住民も招待して行われた試乗会には吉澤ほかプロジェクトチームのメンバーが参加、待ちに待った開業を満面の笑みで祝う住民の様子に感無量だったと口を揃える。

パシフィックコンサルタンツの鉄道部にとっても、大きな成果を残した業務となった。　

軟弱地盤を克服して建てた巨大な橋脚、かつてない急速施工、さらにPC橋梁※のなかでも特に長大なものを手がけることによって、鉄道部は新幹線の設計の新たなノウハウや経験を蓄積していった。池端は言う。

「北陸新幹線でPC長大橋の設計の経験をさらに積んだことで、現在、工事が進んでいる北海道新幹線の新函館北斗駅から札幌駅までの約212kmの延伸についても、6つの橋梁で詳細設計を受注し、若手の技術者を中心に業務に当たっています。新幹線の橋梁の設計は極めて高い精度が要求されるだけに、構造物の設計技術を学ぶ機会として大きな意味があります。新幹線の橋梁が設計できれば、どんな鉄道橋も連立立体交差も道路橋も、臆することなく取り組むことができるからです。若い人にこそ担ってほしいと思ってきました」。

かつて、その期待を背負って、早くも入社2年目に北海道新幹線の設計業務に加わったのが吉澤だった。吉澤はその後も、九州新幹線、北陸新幹線の設計に関わり、今は若手を率いて北海道新幹線の札幌延伸業務を担っている。

「鉄道部が築いてきたものをしっかり受け継ぎ、次の世代につないでいくのは諸先輩から学んできた私の役割です。PC長大橋の設計ならパシフィックコンサルタンツだと思ってもらえるようにしたい。若手の技術者と一緒にさらに精進していきます」。

世代をつないで鉄道部の挑戦が続く。