京都のトンネルはく落防止工｜はく落の原因と導入判断・維持管理のポイント

京都府内でトンネルの維持管理を担う自治体・道路管理者の方にとって、覆工コンクリートのはく落対策は継続的に向き合う必要のある課題です。
トンネル内でコンクリート片が落下すると、通行する車両や歩行者に被害が及ぶおそれがあります。
そのため、定期点検で浮きやはく離が確認された箇所については、応急措置とあわせて恒久的な対策を検討することが求められます。
この記事では、トンネルはく落防止工の役割、はく落が起こる原因、対策の導入を判断する際の考え方、施工後の維持管理のポイントを、発注実務の観点から整理しました。
年度ごとの補修計画の立案や、対策方針の検討の一助となれば幸いです。

トンネルはく落防止工とは

トンネルはく落防止工は、覆工コンクリートの浮きやはく離した部分が落下し、トンネルの利用者に被害を及ぼすことを防ぐための対策です。

トンネルの内側は、覆工コンクリートと呼ばれるコンクリートの層で覆われています。
覆工コンクリートは、長い年月の間に材料の劣化や周辺環境の影響を受け、表面にひび割れや浮きが生じることがあります。
こうした部分がコンクリート片となって剥がれ落ちる現象を「はく落」と呼びます。
はく落防止工は、繊維シートやネットなどで覆工の表面を覆い、仮にコンクリート片が剥がれても路面まで落下しないようにする対策の総称です。

はく落防止工の目的

はく落防止工の主な目的は、トンネルを通行する車両や歩行者への被害、いわゆる「第三者被害」を予防することです。
落下するコンクリート片が小さなものであっても、走行中の車両に当たれば事故につながる可能性があります。
また、路面に落ちたコンクリート片を避けようとする運転操作が、別の事故のきっかけになることも考えられます。
はく落防止工は、こうしたリスクをあらかじめ取り除き、トンネルを安全に使い続けるための予防的な措置として位置づけられています。

補修・補強との違い

トンネルの対策には、はく落防止工のほかに「補修」と「補強」があります。
補修は、ひび割れへの注入や断面の修復などによって、コンクリートの耐久性や機能を回復させる対策です。
補強は、地山からの圧力などに対して、トンネルの構造としての耐力を高める対策です。
これに対し、はく落防止工は落下を防ぐことを主な目的としており、覆工そのものの耐力を回復させるものではありません。

そのため、変状の原因が地山からの圧力などの外力にある場合、はく落防止工だけでは根本的な解決にならないことがあります。
まずは変状の原因を把握し、必要に応じて補修や補強と組み合わせて対策を計画することが重要です。
原因に合わない対策を選ぶと、施工後に同じ箇所で再び変状が生じる可能性があるためです。

コンクリートがはく落する主な原因

覆工コンクリートのはく落は、主に「材料・施工時の要因」「経年劣化」「外力」の3つに起因しており、実際にはこれらが複合して生じるケースも少なくありません。

はく落防止工を効果的に計画するためには、なぜその箇所でコンクリートが浮いたのかを理解しておくことが大切です。
原因によって、変状の進み方や再発の可能性、組み合わせるべき対策が異なるためです。
ここでは代表的な原因を整理します。

材料・施工時に起因するもの

建設当時の施工条件に起因する変状として、代表的なものにコールドジョイントがあります。
コールドジョイントとは、先に打ち込んだコンクリートが固まり始めた後に次のコンクリートを打ち重ねたことで生じる、一体化していない継ぎ目のことです。
この継ぎ目に沿ってひび割れが生じ、コンクリートがブロック状に分離してはく落につながることがあります。

また、締固めが不十分な箇所では、内部に空隙の多い部分(豆板)が生じ、周囲より劣化が進みやすくなります。
鉄筋が配置されている箇所で、鉄筋を覆うコンクリートの厚さ(かぶり)が不足している場合も、劣化が進行しやすい要因となります。
さらに、覆工は一定の長さごとに打ち継いで施工されるため、その継ぎ目(目地)の周辺は欠けやすい傾向があります。
過去に補修したモルタルなどが既設のコンクリートと十分に一体化しておらず、補修部分が浮いてしまうケースもあります。

経年劣化に起因するもの

経年劣化の代表的なものが中性化です。
コンクリートは本来アルカリ性で、内部の鉄筋を錆から守っています。
しかし、空気中の二酸化炭素の影響で表面から徐々に中性化が進むと、鉄筋が腐食しやすい状態になります。
鉄筋が錆びると体積が膨張し、周囲のコンクリートを押し広げることで、ひび割れや浮きが生じます。

寒冷な地域では、凍害にも注意が必要です。
コンクリート内部に含まれる水分が凍結と融解を繰り返すことで、表面が徐々に脆くなり、はく離が進みます。
また、凍結防止剤に含まれる塩分が車両によってトンネル内に持ち込まれ、鉄筋の腐食を促す場合もあります。

漏水も劣化を進める大きな要因です。
覆工のひび割れや目地から地下水が浸み出すと、コンクリート中の成分が溶け出して白い析出物(遊離石灰)が現れます。
漏水が続く箇所ではコンクリートの劣化が進みやすく、冬季には漏水が凍結してつららが生じることもあります。
漏水が見られる箇所でははく落防止工を行う前に、導水などの漏水対策を組み合わせることが一般的です。

外力に起因するもの

トンネルの周囲の地山から作用する圧力も、覆工にひび割れを生じさせる要因です。
地質条件や地形によっては、トンネルに偏った圧力がかかり、特定の位置にひび割れが集中することがあります。
また、古い工法で建設されたトンネルでは、覆工の背面に空洞が残っている場合があり、覆工が局所的に変形してひび割れにつながることがあります。

このほか、地震による揺れや、車両の通行に伴う振動・風圧が、すでに浮いている部分の落下を後押しすることもあります。
外力に起因する変状は進行する可能性があるため、変状の推移を継続的に観察し、必要に応じて詳細な調査を行ったうえで対策を検討します。

京都のトンネルで留意したい環境条件

京都府は南北に長く、地域によって気候条件が大きく異なります。
北部は日本海側の気候で冬季に積雪があり、山間部の道路では凍結防止剤が散布されることもあるため、凍害や塩分による劣化に留意が必要です。
一方、南部の市街地周辺では交通量の多い路線が多く、はく落が生じた場合の利用者への影響が大きくなりやすい傾向があります。
このように、同じ府内でも劣化要因の現れ方や対策の優先度は一律ではないため、トンネルごとの立地条件を踏まえた判断が求められます。

点検と健全性の判定の基本

道路トンネルは5年に1回の定期点検が義務付けられており、点検結果に基づいてトンネルごとに4段階で健全性が判定されます。

2014年(平成26年)の道路法施行規則の改正により、道路トンネルの管理者には、近接目視を基本とする5年に1回の定期点検が義務付けられました。
点検は国土交通省の定期点検要領などに沿って行われ、覆工表面のひび割れや浮きは、目視に加えてハンマーによる打音検査で確認されます。
打音検査で浮きが見つかった箇所は、点検時にたたき落としなどの応急措置が行われるのが一般的です。

たたき落としはあくまで点検時の応急的な対応であり、変状の原因そのものを取り除くものではありません。
同じ箇所で浮きが繰り返し確認される場合や、ひび割れの状態から再びはく落が生じる可能性が高いと判断される場合には、はく落防止工などの恒久的な対策を検討することになります。

はく落防止工の導入を判断するポイント

はく落防止工の導入は、判定区分だけでなく、変状の状態、利用者への影響、長期的な維持管理の負担、施工後の点検のしやすさを総合的に考慮して判断します。

限られた予算と人員の中で、すべての変状箇所に同時に対策を行うことは現実的ではありません。
そのため、どの箇所から、どのような対策を行うかという優先順位付けが重要になります。
ここでは、導入を検討する際に押さえておきたい観点を紹介します。

変状の種類と範囲から見た対策の必要性

まず確認したいのは、変状が局所的なものか、広がりを持つものかという点です。
小さな浮きが点在している程度であれば、点検時のたたき落としと経過観察で対応できる場合もあります。
一方、複数のひび割れが交差してコンクリートがブロック状に分離している箇所や、目地・コールドジョイントに沿って浮きが連続している箇所は、再びはく落が生じる可能性が高いと考えられます。
こうした箇所では、恒久的な対策の検討が必要です。

また、変状が進行しているかどうかも重要な判断材料です。
過去の点検記録と比較してひび割れの幅や長さが拡大している場合は、外力が作用している可能性もあるため、原因の調査を先行させることが望まれます。

利用者への影響の大きさ

同じ程度の変状であっても、利用者への影響の大きさはトンネルによって異なります。
交通量の多い路線、車道の真上にあたる箇所、通学路や歩行者の多い歩道の上部などは、はく落が生じた場合の影響が大きいため、優先度を高く設定するのが一般的です。
また、迂回路がない路線では、事故や緊急の通行止めが地域の生活や物流に与える影響も考慮する必要があります。
判定区分の結果に加えて、こうした利用状況を踏まえて優先順位を検討することが大切です。

長期的な維持管理の視点

はく落の可能性がある箇所を応急措置だけで管理し続けると、点検のたびに同じ作業と交通規制が必要になります。
規制の回数が増えれば、利用者や沿道の住民への影響も重なっていきます。
恒久的な対策を行うことで、こうした繰り返しの負担を軽減できる場合があります。
各自治体が策定している長寿命化修繕計画(個別施設計画)と照らし合わせながら、どの時期にどの対策を行うのが合理的かを検討するとよいでしょう。

施工後の点検のしやすさ

はく落防止工は覆工の表面を覆う対策であるため、施工後は覆工コンクリートの状態を直接確認しにくくなる場合があります。
次回以降の定期点検で変状の進行を把握できるかどうかは、対策を選ぶうえで見落とされがちな観点です。
対策材の中には、透明または半透明で背面の覆工面を目視で確認できるものもあります。
点検時の確認方法をあらかじめ想定したうえで対策を選定することが、長期的な維持管理の質を高めることにつながります。

当社では、点検結果の整理から対策方針の検討までを一貫してサポートしています。
詳しくは業務内容・施工事例はこちらをご覧ください。

発注前に確認しておきたいポイント

はく落防止工を発注する際は、対策範囲の根拠、見積書の項目の内容、施工後の維持管理に関する情報を事前に確認しておくことが、円滑な事業執行につながります。

対策範囲と根拠の確認

見積もりや提案を受け取った際は、まず対策範囲が点検結果のどの変状に対応しているかを確認しましょう。
変状展開図などの資料と照らし合わせ、対策範囲や数量の根拠が明確になっているかを確認することが大切です。
範囲の設定根拠が分かれば、予算の制約がある場合にも、優先度の高い箇所から段階的に対策を行うといった検討がしやすくなります。

見積書の項目の見方

見積書に「一式」とだけ記載されている項目がある場合は、その内訳を確認することが望ましいでしょう。
はく落防止工の見積もりには、対策材そのもののほかに、下地処理、高所作業のための機材、交通規制、既設補修材の撤去や処分、施工後の検査などが含まれることがあります。
どの項目が含まれていて、どの項目が別途扱いになっているかを確認しておくことで、発注後の認識の食い違いを防げます。

また、施工前の詳細な調査で想定より広い範囲に浮きが見つかった場合など、数量が変わる可能性がある条件についても、事前に取り扱いを確認しておくと安心です。
交通規制の方法や時間帯は、関係機関との協議によって決まる部分もあるため、見積もりの前提条件として何が想定されているかを把握しておくことも大切です。

施工後の情報の引き渡し

施工完了時に、どのような資料が引き渡されるかも確認しておきたい点です。
施工範囲を示した図面、使用した材料の情報、施工前の変状の記録などは、次回以降の定期点検で欠かせない情報になります。
発注の段階でこれらの資料の提出を求めておくことで、維持管理に必要な情報を確実に残すことができます。

施工後の維持管理で注意すべきこと

はく落防止工は施工して終わりではなく、対策材の状態と、その背面にある覆工コンクリートの変化を、定期点検の中で継続的に確認していくことが重要です。

定期点検で確認すべき項目

施工後の定期点検では、対策材そのものの状態を確認します。
主な確認項目は、対策材の浮きやはがれ、端部の固定状態、変色や汚れ、表面の膨らみなどです。
対策材の表面に漏水の跡や膨らみが見られる場合、背面に水が回り込んでいる可能性があるため、注意が必要です。
また、固定に金属製の部材を使用している場合は、その腐食の有無も確認しておきます。

覆工面が見えにくくなることへの対処

対策材で覆われた範囲では、背面の覆工コンクリートの変状を直接確認しにくくなることがあります。
そのため、施工前の変状の状況を記録として残しておき、点検時に比較できるようにしておくことが大切です。
対策範囲の端部や周辺の覆工面は、背面で進んだ変状の兆候が現れやすい箇所のため、重点的に確認するとよいでしょう。
変状の進行が疑われる場合は、必要に応じて部分的に対策材を開いて内部を確認するなど、詳細な調査を検討します。

点検記録・補修履歴の管理

点検や対策の記録は、トンネルの状態を長期的に把握するための基礎資料です。
どの範囲に、いつ、どのような対策を行ったかを、点検結果とあわせて整理しておくことで、次回点検時の確認箇所が明確になります。
担当者が異動した場合でも経緯が分かるよう、記録の様式や保管方法を統一しておくことをおすすめします。
記録が蓄積されれば、変状の進行傾向を把握しやすくなり、将来の対策計画の精度向上にもつながります。

トンネル維持管理の今後の動向

トンネルの維持管理では、新しい点検技術の活用と、計画的な予防保全への転換が進められています。

点検技術の効率化

近接目視と打音検査を基本とする点検は、高所での作業や交通規制を伴うため、多くの時間と人手を必要とします。
こうした課題に対応するため、走行しながら覆工表面を撮影・計測する技術や、画像からひび割れを自動で抽出する技術の開発・導入が進められています。
国土交通省も、点検を支援する技術の性能を整理したカタログを公表するなど、新技術の活用を後押ししています。
これらの技術は近接目視を補完するものとして位置づけられており、点検の効率化や記録の精度向上が期待されています。

予防保全型の維持管理への転換

土木分野の技術者が減少する中で、限られた人員と予算でインフラを維持していくためには、変状が深刻化してから対応する「事後保全」から、早めに手を打つ「予防保全」への転換が求められています。
はく落防止工も、緊急的な対応としてだけでなく、点検結果をもとに計画的に実施する対策として位置づけることが重要です。
長寿命化修繕計画と連動させながら、優先度の高い箇所から着実に対策を進めていくことが、トンネルを長く安全に使い続けることにつながります。

当社では京都府全域を対象に、トンネルのはく落対策に関するご相談を承っています。
現地確認のご相談はお問い合わせはこちらからお願いいたします。

よくある質問(FAQ)

まとめ

トンネルはく落防止工は、覆工コンクリートの落下から利用者を守るための予防的な対策です。
効果的な対策を行うためには、はく落の原因を把握し、変状の状態や利用者への影響、施工後の点検のしやすさまでを含めて判断することが重要です。
また、施工後も定期点検で状態を確認し、記録を蓄積していくことで、トンネルを長く安全に使い続けることができます。
点検、判定、対策、維持管理を一体のものとして捉え、計画的に取り組んでいきましょう。

この記事を書いた理由

著者 – 株式会社構造テクニカ

京都府内の自治体や土木部門の担当者様から、「どの箇所から、どのような対策を行えばよいか判断が難しい」というご相談をいただくことがあります。
はく落防止工は、変状の原因の把握、対策の選定、施工後の維持管理までを一体で考えることで、はじめて効果を発揮する対策です。
この記事が、対策の必要性を判断する際の考え方を整理する一助となり、京都のトンネル維持管理を担う皆様の意思決定に役立てば幸いです。

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