6200tの橋桁を移動、活用した自然力とは？
中山 力＝日経 xTECH／日経ものづくり
Q.6200tの橋桁を移動、活用した自然力とは？
写真：大村拓也
2020年の東京オリンピック・パラリンピックにむけ、各地で整備工事が進んでいる。カヌーやボートの競技会場となる「海の森水上競技場」では、対岸を結ぶ新しい橋を建設中。工事期間を短縮するため、橋桁を地上で造って運び、架設する方法を採用したが、橋桁の重さは約6200t（仮設物を含むと約7000t）に達する。この重量物を垂直・水平方向に移動する際、ある自然力が活用された。それは何か？
［1］太陽光
［2］潮位
［3］風力
あなたの答えは？
ANSWER
［2］潮位
橋桁の移動には潮位、つまり潮の満ち引きを活用した。もちろん、潮位の変化だけで全ての移動を実現しているわけではないが、約4000tと言われる東京タワーの1.5倍以上の重さの構造物を効率よく移動するため、潮位の変化は重要な役割を果たした。
台船に載せて架設場所まで移動
この橋は長さ約250m、幅34.3mで、海の森水上競技場を横断するように架けられる＊1。東京オリンピックの開催に向け、2018年度中には完成させる計画だ。橋桁を造り、架けるプロセスは大きく4つに分かれる（図1）。
＊1 中央防波堤と有明地区を結ぶ臨港道路南北線のうち、中防波堤内側埋立地と同外側埋め立て地をつなぐ橋となる。仮称は「東西水路横断橋」である。
図1 橋を架けるプロセス
【1】地上で橋桁を組み立て、【2】多軸式特殊台車を使って台船へと移し替える。【3】橋桁の向きを90°近く旋回させるとともに、架設場所への移動。【4】最後に、橋桁を台船から橋脚/橋台へと移し替え、台船を退避させる。 （写真：大村拓也）
まず、地上で約1年間かけて橋桁を組み立てた。橋を架ける場所で直接組み立てる方法もあるが、地上で組み立てた方が作業性は高く、効率的だ。部材の運搬も楽である。次が、橋を地上から運搬船に移し替える「ロールオン」だ。多軸式特殊台車と呼ばれるユニット式の台車を使い、地上から台船上へと移動した＊2。
＊2 2018年9月、台風21号の影響でタンカーが衝突した関西国際空港の連絡橋では、壊れた橋桁を撤去する際に大型クレーン船が使われた。架設でも大型クレーン船を用いる方法があるが、今回の現場の水深が浅いことなどから、大型クレーン船は使用できなかったという。
台船に移し替えた橋桁は海上を移動し、実際に橋を架ける向きへと90°近く旋回。最後に、架設場所で位置を微調整した、橋桁を徐々に下降して台船から橋脚/橋台へと移し替える。台船と橋桁に十分なクリアランスを確保できた後、台船を退避させる。
これらのうち、潮位の変化を活用したのは2番目のロールオンと、橋桁を台船から橋脚へと移し替える工程だ。
台船の片側から荷重が徐々に増加
まず、ロールオンでは橋桁の下に潜り込ませた多軸式特殊台車で台船2隻へと移動させる（図2）。気をつけなくてはならないのが地上（護岸）の高さに合わせて、台船の高さを一定に保つこと。重量物が徐々に台船へと移っていくため、バランスを保つのが難しい。
図2 多軸式特殊台車
3～6軸のユニットを複数連結して1編成とし、片側は4編成で合計102軸（25+25+26+26）、もう一方は5編成で合計132軸。両方合わせて234軸936輪の台車が使われた。 （写真：大村拓也）
ロールオンを開始したのは、8月15日の15時45分。同日の干潮時刻は13時37分だったので、満潮に向かって潮位が上昇していく時間帯だ。このため、台船に橋桁の荷重が加わって沈み込んでも、ある程度は相殺できる。
ただし、ロールオン時には台船の片側から荷重が加わっていく。このアンバランスは潮位の変化では解決できない。そこで、台船のバラスト水を移動させることで浮力を調整し、台船の高さと姿勢を適正に保った（図3）。
図3 台船のバラスト水の移動
ロールオン時、橋桁の荷重が台船の片側から徐々に加わっていく。バランスを保って高さを護岸に合わせるため、複数エリアに分かれたタンク間でバラスト水を移動させた。
台船から橋脚/橋台へ移し替え
移動した橋桁を台船から橋脚/橋台へと移し替える架設は8月18日に実施された。台船から橋桁が離れた（荷重がゼロになった）のは同日23時過ぎ。同日の満潮時刻は21時12分だったので、潮位が下がっていく時間帯に架設作業が終わったことになる。
ただし、架設時にはまずバラスト水を注水し、浮力を小さくして橋桁を降下させた。橋桁の両端が橋台/橋脚に接触すると橋桁は自重でたわんで中央部が下がる（図4）。一方、台船に加わる橋桁の荷重は減少するから逆に台船自体は浮き上がっていく。このため、台船の退避に十分なクリアランスを確保する降下量を、台船の浮力調整だけで確保するには難しい。そこで潮位が下がるのを利用してクリアランスを確保、台船を退避させた。
図4 架設直後の荷重の加わり方
台船から橋脚/橋台へと荷重が移ると、橋桁は両端支持となるため撓んで中央部分が下がり、台船は浮力によって上昇しようとする。このため、潮位の変化量よりも台船と橋桁の距離が変化する量は小さくなる。
なお、架設した日は中潮だった。大潮の方が潮位の変化量が大きいが、大潮だと潮位の変化速度に作業が追い付かなくなるリスクが高いため、あえて中潮を選んだ。また、台風などの低気圧で高潮が予想される場合は、台船を十分に下げられなくなるため、ロールオンと架設を2週間延期する想定だった。
台船が退避した後は、油圧ジャッキを用いて橋脚/橋台のブロック（サンドル）を少しずつ抜いて橋桁を下げて固定した。この作業は、8月19日以降の夜間、複数日に分けて実施した。夜間に作業するのは温度変化による膨張・収縮の影響を鋼製橋桁が受けにくいからだ。こうしてロールオンから約1週間後の8月22日午前3時、架設が完了した。
出典：日経ものづくり、2018年10月号 pp.17-19 ものづくりQUIZ「6200tの橋桁を移動、活用した自然力とは？」
記事は執筆時の情報に基づいており、現在では異なる場合があります。
色々工夫があるのですね。感心^^
6200t의 하시케타를 이동, 활용한 자연력이란?
나카야마 츠토무=일경 xTECH/일본경제의 만들기
Q.6200t의 하시케타를 이동, 활용한 자연력이란?
사진：오오무라 타쿠야
2020년의 도쿄 올림픽·패럴림픽으로 향해서 각지에서 정비 공사가 진행되고 있다.카누나 보트의 경기 회장이 되는 「바다의 숲수상 경기장」에서는, 대안을 묶는 새로운 다리를 건설중.공사 기간을 단축하기 위해(때문에), 하시케타를 지상에서 만들어서 옮겨, 가설하는 방법을 채용했지만, 하시케타의 무게는 약6200t(가설물을 포함하면 약7000t)에 이른다.이 중량물을 수직·수평 방향으로 이동할 때, 있다 자연력이 활용되었다.그것은 무엇인가?
［
［2］조위
［3］풍력
당신의 대답은?
ANSWER
［2］조위
하시케타의 이동에는 조위, 즉 조수가 가득 차 인 나무를 활용했다.물론, 조위의 변화만으로 모든 이동을 실현하고 있는 것은 아니지만, 약4000t라고 해지는 도쿄 타워의1.5배이상의 무게의 구조물을 효율적으로 이동하기 위해(때문에), 조위의 변화는 중요한 역할을 완수했다.
대선에 실어 가설 장소까지 이동
이 다리는 길이 약250m, 폭34.3m로, 바다의 숲수상 경기장을 횡단하도록(듯이) 걸쳐 놓을 수 있는*1.도쿄 올림픽의 개최를 향해서2018년도중에는 완성시킬 계획이다.하시케타를 만들어, 걸쳐 놓는 프로세스는 크게4개로 나누어진다(그림1).
*1 츄우오보우하테이와 아리아케 지구를 묶는 임항 도로 난보쿠선 가운데, 안방파제 안쪽 매립지와 동외측 매립지를 잇는 다리가 된다.가칭은 「동서 수로 횡단다리」이다.
도1 다리를 걸쳐 놓는 프로세스
【1】지상에서 하시케타를 조립해【2】다축식 특수 차체를 지탱하는 부분을 사용해 대선으로 바꾼다.【3】하시케타의 방향을90°근처 선회시키는 것과 동시에, 가설 장소에의 이동.【4】마지막으로, 하시케타를 대선으로부터 교각/교대로 바꾸어 대선을 퇴피시킨다. (사진：오오무라 타쿠야)
우선, 지상에서 약
*2 2018년9월, 태풍21호의 영향으로 탱커가 충돌한 간사이 국제공항의 연락교에서는, 망가진 하시케타를 철거할 때에 대형 크레인선이 사용되었다.가설에서도 대형 크레인선을 이용하는 방법이 있다가, 이번 현장의 수심이 얕은 일등에서, 대형 크레인선은 사용할 수 없었다고 한다.
대선에 바꾼 하시케타는 해상을 이동해, 실제로 다리를 걸쳐 놓는 방향으로
이러한 쳐, 조위의 변화를 활용한 것은2번째의 롤 온과 하시케타를 대선으로부터 교각으로 바꾸는 공정이다.
대선의 한쪽 편으로부터 하중이 서서히 증가
우선, 롤 온에서는 하시케타아래에 기어든 다축식 특수 차체를 지탱하는 부분으로 대선2척으로 이동시킨다(그림2).조심하지 않으면 안 되는 것이 지상(호안)의 높이에 맞추고, 대선의 높이를 일정하게 유지하는 것.중량물이 서서히 대선으로 옮겨 가기 위해, 밸런스를 유지하는 것이 어렵다.
도2 다축식 특수 차체를 지탱하는 부분
3~6축의 유닛을 복수 연결해1편성으로 해, 한쪽 편은4편성으로 합계102축(25+25+26+26), 이제(벌써) 한편은5편성으로 합계132축.양쪽 모두 합해234축936륜의 차체를 지탱하는 부분이 사용되었다. (사진：오오무라 타쿠야)
롤 온을 개시한 것은,8월15일의15시45분.같은 날의 간조 시각은13시
다만, 롤 온시에는 대선의 한쪽 편으로부터 하중이 더해져 간다.이 언밸런스는 조위의 변화에서는 해결할 수 없다.거기서, 대선의 바라스트수를 이동시키는 것으로 부력을 조정해, 대선의 높이와 자세를 적정하게 유지했다(그림3).
도3 대선의 바라스트수의 이동
롤 온시, 하시케타의 하중이 대선의 한쪽 편으로부터 서서히 더해져 간다.밸런스를 유지해 높이를 호안에 맞추기 위해, 복수 에리어로 나누어진 탱크간에 바라스트수를 이동시켰다.
대선으로부터 교각/교대에 바꾸어
이동한 하시케타를 대선으로부터 교각/교대로 바꾸는 가설은8월18일에 실시되었다.대선으로부터 하시케타가 멀어졌다(하중이 제로가 되었다) 것은 동일23시 넘어.같은 날의 만조 시각은21시
다만, 가설시에는 우선 바라스트수를 주수 해, 부력을 작게 해 하시케타를 강하시켰다.하시케타의 양단이 교대/교각에 접촉하면 하시케타는 자중으로 튀어 중앙부가 내린다(그림4).한편, 대선에 참가하는 하시케타의 하중은 감소하기 때문에 반대로 대선 자체는 떠올라 간다.이 때문에, 대선의 퇴피에 충분한 클리어란스를 확보하는 강하량을, 대선의 부력 조정만으로 확보하려면 어렵다.거기서 조위가 내리는 것을 이용해 클리어란스를 확보, 대선을 퇴피시켰다.
도4 가설 직후의 하중의 더해지는 방법
대선으로부터 교각/교대로 하중이 옮기면, 하시케타는 양단 지지가 되기 위해 휘어 중앙 부분이 내려, 대선은 부력에 의해서 상승하려고 한다.이 때문에, 조위의 변화량보다 대선과 하시케타의 거리가 변화하는 양은 작아진다.
덧붙여 가설한 날은 간만의 차가 중간 정도의 조수였다.한사리가 조위의 변화량이 크지만, 한사리라면 조위의 변화 속도에 작업이 따라붙지 않게 되는 리스크가 높기 때문에, 굳이 간만의 차가 중간 정도의 조수를 선택했다.또, 태풍등의 저기압으로 고조가 예상되는 경우는, 대선을 충분히 내릴 수 없게 되기 위해, 롤 온과 가설을2주간 연기하는 상정이었다.
출전：일본경제의 만들기,2018년10월호 pp.17-19 만들기QUIZ「6200t의 하시케타를 이동, 활용한 자연력이란?」
기사는 집필시의 정보에 근거하고 있어 현재는 다른 경우가 있어요.
여러가지 궁리가 있다의군요.감심^^