道路の未来

世界最長、そして英国史上初と言われている箱橋が、時計仕掛けのように高速道路を滑り落ちました。

ウォリックシャーの M42 を横断するハイ スピード 2 (HS2) の記録破りの橋滑り事故から 3 か月後、関係チームはその成功の背後にある長年の計画を明らかにしました。

12月、HS2 Ltdは、ミッドランズ・バルフォア・ビーティ・ヴィンチ（BBV）の建設パートナーが率いる約450人のチームが、ジャンクション9近くのM42高速道路を165メートル横切って12,600トンの橋を滑らせ、世界初の成功を祝いました。

橋が高速道路を横切って所定の位置にスライドする印象的な映像は、クリスマス休暇中のある時点で BBC で最も視聴されたビデオでした。 その成功は工学的な勝利であり、英国でのこの方法のより広範な使用につながる可能性がありました。

ドライバーにとっても朗報だった。 プロジェクトチームは国道と緊密に連携し、2年間にわたる車線幅の縮小、速度制限、夜間通行止めを解消した。 そして手術は予定より一日早く終了した。

「マーストン ボックスのスライドは、私たちが 1 つのチームとして協力して作業すると何が達成できるかを示す良い例でした」と、このプロジェクトを監督した BBV 建設ディレクターのササン ガバミ氏は述べています。 「この複雑で挑戦的なパズルは、さまざまなチームが集まったおかげで解決されました。」

英国ではボックス滑り台は珍しいことではありませんが、通常は鉄道線路の上または下にあります。

これはクリスマスイブとボクシングデーの間に起きたもので、英国の高速道路を横切るこの種の滑り台としては初めてのものだった。 この滑り台を設計した土木・構造工学の専門家フレシネ氏は、滑り台が世界最長だったと考えている。

このスライドには橋の代替設計を考えることが含まれており、BBV の設計者である Systra (モット マクドナルド シストラ デザイン ジョイント ベンチャーの一員) が構造を再考する必要があることを意味しました。

Systra は、橋が 120 年の設計耐用年数を確実に満たせるように、仮設工事と常設工事の間のインターフェースについてフレシネ社と緊密に協力しました。

当初、この橋はパーゴラ型の構造物として設計されました。 ボックス スライドの代替案は、BBV が HS2 のフェーズ 1 で 25 億ポンドのロット N1 および N2 パッケージを獲得した後、2018 年に行われた広範なバリュー エンジニアリングの演習から生まれました。

新しい橋の設計は、高速道路に対して 61° の角度で傾斜した 2 つのセルのコンクリート ボックスで構成され、各セルが高速道路の車道の 1 つを収容します。

モノリシック構造には橋床版が組み込まれており、滑り操作中および滑り操作後の耐圧を軽減するために幅広で平らなベースを備えています。

2 つのセルの間では、中央隔壁が橋の中央支持橋脚を形成し、外壁が外側支持橋脚を形成します。

「私たちは、アイデア、建設方法、イノベーションを検討していました。ハイブリッド法案（HS2の実用化を可能にする）段階で想定されていた方法よりも、どうすればもっとうまく物事を進めることができるか」と、シストラ英国高速道路を率いるアンディ・ベインズ氏は振り返ります。

道路管理者はこれまでこの工法を使用したことがなく、失敗すれば M42 が長期間閉鎖される可能性があったため、国道がこの工法に同意したことは大きな一歩でした。

ベインズ氏によれば、それが優れた代替手段であると思われるには、いくつかの説得力のある理由もありました。

まず、高速道路の走行車線に沿って行われる作業が大幅に減ったので、労働者やドライバーにとってははるかに安全でした。

第二に、道路利用者への混乱がはるかに少なくなります。 この方法では、車線幅と速度制限を 2 年間削減し、3 か月間夜間通行止めを実施する必要があったのではなく、この方法では 2 回、10 日間の道路閉鎖だけで済みました。

すべての最高のエンジニアリング ソリューションと同様、フレシネの特許取得済みのスライディング システムのコンセプトはシンプルです。 ボックス構造は、ボックス構造が鋳造された場所から高速道路の端まで伸びる巨大な仮設スラブであるコンクリート製ガイドラフト上に建設されました。

スラブには 3 つの溝からなる 3 つのグループが鋳造されていました。 これらの溝は、ボックス構造がジャッキで高速道路を横切るときにガイドしました。 グリースとポリエチレンのシートでスラブの上面を箱の下面から分離し、潤滑剤としてベントナイトを添加しました。

構造物を高速道路の向こう側に押し出すためにジャッキが展開されました。 マーストンボックスの場合は 9 基あり、それぞれの容量は 1,000 トンでした。 各ジャックは、ボックス構造の基部の下の溝を通るケーブルに取り付けられ、構造の高速道路の端に固定されました。 いかだは、全長に沿って間隔を置いて地面に打ち込まれた深さ 1.7 メートルの数個のスコップ (下向きの梁) によって滑りを防止されました。

土砂崩れの前方では、高速道路の路面が引き裂かれ、以前の高速道路閉鎖で土砂崩れのために準備された改良地盤が露出していた。 箱がガイドラフトの端に到達すると、圧縮された地面の上に滑り落ち、高速道路の線形を横切ってしまいました。

既存の地盤は不安定すぎて滑りやすいため、事前の地盤改良が必要でした。 深さ3mまでの材料の掘削が必要でした。 次に、より安定した代替材料が導入され、圧縮されました。

河川堆積物で覆われた弱い泥岩である地盤の組成を理解することは、長期的な設計にとって不可欠でした。 Systra の初期の課題の 1 つは、限られたボーリング孔情報で地盤工学モデルを作成することであり、実際の高速道路にボーリングを挿入する方法はありませんでした。

最初のクロージャからの教訓により、2 番目のクロージャでの改善が可能になりました。 Systra の高速道路チームは、交通の流れをモデル化し、スタッフォードシャーおよびウォリックシャーの郡議会や国道と協力して通行止めを計画する BBV をサポートしていましたが、M42 がクリスマスに通行止めになった際に、迂回と通行止めを減らしてより多くの交通を解放することができました。

滑り台の実行には関係者全員の協力と調整が必要で、作業時間は時速4.64メートルで34.5時間かかった。 「National Highways、HS2 Ltd、BBV に設計のあらゆる側面を説明するために、多くの会議とワークショップが行われました」と Systra の設計マネージャー、Paul Mills 氏は言います。 「私たちはすべてが承認され、確実に行われ、適切な同意が得られていることを確認する必要がありました。そして、私たち全員がそれを行うのは初めてでした。」

Systra HS2 エンジニアリング マネージャーのハニ ベンケラット氏は、「これは、日々の課題を伴う多大なチームの努力でした。」と付け加えました。

ただし、これが最後ではありません。 HS2 では、さらに 2 つのボックス スライドが計画されています。1 つはこの夏にコベントリーとレミントン スパの間の鉄道線を越え、もう 1 つはケニルワースの A46 を越えます。

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