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大深度・大口径シールドトンネル

 

水圧0.6メガパスカルを克服して高速施工

 
 外郭放水路のトンネル工事は、土かぶり50メートル以上の大深度で最大水圧約0.6メガパスカルという高水圧を受けるなか、最大内径10.9メートルの大口径トンネルを施工するもの。さらに、トンネルは最大長さ1920メートルに及び、最小半径250メートルの急曲線も含む。
 このように難度の高い施工条件を克服するため、第1工区から第5工区までのすべての工事で、「泥水加圧式シールド工法」を採用した。同工法は、密閉型シールド機を使って、切り羽に泥水を供給、加圧しながらトンネルを掘削する。シールド機の背後では、セグメントを順次、円環状に組み立ててトンネルを構築する。シールド機としては、急曲線部での施工を容易にするため、本体を折り曲げることができる中折れ型を使用している。
 セグメントの構造は、外圧に耐えるだけでなく、トンネル内に水が充満したときに作用する最大約0.7メガパスカルの内水圧やレベル2の地震動にも耐える設計となっている。セグメントは全工区で二次覆工が必要ないものを使用。各工区でセグメントの構造や締結方法は異なり、例えば第1工区では「水平コッター式RCセグメント」を、第4工区では「DRCセグメント」をそれぞれ導入している。
 トンネルの高速施工に向けた様々な取り組みも見られる。例えば、第1工区から第4工区でセグメントの運搬から組み立てまでを全自動化。第3工区と第4工区では1台のシールド機で合計2620メートルを施工した。坑内のセグメントの運搬に、「タイヤ式自動搬送車」を導入した工区もある。
 シールド機の発進と到達に際しては、大口径で水圧も大きいことから、補助工法として地盤凍結工法を採用している。そのうえで、一部の工区では立坑の内部に水を満たす「水中到達工法」を採用。完成している第4工区のトンネルと2004年10月に発進した第5工区の連絡トンネルの接合には、T字型の「トンネル地中接合」方式を採用する。
 シールド機の掘進管理と測量を慎重に行った結果、各工区ともトンネルの掘進精度は良好だ。例えば、第1工区では到達立坑の位置で上下1ミリメートル、左右5ミリメートルの施工誤差に抑えている。
 泥水加圧式シールド機で掘削した土砂のうち産業廃棄物として扱われてきた汚泥は、全国で初めて再生利用認定制度の認定を受けて「掘削土砂の再生利用」を進め、江戸川の堤防の盛り土工事に活用した。
セグメントを地上からシールド機の位置まで自動で搬送するシステム(資料:鹿島・飛島・西松特定建設工事共同企業体)
セグメントを地上からシールド機の位置まで自動で搬送するシステム(資料:鹿島・飛島・西松特定建設工事共同企業体)
第1工区トンネル工事に使用した泥水加圧式シールド機の外観。シールド機は外径12.04メートル、長さ11.2メートル(写真:大林・熊谷・前田特定建設工事共同企業体)
第1工区トンネル工事に使用した泥水加圧式シールド機の外観。シールド機は外径12.04メートル、長さ11.2メートル(写真:大林・熊谷・前田特定建設工事共同企業体)
完成した第1工区トンネルの様子。曲線部の半径は250メートル。内面が平滑の水平コッター式RCセグメントを使用している(写真:大林・熊谷・前田特定建設工事共同企業体)
完成した第1工区トンネルの様子。曲線部の半径は250メートル。内面が平滑の水平コッター式RCセグメントを使用している(写真:大林・熊谷・前田特定建設工事共同企業体)
 
 
 
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