地中工事だけでシールドトンネルを分岐する「地中ディバージェンス工法」を開発
地上からの工事に比べ工事費、工期を縮減し、任意の箇所と方向へ分岐させることが可能です
大林組は、三菱重工業（株）（本社：東京都港区、社長：佃和夫）と共同で、地中工事だけでシールドトンネルを分岐させることができる「地中ディバージェンス工法」を開発しました。立坑の構築や開削工事が困難な場所など、地上の状況に影響されずに、道路や鉄道、水路トンネルの分岐や、避難通路、換気搭等の分岐部分の建設を進めることができます。
地上からの工事と比較すると、工事費、工期ともに縮減することができます。
従来、シールドトンネルに分岐を設ける場合には、地上から開削工事を行うか、構築した立坑で分岐部分を建設する方法が一般的でした。しかし、近年、特に都市部においては、工事の用地確保や地中埋設物の影響などにより地上からの工事が難しくなり、また用地が確保できても、トンネルの大深度化により立坑の築造費用が大幅に増加することや、地上の工事周辺へ影響を及ぼすことなどから、地中の作業だけでシールドトンネルを分岐させる技術の開発が望まれていました。
今回開発した「地中ディバージェンス工法」は、立坑や補助工法を必要とせず、地中の作業だけでシールドトンネルを分岐することができます。この工法を用いることにより、立坑用地や開削工事用地が確保しづらい都市部や、大深度地下などでも、地上の周辺環境に影響を与えずに、シールドトンネルを任意の方向へ分岐させることができます。立坑や開削工事が不要な分、工事費用や工期を縮減することができます。
また、分岐作業の完了後は、本線トンネルの利用状況に影響を与えずに、分岐部分の範囲だけを利用して分岐シールドトンネルの施工を行うことができます。そのため、本線との同時施工や、本線供用開始後に任意の時期に分岐線シールドトンネルの施工を行うことができます。
「地中ディバージェンス工法」による分岐までの工程は、次のとおりです。
- 本線シールド機に、分岐線シールド機の発進基地と分岐線シールド機を組み込んだ状態で本線シールド機が掘進し、分岐位置まで本線トンネルを掘削します。
- 本線シールド機の筒体部分の側面の一部は、本線から分岐線シールド発進基地を押し出す際に崩し破ることができる、仮壁で覆われています。分岐線シールド発進基地の掘削機構により、この仮壁を直接崩し破り、分岐線シールド発進基地を地中へ押し出し、分岐線の方向に合わせて設置します。
- 発進基地は、それ自体が密閉型シールドであり、鋼板で覆われています。また、本線シールド機と発進基地の間も密閉状態が保たれています。
- 発進基地を押し出した後、分岐線シールド機を前進させながら分岐線シールド機の後胴部分を組み立てます。
- 本線シールドトンネルの掘進を再開します。
- 発進基地では、通常のシールドトンネルと同様に、外部作業なしで、分岐線シールドの掘進を開始することができます。
「地中ディバージェンス工法」を用いたシールドトンネルの分岐の特長は次の通りです。
任意の位置で、任意の方向に分岐
地中工事だけで分岐をすることができるので、工事用地の確保が困難な場所や大深度地下であるために地上からの工事が困難な場所でも、任意の位置からシールドトンネルの分岐を行うことができます。また、分岐線シールドトンネルは、分岐線用のシールド機の発進基地の角度を自由に設定できるため、本線シールドに対して任意の方向に分岐線シールドを発進させることができます。
地上の周辺に影響を与えません
地中だけで工事を行えるので、従来、立坑を設けて分岐を設ける場合のように、工事による周辺への影響がありません。
地上からの工事に比べ、工事費、工期を縮減
立坑の構築や、開削工事が不要なので、それらを行う場合に比べ、工事費、工期が縮減します。また、分岐線シールド発進基地と分岐線シールドは密閉性が確保されているので、外部作業のための地盤改良工事などの補助工法が不要です。
任意の時期に施工可能
分岐作業完了後は、本線シールドトンネルの利用状況に関わり無く、任意の時期に分岐線シールドの施工が可能です。本線トンネルを供用しながらでも分岐線シールドの施工が可能です。
安全性を確保した確実な工法
分岐線シールド発進基地そのものが密閉型シールドであるため、本線からの押し出し時も、外部作業は不要です。また、分岐線シールドの発進基地と分岐線シールドも密閉性が確保されているため、安全に作業を行うことができます。
分岐線が道路や鉄道などの場合は、長い織り込み部分を無柱区間とする必要がありますが、その場合は、本線と分岐線の織り込み区間に、既に開発している「地中アーチ工法（※1）」を用います。
※1 地中アーチ工法：本線と分岐線の織込み部分（連結部分）を跨ぐように地中に構築したアーチ状のSRC構造物から、連結部分を吊ることで、トンネル上部の荷重を支え、連結部下部には永久アンカーを設置することで下部からの荷重に対抗させる工法。連結部分の無柱空間を実現できる
今後、大林組は、今回開発した「地中ディバージェンス工法」のコストダウンのための技術開発をさらに進め、地中でのトンネル分岐が必要となる、道路や鉄道、水路、換気トンネルの分岐部、避難通路等の都市トンネルの建設へ積極的に提案していきます。
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地中ディバージェンス工法 |
以上
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大林組 東京本社 広報室 企画・報道・IRグループ
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