トンネルの耐火被覆工程を省略し、コストダウンを実現する 耐火層一体型の「ファイアガードセグメント」を開発

プレスリリース

pointer トンネルの耐火被覆工程を省略し、コストダウンを実現する
耐火層一体型の「ファイアガードセグメント」を開発
  大林組は、石川島建材工業(株)(本社:東京都千代田区)と共同で、地下の道路トンネルに用いるシールド工法において、トンネル本体を構成するセグメントの耐火性を確保しながら、コストダウンと工期短縮を実現する「ファイアガードセグメント」を開発しました。「ファイアガードセグメント」は、セグメントの内面側に厚さ50mmの爆裂抑制層を設けています。この爆裂抑制層によって、万一火災による被害を受けてもセグメントの本体部分を許容温度以下に抑制できるので、構造性能を損なうことはありません。また、火災によって損傷した表面は、すでに開発、実用化している特殊モルタルの吹付け工法によって耐火補修することができます。

従来、シールドトンネル工事では、セグメントを組み立てた後、その内側をコンクリートで被覆する「二次覆工」を行っていました。道路トンネルの場合、トンネル火災に備えて耐火性を確保する必要がありますが、これまでは、この二次覆工によって耐火性能を向上させていました。しかし、近年では、一次覆工の止水性能が向上したことや、コスト縮減のニーズの高まりにより、二次覆工を省略するタイプのシールドトンネルが増加してきており、耐火性を確保するため、セグメントの内側に耐火板を設置したり、耐火材を吹付けたりする工法が開発されています。
しかし、これらの工法では、セグメントを組み立てた後に耐火板を設置するなどの工程が必要だったため、どうしても工期が長くなってしまいます。さらに、トンネルの供用後はセグメント本体が被覆されてしまうため、地震などが発生した後のひび割れの発生や漏水など、構造物の健全性の目視確認ができませんでした。

今回開発した「ファイアガードセグメント」は、通常のセグメントの内面側に、あらかじめ厚さ50mmの爆裂抑制層を設けたものです。爆裂抑制層には、径13mmの鉄筋を格子状に配しており、鋼繊維を混入したコンクリートを型枠に流し込んでセグメントの本体部分と一体で成形します。シールドトンネル工事にこの特殊なセグメントを用いることで、従来の耐火被覆の工程を省くことができ、工期短縮やコスト縮減を実現します。
このセグメントは、火災が発生した際の最大爆裂深さが50mm以下になることや、セグメント本体部分の鉄筋位置での最高温度を、鉄筋が損傷を受けない250度以下に抑えることなどをRABT基準による加熱試験により確認しました。
さらに、火災により部分的に損傷した爆裂抑制層に対しては、すでに開発、実用化している「ジョッツクリート工法※」を用いて、耐火性能を有する断面修復を行うことができます。火災により損傷した箇所をはつり、表面を粗にした状態で特殊な耐火モルタルを吹付けて断面修復します。この補修方法の耐火性能についても、すでに加熱試験により十分な性能があることを確認しています。
※ジョッツクリート工法:
コンクリート構造物を短工期、低コストで補修する技術。断面修復技術の一つである湿式吹付け工法に、液体急結剤を使用することにより、高い初期強度の発現や、厚付け、左官仕上げを可能にした工法。耐久性を保持し、躯体との付着性能・せん断伝達性能を兼ね備えることにより、構造物の高寿命化が可能。(財)鉄道技術研究所などと共同開発した。
「ファイアガードセグメント」の特長は次の通りです。

  1. 供用後の目視点検が可能でメンテナンスが容易
    施設を維持管理する上で構造物の健全性を把握することは非常に重要です。しかしながら、耐火板や耐火材吹付けでセグメントを被覆すると、セグメントの健全性を目視確認することが困難になります。これに対し、「ファイアガードセグメント」は、供用空間に構造体であるセグメントが露出しているため、目視による健全性の確認ができ、維持管理が容易になります。

     
  2. 耐火に関わるコストを縮減
    セグメント内面側に爆裂抑制層と呼ぶ耐火層を設けています。この層が十分な耐火性能を有しているので、コンクリート二次覆工や、耐火板などによる耐火被覆工事を省略できます。耐火被覆工事を行う場合に比べ、耐火にかかるコスト(セグメントの製作費と耐火被覆工事の合計)を10~15%程度、縮減できます。

     
  3. 耐火被覆の工程を省略
    あらかじめ爆裂抑制層をセグメントと一体成形しておくため、従来、セグメント組み立て後に行っていたコンクリート二次覆工や耐火被覆工事が不要になります。延長2km二車線の道路トンネルで試算した場合、ファイアガードセグメントを適用することで、耐火被覆工事にかかる3~7ヶ月の工期を省略できます。

     
  4. 火災後の補修が容易
    火災発生後の補修に用いる「ジョッツクリート工法」は、コンパクトな設備で施工が可能であり、初期強度の発現性が高いため、火災後、トンネルの耐火補修を迅速に行い、早期に再供用を開始することができます。
今後、大林組は、今回開発した「ファイアガードセグメント」を、道路トンネルや鉄道トンネル、共同溝などの中大口径シールドトンネル工事に積極的に提案していきます。

ファイアガードセグメント(1ピース)概要図
以上
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