新着情報 大断面や自由な断面形状の地下空間を構築 非開削トンネル構築技術「さくさくJAWS工法」を現場へ初適用

2022/03/31

戸田建設(株)(社長:大谷 清介)は、(独)鉄道建設・運輸施設整備支援機構および神奈川東部方面線の都市トンネル技術委員会の協力・指導のもと、外殻先行型の非開削トンネル構築技術である「さくさくJAWS(Joint All Water Shutting)工法」を高水圧下における大断面トンネル構築工事に適用しました。 「さくさくJAWS工法」は、推進工法により地中掘削を行い、先行して外殻構造部材(鋼製エレメント)を形成する地下水対応型の非開削トンネル構築技術です。

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写真1 非開削トンネル内部構築状況

開発の背景

近年、特に都心部において、地上部に制約があっても地下空間を構築できる非開削技術への需要が高まっています。その目的は、ライフラインの地下化や地下鉄・地下街の整備、水害や地震への安全対策としての地下利用など多岐にわたり、それらに応じた断面の大きさや形状への対応が求められています。しかしこのような場合は、一般的に地下トンネルの構築に用いられるシールド工法や山岳工法等では対応が困難です。

本工法の概要

本工法は、推進工法を用いた外殻先行型の非開削トンネル構築技術です。外殻先行型は、対象となる地下空間が大断面であっても、個々のエレメントの施工断面が小さいため施工時の周辺への影響を抑制することができ、都心部においても安全に施工ができます。また独自のJAWS継手を用いることで、従来工法よりも施工性および止水性に優れ、それにより矩形や円形に限らず任意な断面形状への対応を可能としました。
JAWS継手とは、推進時の摩擦を低減させるために従来品よりも継手内のクリアランスを大きく確保し、止水性能の向上のために板バネ部の機能を追加した継手です。また内部にモルタルを充填することで、鋼製エレメントの外側鋼板と同等の強度性能を確保します(図1参照)。

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図1 本工法の概要

トンネル構築手順

推進工法により小断面の継手付き鋼製エレメントを順次掘削・連結し、鋼製エレメント間の土砂を内側から除去して、継手を拘束ボルトで固定します。次に継手間および鋼製エレメント内に高流動コンクリートを打設して、トンネルの外殻構造部材を形成します。最後にトンネル内部の地山を掘削除去し、トンネル構造物を構築します(図2参照)。

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図2 本工法によるトンネル構築手順

特長

本工法では、以下の特長を活かすことで大幅な工期短縮・コスト低減を実現します。

  1. 1地下水位下においても薬液注入などの補助工法を省略可能
  2. 2鋼製エレメントを本体構造物として利用でき、それにより内部構築を省略可能
  3. 3複雑なトンネル断面形状への対応や、従来工法と比べて施工延長の長距離化が図れる

工事適用状況

今回適用した工事は、駅ホームを新設するための内空224㎡(高さ14m×幅19m)を有した馬蹄形の大断面トンネル(延長約35m)を構築するものです。工事箇所の地上部は病院および商業ビルなど堅牢な建物が密集して利用に制限があり、最大0.35MPaの高水圧下での施工条件において、従来の非開削工法より周辺環境への影響が少ない本工法が採用されました。
鋼製エレメント42本の掘進精度の管理値を±25mm以内(基準管は±10mm以内)として施工した結果、良好に外殻構造部材の構築が完了し、本工法の優位性を確認しました。

  • 1本目の鋼製エレメントのこと。トンネル全体の精度の基準となるため、高い掘進精度を求められる。

今後の展開

本工法はさらに大きな断面や長い距離でも施工可能であり、掘削断面形状の自由度が高く、様々な場面で適用できる汎用性の高い工法です。当社は今後、本工法の更なる改善に努め、周辺環境に配慮した安全・安心な非開削トンネル構築技術として提供してまいります。