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トンネル①トンネルの分類

トンネルってどうやってつくるの?

トンネルはどうやって作られているのでしょうか?

トンネル構造の力学的安定性は、トンネル周辺の地山がトンネルを支えるという支保機能で確保されています。
H鋼材などで作成する支保部材は、地山の支保機能を最大限に発揮させるための補助部材です。
構造の安定性チェックは計算によってはできません。山岳トンネルの設計は構造計算や部材配置の検討というよりは、施工方法の経験的な検討になります。
ゼネコンに勤務している方で、トンネルを施工してきた人は、生涯ずっとトンネルの施工担当になることが多いです。
トンネル工事では、地山のトラブルはつきもので、地山の安定確保と掘削の進行とはトレードオフの関係にあります。
いかに安全かつ合理的に掘削を進めるかについては、施工者の経験・裁量に委ねられる部分が現在でもとても大きいです。

この章では、トンネルの一般的な施工方法を学んでいきます。

トンネルの分類

場所による分類
・山岳トンネル…山岳部のトンネル
・都市トンネル…都市部でのトンネル
・水底トンネル…海や河川の下を通るトンネル

施工方法による分類
・山岳工法
・シールド工法
・開削工法
・沈埋工法

山岳工法の分類

山岳工法は、在来工法とNATMに分けられます。現在では、NATMが標準的な工法になっています。

NATMの一般的な掘削サイクルは、削孔→装薬→発破→ずり出し→鋼製支保工建込→吹付けコンクリート打設→ロックボルト打設となります。

削孔
爆薬を入れるために孔を掘る作業です。
装薬
削孔した孔に爆薬を入れる作業です。
発破
爆薬に点火して爆破させる作業です。
ずり出し
発破により砕かれた岩を切羽から運び出す作業です。
鋼製支保工建込
掘削後にトンネルの壁面が崩れるのを防ぐ為、アーチ状に加工したH形鋼を設置する作業です。
吹付けコンクリート打設
掘削したトンネルの壁面に厚さ5~20cm程度のコンクリートを吹付ける作業です。
ロックボルト(鉄筋)打設
壁面にロックボルト(鉄筋)を挿入する作業です。

参照:福岡市地下鉄「ナトム工法について」
https://subway.city.fukuoka.lg.jp/hakata/detail.php?id=9

在来工法は、掘削によって生じるトンネル周辺の緩み荷重をアーチ支保工と矢板で支持し、厚肉の覆工コンクリートで巻き立てることによってトンネルの安定を確保します。親杭横矢板工法のトンネルverですね。
矢板工法では地山の緩みの拡大が避けられないこと、偏圧に対して弱いこと、裏込め注入をしても地山との間の空隙を完全に充填することが困難であること等の欠点があります。

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