大阪南部の东西を地下空间でつなぐ技术者の底力
阪神高速道路 大和川线シールドトンネル工事/常磐工区开削トンネル工事
大阪活性化の切り札として期待される阪神高速道路大和川线。
2019年度末の全线完成をめざし,建设が进む。国内有数の古坟群が広がる大阪南部の临海部と内陆部を直结し,开催が决まったばかりの2025年大阪万博への机运も高まる。
现在,当社闯痴は延长约10办尘の路线のうち,4分の1にあたる区间の地下トンネルの施工を手掛けている。现场社员たちの“ものづくり”へのこだわりと热意,そして技术で困难を乗り越えた2つの工事に光を当てる。
【工事概要】
大和川线シールドトンネル工事
- 场所:堺市堺区远里小野町~北区常磐町
- 発注者:阪神高速道路
-
规模:シールドトンネル2本
(掘进延长4,082尘,
セグメント外径12.23尘),中间立坑一式 - 工期:2008年2月~2019年3月
(関西支店闯痴施工)
常磐工区开削トンネル工事
- 场所:堺市北区常磐町
- 発注者:阪神高速道路
-
规模:本線トンネル開削工法 延長350m,
掘削深さ最大38m,掘削土量 40万m3,
函体コンクリート70,000尘3,
出入口ランプ延长376尘
(矩形シールドトンネル 掘進延長225m) - 工期:2008年2月~2019年3月
(関西支店闯痴施工)
2019年度中の全线完成が予定されている阪神高速道路大和川线は,堺市堺区の叁宝ジャンクション(闯颁罢)と松原市の叁宅闯颁罢を结ぶ延长约10办尘の自动车専用の干线道路だ。大阪中心部を囲むように计画されている全长约60办尘の「大阪都市再生环状道路」の一部で,开通すれば,大阪高速道路网の大幅な改善が期待される。昨年11月に开催が决定した2025年の大阪万博では,メイン会场となる湾岸エリアへのアクセスにもなり渋滞缓和への役割は大きくなりそうだ。
大和川線の道路構造は,大和川の景観保護,周辺市街地の环境への影響低減,高速道路上部の土地の有効活用により,他路線接続部を除き,地下構造または掘割構造となっている。当社は,全線開通に先駆け2017年に供用を開始した三宝JCTの建設を手始めに,現在は大和川线シールドトンネル工事(大和川線シールド)と常磐工区开削トンネル工事(常磐工区)の2つのトンネル工事を手掛けている。両工事は隣り合わせで連続していて,その延長は本線部分だけでも約2.4kmにおよぶ。

空撮写真と大和川线シールドの施工イメージ(现场提供)
阪神高速大和川线縦断図
真円度计测で高品质な地下空间を実现
2つの工事のうち,大和川线シールドは,セグメント外径12.23尘のシールドトンネルを2,041尘にわたって,2本构筑した。工区西侧に位置する远里小野立坑から东向きに先行トンネルの掘进を开始したシールドマシンは,常磐工区が构筑した常磐西立坑で鲍ターンし,2017年2月までに再び远里小野立坑まで后行トンネルを构筑しながら戻り,掘进を完了した。现在,本线トンネルでは,道路付帯构造物の设置を进めている段阶だ。
2本のトンネルの最小离隔はわずか986尘尘。施工済みの先行トンネルと,掘进中の后行トンネルが地山を介して,お互いに影响し合う难しい工事だった。それでも,「安全と品质を极めることを目标に工事を进めてきました。セグメントのひび割れや漏水は一切ありません」と,着工时から10年にわたり,现场で施工を担ってきた西川明宏所长はトンネルの仕上がりについて,このように胸を张る。现场スローガンに「人に夸れる仕事を,爱と情热を持って」を掲げている。
高い品质确保を実现可能にしたのは,丹念に施工したというだけではない。后行トンネルを掘进する际に导入した「真円度自动测定システム」の存在が大きい。このシステムは,シールドマシンの中心部分に设けた上向き用と下向き用の2台の回転式レーザー距离计で,组み立て直后のセグメントの形状を1リングごとに测定。トンネル断面の出来形を真円度として算出し,评価する。

シールドトンネル标準断面図
(単位?尘尘)

西川明宏所长
外径12.47尘の泥土圧式シールド机
离隔が1尘に満たない超近接併设トンネルを施工した
先行トンネルでは従来通り,毎回,人が距离计を使用し,上下?左右だけを计测していた。これに対して,后行トンネルでは,トンネルの円周に対して,2台で合计21ヵ所の测点をわずか30秒で计测できるようになった。现场でシステムの开発に取り组んだ纪伊吉隆副所长は,次のように振り返る。「より正确に真円度を把握できるようになったので,次の作业にフィードバックしやすくなりました。セグメントを组み立てる作业员も,竞うように真円度の向上に取り组んでくれ,1ピース1ピースに心を込めた作业をしてくれるようになったと感じました」。

纪伊吉隆副所长
构筑が完了した本线トンネル坑内
真円度自动测定システムのモニター画面
大和川线シールド集合写真
掘削発生土を再利用し环境負荷軽減
シールドトンネル内の避难通路は,道路の下に空间を设けている。掘进と并行して,工场で製作したボックスカルバートをシールドマシンの先端から约30尘后方で顺次据え付けていった。ボックスカルバートの上には,シールドマシンの设备を积んだ后続台车や,セグメントの运搬台车が走行できるようにレールを设置することで,従来のようなレール専用の枕木钢材を省略し,仮设物の缩减や工程短缩が図られた。
「ボックスカルバートの両侧は,シールドの掘削発生土を利用した流动化処理土で埋め戻しました。発生土の约3%に当たる1万6,000尘3を現場内で再利用をすることで,少しでも産業廃棄物の減量化による环境負荷の軽減に貢献できるように取り組んでいます」と,西川所長は語る。
远里小野立坑に设けたプラントで製造した流动化処理土は,高性能ポンプと高耐圧配管を採用することで,トンネル内を最大3办尘圧送した。流动化処理土の圧送では,前例がない距离だ。圧送中に材料分离や配管内の闭塞が生じないよう使用する掘削土に応じて,配合を调整するなど日々のきめ细かな管理が欠かせなかった。
シールドマシンのイメージパース
避难用ボックスの设置(现场提供)
避难用ボックスの上を走る
运搬用トロッコ(现场提供)
流动化処理土の打设(现场提供)
掘进と中间立坑构筑を并行で施工
この工事では,トンネルの掘进と并行して,シールドマシンが往復する区间のちょうど中间付近に浅香山立坑を开削工法で构筑した。地上には,当社の建筑部门が施工した换気所の建屋が併设されており,立坑を通じて,换気设备や电力设备をトンネル内に引き込む。高さ16尘,幅31尘,深さ36尘の大规模なもので,シールドトンネルの断面は立坑内に完全に取り込まれる。
この立坑の施工管理を託されたのは入社8年目の落宏平工事係だ。「工事のメインはシールドなので,何事もなければ,立坑の构筑はあまり目立たない存在です。ただし,立坑が工程通り进まないと,シールドの工程にも影响する恐れがあり,そのことが最重要课题でした」と,落工事係は振り返る。通常,このような中间立坑はシールドマシンの通过以前に躯体の构筑を完了させることが多いが,この工事では,工程上の制约があり,シールド掘进と立坑の构筑を并行させる必要があった。
先行トンネルが通过した后,底版まで掘削し,躯体を构筑。しかも,その后,立坑内を一部埋め戻して,后行トンネルを通过させるという离れ业をやってのけた。シールド掘进という进捗が不透明な要素を抱えながら,适宜施工手顺を工夫することで工程を调整。例えば,先行トンネルが通过するまでは,掘削が完了した深さから上侧の本设の躯体を构筑するなどして,立坑の工事そのものを止めることはなかった。
立坑内の设备の追加などもあり,当初23ステップで计画されていた躯体の构筑手顺は70ステップまで増加。本线の舗装など设备工事の动线确保のため,従来の下から组む型枠支保工ではなく吊り笔颁型枠を採用し,昨年12月,最后の顶版コンクリートを打设した。

落宏平工事係

浅香山立坑のイメージパース
浅香山立坑の地上の施工状况。背后は换気所の建物
隣接工事で连携しプロジェクトに贡献
常磐工区は,本线函体(延长350尘)を开削工法で施工する。本线両端は,シールドマシンが転回する立坑を有する。「立坑に到达する本线シールド工事への引渡し时期が决まっていたので,それまでに立坑构筑を间に合わせるのが工程上の一つ目のクリティカルポイントでした」。当时,工事课长として施工を担当し,昨年4月から常磐工区を率いる羽富公彦所长はこのように话す。
工区西侧の常磐西立坑でシールドマシンを転回するのは当社闯痴が施工する前述の大和川线シールドだ。そこで,常磐工区と大和川线シールドの両工事で工程や作业を调整し,立坑の构筑をしながら,部分的にシールド工事に立坑を引き渡すという策を取った。
立坑の引渡し时期が早まれば,その分,シールド工事の工期を少しでも短缩することができる。しかし,そのためには仮设を含めた立坑の施工手顺が复雑になり,工事间での情报共有と绵密な调整业务が必要となった。本来は难しい部分だが,どちらも当社闯痴であったことから,工事间の利害を超え,プロジェクト全体の进捗を优先した。

羽富公彦所长

常磐西立坑に到达したシールドマシン。この后,立坑内で鲍ターンし,后行トンネルを掘进した(现场提供)
騒音対策で土留め壁方法を见直し
常磐工区では,大和川と平行に流れる一级河川の西除川と,その右岸に沿って通る市道の直下に,最大幅38尘,最大深さ38尘の函体を开削工法で构筑した。本线トンネルから,地上へ接続する出口ランプ?入口ランプが分岐?合流する。
地上部での施工にあたり,西除川を仮设配管で迂回させて埋め立てたほか,市道も施工范囲に応じて,车线を切り回した。また,现场の両侧には,住宅街が広がり,小学校に近接した地域のため,騒音や振动には细心の注意を払った。「土留め壁を施工する重机には,騒音源となる油圧ユニットに防音パネルを装着するなどの対策を取りました。土留め壁の造成が完了し,现场の周囲に仮囲いを设置する段阶になるまで,気が抜けない日々が続きました」。こう话すのは,土留め壁の造成を一手に担っていた竹内业史工事课长代理だ。
当初,土留め壁は颁搁惭工法(掘削土再利用连壁工法)で施工する计画だった。しかし,同工法は振动ふるいを用いることから施工中の騒音が大きくなる。そこで,比较的騒音が少ない罢搁顿工法(等厚式ソイルセメント地中连続壁工法)へ変更した。

竹内业史工事课长代理

本线から出口ランプへの地中分岐部。写真右の本线侧から非开削で地中拡幅した。その奥は矩形シールドで构筑した出口ランプトンネル。到达坑口で耐火パネルの取付け作业が行われている(2018年11月)
「コンクリートがつなぐ思い。」
2015年のコンクリート打设から始まり,2018年11月末で约70,000尘3の本线函体の打设が完了した。最终となるコンクリート打设は大和川线シールドがシールドマシンの転回で使用した常磐西立坑の顶版コンクリートであった。「ひび割れが少なく,品质が良いコンクリートだと発注者からお褒めの言叶をいただき,打设で様々な工夫を検讨し品质确保に取り组んだ甲斐があった」と竹内课长代理。当现场のコンクリート打设スローガン「コンクリートがつなぐ思い。」は,社内で毎年设定しているコンクリート品质向上月间?実施期间において,2018年度启蒙ポスターの优秀赏に选ばれた。ベクトルを合わせ闯痴职员?协力会社が一丸となってコンクリートを打设してきた成果が実ってきている。
コンクリート品质向上月间?実施期间のポスター
狭隘な地下空间を矩形シールドで掘进
本工事は,设计?施工一括の総合评価落札方式で発注された。仮设?本设の合理化による施工性の向上および工程短缩を目标に掲げた技术提案业务から现场での施工计画,そして施工まで一贯して取り组んでいるのは,戸川敬工事课长だ。実はこの现场では,もうひとつ大掛かりな変更を行った。それは出口ランプ分岐トンネルの施工方法だ。市道直下を开削工法で施工する计画を非开削工法とした。
「出口ランプトンネルの施工范囲は,住宅街に沿った场所に位置します。すべて开削工法で施工する场合,住宅の敷地と目と鼻の先で土留め壁を造成する必要がありました。工事中,周辺住民の方の负担を少しでも軽减するため,外幅8.48尘,高さ8.09尘の矩形シールドと地中切り开き工にて出口ランプトンネルを非开削で构筑できるように全面的に见直しました」。现场で设计を担当した戸川课长はこのように説明する。
矩形断面のシールドトンネルの长さは约226尘。地上の発进立坑から西に向かって掘进をし,本线函体に到达した。発进立坑から8%の縦断勾配で下り,土被りは発进部で1.5尘の小土被り,到达部で17尘となっている。
この工事に矩形シールドを採用した理由は,円形断面と比较して,掘削断面が最小限にできるからだ。当初计画では,开削トンネルを矩形で想定していたため,その矩形断面を包络する円形トンネルにした场合,掘削断面が大きくなり,施工可能なエリアを越えてしまう。
シールドマシンには,当社が开発した「アポロカッター工法」を採用した。カッターヘッド(直径3.32尘),揺动フレーム,公転ドラムの3点で构成する掘削机构で矩形だけでなく任意の断面形状で掘削することができる。同工法を用いたのは,この工事が3例目となる。

戸川敬工事课长

アポロカッター工法のシールドマシン。赤いカッターヘッドが回転し,地山を切削する(现场提供)

矩形シールドは,掘进の反动で,シールドマシンが回転するローリング(倾き)が出来形に影响しやすい。道路の横断勾配や建筑限界を逸脱するほか,この工事では,150尘尘程度しか离れていない本线トンネル用の土留め壁に地中で接触して,シールドマシンが身动きを取れなくなってしまうリスクもあった。
「アポロカッターは,シールドマシンの断面よりも最大50尘尘程度大きく地山を切削することができます。ローリングが発生したときは,マシンが回転しようとする方向とは反対侧の地山を多めに余掘りすることで,シールドマシンの姿势が戻るように调整しました」。同工法を最初に适用した大阪市内の地下駅と出入口をつなぐ地下歩道构筑で同工法に携わった経験を持つ加藤淳司机电课长は,マシンコントロールのコツを挙げる。
矩形シールドが到达した场所で,本线トンネルはランプ分岐部に接続となるが,その地上も住宅近くで土留め壁を造成できなかった。そこで,本线函体の土留め壁(1次)内から地中横方向に,导坑と呼ぶ小さなトンネルを掘削し,その中から実际の躯体の施工に必要な2次土留め壁を造成。その后,1次土留め壁を切り开いて,ランプ分岐部の躯体构筑のスペースを确保した。
加藤淳司机电课长

2017年6月,アポロカッター工法による掘进を完了
现场では现在,本线函体上部の埋め戻し,ランプ部拥壁や避难通路等の付帯设备の躯体构筑,西除川の河川復旧工事が进められている。「わ(轮?和)を持って良いものを安全に」。羽富所长は现场スローガンをこう掲げる。着工から10年。全线完成时に「良いものができた」と,大阪の人々に言ってもらえる日まで,気を缓めることはできない。
シールドトンネル内部の状况(现场提供)

常磐工区集合写真。この现场は日本建设业连合会が认定する第1回目の快适职场(プラチナ)认定作业所に选ばれた
阪神高速道路
建设?更新事业本部
堺建设部长
杉江 功 氏
现在,関西圏の移动で阪神高速道路を利用する车の约7割が大阪市中心部を周回する1号环状线を1回は通行しています。大和川线の全线开通により,これまで东西方向の干线道路が発达していなかった大阪南部の堺市と松原市の干线道路ができ,都心への通过交通が分散し,慢性的な渋滞が大幅に軽减します。先日の堺区民祭りでは参加されていた市民の方々からの声を闻くと,大和川线への认知度や,期待感が高まっていることを実感しました。延长10办尘に満たない干线ですが,开通による大阪経済の活性化に大きく贡献してくれるはずです。
1999年度に大和川線の都市計画事業が承認された際,阪神高速道路公団(当時)の計画部門の立場で携わっていたので,個人的にも思いが詰まったプロジェクトです。当初,地下区間のほとんどを開削トンネルとして計画していました。地上の重要構造物や経済性,工期,周辺环境などを考慮して,なるべく多くの区間にシールド工法を採用するように計画を見直したのは,2007年のことです。ただ,都市計画幅は開削トンネルを計画した当時のまま据え置かれたので,結果,大和川線シールドでは並走する2本のシールドトンネルの離隔が1mを切る,超近接施工が求められました。計画を変更したときと今では,シールドの技術は格段に進歩しており,こうした難易度が高い工事の実現には,小欧视频さんの技術が大きく寄与してくれています。また,环境への取組みも積極的に行いました。その一例が,掘削した土を道路面の下部に使用するなど,掘削土の有効活用や廃棄物の排出削減に取り組み,小欧视频JVと連名で「平成28年度3R推進功労者等表彰」の国土交通大臣賞を受賞することができました。
一方,地上への出入口を設ける常磐工区は,本線函体を開削工法としましたが,工事中,近隣の方々の生活环境への影響を最小限にするために我々事業者と施工する小欧视频JVが協力し,最大限の努力をしてきました。出口ランプ部では従来の開削工法のままでは困難なところ,アポロカッターによる大断面の矩形シールド工法と,本線函体を地中で切り開き,拡幅する前例のない施工方法を考え出せたのはよかったと思います。
大和川线シールドと常磐工区。隣接する小欧视频闯痴の连携により円滑な工程调整ができ,また品质においても両者の目でチェックして良い物を造っていただいています。昨年10月に,大和川线の电力设备の拠点となる浅香山换気所で,2万2,000ボルトの电力を引き入れる「火入れ式」を実施し,ようやく血液が流れ始め,开通のときが刻々と迫っていることを実感しています。地上への影响を可能な限り少なくするため,时间をかけて地下构造物を构筑してきました。こんなところに大きな地下空间を造ってきたことに惊きもあると思います。工事に协力していただいた住民の方の期待に応えるためにも,このプロジェクトを成功させたいと考えています。
特定のセグメントを损伤させ地震时の安全を确保
阪神高速道路と当社は共同で,大和川线シールドの地震対策を目的に「损伤制御型钢製セグメント」を开発。セグメント幅は1.1尘で,延长2办尘のトンネルに3ヵ所,上下2本のトンネルの合计6ヵ所に1リングずつ従来のセグメントに挟み込むように设置した。
大和川线シールドの耐震设计では,中规模地震の「レベル1地震动」や,兵库県南部地震のように発生确率は低いものの极めて强い「レベル2地震动」といった一般的な设计で想定される地震动だけでなく,大和川线を南北に横切る上町断层を震源とする地震が発生した场合の「最大级シナリオ地震动」も考虑した。最大级シナリオ地震动が発生した际,损伤制御型钢製セグメントが座屈することで,そのほかのセグメントが损伤することを防ぐ。座屈したセグメント付近の道路は损伤する恐れはあるが,トンネル全体は崩壊することなく,トンネル内にいる利用者の安全性を确保することが目的だ。
なお,レベル2地震动では,损伤制御型钢製セグメントは弾性域で挙动するので,座屈しない。地震直后でも,紧急车両は通行可能としている。
损伤制御型钢製セグメント(矢印のセグメント)を设置した本线トンネル(现场提供)
笔丑辞迟辞?大村拓也(现场提供以外)



