泥水式シールド工法による地下 30m 重要構造物近接施工 江東幹線工事 小森谷嘉人 ( 大豊 錢高建設共同企業体特工事課長 ) 東京都下水道局では 昨今の集中豪雨やゲリラ豪雨による浸水被害の発生を抑制し 地域の安全を守り 安心で快適な生活を支えるため 降雨強度 50mm/hr 流出係数 80% 相当に対応する雨水施設やポンプ所などの整備を進めている 本工事は江東区木場 東陽 古石場 越中島 塩浜地区における浸水対策を目的とし 江東区のほぼ中央にある木場公園を発進基地とし 江東ポンプ所までの約 4.3kmに内径 6.0mの雨水管を敷設するものである 図 1 に路線平面図 図 2 にトンネル標準断面図を示す 図 - 1 路線平面図 図 - 2 トンネル標準断面図写真 - 1 シールド発進基地全景 Vol.63 DOBOKU 3
1 工事概要 工事件名 江東幹線工事 ( 次期工事 : 江東幹線その 2 工事 ) 発注者 東京都下水道局 施工者 大豊 錢高建設共同企業体 ( 特 ) 工事場所 江東区東陽三 五 六丁目 木場一 六丁目 塩浜二丁目 諸 元 施工延長 今回工事 L=2173.25m 次期工事 L=2095.15m 総延長 L=4268.40m セグメント 内径 φ6000mm 二次覆工一体型セグメントL=2091.75m 鋼製セグメント ( 開口部 急曲線 30R) L=81.50m シールド 泥水式シールド機外径 φ6.84m 最大中折れ角 ( 左右 )10.5 度 同時裏込注入方式防爆仕様 線 形 平 面 最少曲率半径 R=30m 縦 断 勾配下り0.5 9.0 土 被 り 25.28m 31.24m 土質概要江東幹線 江東区内 主 東京湾 面 埋立地 位置 地質 上位 有楽町層 ( 上部 下部 ) 七号地層 埋没段丘層 東京層 分布 通過位置 地質 図- 3 地質縦断図 示 全線 第 4 紀有楽町層下部 層 厚 堆積 主体 層 平均 N 値 1 軟弱 地盤 層 鋭敏比 高 過去 施工実績 工事 伴 地盤 乱 応力変化 伴 圧密沈下 長期 発生 懸念 地盤 本布設 東京 田 位置 東京湾沿 地域 高濃度 分布 有楽町層粘性土 埋没 層 埋没段丘層 層境付近 通過 区間 大量 賦存 可能性 高 設計段階 地中 調査 実施 溶存 確認 踏 近接施工 可燃性 対策 講 必要 図 - 3 地質縦断図 4 DOBOKU Vol.63
TOKYO DOBOKU FRONTLINE 泥水式シールド工法による地下 30m 重要構造物近接施工 2 工法概要 1 泥水式シールド工法とは泥水 掘進 性状調整 循環泥水 機前面 内 送 切羽 泥水圧 一定 加圧 保持 切羽地盤 安定 図 回転 掘削 土砂 泥水 混入 坑外 流体輸送 坑外 設 泥水処理設備 土砂 泥水 分離 泥水 再 切羽 送 送泥水 排泥水 管路系統 循環回路 ( 図 - 4 ) 写真 - 2 トンネル坑内 図 - 4 泥水式シールド模式図 図 - 5 シールド掘進組立フロー 掘進 組立完了 反力 機 推力 機 押 出 掘進時 発生 機 隙間 ( ) 掘進 機 装備 同時裏込注入装置 掘進速度 合 裏込材 充填 掘進管理 機 流体輸送 裏込注入 泥水処理設備 坑内入坑管理 検知警報他 中央監視室 行 近接構造物自動計測 入坑管理 設備監視モニター 設備監視モニター 近接構造物自動計測 酸素 メタン濃度 掘進管理 流体輸送 裏込注入 地山探査装置 近接構造物自動計測 処理設備 線形管理 マシン運転 写真 - 3 中央監視室 Vol.63 DOBOKU 5
2φ6.84m泥水式シールド機 メタンガス対策として 機内は防爆構造として 外径φ6.84m泥水式シールド機図を図- 6 に示す いる 平 面 図 側 面 図 シールド機仕様 泥水圧式 外 径 φ6,840mm エレクター 旋回用油圧モーター 3台 全 長 9,090mm エレクター伸縮ジャッキ 165kN 700st 21MPa 2本 度 57mm/min スライドジャッキ 165kN 700st 21MPa 1本 力 47250kN サポートジャッキ 35kN 150st 12.25MPa 4本 伸 総 長 速 推 シールドジャッキ 2250kN 2200st 31.5MPa 21本 アジデータ 羽根径φ950mm 中 折 れジャッキ 2500kN 1000st 35MPa 16本 旋回トルク 回転数 7.14kN m 45min 1 カ ッ タト ル ク 4529 常用 /6793 瞬時最大 kn m コピーカッタ 165kN 300st 21MPa 2本 カッタ回転速度 0.76min 1 形状保持装置 上下拡張式 図- 6 シールド機図 ⑶発進基地地上設備配置図 平 面 図 断 面 図 図- 7 6 DOBOKU Vol.63 発進基地地上設備図
TOKYO DOBOKU FRONTLINE 泥水式シールド工法による地下 30m 重要構造物近接施工 ⑷セグメント二次覆工一体型セグメント (ICセグメント) 主桁同士 連結 縦 主桁 連結 斜 均等 配置 鋼殻 一体化 実現 連結縦 間 空間 設 鉄筋 一体化 図 充填性 向上 合理的 構造 継手形式 内面平滑型 継手 間 軸方向 締結 継手 間 継手 採用 貼付 1 段 内面目地仕上 内水圧 対応 充填式 ( 弾性 樹脂 ) 〇合成セグメントの構造 本体構造 継手構造 本工事摘要 L=1500( タイプ Ⅰ) 直線 L= 750( タイプ Ⅱ) 曲線 R=80 100m L= 500( タイプ Ⅲ) 曲線 R=50 60m 内水圧 0.4MPa 対応 M 金物 F 金物嵌合状況 セグメント間継手 ( 円周方向 ) リング間継手 ( 縦方向 ) スキンプレートアンカー鉄筋アンカー鉄筋 スキンプレート 主桁 F 金物 主桁 M 金物継手板 F 金物 主桁 M 金物 〇二次覆工一体型セグメント ( タイプ Ⅰ) 組立図工場仮組状況 ( 2 リング ) A 型セグメント B 型セグメント K 型セグメントシール コーキング溝詳細図 図 - 8 合成セグメント説明図 Vol.63 DOBOKU 7
3 施工上の課題と対策 ⑴トライアル施工路線上 鉄道 道路 橋梁 河川 運河 等 多数近接 存在 各施設 設備 影響 与 掘進管理 重要 以下 対策 講 掘進 地盤 変位量 事前 行 影響解析 検証 最適 掘進管理 確立 加 最 影響 少 掘進管理値 把握 目的 施工 実施 図 9 施工実施位置図 示 図 - 9 トライアル施工実施位置図 施工実施位置 初期掘進中 発進基地内 2 断面 ( A) 本掘進後 最初 直線区間 3 断面 ( B) 各位置 切羽管理圧 裏込注入率 変化 掘進 伴 沈下傾向 影響 確認 初期掘進 段階 事前計測 行 影響解析 妥当性 検証 図 10 計測時 計測器設置断面 各埋設及 施設企業 協議 上 営業線 地下鉄線 供用開始後 40 年 経過 工業用水道管 管理者 通過 伴 地表面沈下 影響 抑制 強 求 埋設 同様 高 位置 沈下計 設置 計測 行 計測 結果 切羽水圧 設定値 自然水圧 +35kN 裏込注入率 140% 事 最 影響 小 確認 通過 伴 各構造物 沈下 1 次管理値内 施工 行 出来 各深度での計測箇所工業用水管メトロ東西線水道管図 -10 計測箇所詳細図 8 DOBOKU Vol.63
TOKYO DOBOKU FRONTLINE 泥水式シールド工法による地下 30m 重要構造物近接施工 ⑵ 同時裏込注入装置同時裏込注入装置 機後端上部外側 設置 掘進 合 出来 限 速 裏込注入 充填 周辺地山 緩 発生抑制 図 目的 採用 図 -12 縮径セグメント ( 鋼製 ) ⑷シールド機周辺地盤探査装置 3 成分 試験機 装備 機周辺地山探査装置 掘進 伴 地山乱 範囲 自動計測 地盤 乱 考慮 合理的 裏込注入 行 掘進 周辺地盤 影響 低減 図 -11 裏込注入フロー ⑶テールボイドの縮小 鋼材 強度 上 (SM490 SM490Y) 薄 量 減 路面沈下 抑制 図 最少曲率半径 R=30m 施工 35mm 確保 縮径 施工 行 ( 図 12) 図 -13 裏込注入量算定の考え方 図 -14 テールボイド概略図 Vol.63 DOBOKU 9
4 安全管理 ⑴メタンガス対策地下水 メタンガス溶存の侵入防止対策 機 3 段 最後段 中 発 泡 充填 止水性 耐久性 向上 地下水 ( 溶存 ) 侵入 防 目的 採用 ( 図 -15) 図 -15 ウレコンシール模式図 ⑵ 坑内ガス濃度測定装置自動測定装置設置 濃度測定装置 ( 濃度 酸素濃度 ) 切羽 坑内 連続 測定可能 構造 自動警報装置 有 設置 酸素濃度測定装置 切羽及 坑内 500m 間隔 濃度測定装置 切羽及 坑内 100m 間隔 設置 中央監視室 濃度 集中的 管理 自動記録 ⑶ 火源対策 ( 防爆仕様 ) 機 機内 装備 電気品 工場電気設備防爆指針( 国際規格 整合 技術的基準対応 2006) 想定 1 種場所相当 防爆対策 施 ⑷ 坑内換気 機内 地下水 ( 溶存 ) 流入 恐 換気設備 集中送 排気組合 式 先頭 後続台車 設 切羽側 1 種場所 ( 防爆区域 ) 坑口側 非防爆区域 区分 図 -16 坑内断面図 5 おわりに 都市化 事業 主要幹線 大深度地下施工 主流 伴 近接施工 近年多数化 施工前 事前 調査 協議 検討 事前解析 自動計測等 用 慎重 施工 必要 江東幹線 一 到達 向 多数 近接施工 引 続 慎重 掘進管理 進 行 10 DOBOKU Vol.63
現場見学会レポート Report 地域に配慮した幹線工事 ₇ 月 15 日 当会 東京都江東区 行 江東幹線工事 現場見学会 開催 現場 近年多発 豪雨 大雨 浸水被害軽減 目的 1 時間 50mm 降雨 処理 幹線 工事 行 周辺 商業 工業施設 敷地面積 約 24 万m2 広大 都立公園 木場公園 施設 混在 近 鉄道 道路 橋 河川 構造物 影響 考慮 工事 進 見学会 現場事務所 集合 会議室 現場所長 工事概要 説明 後 場内 発信基地 移動 土砂 見学 防音 中 泥水処理施設 並 限 中 行 工事 大変 分 続 立坑 地下 移動 掘進 進 内 歩 見学会当日 最高気温 33 度 真夏日 地下 涼 快適 内部 歩 掘削断面 溶存 地層 途中 静電気除去用 用 対策 行 内 1 km 進 掘削 先頭 行 見学者 方々 興味深 機 観察 内 往復 後 会議室 戻 質疑応答 行 土圧 測量 多 質問 出 現場所長 地域住民 対 配慮 積極的 防音 外壁 発注者 東京都下水道局 君 掘進 進捗 表示 看板 設置 加 説明 見学会 LED 夜間照明 設置 防犯対策 取組 高 評価 第 35 回見!! 下水道工事 最優秀賞 受賞 広報活動 安心安全 工事 進 重要 実感 見学会 Vol.63 DOBOKU 11