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助成・表彰・審査制度 / 国土技術開発賞

    • 第3回国土技術開発賞

入賞(選考委員会委員長表彰)

TBMによる小断面トンネルの合理化施工システム (第3回国土技術開発賞 入賞)

ミッション施工性の向上等により工期を短縮する
応募技術名称TBMによる小断面トンネルの合理化施工システム
副題自動吹付ロボットを搭載したTBMによる高速施工システム
応募者名佐藤工業(株)
技術開発者佐藤工業(株) 高道利光
        名村 均
        佐々木俊明
        今岡彦三

技術の概要

1.技術開発の背景と目的

 導水路トンネルや大断面トンネルの先進導坑に代表される小断面トンネルの建設では、安全で高速施工が可能なトンネルボーリングマシン(TBM)による施工が期待されその適用実績も増加しています。

 しかし、TBM工法は、支保・運搬・掘削の各要素において、技術的に未成熟な部分が存在しており、とくに小断面トンネルの施工では、システム的に合理化されていない面も多く残されています。本開発はその問題点を抽出し、特に支保・運搬において技術的に施工の改善を行い、掘進速度を飛躍的に向上させたものです。

2.技術の内容

 以下の3つの技術を開発・採用し、掘進速度の向上を図りました。

  1. 自動吹付けシステム:吹付けロボットおよびこれを制御する技術を開発し、吹付け作業の機械化による完全無人化を実現しました。
  2. 新ずり搬出方式による複線レール工法:ベルトコンベアをパンタグラフ式のコンベア受け台車と特殊ずり鋼車で支持しながら掘削ずりの積込みを行う方式を考案し、小断面トンネルにおいても複線レール工法によるずり搬出を可能としました。
  3. TBM機械データによる新地山評価システム:掘削に要したエネルギー値をTBMの機械データから算出し、切羽の地山状況の把握や支保パターンを決定するうえでの地山評価の指標の1つとしました。

3.技術の効果

 小断面トンネルにおいては作業スペースの都合より、掘削完了後に覆工施工が行なわれていましたが、自動吹付けシステムにより掘削と吹付けによる覆工の同時施工が可能となり工期短縮が図れました。また、小断面においては一般的に採用される搬出効率の悪い単線レール工法や流体輸送にかわり複線レール工法を採用したことで掘削ずりの搬出と資材搬出入が同時にかつ連続的に行え、掘削待機時間が減少し工期の短縮が図れました。さらに、切羽が直接観察できないTBM掘削において地山状況を掘削エネルギー値としてリアルタイムに把握でき、掘削中に支保パターンの選定が可能となり迅速な支保材料の搬入が可能となりました。本開発により当時のトンネル掘削における月進行記録を更新しました。

4.技術の適用範囲等

  • TBM工法を採用するトンネル施工
  • TBM工法以外の小断面トンネル施工(新ずり搬出方式による複線レール工法)
  • 立坑の施工や下水道などのリニューアルにおける吹付け作業(吹付けシステム)
  • 適用実績 新大長谷第一発電所建設第1工区(導水路トンネル)工事