資料 2-2
第2回 福岡市地下鉄七隈線延伸工事現場における道路陥没に関する検討委員会

事故原因の推定に向けた議論-メカニズムと要因分析-

1.

メカニズムの想定と要因の抽出・・・・・・・・・・P1

2.

各要因に関する分析・・・・・・・・・・・・・・・P3

平成29年1月21日（土）１ メカニズムの想定と要因の抽出
１.１ メカニズムの想定
今回の事故について、考えられる陥没事故の発生メカニズムを以下に示す。
想定メカニズム１

想定メカニズム２

想定メカニズム３

トンネル天端部の難透水性風化岩が、その上部に存在する未固結帯水砂層からの水圧や土圧に耐え切れず、トンネル天端部に緩みや亀裂が発生し、そこから地下水が噴出するとともに上部未固結砂層が流出し、地表面陥没に至った。

トンネル天端部の難透水性風化岩が、ブロック状に抜け落ちたため、局所的に薄くなり、その上部に存在する未固結帯水砂層からの水圧や土圧に耐え切れず緩みや亀裂が発生し、そこから地下水が噴出するとともに上部未固結砂層が流出し、地表面陥没に至った。

トンネル天端部の難透水性風化岩に潜在的な弱部があり、そこに局所的な水圧が作用し、それが水みちとなることで地下水が噴出するとともに上部未固結砂層が流出し、地表面陥没に至った。

概念図

概要要 因
（赤字：特に関連性が高い要因）

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難透水性風化岩の強度
難透水性風化岩の厚さ高い地下水位による影響
難透水性風化岩の耐力評価
導坑施工による影響
トンネル断面形状の影響
トンネル支保工の安定性
AGFの横断方向地山改良効果
AGFの縦断方向地山改良効果
計測管理や対策工の実施

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難透水性風化岩の強度
難透水性風化岩の厚さ高い地下水位による影響
難透水性風化岩の耐力評価
導坑施工による影響
トンネル断面形状の影響
トンネル支保工の安定性
AGFの横断方向地山改良効果
AGFの縦断方向地山改良効果
計測管理や対策工の実施••••••••••

難透水性風化岩の強度
難透水性風化岩の厚さ高い地下水位による影響
難透水性風化岩の耐力評価
導坑施工による影響
トンネル断面形状の影響
トンネル支保工の安定性
AGFの横断方向地山改良効果
AGFの縦断方向地山改良効果
計測管理や対策工の実施

１

１.2 要因の抽出
今回の事故について、考えられる事故要因を以下に示す。
地質・地下水に関する要因
要因１

要因２

設計・施工に関する要因
要因３

要因４

要因５

概念図
要因

難透水性風化岩の強度
難透水性風化岩の厚さ・物性値のバラツキの評価や潜在的 ・難透水性風化岩の上面位置、厚さな弱部の把握
や不陸の把握高い地下水位による影響の有無•難透水性風化岩層に水圧が作用•難透水性風化岩層の不陸により作用面が変動し局所的な荷重•水みちによる局所的な荷重

難透水性風化岩の耐力不足の可能性 導坑施工による影響の有無の有無
・先進導坑施工による緩みや亀裂の・上部帯水未固結砂層からの水圧に発生の可能性の有無
対する耐力不足の可能性の有無
・地盤改良等地下水対策の有無

設計・施工に関する要因
要因６要因７要因８要因９要因１０概念図―

要

トンネル断面形状の影響の有無
・扁平断面による影響の有無

トンネル支保工の安定性・吹付けや鋼製支保工の耐力・支保工脚部の支持力

因※委員会資料に一部誤記があったため、事実に基づき訂正した箇所を含む。

AGFの横断方向地山改良効果
・注入改良体の連続性
・注入材の地山への適合性
・鋼管の間隔や施工ずれの可能性の有無
・注入圧および量の管理

AGFの縦断方向地山改良効果
・改良体のラップ長・AGF拡幅方式の適合性
・鋼管の施工ずれの可能性の有無
・AGFによる水みち形成の可能性の有無計測管理や対策工の実施
・リスク想定と対応準備
・計測結果の把握と活用
・応急対策の選定と実施

２

２ 各要因に関する分析
２.１ 要因1：D2層の強度（１）D2層の物性値のバラツキの評価や潜在的な弱部の把握• 既往ボーリング等から、トンネル地山には脆弱な地層や断層、亀裂等が含まれ、かつトンネル天端付近はかつて地表となった履歴のある強風化層（D2層等）であることから、亀裂の分布・強度・透水性等の不均質性が確認された。
• D2層の内部自体も強度のバラツキが大きく、一部は岩盤とは言い難いほど軟弱であることがN値などからわかっていたが、局所的な弱部が及ぼすリスク評価は困難であったた
め、代表値によって安定性を評価した。
• 標準Ⅱ型部施工時の切羽観察や計測結果から逆解析等により地山物性値を再評価したが，不規則な弱層の分布等厳密な物性値の同定には限界があった。
このように複雑なD2層の物性値のバラツキや潜在的な弱部が、要因となった可能性がある。

D2層内でも、上部でN値10程度、下部50以上とバラツキがみられる
22E-221住-4
23E-421住-1

21住-221住-3

施工者提出資料より※委員会資料に一部誤記があったため、事実に基づき訂正した箇所を含む。

３

２.2 要因2：D2層の厚さ（１）D2層の厚さ
ボーリング調査結果に基づく３次元地質モデルによる想定地質では、大断面トンネル天端からD2上面までの離隔は、一部を除き2.0mを下回ることが想定されることから、D2の厚さが想定より薄かったことが、要因となった可能性がある。

図2.2.1 施工者提出資料

資料1-P.2

４

図2.2.2 施工業者提出資料※委員会資料に一部誤記があったため、事実に基づき訂正した箇所を含む。

資料1-P.6
５

２.３ 要因3：高い地下水位に対する影響の有無（１）D2層に作用する水圧の影響
当該区間の地下水位は地表面付近にあり、沖積・洪積の砂礫層内に帯水していることから、トンネル上部のD2層に高い水圧が作用する可能性やD2層の不陸により局所的な水圧がトンネルに作用する可能性が考えられる。このようにトンネル上部のD2層に水圧が作用したことが、要因となった可能性がある。

図2.3.1 福岡市提出資料P.20

図2.3.1 福岡市提出資料P.19
６

２.４ 要因4：D2層の耐力不足の可能性の有無（１）D2層の上部砂層水圧に対する耐力検討手法
FEM解析（全応力解析）により、地盤変位や部材の発生応力に着目した検討がなされ、トンネルの安定性を確認していた。
難透水層に作用する水圧を考慮した解析手法が確立していない
ため水圧に対する安定性評価が困難であったことが、要因となった可能性がある。

（２）地盤改良等地下水対策
福岡市地下鉄他工区のNATMの施工実績では、主に砂層の止水や風化岩盤部の地山強化を目的として薬液注入工が実施されているが、標準Ⅱ型部掘削時の計測結果等をもとに実施したFEM解析により、トンネルの安定性を確認したため、本トンネルにおいては止水のための薬液注入を実施しなかったことが、要因となった可能性がある。

遮水層評価モデルの例

図2.4.2 福岡市提出資料P.29

図2.4.1 福岡市提出資料P.20※委員会資料に一部誤記があったため、事実に基づき訂正した箇所を含む。

７

中比恵西・東工区

桜坂工区

図2.4.3 福岡市提出資料P.30

中比恵西・東工区

図2.4.5 福岡市提出資料P.34（３）他工法、掘削工法、補助工法の採用検討について• AGF工法での注入は地質によって必ずしも十分な改良が進まない場合があること、また、力学性は改良できても、遮水性については、局所的に改良できていない場所が少しでもあればそこから破壊に至る場合がある• 変形に対する認識は強いが「抜け落ち」に対する認識には乏しかったことが考えられる。
これらの考えが、要因となった可能性がある。
ただし、抜け落ちによりD2層が耐力不足となり破壊したのか、耐力不足であり破壊している過程で抜け落ちたのかは不明である。

図2.4.4 福岡市提出資料P.30※委員会資料に一部誤記があったため、事実に基づき訂正した箇所を含む。

８

２.５ 要因5：導坑施工による影響の有無（１）先進導坑施工による影響
先進導坑の計測データにより特に問題はないため、要因となった可能性は低い。

２.７ 要因7：トンネル支保工の安定性（１）吹付けや鋼製支保工の耐力104基を含め、陥没までの支保工は健全であり、耐力が不足したとは認められず、要因となった可能性は低い。

（２）先進導坑の計画
先進導坑の掘削においてもAGF等の補助工法が施工されているため、D2層の緩みや亀裂が発生した可能性は小さいと想定されることから、要因となった可能性は低い。

滲水D1（３）先進導坑からの地山補強
先進導坑からの地山補強は、先進坑自身の掘削に対するものは検討されており、先進導坑から本坑に対する地山補強は計画されていないが、このことが、要因となった可能性は低い。

D1～C2
D1

D1～C2
D1～C2
滲水

２.６ 要因6：トンネル断面形状の影響の有無（１）岩被りを確保するための断面扁平化
天 端 付 近 の 岩被 りを 確 保 す る た めに 、 内 空 断 面 の扁 平 率 を0.625から0.532としたため、大断面で概ね0.57以上とされる扁平率よりも小さくなったことが、要因となった可能性がある。

104基（11/7 昼勤）
第1回委員会資料 資料4-2（参考）p.6より（２）支保工の支持力、脚部沈下
地表面沈下も顕著な増加が認められず、支保工の支持力、脚部沈下も認められないため、要因となった可能性は低い。

第1回委員会資料

資料4-2（参考）p.19より

図2.5.1 施工業者提出資料
９

２.８ 要因8：AGF横断方向の地山改良効果（１）AGFの注入改良体の連続性
D2層の地山に対して、亀裂注入となっており、改良体が連続とはなっていない状況が確認されるため、要因となった可能性がある。

施工者提出資料より（３）AGF鋼管の間隔や施工ずれ

施工者提出資料より

ガイドセルと支保工の干渉により、標準と異なり本来は望ましくはないものの天端付近のAGF打設位置を10～20cm程度下げているが、大きなずれや鋼管間の間隔の広がりは認められず、要因となった可能性は低い。

（２）AGF注入材の地山への適合性
ウレタン系が選定されており、注入材の選定自体が要因となった可能性は低い。

施工者提出資料より※委員会資料に一部誤記があったため、事実に基づき訂正した箇所を含む。

施工者提出資料より
１０

２.９ 要因９：AGF縦断方向の地山改良効果（１）AGF改良体のラップ長
AGFは、根元を切断し改良長がラップすると考える最小拡幅方式が採用されているが、D2層の地山に対して、亀裂注入となっており、ラップ部の改良が連続とはなっていないことが想定され、このことは、要因となった可能性がある。

施工者提出資料より最小拡幅方式

施工者提出資料より（４）AGFの注入圧および量の管理
AGF区割りでの管理を行っていないが、注入圧および注入量での管理を行っており、要因となった可能性は低い。

（２）AGF拡幅方式の適合性
陥没箇所は、拡幅部のラッパ形状のすりつけ区間となり、他の部分と比べてラップ長が短く、さらに、根元切断される箇所でもあった。
D2層の地山に対して、亀裂注入となっており、ラップ部の改良が連続とはなっていないことも想定され、このことは、要因となった可能性がある。

施工者提出資料より施工者提出資料より

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（５）AGFによる水みちの形成
AGFは仰角6°で打設することにより、D2層下端から約1mにAGF先端が位置すること、施工時におけるAGFの削孔水状況等により、AGF施工時にはD2層を貫通していないと考えられる。よって、要因となった可能性は低い。

第1回委員会資料

資料4-2（参考）p.15（３）AGF鋼管の施工ずれ
大きなずれや鋼管間の間隔の広がりは認められず、要因となった可能性は低い。
（４）AGFの注入圧および量の管理
AGF区割りでの管理を行っていないが、注入圧および注入量での管理を行っており、要因となった可能性は低い。
施工計画書より施工者提出資料より※委員会資料に一部誤記があったため、事実に基づき訂正した箇所を含む。

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２.10 要因10：計測管理や対策工の実施（１）支保工応力増大に対する対応
105基の支保工応力は、事故直前には増大していたが、その把握は十分になされず、対策に遅れが生じた可能性がある。事故の要因となる可能性は低いが、何らかの対応がとれた可能性がある。

（２）AGF注入量・圧・範囲の確認（事前・施工中）
AGF注入圧および注入量での管理は行っていたが、試験施工を行っておらず、注入効果が十分に発揮される状況にあったかは疑問がある。
要因となる可能性は低いが、何らかの対応がとれた可能性がある。

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