フジタ技術研究報告第 47 号 2011 年

D 地山における ADECO-RS 的トンネル掘削
野 間 達 也 ＊１ 浅 田 浩 章 ＊１
三河内永康
概＊１

土 屋 敏 郎 ＊2

要

従来のトンネル掘削において、D 区間では掘削工法としてショートベンチカット工法を採用し、切羽の自立が困難な場合できるだけ掘削断面を小さくすることにより切羽を安定させることが主流であった。ここで、イタリアで開発された ADECO-RS 工法は、積極的に切羽前方を鏡ボルトで改良し、切羽前方も壁として支保効果を作用させ、軟弱な地山でも全断面掘削を採用しており、海外における実績は豊富なものの我国では種々の制約により本格的な導入は見送られてきた。
本報告は、ADECO-RS 工法の導入に比較的容易な条件のトンネルにおいて、部分的に ADECO-RS 的施工を試験施工した
結果について示す。

Tunnel excavation with advance core reinforcement in D-type groundby using ADECO-RS method

Abstract

In Japan, the excavation of D-type ground is performed using a half face with short-bench method
based on NATM. This keeps the tunnel face stable by dividing it into two sections. The ADECO-RS
method, developed in Italy, can be used for full-face excavation even in weak ground by improving
soil in advance of the core using face reinforcement bolts. Although the ADECO-RS has been applied
to many tunnel excavation projects in other countries, it has not yet been applied to Japanese tunnel
excavation projects.
In this paper, the results of a pilot project to excavate a part of a tunnel by using ADECO-RS
approach in a D-type ground where the ADECO-RS can be easily applied are discussed.

キーワード： ADECO-RS、長尺切羽補強*１

建設本部土木エンジニアリングセンター

*2

東北支店

－65－フジタ技術研究報告 第 47 号

§１．はじめにとなる点などが考えられる。
ここで、今回取り組んだトンネルには、ウォータータイト

従来のトンネル掘削において、D 区間では掘削工法ととする区間があり、この部分についてはロックボルトを打設してショートベンチ工法を採用し、切羽の自立が困難な場しない設計となっており、さらに技術提案により切羽に鏡合できるだけ掘削断面を小さくすることにより切羽を安定ボルトを打設する計画としたため、ADECO-RS 工法を比させることが主流であった。しかしながら最近は、自立性較的容易に導入できる条件となった。ただし、切羽前方の劣る切羽でも鏡ロックボルトや鏡吹付けを併用することの押出し量を事前に計測して鏡ボルトの打設本数に反映により断面を大きくすることが可能となり、マイクロベンチさせるまでは至らず、また予想よりも地山が良好であった

等による D 区間の施工により断面の早期併合が可能となためインバートの早期併合も実施しなかったため、完全なってきた。

ADECO-RS 工法の導入とはいえず、「ADECO-RS 工法

ここで、イタリアで開発された ADECO-RS 工法は、積極的施工」の報告となる。なお、ADECO-RS 工法でも曲面的に切羽前方を鏡ボルトで改良し、切羽前方も壁として切羽の採用を基本としている。

支保効果を作用させ、軟弱な地山でも全断面掘削を採用している 1)。さらに、今田は切羽を安定化させるためには切羽の形状を直立や核残しのような凸型の切羽ではなく、§３．地質および支保パターン凹型となる曲面切羽の採用を推奨している 2)。
本報では、ADECO-RS 工法を意識して、D 地山におい対象としたトンネルは圏央道笠森トンネルその 2 工事であてロックボルトを打設しないパターンを対象とし、鏡ボルトり、図 1 に示すようにトンネル延長 L=620ｍのうち到達側により前方地山を改良した後、試験的に全断面掘削を採74m はウォータータイト（WT）区間となっている。本工区の用した。この中でも、直面切羽と曲面切羽で施工した場合地質は第四紀上総層群に属する固結度の低い笠森砂質泥の施工性・計測結果の比較、および鏡ボルトで補強しな岩層（Kms 層）を主体としているが、トンネル断面より上側かった区間との計測結果の比較について示す。

（本工区では 0.2～1.0D）に透水性の高い万田野砂礫層

さらに、D 地山を全断面掘削した場合の施工性や、サイ（Mdl 層）が存在しており、トンネル中央に進むにつれて切クルタイムについても述べる。

羽面まで出現する。この笠森砂質泥岩層と万田野砂礫層地山の地山物性値を表 1 に示す。
本工区では大きく４つ（DⅢ、DⅠ、DⅠF、W-D1F）の支§２．「ADECO-RS 工法的施工」とは保パターンに分類されるが、ここでは本工事特有の DⅠF とW-DⅠF について示す（図 2）。DⅠF はトンネル上部から砂ADECO-RS 工法とは、イタリアで開発された工法であり、層までの離隔が少なくなる地点から設定されている支保パターンである。肩～天端部のロックボルトを廃し、GFRP によ

我国の標準工法である NATM との比較を以下に示す。
NATM の特徴は、前方地山の挙動は計測せず掘削後る注入式長尺先受け工（L=13.65m×27 本×@8.0m）と水抜の挙動を A・B 計測により把握する、支保としてはロックボきボーリングを併用した補助工法により、切羽前方の緩みルト・吹付けコンクリート・鋼製支保工を採用する、対象地抑制を行なう計画となっている。W-DⅠF は WT 区間に設山が軟弱または崩壊しやすい場合、ベンチカット工法を定されている支保パターンである。完成後、トンネル内に地採用するなどの点にある。

下水を取り入れないために、ロックボルトは打設されず、イ

これに対して ADECO-RS 工法は、掘削後の挙動とともンバート部を含めて全周防水シートを施す構造としている。に前方地山の押出し量を計測により把握し、この結果を補助工法として、GFRP による注入式長尺先受け工と水抜き鏡ボルトの打設本数に反映すること、切羽前方を補強しボーリングの他、注入式長尺鏡ボルト（φ76mm 溝付き鋼管切羽にも支保効果を期待すること、支保部材としてはこのタイプ、L=13.65m×11 本×@8.0m）を追加した。

切羽および吹付けコンクリート、鋼製支保工を使用しロッDⅠF 区間はベンチ長を 3～5m とするマイクロベンチによ

クボルトはほとんど用いないこと、どのような地山でも全断り施工したが、切羽は安定し天端沈下等の変位も 10mm 以面掘削を基本とし、掘削後可能な限り早期にインバートを下であり、さらに W-D1F 区間は前述の通り鏡ボルトにより切打設すること、などが挙げられる。

羽前方の安定性が担保されるため、W-D1F 区間は部分的

このうち、我国の導入における最大の課題となる点は、に全断面掘削とする試験施工とした。さらに、直面切羽と曲NATM を標準設計としているためロックボルトはほとんど面切羽の効果の差異を検証するために、全断面掘削の試の場合打設する必要があり、これを省略した施工は困難

験区間を両者で施工して比較を行った。本報における－66－

D 地山における ADECO-RS 的トンネル掘削

図 1 笠森トンネルの地質縦断図
表 1 掘削対象地山の物性値
一軸圧縮強度Sc (MPa)
2.0-

粘着力
c (MPa)0.70.025

内部摩擦角
φ (degree)
2040

変形係数
E (MPa)26050

ポアソン比0.30.35

注入式長尺先受工

7850

注入式長尺先受工
注入式長尺先受工

ロックボルトロックボルト8050

砂質泥岩層(Kms)
砂礫層(Mdl)

単位体積重量3γt (kN/m )1919鏡ボルト

図 2 対象断面の加背割り
W-D1F 区間の計測結果等はこの試験施工した全断面掘削の区間を示している。なお、対象区間の土被りは 30m 程度

4.1 試験施工範囲と計測機器の配置
試験施工は DⅠF～W-DⅠF の 56m 間で CASE.1～3 にである。

区間割りして行い、各区間に切羽前方変位計･長尺鏡補強工ひずみ計･長尺先受工ひずみ計を設置した（図 3）。ここで、前述したように ADECO-RS 工法では掘削前に切羽の§４．計測方法・計測結果および考察押出し量を計測し、鏡ボルトの打設量を定量的に決定するのであるが、今回採用した切羽前方変位計は計測器先端

ここでは、通常の A・B 計測の他に、曲面・直面切羽と切の固定点にデータロガーを埋設し、掘削終了後データを回羽前方補強との関係を定量的に把握するために、以下に収するタイプのため、本来の ADECO-RS 工法とは異なる。

示す計測を実施し結果を検証した。

図 3 試験施工範囲と計測項目－67－フジタ技術研究報告 第 47 号

200

鏡ボルト軸力（ kN）

NATM 標準
150

100500- 12-10-8-6-4-20

相対切 羽距離（ｍ）
11.0(m)10.0(m)9.0( m)8.0(m)

7.0(m)

6.0(m)

5.0(m )

4 .0(m)200

鏡ボルト軸力（kN）

ADECO 曲面
150

100

500-1 2-10-8-6-4-20

相対切羽距離（ｍ）
11.5(m)10.5(m)9.5(m)

8.5(m)

7.5(m)

6.5(m)

5.5(m)

4.5(m)2 00

鏡ボ ルト軸力（kN）

ADECO 直面
1 50

1 00500-12-10-8-6-4-20

相対切 羽距離 （ｍ）
11. 0(m)10.0( m)9.0(m)

8.0 (m)7.0(m)

6 .0(m)5.0(m )

4.0(m)

図 4 鏡ボルト軸力測定結果
軸力が発現を始める深度はほぼ切羽前方 5～4m であり、4.2 鏡ボルト軸力測定結果
図 4 に鏡ボルト軸力測定結果を示す。図に示されるように、

3～2m で軸力のピークを迎える。切羽直近 1～0m の深度で軸力値、軸力発現深度（≒ゆるみ深さ）ともに NATM 標準＞

はボルト定着長がなくなるとともに変位を伴って切羽側へ応ADECO 直面＞ADECO 曲面となっている。ただし、NATM力開放され軸力は減少する。この傾向は前述の切羽前方標準では鏡ボルトの打設はなく鏡ボルトの効果は測定に使変位データとほぼ一致している。

用した中央 1 本であるのに対し、WT 区間では 11 本の鏡ボADECO 曲面切羽と直面切羽を比較すると、直面切羽のルトを打設することより応力を分担しているため、単純に相ほうが軸力値、発現深度ともに若干大きい。このことは、切互比較することはできないものの、鏡ボルトによる効果は相羽形状の違いによる前方のゆるみ抑制に対しては直面切対的に発揮されていると考えられる。

羽より曲面切羽のほうに優位性があることを示唆している。

－68－

D 地山における ADECO-RS 的トンネル掘削

長尺先受け工曲げひずみ（×10-6）300.0

NATM標準200.0100.00.0-100.0-200.0-300.0-10 -9-8-7-6-5-4-3-2-10123456789101112131415161714151617

相対切羽距離 （ｍ）
12(m)

11(m)

10(m)

9(m)

8(m)

7(m)6(m)5(m)

ADECO曲面-6

長尺先受け工曲げひずみ（×10 ）

300

200

1000-100-200-300-10 -9-8-7-6-5-4-3-2-1012345678910111213

相対切羽距離 （ｍ）
12(m)

11(m)

10(m)

9(m)

8(m)

7(m)

6(m)

5(m)

ADECO直面-6

長尺先受け工曲げひずみ（×10 ）

300

200

1000-100-200-300-10 -9-8-7-6-5-4-3-2-10

1234

5

6

78

9

1011

12

13141516

17

相対切羽距離 （ｍ）
12(m)

11(m)

10(m)

9(m)

8(m)

7(m)

6(m)

5(m)

図 5 先受け工ひずみ測定結果
工位置より大きく切羽前方を掘削しているため、この時点で4.3 先受け工ひずみ測定結果

上部にゆるみが発生し先受け工に曲げひずみが生じてい図 5 に先受け工ひずみ測定結果を示す。図に示されてるものと推察できる。

いるように、切羽前方で生じるひずみの発生深度に明確な差異が認められる。先受け工に曲げひずみが作用する深すなわち、ADECO 曲面切羽では、切羽の前方の変位は度は ADECO 曲面＞NATM 標準＞ADECO 直面であり、抑制するが切羽の周囲は穏やかに応力を緩和させている

ADECO 直面では鏡ボルトによる切羽前方コアの改良により、のに対し、直面切羽では、掘削により一度に応力を開放さ鏡の押出し変位に加えて切羽前方で生じる先行（鉛直）変せるため、隅角部などに応力を集中させる可能性があると位も効果的に抑制していることが確認できる。一方 ADECO考えられる。

曲面切羽では鏡ボルトの効果は同様と考えられるが、支保－69－

フジタ技術研究報告 第 47 号

4.4 計測結果のまとめ
１）曲面切羽は、直面切羽と比較すると切羽前方の緩みを拘束している可能性が高い。
2) 切羽周辺の挙動を見ると、曲面切羽は直面切羽と比較すると応力を緩和させている可能性が高い。
3) 羽前方変位結果については、本報では測定結果を割愛するが、変位量は NATM がわずかに大きい傾向が認められるため、ADECO では曲面、直面ともに鏡ボルトの変位抑制効果が発揮できているものと推察できる。
写真 1 曲面切羽形成状況§５．施工状況
トンネル掘削には油圧式切削機（ツインヘッダ）を主体と二次吹付し、部分的に大型ブレーカも併用した。

17%

支保工

曲面切羽の曲率については、欧州におけるこれまでの実績をふまえ最大凹部を約 0.15D となる 1.5m とし、トンネル掘削金網

合計

13%

260 分

中心より円滑な曲面を形成した。切羽整形後の状況を写真

35%

8%

1 に示す。

ずり出し
一次吹付

掘削時には油圧式切削機の使用により作業員が切羽27%内のオーバーハングとなる部分に立ち入る必要が無く、掘削地山も Kms 層のみであったため自立していたこと、また

図 6 サイクルタイムの一例

鏡ボルトが打設されており掘削後直ちに鏡吹付けを実施したこと、などにより掘削時の安全性に特に問題は認められ参考文献なかった。これより、今回の様な地山条件では、「ADECO-RS 工法的施工」は十分可能であり、軟弱地山に対しても全断面掘削が可能となる本工法の採用により大型

1)

Pietro Lunardi ： Design and Construction ofTunnels

機械の導入などによる有意性が明らかとなった。

Analysis of Controlled Deformation inRock and Soils

図 6 に今回施工したサイクルタイムの一例を示す。

(ADECO-RS)，Springer, 2008.

2) 今田徹：変化するトンネル技術 ＮＡＴＭ後の動向」，ＪＩＣ
Ｅリポート，第 14 号，pp.74～79，2008.

§６．おわりに
ひ と こ と設計より ADECO-RS 工法に取り組み易いトンネルに対しADECO-RS 工法を国内にそのまま導て「ADECO-RS」的施工を実施し、施工性について確認し入することはまだ難しいが、部分的にた。また、曲面切羽と直面切羽の差異についての比較も行でも技術移転していければと考えていい、曲面切羽の有効性について示唆が得られる結果となっます。

た。
ただし、今回の掘削対象地山は切羽の自立性が高く、
野間 達也

さらに軟弱な地山における ADECO-RS 工法の施工法の確認までは至らなかった。ADECO-RS 工法の真価はこのような地山で発揮されるため、今後何らかの方法でこのような地山に対する適用性を確認したいと考えている。
謝辞
曲面切羽形成は Rocksoil 社の Mr. Claudio DE GIUDICIの指導によるものであり、記して謝意を表します。

－70－