ソイルセメント鋼製地中連続壁工法による自立式道路擁壁の施工○（株）間組

賛助団体

佐々木

順一

（株）間組

正会員

佐久間

誠也

（株）間組

賛助団体

前田

博司

澤村

祐介

佐清工業（株）１．はじめに仙台市が整備を進めている都市計画道路北四番丁大衡線は、仙台都市圏における交通体系の骨格形成や、慢性化している交通渋滞の解消が期待される最重要路線のひとつである。当工事箇所は、掘割式の計画道路に近接して家屋が密集して立ち並んでいるため、仙台市では薄壁化・本体利用可能なソイルセメント鋼製地中連続壁を日本で初めて採用し、当企業体が施工実績を修めた。
２．工事概要
本工事はソイルセメント鋼製地中連続壁工法により自立式の道路擁壁（延長約135m、最大高さ約９m）を構築する工事である。ＴＲＤ工法によりソイルセメント壁を原位置にて混合撹拌して造成し、鋼製地中連続壁用鋼材（NS-BOX）を建込み土留め壁を施工後、前面を掘削し擁壁（本体利用）とする道路改良工事である。
(1) 地質概要

図－1

工事地点はJR仙山線北山駅より東北方へ約 500mの仙台市山手町地内に位置す

標準図る。付近の地質は、主に新第三紀漸新世に形成された竜の口層（Ｔ）と称される岩盤層が広く分布する。岩層としては砂質凝灰岩～シルト質凝灰岩である。竜の口層の岩盤強度にはばらつきがあり、軟岩部分（Ｄ級）では一軸圧縮強度１N/mm2程度、中硬岩部（CL～CM級）では５～７N/mm2程度である。鋼製連壁による自立式の道路擁壁が成り立つのも鋼製連壁の根入れ部が軟岩であること。背面の地下水
位を水抜き孔により低下させ、鋼製連壁に作用させないことによる。標準断面図
を図－１に示す。
(2) 周辺環境（近接施工）

写真-１ 近接施工状況

ソイルセメント鋼製地中連続壁の施工位置と民地境界との離隔は最小で17.5cm 民家壁とは 1m 程度しかない状況である（写真-１）。
３．施工状況
(1) 掘削精度の管理
地山掘削時、カッターポスト内部に装着した多点傾斜計からの信号をＴ
ＲＤ施工機運転席にあるポストフォルムモニター（ＰＦＭ）画面に表示、

図-２

1/250 の管理基準値を外れた場合、赤く警告表示となり変位量が小さい内に修正掘削す

ｿｲﾙｾﾒﾝﾄ鋼製連壁の標準構造
始点側

終 点側

ることで掘削精度を管理した。

面 外 方向－＋面内方向(2) 芯材の建込み精度
芯材（NS-BOX）はＨ形鋼４辺にメス形かん合部を有するＧＨ－Ｒとオス形かん合部を有

＋

芯材

－

するＧＨ－Ｉから構成され、それぞれの部材をかん合しながら施工する必要がある。このTR D 壁ようなかん合継手を有するので建込み精度がよく、かつ止水性が高いので地下壁の本体利
面外方向変位量

面内方向変位量用が可能となる。特に基準となる芯材の建込み精度は以降に連続する芯材の建込み精度に変位量（cm）

変位量（cm）

連鎖する。そのため、挿入式傾斜計の測定が出来るようガイドパイプを取付けて、Ｘ，Ｙ-10 -50２方向の建込み精度測定を実施した。基準芯材の建込み精度を図－３に示す。TRD工法の

0

5

-10
0

10

0

-5

0

5

10

0

本工事では当初850mmの掘削溝に700mmのNS-BOXを建込んだが、NS-BOX先端が岩盤に引っ

5-1

計 測 深 度 （ m）

1/500で非常によい精度であった。写真－２にNS-BOXの建込み終了後の天端状況を示す。

計 測 深 度 （m）

一般的なH形鋼建込み精度は1/250であるが、本工事の一般部のNS-BOXは面内1/250、面外50かかる傾向があったため掘削幅を900mmに変更して掘削攪拌を行なった。ソイルセメント
造成最大深さは17.5mでNS-BOX（長さL=14.25m）とＨ形鋼（長さL=2.0m）を事前に継いで

10
-2

10

2

１本として全長16.25mの部材を建込んだ。午前中にソイルセメント造成、午後にNS-BOX
建込みという作業日程を繰り返して工事を進め、平均５～６本／日のNS-BOXを建込んだ。

図-３

基準芯材建込み精度

(3) 擁壁部の前面掘削および NS-BOX の変形
擁壁部の前面掘削の状況を写真－３に示す。最大擁壁高さ約９m の NS－BOX 頂部の設計変位量は 29mm（許容変位量 30mm）として設計された。施工途中の変位量は14mm であったが、この値が観測された時期は、降水量が多く背面水位は GL-3.5m まで上昇していた。水位は次第に GL-6m に減少し変位量も 12mm 程度と縮小した。
NS-BOX には水抜き管を擁壁中段と下段の２段に 1.4m 間隔で取り付けることで背面水位を低下させ設計上水位は床付け以下としていた。なお、NS－BOX の表面はセメント成型版を取付け最終仕上げ（写真－４）を行い，その時の変位量は 15mm であった。実測変位量が設計値より少ない理由として土質定数を安全側に評価した結果と考えられる。
写真－２

写真－３

鋼製連壁の前面掘削後の状況

NS－BOX建込み後の天端状況

自立式擁壁完成状況

写真-４(4) 分散剤による発生泥土の低減
ソイルセメント壁の構築において発生する掘削泥土を低表-１減する目的で、分散剤（レオフローA1000）を適用した。
分散剤の添加により、ソイルセメントの流動性を確保した
上で水セメント比を下げ、泥土の発生量を低減するものである。基本配合および分散剤を用いた低減配合を表-１に示す。
配合設計において約 18%の発生泥土低減目標を設定し、必要以上に掘削液を注入しないように管理を行い 18%の低減を達

基本配合
低減配合
低減量

セメ
ント
kg/m3
275
250
25

*注入量低減

水
kg/m3
933
750
183

配合表

ﾍﾞﾝﾄﾅ
ｲﾄ
kg/m3
30
30
0

分散
剤
kg/m3
0
2.5
-2.5

Ｗ／
Ｃ
%
339
300
-

注入
量
㍑/m3
1,034
843
191

191 / 1034 = 0.18

成した。本工事におけるＴＲＤ工法の施工サイクル図-４に示す。
①前日の先行掘削②掘削撹拌造成・③先行掘削④ｶｯﾀｰﾎﾟｽﾄ養生

からの戻り掘削

NS-BOX 建込み（ｶｯﾀｰﾎﾟｽﾄ退避）①～③の繰り返し

先行掘削部

先行掘削部
NS-BOX 既造成部

NS-BOX

NS-BOX

図-４

先行掘削部
NS-BOX

施工サイクル

４．あとがき仙台市（当現場）のように比較的浅い部分から岩盤等の硬質な地盤が存在する地域において自立式の擁壁は有効である。自立式の擁壁には高い曲げ剛性が要求されるため、従来深礎杭と鋼製の横矢板を組み合わせた工法が多く採用されてきた。しかし今回のように擁壁背面に施工ヤードが設けられない場合、薄い壁でありながら高い剛性の壁を構築できる本工法は特に有効であり、施工面からも実証された。従来のコンクリート充填型の鋼製連壁工法と同様な床版接合法が可能であることから、今後地下駅、地下道路の壁体本体利用の構造物に採用することで、さらに利用価値を高めることが期待できる。

特集

都市土木

施工研究

狭隘地における
大深度地下連続壁の施工
CSM 工法クアトロサイドカッタ機の開発と品川線大橋連結路工事への適用
首都高速道路（株） 東京建設局 大橋建設グループ 工事長 原田哲伸
（株）間組 関東土木支店 大橋出張所 井上隆広
岩倉孝之

はじめに

線の建設を進めています。中央環状品川線は、
高速湾岸線から 3 号渋谷線間を連携し、中央
環状新宿線（山手トンネル）に接続する延長約

現在、首都高速道路（株）では中央環状品川
図１ 中央環状品川線および大橋連結路の概要

8

JOURNAL for CIVIL ENGINEERS 2009.4

9km の地下トンネルであり、このうち本工事は

大橋ジャンクションへの連結路を開削工法およ④地上避難出口：掘削深度 50m、掘削径φ 5.1m

び非開削工法により構築するものです（図 1）
。

⑤そ

の

他：道路床版工、耐火工

開削工事は、幹線道路（国 246 号、山手通り）
を結束する山手通り支線に位置し、作業帯を占用して大規模な地下連続壁を構築する必要があ

2 施工対象（土留め壁）ります。しかし、道路幅員が狭い上に沿道には「クアトロサイドカッタ機」は、シールド発進

商店等が隣接しており、施工に当たっては「1立坑の土留め壁の構築に適用しました。当該立車線規制のみの狭隘な作業帯で施工が可能であ坑では上下 2 段の大断面シールドを施工するたること」、「周辺住民に与える圧迫感が小さいこめ、強度および剛性の高い土留め壁が必要であと」、「硬質地盤でも施工が可能であること」がり、等壁厚ソイルセメント地下連続壁を採用し課題になりました。そこで、これらの施工条件ました。土留め壁の諸元を以下に示します（図を満足する工法として施工者からの技術提案を2）。

評価し、作業幅 6m 以内で大深度ソイルセメン

・壁厚：900mm（等壁厚ソイルセメント地下

ト地下連続壁の構築が可能な CSM 工法「クア連続壁）

トロサイドカッタ機」を本工事において採用し・芯材：H-700×300×13×24（間隔：600mm）

ました。

・壁長：35.5m

本稿では「クアトロサイドカッタ機」の概要と施工状況について報告します。

・施工延長：約 38m（17 エレメント）

3 土質条件施工地点の地質は、新第三紀鮮新世～第四紀
更新世の上総層群の泥岩（Kc）を基盤岩とし、工事概要その上位に第四紀更新世武蔵野礫層（Mg）、東
京層砂質土（Tos）、
粘性土（Toc）、
東京礫層（Tog）
および埋め土、ローム層、凝灰質粘性土などの

1 全体概要工工事
事

場

地表層（B）が分布しています。

名：中央環状品川線大橋連結路工事

特 に、 泥 岩（qu ＝3N/mm2 程 度 ） は GL－

所：東京都目黒区青葉台二丁目～

13m 以深に厚く堆積しており、土留め壁の施工

大橋一丁目
発

注

者：首都高速道路
（株）

施

工

者：
（株）
間組

工

期：平成 19 年 5 月 22 日～平成
25 年 6 月 30 日

工

事

①開

内

削

容：大橋連結路方法として硬質地盤での施工性、経済性に優れた工法を選定する必要があります。

4 施工環境
当該工事現場は、歩道を含めた道路幅員が22 m と狭いうえに、沿道には飲食店や商店、（上層）
L ＝550m

集合住宅等が隣接しているため、施工に伴う交（下層）
L ＝540m

通渋滞や周辺に与える圧迫感、騒音、振動など

部：延長 55m、掘削幅 13 ～
20m、掘削深度 33m②シ ー ル ド 部：延長
（上層）
475m、
（下層）

について慎重に配慮する必要があります。
そこで、現況 4 車線のうち 3 車線（大井方向
1 車線、大橋方向 2 車線）を確保し、常設作業

450m、シールド外径φ9.7m

帯（幅 6 m ×延長 60 m）で昼間に土留め壁の③切 開 き 部：延長
（上層）
210m、
（下層）
180m

施工を行うことが条件となります（写真 1 ～写
特集●都市土木9図２ 立坑概要図

写真２ 作業帯状況

CSM 工 法「 ク ア ト ロ
サイドカッタ機」

1 CSM工法の概要
CSM 工法とは、水平多軸型地下連続壁掘削機と同様の水平多軸回転カッタ（Cutter）
を用い、土（Soil）とセメン
ト系懸濁液を原位置で攪拌混合（Mixing） し て 等 壁 厚 のソイルセメント壁体（土留め
壁・遮水壁等）を造成する工
真 2）。
以上の施工条件を踏まえ、コンパクトな機械法です（図 3）。

その特長には原位置土攪拌混合工法の特長にで、硬質地盤に大深度ソイルセメント地下連続

加え、以下のような点があります。

壁を構築できる、「クアトロサイドカッタ機」の①水平多軸回転カッタの高い掘削性能により、採用に至りました。

岩盤や硬質地盤においても先行削孔等の補助工法が不要もしくは軽減できます。
図３ ＣＳＭ工法概念図

写真１ 施工環境（工事着手前）

従来工法（オーガ攪拌方式）

CSM 工法10

JOURNAL for CIVIL ENGINEERS 2009.4

②エアブロウを併用した高速回転カッタにより、高い攪拌性能を有しています。

ツにおいて開発され、2004 年に BCM3 型が、続いて同方式の BCM5 型が日本に導入されま③等壁厚のソイルセメント壁が造成されるので、芯材配置を任意に設定でき、設計の自由度が高まります。

した。
しかし、ケリーバー方式の CSM 機は、大深度を施工する場合にケリーバーを長くする必要④壁体がパネル状に造成されるため小さな円形立坑の施工が可能です。

があり、施工機械の大型化が避けがたく、おのずと掘削深度に限界（35m 程度）がありました。

⑤壁体の接続は止水性の高いカッティングジョ
イントとなります。

そのため吊下げ方式の開発が進められ、大深度施工が可能な BCM10 型が、試験施工を経て日⑥カッタ部に内蔵した傾斜計により、リアルタ
イムでの掘削精度確認が可能です。

本に導入されました（2005 年）。
掘削深度は従来機に比べ大幅に深くなり、機2 「クアトロサイドカッタ機」の開発経緯

械高さ 15m、機械長 9.5m と小型化されまし
たが、都市部での施工を想定した場合、さらな

表 1 に CSM 機の種類と実績を示します。

る小型化が望まれました。そして、コンパクト

ケリーバー方式の CSM 機は 2003 年にドイ化された（機械高さ 6.5m）クアトロカッタ機（低表１ ＣＳＭ機の種類と実績
種

ケリーバー方式

類

２カッタ

吊り下げ方式
２カッタ

クアトロカッタ（４カッタ）

2004 年

2005 年

2006 年（サイドカッタ：2007 年）

1台

2台

0 台（海外 2 台）

2 台（サイドカッタ：1 台）BCM3 型

BCM5 型

BCM10 型

BCM5 型

0 ～ 80kN ･ m

0 ～ 45kN ･ m

機械姿写真

開発年：日本導入年度
国内保有台数カッタ
ベースマシン

型式

2004 年

トルク 0 ～ 30kN ･ m 0 ～ 45kN ･ m
機械高～ 35 ｍ程度～ 35 ｍ程度

機械長

10 ｍ程度

10 ｍ程度

掘削深度（実績最大深度）約 15 ｍ（CBC25） 約 6.5 ｍ（サイドカッタ：約 8.6m）
9.5 ｍ程度～ 35 ｍ（20 ｍ）～ 35 ｍ
（31 ｍ） ～ 60 ｍ（60 ｍ）

8.0 ｍ程度～ 65 ｍ（60 ｍ）

掘削壁厚

500 ～ 700mm

500 ～
900mm

640 ～ 1,200mm

500 ～ 1,200mm

掘削幅

2,200 mm2,400mm2,800mm2,400mm施工実績（試験施工除く）

3件（海外 19 件）

4 件（海外 33件）

1 件（海外 7 件）

11 件（海外 0 件）

2008 年 12 月末現在：バウアー工法研究会調べ（バウアーマシーネン社製機械のみ）
特集●都市土木11

写真３ 旋回中のカッタ

写真４ 姿勢制御装置

写真５ 「クアトロサイド
カッタ機」の稼働状況

図４ 「クアトロサイドカッタ」の特長《サイドカッタへの改良のポイント》

12

JOURNAL for CIVIL ENGINEERS 2009.4

空頭対応型）が 2006 年に開発されました。

1 施工サイクル

さらに今回、（株）間組は上部旋回台を設けて、標準的な施工サイクルの実績を表 2 に示しま

カッタをベースマシンのサイドに配置すること
により、狭隘地（作業幅 6m 以内）での施工がす。

可能な「クアトロサイドカッタ機」を考案、製本工事は、大深度、硬質地盤での施工である

作をバウアーマシーネン社に依頼し、本工事にため掘削に長時間を要するうえに、作業帯が狭導入しました。

小であることから芯材の継手が多く、建込みに長時間を要します。そこで、施工途中のセメン

3 「クアトロサイドカッタ機」の特長

ト固化によるトラブルを避けるため、掘削と造「クアトロサイドカッタ機」は従来のケリー成を個別に行う 2 サイクル施工を適用しまし

バー方式に加えて次の特長があります。

た。

①ホースドラムを利用した吊下げ方式の採用に

2 サイクル施工とは、1 サイクル目にベントより大深度（最大 65m）施工が可能です。

ナイトを主体とする掘削液により地山を泥土状②転倒に対する安定性が高く、また周辺環境ににほぐし、2 サイクル目でセメント固化液を素対して圧迫感を与えません。

早く混練して、フレッシュなソイルセメントに③ 4 カッタ化により方向制御および掘削・撹拌

芯材を建て込む方法です。

性能が向上します（下部カッタは掘削・撹拌

2 掘削・固化液の配合

機能を、上部カッタは撹拌機能およびカッタ
引上げ時の抵抗低減機能を有しています（写2 サイクル施工における掘削・固化液の配合の考え方を図 5 に示します。ここで、
（Ⅰ）掘

真 3）
）
。
④リアルタイムモニタによる掘削精度確認に加削液と地山が均質に混練され、排出スラリーとえ、カッタ部に姿勢制御フラップを装備して残留スラリーは同一配合になる、（Ⅱ）固化液とおり、壁直角方向およびねじれ方向の掘削精残留スラリーは均質に混練され、排出ソイルセ

度が向上します（写真 4）。

メントと残留ソイルセメントは同一配合になる⑤低空頭、狭隘地での施工が可能です（図 4）。

と考えています。
表 3 に実施した配合を示します（設計基準強ク ア ト ロ カ ッ タ 機 ：機械高 6.5m
クアトロサイドカッタ機：機械幅 4.4m+ 壁厚 /2

度 0.5N/mm2）。計画配合に対して実施工では掘削能率を考慮し、掘削液の注入率を約 1.5 倍にして施工しました。また、施工時期は真夏の施工状況
表２ 施工サイクル実績（2 日 /EL）
作業内容

作業時間

備 考

１日目

土留め壁の施工は、作業帯を切りが、現在、第 2 期までの施工（10

8：15 ～ 9：00 壁厚 0.9m，掘削幅 2.4m
（余掘り含む）掘削・引上げ 9：00 ～ 17：00 掘削深度38.5m
掘削速度 5.5m/h
片付け17：00 ～ 17：30

エレメント）を終え、「クアトロサ

点検・準備

替えながら 3 期に分割して行います

りの施工能力を発揮しています。施工状況を写真 5 に示します。

8：15 ～ 9：00 H－700×30013×24@600
造成・引上げ 9：00 ～ 12：00 建込み 4 本
継手 3 箇所／本段取替え
12：00 ～ 12：30

２日目

イドカッタ機」はおおむね想定どお

点検・準備

芯材建込み

12：30 ～ 18：30

片付け18：30 ～ 19：00

特集●都市土木13

響するため、本工事では

図５ ２サイクル施工における配合の考え方

室内試験で把握した水セ
メント比と強度の関係（図6）に基づいて、目標強度を満足するように固化液の配合や注入量を管理しました（σ28≧1N/mm2 → W/C≦ 320%）。

3 施工品質壁体の掘削精度および

表３ 掘削・固化液の配合（kg/ 対象土量 1m3 当たり）
セメント ベントナイト

水

遅延剤

分散剤

注入率

掘削液

38
（25）

30
（20）

600
（400）

0
（0）

0
（0）

62.4%
（41.6%）

固化液

162
（200）

5
（5）

222
（200）

16
（8）

0
（2）

29.1%
（27.6%）

ソイルセメントの圧縮強度は、表 4 に示すとおり
良好な結果が得られています。

注 ) ( ) は室内試験に基づく計画配合
図６ 水セメント比と強度（σ28）の関係おわりに本工事において CSM 工法「クアトロサイド
カッタ機」を初めて採用し、実際に作業幅 6mという極めて狭隘な施工条件で、硬質地盤に大深度ソイルセメント地下連続壁の構築を行い、おおむね良好な施工結果が得られました。
一方、掘削液や遅延剤は計画より多量に必要になりました。今後、継続して施工するエレメ
ントのデータも含めて詳細な分析を行い、掘削・

表４ 掘削精度および圧縮強度

固化液の配合や注入率、遅延剤の添加量の最適

管理値

実 績

掘削精度

1/300

面内 1/440 ～ 2,060
面外 1/825 ～ 2,090

一軸圧縮強度σ28（N/mm2）

0.51.12 ～ 2.56

炎天下であり、ソイルセメントのテーブルフローの低下が速く、遅延剤の添加量は約 2 倍を要しました。
なお、施工状況に応じて掘削液の配合や注入量を変更すると最終的な残留ソイルセメントの配合に影
14

JOURNAL for CIVIL ENGINEERS 2009.4

化などソフト面の合理化を図りたいと考えています。
本稿が今後の類似工事の参考になれば幸いです。
参考文献
1） 佐久間誠也：ケリーバーおよび吊り下げ方式の
CSM 機と施工事例、基礎工、2006 年 3 月

土木学会第64回年次学術講演会(平成21年9月)

Ⅵ‑059

低空頭・狭隘地型掘削機による大深度地下連続壁の施工
首都高速道路（株） 正会員 斉藤亮

正会員 石田高啓○（株）間組 正会員 井上隆広*
１．はじめに潮晃司

岩倉孝幸*④止水性の高いカッティングジョイントである。
⑤カッター内蔵傾斜計によりリアルタイムで掘削精度を首都高速道路中央環状品川線は、高速湾岸線から3号渋確認でき、姿勢制御フラップおよび4カッター個別制御

谷線間を連携する延長約9kmの地下トンネルであり、現在、により、方向修正および掘削・撹拌性能が向上する。

鋭意建設が進められている。このうち、本工事は大橋ジ⑥ホースドラムを利用した吊り下げ方式の採用により大ャンクションへの連結路を開削工法および非開削工法に深度（最大65m）施工が可能である。

より構築するものである。

⑦低空頭、狭隘地での施工が可能である（図－２）。ま

開削工事は、幹線道路（国246号、山手通り）を結束す

た、転倒に対する安定性が高く、周辺に対する圧迫感

る山手通り支線に位置し、作業帯を占用して大規模な地がない。

下連続壁を構築する必要がある。しかし、道路幅員が狭いうえに、沿道には商店等が隣接しており、施工にあたっては、「1車線規制のみの狭隘な作業帯で施工が可能であること」、「周辺住民に与える圧迫感が小さいこと」、「硬質地盤でも施工が可能であること」
が課題となった。
そこで、これらの施工条件を満足する工法として、作業
幅6m以内で大深度ソイルセメント地下連続壁を構築できるＣＳＭ工法「クアトロサイドカッター機」を開発・導図－１ ＣＳＭ工法の概要

入し、試験施工を経て本工事に採用した。
本稿ではＣＳＭ工法「クアトロサイドカッター機」の概要と試験施工について報告する。
２．ＣＳＭ工法「クアトロサイドカッター機」
ＣＳＭ工法とは、水平多軸型地下連続壁掘削機と同様の水平多軸回転カッター（Cutter）を用いて土（Soil）とセメント系懸濁液を原位置で攪拌混合（Mixing）し、等壁厚のソイルセメント壁体（土留め壁・遮水壁等）を造成する工法である（図－１）。その特長には従来の原位置土攪拌混合工法の特長に加え、以下のような点がある。
①高い掘削性能により、岩盤や硬質地盤においても先行削孔等の補助工法が不要もしくは軽減できる。
②エアーブロウを併用した高速回転カッターにより、高い攪拌性能を持つ。
③等壁厚のソイルセメント壁が造成されるので、芯材配置を任意に設定でき、設計の自由度が高い。

図－２ クアトロサイドカッター機の特長

キーワーズ：地下連続壁，ｿｲﾙｾﾒﾝﾄ，等壁厚，水平多軸回転ｶｯﾀｰ，大深度，硬質地盤，低空頭，狭隘地*連絡先（東京都目黒区大橋 1-8-3・TEL03-5489-6366・FAX03-5489-6367）‑117‑土木学会第64回年次学術講演会(平成21年9月)

Ⅵ‑059

３．試験施工本掘削機は前述した特長を有するが、新しい技術であり、大深度および硬質地盤での施工実績が少ないため、
図－３ エレメント割付図

実施工に先立ち、「硬質地盤を含む砂質土および粘性土などにおいて、掘削精度と壁体品質を確認すること」を目的として試験施工を行った（2008年6月）。
図－３にエレメント割付図を、図－４に土質柱状図を示す。施工規模は深度40.0m×壁厚900㎜×4ELであり、地盤はローム層、粘土層、細砂層の互層から成る。また、過去の試験施工で造成されたソイルセメント壁（2005年
施工、深度40m、qu＝1～4N／m㎡程度）を利用して、実施工の対象である硬質地盤（固結シルト、qu＝1～3N／㎜2程度）を模擬した（エレメント①）。なお、硬質地盤での長時間施工におけるリスク対策として2パス施工とし、エレメント④において片押し施工も実施した。
試験結果は表－１に示すとおり良好であり、実施工への適用性が確認された。

図－４ 土質柱状図
４．おわりに
近年、大都市部における地下工事は大深度化が進み、硬い地盤への対応が必要になっている。また、施工条件として、地上交通を阻害せず（占有作業空間の最小化）、
周辺住民にも不安感や圧迫感を与えない、よりコンパク
トな施工機械へのニーズが高まっている。本掘削機はこのようなニーズに対して適用性が高く、今後の類似工事の施工計画立案に役に立つものと考える。

写真－１ 現場稼働状況
表－１ 試験結果の概要‑118‑

狭隘地における大深度地下連続壁の施工

池上１.

徹*1、井上隆広*2、岩倉

孝幸*3

はじめに

首都高速中央環状品川線は、高速湾岸線から 3 号渋谷線間を連携し、中央環状新宿線（山手トンネル）に接続する延長約 9km の地下トンネルである。このうち本工事は大橋ジャンクションへの連結路を開削工法および非開削工法により構築するものである（図 1.1）。
開削工事は、幹線道路（国道 246 号、都道山手通り）を結束する山手通り支線に位置し、作業帯を占用して大規模な地下連続壁を構築する必要がある。しかし、道路幅員が狭い上に沿道には商店等が隣接しており、施工にあたっては「1 車線規制のみの狭隘な作業帯で施工が可能であること」、「周辺住民に与える圧迫感が小さいこと」、「硬質地盤でも施工が可能であること」が課題になった。そこで、これらの施工条件を満足する工法として、作業帯幅 6ｍ以内で大深度ソイルセメント地下連続壁の構築が可能なＣＳＭ工法「クアトロサイドカッター機」を本工事において採用した。

大橋連結路工事

図 1.1*1

中央環状品川線および大橋連結路の概株式会社間組関東土木支店大橋出張所

２.

工事概要

2.1 全体概要
工 事 名：中央環状品川線大橋連結路工事
工事場所：東京都目黒区青葉台二丁目～大橋一丁目
発 注 者：首都高速道路株式会社
施 工 者：株式会社 間組
工期：平成 19 年 5 月 22 日～平成 25 年 6 月 30 日

工事内容：大橋連結路（上層）L=550ｍ（下層）L=540ｍ①開削部：延長 55ｍ，掘削幅 13～20ｍ，掘削深度 33ｍ②シールド部：延長(上層)475ｍ，(下層)450ｍ，シールド外径φ9.7ｍ③切開き部：延長(上層)210ｍ，(下層)180ｍ④地上避難出口：掘削深度 50ｍ，掘削径φ5.1ｍ⑤その他：道路床版工，耐火工

2.2 土留工概要（ＣＳＭ工法）「クアトロサイドカッター機」は、シールド発進立坑の土留壁の構築に適用した。当該立坑では上下 2 段の大断面シールドを施工するため、強度および剛性の高い土留壁が必要であり、等壁厚ソイルセメント地下連続壁を採用した。土留壁の諸元を以下に示す（図2.2.1）。
・壁

厚：900 ㎜（等壁厚ソイルセメント地下連続壁）

・芯材：H-700x300x13x24（間隔：600 ㎜）、シールド発進部にはＮＯＭＳＴ材を使用

・壁長：35.5ｍ

・施工延長：約 46ｍ（21 エレメント）
B

2.3 土質条件

Mg
Tos～第四紀更新世の上総層群の泥岩（Kc）

Toc
Tog

世武蔵野礫層（Mg）、東京層砂質土（Tos）、
粘性土（Toc）、東京礫層（Tog）および埋土、ローム層、凝灰質粘性土などのKc

ソイルセメント壁（ＣＳＭ工法）壁厚 900㎜

シールド外径φ9.7m

地表層（B）が分布している。
特に、泥岩（qu=3N/㎜ 2 程度）はGL-13m 以深に厚く堆積しており、土留壁の施工方法として硬質地盤での施工
立坑幅＝１２．９ｍ

性、経済性に優れた工法を選定する必要があった。

図 2.2.1

立坑概要図

土留め壁長＝３５．５ｍ

を基盤岩とし、その上位に第四紀更新

シールド外径
φ9.7m

立坑深度＝３２．５ｍ

施工地点の地質は、新第三紀鮮新世

2.4 施工環境
当該工事現場は、歩道を含めた道路幅員が道路全幅 22m

22ｍと狭いうえに、沿道には飲食店や商店、
大井方向

集合住宅等が隣接しているため、施工に伴う交通渋滞や周辺に与える圧迫感、騒音、振動などについて慎重に配慮する必要があった。
そこで、現況 4 車線のうち 3 車線（大井方
向 1 車線、大橋方向 2 車線）を確保し、常設作業帯内（幅 6 ｍ）で昼間に土留壁の施工を大橋方向行うことが条件となった（写真 2.4.1、2.4.2）。
写真 2.4.1
３.

施工環境（工事着手前）

ＣＳＭ工法「クアトロサイドカッター

機」
3.1ＣＳＭ工法の概要
ＣＳＭ工法とは、水平多軸型地下連続壁掘削機と同様の水平多軸回転カッター（Cutter）
を用い、土（Soil）とセメント系懸濁液を原位置で攪拌混合（Mixing）して等壁厚のソイ
ルセメント壁体（土留壁・遮水壁等）を造成する工法である。（図 3.1.1）
その特長には原位置土攪拌混合工法の特長に加え、以下のような点がある。

写真 2.4.2

作業帯状況① 水平多軸カッターの高い掘削性能により、岩盤や硬質地盤においても先行削孔等の補助工法が不要もしくは軽減できる。
② エアーブロウを併用した高速回転カッタ
エアリフト効果

ーにより、高い攪拌性能を有している。
③ 等壁厚のソイルセメント壁が造成されるので、芯材配置を任意に設定できる。
（エ
レメント厚 500～1200ｍｍが可能、エレメ

水平多軸カッター
水平多軸回転カッター

ント幅 2400ｍｍ）④ 壁体の接続は止水性の高いカッティング
ジョイントとなる。
⑤ ホースドラムを利用した吊り下げ方式に
より大深度（最大 60ｍ）施工が可能であり、低空頭、狭隘地での施工が可能である。
（図 3.1.2）

エア・セメントミルク噴射
エア・セメントミルク噴

図 3.1.1

ＣＳＭ工法概要図

⑥ 転倒に対する安定性が高く、まクアトロカッター（低空頭型）

た周辺環境に対して圧迫感を与えない。
⑦ 4 カッター化により方向制御お大井方向 大橋方向

よび掘削・撹拌性能が向上する（下部カッターは掘削・撹拌機
能を、上部カッターは撹拌機能

クアトロサイドカッター（狭隘地型）
必要車線を確保可能

およびカッター引上げ時の抵抗

周辺への圧迫感を解消

低減機能を有する）（写真 3.1.3）。
⑧ カッター部に内蔵した傾斜計によるリアルタイムでの掘削精度確認に加え、カッター部に姿勢

大井方向

大橋方向

制御フラップを装備しており、
図 3.1.2

壁直角方向およびねじれ方向の掘削精度が向上する（写真 3.1.4）。

下部旋回台

姿勢制御フラップ※パーツ交換で相互にモデルチェンジ可能

上部旋回台⇒カッターをマシン側部に配置
ｶｳﾝﾀｰｳｪｲﾄ

写真 3.1.3

写真 3.1.4

3.2「クアトロサイドカッター機」の開発経緯
下部旋回台

ケリーバー方式のＣＳＭ機は、大深度を施工する場合にケリーバーを長くする必要があり、掘削深度に限界

図 3.2.1（35m 程度）があったが、吊り下げ方式の開発が進められ、大深度施工が可能な BCM10 型
が、小型化（機械高さ 15m）も実現して日本に導入された（2005 年) 。
都市部での施工を想定した場合、さらなる小型化と撹拌性能向上が望まれ、4 カッターを装備、コンパクト化された（機械高さ 6.5m）クアトロカッター機（低空頭対応型）が 2006
年に開発された。
さらに今回は上部旋回台を設けて、カッターをベースマシンのサイドに配置することにより、狭隘地（作業幅 6m 以内）での施工が可能な「クアトロサイドカッター機」を開発、本工事に導入した（図 3.2.1）。表 3.2.1 にＣＳＭ機の種類と実績を示す。

表3.2.1 ＣＳＭ機の種類と実績
種

類

ケリーバー方式
２カッター

２カッター

吊り下げ方式
クアトロカッター（４カッター）

2005 年
0 台（海外 2 台）
BCM10 型
0-80kN･m
約 15ｍ（CBC25）
9.5ｍ程度～60ｍ（60ｍ）
640～1,200mm
2,800mm
1 件(海外 7 件)

2006 年（サイドカッター：2007 年）
2 台（サイドカッター：1 台）
BCM5 型
0-45kN･m
約 6.5ｍ（サイドカッター：約 8.6m）
8.0ｍ程度～65ｍ（60ｍ）
500～1,200mm
2,400mm
11 件(海外 0 件)

機械姿写真

開発年：日本導入年度
2004 年
国内保有台数
1台
型式
BCM3 型
カッター
トルク0-30kN･m
ベース
機械高～35ｍ程度
マシン
機械長
10ｍ程度
掘削深度（実績最大深度） ～35ｍ（20ｍ）
掘削壁厚
500～700mm
掘削幅
2,200 mm
施工実績（試験施工除く） 3 件(海外 19 件)

2004 年
2台
BCM5 型
0-45kN･m～35ｍ程度
10ｍ程度～35ｍ（31ｍ）
500～900mm
2,400mm
4 件(海外 33 件)

2008年12月末現在バウアー工法研究会調べ

４.

施工実績

4.1 施工条件
道路上での施工であり、作業帯を移設しながら三分割の施工を行った。図-4.1.1に示すとおり、クアトロサイドカッターを配置した状態で横を人間が通り過ぎられるかどうかの作業帯幅となっている。
また、内回りと外回り作業帯においては、
延長についてもクアトロサイドカッター、
相番 70ｔクレーン、排泥の積込用バック
ホウ、排泥運搬車、排泥タンク、芯材を配置するのがやっとの状態であった。
原位置撹拌工法のプラントは安定液掘削工法に比べ省スペースではあるが、施工場所に配置することが不可能であった

図4.1.1

作業帯毎の施工状況図

ため、道路用地外に確保可能となった事
業用地にプラントを配置し、各々の作業帯までの路下配管により注入材の圧送を行った。
作業帯の移設に伴う資機材の搬出入等を含め、21 エレメントの施工に要した工程は 3.5 ヶ月程度となっている。
写真4.1.1

施工状況（中央作業帯）

4.2 施工方法の検討（2 サイクル施工の選定）
本工事は、大深度、硬質地盤での施工であるため掘削に長時間を要するうえに、作業帯が狭小であることから芯材の継手が多く、建込みに長時間を要す。そこで、施工途中のセメント固化によるトラ
ブルを避けるため、掘削と造成を個別に行う２サイクル施工を適用した。
２サイクル施工とは、１サイク
ル目にベントナイトを主体とする掘削液により地山を泥土状にほぐ

図4.2.1２サイクル施工概要図

し、２サイクル目でセメント固化
液を素早く混練して、フレッシュなソイルセメントに芯材を建込む方法である。（図 4.2.1）
4.3掘削・造成当初計画では、ソイルセメント
硬化等による芯材挿入不能が生じ

図4.3.1

施工手順概要図た場合、建て込み完了済の芯材位置から再度掘削造成が可能となる
ように片押し施工を計画した。
（図
4.3.1）
実施工において片押し施工では、硬化途中（地山と比較して低強度）の施工済エレメントを掘削することになり、施工済エレメント側にカッターが逃げてしまう傾向が見られ、カッター位置の制
御、修正掘削に時間を要した。

表4.3.1
対象層

層厚

Ｂ
Tos
Toc
Tog
Kc
計

2.0
5.0
2.0
4.0
24.0
37.0

１サイクル所要時間
掘削速度
m/h
6.0
5.4
5.6
3.3
5.0
5.0

所要時間
ｈ
0.3
0.9
0.4
1.2
4.8
7.4

そこで、１サイクル（掘削）を先行後行施工、2サイクル（造成撹拌）を片押し施工に変更し、1サイクル施工位置の両側が地山となるようにした。これにより1サイクルに要する
時間が大幅に短縮されるものとなった。掘削の平均所要時間を表4.3.1に示す。
掘削精度においては、カッターに内蔵された傾斜計によるリアルタイムデータを確認し、掘削位置の修正を行い所定の掘削精度（1/300以内）を確保している。なお、土留壁面外方
向の偏心はほとんど生じていない。
4.4ソイルセメントの配合

２サイクル施工における掘削・固化液の配合の考え方を図4.4.1に示す。ここで、（Ⅰ）
掘削液と地山が均質に混練され、排出スラリーと残留スラリーは同一配合になる、（Ⅱ）固化液と残留スラリーは均質に混練され、排出ソイルセメントと残留ソイルセメントは同一配合になると考えている。表 4.4.1 に実施した配合を示す（設計基準強度 0.5N/㎜ 2）。
計画配合に対して、実施工では掘削能率を優先した結果、掘削液の注入率は約 1.5 倍を要し、その分、排泥量も増加した。
また、狭隘な作業帯での施図4.4.1

注： ( )は室内試験に基づく計画配合
２サイクル施工における配合の考え方

工において芯材建て込みに時間を要することが予想されたため、目標

表4.4.15とするソイルセメントのテーブルフロー（kg/対象土量1㎥当り）

4を 6 時間後で 150ｍｍとしたが、高気温るソイルセメントの温度上昇により、テーブルフロー低下が速く、遅延剤の添加

ｾﾒﾝﾄ ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ 水 遅延剤 分散剤 注入率
一軸圧縮強度σ28(N/mm2)やカッターから発生する熱等の原因によ

掘削・固化液配合

3

38
30
600
0
( 25) ( 20) (400) ( 0) (
2
162
5
222
16
固化液 σ28(200) ( 5) (200) ( 8) (掘削液

1

0 62.4%0) (41.6%)
0 29.1%2) (27.6%)

量は約 2 倍を要した。
や注入量を変更すると最終的な残留ソイ
ルセメントの配合に影響

300

水セメント比 W/C(%)

図4.4.2

水セメント比と強度（σ28）の関係

Ⅰ．掘削・攪拌工程Ⅱ．攪拌・造成工程するため、本工事では室①掘削前 ②掘削･攪拌 ③残留ｽﾗﾘｰ

内試験で把握した水セメ

溝内土

ント比と強度の関係（図

250

150

200

0

なお、施工状況に応じて掘削液の配合④造成前 ⑤攪拌･造成

泥土処理

泥土処理
掘削液注入

⑥ｿｲﾙﾓﾙﾀﾙ

固化液注入

4.4.2）に基づいて、目標

ソイルセメント※掘削溝内に残留するｿｲﾙｾﾒﾝﾄ

強度を満足するように固残留ｽﾗﾘｰ

残留ｽﾗﾘｰ

表4.5.1

注入量と排泥量の実績

化液の配合や注入量を管理した（σ28≧1N/㎜ 2→W/C≦320％）。
4.5注入量、排泥量
表4.5.1に注入量と排泥量の実績を示す。当初計画では過去の実績等
から1サイクルの注入量を対象土量の40％としていたが、Kc層での粘性が大きくなり掘削時間が大きくなっ

作業帯
内回り
ｴﾚﾒﾝﾄ数7
造成量 （㎥）723（％）1サイクル 61.0
注入率 （％）2サイクル 26.1
（％）
計
87.1
（％） /造成量
84.6
排泥率（％） /注入量97.1

中央 外回り
3
11
247
887
71.6
67.4
28.1
27.7
99.8
95.0
113.6
92.4
113.9
97.3

計
21
1,857
65.5
27.1
92.5
92.2
99.6

てしまうこと、片押し施工時の掘削精度確保のため修正掘削で掘削時間が大きくなったことから、実績としては65％程度の注入を必要とした。
排泥量は、ほぼ注入量と一致している。中央作業帯での排泥率が大きいのは、芯材が全て体積の大きいNOMST材であり、建て込み時に地上へ排出されるためである。

4.6芯材建て込み
芯材は、一般部にＨ-700×300（L=32.0～35.5ｍ、3分割）、土留め欠損部両脇にＨ-498×432（L=35.5m、3分割）、シールド発進部にはNOMST材とH=700×300との組み合わせ（L=35.5ｍ、5分割）となっており、継手ボルトはトルシアボルトを採用している。
作業帯が狭隘であることから2サイクル（造成撹拌）が完了後に、クアトロサイドカッタ
ーの退避、搬入済芯材の移動を行い、相番クレーンが建て込み位置に近づけるスペースを確保する必要があった。2サイクル完了後から芯材建て込み開始までに1時間以上を要している。
4.7日当たり施工量
表4.7.1に1エレメント施工におけるサイクルタイムを示す。上記のサイクルタイムに加え、狭隘な作業帯での施工に伴うクリティカルな作業（定規移設、布掘、芯材搬入等）に要する時間を考慮すると1エレメント（約85㎡）/2.5日程度（34㎡/日）の施工となった。
５.

表4.7.1 サイクルタイム
工程
所要時間（ｈ）
準備工
0.8
1サイクル（掘削）7.4
1サイクル（引上）
1.2
段取替
1.5
2サイクル（造成）
2.0
2サイクル（引上）
1.0
段取替
1.0
芯材建込
3.2
片付
1.5
計
19.6

おわりに

本工事においてＣＳＭ工法「クアトロサイドカッター機」を初めて採用し、実際に作業
幅 6ｍという極めて狭隘な施工条件で、硬質地盤に大深度ソイルセメント地下連続壁の構築を行い、当該条件での適用性を確認できた。
一方、掘削液や遅延剤は計画より多量に必要になり、排泥量の低減、コストの低減が今後の課題である。現在ＣＳＭ工法「クアトロサイドカッター機」により、施工実績を蓄積中であり、エレメント施工順序による施工能率向上、対象土層による最適配合等、同工法の適用性が大きく広がる可能性を感じている。
最後に発注者である首都高速道路株式会社をはじめ、本工事に対し御指導、御協力頂いた関係各位にこの紙面を借りてお礼申し上げます。また、本稿が今後の類似工事の参考になれば幸いです。

土木学会第68回年次学術講演会(平成25年9月)

Ⅵ‑276

首都高速道路における供用部シールド鋼殻切り開き工
首都高速道路株式会社

正会員 ○安井 雅士

首都高速道路株式会社

染谷 厚徳

株式会社 安藤・間

半田 陽介

１．目的
首都高速道路中央環状品川線建設にあたり，シールド工法で建設された供用中の中央環状新宿線（山手トンネル）と建設中の大橋連結路とを接続する分合流部工事を実施する．合流幅員を確保するためにシールド鋼殻を部分的に撤去する工事を「切り開き工」と呼んでおり，実施にあたっては，供用部通行車両の安全確保が優先事項のひとつとなる．
２．現場状況
建設する連結路（Ｅ路：中央環状品川線北行⇒3 号渋谷線，Ｆ路：3 号渋谷線⇒中央環状品川線南行）躯体
は，地上から開削による逆巻き工法で構築した．
構築後，地上部は東京都再開発工事に着手し、ヤード北側は，地表に国道 246 号，上空に首都高速 3 号渋谷線，地中に東急田園都市線，共同溝がある．逆巻きによる躯体構築，切り開き工に至るまでの各ステップにおける地盤変位をＦＥＭ解析で算出したうえで，関係機関の協力を仰ぎながら，山手トンネルをはじめとする各
近接構造物の計測管理を継続的に実施した．
切り開き工は，Ｅ路と中央環状新宿線内回り（供用中）を接続するため，延長 43.5ｍにわたって実施した．
位置図

平面図

断面図

キーワード 供用部，シールド，切り開き，安全対策
連絡先〒153-0042 東京都目黒区青葉台 3-6-16 HF 青葉台ビル 4F
首都高速道路株式会社

東京建設局

‑551‑

大橋建設事務所

ＴＥＬ03-3462-6297

土木学会第68回年次学術講演会(平成25年9月)

Ⅵ‑276

３．切り開き工手順
山手トンネルの切り開き範囲は鋼製セグメントで構築されている．切り開き工は，躯体構築完了を経て，鋼殻スキンプレートを撤去した後に鋼殻の縦リブ，主桁の順にガス切断を実施．主な撤去部材となる主桁は，上段，中段，下段の３分割とし，作業帯側にクレーンを設置して吊り出し，搬出をした．なお，下段ピースのみ，
防護コンクリートを巻き込んでいるため，ワイヤーソーによる切断とした．
４．供用部対策
切り開き工を実施する際の，供用部に対する悪影響要因は，資機材転倒，ガス切断時の火花，煙，ワイヤー
ソー切断水等が挙げられる．いずれも運転者に不安感を与えないため，少量の流出も許されずに完全遮断することが重要となる．
まず、供用部からの視覚的な遮断と資機材転倒防止を兼ねて仕切パネルを設置．仕切パネルは中央環状新宿線供用前に左側路肩に高さ約５ｍで事前設置を図っている．本工事では更に，上部に隙間からのガス切断時の煙を遮断するため，ハイボードと呼ぶポリエステル製のエアマットを防炎のスパッタシートと併用で設置した．
設置時は，作業帯内側からの空気注入を行うことで遮断を行うことが可能となり，供用部の交通規制を実施しなかった．
鋼殻切断時には，作業員の他に仕切パネル内側に監視員を配置したほか，弊社管理局の交通管理部門，保全部門と連携を図り，供用部パトロール時に作業内容を留意することにより，万が一供用部に異変が発生した場合，早期対応ができるように努めた．
撤去部材搬出の動線は，供用中の中央環状新宿線を利用し，搬出時は標識規制車を背後に配置して，通行車両に対しての安全を十分に確保した．
５．今後について
本箇所の切り開き工は，開始から約 2 か月で終了した．供用部シールド鋼殻切り開き工は，本連結路の他，中央環状品川線本線部においても予定している．引き続き安全第一です
すめていきたい．
作業時断面図切り開き前（スキンプレート撤去後）

切り開き後

‑552‑

J，
>特集・支える
世界中に橋を架ける
港町，横浜を歩くくその 1
三島の新たな魅力，発見
外国人土木女子としての鉄鋼企業の一年目>

特集支える

温故知新

土留め技術の変遷
一山留柵から大深度・大壁厚の上留めまで‑
くませいや

佐久間誠也本歴史がある。日本において掘削工事に伴う土はじめに木技術として，これらの技術が急速に発展し土や水を支える土留めや締切りといった技てきたのは，地下構造物の構築が必要となっ術は，古来より多くの土地や空間を生み出してきた明治時代以降である。特に発展を遂げてきた。日本におけるこれらの技術の歴史はたのは戦後の復興期からその後の高度成長期

古く，約 2500年前の縄文・弥生時代までさかにかけてであろう。また，高度成長期の後は，のぼることができると考えられる。その規模

コストダウン・工期短縮に着目した技術や大は小さいものの，水田や畦道を造るために土深度に適応できる新技術・新工法の開発が進留めとして木杭や板杭が多用されており，そみ現在に至っている。本稿では，の遺構が登呂遺跡や針江浜遺跡などで発掘さというテ」マに沿って，明治時代から現在まれている。写真一 1に古墳時代前期頃に作らでの土留め技術の発展について振り返ってみれた畦道の土留めを示す。また，石垣も土留たい。ただし水のみを支える締切りについめ構造物(図ー 1)と捉えると多くの古墳，ては，地下水を持つ地山に対する土留め技術

お堀，お城などにその技術と歴史が見られる。

と同様と考え特に区別しない。また，単に土さらに，海外まで目を向ければ，世界四大文木と建築の慣習の違いだけなので，土留めは明等の古代文明における石積みや盛土を利用

山止めまたは山留めと読み替えても構わない

した治水，利水技術も土留め・締切り技術のものとする。

ルーツとなるものである。

i支える」

1.明治・大正時代

土留め・締切り技術には，このように長い

明治の初頭までは，図 ‑2に示すような山

写真一 1 遺跡から出土した畦道の土留め 1)

図 ‑1 石垣の内部構造2)*安藤ハザマ土木事業本部副本部長

1
3

土木技術的巻 1
1号 (
2
0
1
4
.
1
1
)

(
a
)

(
b
)

図 ‑2

(
c
)

留柵と呼ばれる構造が掘削工事において用いられていた。それを記録した図書によると，

ト‑王寸
1 J
「寸

ト士号

図 ‑3 初期の鉄矢板の断面の例5)

山留めとは「根切脇，若クハ土手等ノ崩壊ヲ防グタメニ設ケタル柵ヲイフ。杭，関板，腹起，靖蛤控ナドヨリ成ル。山留めしがらみト

0
‑
ー
ベ

(
a
)

:)

ω

〉一<}‑一〈モイフ Jと書かれている。設計・施工面では，
この当時は設計手法も確立されておらず，経験的な判断で安全を考慮しながら施工されていたものと思われる。一方，海外では擁壁や土留めの設計についての基礎となる土圧理論
が17
世紀に考えられ始め，クーロンの土圧論

c)として実用の域に達していた。また，ランキ

ーへ ノ

図‑4 2
0世紀当初の鋼矢板の断面の例 5)ンの土圧論が発表されたのは，明治時代に入
る約 1
0
年前 (
1
8
5
6
年)のことであった。

見るからに不経済な断面の組み合わせである

明治時代になってからは，徐々に土木・建ことが分かる。

築ともにヨーロッパの技術者が日本に招かれ始め，多くの建設・建築技術が紹介される様

その後， 1900
年前後になって図 ‑4のようになった。しかし土留め技術に関しては，な鋼矢板が圧延製造されたという記録があ現在のように地下深く掘削するような建築様る。日本において鋼矢板がいつ頃から使われ式や土木構造物で、はなかったので，大規模な始めたかは定かではないが，明治 3
5
年 (
1
9
0
2

土留め技術はまだ不要であった。

年)竣工の三井本館の土留め工事に鋼矢板が土留め工事を伴った建築構造物で当時とし使われたという記録が中村達太郎著の日本建ては規模の大きなものの一つに，明治 29年

築辞棄にある。

(
1896年)に完成した日本銀行がある。掘削
深さは， 6m程度で、あり同規模の建物の基本に導入されており，その後の土留め工法の礎工事の資料から判断すると，木製の簡単な変遷に大きく影響を与えたものと考えられ

土留めが用いられていた様である。

る。しかしこの時代には長さ 15m程度の長大正時代に入ると，打撃式の杭打ち機が日その頃，欧米では，鋼材が使われ始めてお尺な米松杭が輸入されていたが土留め支保工

り，士留めに関してもさまざまな工夫が行わ用材料として利用されてはいるものの，土留れていた。現在のような鋼矢板の専用断面がめ壁の主部材として適用されたという記録は圧延されるまで 1890
年代の欧米各国においてなく，土留め工に技術的な発展はほとんど見は，国一 3に示すような I型断面や溝型断面られなかった。

の鋼材を組み合わせたものが使われていた。

14

2. 昭和時代
2.
1 昭和初期から戦争終了まで
2年 (
1
9
2
3年)に起
昭和の初期には，大正 1
きた関東大震災の復旧工事のために，港湾や河川整備に鋼矢板が護岸工などの土留め部材として大量に使われた。この時期は，世界各

写真一 2 親杭横矢板土留めによる掘削7)

国の製鉄会社が鋼矢板の生産量を高め輸出を増やし始めた時期と同じである。また，開削
土留め工事による東京地下鉄道の浅草 上野間(現在の銀座線)が開業したのも昭和 2年(
1927年)の事である。図 ‑5にこの計画の概要を表すイラストを示す。
この工事の調査及び設計では，

ドイツ人技

写真一 3 路面覆工の施工状況7)

師のルードル・ブリスケを技術顧問に迎え技術指導を受けていた。掘削深さは， 10mほど

海外からの輸入はこれを機にほとんどなくであり土留めは，なったそうである。

1形鋼による親杭横矢板工法がすでに用いられていた(写真一 2)。また，

当時は，すでに鋼矢板や I形鋼の普及は始1形鋼を覆工桁に用い桁開に木まっていたものの，土木・建築とも市街地の路面覆工は，

材を渡して作っていた(写真一 3)。

開削工事においては，まだまだ木製土留めが関東大震災の復旧工事にも多く使われた鋼主流であった。しかし掘削深さが地下 2階

矢板の輸入量は，昭和 2年度から昭和 5年度となる一部の工事でスチームハンマーによっまでに 2万 t
台から 3万 t
台まで増加したが，て打ち込まれた鋼矢板(当時は鉄矢板と呼ば昭和初期の大不況に入った昭和 6年度にはれていた)を土留め壁とした工法が用いられ

9，
0
0
0
tに激減した。鋼矢板の国産化について始めたのもこの頃である。国産の高価な鋼矢は，官営八幡製鉄所が昭和 4年 (
1
9
2
9
年)か

板が初めて使われたであろうと言われている

ら開発を始め昭和 6年 (193
1年)には現在の市街地の土留め工事は，昭和 9年 (
1
9
3
4
年)

，
5
0
0
t販売している。
鋼矢板に似た部材を約 2に着工された三菱銀行本庖増築工事である。
ここでは， 15mの鋼矢板が打ち殺し(埋め殺し)として使われた記録がある。当時の地下掘削工法は，人力によるところが多かったが，現在の開削土留め工法に見られる切梁・腹起し形式が確立していた。また，土留め工法以
外の土や水を支える工法であるニューマチッ
クケ}ソンが建築の基礎工事に初めて用いられたのもこの頃で，昭和 7年 (
1
9
3
2
年)に大
阪の伊藤万ビルで施工されている。その他，
木田式深礎工法が新工法として採用されたのもこの頃である。そして，昭和 1
0
年頃には現

図 ‑5 銀座線施工計画の概要7)

在のプレキャスト部材の先駆となる鉄筋コン

1
5

土木技術

69巻 1
1号 (
2
0
1
4
.
1
1
)

クリート矢板が市販されるようになった。鉄筋コンクリート矢板は，主に岸壁の築造や河川の護岸工事に用いられており市街地の土留めとしての利用は重量が重く施工性に難があったので普及しなかった。
第二次世界大戦(昭和 14
年 昭和 20年)に入ると，大きな土木・建築工事は軍の仕事以外にほとんどなく，土留め工法の更なる進展

写真 ‑4 畑薙夕、ム河床部止水工事8)は見られなかった。ただし土質調査や土質力学に対する研究が進み，土や基礎に関するる工法が生み出され，現在の柱列式ソイルセ

図書がこの頃多く発刊されている。

メント土留め壁に至っている。
さらに，安定液掘削による地中連続壁工法が日本に導入されたのも昭和 30年代である。

2.
2 戦後の復興期から高度成長期ヘ
0
年頃まで続いた
敗戦後の復興期は，昭和 3

地中連続壁工法は，ヨーロッパが発祥で、あり，が，国土の復興に忙しく，基礎技術を戦前の日本にはその工法の一つであるイコス工法が技術水準まで戻すのが精一杯であった。一方，

4
年 (
1
9
5
9
年)に導入されダムの遮水壁
昭和 3

この時期には将来の技術開発の基礎となる土として採用された(写真 ‑4)。

や基礎に関する研究がさらに進み，海外から

この工法は，高度成長時代の大規模な土木・も技術や建設機械に関する情報が多く入るよ建築工事に多用され大深度，大壁厚の土留めうになった。昭和 30
年代に入ってからは，経壁として様々なビッグプロジェクトに用いら済復興に沿って鉄鋼業が急成長を遂げていれている。

る。鋼矢板の生産量で見てみると昭和 3
1年

戦後の土木工事において土留め工法が多用

(
1
9
5
6
年)から昭和 3
6
年 (
1
9
6
1年)の 5年間
から 3
0
万 tと1
0
倍になっている。現に 3万 t

されたのは，何と言っても地下鉄工事である。
東京の地下鉄工事を例に土留め工法の変遷を

在の鋼矢板の継ぎ手形状を持つ部材ができた

追ってみたい。戦後の地下鉄工事は，東京ののもこの頃である。

丸の内線から始まった。丸の内娘の工事は，また，その後の土留め工法の新しい技術に

昭和 20
年代の後半から昭和 30
年代前半まで続繋がるソイルセメント杭工法の普及が始まっ

き，土留めの標準工法は I形鋼を打ち込んだ

たのも同時期である。ソイルセメント杭は，

親杭横矢板工法が採用されていたが，軟弱地

アースオーガーまたは類似の機械で地盤を削盤に置いては鋼矢板工法が用いられた。さら孔する際にオーガ一等の先端からセメントミに，特殊工法として，前述のイコス工法がルクなどの固化材を注入しながら，掘削土とRC (鉄筋コンクリ」ト)地中連続壁の構築

原位置で撹幹してソイルセメント杭を造成すに早くも試験的に用いられている。また，初る工法である。この工法は，昭和 2
9
年 (
1
9
5
4

期の頃は，支保工部材に生松丸太が使われて年)にアメリカ合衆国オハイオ州のリーターいたが徐々に木製尺角材に変わっていった。

チ口氏により発明され，同年日本おいてもそ

昭和 30
年代後半から 40
年代前半は， 日比谷の特許権が認められ普及が始まった。昭和 40線，東西線の建設が行われた。土留め工法は，

年 (
1
9
6
5
年)には，この技術を応用してソイ

丸の内線と同様で、あったが，後半は I形鋼にルセメント杭をオーバーラップさせて施工代わって H形鋼をせん孔・建込み方式によっし，その杭の中に応力材として鋼材を挿入すて施工するようになった。支保工部材も木製

16尺角材から切梁に E形鋼，腹起しに I形鋼が3
. 平成時代用いられるようになり，軟弱地盤において切梁プレロード工法が初めて使われたのもこの

平成に入ってからは，士留め技術の成熟期

0年頃までは，様々なプロジェクとなり平成 1頃である。

0年代に入ると千代回線，有楽町線の昭和4トが進行する中で施工条件に最適な工法が選建設が始まり，新しい工法として柱列式地下定され工事に貢献してきた。大規模な RC地

連続壁 (
P
I
P工法)や RC地中連続壁が採用

1995
中連続壁の施工件数を見ても平成 7年 (され始めた。切梁・腹起しは H形鋼に統一さ年)から平成 1
1年 (
1
9
9
9
年)の 5年聞が最もれ，軟弱地盤においては切梁プレロ}ド工法

多 い ( 図 ‑6)。それ以降は，が標準化されると同時に支保工として PCア

速と共に大型の公共工事が激減し，民間の投ンカー工法も施工されている。

資意欲も萎えてしまったため各種土留め工法

日本経済の失昭和 5
0年以降になると徐々に掘削深さが深の実績も減少傾向をたどるようになった。まくなる路線が多くなり，大規模掘削や用地のた，地中連続壁の掘削機械の海外流出も平成制約に対応できるように鋼材の大型化や機械

17
年頃から顕著になり始めた。

類の輸入・開発が進み， SMWなどのソイル

技術的な実績としては，鋼材系で，ハット

セメント壁，泥水固化壁および RC地中連続型鋼矢板900 (平成 1
7
年製造・販売開始)や壁の適用が多くなってくる。また，土留めの連結鋼管矢板(平成 17年研究会設立)などが，歯抜け部の処理に適用できる薬液注入工法や品質向上，コストダウンおよび省力化を目指

高圧噴射撹拝工法など，多くの地盤改良工法

して生まれた。また，ソイルセメント系の原が改良・開発されてきたのもこの頃である。

140

土留め工法は，非常に多岐に渡り工法名を挙

目立坑

1
1自
件

120 I
回建屋地下壁げていくときりがないので，分りやすく分類I

100

したものを表ー 1に示す。

D基礎

図地下タンク
回開削土留め件。¥J I
回その他

地下鉄工事の土留め工法の変遷を例に話を1i

進めてきたが，道路トンネル，上下水道施設，

数6
0

エネルギ」施設，諸立坑など多くの開削工事

0
年以降平成元年頃まで設においても，昭和4
計・施工の応用技術開発から発展期を迎えて。

いる。ソイルセメント系，プレキャスト系など

1
9
8
4 1
9
8
9 1
9
9
4 1
9
9
9 2004 2
0
0
9 2
0
1
2

の新工法の開発・展開と RC地中連続壁の大壁

械工時期〔年〕

厚化，大深度化が進展したのもこの頃である。

図‑ 6 RC地中連続壁の施工件数の推移8)

表 ‑1 土留め工法の分類9)
分類
主なソイノレセメント系(原位置土混合償枠)

S M W工法・ T R D工 法
C S M工 法

施工法

(主
1在
11 l
'三
1!三主
i主
!
主l
と)上主S
亙
h
墜
1W

概要図
(平面形)

芯材

ソイノレセメント等厚壁

一
一
l
̲
̲
̲
̲
j
̲

f
I11
1i
1111f
:~~~

プレキャスト系
pC

壁体工法

H 型 P C杭 工 法

場所打ち系

鋼材系

鉄筋コン 7Y~ ト地中連続壁工法

銅製地中連続壁工法

E F同

I

鋼矢板工法
鋼管矢板工法

R C連壁

防妙子E
i
i /

H型 P C杭綿製連壁 I

コロロb:x (工ニケラアロ
17

出品

土木技術的巻 1
1号 (
2
0
1
4
.
11
)

位置土混合撹拝工法では，等壁厚のソイルセなっており，単純に効率やコストダウンを追

メント壁の構築ができる TRD工法(平成 7

いかければ良いわけではなく，将来も見据え

年工法協会設立)や CSM工法(平成 16年ドて多面的に物事を考えていく必要がある。最イツのパウアーマシーネン杜より導入)が生近になって東京オリンピックの誘致も決ま

まれ，設計の自由度が増すと同時に深度65m，り，大型のプロジェクトが具体的に動き出し

壁厚 l.
2m の施工が可能となった。最近では，始め，建設業界も明るさを取り戻しつつある

環境面に配麗して気泡掘削工法を従来のソイが，技術の伝承が途切れだした工法もあるた

ルセメント壁工法に応用し排泥量を低減す

め，早急に技術の棚卸しが必要ではないだろ

る新しい工法も誕生している。さらに， RC

うか。土や水を支えるという技術は，文中で地中連続壁では，外郭放水路の第三立坑で最も少し述べたケーソンや深礎に類するものや

大深度 1
4
0
m (平成 5年頃)，再開発ピルの基

山岳トンネル，シールドトンネル，推進，沈礎で最大壁厚 3m (平成23年頃)の実績を残

埋，ダム，堰など多岐に渡る。それぞれの技している。そして，昭和の終わり頃に開発さ術に歴史があり，議しい施工条件に対してよれた場所打ち系土留めの一つで、ある鋼製地中

り良い品質，経済的な工法をめざして開発・

2
年 (
2
0
0
0
年)にはソイルセメ
連続壁も平成 1

展開が図られてきた。しかしながら，これかント鋼製地中連続壁を新しく開発し，省スら急速に進む職人，熟練工，技術者不足に備ベ}ス・薄壁化に寄与するようになった。まえては，大胆な機械化を含む生産性の向上やた，実績は少ないがプレキャスト系の PC‑

新技術の開発が必要と考える。

壁体も平成 23年 (201
1年)には技術審査証明
参考文献

を受け，打込み方式やソイルセメント壁への1) 公益法人滋賀県文化財保護協会，滋賀県教育委
員会:あの遺跡は今! P
a
r
t
l
8，i
木製品に見る古代の知恵と技術J木， p11下段写真(針江浜遺跡)，
平成 2
6年 2月16日
2) 笠博義，山本浩之城郭石垣の維持管理と補修，
巻 第 9号 (2011)
p17図 1，地盤工学会誌第593) 橋本良介:土留め工法の歴史， p3図 ‑1， 日本
建築学会近畿支部，土留工事の諸問題， 1
9
6
9
.
1
1
4
) 中村達太郎 日本建築辞桑丸善出版
5) 石黒健，白石基雄，海輪博之:p5図1.7，図，鋼矢板工法(上)，三海堂
1.86) 渡逢健:開削工法における土留技術および解析技術の変遷，土木学会論文集，第34
9号/VI‑1
，
1
9
8
4
年 9月
7
) 小林将志:土木いまむかし東京地下鉄ものがたり (3)，p26図 ‑ 2， p28
写真③②，土木技士会，
第13号，東京土木施工管理技士会， 1
9
9
9年1
2月2
5
日
8
) 地中連続壁基礎協会，佐久間誠也:鉄筋コンク
リート地中連続壁の本体利用の変遷， p22写真
.
1
4
，
1 N
O
.
6
1，p24図 4，基礎工 2
0
1
3，Vo
9
) 佐久間誠也:最近の土留め・仮締切り工法の特
.
1
4
0，N
O
.
3
徴と課題，基礎工 2012，Vo

建込み方式などの施工法の開発を進め適用範囲を広げている。
このように，工事量が減少していく中でも施工の効率化やコストダウンを目指して技術開発を継続した工法は発展を遂げてきた。また，土留め工法に関する計測技術や設計・解析手法の研究も進んでおり，各種土留めの本
体利用や三次元的な解析による設計の安全性の検証なども十分実用化の域に入ってきてい
る
。

おわりに
「支える」というテーマから土や水を支える土留め技術について変選を述べてきたが，数ある工法に共通の課題は，厳しい施工条件下における品質確保，コストダウン，工期短縮である。さらに，環境面からは施工機械や材料に関する CO
削減も重要な開発要件と
z

18

位置土混合撹幹工法では，等壁厚のソイルセなっており，単純に効率やコストダウンを追

メント壁の構築ができる TRD工法(平成 7

いかければ良いわけで、はなく，将来も見据え

年工法協会設立)や CSM工法(平成 16年ドて多面的に物事を考えていく必要がある。最イツのパウアーマシーネン杜より導入)が生近になって東京オリンピックの誘致も決ま

まれ，設計の自由度が増すと同時に深度65m，り，大型のプロジ、エクトが具体的に動き出し

壁厚1.
2m の施工が可能となった。最近では，始め，建設業界も明るさを取り戻しつつある

環境面に配慮して気泡掘削工法を従来のソイが，技術の伝承が途切れだした工法もあるた

ルセメント壁工法に応用し，排泥量を低減す

め，早急に技術の棚卸しが必要で、はないだろ

る新しい工法も誕生している。さらに， RC

うか。土や水を支えるという技術は，文中で地中連続壁では，外郭放水路の第三立坑で最も少し述べたケーソンや深礎に類するものや

大深度 1
4
0
m (平成 5年頃)，再開発ピルの基

山岳トンネル，シールドトンネル，推進，沈礎で最大壁厚 3m (平成 23年頃)の実績を残

埋，ダム，堰など多岐に渡る。それぞれの技している。そして，昭和の終わり頃に開発さ術に歴史があり，厳しい施工条件に対してよれた場所打ち系土留めの一つである鋼製地中

り良い品質，経済的な工法をめざして開発・

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年)にはソイルセメ
連続壁も平成 1

展開が図られてきた。しかしながら，これかント鋼製地中連続壁を新しく開発し，省スら急速に進む職人熟練工，技術者不足に備ペース・薄壁化に寄与するようになった。まえては，大胆な機械化を含む生産性の向上やた，実績は少ないがプレキャスト系の PC‑

新技術の開発が必要と考える。

壁体も平成 23年 (201
1年)には技術審査証明
参考文献

を受け，打込み方式やソイルセメント壁への1) 公益法人滋賀県文化財保護協会，滋賀県教育委

建込み方式などの施工法の開発を進め適用範員会:あの遺跡は今! P
a
r
t
l
8，I
木製品に見る古代の知恵と技術」木， p
1
1下段写真(針江浜遺跡)，
平成 2
6年 2月16日
2) 笠博義，山本浩之:城郭石垣の維持管理と補修，
p
1
7図‑1，地盤工学会誌第59巻 第 9号 (
2
0
1
1
)
3
) 橋本良介:土留め工法の歴史， p3図 ，
1 日本
9
6
9，
1
1
建築学会近畿支部，土留工事の諸問題， 1
4) 中村達太郎:日本建築辞葉，丸善出版
5) 石黒健，白石基雄，海輪博之:p5図‑1.7，図，鋼矢板工法(上)，三海堂
一1.86) 渡 漫 健 開削工法における土留技術および解析
4
9号 /vr‑，
l
技術の変遷，土木学会論文集，第3
1
9
8
4
年 9月
7
) 小林将志:土木いまむかし東京地下鉄ものが
たり (
3
)
，p
2
6図 2， p28写真③②，土木技士会，3号，東京土木施工管理技士会， 1
9
9
9年 1
2月2
5
第1
日
8
) 地中連続壁基礎協会，佐久間誠也:鉄筋コンク
リート地中連続壁の本体利用の変遷， p
2
2写真一
1，p
2
4図 4，基礎工 2
0
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3，Vo
.
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，
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，
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9
) 佐久間誠也:最近の土留め・仮締切り工法の特
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1
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0，No，
3
徴と課題，基礎工 2囲を広げている。
このように，工事量が減少していく中でも施工の効率化やコストダウンを目指して技術開発を継続した工法は発展を遂げてきた。また，土留め工法に関する計測技術や設計・解析手法の研究も進んでおり，各種土留めの本
体利用や三次元的な解析による設計の安全性の検証なども十分実用化の域に入ってきてい
る
。

おわりに
「支える」というテーマから土や水を支える土留め技術について変遷を述べてきたが，数ある工法に共通の課題は，厳しい施工条件下における品質確保，コストダウン，工期短縮である。さらに，環境面からは施工機械や材料に関する CO
2削減も重要な開発要件と

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