技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

さくさく JAWS 工法の開発
実工事への適用に向けた性能検証
DEVELOPMENT OF SAKUSAKU JAWS CONSTRUCTION METHOD
Performance verification for application to actual construction

田 中 孝*1, 関 根 一 郎*2, 下 坂 賢 二*3 田 中 宏 典*3
Takashi TANAKA Ichiro SEKINE, Kenji SHIMOSAKA and Hirofumi TANAKA
Typical construction methods for constructing underground spaces by non-excavation methods include mountain tunnel construction methods and shieldtunnel construction methods. The underpass method, which is based on the propulsion method, is used for constructing a tunnel for grade separation at thebottom of roads and railways, which has a relatively short extension. Prior techniques of the underpass construction method would often involve, construction
under conditions of shallow depth and relatively low groundwater pressure, and there are few records of construction in deep areas exceeding 10 m. At ourcompany, construction of the Joban New Line Rokucho Station is an example of construction of the outer shell precedent type non-excavation tunnel
construction technology in the deep section, and a square steel pipe with a joint is connected to construct the station body directly under an existing sewer. A
rectangular temporary skeleton was built, but there were problems with the strength, quality, and workability of the square steel pipe joint.
In this report, the development process and construction method of the crispy JAWS method (JAWS: Joint All Water Shutting), which solved the problems
identifid in the construction of Rokucho Station on the Joban New Line and made it possible to construct an underground space in deep regions. An overview
and various performance confirmation tests conducted for application to actual construction are described.
Keywords : JAWS Joint, Square Element，Outer Shell Precedent，Non-dig Tunnel，Jacking Method
JAWS 継手，角形エレメント，外殻先行，非開削トンネル，推進工法

1. はじめに
非開削により地下空間を構築する代表的な工法には，山岳トンネては，つくばエクスプレ

ル工法やシールドトンネル工法などがある．比較的延長が短く道路

ス六町駅工事で，図 1 にや鉄道の下部に立体交差用トンネルを構築する工法として推進工示すように既設下水道管法を基本としたアンダーパス工法が用いられている．アンダーパス（中川汚水幹線φ工法の先行技術としては浅深度で地下水圧が比較的小さい条件下

6600mm）の直下に，駅躯

での施工が多く，10ｍを超える深層部での施工実績は少ない．当社体の一部を構築するためにおいては，深層部における外殻先行型の非開削トンネル構築技術に適用されている．本工の施工実績としてつくばエクスプレス六町駅工事があり，既設下水事では，□850mm ×850mm

道管（中川汚水幹線φ6600mm）直下に駅本体を構築するために継の継手付き角形鋼管（図

手付きの角形鋼管を連結して矩形の仮設躯体を形成したが，2.2 で後

2 参照）を推進工法にて述する本体利用化，長距離化などへ対応するには，角形鋼管継手部の強度連結して設置し，外寸幅 17.85m×高さ 10.01m の 3 連ボックス形状

1.5m

土被り12.5m

中川汚水幹線（φ6600）東電シールド（φ4650）

3.0m

施工区間

図１ つくばエクスプレス六町駅工事概要

で,仮設外殻躯体を駅躯体の外周部に先行して構築している（図 3 参

や品質，および施工性などに課題があった．

照）．

本報告では，つくばエクスプレス六町駅工事で明らかとなった課
題を解決し，
深層部での地下空間構築を可能とした「さくさく JAWS

土被りは約 20m で，対象地盤は沖積層の粘性土と砂質土の互層工法」（JAWS：Joint All Water Shutting の略称）の開発経緯と工法概である．施工延長は 14.3m で，68 本の角形鋼管で仮設外殻躯体が構要，実工事への適用に向けて実施した各種性能確認試験について述成されている．

べる．

2. 開発経緯2.1 深層部における外殻先行型非開削トンネル構築技術の実績
トンネルを構築する際に，トンネル外殻部を継手が付いた小断面の函体を連結して地中に設置することでトンネル外殻部の覆工体を先行して構築し，覆工体内部を掘削してトンネルを形成する技術
図 2 角形鋼管断面が外殻先行型非開削トンネル構築技術である．当社の施工実績とし

図 3 仮設外殻躯体断面*1 戸田建設㈱技術開発センター 修士（工学）Technology Development Center, TODA CORPORATION, M.Eng*2 戸田建設㈱技術開発センター 博士（工学）Technology Development Center, TODA CORPORATION, Dr.Eng*3 戸田建設㈱技術開発センター

Technology Development Center, TODA CORPORATION

13-1

さくさく JAWS 工法の開発① 角形エレメント鋼板軸線上に継手を配置

2.2 施工結果を踏まえた課題
角形鋼管を連結する継手はフランジ外面から 100mm 内側に配置② 変形拘束ボルトの配置されている．また，継手が嵌合した際のクリアランスは 4mm であ③ 大きな継手内クリアランスる（図 4 参照）
．継手の引張強度は鋼管一般部の 85％の強度であっ④ 板バネとシール材の配置
角形エレメントフランジの鋼板軸線上に配置することで，継手部た．この角形鋼管を用いた仮設土留め構造体の施工を踏まえた主な課の有効高さを最大限に確保でき，かつ，変形拘束ボルトを凹継手に

題は，以下の４項目であった．

配置することで，継手部に引張力が作用した際に凹継手の開きを抑制できて継手強度が向上するため，継手部は SS400 の鋼板 16mm 相① 角形鋼管（鋼殻エレメント）

当の強度になる．また，継手内のクリアランスを大きくすることで，の本体利用化

継手競りによる推進時の抵抗を低減して長距離施工を可能すると② 長距離化への対応
図 4 角形鋼管継手③ 継手施工品質の向上

共に，継手内の洗浄とモルタル充填性を高めて継手部品質の向上，さらに，推進嵌合時の誤差吸収性を高めて閉合部における施工性の④ 閉合部施工の改善改善を図った．

これらの課題に対して，以下の改善が求められた．
① 継手部強度の向上② 推進時継手抵抗力の低減

3.2 工法概要
JAWS 継手を配置した角形エレメントを用いてトンネル外殻部を③ 継手内の洗浄とモルタル充填性の確保

先行して構築する非開削トンネル技術がさくさく JAWS 工法にな

④ 施工誤差吸収性の向上
継手単体の引張強度と図5 に示すように継手部の有効高さが小さる。図 8 に示すように推進工法にて 1 本目となる基準エレメントをいため，継手部の曲げ耐力が鋼管一般部の約 60%であり，不合理な施工後、継手を嵌合しながら順次後続エレメントを施工し、エレメ構造となっている．一方，継手内のクリアランスが小さいため，推ント間の土砂を掘削排土して継手内の洗浄、モルタル充填を行い、進の施工誤差や蛇行によるコンクリートをエレメント内に打設して構造体とする。エレメント

競りが発生して推進時の継が閉合され外殻躯体の構築が完了後、内部掘削と内面仕上げを行い

手抵抗が大きくなる他，継トンネル（地下空間）が完成となる。

手内の洗浄とその確認が確実に行えない，さらに，施工誤差が蓄積する閉合部の誤差を吸収できなくなる可能性があった．

図 5 角形鋼管の有効高さ

3. さくさく JAWS 工法の概要
3.1 継手および角形エレメントの概要
JAWS 継手を図 6 に，JAWS 継手を配置した角形エレメントを図7 に示す．本継手は前記課題に対応するために開発した継手で雌側の凹継手と雄側の凸継手から構成されている．本継手の特徴を以下
図 8 さくさくＪＡＷＳ工法施工手順に示す．

4. 実工事への適用
相鉄新横浜線羽沢横浜国大駅付近から東急東横線日吉駅までの
延長約 10km の連絡線を整備する相鉄・東急直通線（整備主体：（独）
鉄道・運輸機構）のうち，新綱島駅（仮称）の日吉側端部約 35m と延長約1,065mのシールド
図 6 ＪＡＷＳ継手

トンネル（往復）が当社の施工範囲である．新綱島駅端部は非開削工法が選定されており，
トンネル断面は図 9 に示すように内空幅19.2m，高さ 14.6m の馬図 7 ＪＡＷＳ継手を配置した角形エレメント

13-2

図 9 新綱島駅非開削部トンネル断面技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

蹄形の形状である 1)．つくばエクスプレス六町駅工事と同様の継手

6. 止水性能確認試験が付いた角形鋼管を連結してトンネル外殻部を先行構築する計画

6.1 継手止水性能確認試験であったが，施工性および品質においてさくさく JAWS 工法が優位

JAWS 継手は凹継手先端の板バネとシール材によって止水性が確と発注者が判断して設計変更となった．

保される．継手止水性能確認試験は，角形エレメント推進時の蛇行

新綱島駅非開削部の施工条件を下記に示す．

に伴う凸継手の嵌合状態とシール材の状況を想定して以下の５

作用水圧：0.2～0.35MPa

ケース（図 10 参照）とした．設定水圧は最大水圧 0.35MPa に対し

対象土層：上総層群泥岩層，砂層，泥岩と砂の互層て安全率 1.2 を考慮し，0.45MPa とした．

函体：断面 □1,000mm×1,000mm，施工本数 42 本ａ）通常の嵌合状態（偏心量 0mm，嵌合角度 0°）ｂ）偏心した嵌合状態（偏心量 4.5mm，嵌合角度 0°）

函体継手：JAWS 継手ｃ）角度のついた嵌合状態（偏心量 6.0mm，嵌合角度 1.6°）ｄ）シール材が逸脱した状態（偏心量 6.0mm，嵌合角度 1.6°）

5. 適用に向けた検証事項ｅ）シール材を使用しない状態（偏心量 6.0mm，嵌合角度 1.6°）

さくさく JAWS 工法の実工事に適用するにあたり，以下の３つ事

なお，試験ケースｄは凸継手が嵌合していく中でシール材が板バ

項に関する性能を検証する必要があった．
①止水性能（耐水圧）

ネに薄く残った状態を想定したケースであり，一方，ケースｅは全②構造性能（保有耐力）

くシール材が無くなった状態を想定したケースである．

③施工性（精度および品質）
止水性能については，JAWS 継手と坑口止水装置が対象となる．

凹継手

推進完了後エレメント間の土砂掘削から JAWS 継手内へのモルタ

ケースａ

ケースｂ

高強度モルタル充填

エレメント
フランジ部

シール材

ル充填までの間，凹継手端部の板バネによって止水を図り，角形エ
レメント推進時は地下水や加泥材等の坑口部からの流出を坑口止法に比べ高い止水性能が必要であった．

高強度モルタル充填
シール材

凸継手
板バネ

水装置によって防止する必要がある．最大 0.35MPa の水圧が作用する深層部でさくさく JAWS 工法を適用するためには従来の推進工

凹継手
エレメント
フランジ部

凹継手

凸継手
板バネ

ケースｃ

エレメント
フランジ部

高強度モルタル充填

エレメント
シール材 フランジ部

ケースｄ，ｅ
凹継手

高強度モルタル充填

構造性能については，角形エレメント内にコンクリートを充填して本体利用とするために，引張部材となる JAWS 継手は常時および

凸継手
板バネ

地震時の作用荷重に対して安全性を確保できる強度性能が必要と

凸継手
板バネ

図 10 継手止水性能試験ケース

なる．
試験装置の概要を図 11 に示す．長さ 1.1ｍの凹継手と凸継手を嵌

施工性に関しては，角形エレメントを連結してトンネル外殻部の覆工体を形成するためには角形エレメントを閉合させる必要があ

合させた状態で両端を褄板で閉塞し，止水処理をした上で，加圧室り，高い施工精度を確保しなければならない．また，角形エレメンに模擬地盤を充填した上で注水加圧した．模擬地盤は現地の上総層トを本体利用するためには，モルタルを充填して一体化を図った継群砂質泥岩層（Ksm 層）の砂層部分の粒径加積曲線を参考に，三河手が所定の強度を有しているかを確認しておく必要があった．

硅砂の 7～9 号と笠岡粘土を 65：15：15：5 の割合で混合して作製

上記の止水，構造および施工に関する要求性能に対し，JAWS 継

した．

手と角形エレメントに関して，（独）鉄道・運輸機構の指導と協力を得ながら実施した各種性能確認試験の項目と目的を表１に示す．これらの性能確認試験の内，ここでは JAWS 継手の性能に関連する継手止水性能確認試験，継手単体引張試験，連結エレメント載荷試験および推進精度確認試験の概要と結果を以下に述べる．
表 1 各種性能確認試験一覧表

図 11 継手止水性能試験装置の概要

6.2 試験方法
試験手順を以下に示す．
①シール材を板バネ間に設置（ケースａ～ｃ）もしくは板バネと凸継手の接触面にシール材を塗布（ケースｄ）②凸継手をスライドさせ嵌合後，凸継手に所定の偏心および角度を付与③妻板等の試験治具設置後，注水加圧室に模擬地盤を充填

13-3さくさく JAWS 工法の開発

継手単体引張試験は長さ 550mm の継手供試体を用いて，実施工で④加圧水供給装置を作動させ，水圧を 0.1MPa に上昇させ，10 分の凸継手の嵌合状態と拘束ボルトの有無を想定して，試験ケースは間保持

以下の 3 ケースとした（図 14 参照）．

⑤漏水がなければさらに水圧を 0.1MPa 上げ，0.45MPa まで昇圧

ａ）偏心した嵌合状態（偏心量 4.5mm，拘束ボルトあり，モルタ

漏水が生じた場合は漏水量を測定⑥0.45MPa まで昇圧後漏水が生じた場合は 10 分間の漏水量の変ル充填あり）ｂ）拘束ボルト無しの状態（偏心量 0mm，拘束ボルトなし，モル化を観察

タル充填あり）
ｃ）斜め嵌合状態（偏心量 0mm，拘束ボルトなし，モルタル充填

6.3 試験結果と評価

なし）

ケースａからｃについは，0.45MPa まで昇圧したが漏水なく，良好な止水性能が確認された．ケースｄは，0.45MPa まで昇圧後 40 分
間は漏水が確認されなかったが，その後漏水が生じて最大 120cc/10

ケースａ

ケースｃ

分の漏水量が確認された．ケースｅは 0.1MPa 毎の昇圧段階で漏水が確認され，0.4MPa 時に最大 963cc/10 分の漏水が生じ，0.45MPa においては初期が802cc/10 分（0.08L/分）
で，その後は減少傾向

ケースｂ

で 1 時間後には302cc/10 分（0.03L/分）となった．加圧グラフを図 12 に，ケースｅの

図 14 継手単体引張試験ケース

0.45MPa 昇圧後の漏水量の変化を図 13 に，試ケースａとｂは完成時，ケースｃは施工時を想定した試験である．

図 12 加圧グラフ

験状況を写真 1 に示す．

ケース a は偏心して継手が嵌合した状態，ケースｂは施工誤差等により拘束ボルトが配置できなかった場合，ケースｃは施工時に既設函体から離れる方向に蛇行が生じて凸継手の端部のみが凹継手と接触し引張力が作用した場合を想定した場合である．試験では引張力に対する荷重方向の変位，凹継手の開き量および継手と拘束ボルトのひずみ量を計測する．継手単体引張試験装置を図 15 に示す．
3620
1820

900
165

350

900
540

165
載荷梁

継手供試体

写真 1 止水性能試験状況

300

図 13 0.45MPa 昇圧後漏水量変化

540

止水条件が最も厳しいケースｅにおいては，漏水量が最大

添接板 t16
拘束ボルト

敷き鉄板

963cc/10 分（0.10L/分）であったが，0.45MPa 昇圧後の漏水量は減少

補強リブ コロ φ22

コロ φ22傾向であり，300cc/10 分（0.03L/分）以下に低下すると推測される．

補強リブ

摩擦接合ボルトM24

施工延長 34.5m で換算すると継手 1 ヶ所当たり 1ℓ/分未満であり，角形エレメント内での施工（エレメント間土砂掘削や継手内のモル1450

タル充填など）に支障をきたす漏水量ではないことから，本工事で要求される止水性能を満足すると判断した．

7. 構造性能確認試験
7.1 継手単体引張試験

圧縮材

油圧ジャッキ拘束ボルト(1) 試験概要

図 15 継手単体引張試験装置

JAWS 継手は凹継手に凸継手が嵌合後，拘束ボルトを設置し，凹(2) 試験方法

継手内の空隙部にモルタルを充填して一体化することで構造部材として機能する．凹継手の材質は鋳鋼の SCW480，凸継手の材質は継手単体引張試験の試験手順を以下に示す．

溶接構造用圧延鋼材の SM490Y，モルタルの設計強度は 50N/mm2 で①継手嵌合前に凹継手と凸継手の供試体の所定位置に計測器（ひずみ計）を設置ある．拘束ボルトは引張力作用時の凹継手の開きを抑制し，継手強②継手間のクリアランスが計画位置になるように嵌合度の向上を図るため，
凹継手長1.1m/本当たり4 本を配置している．

13-4

技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

拘束ボルトで締結したケースａと比較すると，最大荷重は約③拘束ボルトを挿入し締め付け軸力を導入

32％，降伏時荷重は 30％であり，拘束ボルトの効果が大きいこと④モルタルを充填し発現強度が 50N/mm2 以上となるまで養生が確認できた．

（ケースｃを除く）⑤継手供試体の両側に配置した油圧ジャッキ（2,000kN/台）を伸

表 3 継手単体引張試験結果_ケースｂ

長させて引張力を作用

荷⑥許容引張強度相当の約 8 割の荷重を作用させて荷重を 0kN まで除去⑦再度載荷を作用させ，部材の降伏荷重および終局耐力まで載荷

重

試験結果

試験条件

備考

拘束ボルト 設計耐力上必要な荷重 781kN⇒ 無し
モルタル充填
終局状態：凹継手目開き拡大
834 kN ⇒ 有り

616 kN

凹継手降伏時荷重Ｐy

最大引張荷重Ｐmax(3) 試験結果と評価
1) ケースａ
凸継手を偏心させた状態で実施したケースａの試験結果を表 2に示す．また，荷重と継手間の変位量の関係を図 16 に示す．荷重は破壊に至るまで作用させた．破壊形態は凸継手先端溶接部の破断であった．荷重の増加に伴い凹継手隅角部のひずみと凹継手の開き量が増大したものの，拘束ボルトによる変形抑制に機能していたことが確認された．最大荷重Ｐmax は 2,626kN，降伏荷重Ｐy
終局時継手状況（凹継手隅角部のひずみが降伏ひずみに達した時の荷重）は2,033kN であった．降伏時の継手間の変位は 1.573mm，最大荷重時の変位は 5.873mm であった．
一方，
拘束ボルトの最大軸力 Nmax

図 17 荷重-継手間変位曲線_ケースｂは 366.3kN/本で，拘束ボルトの引張強度 366.5kN/本付近まで達し
3) ケースｃ

たが，ボルトの抜け出しや破断は生じなかった．

凸継手の長さを試験体幅方向に変化（短く）させ，凸継手の端
表 2 継手単体引張試験結果_ケースａ
荷

重

試験結果

凹継手降伏時荷重Ｐy

最大引張荷重

Ｐmax

最大荷重時凸継手ひずみ
拘束ボルト最大軸力ε
Ｎmax

部のみが凹継手に接触する状態で実施したケースｃの試験結果
を表 4 に示す．荷重の増加と共に凹継手の開き量が増大すると共

備考

試験条件

2,033 kN 拘束ボルト 設計耐力上必要な荷重 781kN
終局状態：凸継手先端溶接部破断
2,626 kN ⇒ 有り
モルタル充填
13,000μ以上 ⇒ 有り
366 kN 凸継手偏心 ボルト仕様：M24 10.9に凹継手端部のひずみが増大し，破断（引裂き）したところで試験を終了した．最大荷重Ｐmax は 1,607kN，凹継手偶角部降伏時の荷重Ｐy は 301kN であった．
降伏時の継手間の変位は 1.41mm，
最大荷重時の変位は 11.20mm であった．
表 4 継手単体引張試験結果_ケースｃ
荷

重

試験結果

凹継手降伏時荷重Ｐy

最大引張荷重

Ｐmax

試験条件

備考

301 kN 拘束ボルト⇒無し
モルタル充填⇒無し
終局状態：凹継手破断
1,607 kN 凸継手端部接触4) 試験結果評価
継手単体引張試験のケース a では，降伏荷重は設計必要耐力

終局時継手状況

780kN を越える 2,033kN であり，必要耐力を満足することを確認した．
拘束ボルトが無い状態を想定したケースｂでは，降伏荷重が

図 16 荷重-継手間変位曲線_ケースａ616kN であり，設計必要耐力を満足しない結果であり，拘束ボル2) ケースｂトの必要性が確認された．

凸継手は正規の位置に嵌合させ，拘束ボルトが無い状態で実施

施工時を対象としたケースｃでは，継手 2 箇所当たりの引張強したケースｂの試験結果を表 3 に，荷重と継手間の変位量の関係度（301kN×2 箇所＝602kN）が既設函体の滑動荷重（約 400kN）を図 17 に示す．荷重の増加と共に凹継手の開き量が増大し，荷重を上回り，継手が損傷する前に函体が滑動することが確認された．

がピークを迎えた後，荷重増加が期待できない状態で試験を終了

よって，施工時の継手の安全性は確保されると判断した．

した．最大荷重Ｐmax は 834kN，凹継手偶角部降伏時の荷重Ｐy以上より，継手に拘束ボルトを配置することで完成時安全性がは 616kN であった．降伏時の継手間の変位は 0.83mm，最大荷重確保され，また，施工時においても継手の損傷は回避できること

時の変位は 2.10mm であった．

から，新綱島駅非開削部に JAWS 継手を採用した際に，継手の安13-5さくさく JAWS 工法の開発

表 5 最大荷重作用時各部位最大値

全性が確保できることが確認された．
7.2 連結エレメント載荷試験(1) 試験概要
試験を行う供試体は，実物大（□1,000mm×1,000mm×奥行 0.55m）とし，継手部は実際の継手を使用する．強度試験に先立ち，鋼殻エ
レメントを嵌合させ，継手内部にグラウト材（モルタル），エレメン
ト鋼殻内にコンクリートを打設し完成時を想定した覆工供試体を製作した．
試験は，上記製作した覆工供試体を用いて載荷試験を実施し，継手嵌合部の強度性能を確認するとともに，変位特性を把握し設計時

写真 2 ボルト引抜け状況

写真 3 載荷試験状況に設定した覆工体剛性の妥当性を評価する．継手嵌合部の強度が設
計耐力 Pu（理論値：SS400，厚 t16mm の相当，Pu=1,770kN）を満足するかを確認するため，覆工試験体にはひずみゲ－ジ等のセンサ－を取り付け，載荷に伴う鋼殻およびコンクリート部のひずみの変化を把握する．載荷試験の概要を図 18 に示す．

←左側継手

←右側継手

図 19 荷重-継手部鉛直変位曲線

図 18 連結エレメント載荷試験概要←凹継手上面

←凹継手先端←凸継手(2) 試験方法←凹継手下面

供試体は，実際の施工手順を再現して作製した．載荷試験前に採取したテストピースにより一軸圧縮試験を実施して所定の強度が発現していることを確認してから載荷試験を実施した．
載荷方法は，四点曲げ載荷とした．初期載荷で載荷治具と供試体との取り合いや出力データを確認し，ひび割れ発生まで載荷を行い，

図 20 荷重-継手部ひずみ曲線

ひび割れ発生状況を確認した後，一度除荷し，再度載荷を行い終局
2) ひび割れ観察結果状態まで連続して載荷する．供試体が降伏し荷重の増加が鈍化する

ひび割れ発生状況を写真 4 に示す．ひび割れは，継手部に集中まで「一定荷重ピッチ」で計測し，その後「一定変位ピッチ」に計して発生した．ひび割れ発生荷重 Pc は 290KN であった．

測を切り替える．載荷時には供試体の変位，継手，鋼殻およびコンクリートのひずみを計測すると共に，ひび割れ状況をスケッチした．
(3) 試験結果と評価
1) 載荷試験結果
載荷試験の破壊形態は引張側継手位置でのボルト破断（ネジ山
折損引抜け，写真 2 参照）であった．最大荷重Ｐmax は 1,945KN，
最大荷重時でのボルト軸力 Pb は 329KN であった．鋼殻部位および中空コンクリ－ト部では弾性域の状態であった．最大荷重値での各部位の最大値を表 5 に，載荷試験状況を写真 3 に示す．
また、荷重－継手部鉛直変位曲線と荷重－継手部ひずみ曲線を
図 19 と図 20 に示す．

写真 4 ひび割れ発生状況

13-6

技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

3) 試験結果の評価

いた状態を維持して掘進する．掘進時の精度確保は方向修正載荷試験での破壊形態は引張側継手位置でのボルト破断であジャッキやローリング修正ジャッキ（油圧ソリ）等によって行い，り，最大荷重は終局モ－メント荷重の理論値Ｐu＝1770kN を上回

偏心量±10mm 以内の精度を確保した推進が可能であることを検る結果であった．

証する．
②掘進修正装置確認試験

終局モーメント荷重の理論値より試験結果が上回ったことより，JAWS 継手は設計耐力を満足したことが確認できたことから，掘進機の発進時の姿勢条件として，水平位置からの発進とし，JAWS 継手の耐力を SS400，厚さ t=16mm 相当と評価して非開削ローリング修正ジャッキを使用して掘進を行い強制的にローリ部の設計を行うことができると判断した．

ングさせ，再度水平位置に修正させることで，姿勢制御が可能であることを検証する．

8. 施工性確認試験
8.2 試験方法

新綱島駅非開削部のトンネルは馬蹄形状であり，角形エレメント
を42 本連結してトンネル外殻部構築する．
基準エレメント施工後，掘進精度確認試験およびの試験方法を以下に示す。

後続エレメントを順次継手を連結し，最後に閉合エレメントを施工(1) 掘進条件
掘進距離：エレメント 1.1m/本×12 本（延長 13.2ｍ）

することから，個々の角形エレメントの精度確保が重要となる．掘進時の精度を維持するため，掘進機には方向修正ジャッキの他，

掘進速度：20mm/min

ローリング抑制用の可動ソリが装備されている．角形エレメントの(2) 掘進手順1) 掘進精度確認試験

施工位置によってエレメントの回転角度（傾き）が異なり，発進時の姿勢を維持した状態で推進できるのか，また，ローリングした際①掘進機を水平位置から反時計回りに22.5 度傾けた状態で発進に修正が可能なのか確認する必要があった．

架台に設置する．
②上記掘進速度にて掘進を開始する．1 本目のエレメント掘進

8.1 掘進精度確認試験

完了までを初期掘進とする．
③2～12 本目のエレメントの掘進が完了するまで 22.5 度傾けた掘進精度確認試験では，試験ヤードに鋼矢板で仕切って現地地盤（上総層群砂層と泥岩層）を模擬した土層（図 21，図 22 参照）を状態を維持して掘進する．

作製し，ライナープレートで発進立坑を設け，実物大の掘進機（写④ローリングや蛇行が生じた場合は，方向修正ジャッキや油圧

真 5 参照）と JAWS 継手を配置した角形エレメント（写真 6 参照）
を用いて推進を行い，以下の 2 種類の試験を実施した．

そりを使用して修正する．
2) 掘進修正装置確認試験①掘進機を水平状態で掘進を開始する．
②1 本目のエレメントの掘進が完了したら，掘進方向左側のローリング修正ジャッキを作動させ，時計回りに掘進機を7500

模擬土（泥岩(Km)層）

6876

3500

③掘進機がローリング生じ始めたら掘進方向左側のローリング
修正ジャッキを収納し，ローリング修正作業に移る．

3500

7500

ローリングさせる．
8500

1000
685
250
1000

4000

5,4°

250

1000

1500

1600

埋戻し土（現地発生土）

模擬土（砂(Ks)層）

15000④右側のローリング修正ジャッキを徐々に作動させて反時計回りにローリングを修正させる．

3500

図 21 掘進精度確認試験用模擬土層縦断面図⑤掘進機がローリング修正され水平状態に戻った時点で右側のローリング修正ジャッキを収納し，水平状態を維持しつつ 12

現地発生土

本目のエレメントまで掘進を行う．

1500

継手部充填材(3) 管理項目
本試験での管理項目を表 6 に示す．

3500

模擬土（砂(Ks)層）

表 6 推進精度確認試験管理項目

写真 5 矩形掘進機

3500

8500

模擬土（泥岩(Km)層）

3000

図 22 模擬土層断面図

写真 6 角形エレメント①掘進精度確認試験
矩形掘進機を水平の状態から 22.5 度傾けた状態で発進させ，傾13-7さくさく JAWS 工法の開発

ローリング修正ジャッキの使用により強制的に右回転方向に8.3 試験結果と評価
試験においては，前記管理項目に示すように掘削性能やローリン

ローリングさせたため，±0～-1.0°までローリングした．9～13 本

グジャッキの作動性他についてもデータを取得しているが，ここで目のエレメント（掘進距離 9050～14550mm）では強制的に左回転は掘進精度と姿勢制御に関する結果とその評価について述べる．

方向にローリングさせたため，-1.0～±0°までローリングし水平(1) 掘進精度確認試験結果

位置まで掘進機の姿勢が戻ったことが確認できた（図 25 参照）．

1) 掘進精度と掘進機の姿勢

2) エレメントの姿勢

掘進距離に対する掘進機の鉛直偏心量は，計画線形に対して，-2mm～+1mm であった．一方，掘進機の水平偏心量は，計画線形エレメント掘進完了時のエレメントの鉛直偏心量は-3.0mm～+2.0mm，水平偏心量は右方向へ -4.0mm～±0.0mm であった．

に対して±0mm～-4mm の偏心量であった．

エレメント掘進完了時のエレメントのローリングは，掘進機の掘進機のローリング修正ジャッキは，2 本目のエレメントがローリングに追従する形で変化しており，4 本目のエレメント掘400mm 掘進後に使用を開始し，12 本目のエレメント掘進終了時

進（掘進距離 3550mm）時から右方向にローリングし，8 本目掘進まで使用し続けた．掘進機のローリングは，掘進方向右側へ最大完了（掘進距離 9050mm）時に最大値である 0.8°までローリング0.2°のローリングが生じた．

した．9 本目のエレメント掘進（掘進距離 9050mm）時からは掘進

2) エレメントの姿勢

機が左方向にローリングを開始したことに合わせて右方向のローリングが修正されはじめ，13 本目エレメント掘進完了（掘進

エレメント掘進完了時のエレメントの鉛直偏心量と水平偏心量を図 23，図 24 に示す．エレメントの鉛直偏芯量は-1.0mm～

距離 14550mm）時で右方向に -0.25°までローリングが修正された．

偏心量（mm）+2.0mm，水平偏心量は-3.0mm～±0.0mm であった．

(3) 試験結果評価
角型エレメント推進工の掘進精度および掘進修正装置に関する

5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5

（＋）
：上方、
（―）
：下方

確認試験を実施したことにより，以下の結論が得られた．
①22.5°傾斜した状態で掘進した場合でも方向修正ジャッキや

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

ローリング修正ジャッキを使用して掘進することで，掘進機と12坑口からのｴエレメント数

エレメントは，偏心量において±10mm の精度を確保しながら偏心量（mm）

図 23 エレメント鉛直偏心量（掘進完了時）

掘進することができる．また，掘進機とエレメントのピッチン

5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5

（＋）
：左側、
（―）
：右側

グ，ローリングにおいても±1.0°以内の姿勢を確保しながら掘進することができる．

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

②ローリング修正ジャッキ（油圧ソリ）を使用することで，模擬

12坑口からのｴエレメント数

土層内で掘進機を強制的に右方向に-1.0°までローリングさせ，

図 24 エレメント水平偏心量（掘進完了時）

さらに逆方向にローリングさせることにより掘進機を水平状態まで修正することができる．

(2) 掘進修正装置確認試験結果
1) 掘進精度と掘進機の姿勢

以上より，角形エレメントが傾いた状態の施工においても，方向掘進距離に対する掘進機の鉛直偏心量は，計画線形に対して，

修正ジャッキとローリング修正ジャッキの併用により姿勢を保持-4mm～+2mm であった．一方，掘進機の水平偏心量は，計画線形

し，高い精度で掘進が可能で実施工への適用が可能と判断した．

に対して右方向へ±0mm～-3mm であった．

9. おわりに

1.5

さくさく JAWS 工法は（独）鉄道・運輸機構東京支社発注の綱島

ローリング

ローリング（°）（右：－、左：＋）1.0

トンネル他工事で採用され，止水性能，構造性能，施工性に関わる各種試験を実施して性能を評価して実施工に至った．基準エレメン

0.5

トから順次後続エレメントを施工し，閉合エレメントも円滑に閉合することができた．内部掘削と妻壁構築も本年 10 月には完了する

0.0

予定で，内面仕上げおよび内部構築を経て非開削部駅空間が完成す-0.5

る．今後，実施工で得られた各種データを基に技術・積算資料を整備し，適用拡大を図って行く予定である．

-1.0

右回転方向にローリング

水平位置

-1.5

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

左回転方向にローリング

8000

9000

謝辞
さくさくJAWS 工法の開発および施工に関わった社内外の関係者に謝意を表します．

10000 11000 12000 13000 14000 15000

掘進距離（mm）

図 25 掘進距離に対する掘進機のローリング値

エレメント 1～3 本目（掘進距離 0～3550mm）の区間では，掘参考文献

進機のローリングが -0.1～±0°であり水平位置が維持されてい1) 藤川博樹・長谷川利晴・大野友和・田中孝：駅非開削部の大断面馬蹄形
トンネルを角形エレメント推進工法により施工，相鉄・東急直通線 綱島トンネル，トンネルと地下，vol50，No7，pp.47-55，2019.7

る．エレメント 4～8 本目（掘進距離 3550～9050mm）の区間では

13-8