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土木学会第63回年次学術講演会(平成20年9月)

圧力式沈下計を用いたシールド掘進管理用のトライアル計測事例

１．はじめに中之島高速鉄道正会員

中野道夫

京阪電気鉄道正会員

久ノ坪宏司

西松･大豊･森本･オリエンタル白石共同企業体

正会員

難波正和，堀内民夫

地域 地盤 環境 研究所

正会員 ○譽田孝宏，長屋淳一

中之島線建設工事のうち，なにわ橋駅～天満橋駅間シールド工事では，工事の安全性確保のための適切な施工管理条件を決定することを目的に，発進直後においてトライアル計測が計画された．ただし，計測断面上部には重要構造物が存在し，地上からの計測器設置が不可能であったことから，構築が完了しているなにわ橋駅構造物から地下水下で水平ボーリング削孔して測定管を埋設し，その内部に鉛直変位計測器を設置してトライアル計測を実施した．ここでは，今回採用した計測方法についてとりまとめ，得られた計測結果に対する分析をおこない，適切な施工管理へのトライアル計測結果の反映について紹介する．
２．現場計測の概要 計測断面付近の平面図および縦断

難波橋
大阪市営地下鉄第６号線(堺筋線)

図を図-１に示す．本工事では，泥土圧式シールド工法(シールド外径 6950mm)を用いており，西行シールドが①②③先行発進した後，約１ヶ月遅れで東行シールドが離隔約4m で後行発進する単円併設シールドトンネルである．

東行シールド(後行)
なにわ橋駅
西行シールド(先行)主たる掘進土層は，上半 1/3 が沖積粘性土層(Ac 層，qu＝160～200kPa，IL≒0.8)であり，下半 2/3 が沖積砂礫層(Asg 層，N 値＝10～20)および中位段丘相当礫層(Tg1

離隔約 4m
難波橋層，N 値＞60)である．土被り厚は約 20m であり，Asg

大阪市営地下鉄
第６号線(堺筋線)

層～Tg1 層での地下水位は GL-1m 付近に位置している．
発進立坑からのシールド発進後，発進防護区間を抜けF層
なにわ橋駅

離隔約 1mて約 30m 掘進すると大阪市営地下鉄第６号線(堺筋線)直① ② ③下を離隔約 1m でほぼ直交下越しする．事前に地下鉄構Ac 層
Asg 層

造物への影響度を把握し，適切な掘進管理方法を確立す

Tg1 層ることを目的に，約 30m のアプローチ区間において，トライアル計測を実施した．ただし，該当区間上部には難Ma12 層

発進防護領域
離隔 3m波橋が位置しており，地上からの計器設置が不可能であったため，文献 1)を参考にして，地下鉄構造物の下端深Asc 層図-１

計測断面平面図および縦断図

基準水槽

断面①度(トンネル天端から 3m 上部)において，構築が完了し断面②

断面③

基準水面ているなにわ橋駅構造物から水平ボーリング削孔して測点

測点

測点

φ100VP 管を埋設し，その内部に圧力式沈下計を設置した．文献 1)は地下水位以浅での水平ボーリング削孔であ

図-２

基準水面からの水圧に注目した鉛直変位計測ったが，本現場は地下水位以深での水平ボーリング削孔であることが特徴的であり，土砂を含む地下水流出が懸念されたことから，特殊止水ボックスを設けて慎重に削孔した．圧力式沈下計による鉛直変位計測は，基準水面からの水圧より変位量を計測する機構であり(図-２参照)，①連通管の立ち上がり状況による温度影響を受けない，②基準水面と測点のレベルをそろえる必要がない，③配管長が長い場合の応答性低下が連通管式沈下計に比べて少ないという利点がある．また，今回は温度影響の小さい地盤内計測であったため，精度の良い結果が得られた．
キ－ワ－ド：シールド，沖積層，トライアル計測，水平ボーリング，施工管理
連

絡 先：地域 地盤 環境 研究所 大阪府大阪市西区立売堀 4-3-2-47-

TEL：06-6539-2971 FAX：06-6578-6256

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土木学会第63回年次学術講演会(平成20年9月)＋：隆起，－：沈下

３．現場計測結果

時変化図を図-３に示す．
3.1 切羽土圧管理について
各計測断面における設定
切羽土圧を表-１に示す．切鉛直変位(mm)

れた鉛直変位量に関する経タイム表示させて分布状況を常時確認できる管理をお③テール-5

断面①

断面①
断面②
断面③-10断面②切羽土圧(右下)

切羽土圧(中央左)断面③切羽土圧(右上)

400
350
300
250200150

裏込め注入圧(KPa)

し，チャンバ内土圧をリアル①テール ③切羽 ②テール

②切羽0450

羽土圧管理は，シールドマシ
ン中央高さの土圧計で実施①切羽-15

切羽土圧(KPa)

トライアル計測から得ら

5

ポンプ元圧

600

吐出圧(右)

400
300
200
100
03/20こなった．断面①では切羽土吐出圧(左)

500

3/21

図-３3/22

3/23

3/24

3/25

先行トンネル直上地盤(天端から 3m 上部)の鉛直変位量に関する経時変化図

圧不足に伴う沈下が，断面②では切羽土圧が変動したことによる沈下が見られた．断面③で断面①と②の中間値で切羽土圧制御した
結果，沈下が抑制されることが確認できたことから，以降については断表-１

切羽土圧管理
裏込め注入管理
ゆるみ土圧＋15kPa
断面①
主働土圧＋水圧＋予備圧
ゆるみ土圧＋65kPa
断面②
静止土圧＋水圧＋予備圧
断面③ 主働土圧と静止土圧の中間値＋水圧＋予備圧 ゆるみ土圧＋40kPa
予備圧：20kPa，管理幅：±20kPa
備考
上記は設定上限圧20

各計測断面における設定裏込め注入圧も表-１に示す．裏込め注入は，エアー系２液可塑性材料による同時裏込め注入方式を採用しており，注入率を確認しながら注入圧を管理した．どの断面もゆるみ土圧に対して少し大きめの注入圧で施工したため，変形量は微量であったが，よりテールボイド部での沈下量が小さかった断面③の管理

鉛直変位(mm)「-：沈下 +：隆起」

面③での管理方法を採用した．
3.2 裏込め注入管理について

マシン通過中の挙動について

15

ｼｰﾙﾄﾞ掘進中
ﾏｼﾝ停止中合計

6 工区_③断面_後行シールド_直上 3m

1050-5-10-15-20-25

切羽通過

ﾃｰﾙ通過-30

手法が適切と判断し，以降の管理方法とした．
3.3

切羽土圧管理および裏込め注入管理一覧-5 -4 -3 -2 -1 0

シールド掘進中
図-４とマシン停止中における鉛直変位量を図-４に示す．

123 4 5
リング数6789 10 11 12 13

各施工段階における鉛直変位量の関係

初期掘削段階において，セグメント組立中のシールドジャッキ引抜きに伴い，切羽土圧の低減やマシン姿勢変動が発生し，それに連動して沈下が発生した．よって，シールド機と周辺地盤の摩擦を無視した上で切羽土圧保持に必要なジャッキ圧に変更し，またジャッキを必要以上に引き抜かないように最適なジャッキ引抜きパターンを検討し，その工程を厳守して作業を進める等の工夫をおこなった．その結果，セグメント組立時における切羽土圧の低下幅は小さくなる効果が得られた．ただし，図-４に示すように避けられない切羽土圧の低下やマシン姿勢変動は残るため，マシン停止中の挙動は一貫して沈下傾向にあり，全体沈下量に占める割合は大きかった．
４．おわりに

上記以外の施工管理として，排土量および排土密度等についてもトライアル断面で最適条件を検討し，万全の体制で大阪市営地下鉄構造物直下を掘進した結果，限界管理値 17.9mm の沈下に対して 1.1～1.2mmの沈下に抑制することができた．トライアル計測の有効性が確認できたことはもちろん，計器設置の制約が厳しい条件下にあっても，本方法で鉛直変位計測が実施できたことは，計測手段の幅が広がったと考えられる．
参考文献

1)石得博行，松永卓也，平手知，岸本章士：つくばエクスプレス(常磐新線)常磐道トンネルにおける超低土被りシールドの施工，土木学会第 58 回年次学術講演会，Ⅵ-080，pp.159-160，2006．

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