こうえいフォーラム第 17 号 / 2009.2

ダイニン水力発電プロジェクト－ TBM による導水路トンネル掘削・ライニング同時施工
DAI NINH HYDROPOWER PROJECT – CONSTRUCTION OF HEADRACE TUNNEL BY
USING TBM WITH SIMULTANEOUS INSTALLTION OF LINING SEGMENTS
中川誠 *・宮里達也 **Makoto NAKAGAWA and Tatsuya MIYAZATO

The Dai Ninh Hydropower Project has a capacity of 300 MW and was implemented tocope with the rapid increase in power demand in Vietnam. The main activity on the critical
path was the construction of an 11 km long headrace tunnel. The upstream 7 km section
was constructed using TBM with simultaneous installation of lining segments in order to
put the Project into the national grid within the shortest possible time. It took 18 months
for the breakthrough of the 7 km section after launching the TBM, which was 2 months
ahead of schedule. This paper outlines the construction of the headrace tunnel by TBM withsimultaneous installation of lining segments.

Keywords ：headrace tunnel, TBM, segment lining

主要構造物は、2 つの主ダム（ダニムダムとダクヨンダ

1. はじめにム）、4 つのサドルダム、洪水吐（容量 7,445m3/s）、貯水

ダイニン水力発電所は図－ 1 に示すようにベトナム国

池連結水路（延長 2.5km）、取水路（延長 1.6km）、取水口、ホーチミン市から北東に約 260km のところに位置する。

導水路トンネル（内径 4.5-4.65m、延長 11.2km）、上部プロジェクトはラムドン省ドンナイ河流域からビントア

水室調圧水槽、鉄管路（内径 3.2m、延長 1.8km）、発電ン省に導水（流域変更）して年間 1,178GWh（設備容量所（地上式）、放水路トンネル（幅 5.5m、高さ 7.5m、延300MW）のピーク発電を目的としている。貯水池有効容長 680m）、下流河川改修（延長 9.5km）、開閉所、変電所

量 2 億 5 千万 m3、平均流入量 26.8m3/s、発電最大使用水（220kV/500kV）、220kV 送電線（延長 41km）、110kV 送

量 55.4m3/s、総落差 670m である。ダイニン発電所から電線（延長 46km）である。プロジェクトのレイアウト平の放流水は下流域の発電所使用水、灌漑用水として有効再面を図－ 2 に示す。

利用される。

発電所

プロジェクトサイト導水路
ダクヨンダム

ホーチミン

図－ 2
図－ 1

プロジェクト位置図

プロジェクトレイアウト

ダイニン発電所にて発電された電力は 220kV 送電線を通してドンナイ省ディリン変電所に送られ 500kV に昇圧され基幹 500kV 送電線にのせられる。110kV 送電線はビ* コンサルタント海外事業本部** コンサルタント海外事業本部

ントアン省ファンリ変電所につながれる。
アサハン 3 開発事務所

ダイニン水力発電計画のフィージビリティスタディ
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ダイニン水力発電プロジェクト－ TBM による導水路トンネル掘削・ライニング同時施工

は 1993 年から 1994 年にかけてベトナム電力庁の子会社（Power Investigation and Design Company No.2）により実施され、1994 年から 1995 年にかけてコンサルタント会社のソグレア社（フランス）とラバリン社（カナダ）の共同企業体によりレビューが行われた。1996 年から 1998 年にかけては、世銀資金にて同企業体が基本設計と入札書類の作成を行った。その後、ベトナム政府は工事資金を日本の円借款に求め、2001 年から日本工営・電源開発の共同企業体が入札設計・書類の見直しを行い、引き表－ 1 契約パッケージ
契約内容
コントラクタCW1 土木工事（導水路、鹿島・熊谷・ソンダ JV発電所）
CW2 土木工事（ダム） ハザマ
ME1 ゲート・鉄管工事 IHI- 酒井鉄鋼 JV
ME2 水車・発電機工事 東芝―双日 JV
TL1
送電線資材供給
9 分割契約TL2送電線工事
Power Construction
Company 1 ( ベトナム )TL3変電所工事
住友― AE Power JV

続き 2003 年 5 月からの工事開始に伴い施工管理を行った。
2007 年にほとんどの工事を終了し、本年 1 月から発電を

ダイニン水力発電計画の導水路トンネルはベトナム国で最長のトンネルであり、全長 11.2km のうち上流 7.05km開始している。の区間をセグメント同時ライニングの TBM で施工を行った。TBM での施工はベトナムで初めてのものであり、セグメントライニング同時施工は日本工営が関与した発電水力計画では初めてのものである。

2. 導水路地質概要
取水口から 9km までの導水路地質縦断を図－ 3 に示す。取水口から下流 5.1km 区間はジュラ紀の砂岩とシルト岩の互層からなり、砂岩が卓越している。地山被りは50-160m で、トンネル部は新鮮な砂岩・シルト岩である。
この区間の岩の一軸圧縮強度は砂岩が 40-75MPa、シルト
写真－ 1

ダニムダム

岩が 30-50MPa である。この 5.1km を過ぎて 9.7km までは白亜紀の石英安山岩、流紋石英安山岩、安山岩から成り、トンネルの一部はジュラ紀の花崗岩貫入岩体を通る。この区間の地山被りは 100-300m で、岩の強度は 110-120MPaである。花崗岩貫入岩体は 130-140MPa である。
雨季の地下水位は地表から 2-5m から 10-15m、乾季においては 5-10m から 25-30m の範囲にあり、全長にわたり運転時トンネル内水圧よりも高い位置にある。これは重要な事項であり、運転時トンネル内水圧が外水圧より高い場合にはライニングの安定上セグメントライニングの採用はできなかった。
断層部を除いて透水性は低く、上流部 5.1km 区間の堆積岩（砂岩・シルト岩）のルジオン値は 0.1-5、その下流の火山岩区間は平均的に 2 である。

写真－ 2発電所

導水路トンネルを対象として実施されたボーリングは16 本、総延長は 2,055m である。物理探査は 4 本、総延実施主体はベトナム電力庁で、実際の実施管理はベトナ

長 1,750m である。調査時点では大小合わせて 14 本の断ム電力庁の建設担当組織であり過去に円借款にて実施され層が想定されていたが、トンネル建設に対して大きな問題たハムトアン・ダミ水力発電の実施管理を行った水力発電とはならないと判断されていた。実際の工事においては一第 6 建設局が担当した。本体工事契約は以下に示すよう部の断層部で湧水に遭遇したが、とくに大きな問題となるに 7 つの契約からなる。

ような断層には遭遇しなかった。工事開始後に追加調査として 5.1km 地点での堆積岩層と火山岩層の境界部地質状
況把握のために地表から 3 本（計 370m）のボーリング、トンネル切羽から先進調査ボーリング（244 ｍ）を入れて境68こうえいフォーラム第 17 号 / 2009.2

界部の地質を確認した。境界層は軽度の風化作用を受けていたが TBM 進捗には影響なく順調に進めることができた。

石英安山岩、流砂岩・シルト紋石英安山岩、安山岩

TBM 工法

在来工法

花崗岩貫入岩体

図－ 3

3. TBM 工法採用の経緯

導水路地質縦断－ TBM 掘進速度は上流 5.05km 区間（砂岩・シルト岩）
で 650m/ 月、下流 5.65m 区間（石英安山岩、流紋石英1996 年から 1998 年に行われたソグレア社とラバリン安山岩、安山岩）で 440m/ 月とする前任コンサルの計社（以後前任コンサルと呼ぶ）による基本設計では、在来画であったが、地質状況・サイクルタイムに基づいた工法と TBM 工法の 2 案が提案され入札者に選択が委ねらレビューの結果それぞれ 440m/ 月、340m/ 月に計画をれる計画であった。ベトナム国の電力供給不足に対応する変更。

ため出来るだけ短期間に工事を終わらせたいとのベトナム－ 着工命令から 49 ケ月で横坑閉塞を終了させるために、側の要請に基づき両案とも着工命令からトンネル作業坑のTBM 工法区間を中間横坑から上流部のみとして、上流閉塞まで 49 ケ月の計画であった。

側 TBM 掘削と同時に下流側は在来工法で掘削する。

在来工法案の掘削にはロードヘッダー、ライニングには－ ベトナムのトンネルサブコンの在来工法技術移転のたテレスコピック型枠を使う案であったが、地形的に中間め、TBM 工法だけではなく在来工法も取り入れて欲し

横坑はトンネル上流始点から 7.25km の位置に 1 本しかいとのベトナム側の希望があった。

つけられないため 2001 年の日本工営・電源開発によるレビューにおいて在来工法ではこの期間を満たせないと結論づけ、TBM 工法と在来工法の並行案を採用した。前任コ

4. ライニングセグメントの設計と製作

ンサルの TBM 案は下流作業横坑から取水口まで 10.7km

セグメントライニングの主目的は緩み荷重・外水圧の支を TBM で掘削・セグメントライニングを行う案であった

保、粗度係数の改善であり、内水圧は支保しない（調査時が、以下の理由で中間横坑より上流 7.05km に TBM を採のボーリングデータにより運転時トンネル内水圧より高い用し、中間横坑より下流 4.2km（調圧水槽から下流の鉄ことが判明していた）。

管トンネル 0.45km を含む）に対しては在来発破工法を採仕様書にはライニングセグメントは内径 4.65m、厚さ用することとした。

0.3m、コンクリート圧縮強度の 45MPa と規定され、更－ 導水路トンネルの建設がダイニン水力発電完成へのクにその設計荷重条件が記されており、その他はコントラクリティカルパスである。

タが設計してエンジニアの承認を得るように規定されてい69ダイニン水力発電プロジェクト－ TBM による導水路トンネル掘削・ライニング同時施工

る。設計荷重条件は以下のとおりである。
外蒸気養生設備、養生水槽、仮置き場を備えた工場で製作し

圧：① 1,100kPa（上流部 5,400m 区間および断た。一日に 48 セグメント（12 リング）を製作した。全製

層部、セグメントは止水のためにガスケット作数は 5,432 リングである。セグメントの供給がクリティを設ける）

カルにならないよう約 400 リングを TBM 掘進開始前に製② 800kPa（上記以外の区間、セグメントに作しておいた。

はドレインホールを設ける）
上流部 5,100m 区間の地表には田んぼがあるため、地下水低下を防ぐためにセグメントのジョイントにはガスケットを入れて止水性を高めている。

5. TBM と掘削使われた TBM は 1998 年製作のもので中国の水力発電建設に使われたものを改造したもので、主要緒元は以下の

緩 み 荷 重：トンネル径 2 倍の高さに相当する岩荷重（水通りである。

中重量分）
形式

岩膨張荷重：0.15MPa
そ の他：TBM 推進、輸送、据付、グラウト等の一時的荷重

セグメントの幅は TBM の推進ストローク 1.45m を考慮して 1.3m とし、1 リング 4 ピース、形状は図－ 4 のよ
うに天端とインバートのピースを台形、左右のピースを平行四辺形とした。

掘削径
機体長

表－ 2 TBM 諸元
フルシールド カッタ数
38 個（ダブルテレスコピック）
5.48m
モーター出力 6 × 250kW
12.4m
カッタトルク 2,600kNm（定格）

バックアップ 180m
長
本体総重量 450t
総出力1,500kW

ずり出し方式 ずり鋼車
カッタ径
図－ 4セグメント展開図

推進力

16,000kN

推進ストロー 1.45m
ク
メイングリッ 水平対向パ形式
グリッパ力 27,200kN

17 インチTBM は写真－ 3 のように坑口ヤードにて組み立て、組み立て後にジャッキアップしてドーリーに乗せトラック牽引で坑内に入れ込んだ。

0.104.650.30

図－ 5写真－ 3

TBM 組み立てセグメント断面図
ずり出しはレール・鋼車式で行った。3 列車を使用し、インバートはレールを直に敷設できるように幅 2.1m 部

各列車にはディーゼル機関車、10 両のズリ運搬車（11m3/1分を平らにして、レールではさまれる部分には排水溝を設車）、4 両のセグメント運搬車、2 両のピーグラベル運搬車、けた。リング間の継手にはダウエルピンを使用し、ピース1 両の平積車、1 両の作業員運搬車が連結されている。こ間の継手は斜めボルト構造と、ガスケットには水膨張製ゴの編成は 2.6m 掘削進行（セグメント 2 リング分）に対すムシールを使用した。

る編成である。掘削は 3 シフトで行い、1 シフトの作業時

セグメントは坑口から約 3km 離れたヤードにバッチン間は 10 時間とし、シフト 1 とシフト 2 の一部をラップしグプラント、鉄筋加工組み立て場、24 の鋼製モールド、てシフト 1 クルーの後半は主にメインテナンスにあてた。

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月平均進捗は 392m である。

取水口からの距離(m)

写真－ 4 セグメントインバート据付
図－ 6TBM 掘削実績

掘削完了後の TBM 搬出は導水路始点から 200m の所を拡幅してカッタヘッドを分解し、カッタヘッドは上流側から、その他はバックアップ設備を含めて下流側から搬出した。

6. グラウト工事
セグメントライニングと地山の 10cm 幅のスペースの写真－ 5セグメントライニング

裏込めグラウトと地山改良のコンソリデーショングラウ
トの 2 種類のグラウトを行った。裏込めグラウトは粒径5-12.5mm のピーグラベルをセグメント建て込みと同時にセグメント裏に充填して、その後セメントミルク（W:C=0.7:1.0）を圧 0.1MPa で注入した。注入後湧水が見られる注入口は再穿孔し、湧水圧＋ 0.1MPa の圧で再注入を行った。掘削時に湧水に遭遇した部分に対してはコンソリデーシオングラウトを行った。注入圧は湧水圧 +0.3MPaとした。コンソリデーショングラウトを行った区間は全部で 280m である。

7. トンネルの初期充水
写真－ 6TBM 貫通

導水路トンネルの地山としては被りも十分あり良好な地山ではあるが、初期充水は慎重を期して①セグメントラ掘削進捗は図－ 6 に示される通りである。

イニング部、在来工法部共に水位上昇は 1m/ 時、10m/ 日

掘進開始から完了まで 7,057m の掘削・セグメントラを目標とする、②セグメントライニング部の水位上昇はイニングに 18 ケ月を要した。花崗岩貫入岩体部の進捗

2m/ 時、15m/ 日を上限とする、③在来工法部の水位上昇は 194m/30 日、火山岩区間は 381m/30 日、堆積岩区間はは 3m/ 時、20m/ 日を上限とするとの基準を設けた。トン585m/30 日であった。花崗岩貫入岩体部での進捗が低かっ

ネル終点の標高が 763 ｍであるので貯水位標高 880m またのはビット磨耗だけでなく、初期段階での作業員の不慣で 117m の高さを充水した。充水は 2007 年 10 月 16 日にれや TBM の推進能力が花崗岩に対して十分ではなかった

開始したが、その時のトンネル内への地山からの流水量ことが上げられる。推進負荷のためにジャッキの油圧シーは 170 リッタ / 秒であった。水位が上昇するにつれ流入量ル破損、電機系統トラブルも発生した。堆積岩部での進捗は減少し、トンネル内水位が初めて 870m に達した 10 月は順調で花崗岩部での遅れを取り戻す事ができた。最大進26 日には逆にトンネルから流出している水量が 105 リッ捗 は、37.1m/ 日、225.1m/7 日、812.2m/30 日 で あ っ た。

タ / 秒となった。10 月 30 日に貯水位まで充水し、この水71

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位を継続し 11 月 6 日にゲートを閉めてトンネル内水位を観測したところ 5.6 リッタ / 秒の流入量に対応する水位上昇が観測された。地下水位は全般的に貯水位より高くなり、セグメントの設計条件（内圧を考えていない）を満たしたと考えられる。

8. 終わりに
ダイニン水力発電プロジェクトの建設は 2003 年 5 月に 工 事 を 開 始 し て ほ ぼ 予 定 通 り 2007 年 末 に 2 号 機 が150MW の 発 電 を 開 始 し、2008 年 3 月 か ら は 1 号 機 も150MW の発電を開始した。工事のクリティカルパス上にあったのは 11km に及ぶ導水路トンネルの建設であったが、地質調査で得た情報と実際に遭遇した地質状況に大きな違いはなく、おおむね順調に進捗した。上流部 7.05kmのセグメント同時ライニング TBM 施工は、掘進開始からしばらくは現地作業員の不慣れ、機械故障（油圧機械と電気関係）、硬い花崗岩のために進捗は思うようにあがらず焦りを感じていたが、その後堆積岩部に入ると進捗が伸びて計画より 2 ケ月早い貫通を達することができた。
当プロジェクトの導水路トンネルはベトナム国で一番長いトンネルであり、初めての TBM 施工、初めてのセグメントライニング施工のトンネルである。セグメント同時ライ
ニング TBM 施工の目的は工期をできるだけ短縮して増加する電力需要に対応することであったが、その目的は達せられた。
当プロジェクトでは導水路全長にわたり地下水位が導水路内圧よりも高い位置にあることを計画段階の調査で確認していた。セグメントの設計では外圧のみを考慮し、内圧は設計荷重として考えていない。内圧を設計荷重として考慮しなければならない導水路トンネルに対してセグメントを採用する場合にはセグメントの安定を十分に考慮する必要があろう。
設計のレビューにおいて 11km の導水路のうち約 6kmの火山岩部と花崗岩部の大半はライニングを行わない案を施主に提案したが、ベトナム国ではライニングを設けない圧力導水路は認められないといって受け入れられなかった。基本設計を変更するには政府承認が必要で、承認を取るには多大な説明書類と時間が必要となるため、敢えて提案を退けたとも受け取れる。もし実現していると、安全性を損なうことなく費用が軽減され、工期は短縮できたものと考えている。
謝辞 ： プロジェクト実施に尽力された、ベトナム電力庁、電力庁水力第 6 建設局、各コントラクタ、ダイニン水力の設計・施工管理関係者一同に心から感謝いたします。

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