巨礫を含む複合地盤を克服したＫ－１推進工法の事例報告
Application of K-1 Pipe Jacking Method in Ground of Boulder and Clay
林

茂郎*1

Shigero Hayashi
要旨
Ｋ－１推進工法は、従来困難であった巨礫地盤や複合地盤の長距離推進施工を目的に開発した工法である。従来の掘削技術を見直し、カッタヘッドの新開発や推力低減システムの搭載などの工夫を集積して泥濃式と泥水式の２種類の推進機を製作した。既に 40 例を超える実績を有し、難易度の高い巨礫地盤や軟岩～硬質粘土の複合地盤などの克服を実証している。

キーワード：推進工法

巨礫

軟岩

複合地盤

破砕

面盤閉塞

１．はじめに近年の推進技術の進歩は著しく、数々の困難な課題をクリアしてきたが、まだ解決すべき課題が残っている。300㎜を超える大きさの巨礫・玉石地盤への対応もそのひとつである（写真-1）。
Ｋ－１推進工法はこの巨礫地盤の克服を目的として開発され、平成 13 年に協会を設立している。
本報告ではＫ－１推進工法の概要と施工事例を紹介する。

２．破砕型泥濃式Ｋ－１推進機の開発
推進技術の発達により様々な用途の整備が進められてい写真 1

立坑掘削時に出現した巨礫の例

切羽の安定は地質に応じた推進工法の選択で決定される。

るが、それまで施工困難とされていた巨礫地盤の整備事業

それまで巨礫地盤などの硬質地盤では泥水式の適用例が多が残されているという状況になっている。このように推進かったが、土粒子間の間隙が大きく透水性の非常に高い巨工法での巨礫地盤施工はかなり難易度の高い工事であった。

礫地盤の場合、泥水式では切羽の泥膜形成に限界があり、巨礫地盤施工時に発生する主なトラブルは、掘進速度の切羽の安定が困難になる。一方、土圧式はチャンバー内を低下、切羽土砂取り込み過多による地表面沈下、ビットの不透水性に改良した泥土で充満させているため、高透水性

磨耗・破損による掘進不能、推力の増加による推進管破損、地盤での切羽の安定が可能である。また、推進工法の場合粘土が出現した場合の面盤閉塞による推進停止などがあり、は、土圧式を推進用に特化・改良した泥濃式の選択肢もあ

これらの課題の克服が要求されていた。

る。この方式は土圧式に比べて加泥材の注入率が高く、ウ

このような背景で「巨礫地盤で 500m 級の長距離を推進

ラゴメールなどの目詰材を添加している泥濃式は透水性の可能にする」事を目標として、Ｋ－１推進機を開発した。

高い巨礫地盤の切羽安定にも有効と考えられる（図 1） 1) 。
掘進速度の低下抑制については、礫の機内取り込み可能

2.1 切羽土砂取り込み過多の抑制
巨礫地盤では礫破砕に時間がかかり、その間に砂など切羽土砂取込み過多が発生する事例が多い。この取込み過多を防止するためには、切羽の安定と掘進速度の低下抑制を図る事が重要と考えた。
*1

大阪本店

土木技術部

な大きさに着目した。取込み礫径は推進管径にも比例する
が、巨礫を粉砕せずに取り込み可能ならば掘進速度は向上
する。
推進管径φ800 ㎜クラスでの推進機取り込み礫径は、排泥ポンプの通過流径で制限される泥水式は約 50 ㎜、リボ

中大口径推進工法

開放型

刃口推進工法密閉型

泥水式推進工法

推進管呼び径φ800 ㎜～3000 ㎜

２コーンカッタ

土圧式推進工法

243m

泥濃式推進工法

図１

φ270 ㎜
ゲージカッター推進工法の分類

ンスクリュウを採用する土圧式では 100 ㎜程度であるが、70°

泥濃式のピンチバルブ通過粒径は約 240 ㎜と最大である。
巨礫地盤の克服を目的としたＫ－１推進機の開発にあたり、筆者らは「礫を大割りにして素早く機内に取り込み前

110°
420mm
φ800 ㎜泥濃式Ｋ－１カッタヘッド※開口率 18.6％

図2進する」と言うコンセプトを立てた。そこで切羽の安定と取り込み礫径の大きさから推進工法は泥濃式を選択した。

カッタヘッド回転速度をギヤボックスにて落とすことがあ

また、このコンセプト具現のために以下の対策を行った。

ったが、カッタヘッドの高速回転による衝撃力で破砕する(1)効率的な礫破砕を可能とするカッタヘッドの開発

考え方とした。そのため破砕型泥濃式Ｋ－１推進機の回転

巨礫破砕時間が長くなるのは、ビットによって亀裂の入数は、高速回転する通常地盤用の推進機と同等の 9.2rpm

った破砕中の礫が動き、次のビットが接触する時には亀裂とした。この 2 つの工夫で礫を逃げる前に効率的な破砕をのない場所に当るいわゆる”礫が逃げる”という状況が発生目指した。

し、効率的な破砕ができないと想定した。このため従来で面盤形式の開口部は大きくできないので、形状による工は礫固定の目的で薬液注入などが用いられることもあった。

夫を施した。従来の面盤は巨礫のチャンバー内侵入を防止

そこで効率的な礫破砕のために以下の工夫を行った。

するため、半径方向・周長方向に開口制限を行っていたが、まず破砕に最も寄与する最外周のローラービット（ゲー

これを細長い開口から取り込む礫はピンチバルブを通過でジカッター）数を従来機の 2～3 個から 4 個に増やし、ビきるという判断に基づき、半径方向の寸法だけで開口制限

ット間隔を小さくする。さらにその 4 個のローラービットを行い、長径は長い開口とした。このような開口の考え方

を 90 度間隔の均等配置ではなく、ビット間隔を 70 度・110で泥濃式の取り込み礫径を最大限に活かすようにした。

度の不均等配置とし、１組 2 個のゲージカッターが連続し(2)発熱対策て礫に当てるようにした。カッタヘッド形式はローラーカ

巨礫地盤など硬質地盤を掘削する場合、駆動モーターにッターの多数搭載・強度を考慮してスポークタイプではな

は大きな負荷が掛かる。推進機で搭載されるモーターは大く、面盤形式とした（図 2）。

きな電流を流し続けると発熱し、サーマルリレーにより回

また、従来は硬質地盤掘削に際して、トルク増強のため

図3

路保護のため電源が切断される。モーターを冷却している

φ800 ㎜破砕型泥濃式Ｋ－１推進機図

間は掘削することができず、日進量は低下する。

2.2 ビット耐摩耗性の向上

従来は、負荷低減を目的として大型モーターを搭載する

巨礫地盤でのビット摩耗については、従来のφ800 ㎜級

ため、適用管径の拡大や更に大径のシールド工法に変更すの破砕型推進機での限界距離は 200m 程度までであった。

るなどの対策が行われたが、当然工事コストは増大する。

Ｋ－１推進工法ではこれを 500m という従来の 2 倍以上の発熱対策として従来の空冷モーターに代えて水冷式モー目標を立てた。

ターを採用した。機材価格は約二倍となるが、高温になりこの目標を満たすためには、推進機機内でのビット交換

悪化する坑内環境も緩和し、実掘削時間を長くすることもが可能なマシンとする方法と、ビット交換しない方法が考期待し、日進量の低下抑制を図った。

えられたが、Ｋ－１推進工法では後者を選択した。

(3)礫の坑内搬出方法

大径ビットは周長が大きく耐摩耗性に有利であるが、狭他の破砕型推進工法では、坑内作業の軽減を目的としてい推進機の機内空間では重量のある大径ローラービットの礫を粉砕して全てバキューム搬送する方法を採る工法も存

人力交換は不可能である。軽量なローラービットの径は必在するが、巨礫は坑内分級して専用の台車にて搬出するシ

然的に小さくなるが、耐摩耗性は低下し長距離推進時にはステムを採用した。

何回も交換する事となる。また、推進はシールドと異なり、粉砕した礫の長距離バキューム搬送は、土砂分離が発生

ビット交換等で推進を停止させると、ボイド収縮による地して排泥管の閉塞が発生し易い。かつて長距離推進の技術

山の推進管締め付けが発生し、推力過多となって再発進で開発時に 1000m のバキューム排土実験を行い、礫分は重きなくなる懸念がある。また、推進停止自体が平均日進量

いため排泥管底部に滞積しやすく、かなり粘土分を追加しの低下となりトータルコストが上昇する。このような理由て流動性を上げないと長距離搬送は困難との知見を得ていでＫ－１推進工法はビットの機内交換をせず、ビット無交る。流動性の向上は結果的に排土量を増加させることにな

換で 500m の長距離を推進することを目標とした。そこでる。また、φ800 ㎜級の管内での排泥管閉塞解除作業はか

ビットの耐摩耗性を向上させるために、以下の対策を行っ

なりの難渋作業となり、実日進量の低下を招く。

た。

このような理由で、Ｋ－１推進工法では、取り込んだ大(1)ビット軌跡数の増加

割りの礫を台車で直接搬出する方法を採る事とした。台車

巨礫地盤を長距離推進するためにはビットの耐摩耗性のはパイプレール上を小型のバッテリーカーを走行させる小向上が最も有効であると考えられるが、同時に耐衝撃性も型軌条設備とした（写真 2,3）。

要求される。従って、単に耐摩耗性に優れる硬質な JIS
M3916 の E3 に分類される材料を超硬チップとしては使用できず、ビットの欠損・剥離に重点を置いた軟らかい E5～6 相当の材料のチップを採用せざるを得ない。
そこで、ビットの軌跡数を増やすことに着目した。従来のビット軌跡は切羽面均一に１パス 1 カットが常識であったが、Ｋ－１推進機では最外周部は 1 パス 4 カット、ゲージカッター部は 1 パス 2 カット、ゲージカッター以内は 1
パス１カットと摩耗の激しい外周ほどビット軌跡数を増加

写真 2

小型バッテリーカー

させることとした。そしてビット軌跡の間隔は、従来の岩盤用で採用されていた＠30 ㎜と砂礫用＠60 ㎜に対して＠45 ㎜と設定した。超硬チップの形状は、巨礫地盤ではチップインサートタイプを標準とするが、切削が必要な軟岩に対してはチップを突出させたチゼルタイプとした（写真 4）。
(2)ゲージカッターの大径化
従来の推進機では駆動力と操作性を考慮し、大きな径のローラービットは搭載していなかったが(φ190 ㎜程度)、
Ｋ－１推進機はφ 3.0m 級のシールド機に搭載されるφ270 ㎜のゲージカッターを搭載した。
(3)外周リングの補強
カッタヘッドで一番磨耗するのは最外周部であるが、推

写真 3

パイプレール

Ｋ－１推進工法では多孔式注入管の配置ピッチを狭めることで、巨礫地盤に対応させている。また、ボイドの大きさは、急曲線施工時を考慮し片側 50 ㎜と設定した。
2.4 粘性土と巨礫の互層による閉塞対策
ローラービットを搭載する硬質地盤用推進機は、粘性土が出現すると開口閉塞が生じ推進不能に至る（写真６）。そ写真 4

左:チップインサートと右:チゼルタイプ

こでＫ－１推進機では、この開口部の形状に着目した。
従来の面盤はスポーク間を鉄板で覆う事で面盤を形成し進機で外周リングを補強した例はあまりない。Ｋ－１ではていた。故にその開口は半径方向に長く周長方向に短い扇

長距離対応とするため外周リングの補強を施した。

子形の形状となっている。最外周部で開口制限を行うと、外周リング前方には櫛歯状に超硬チップを埋めたシェル

中心部での開口幅は必然的に短くなる。回転速度が低い中ビットを装着し、リング周面側には硬層肉盛以外にも超硬心部での開口幅は最小であり、ここから粘土の居付きが発チップのプレートを 12 本埋め込んだ（φ800 ㎜用）。

生して面盤閉塞に至ると考えられる。

このようにカッタヘッドを強化したため、かなり前端のそこで破砕型泥濃式Ｋ－１推進機では、以下の工夫をし重量が増加し推進機前後の重量バランスが崩れる懸念があて面盤閉塞の抑制を図った。

った。そこで推進機後端に後続鋼殻管を取り付け、前後重①面盤開口部の位置

量バランスを取るようにした。後続鋼殻管は単にウエイト（図 2）

回転速度の遅い中心部には開口部を作らない。回転速度の役割だけでなく、シールドジャッキを装備している。長の速い外周部に開口を設ける。

距離曲線推進時に推進管外周抵抗力にて推力が消費され、②開口部形状先端部で必要なカッタヘッドの切羽に対する押し付け力が開口は半径方向に短く、周長方向に長い形状とし、初期不足した場合に、このシールドジャッキを作動させ補完すの粘土居付きを防止する。

る役割を持たせている。

③カッタヘッドの高速回転
標準泥濃機と同様の高速回転 9.2rpm（φ800 ㎜）とする。
④加泥材吐出孔の増強

2.3 推力増加の抑制
巨礫地盤は透水性が高い地盤であることが多く、滑材のφ800 ㎜級の推進機加泥材吐出孔は通常センターに 1 箇

地山への逸散から推力過多となり推進停止に至るトラブル所であったが、粘土の流動性を高める加泥材の供給量増強が多発する。

のため、面盤上に 2 ヶ所とした。

この問題に対しては、900m 級の長距離推進実績がある

φ800 ㎜用推進機での開口率は約 24％しか確保できて

T.B.K システムの併用を標準とした。T.B.K システムは多いないが、泥濃式Ｋ－１推進機では①②③④の工夫で土砂孔式滑材注入用推進管を約 50m 間隔で配置し、地山と推進

取り込み能力を上げ、粘土の居付き・付着を抑制するデザ

管との隙間（=以下ボイドと称す）に形成される滑材層のインとし、複合地盤対策とした。

圧力を検知しながら自動的に滑材を追加注入することでボイドの維持を図り、推力を低減するものである（写真 5）。

写真 5

T.B.K システム坑内設備

写真 6

面盤閉塞の例

３．泥濃式Ｋ－１の施工事例＜対策＞
当現場の施工条件と同じ目標で開発した破砕型泥濃式Ｋ

このように独自のコンセプトを持って破砕型泥濃式Ｋ－１推進機は完成した。その施工実績は、平成 18 年 2 月末
現在で 40 件を超えた。特徴的な事例を幾つか紹介する。

－１推進機を適用した（写真 8）。
＜結果＞
推力・日進量・出来形精度の結果を表 1、2 に示す。課
題をクリアし無事到達した。

3.1

＜考察＞

巨礫地盤での長距離施工「500m ビット無交換での長距離施工」というＫ－１推

巨礫地盤で 450m と 540m という長距離施工であったが、進工法の開発目標に合致した条件の事例である。

推力は計画推力の範囲内で到達し、T.B.K システムの能力＜工事概要＞

を確認した。

工事名称：四御神幹線汚水管埋設工事

ビットの摩耗に関しては、スパンごとにビットの交換は

発 注 者：岡山市下水道局

行ったが途中は無交換であり、耐摩耗性対策が功を奏した。

工事場所：岡山市雄町，国分市場地内

到達後のカッタヘッドの状況を写真 8 に示す。到達後の形

工

期：平成 13 年 12 月 20 日～15 年 3 月 28 日

発進立坑：鋼矢板(2800×6400)×１箇所

状から、当該地盤であれば 700m 程度まで施工可能と推測された（写真 9）。

到達立坑：φ2500×２箇所
中間立坑：各スパン１箇所
総推進延長：991.082m
推進管径：呼び径

2 スパン

GS900 ㎜(φ800)

ダクタイルＧＳ管
スパン①：推進延長：540.545ｍ
線形：R1000m×１箇所
土被り：7.06ｍ

地下水位：GL-0.40ｍ

土質：玉石混り砂礫
礫率：85％

0.7‰上りＮ値：18

最大礫径：300 ㎜

写真 7

四御神

排出礫

スパン②：推進延長：450.537ｍ
線形：R200×１箇所
土被り：7.09ｍ

地下水位：GL-0.85ｍ

土質：玉石混り砂礫
礫率：78％

0.7‰下りＮ値：34

最大礫径：300 ㎜（写真 7）＜課題＞
巨礫地盤で 500m 級の長距離施工が 2 スパンあり、推力の抑制とビットの耐摩耗性が要求された。

図4

四御神概要平面図

写真 8

四御神

発進前面盤

写真 9

四御神

到達後面盤

表1

四御神

工事場所：岡山県浅口郡里庄新庄地内

推力結果

スパン①
計
総推力

工

期：平成 15 年 7 月 19 日～平成 16 年 3 月 10 日

実
施
最大推力
3016kN①到達時推力 2904kN
先端抵抗力 931kN
①－②
350kN
周面抵抗力 4929kN ②空押し推力 2554kN

中間立坑：鋼製ケーシング×1 基

スパン②

到達立坑：鋼製ケーシング φ2.0m×h5.6m

計
総推力

画
5860kN

発進立坑：鋼矢板式

L6.0m×W2.8m×h5.43ｍ

実
施
最大推力
2569kN①到達時推力 1899kN
先端抵抗力 931kN
①－②
500kN
周面抵抗力 4070kN ②空押し推力 1499kN

表2
施工区間
スパン①
スパン②
施工区間
スパン①
スパン②

画
5001kN四御神

9.2 ｍ ／ 日
8.0 ｍ ／ 日

φ2.0m×h5.2m

推進管径：呼び径 800mm E-1 種 500～700
標準管、注入管、可撓管
推進延長：L=477.08m

路線延長：485.94m

線形：R=100m×3 箇所 下り 2.2‰

精度・日進量

出来高精度（垂直）-28～ 47 ㎜-38～ 2 ㎜
平均日進量

横引き方式

土被：8.75～3.73m

出来高精度
（水平）
右 16～ 左 18
右 27～ 左 30
最大
ｼﾞｬｯｷｽﾋﾟｰﾄﾞ
40 ㎜ ／ 分
30 ㎜ ／ 分

地下水位：GL-3.3～5.7m
土質：シルト質砂～粘土
Ｎ値：2～10 超
礫率：10%

最大礫径：15 ㎜＜当現場の課題＞
3.2①477m の長距離施工であり、R=100m が 3 箇所ある多曲

粘性土地盤での施工

当現場は粘性土地盤に泥濃式Ｋ－１推進機を適用した事線なので推力低減が必要。

例である。粘性土なので当然普通地盤用の従来型泥濃機で②古い構造物の基礎杭、横断河川での転石など不意に出現設計されていたが、このような地盤の地域では図面に記載する支障物への対応。

のない支持杭や転石に遭遇することが多々あり、当社でも③φ2.0m の小径到達立坑からの推進機を回収。（図 6）

過去にそのようなトラブルを経験している。そこで施工者

以上の課題に加え、到達間際に正月休暇を挟む工程を回側から破砕型推進機の適用を施工承諾として提案し、実施避するための推進期間短縮も要求された。

した事例である。

＜対策＞＜工事概要＞①については実績のある T.B.K システムを併用する。

工事名称：里庄町公共下水道事業里庄第１汚水幹線工事②については、スポーク型の従来型泥濃機では松杭が絡

発 注 者：岡山県

み付く、トルクが足りない等の懸念がある。絡み付きにく

里庄町

図5

里庄

平面・縦断図3,416960 1,540

6,525
7,225
1,000
700

1,000
300

写真 10

2,000

粘性土地盤用泥濃式Ｋ－１推進機

二重管ｽﾄﾚｰﾅ単相式
底盤コンクリート

い面盤型カッタヘッドを装備しトルクも大きい泥濃式Ｋ－

図6

里庄

φ2.0(m)到達立坑図

里庄

推進機分割回収状況

１推進機を適用する。粘土対策として開口率向上のためインナーカッターを取り外した状態で使用する（写真 10）。
③については、小分割できるＫ－１推進機を適用する。
粘性土への適性は以前の実績で確認していたが、工程短縮するためには従来機と同等以上の日進量が必要である。
粘土地盤における面盤型カッタヘッドの適性が問われた。
＜結果＞
（１）進捗
平均日進量

7.57m／8h、max8.0m／8h を記録し、正月休暇前に到達した。

写真 13（２）排土状況・支障物
発進～100m は粘土混じり砂であり、100m～350m は砂
主体(20m 級粘土層挟む)、350m～到達は硬質粘土という排（３）推力
計画推力 2694kN に対し実績推力 1251kN で到達(46%)、

土状況であった。途中松杭(φ100～150 ㎜級)が出現したが、最大 1540kN と低推力で到達した。

止まる事無く通過した（写真 11,12）。

（４）その他
6 分割可能な推進機を使用して回収した（写真 13）。
＜考察＞
当初懸念された転石は出現しなかったが、松杭は出現した。しかし、計画通り松杭破砕時も日進量に影響なく、また、従来機と同等以上の日進量を確保し、工程短縮が果た
せた事は評価できると考える。特に到達間際の地盤は硬質粘土であったが面盤閉塞は発生せず、複合地盤での優れた適性を実証した。

写真 11

里庄

排出した硬質粘土

長距離・曲線施工に対しては、T.B.K システムの推力低減効果を確認できた。
この他、巨礫・軟岩・粘土の複合地盤施工例なども事例があり、破砕型泥濃式Ｋ－１推進工法は他工法が対応できない巨礫・軟岩からシルト・粘土という幅広い土質条件の中で実績を上げている。

４．泥水式Ｋ－１推進機の開発
写真 12

里庄

排出した木杭片

泥濃式Ｋ－１推進機の開発がほぼ完了した時点で、泥水②推力低減装置は実績のある T.B.K システムを搭載する。

式のニーズに応えるべく開発に着手した。
泥濃式Ｋ－１推進機の破砕能力・複合地盤対応能力は満
足な成果を得ていたが、まだ克服できない課題もあった。

③曲線推進のニーズに対応できるように R=100m 程度の曲線施工を可能にする。
①については、ゲージカッター径や面盤形状を泥濃式Ｋ硬岩対応と産廃問題である。
これまでで一軸圧縮強度 50MPa 以下の軟岩程度までの実績はあるが、中硬岩や硬岩には対応できていない。
また、泥濃式の残土は全量産業廃棄物指定される場合が－１機と同様にグレードアップする事とした。φ800 ㎜用推進機で比較すると、従来機のゲージカッターをφ170 ㎜
からφ260 ㎜に大径化した。ビットのチップ形状は既に実多く、残土を改良・改質して一般残土化する技術も開発さ績のあるボタンタイプを踏襲した（写真 15）。また、岩盤れているが、まだ本格的な普及には至っていない（粘性土用の推進機にはゲージカッターのベアリング支持の関係かに対応できない）。そのため、汚泥処分地が不足している地

らドーム型の面盤が用いられる事が多いが、直進安定性に域では余程の事情がない限り泥濃式を採用しないところも難点がある。泥水式Ｋ－１推進機は直進安定性を考慮し平あった。

板型の面盤としたが、特殊なゲージカッター形状で曲線施

一方、Ｋ－１推進協会には硬岩対応の泥水式アンクルモ

工に対応している（図 7）。4 つのゲージカッターはＫ－１

ールスーパー（写真 14）推進機を開発した会員が在籍して

泥濃式面盤と同様に不均等配置（96 度）とした。また、切いたが、小口径が主体のため、長距離・曲線推進の実績は削土砂を開口部に導くスクレーパーは開口端にあったもの

少ない状況であった。

を開口中央部に設置し、土砂かき込み能力を向上させた。

そこで、アンクルモールスーパーをベースに泥水式Ｋ－

面盤の外周リングについても、それまでの硬層肉盛補強に

１推進機を開発する事とした。Ｋ－１推進機は長距離推進

加え、超硬プレートを埋め込み、長距離施工時の摩耗対策する事を目的とするため、以下の改良を実施した。

とした。

①硬岩掘削の実績を基に、さらに長距離・複合地盤に対応

いが、推力低減効果は泥濃式と同等には期待せず、泥水式するカッタヘッドを開発する。

写真 14②については、後続設備なので取り付けなどの課題は無φ800 ㎜アンクルモールスーパー機

図7

写真 15

φ800 ㎜泥水式Ｋ－１機面盤

φ800 ㎜泥水式Ｋ－１推進機側面図

の実績を検証しながら独自の推力低減基準を作る事とした。

現時点で泥水式Ｋ－１推進工法の施工実績は 3 件しかな

泥濃式ではボイドに充填する加泥材に目詰め材を混入す

いが、そのうち岩盤と粘土の複合地盤をＫ－１推進機と当るが、同様な方法を泥水式に適用すると排土分級に支障が社独自技術である AK-2000 の併用で克服した事例を紹介

生じる。泥水式のボイド充填材では目詰め材が無いため、する。

滑材の逸散が発生しやすく推力にも影響する。そこで、泥＜工事概要＞

水式に T.B.K システムを併用する場合は、推力低減効果を

工事名称：小野田・宇部高圧幹線（宇-1-2 工区）工事

泥濃式に比べ約半分の設定とし推力算出することとした。

発注者：山口合同ガス㈱

また、岩盤掘削時の切り粉がボイドに堆積して推進管締工事場所：山口県宇部市大字東須恵字一ノ平田～三ノ平田
期：平成 17 年 8 月～平成 18 年 1 月

め付けが発生し推力上昇する事例がある。この切り粉締め

工付けを回避するため、オーバーカット量は片側 32 ㎜と泥推進管径：φ800 ㎜

水式推進機としては大きめに設定し、T.B.K システムによ推進延長：L=96.2m

る積極的な滑材充填によるボイド保持を図った。

線形：直線③については、従来機の修正ジャッキ 510kN×2 本を

土 被 り：5.7～13.0m

247kN×4 本とし、中折れ部を２箇所に増加した。推進機

土の折れ角は左右 1.2 度・上下 1.7 度から左右 2.4 度・上下

＜課題＞

2.6 度と約 2 倍の折れ角とし、Ｒ＝50m の曲線施工に必要な折れ角を確保した（図 7）。

質：砂岩と粘土の複合地盤
宇部興産専用道路下を推進して 500A の高圧ガス管を埋設するという工事であり、途中での救援立坑設置は不可という条件であった（図 8）。

５．泥水式Ｋ－１の施工事例

当初のボーリング調査では、地表部には粘土があり、推進深度では砂岩～礫岩を掘削対象としていた。岩盤強度の

発進立坑

到達立坑

到達立坑掘削土質

No.1-1

発進立坑掘削土質

ﾎﾞ-ﾘﾝｸﾞ柱状図

No.1-2ﾎﾞ-ﾘﾝｸﾞ柱状図

発進立坑

到達立坑

図8

宇部

平面・縦断図調査は行われていなかったが、礫岩の強度は 50MPa を超らず、地山粘土分の含有量に比例して廃棄泥水量が増加すえることが予想された。そのため硬岩対応の泥水式推進機

る。この産廃対策も含め工法検討を行った。

を計画していた。

＜対策＞

ところが事前ボーリングから 5.0m 離れた位置で発進立

周辺情報の収集では、この付近の開削工事でも岩盤が急坑を掘削すると、地表部の硬質粘土が推進深さまで堆積し遽出現する事例が多数あり、かなり層変わりする地盤と認ており、事前ボーリング調査結果と大きく異なったことか識したため推進深度の変更は行わなかった。

ら推進深度や推進工法を見直すこととなった（写真 17）。

推進工法の選択前に到達立坑を掘削すると、当初調査通泥水式推進工法で粘土地盤を施工する場合は、粘土が掘りの岩盤であったので、岩盤の存在は確実と判断されたが、削泥水に溶け込むため振動ふるいによる分級ができない。

出現する硬質粘土の量は想定できない。岩盤と粘土の複合

高濃度となった掘削泥水は粘性が上昇し、排泥ポンプが停地盤を従来の岩盤推進機で掘進すると面盤開口部が粘土に止する原因となるため、その前に廃棄・交換しなくてはな

より閉塞し、掘削できなくなる。また、粘土掘削に適する
泥濃式Ｋ－１推進機でも硬岩出現の場合対応できない。
最終的に、宇部市内の一軸圧縮強度が 2～100MPa まで変化する岩盤を施工した実績があり、また面盤開口が粘土
閉塞しにくい形状である泥水式Ｋ－１推進機の適用を選択した。ただし、当現場の施工延長は 100m 未満の短いスパンで、ボイドの維持が容易な地盤であったので推力低減を目的とした T.B.K システムは省略した。
岩盤推進で重要なビットについては、既に２現場 200mを施工したＫ－１推進機であったが、摩耗はほとんどしていないため交換せずに使用する事とした（写真 18）。
産廃対策としては当社の泥水クローズドシステムや濃縮

写真 16

宇部

工事場所全景式推進工法に使用される高性能分散剤 AK-2000 を適用した（写真 19）。

写真 17

宇部

粘土排出状況
写真 19
損失水頭
0.170
0.150
0.130

AK-2000 と助剤

泥水比重と理論損失水頭分散剤無添加
分散剤添加

0.110
0.090
0.070
0.050
0.900

写真 18

φ800 ㎜泥水式Ｋ-１推進機※損失水頭＝粘性
1.000

図9

1.100

1.200 比重 1.300

泥水の粘性特性AK-2000 は当社と東亞合成が共同開発したもので、泥水の粘性上昇を抑制する働きがある。通常の泥水は図９に示すように比重γ＝1.20 程度から急激に粘性が上昇する。こ

到
達
立
坑

粘土及び砂岩の互層

砂岩

発
進
立
粘土 坑

50.9

36.6

8.7

掘進方向

のような性状に基づき、泥水式ではγ＝1.15～1.20 で泥水交換をする設定としている。しかし、AK-2000 を添加した

図 10

泥水は粘性の上昇がγ＝1.20 を超えても緩やかな直線状の上昇に留まり、濃縮式推進工法開発時の実験ではγ＝1.40 以上までの泥水還流を確認している。
つまり AK-2000 を掘削用泥水に適量添加することで、泥水の廃棄時の比重を従来のγ＝1.20 から 1.40 に上昇できる。地山の粘土量が一定なので、水分が少なく粘土量を約 2 倍含むγ＝1.40 の泥水を廃棄すれば、廃棄泥水量は約半分に削減する事ができる。
＜施工結果＞
この推進工事の対象地盤は、図 10 に示すように発進立坑付近の粘土からすぐに砂岩に変わり、その後粘土と砂岩の互層になるなど約 62％の区間で粘土が出現する結果であった。複合地盤対策を施している泥水式Ｋ－１推進機は粘土地盤では日進量の低下は見られたものの、面盤閉塞は発生せず、順調に到達する事ができた。到達時の推力は計
画 1159kN に対し 800kN に収まった。

宇部

地質実績図

表３

掘削可能な泥水の性状
AK-2000
AK-2000
無添加時
添加時
比重
1.30
1.45
ファンネル粘度
40秒
30秒
表４

粘土区間の推進速度
AK-2000
無添加時
平均日進量
3.8ｍ／8h
平均ジャッキスピード
7.8㎜／分

AK-2000
添加時
5.0ｍ／8h
10.5㎜／分

表５

AK-2000 使用区間の削減効果
AK-2000
AK-2000
無添加時
添加時
泥水交換回数23回
12回
余剰泥水発生量61.9m3117.1m3
53%
余剰泥水低減率

コスト縮減率(薬剤費含む）64%

礫岩の出現は確認されなかったが、砂岩掘削によるビットの摩耗はほとんど見られなかった。過去の掘進速度実績要であった。通常の泥水交換目安比重は 1.20 だが、粘性がから一軸圧縮強度は 50MPa 程度であったと類推される。

無く重い砂岩粒子が溶け込み 1.30 まで上昇したものと思

今回の掘進により、岩盤強度は特定できないが、約 300m

われる（表３）。

の岩盤をビット交換しないで連続施工した実績となった

AK-2000 を添加した泥水はファンネル粘度 30 秒程度にしか上昇せず、比重 1.45 まで掘削用泥水として使用可能で（写真 20）。
産廃削減については、余剰泥水削減率 53%の結果を得た。

あった。ただし、泥水の高濃度化に伴い、推進機のカッタ

AK-2000 の添加量は、掘削土の粒度分布試験等により掘トルクやジャッキスピードは低下する傾向が見られた。こ削対象地山あたり 2.0 ㎏／m3 と決定した。現場での泥水管のため泥水交換の目安は比重や粘性ではなくジャッキスピ

理は通常の泥水式と同様に泥水比重測定とファンネル粘度

ードが 5 ㎜／分を切る段階と設定した。
泥水交換作業中は掘進することができないため日進量に試験にて行った。
AK-2000 を添加しない泥水は粘土掘進中にファンネル

影響を与えるが、AK-2000 の使用により泥水交換の回数が粘度が 40 秒まで急激に上昇し、比重γ＝1.30 で交換が必

減少したことで結果的に日進量を 1.3 倍程度良化できた（表４）。
AK-2000 を使用した 59.6m の区間で、使用しなかった場合を想定して産廃量とコストを比較した結果を表５に示す。産廃量は約 53％、薬剤費を加味したコストは 64%に低減した事となる。
＜考察＞
泥水式Ｋ－１推進機の開発目標通り、粘土と岩盤の複合地盤であっても面盤閉塞や切り粉の締め付けによるトラブ
ルを発生させず到達可能であるということを確認した。
ビットの磨耗は、中硬岩の掘進ではほぼ無く、500m 級

写真 20

到達後の泥水式Ｋ-１推進機の長距離施工に対して可能性を示した。

推力は計画以内で収まっているが、このような地盤で推を実施したが、工法による差異が大きく、土質区分と推進

進延長が 150m 以上に増加する、あるいは曲線施工をする

機口径で日進量を一律標準化することは現状では困難であとなれば T.B.K システムは必要になると考えられる。

ると発表されている 3)。その中でＫ－１推進工法は全ての産廃削減はＫ－１推進機の範疇ではないが、当社技術のAK-2000 を併用することで約半分に削減可能であり、工程現場で確実に到達しており、工法指定されるまで信頼を得るようになっている。

短縮にも寄与することを確認した。
最後に、ここに紹介したＫ－１推進工法の施工に御理

６．おわりに解・御協力を頂いた発注者および関係各位の皆様にはここに改めて謝意を表するとともに、Ｋ－１推進工法への御期Ｋ－１推進工法の概要と施工事例を紹介した。破砕型泥濃式Ｋ－１推進機の掘削能力・複合地盤適応能力は開発目

待に応えるため、技術向上への努力･研鑚に邁進する所存であります。

標を上回る成果を上げていると自負している。泥水式はまだ実績が少なく評価するのは時期尚早であると考えるが、参考文献

推力やビットの摩耗などは長距離施工に期待が持てる傾向

1) (社)日本下水道協会：中大口径推進工法の分類を見せている。
泥水式推進では、当社技術の AK-2000 と組み合わせることで産廃削減が可能となることを確認した。
巨礫地盤など難易度の高い推進工事では現在でも様々な推進工法の指針と解説

下水道2003 年版、p.52、2004.3

2) 林茂郎：Ｋ－１推進工法の進化と施工事例

新しい領域を切り開く推進工法最新技術、(有)日本プロジェクト・
リサーチ講演テキスト、pp.42-69、2005.7

トラブルで推進不能に陥り、救援立坑が必要とされること

3)濱田和人：大中口径管推進工法設計積算要領改訂のポイが多い。巨礫地盤の施工歩掛の標準化を目指し（社）日本

ント、月刊推進技術、2006 年 3 月号、Vol.20、№3、

下水道管渠推進技術協会が幾つかの工法協会にアンケート

pp.53-58、2006.3