こうえいフォーラム第 30 号 / 2022.3

ベトナム国で初めての泥土圧シールドトンネルの設計施工について
DESIGN AND CONSTRUCTION OF THE FIRST TUNNEL BY EARTH PRESSURE BALANCETUNNEL BORING MACHINE IN VIETNAM

栗木 実*・伊東 希典*

Minoru KURIKI and Maresuke ITOThis paper presents details on the design and construction of the first bored tunnels inVietnam. These tunnels are part of the Ho Chi Minh City Metro Line 1 Project and consist of
two bored tunnels each having a single track. The tunnels were constructed using EarthPressure Balance Tunnel Boring Machine and were successfully completed in October 2018. The
Two-Ring Beam Spring Structural Model was used to design the segmental lining. During
construction the member forces developing in the elected segmental lining were monitored andhave been used for back analysis to verify the design model. Additionally, several instruments
were deployed to monitor ground surface settlement due to TBM driving. The data from these
instruments was used to reconfigure the TBM driving and form part of the discussions in thispaper.

Keywords ： earth pressure balance tunnel boring machine, bored tunnel, segmental lining,
Two-Ring Beam Spring Structural Model, monitoring

1. はじめにトンネル区間は、日本独自の開発により日本が技術的優位

ベトナム国最大の都市であるホーチミン市の人口は、2000年の 530 万人から 2019 年には 900 万人まで増加し、今後も人口が増え続けると予想されている。この人口増加に伴うバイクおよび自 動 車 の増 加 から、市 内 の道 路 交 通 量 は増 え続
け、慢性的な交通渋滞、交通事故、大気汚染等の問題が発性を持つ泥土圧シールド工法が採用され、ベトナム国で初めてのシールドトンネル工事として歴史に刻まれた。
著者 らは、ゼネラルコンサルタント（発注者の代理人）の立場で、本工事の設計・施工監理に携わった。
本稿は、同シールド工事について、セグメントの設計および製 造 から組 立 て、シールド掘 進 時 の地 盤 変 状 対策 までの一生し、効率的な経済社会活動が阻害されている。
ホーチミン市ではこれらの問題解決のため、都市鉄道 6 路線の建設計画を盛り込んだ運輸交通マスタープラン

連の対応を報告するものである。

1) を作成し、そのプランは 2007 年 1 月に首相承認された。2013 年 4

2. 工事概要

月 には、都 市 鉄 道 8 路 線 （ 総 延 長 は約 159km、そのうち都市鉄道１号線は、ホーチミン市中心部のベンタイン市場

67km が地下構造、それ以外は高架・地上構造）を含むホー前のベンタイン駅（Ben Thanh Sta.）を起点に北東へ 19.7km

チミン市交通開発計画ビジョン 2) が首相承認された。

離れたスイテンターミナル駅（Suoi Tien Terminal Sta.）

都市鉄道 1 号線は、日本の ODA により建設が進められ、日本国 の官民 が共同 で策定 した都市鉄道 の標準仕様（ STandardurbanRAilway

SYstemforAsia:STRASYA） が採 用 されているだけでなく、国 土 交 通 省 の鉄道技術基準が適用された海外初の鉄道事業である。また、本邦 技 術 活 用 条 件 （ STEP） が適 用 され、随 所 にベトナム国 で初めてとなる日本の技術が採用されている。
*

コンサルティング事業統括本部 鉄道事業本部 鉄道事業部
鉄道技術部

図－1 都市鉄道１号線路線概要
1ベトナム国で初めての泥土圧シールドトンネルの設計施工について

図－2 地下区間の平面図および縦断図まで結び、2.5km の地下区間と 17.2km の高架区間で構成開削工事となり、RC 地中連続壁を本体利用した逆巻き施工される（図－1 参照）。また終点駅の先に車両基地・工場が位による掘削・躯体構築が行われた。

置する。
地下区間は CP1a と CP1b の 2 つの工区に分けられ、
CP1a 工 区 は延 長 0.8km で始 発 駅 のベンタイン駅 （ BenThanh Sta.）と CP1b 工区のオペラハウス駅（Opera HouseSta.）とを繋ぐ複線開削トンネルで構成される。図－2 に地下区間全線の平面図および縦断図を示す。
CP1b 工区は、延長 1.7km で 2 つの地下駅であるオペラハウス駅（Opera House Sta.）とバソン駅（Ba son Sta.）とを（3） バソン駅
バソン駅 （ Ba Son Sta.） は、総 床 面 積 26,230m 2 、延 長240m、深さ 16.7m の地下 2 層構造（図－5 参照）で、シー
ルドトンネルの発進立坑を兼ねている。また、サイゴン川に面する造 船 所 跡 地 に位 置 しており、一 部 を鋼 管 矢 板 で仮 締 め切りした後、本体利用の RC 地中連続壁を構築、そして順巻き施工による掘削・躯体構築が行われた。

結ぶ単線並列シールドトンネル、高架区間（CP2 工区）接続部までの複線開削トンネルで構成される。地下区間の地下駅
3 駅（ ベンタイン駅、オペラハウス駅、バソン駅）は、それぞれの地域 における地理的 、歴史的背 景ならびに駅 の特 性等 を考慮したデザインと空間に特徴を持たせた設計がなされている。
（1） ベンタイン駅

図－3 ベンタイン駅(Ben Thanh Sta.)

ベンタイン駅（Ben Thanh Sta.）は、総床面積 41,300m2、延長 240m、深さ 32.0m の地下 4 層構造（図－3 参照）で、将来の乗入れが予定されている都市鉄道 2 号線、3a 号線、4 号線との乗換駅として計画されている。そのため、2 号線および 4 号線用の一部躯体が 1 号線工事で先行して建設されている。また同駅の地下 1 階には駅を取り巻くようにオペラハウス駅まで続く地下街が開発される予定で、地下歩行者ネットワークの形 成 により周 辺市 街地 と繋 がり、商 業 が連 続化 する

図－4 オペラハウス駅(Opera House Sta.)など、ホーチミン市の魅力と都市力の向上が期待されている。
（2） オペラハウス駅
オ ペ ラ ハ ウ ス 駅 （ Opera House Sta. ） は 、 総 床 面 積
27,900m2、延長 190m、深さ 30.5m の地下 4 層構造（図－4 参照） で、同駅とバソン駅を繋ぐシールドトンネルの到達立坑 を兼 ねている。また、周 辺 には歴 史 的 建 造 物 や重 要 構造
物 が隣 接 する路上 交通 の多い主 要幹 線道 路下 での大 規模
2図－5 バソン駅(Ba Son Sta.)こうえいフォーラム第 30 号 / 2022.3

表－1 土質定数 3)
SPT-N Value

Bulk
UndrainedDensity
Shear
Average isStrength
shown inparentheses. γ (kN/m 3 ) Cu (kN/m 2 )Fill 2 to 6(4) 19.0
Ac2 0 to 14(2) 16.5
10
As1 1 to 11(5) 20.5
As2 6 to 41(15) 20.5
Dc 18 to >50(34) 21.0
170
Ds 15 to >50(36) 20.5-

Effective
CohesionC’ (kN/m 2 )10000

Effective
Angle ofInternal
Frictionφ’ (degree)
2524303335（下図：Shimizu Maeda Joint Operation より提 供 ）図－6シールドトンネル区間（4） シールドトンネル区間
シールドトンネルは、セグメント外径 6.65m、延長 781m×2 本の単線並列トンネルで（図－6 上図参照）、ベトナム国で初めてのシールドトンネル工事である。シールドトンネル区間の施工は、1 台のシールド機で、バソン駅の地下 2 階からオ
ペラハウス駅 の地 下 4 階 に到 達 する下 り線 （ East BoundTunnel）をシールド掘進した後、バソン駅の地下 2 階でシールド機を再組立てした後、オペラハウス駅の地下 2 階に到達する上り線（West Bound Tunnel）をシールド掘進した。
シールドトンネル区間には歴史的建造物のオペラハウスが隣接しており、それと近接する区間は高圧噴射攪拌工法で門型に地盤改良された地盤をシールド掘進した（図－6 下図参照）。

3. 地盤条件
地下区間の地層構成は、表層から盛土層 Fill、沖積の粘性土層 Ac2、砂質土層 As1 と As2 が約 30～40m の厚さで堆積し、その下位に洪積の粘性土層 Dc と砂質土層 Ds が広く 分 布 し て い る 。 ま た 平 均 地 下 水 位 は 地 表 面 か ら 1.97 ～3.83m の深さに位置する。シールドトンネルは、上り線が平均N 値 5 の緩い砂質土層（As1）、下り線が平均 N 値 15 の中位 に締 まった砂 質 土 層（ As2） を掘 進 した。各 層 の土 質 定 数を表－1 に示す。

4. シールド機
図－7 にシールド機を示す。外径 6.79m、機長 8.5m の泥土圧シールド機である。泥土圧シールドは、1974 年（昭和 49

図－7 泥土圧シールド機 3)
表－2

泥土圧シールド機の仕様 3)

Shape and Dimension
ShapeSingle CircularOuter Diameter of Shield
6,790 mm
Outer Diameter of Excavation 6,820 mm
Length of Shield
8,500 mm
Trust Device
Jack2,000 kN×20, St = 1,950 mm
Total Thrust
40,000 kN
Cutter Device
Type of Mounting
Intermediate Support
Aperture Ratio
Approximately 70 %Electric Motor
75 kW×9
Cutter Rotation Speed
0.92 to 1.47 min -1
Torque4,052 to 6,458 kNm
Outbreak Device
Copy Cutter 1 set
Earth Pressure Gauge
4 Positions
Additive Injection Hole
6 Positions
Tail Seal
TypeWire Brush
Number of Layer
3 layers
Backfill Grouting Devise
Type
Simultaneous Backfilling
Devise2 Set
Primary Soil Discharge Equipment
TypeScrew Conveyor with Shaft
Soil Discharge Capacity
Maximum 211 m 3/hSecond Soil Discharge Equipment
TypePressure Pump
Soil Discharge Capacity
Maximum 120 m 3/h年）に日本国で開発された純国産土木技術である。
シールド機の主な仕様を表－2 に示す。カッターヘッドは、
3

ベトナム国で初めての泥土圧シールドトンネルの設計施工について面板を持たない 6 本のカッタースポークで構成され、中間支持 方 式 が採 用 された。シールドジャッキ推 力 は、40,000kN（2,000kN×20 本）が装備された。テールシールは、金属繊維のブラシ状シール（ワイヤブラシ）を 3 段配置して、このワイヤブラシ間に充填材を常に補給することにより、シールド掘進と共にテールボイドに注入加圧される裏込め注入材と地山の地下水がシールド坑内に漏出することを防止した。
裏込め注入方式は、それの役割から理想的なテールボイドの発 生 と同 時 に注 入 を行 う同 時 裏 込 め注 入 方 式 である。同時 裏 込 め注 入 方 式 は、注 入 装 置 を内 蔵 する裏 込 め注 入 部と、その内部 の注入装 置等 により構成 されている。同時 裏込
図－9

め注入装 置は、シールド外 殻のアーチ斜め上 方 に予備 を含セグメントリング 3)

めて 2 カ所、シールド外殻から突出するような形で取り付けられた。この同時 裏込 め注 入装置 の断 面は、カッタースポークに取 り付 けられたカッタービットでは切削 されないため、同時裏込め注入装置の前方にビットを設け、地山をこのビットで緩め、その後方にある同時裏込め注入装置の貫入抵抗を軽減させるようにしている。
掘削土排出方式は、スクリューコンベヤーに土砂圧送ポンプを直 結 して地上 の発進 基地までポンプ圧 送 する方 式 が採用された。シールド機外径に対するシールド重量および機長
図－10は、これまでの施工実績の範囲内にある（図－8 参照）。

セグメント側面の止水構造 6)

5. セグメント（1） 形状・寸法
図－9 にシールドトンネル区間のトンネル断面図を示す。セグメントリングは、外径 6.65m、厚さ 0.3m、幅 1.2m、分割数6（5+K）、K セグメントは軸方向挿入方式である。セグメント間継手およびリング間継手は、曲がりボルトで締結される。
また、土被りが比較的大きいことから、セグメントリングの継手部の止水性を高めるために、シール溝は 2 条とした（図－10 参照）。
（2） 設計図－11

セグメント設計は、日本基準の鉄道標準 4) に準拠して、はりーばねモデルを採用した。はりーばねモデル 5) は、図－11 に表－3

セグメント設計の解析ケース一覧 3)

Groundwater Level

TunnelA-A Section

G.L ±0.0

WBT

図－8 シールド機外径と重量および機長 3)
4

EBTWBT

EBTLow
HighFloodLow
HighFlood

はりーばねモデル 7)

CASE 1-B-B Section

C-C Section

Building Load
Building Load
G.L ±0.0

Building Load
G.L ±0.0

WBT

WBT

EBTEBT

CASE 2
CASE 4
CASE 5
CASE 6CASE 3-こうえいフォーラム第 30 号 / 2022.3

示すように、セグメント主断面を“はり”に、セグメント継手を“回転ばね”に、リング継手 を“せん断 ばね”にそれぞれモデル化するものである。また地盤とセグメントリングの相互作用は、セグメントリングに対 して半 径 方向 と接 線 方 向 それぞれに地 盤ばねを配してモデル化する。
セグメント設 計 の解 析 ケースは、併 設 トンネルの相 対 位 置の違い、建物荷重の違いによる 3 断面を対象に、表－3 に示す設計上クリティカルとなる 6 ケースを選定した。

図－14

セグメントリングに設置した計測器（EBT 下り線） 6)

土被りの浅い上り線（West Bound Tunnel）は、セグメントリングに作用する土水圧が小さく、セグメントリングに発生する軸圧縮力が小さくなることから、構造は曲げモーメントの大きさに影響を受ける。また、建物荷重の作用形態による影響も大きい。そのため、地下水位の条件は低水位とし、建物荷重の(a) 裏込め注入時有無と左右不均衡による違いを考慮した CASE1、CASE2、CASE3 の 3 ケースを上り線の解析ケースとした。
一方、土被りの深い下り線（ East Bound Tunnel）は、高水圧の地下水圧の作用によって軸圧縮力の発生が顕著となる。一方で建物荷重の作用形態の違いは、トンネル深度が十分に深いこともあって不均衡な作用は解消され、セグメント設計では無視できる。こうしたことから、下り線の解析ケースは、地下水位の違いを考慮した CASE4、CASE5、CASE6 の 3ケースとした。
解析断面 B-B 断面の下り線（East Bound Tunnel）に該(b) 定常状態

当 するセグメントリングの発生断面力 および作用荷重の設計値と実測値の対比を図－12 と図－13 に示す。ベトナム国で初めてのシールド工事に際して、工事の安全とセグメント設計

図－12セグメントリングの発生断面力（EBT 下り線） 3)の妥当性確認を目的に、図－14 に示す計測器をセグメントリングに設置した。
設計値と実測値とは良く整合しており、曲げモーメントの正負交番の分布、また高水圧下における軸圧縮力と作用荷重の分 布 が、設 計値 と実測 値 の両 者 に確 認され、設計 の妥 当性を検証できた。
（3） 製造セグメント製造は、振動台や蒸気養生設備が整っていた杭や橋桁等 のプレキャストコンクリート製品 を扱 う工場 を改造 することで対応した。図－15 にセグメントの製造工程を示す。ベトナム国で初めてのセグメント製造であったことから、製造開始

図－13 セグメントリングの作用荷重（EBT 下り線） 3)

当初はセグメント出荷前のセグメント表面に乾燥収縮によるひび割 れ発 生 の不 具 合 が確 認 された。この問 題 の解 決 に、以下の対応を講じた。
5ベトナム国で初めての泥土圧シールドトンネルの設計施工について

Occurrence Frequencyof Dry-shrinkage Crackon Segment

100%
Implementation Date of Improved Curing
Mthod of Segment: 28 March, 2017

80%

60%

40%

20%
0.00%

0.45%

0.46%

0%

01-Oct-16 31-Oct-16 30-Nov-16 30-Dec-16 29-Jan-17 28-Feb-17 30-Mar-17 29-Apr-17 29-May-17 28-Jun-17 28-Jul-17

Casting Date of Segment

図－16 仮置きヤードでのひび割れを有するセグメントの数 3)

図－17シールド掘進に伴う地盤沈下のトンネル縦断方向分布（WBT 上り線） 3)

図－15•セグメントの製造工程 3)

コンクリート打 設 後 にコンクリート表 面 仕 上 げした
後 、すみやかにコンクリート養 生 剤 をセグメント表面に塗布する。

•

コンクリート表 面 仕 上 げ後 から蒸 気 養 生 までの間の初期養生を 3.5 時間から 2.5 時間に短縮する。

•

蒸 気 養 生 中 の養 生 室 内 の均 一 な室 内 温 度 の確保と時間当たりの温度上昇を 20℃/時間以下とする。

•

蒸 気 養 生 終 了 過 程 の養 生 室 内 の急 激 な温 度 低下を回避（徐冷時間を 2.5 時間から 3.5 時間に増加 ） 。蒸 気 養 生 後 の型 枠 脱 型 は、養 生 室 内 外 の温度差が小さくなってからとする。

•

セグメント出荷前の工場内の仮置きヤードにスプリンクラーを設置して、セグメントの湿潤養生を図る。

図－16 にひび割れの発生が確認されたセグメント個数の履歴を示すが、上記対策を講じた後はゼロとなり、これらのひび割れ対策に顕著な効果が認められた。

6図－18

シールド掘進に伴う地盤沈下のトンネル横断方向分布（WBT 上り線） 3)こうえいフォーラム第 30 号 / 2022.3

6. シールド掘進による地盤変状（1） 現場計測結果
当該現場は沖積の N 値の小さい軟弱な砂質土層でのシールド掘進であったことから、シールド掘進に伴う重要構造物に与 える影響 が懸念され、周辺地盤 および近隣家屋 の沈下や傾 斜 等 の現 場 計 測 を行 った。ここでは、土 被 りの浅 い上り線（West Bound Tunnel）のシールド掘進時に見られた特徴

図－20的な挙動について考察する。
図－17 は、横軸をシールド機と計測断面との位置関係とす

2 液高粘性可塑状充填材 3)
２液高粘性可塑状充填材

２液高粘性可塑状充填材

るトンネル縦断方向の地盤沈下計測結果である。また、図－P

18 は、地盤沈下計測結果のトンネル横断方向の分布を示したものである。これらの図から、シールド機が通過するときに発Pチャンバー隔壁生する“シールド通過時沈下”が顕著に見られることが特徴的な挙 動 であると言 える。こうした特 徴 的 な挙 動 が見 られたのは、シールド掘 進 停止 中 の切羽 圧 の低 下 による地 盤 の乱 れが、シールド通過時沈下を助長した、と考えられる。

シールド掘進停止中
図－21

シールド掘進中

2 液高粘性可塑状充填材の充填システム（2） シールド掘進停止中にみられた切羽圧の低下
図－19 は、シールド掘進中（●で表示）および停止中（●7. 結論で表示）の切羽圧の時刻歴の計測結果である。シールド掘進

本稿は、ホーチミン地下鉄 1 号線工事でのベトナム国で初中の切羽圧は、設定管理値の上下限の範囲内で概ね推移しめてのシールド工事について、設計から施工までの一連につているのがわかる。一方、シールド停止時の切羽圧の挙動をいて報告 したものである。本 工事 で得 られた知見 は以下 のとみると、約丸 1 日シールド掘進が停止していた間があり、そのおりである。

間に地下水の静水圧と変わらぬ 0.1Mpa まで切羽圧が低下•

ベ ト ナム国 で初 め て のセグ メン ト製 造 では あっ たしていた事実が記録されている。こうした切羽圧の低下は、切が、品質の良いセグメントを製造することができた。

羽前方の地盤の乱れを引き起こし、それが後のシールド通過製造当初に見られたセグメント表面の乾燥収縮ひ時の地盤沈下を助長するトリガーとなったと考えられる。

び割れは、セグメント製造過程の養生方法を改善したことで解消された。
•（3） 対策

は、設計値と実測値とは良く整合しており、設計のシールド掘進 による地盤変状を軽減 する理想的 な切羽圧
は、静止土圧と静水圧 の和と等 しくすることである。そこで、2液高粘性可塑状充填材（図－20 参照）をシールド掘進停止
中 は切 羽 に、シールド掘 進 中 はシールド機 外 周 に充 填 する対策を講じた。充填システムは、図－21 に示すとおりである。
これらの対策により、その後のシールド掘進による地盤沈下

0.25
0.20

土被りの浅い上り線（West Bound Tunnel）のシールド掘 進 に伴 う地 盤 変 状 が顕 著 であったが、2
液高粘 性可塑状充填 材を切羽 とシールド機外周に充填する対策を講じたことで軽減した。

あり、ベトナムで初めてのシールド工事は 2017 年 10 月 20 日に無事に到達した（平均日進量：9.5m）。また、上り線（WestBound Tunnel）は 2018 年 6 月 14 日に到達を終えている

0.10

During TBM Advance

図－19

2018/3/19 18:00

2018/3/19 15:00

2018/3/19 9:00

2018/3/19 12:00

2018/3/19 6:00

2018/3/19 3:00

2018/3/19 0:00

2018/3/18 21:00

2018/3/18 18:00

2018/3/18 15:00

2018/3/18 9:00

2018/3/18 12:00

2018/3/18 6:00

2018/3/18 3:00

2018/3/18 0:00

2018/3/17 21:00

2018/3/17 18:00

2018/3/17 15:00

2018/3/17 9:00

2018/3/17 12:00

2018/3/17 6:00

（平均日進 量： 8.4m） 。こうして本シールド工事 を終 えるに際
2018/3/17 3:00

0.05

•

階に到達した下り線（East Bound Tunnel）のシールド機でTarget Face Pressure
Lower Limit 0.181 Mpa

0.15

妥当性が認められた。

謝辞： 図－22 は、到達立坑を兼ねるオペラハウス駅の地下 4

Target Face Pressure
Upper Limit 0.203 Mpa

2018/3/17 0:00

Face Pressure of TBM (Mpa)

は軽減（観測点平均：10.3mm）された。

はりーばねモデルを用いたセグメント設計においてDuring TBM Stationary

シールド掘進時および停止時の切羽圧の時刻歴 3)

し て 、 施 主 の Management Authority for Urban
Railways、施工者の Shimizu-Maeda Joint Operation、ゼネラルコンサルタントの NJPT Association の方々に、この場を借りて深く御礼申し上げます。
7ベトナム国で初めての泥土圧シールドトンネルの設計施工について

図－22

シールド機の到達状況（EBT 下り線） 8)

参考文献
1)

Decision No. 101/2007/QD-TTg：Approving the planning ofcommunication and transport in Ho Chi Minh City up to 2020
and an after 2020 vision, 2007

2)

Decision No. 568/2013/QD-TTg：Approving the adjustment
for the transportation development planning of Ho Chi Minhby 2020 with a vision after 2020，2013

3)

Kuriki, M：Design and Construction of First Bored Tunnel
under Ho Chi Minh City Metro Line 1 in Vietnam ，Geotechnics for Sustainable Infrastructure Development Geotec Hanoi 2019，pp.221-228，20194)

運輸省鉄道局監修、鉄道総合技術研究所編：鉄道構造物等設計
標準・同解説（シールドトンネル）、丸善、2002

5)

村上博智、小泉 淳：シールド工事用セグメントのセグメント継手の6)

栗木 実：特別講演－ 国内外のトンネル建設プロジェクト－ホーチ

挙動について、土木学会論文報告集、第 296 号、pp.73-86、1980
ミン地下鉄の建設プロジェクト、第 28 回 トンネル工学研究発表会、土木学会、20187)

土木学会：トンネル標準示方書［共通編］・同解説／［シールド工法編］・同解説、丸善、20168)

Ghani, M. Ito, K. Kuriki, M. & Sugawara, S：Design andconstruction of Ho Chi Minh City Metro Line 1 Underground
Section (Contract Package 1b) ， Geotechnical Engineering
Journal，Association of Geotechnical Societies in Southeast
Asia (SEAGS) and Southeast Asian Geotechnical Society(AGSSEA)，Vol. 51，No.1，20208