上下 2 段・小土被りの近接雨水貯留管推進工事
Construction of Rainwater Retention Pipe in Microtunneling Methodwith Small Clearance between Twin Pipes of Top and Bottom, Small Earth Cover
藤分雅己*1

Masami Fujiwake

山内佳樹*1

Yoshiki Yamauchi

神田勇二*2

Yuji Kanda

要旨
本工事は、埼玉県川口市桜町 3・5 丁目浸水常襲地区の浸水対策事業の一環として貯留管（貯留能力 3,600ｍ3）を泥水式推進工法により敷設するものである。貯留管は内径 3.0ｍ、上下 2 段の離隔 1.1ｍ、最小土被り 3.5ｍと過去に類のない上下 2 段・小土被りでの推進工事である。本報告は、後施工の上段管施工時において、先行敷設された下段管に悪影響を与えず、かつ地表面に大きな沈下を与えずに施工を完了した推進工事の紹介である。
キーワード：上下 2 段近接施工 小土被り 切羽の安定対策 濃縮式推進工法 周辺環境対策

１．はじめにこのような上下２段の大口径推進工事は、これまでに類のない計画であり、過去の実績もない。さらに、上段管の埼玉県川口市鳩ヶ谷地区の雨水排水施設整備は、幹線系統が一部整備されているものの既設水路に依存しており、最小土被りが 3.5m（1.0D）と非常に小さく、民家と管渠の水平離隔は最近接部で約 3m と掘削外径より小さい。

都市化の進展に伴い増大する雨水流出量により都市型浸水被害が発生している。このため川口市では、雨に強い都市対象土質は下段がＮ値 40 程度の細砂層が主体であるが、上段はルーズな粘土質細砂～砂で崩壊性が高い。

づくりを目指すべく雨水対策事業が展開されており、本工このような条件下で推進工事を行うにあたり、周辺地盤事もその一環として川口市桜町 3・5 丁目浸水常襲地区に貯へ影響を与えず、精度よく高品質な推進管を敷設するため留施設を泥水式推進工法により築造するものである。の施工上の課題とその対策の実施について報告する。

本工事は戸建住宅が密集している住宅地内の幅員約 6m

図 1 に工事位置図を示す。の狭隘な市道下に貯留能力 3,600m3 の貯留施設を造るため、内径φ3.0m の上下２段管渠という構造となり、上下段管の２．工事概要

純離隔 1.1m（0.31D、D:推進管外径 3.5m）の近接施工が求められた。

工事概要を以下に示す。
工事

名：桜町排水区浸水対策貯留管工事

発

注者：川口市施工

者：㈱鴻池組工 事 場 所：埼玉県川口市桜町地内
工

期：平成 23 年 6 月 22 日～平成 25 年 6 月 28 日

内

径：3.0m

上下 2 段

上下管離隔：1.1m
推 進 延 長：260.75m(1 スパン)×2 段
土

図1
*1

東京本店

土木部

土木事業本部

り：3.5m～9.5m（上段管）

線

形：Ｒ＝700m勾配：上り 0.2‰（上下段共）
施工路線図を図 2、貯留管概要図を図 3 に示す。

工事位置図
*2

被技術部
― 1 ―

鴻池組技術研究報告

図22013

施工路線図(b)縦断図(a)横断図図3

貯留管概要図３．施工上の課題

3.3 上段管推進時の姿勢制御
下段管推進時に上部の地盤を緩めると上段管推進時の地3.1 切羽の安定盤反力が取れなくなり、姿勢制御が困難となる恐れがある。

前述のような厳しい土質条件において、大口径推進工事の切羽安定の難度は高い。

このため、上段管施工時には小さな地盤反力で姿勢制御できる方策を準備しておく必要がある。

さらに下段（先行施工）で切羽を乱すと推進管上部の地山が緩み、上段を施工する時には切羽安定が非常に難しく3.4 下段管渠の挙動なる。上下 2 段の切羽の乱れが重ね合わされると、地表面これまでに類を見ない推進管同士の上下２段での近接施に大きな影響が出ることが懸念されるため、特別な切羽管工であるため、上段管施工時の下段管渠への影響が懸念さ理方法が要求される。

れる。
そこで、上段発進直後の区間で下段管渠の挙動を計測し、3.2 テールボイドの保持大きな影響が及ばないように上段の切羽管理に反映させる

地表面の沈下は、切羽の緩みによる先行沈下と掘進機後必要がある。

方のテールボイド部（地山と推進管の隙間）に発生する後方沈下に大別される。

3.5 発進基地の周辺環境

テールボイド部分は、地山と推進管の摩擦による地山の本工事の発進基地における周辺環境は、戸建住宅が密集緩みや滑材の地山への逸散に伴う収縮などにより減少する。

しており、近接民家との離隔約 7.0m の位置に泥水プラント

したがって、このボイド部分の保持が重要である。

ヤードを配置する計画となっており、推進工事に伴う騒― 2 ―上下 2 段・小土被りの近接雨水貯留管推進工事

音・振動に関する環境対策は非常に重要である。

切羽安定の一つの方法として切羽圧力を上昇させる方法

写真 1 に発進基地の状況を示す。

があるが、当該地盤の最上層には軟弱なローム層が存在し、地盤隆起を生じさせる可能性があるため、むやみな圧力上昇管理はできない。
残る方法は泥水の品質管理である。本工事において更なる切羽の安定性を確保するためには、通常の泥水品質管理では不足と考え、鴻池組・南野建設で共同開発した濃縮式推進工法＝ＣＣモール(CirculateConcentration Mole）を適用することとした。
ＣＣモールは送泥水に高性能分散剤 AK-2000（東亜合成・鴻池組共同開発）を添加することで、粘性上昇を抑制し、γ＝1.3 以上の高比重低粘性泥水を還流させて掘削する工法である。
分散剤を添加された泥水は、その中に含まれる微細粘土粒子の電気的結合が切断されることで粘性が落ち、さらに地山の土の間隙に未結合の小さい粘土粒子が入り込み不透水性の泥膜を速やかに形成できる性質がある。
本工法の本来の目的は、高比重まで泥水を使用し余剰泥写真 1

水量の削減を図る（仮にγ＝1.2 とγ＝1.35 で泥水管理し発進基地全景た場合では、土粒子の真比重に左右されるが、概ね発生す４．対策の実施と効果る余剰泥水は半分となる）ことであるが、本工事では、粘土粒子量が倍増した高比重泥水を切羽に送り、泥膜の形成

4.1 切羽の安定対策能力を高めることで、副次的に切羽の安定性を向上させる

周辺地盤の緩み防止や地表面への影響防止対策としては、特徴に着目して適用した。

切羽の安定性向上を図ることが最も重要である。

図 4 に濃縮式推進工法（ＣＣモール）の概念図を示す。

建設汚泥＝産廃処分

水粘土

水粘土

γ＝1.2

γ＝1.350.170

AK-2000

貯泥槽
調整槽

AK-2000

還流泥水の高比重化による余剰泥水量の削減
送泥ポンプ

泥水比重と理論損失水頭分散剤無添加泥水式推進機

0.1500.130

泥水一次処理機

余剰泥水※排出する粘土量が同一なら高比重泥水の方が体積は少ない
損失水頭

一次処理土(一般残土処分)

分散剤添加装置

高比重余剰泥水

低粘性送泥水 CC1

分散剤添加

排泥ポンプ0.110

高比重排泥水

0.090
0.070
0.050
0.900

1.000

1.100

1.200

分散剤添加泥水による切羽の安定

比重 1.300

濃縮式推進工法(CCモール)概念図※損失水頭は粘性に比例

図4

濃縮式推進工法（ＣＣモール）概念図― 3 ―鴻池組技術研究報告

2013

実際の適用では造壁性の向上を確認するため、加圧ろ過一次滑材としてはチキソトロピー性（塑性状の固体であ試験（API 規格：圧力 0.3MPa、ろ過時間 30 分）を実施した。

るゲルに外力を加えると流動性のあるゾルに変わり、外力

写真 2、写真 3 に加圧ろ過試験実施状況、表 1 に試験結果がなくなるとゲルに戻る性質）を有することで裏込め的効を示す。試験結果は、添加ありの場合がなしの場合に比べ果を発揮するゲル滑材を使用した。さらに、このゲル滑材て、ろ水量が約 50%、泥膜厚さが約 70%と十分な造壁性の向を大口径管外周全体に確実に充填させるため、注入孔を推上効果を確認できた。

進管 1 本当たり 3 箇所（通常 1 箇所）設置した多孔管を製

なお、AK-2000 の添加により、還流泥水の高比重化（1.2→1.35）による余剰泥水量の削減を図ることができた。
表1作し、先端管より 2 本目で充填を行った。以後 25m 毎に多孔管を設置し、二次滑材として推力低減効果を主とする高分子系滑材は 75m 後方の多孔管から注入した。多孔管敷設

加圧ろ過試験結果
比重ろ水量

泥膜厚さ-(cc)(mm)

状況を写真 4 に示す。

試験泥水性状AK-2000添加なし

1.35156

13.5

AK-2000添加あり(20kg/m3)

1.35729.6：多孔管（注入孔３箇所/推進管 1 本）
写真 4多孔管敷設状況

その結果、下段管推進時の推力は計画推力の約 1/3、上AK-2000 添加による造壁性の向上を確認するための試験装置。鋼製の円筒内に泥水を入れ圧力をかける。初期はﾌｨﾙﾀｰを通過した水がｼﾘﾝﾀﾞｰに落ちるが、やがてﾌｨﾙﾀｰ上に泥膜が形成され通過する水が少なくなる。
写真 2段管推進時の推力は計画推力の約 1/2 で施工することができた。推力実績グラフを図 5 に示す。また、地表面の変状等も見られなかったことから、滑材の裏込め効果と推力低減効果が十分得られたものと考える。

加圧ろ過試験装置

計画推力

添加なし

添加あり

上記試験装置の円筒内に形成された泥膜。左が AK-2000 添加なし、右が AK-2000
添加あり。添加ありの場合は、ｼﾘﾝﾀﾞｰに落ちた水量も少なく、薄い泥膜が早期に形成されたことがわかる。
写真 3実施推力(a)下段推力グラフ

形成泥膜状況
計画推力

4.2 テールボイド保持対策
実施推力

テールボイド部から生じる周辺地盤の緩み防止対策としては、掘進機後端から裏込め的効果を目的とした一次滑材を速やかに充填し、一次滑材が地山に浸透・定着して層を形成した後に減摩効果を目的とした二次滑材を注入する 2(b)上段推力グラフ

段階の滑材管理を行う方法を採用した。

図5― 4 ―

推力実績グラフ上下 2 段・小土被りの近接雨水貯留管推進工事

4.3 上段管推進時の姿勢制御対策

そこで、掘進機からの後続管 4 箇所の継手部にＵＣＳを

泥水式大口径掘進機は外径に比べ機長が短いため、姿勢設置し、あらかじめ下方部のスクリュージャッキを約 2mm制御時に地盤反力を受ける面積が小さい（写真 5）。そこで伸ばし、この管列全体（2.43m×4=9.7m）で地盤反力を受け上段管推進時の姿勢制御対策として急曲線用開口調整装置る面として推進工事を施工した（図 7）。

（ＵＣＳ：Unit Curve System）を掘進機後方の管継手部に追加設置した。

結果として新たにＵＣＳを作動させることなく、掘進機による修正作業のみで精度よく到達することができた。こＵＣＳは通常急曲線施工（曲率半径 R=75D 以下：D=3.5m⇒R=262.5m 以下）に使用するものであり、管継手部に 8 本

れは前項に記載した切羽とテールボイドの安定対策の効果が出たものと考える。のスクリュージャッキを設置し、ジャッキの伸縮長を調整することにより上下左右の姿勢制御が自由に行えるものである（図 6、写真 6）。
さらに、下段管先行施工時に発生する上部土層の緩みにより上段施工時の掘進機が沈下傾向となることが懸念された。自沈による鉛直方向の修正は、掘進機に装備された方向修正装置だけでは機長が短いため地盤反力を受ける鋼殻面積が不足し、修正が困難となる可能性が高い。また、修正箇所が掘進機後方だけでは微修正がきかず、安定した方向修正が困難になることが懸念された。
図6

写真 5

写真 6

φ3000mm 用泥水式掘進機

開口調整装置（ＵＣＳ）設置図

開口調整装置（ＵＣＳ）設置状況

上○

掘進機方向修正装置

上向き修正するも後方反力が不足

開口調整装置なし
ＵＣＳなし
下○抵抗土圧極小

後方反力があり余裕の あ る修正が可能

下方への回転モーメントにより後続の管は下方へ

上○

掘進機方向修正装置
開口調整装置設置＋ＵＣＳ４箇所
下○

ユニット管列全体範囲が抵抗土圧として有効に働く

図7

開口調整装置（ＵＣＳ）使用状況図― 5 ―鴻池組技術研究報告

4.4 下段管挙動計測等の実施

2013

計測を実施するにあたっての管理基準値は、事前に実施

4.4.1 下段管の挙動計測

した影響検討解析（二次元ＦＥＭ解析、図 9）結果および上段管推進時の既設下段管の挙動を把握するため、発進直後の区間で以下の計測を実施した。

管の許容曲げ引張応力度等から定めた。
4.4.3 計測結果

①管の内空変位（鉛直、水平）

表 2 に 計測結果一覧を示す。計測結果は一部解析値を超②管の鉛直変位（沈下、隆起）えているが、管理基準値以下で推移し、下段管にクラック③管の発生応力（上下、左右）や継手部の目開き等の上段管推進の影響は発生せず、無事④継手部目開き量推進工を完了できた。

計測機器の設置位置を図 8 に、設置状況を写真 7 に示す。
上段管推進開始から早期に挙動を把握するために発進立坑から 25m を計測区間とした。なお、各計測項目のうち①～③は自動計測、④は手動計測で行った。
4.4.2 地表面沈下計測
下段管推進開始から上段管推進完了まで、地表面の沈下測定（レベル測量）を毎日２回（作業開始前、終了後）実施した。測定位置は、推進管直上で延長方向 20m 間隔を基準とし、上段管推進時に小土被りとなる発進部と市道部は2m 間隔に測点を設け、緻密な測定を実施した。
写真 7

計測機器設置状況

図9
図8

FEM 解析図（変位図）

計測機器設置平面図
表2

計測結果一覧（上段管施工時）

計測項目

解析結果

管の許容曲げ引張応力度

管理基準値

計測値（実測値）

下段管の内空変位（mm）
下段管の鉛直変位（mm）
下段管の曲げ引張応力度（N/mm2）
地表面沈下量（mm）

0.3拡大（鉛直）0.3縮小（水平）－1.0（鉛直･水平）

0.3～0.8拡大（鉛直）0.2～0.4縮小（水平）0.13沈下－10.5沈下0.67（側部内側）7.5

5.02.1（側部内側）最大9.5－

52― 6 ―

上下 2 段・小土被りの近接雨水貯留管推進工事

4.5 発進基地の周辺環境対策
4.5.1 振動対策
本工事では、大口径掘進機の泥水一次処理機（振動ふるい）から発生する振動が大きな懸念事項であった。外径4.0m 級のシールドに適用する能力を持つ振動ふるいと近接民家との離隔は約 7.0m しかなく、しかも前述の軟弱粘土層の上部に設置することとなる。
そこで、振動ふるい脚部にエアダンパーを使用し、さらに振動ふるい下部に基礎コンクリート（H=60cm）を設置し減衰効果による対策を施した。本施工に入る前のプラント試運転時に官民境界部において振動測定を行った結果、振動レベル 60dB までは減衰できたが、近隣住民との協議の中で室内において僅かな微振動を感じるとのことから、更な

写真 9防振ゴムシート設置状況

る対策が必要となった。追加対策としては、基礎コンクリートと振動ふるいの間に防振ゴムシートを設置した。結果として振動レベルは 57dB となり、3dB の低減効果が得られ、住民からも振動がほとんど感じられないとの評価を受け、本施工に着手した。振動対策実施状況を写真 8～10 に示す。
4.5.2 騒音対策
騒音対策としては、泥水一次処理機（振動ふるい）を防音ハウス（TYPE B）で覆うことにより、官民境界部において騒音レベルを 53dB まで低減することができた。また、作業用重機の騒音対策として、土砂搬出用バックホウに極低騒音型（NETIS 登録 CG-100015-A、KK-100065-A）を採用した結果、官民境界部での騒音レベルは 65dB となり、超写真 10防振ゴムシート低騒音型より 5dB 程度の騒音低減効果が得られた。これらの対策効果により、沿道住民から騒音・振動の苦情もなく工事を完了させることができた。騒音対策実施状況を写真11 に示す。

写真 11 騒音対策実施状況（防音ハウス、極低騒音型バックホウ）

５．施工状況
写真 8振動ふるい
施工状況を写真 12～16 に示す。

― 7 ―

鴻池組技術研究報告

写真 12

掘進機設置状況（下段管施工時）

写真 13

初期掘進状況（上段管施工時）

2013

写真 16

上下 2 段推進管敷設完了

６．おわりに
本工事は小土被り、小離隔での上下２段近接施工というこれまでに類のない厳しい施工条件での推進工事であったが、地山の緩みを防止する対策を何重にも講じ、周辺地盤および先行推進管の挙動を観測・把握しながら施工を行った結果、安全かつ高精度に推進を完了することができた。
本工事で採用した対策の一つが欠けたとしてもこの結果は
写真 14

推進工管内状況得られなかったものと予想され、万一の場合を想定し何重にも対策しておくことが重要であることを再認識した工事であった。
なお、本工事は地域住民の方々の浸水対策事業に対する強い要望に基づいて開始され、住民説明会においてその趣旨を充分ご理解頂いた上で着手し、順調に施工を行うことができた。
最後に、発注者をはじめとする関係各位の皆様の多大なるご協力ならびにご指導、ご鞭撻を頂いたことに心より御礼申し上げます。また、本工事が今後の計画・設計・施工の一助となれば幸いである。

写真 15

発進立坑内状況（下段管施工時）― 8 ―