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TBM工法

こちらでは、山岳工法のひとつであるTBM工法について紹介しています。よりスピーディーな作業が可能となるこの工法について、くわしい特徴や施行の流れなどをみていきましょう。トンネル施工は、特に安全性を重視しながら作業を進めることが求められる、大規模な建設工事となります。土木施工管理士として、しっかりと現場監督の役割を果たしていくためには、工法に関する知識を深めておくことが大切です。

TBM工法とは

TBMという掘削機でトンネルを掘り進めていく施工方法のことを、TBM工法といいます。

TBMとは

「トンネル・ボーリング・マシン」の頭文字による略語である「TBM」は、トンネルを構築する掘削機械を意味しています。全断面トンネル掘進機と呼ばれる場合もあります。筒のような形状をした掘削機械です。

硬い岩盤をスピーディーに掘削し、かつ、削った岩を後方へ排出しつつ、水平方向にトンネルを通していく作業をこなすことを目的とした構造になっています。そのため、切羽を安定させる工夫をする必要はありません。実際、TBMという名称のとおり、まるでボーリングのように掘り進めていくことが可能です。

TBM工法が採用される主なケース

次のような工事では、TBMの特徴を活かしやすくなるため、TBM工法が採用されることが多いです。

  • 都市部のように地上部の開発が進んでいるエリアや河川下などにトンネルを通す必要があるケース
  • 山地部をはじめとする岩盤にトンネルをつくる工事をおこなう際に、できるだけスピーディーに工事を進めなくてはならないケース

TBM工法の施行の流れ

TBMで地山を掘削していく際、カッターヘッドの回転によって、カッターヘッドに付いているカッタービットで岩盤を削っていく仕組みになっています。これは、都市部での施工でおもにに使われているシールド工法と同じです。

また、マシンの後方では、モルタルの吹き付け作業をおこないます。ライナーとよばれる鋼製の壁を、リング状になるよう組み立てていく作業も必要です。この点においても、シールド工法と同様です。

進み方について

工事現場の状況に合うように、進み方を対応させる必要があります。たとえば、コンディションが良好な地山などの現場の場合であれば、推進装置を地山に押しつけることで、反力を確保する方法で前へ進んでいくことができます。けれども、コンディションが良いとはいえない地山においては、ジャッキにより前へ進んでいく必要があります。

進み方は上述の2種類に分けられますが、施工に際して適さないほうの進み方を選んでしまうと、安全性という点で問題が生じる可能性があるので、注意しましょう。また、トンネル工事が進むスピードが落ちてしまうことにもつながります。

2種類の前進方法

紹介した2種類の進み方について、それぞれもう少し詳細にみていきましょう。

進み方【1】

シールド工法の場合と同じ進み方になります。TBMの中で組み立てたセグメントに、ジャッキを押しつける方法です。押し付けたジャッキが伸びると前へ進むことができます。

進み方【2】

メイングリッパを岩盤に押しつけ、さらにそれを固定します。そして、ジャッキが伸びると前進できます。ジャッキが伸びきったら、今度はフロントグリッパを岩盤に押しつけて、前の部分を固定しましょう。そのあと、ジャッキを戻すと、後ろの部分を前進させることができます。この作業をリピートすることで前へ進んでいくのが、進み方【2】の原理です。

TBM工法の特徴

TBM自体はかなり高額な掘削機械ですが、TBM工法には、さまざまなメリットがあります。主なメリットとして、次のようなものがあげられます。

  • スピーディーに掘り進めることができるので、工期の短縮につながります。
  • TBMによる掘削で完成断面にすることができます。そのため、例えば水路トンネルなどの工事現場では、特に無駄を省いた掘削作業がしやすくなります。
  • 先進導坑として、前方地山の地質確認や水抜き効果も期待できるでしょう。
  • 機械による掘削作業なので、発破のときに生じるような騒音・振動がありません。
  • 掘り進めつつ壁もつくっていく工法なので、地山のゆるみを小さくおさえられます。そのため、できるだけリスクを回避しながら工事を進めることができます。

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