清水建設は施工技術総合研究所(静岡県富士市)、IHI建材工業(東京・墨田)と共同で、山岳トンネルの覆工に細かく分割したプレキャストコンクリート(PCa)を使って鋼製の継ぎ手で一体化する工法を開発した。シールドトンネルの覆工で一般的なPCaを山岳トンネルにも適用して省人化を進め、慢性的な作業員不足を打破する。施工速度は、従来の現場打ち工法に比べて2倍以上になる見込みだ。

清水建設などが実証実験で組み立てた実物大のプレキャストコンクリートの覆工。現在、専用の架設機材を開発しており、実験ではクレーンを使って部材を設置・連結。組み立て架台に仕込んだジャッキを下げて自立させた。天端付近のたわみは30mm程度と、実用的な範囲内だった(写真:清水建設)

 現場打ちの覆工コンクリートは、セントルと呼ぶ可搬式の作業構台付き型枠を坑内に据えて、一般に延長10.5mずつ打設する。養生や型枠の清掃が必要なので打設は2日に1回が限度で、急速施工が求められる場合はセントル2台を用いて2班で施工する。しかし、近年の人手不足で作業員を集めるのが難しく、急速施工を採用できない場合があった。

 清水建設などは、幅員10mの馬蹄(ばてい)形のトンネル断面に対して、横断方向に6分割したPCa部材を連結して覆工する実証実験で、構造が成り立つことを確認した。PCa部材は1つ当たり幅1m、弧長2.8m、重さ1.1t程度なので運搬や設置が容易だ。

 PCa部材同士の連結には、トンネルの縦断方向、横断方向のいずれもシールドトンネルのセグメントで実績がある「ワンパス継ぎ手」を採用。連結部に埋め込んだ金具が互いにかみ合う仕組みで、PCa部材を縦断方向に押し込むだけで一体化できる。ボルトの締め付けなどは必要ない。覆工とトンネル壁面との隙間には、エアモルタルの裏込め材を注入する。

PCa部材のトンネル縦断方向の連結部と下端の調整部。縦断方向はオス側のピンをメス側のソケットに差し込む「リング間継ぎ手」で連結する。横断方向はC形金具とH形金具をかみ合わせる「ピース間継ぎ手」を採用した。PCa部材は、側壁コンクリートを模したH形鋼の上に設置してある。専用治具やボルトを介して位置を調整し、PCa部材の設置後は治具をモルタルなどで埋める(写真:日経コンストラクション)

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