NMセグメント 嵌合方式合成セグメント

NMセグメント 嵌合方式合成セグメントの開発について

  • トンネルの耐久性(高品質性)を得る技術であること。
    覆工からの漏水やコンクリートの剥離・崩落はトンネルの耐久性に影響を与える要因となります。このため耐久性を見据えた新方式のセグメントの開発に取り組み(1990年~)、漏水やコンクリートの欠損などが生じにくいトンネル覆工体(嵌合(かんごう)方式合成セグメント)を提供してまいりました。
  • トンネルの建設工事費のコスト縮減に寄与できる技術であること。
    一軸挿入方式の新しい継手機構を考案し、組立の効率化と安全作業の提供や脆性的な破壊の危険性を抑えた破壊抵抗力の高い覆工構造を開発し、日進量の向上や覆工厚さの低減を実現してまいりました。
国土交通省 新技術情報提供システム"NETIS" 登録番号:KT-980192「ボルトレスNMセグメント」

特長

技術のコンセプト

五重塔に見るわが国の伝統技術“匠の技術”を活用
1. かみ合い構造-添接効果を高めて耐震化を図ります。
  • 五重塔は、釘を使うことなく部材をかみ合わせて(仕口)、楔でかしめています。
  • 大地震でも“仕口部の「遊び」”により変形に対応できます。
2. ボルトレス継手-高速施工と作業の安全性を高めます。
  • 従来のボルト締結は、非効率作業で安全性に乏しく、バランスの取れた締結には熟練を必要とします。
  • セグメントの組み立てと同時に連結できるワンパス挿入継手を考案します。
3. 独自の止水機構-止水性能を高めます。(地下水〈圧力水〉対策)
  • 覆工からの漏水は、トンネルの耐久性を損ないます。
  • 長期間の漏水は、地下水位の低下や周辺地盤の沈下要因ともなります。
  • 地下水は圧力水です。クラックや剥離などのコンクリートの弱点箇所から漏水します。
4. 合成構造-鋼の変形性能と破壊強度を活用します。
  • 19世紀末のトンネルでは鉄系(鋳鉄)セグメントが採用されました。(ロンドンの地下鉄の一部区間で残っている)
  • 世界大戦による鉄不足時代の代用品として、RCセグメントが開発されました。
  • 鋼の変形性能と破壊強度を活かした合成構造とします。

既に12の工事にて実証(止水性能No.1の実績、高い破壊抵抗力)

嵌合方式合成セグメント 構造概要図

機能効果

1. 安全-組み立ての効率化と安全を確保しました。
  • 押し込むだけで嵌合できます。(2段のせん断機構は、位置決めガイドを兼ねます)
  • 組み立ては、エレクター装置の外から安全で迅速に行えます。(組立時間実績:φ13mにて約40分
2. 品質-トンネルの耐久性を高めました。(公共事業 品質確保法)
  • 優れた止水性能を実証します。(継手部は4状の止水パッキン)
  • 高い破壊抵抗力と耐震性を有します。(嵌合方式・合成構造)
  • 耐久防食を施しました。(トンネル内空の鋼面)
3. 縮減-工事費縮減に役立ちます。(公共事業 コスト構造改革)
  • 掘削土・廃土量を削減します。(覆工厚をRCの60~70%に低減)
  • セグメント単価を低減します。(広幅化や薄肉化が容易な構造。幅1.8m、幅2.0m)
  • 組立時間を短縮します。(ワンパス挿入継手による工期の短縮
  • 超近接施工にも順応します。(鋼の高い変形性能と破壊強度を活用)
4. ライフサイクルコストの縮減-トンネルの長期耐久性を高めました。
  • 地下水(圧力水)の漏水を長期にわたり阻止する覆工を構築します。
  • 地震時の地盤挙動に追随でき、かつ高い破壊抵抗力を有する構造とします。
  • 供用時の補修・補強が容易な構造とします。

技術

1. 載荷試験
① 単体曲げ試験、②継手曲げ試験、③ジャッキ推力試験、④リング載荷試験
試験では鋼材の延性による変形特性が顕著に現れ、高い破壊抵抗力を示しました。
2. 設計
嵌合方式合成セグメントは「はりーばねモデル解析法」にて解析を行います。
3. 現場施工
  • 優れた止水性能を実証しています。
  • (本掘進時の)組立時間は3~4分/ピースと高い組立効率を示します。
  • 目開きは目視にては確認されない程度です。
  • 運搬時や組立時のコンクリートの欠損がありません。
  • リングの変形量は従来セグメントの1/3程度と高い真円性を示します。
  • トンネルの美観性が得られます。
    (付記:現場施工は、施工技術とも相まって得られた技術成果です)

施工例

寝屋川北部地下河川「古川調節池」築造工事

大阪府寝屋川水系改修工営所
(鹿島・熊谷・飛島・鴻池共同企業体)

分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
地下河川 8.24m 370mm 7.50m 2,000m 1.20m 1996 ~ 1997年
  • 土被り37.5m、掘進距離約2kmにおいて優れた止水性能が実証されました。
  • (本掘進時)組立時間が3〜4分/ピースと従来にない高い組立効率を示しました。
  • リング変形量は最大16mm(平均10mm程度)と高い真円度が確保できました。

寝屋川南部地下河川「久宝寺調節池」築造工事

大阪府寝屋川水系改修工営所
(大成・清水・鹿島・青木・森本共同企業体)

分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
地下河川 7.40m 250mm 6.90m 2,222m 1.20m 1998 ~ 1999年
  • 掘進距離約2.2kmにおいて優れた止水性能が実証されました。

地下鉄大江戸線環状部「六本木駅工区」建設工事

東京都地下鉄建設株式会社
(間・青木・アイサワ・徳倉・伊藤建設共同企業体)

分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
鉄道 12.92m × 6.8m 300mm 12.32m × 6.2m 218m 1.00m 1999年
  • 大断面4芯円(12.92m×6.8m)の全周を嵌合構造とし、リングせん断力を強化しました。
  • 大断面異形(4芯円)構造においても優れた止水性能が実証されました。

4 芯円構造図

みなとみらい21線「みなとみらいシールドトンネル」建設工事

鉄道建設・運輸施設整備支援機構(旧 日本鉄道建設公団)
(佐藤・大日本・大本特定建設工事共同企業体)

分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
鉄道 9.80m 250mm 9.30m 261m 1.20m 1999年
  • 優れた止水性能が実証されました。

みなとみらい21線「高島シールドトンネル」建設工事

鉄道建設・運輸施設整備支援機構(旧 日本鉄道建設公団)
(前田・住友・勝村・京急特定建設工事共同企業体)

(最小曲線半径 179.5m)
分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
鉄道 9.80m 250mm 9.30m 445m 1.20m 1999 ~ 2001年
  • 優れた止水性能が実証されました。
  • 最小曲線半径179.5mでの組立施工がなされました。

金岡雨水貯留管築造工事

伊丹市役所 下水道部
(清水・熊谷・前田特定建設工事共同企業体)

(最小曲線半径 約110m)
分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
雨水幹線 7.50m 250mm 7.00m 1,146m 1.20m 1999 ~ 2000年
  • 優れた止水性能が実証されました。
  • セグメントに壁画を描くなど市民参加の工事がなされました。

神田川・環状七号線地下調節池(第二期)シールド工事

東京都建設局 第三建設事務所
(大成・熊谷・清水・東急・白石建設共同事業体)

分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
地下河川 13.20m 350mm 12.50m 2,500m 1.50m 2003 ~ 2004年
  • 優れた止水性能が実証されました。
  • φ13m級にて平均月進200mの高速施工が図られました。
  • 組立時間は40分/リングです。

新十条通伏見工区トンネル工事

阪神高速道路株式会社 京都建設部
(大林・佐藤・西武建設工事共同企業体)

分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
道路 10.60m 250mm 10.10m 854m
(西行き)
1.50m 2006年
(西行き)
847m
(東行き)
2007年
(東行き)
  • トンネル径以下の小土かぶり、斜層の互層、破砕帯、岩盤などの複雑な施工条件において優れた止水性が実証されました。
  • クロソイド曲線を含む道路線形での施工がなされました。

古川地下調節池工事 (その1)

東京都建設局 第一建設事務所
(飛島・東鉄工業・ノバック建設企業体)

分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
地下河川 8.01m 255mm 7.50m 3,300m 1.60m 2011~2012年
  • 優れた止水性能が実証されました。

都市計画道路 大和川線 シールド工事

大阪府
(大鉄工業・吉田組・森組・紙谷工務店共同企業体)

分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
道路 12.30m 360mm 11.58m 3,801m 1.80m 2011~2014年
  • 優れた止水性能が実証されました。
  • 耐火型仕様(コンクリートタイプ)が採用されました。

大和川線シールドトンネル工事

阪神高速道路株式会社
(鹿島・飛島建設工事共同企業体)

分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
道路 12.23m 325mm 11.58m 1,244m 1.80m 2012~2013年
  • 優れた止水性能が実証されました。
  • 耐火型仕様(不定形耐火物タイプ)が採用されました。

横浜湘南道路トンネル工事

国土交通省 関東地方整備局 横浜国道事務所
(西松・戸田・奥村特定建設工事共同企業体)

分野 外径 桁高 内径 延長 セグメント幅 施工年数
道路 13.27m 535mm 12.20m 175m 1.80m 2019年~
  • 優れた止水性能が実証されました。
  • 耐火型仕様(コンクリートタイプ)が採用されました。

カタログ

NMセグメント 嵌合方式合成セグメント (5.11MB)PDFファイル

  • 嵌合方式合成セグメントの開発
  • 嵌合方式合成セグメントの特長
  • 嵌合方式合成セグメントの技術
  • 嵌合方式合成セグメントの現場施工
  • 施工例
    • 寝屋川北部地下河川「古川調節池」築造工事
    • 寝屋川南部地下河川「久宝寺調節池」築造工事
    • 地下鉄大江戸線環状部「六本木駅工区」建設工事
    • みなとみらい21線「みなとみらいシールドトンネル」建設工事
    • みなとみらい21線「高島シールドトンネル」建設工事
    • 金岡雨水貯留管築造工事
    • 神田川・環状七号線地下調節池(第二期)シールド工事
    • 新十条通伏見工区トンネル工事
  • 防食仕様
  • 促進試験(地下河川トンネル)
  • 重防食(地下河川)
  • 防食(鉄道、道路、共同溝など)
  • 新技術への取り組み【耐火型仕様(耐火型NMセグメント)】
  • 新技術への取り組み【セグメントの広幅化が可能】
  • 新技術への取り組み【施工時荷重に強い】

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