dtbm(ドーナツ型tbm)を活用した 新たな山岳ト ーナツtbm工法(dtbm工法)...
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DTBM(ドーナツ型TBM)を活用した新たな山岳トンネル工法の
開発について
研究第二部 兼 研究第一部 部長
塚原 隆夫
本日皆様にお伝えしたいこと
TBMの長所(高い施工効率性)
+
NATM並みの施工リスク
(不良地山対応の容易性)
ドーナツ型TBM(DTBM)
=
DTBM工法の開発の背景
〇 TBM:高速施工(生産性向上)が利点
⇒ 我が国の地質が複雑に変化。利点が生かせない。
〇 複雑な地質の変化に対応 ⇒ 中心部に開口部
(ドーナツ型)
TBM:径別 施工箇所数 適 用
2.0~4.9m 128
5.0~6.9m 28
7.0m~ 4
計 160
φ 7m以上発電所導水路 3 箇所
高速道路 1 箇所(飛騨T)
TBM国内施工実績集計(1964~2010年)
TBM(全断面型)
DTBM工法の開発の目標
DTBMマシン
φ6000
大型ブレーカ
ライナ組立建設ロボット
中央制御室
ハイウォッシャー
ズリ出しコンベヤ
W600
底部ベルトコンベヤ
750W
水槽
休憩室
トイレ
インバータ盤
バッテリーロコ
制御盤 油圧ポンプ
グリスポンプ
油タンク
キューピクル500KVA
クッションタンク
熱交換機
クーリングタワー
バキューム
チラ用起電盤
チラユニット
バッテリーロコライナ運搬台車
ライナ運搬台車
コードローラ
岩破砕機
500型
ドーナツ型TBM
ドーナツ型TBM工法全体図
〇 高速施工可能
〇 不良地山に遭遇しても掘進がストップしない
DTBMの研究開発体制
〇 国土交通省建設技術研究開発助成(平成27年度~)
(産学官テーマ推進委員会の指導・助言)
〇 学識者・建設会社(7社)・先端センターで構成する
「ドーナツTBM工法施工検討会」で検討を実施
DTBM工法の技術的特徴
〇 世界初。(中心部に開口部、4か国で特許取得etc.)
〇 開口部から不良地山対策
(従来型TBMの施工リスク大幅低減が期待)
〇 従来型TBMより高い掘削効率
不良地山対策工のイメージ
DTBMの機械的優位性(掘削実験)
0.0
1.0
2.0
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80.0
90.0
100.0
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
掘削時間(分)
掘削距離(cm)
105 15 20 25 300
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.035
ドーナツ型と全断面型の掘削時間の比較
29.2分18.5分16.5分
( 総押付力(70kN)同一の場合 )
ドーナツ型
φ 498
ドーナツ型
φ 150
全断面型④
項目 型式
総押付力(kN) 掘削時間(分)ドーナツ型の
開口率掘削時間効率(%)
ドーナツ型φ 150
67.6 18.5 0.98(2%) 0.63(37%)
ドーナツ型φ 498
66.2 16.4 0.75(25%) 0.56(44%)
全断面型④ 68.6 29.2 1.00
〇 同一掘削力なら、
40%の掘削時間低減
(従来型TBMとの比較)
DTBMの技術概要(全体)
ライナ組立建設ロボット
ドーナツTBM工法(DTBM工法)
DTBMマシン
φ6000
大型ブレーカ
ライナ組立建設ロボット
中央制御室
ハイウォッシャー
ズリ出しコンベヤ
W600
底部ベルトコンベヤ
750W
水槽
休憩室
トイレ
インバータ盤
バッテリーロコ
制御盤 油圧ポンプ
グリスポンプ
油タンク
キューピクル500KVA
クッションタンク
熱交換機
ベルトコンベヤW600ディスクカッタ17インチ,ピッチ80mm
中心部岩盤φ 2000
マシン外径φ 6000
送風管
レール式単線
バッテリーロコ
排水
ダクト
作業通路
W=500
一般坑内設備
ベルトコンベヤW600
鋼製枕木
クーリングタワー
バキューム
チラ用起電盤
チラユニット
バッテリーロコライナ運搬台車
ライナ組立建設ロボット2000i
レール式複線
バッテリーロコ
ライナ運搬台車
コードローラ
後続設備架台
岩破砕機
500型
後 続 設 備 架 台カ ッ タ ー ヘ ッ ド部 ズ リ 排出部
小断面用トンネル (マシン外径φ 6m) 施工設備図
底部ベルトコンベヤW750
グリズリ 岩破砕機500型
中心部岩盤φ 2000
120°
ズリ自然排出口120°
DTBMの技術概要(掘削メカニズム)
図. 掘削フロー図
大型ブレーカ
底部ベルトコンベヤ
岩破砕機「サイザー」
ゲージカッタ
インナーカッタ
グリズリ
カッターヘッド
マシン切削ズリ
中心部岩盤
外周部掘削グリズリ
(20cmアンダー)
中心部掘削二軸式岩破砕機
(補助:大型ブレーカ)
ズリ出し
(底部ベルトコンベヤ)
掘削ズリ出しの流れ
インナーカッタ28個
ゲージカッタ8個
取り込み口6箇所
W400
内部岩盤φ 2m
カッタヘッド正面図
排出口 120°
内部岩盤φ 2m
仕切り壁・6室
カッタヘッド内部図
120°開
岩破砕機500型
マシン切削ズリ・グリズリ
排出口 120°
底部ベルトコンベヤ
カッタヘッド排出図
120°開
DTBMの技術概要(一次支保工方式)
〇 従来型のTBMで適用される方式が採用可能
ドレーン管φ100@1,000
施工余裕 t=100
二次覆工RCライナ t=200
標準断面図
一次支保工RCライナ t=200
防水シート
床板コンクリート t=200
路盤材埋戻し
中央ドレーンφ300
マシ
ン外
径φ
6,0
00
3,6
00
SL内空φ5,200
φ 6 m D T B M 工 法 (RCライナ方式)
詳細図
一次支保工RCライナ t=200
φ6,0
00
(r=
3,0
00
)
防水シート
φ5,2
00
(r=
2,6
00
)
一般坑内設備
バッテリーロコ12t・RCライナ運搬台車
レール30kg
レール受桁H100
排水
作業通路
W=500 ベルトコンベヤW600
送風管
設備ダクト
二次覆工RCライナ t=200
φ5,6
00
(r=
2,8
00
)
φ5,6
00
3,200
余掘 t=50
鋼リング支保工方式標準断面図
RCライナ支保工方式・軟岩用標準断面図
DTBMの技術概要(不良地山対策例)〇共通対策として、
・開口部から切羽を直接目視で観察
・100~150m前方の探査ボーリングによるコア採取・湧水量の確認
・コアボーリング孔を利用した水抜き、水量によっては水抜き孔を追加
〇破砕質の地山では、開口部からマシン内部に礫などを取り込む
〇切羽が泥流する場合、開口部からの注入による地盤改良
〇脆弱帯が長い区間の場合、開口部から前方に出てNATM施工に切り替え
先進導坑による地山改良
☆ 生産性の向上
〇 高速施工・機械化施工
〇 不良地山対策の簡単化
国内・海外の山岳トンネル工法に
大きな変化をもたらすことが期待
DTBMの導入効果
ご静聴ありがとうございました。