株式会社奥村組は、シールドトンネルの合理化技術として、地中における障害物撤去、カッタービット交換を効率的に行える『やどかり君ＮＥＯ』工法を開発しました。同工法は、先に開発・実用化した簡易組立・解体、回収、再利用が可能なシールド掘進機「やどかり君」工法の特長を活かして、適用領域の拡大を図るものです。
【開発の背景】
都市部の上・下水道や共同溝などのトンネル築造工事において、地下障害物に遭遇することがあります。事前に埋設位置を把握できている障害物の場合には、次のような方法により撤去することが一般的です。
・ 道路を占有し、地上から立坑を築造して直接撤去
・ 道路を占有し、地上から障害物周辺の地盤改良を行い地中で撤去
この方法では、道路占有に伴う交通渋滞の発生や、地盤改良の確実性など多くの問題があります。また、最近では、地上からの施工が難しく、掘進機内から障害物周辺の地盤を改良し地中で撤去しなければならない施工事例も増加しています。この場合、通常の掘進機では隔壁面に取り付けたカッターモーター類などの機器が妨げとなり注入位置が限定されるとともに、注入角度が大きく取れない（水平に近い）ため、障害物の手前で一旦掘進を中断して地盤改良を施工せざるを得ません（図１）。さらに、地盤改良の確実性、施工の長期化などといった課題も残されています。
一方、掘進中に未知の障害物に遭遇した場合、掘削機内からの地盤改良は困難となります。障害物を掘進機で撤去（切削、取り込み）できないときには、地上から補助工法を用いて撤去することになりますが、その施工は難しく既知の障害物撤去の場合よりも多くの課題があります。
また、カッタービット交換作業では、掘進機が大口径の場合には各種の機械式ビット交換工法が開発・実用化されていますが、小～中口径（外径４ｍ程度以下）の掘進機に関しては、効率的な全数ビット交換工法がないのが現状です。障害物撤去と同様に、立坑を築造するか、地上あるいは掘進機内からの地盤改良による対応が不可欠となります。
【「やどかり君」工法の概要】
回収型掘進機「やどかり君」工法は、「到達立坑を造れない」、「人孔や管渠などの既設構造物に直接接続する」などの特殊到達条件下（図２）での施工に適した都市トンネルのリユース工法です。
本工法は、公共工事におけるコストの縮減および３Ｒ（リデュース、リユース、リサイクル）のキーワードに象徴される循環型社会の形成という社会ニーズから、従来、スクラップにしていた密閉型掘進機の心臓部であるカッター駆動部などを回収・再利用するものとして開発しました。実施工への適用を図りながら技術の改良・適用場面の拡大を継続し、現在（平成20年7月末）までに８件の施工実績があります。
「やどかり君」の掘進機は、カッター駆動装置を設けた「内殻」、シールドジャッキを設けた「外殻」および内殻と外殻の接続・調整部材である「中殻」の３重殻分割構造としています（図３、４）。さらに、各部の取付は、組立、解体を容易にするためにボルト接合を主体としています。
３重殻分割構造とすることにより、以下の特長があります。
・内殻（カッター駆動部）の発進側への一体回収、再利用ができコストダウンが可能
・中殻を介することで同径以外の掘進機への内殻の再利用が可能
・掘進機解体作業時のガス溶断作業の低減により工期の短縮、作業環境の改善、安全性の向上、およびCO2排出量の削減が図れる
・３重殻分割部それぞれの機能の明確化により設計の簡素化が図れる
【『やどかり君ＮＥＯ』工法の概要と特長】
今回開発した『やどかり君ＮＥＯ』工法は、「やどかり君」工法の３重殻分割構造の特長に加え、通常、隔壁に固定されているカッター駆動部を分離・ユニット化し、隔壁から簡単に退避できる構造としました（図５）。
これにより、「いつでも、どこでも、何度でも」障害物を撤去することが可能となります。また、地上から地盤改良できない条件下の障害物撤去工事で比較したところ、作業工程は1/3以下に短縮され、施工コストは1/2以下となります（当社実績を基に試算）。
『やどかり君ＮＥＯ』工法による障害物撤去の施工手順は以下のとおりです（図６）。
・手順① 障害物に遭遇し、掘進停止
・手順② カッタースポークの縮径を行い、外殻を前方に押出しカッターヘッドを外殻内に収納
・手順③ 隔壁からカッター駆動部を取り外し退避
・手順④ シールド機内から小型削孔機により削孔し、注入を実施して切羽前面を地盤改良
・手順⑤ 止水を確認後、隔壁内の土砂を回収し、隔壁内から障害物を撤去
また、手順⑤において、土砂回収後、カッターヘッドを後方に引き込み、前面にスペースを作ることにより、カッタービットの全数交換を安全に実施できます。
『やどかり君ＮＥＯ』工法の特長は以下のとおりです。
・「やどかり君」の機能を利用し外殻を前方に押し出すことにより、外殻とカッターヘッドで切羽周辺の地山を確実に支保できる（カッタースポーク縮径に伴う地山の緩みを防止）
・カッター駆動部退避後も隔壁はそのまま残置となるため、隔壁内の土砂を安全に保持できる
・カッター駆動部の退避により広い注入作業空間が確保でき、シールド機内から直接かつ確実な切羽前面の地盤改良が行える
・障害物撤去の安全性、作業性、迅速性が飛躍的に向上
・巨礫、玉石のほか、残置杭や鋼矢板などの障害物の撤去、カッタービット交換作業も効率的に行える
奥村組は、都市部のトンネル工事において既に多くの採用実績がある回収型掘進機「やどかり君」工法に『やどかり君ＮＥＯ』工法を新たにラインアップに加えました。既設構造物への到達、掘進機同士の地中接合といった特殊条件下の施工に加えて、地中における障害物撤去、カッタービット交換が必要な工事にも適用範囲を拡げ、本工法を積極的に展開します。
以 上
【お問い合わせ先】
株式会社奥村組
技術本部 東京土木技術部
都市トンネルグループ
福居、木下
Tel .
03-5427-2316
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図１
通常の掘削機機内からの注入例
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隔壁面に取り付けたカッターモーター類などの機器が妨げとなり注入位置が限定されます。また、注入角度が大きく取れない（水平に近い）ため、障害物の手前で一旦掘進を中断して地盤改良を施工しますが、障害物の存在が工事前に判明している場合に限られます。
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やどかり君工法は「到達立坑を造れない」、「人孔や管渠などの既設構造物に直接接続する」などの特殊な到達条件での施工に適した都市トンネルのリユース工法です。 |
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図３
｢やどかり君｣の基本構造（土圧式の例）
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図４
｢やどかり君｣掘進機の回収手順（土圧式の例）
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「やどかり君」の掘進機は、カッター駆動装置を設けた「内殻」、シールドジャッキを設けた「外殻」および内殻と外殻の接続・調整部材である「中殻」の３重殻分割構造で、各部の取付は、組立、解体が容易なボルト接合です。 |
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図５ 『やどかり君NEO』工法の概要
（上：シールド掘進中、下：障害物撤去時） |
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『やどかり君NEO』工法の掘進機は、「やどかり君」工法の３重殻分割構造の特長に加え、通常、隔壁に固定されているカッター駆動部を分離・ユニット化しました。カッター駆動部を隔壁から簡単に退避できる構造なので、退避後は広い作業空間が確保できます。 |
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図６ 『やどかり君NEO』工法を用いた障害物撤去の施工手順 |
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