リニア中央新幹線の長野県内初の本線トンネル掘削工事開始 

長野県内での本坑の掘削開始は初めてです。

  リニア中央新幹線計画を巡ってJR東海は21日、伊那山地トンネルのうち大鹿村の青木川工区(3・6キロ)で本線用トンネル(本坑)の掘削を始めたと明らかにした。同社広報部によると、県内での本坑の掘削開始は初めて。同日夜に開かれた上伊那郡中川村のリニア対策協議会で報告した。

 伊那山地トンネルは、大鹿村の小渋川左岸から豊丘村壬生沢坑口までを結ぶ15・3キロ。青木川、坂島、戸中・壬生沢の3工区に分けて工事を行っている。

 青木川工区は2018年10月に着工し、20年7月に本坑トンネルへつなげる作業用トンネル(斜坑)の掘削に着手した。広報部によると、約600メートルの斜坑の掘削が完了したことから9月3日に本坑の掘削を開始し、名古屋方面に向けてNATM(ナトム)工法で掘り進んでいる。

 この他、伊那山地トンネルでは、戸中・壬生沢工区(約6・6キロ)が6月末に戸中非常口からの斜坑(1・0キロ)掘削に着手。坂島工区(約5・1キロ)も7月から坂島非常口からの斜坑掘削を行っている。

 また、JRは南アルプストンネル長野工区について、釜沢非常口からの斜坑(350メートル)の掘削が8月25日に完了し、21日から先進坑の掘削を開始したことも明らかにした。小渋川非常口から釜沢非常口間約1600メートルの先進坑掘削は約7割、除山非常口からの約1870メートルの斜坑掘削は約8割が完了している。

2021,9,22 南信州新聞から。

名古屋方面に向けて本坑に着手しました。

  JR東海は二十一日、リニア中央新幹線の伊那山地トンネル(大鹿村−豊丘村)で、県内初となる本坑(本線トンネル)の掘削を始めたと明らかにした。大鹿村の青木川非常口から始めていた斜坑(作業用トンネル)の掘削が完了し、今月三日、名古屋方面に向けて本坑に着手した。

 二十一日夜に中川村で開かれた村リニア対策協議会で、JRが報告した。伊那山地トンネル東側の南アルプストンネル長野工区では、釜沢非常口で斜坑の掘削が完了し、今月二十一日から、本坑に先立つ調査用の先進坑の掘削を始めたという。

 同協議会ではまた、リニア工事で発生する残土を活用した同村小和田地区の農地かさ上げ事業について、村が十〜十二月に試験工事を行うと説明した。計画地約三十万平方メートルのうち、計六百四十平方メートルで実施。地面を約三メートル掘削して残土などで埋め立て、密度や強度を確認し、盛り土上を水田として利用できるか検証する。

 試験工事で搬出する掘削土と、搬入する埋め立て土の量は、計約二千七百八十立方メートル。日曜日を除く午前八時〜午後六時にトラックを使って運搬する。経路は県道伊那生田飯田線と一部の村道を想定。

名古屋方面に向けてNATM(ナトム)工法で掘り進んでいますが、ナトム工法とは。

NATM工法の施工手順 土木のこれからを考えるHPから。

NATMの施工手順について簡単に説明していきます。大きく分けて以下の4つの手順となります。

  1. 掘削
  2. ずり出し
  3. コンクリート吹付け
  4. ロックボルト打ち込み
  5. 覆工コンクリート打設

1. 掘削

掘削から始まります。

山岳トンネルの場合、最初の坑口を掘削するときは地山表面を掘削することになり、比較的地山が緩い場合があります。

そのため、坑口付近では周りを補強する等の工夫が必要な場合も多いですね。

掘削はダイナマイトを用いたり、掘削機を使ったりして進めていきます。

2. ずり出し

設計上は問題になりませんが、施工中はこのずり出しを効率よく進めることが重要です。

「ずり」とは、掘削した土砂のことを言い、これをダンプやトロッコで運び出すことをずり出しと呼んでいます。

3. コンクリート吹付け

掘削をした後は、地山を補強するために一次覆工としてのコンクリートを吹付けます。

覆工コンクリートを打設する前に、コンクリート吹付けを行ったトンネルの測量を行い、変位が収まっていることを確認する必要があります。
地山の変位が起こると、覆工コンクリートに必要のないひび割れが起こる可能性があるので、しっかりと測量することが必要です。

4. ロックボルト打ち込み

吹付けコンクリートが固まったら、地山の強度を利用するためにロックボルトを打ち込みます。

本数や長さなどは事前に地質調査を行い、決定しておく必要があります。

また、他のトンネルとの近接施工となる場合は、ロックボルトの長さや打ち込み方について慎重に検討する必要があります。

5. 覆工コンクリート打設

ロックボルトを打ち込んだら、最後に覆工コンクリートを打設するのですが、その前に防水シートを貼るのが一般的です。

トンネル上部の円弧となっている部分に防水シートを貼り、トンネル内部に侵入してくる水をトンネル底部で排水するのトンネルを排水型トンネルと言い、一般的に用いられています。

ただし、トンネルが地下水位より低かった場合、排水型とすると周辺の地下水位を下げてしまうため、自然環境への影響が大きくなります。
こういった場合、自然環境への影響を最小限に抑えるために、トンネルの底部にも防水シートを貼り、防水型トンネルとすることがあります。

覆工コンクリートは打ち込みが不足すると一次覆工との間に空隙ができてしまいひび割れや漏水の原因になるので、充填できていることをしっかりと確認する必要があります。

 

 以上、NATMの歴史、特徴、施工手順についてまとめてきました。

NATMは山岳トンネルの代表的な例ですが、最近では適切な補助工法を適用することにより都市部や低土被りのトンネルにも適用が可能になってきました。

大規模で高価なシールドマシンを用いるシールドトンネルよりも安価ですが、軟弱地盤に対しては慎重に工法を選定する必要があります。

強固な地盤が多い海外で発展したNATMですが、軟弱な地盤の多い日本で更に発展を遂げていっています。

 

リニア中央新幹線トンネル Q &A

 リニア中央新幹線の伊那山地トンネル(下伊那郡大鹿村―豊丘村、15・3キロ)で今月、本線トンネル(本坑)の掘削が始まった。作業用トンネル「斜坑」の掘削から取り掛かり、本坑着手に至った長野県内の区間は初めて。標高約2600メートルの稜線(りょうせん)直下を貫く南アルプストンネル長野工区(大鹿村―静岡市、8・4キロ)では、山の状態を先に把握する「先進坑」を掘削中だ。

 Q 本坑とは。

 A 完成後にリニア車両が走るトンネルで、JR東海によると、東京・品川―名古屋間の本坑着工は山梨、岐阜、愛知に続き、4県目。長野県内のほとんどを占める山岳トンネルは高さ7・6メートル、幅12・8メートルのかまぼこ型で、掘削時の断面積は約100平方メートル。高さ7・2メートル、幅9・6メートルの東海道新幹線のトンネルと比べて広い。

 Q どうして広いの。

 A 最高時速285キロの東海道新幹線に対し、リニアは同500キロ。擦れ違い走行ができるよう、断面積を広くしている。ただ、その分、掘削残土の量も増える。

 Q 地上の坑口(非常口)と本坑を結ぶ斜坑は、なぜ必要なの。

 A 長大トンネルを本坑の出入り口から掘り始めると時間がかかる。斜坑を設けると、本坑を複数の途中区間から掘ることが可能になり、工期を短縮できる。本坑掘削中は、発生した土を斜坑を通じて外部に運び出す。県内のトンネルではこの斜坑を掘っている工区が多い。伊那山地トンネルの本坑着工は、JR東海が2018年8月に公表した工事工程から1年半程度遅れた。山の状況を見ながら斜坑掘削を慎重に進めたためとしている。

 Q 大鹿村、静岡市、山梨県早川町にまたがる南アルプストンネルで掘削している先進坑とは。

 A 南アトンネルは全長約25キロあり、長野・静岡県境で地上からトンネルまでの深さ(土被(どかぶ)り)が約1400メートルもある。地質がもろく、出水しやすい区間もある。JR東海は「最難関」の工事と認める。このため地質や湧水の状態を把握するため、高さ約6メートル、幅約7メートルの細めのトンネルの先進坑を掘削してから、本坑の工事に取り掛かることにした。リニア開通後は保守整備の車両が走る他、緊急時には乗客が歩いたり車両に乗ったりしてトンネル外に向かう避難用通路になる。

 Q 本坑の掘削方法は。

 A 山岳トンネルでは一般的な「ナトム工法」で掘削。都市部では鋼製の筒の前部にあるカッターを回転させ、地下を掘り進める「シールド工法」で、直径12・6メートルの円形のトンネルを掘削する。地下水位が高い飯田市内の風越山トンネルの一部では、シールド工法を活用することが決まっている。

 

トンネルはどうやって作るの?                            土木学会HPから。

トンネルを掘ってみよう

 みなさんは砂場や砂浜で遊んだときにトンネルを掘ってみたことがあるでしょう。きっと砂のかたさや湿りぐあいで、掘りやすかったり堀にくかったりしたはずです。本物のトンネルも、地山(じやま)(トンネルを掘る岩や土のこと)のかたさ、トンネルを掘る場所などによって堀り方が工夫されています。その代表的な方法が、山岳工法、シールド工法、開削(かいさく)工法、沈埋(ちんまい)工法の4種類です。

(1)山岳工法
 トンネルを横方向に掘りながら、鉄のわくや吹きつけコンクリートで地山を支え、最後にふつうのコンクリートでかためてトンネルをつくる方法です。山の下をくぐるトンネルのほとんどが、この方法を使っています。

直接トンネルを掘る山岳工法
(2)シールド工法
 鉄でつくったシールドと呼ばれる筒を横方向に置き、内側でトンネルを堀りながらそのあとにセグメントと呼ばれるパネルをはめこみ、トンネルをつくる方法です。平地や水の底などのやわらかい地山を掘るときに使われます。

 

筒の中で掘るシールド工法
(3)開削(かいさく)工法
 最初に地面を掘り返してからトンネルをつくり、もう一度土で埋めもどす方法です。都会の地下街や、地下鉄をつくるときによく使われますが、もっと深い所を掘る場合にはシールド工法が使われます。

 

トンネルをつくって埋める開削工法
(4)沈埋(ちんまい)工法
 最初に鉄やコンクリートでできたトンネルをつくって船で運び、海や川の底に沈めてつなぎ合わせながらトンネルをつくる方法です。日本の最初の沈埋トンネルは、昭和19年、大阪市安治川(あじがわ)の河底に完成したものです。沈埋工法は、水底トンネルをつくる方法のひとつとして使われています。

 

トンネルを水に沈めてからつなぐ沈埋工法

 

トンネルの堀り方も変わってきているんだ

 ふつうのトンネルは、山岳工法と呼ばれる方法で掘られます。昔の山岳工法は、掘った地山がくずれないように木材で支え、そのあと木材を外しながらレンガや石を積んで仕上げました。大正時代にはレンガや石のかわりにコンクリートで仕上げるようになり、また昭和20年代の終わりには、木材のかわりに鋼材で支えるようになりました。
 昭和50年代になると、ヨーロッパからNATM(ナトム)工法が伝えられました。これは掘ったあとにコンクリートをスプレーのように吹きつけたり、鉄の棒を地山に差しこむことによって地山の持っている強度を積極的に利用して支え、最後にふつうのコンクリートで仕上げる方法です。NATMは、地山の固さや崩れやすさによって、吹きつけるコンクリートの厚さや鉄の棒の本数を簡単に調節できるため、日本の複雑な地質に適した工事の方法として急速に広がり、現在では山岳工法といえばほとんどがNATM工法で行われています。
 なお、固い地山では火薬を使って掘りますが、やわらかい地山ではドリルのような機械を使って地山を削るようにして掘ります。

 
NATM工法で建設された横浜市営地下鉄

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