工法解説

2012年12月28日 (金)

SENS工法、改良されてましたね~津軽蓬田トンネル

今回は久しぶりに工法解説です。

津軽蓬田トンネルで採用された「SENS工法」についてですが、ふとアクセス解析を見てみたところ当blogでかつてアップした稚拙な工法解説記事をご覧いただいている方がいらっしゃるようで、ありがたい限りです。

http://seisyo-euro.cocolog-nifty.com/blog/2008/10/sens-6681.html

こちらで解説した通り、東北新幹線三本木原トンネル工事おいて開発・採用されました。
三本木原トンネルと違う点はまず1つ、三本木原トンネルは着工当初のNATM工法からの切り替えにより採用されたのに対し、津軽蓬田トンネルは掘削開始から掘削完了まで(「地上発進」と「地上到達」)SENS工法のみを採用したという点です。

それと、
http://jcma.heteml.jp/bunken-search/wp-content/uploads/2011/06/014.pdf(日本建設機械施工協会)
http://www.kajima.co.jp/news/press/201211/6c1-j.htm(鹿島建設プレスリリース)

上記リンクの資料には、三本木原トンネルからの改良点が載っています。
私が気になったものを列挙すると、

・一次覆工コンクリート打設能力の向上
三本木原トンネルでは、実は平均推進速度が制限されていたそうです。6台のコンクリートポンプで粘度の高いコンクリートを供給していましたが、推進速度に対して十分なものではありませんでした。そこで、これを倍の12台に増やしています。

・カッタビットライフの長寿命化
SENSマシン中間立坑到達のニュースがかつて流れていましたが、確かここでビット交換も話題に挙がっていたと思います。予定通り工事起点から中間立坑までビット無交換で来たようです。

鹿島建設では推進機構や内型枠の改善をトピックとして挙げていますが、数々の改良の結果、最大で月進367.5m・平均月進173mを記録したそうです。三本木原トンネルの最大月進は172.8m・平均109.6m(ちなみにNATM部分の平均月進は約45mだったとか)だそうですから、かなり掘削ペースを上げられており、こうしてみてみると、素人ながらトンネル掘削技術の進歩を感じさせます。

今後この工法、近いところでは相鉄(相模鉄道)・JR直通線の西谷トンネルへも採用し、同じシールドマシンを羽沢トンネルへも転用を計画されているので、ここでの成果も注目したいところです。

ただ、道路もそうですが、新しく造られる鉄道や道路は今後の土木技術の発達の引き換えに、トンネルだらけで車窓が無いという結果に繋がっていくのかと思うと、車窓をながめるのが好きな自分としては複雑ではあるかな。

※編集作業の誤りで11月末付けでアップされたのを修正しました。

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2010年11月26日 (金)

PHCトロリ線とは?

前回はこれから開業していく区間に張られているトロリ線はPHCトロリ線と述べました。今回はこれについて自分で調べてお勉強してみましたので、その内容を述べてみます。

まずは架線方式から。
いくつかの方式のうち、「カテナリ(懸垂)方式」ってのを採用してます。
カテナリ方式のうち最も多く使用されているのはシンプルカテナリと言われている方式ですが、上から、

1:吊架線-トロリー線を吊るすための線

2:トロリ線パンタグラフに直接接触し続け、電車に給電する線。本日のテーマとなるものです。

3:ハンガー-吊架線からトロリ線を吊して支える金属線

という構成です。
東北新幹線に使用している方式は次の通りです。

・ヘビーコンパウンドカテナリ
 盛岡以南の高速走行区間に採用。吊架線、トロリ線のほか、補助吊架線もあり、これらで構成。「ヘビー」なのはこの3種類の線を太くし、張力を高めているから。

・シンプルカテナリ
 盛岡-新青森間と盛岡以南の低速走行区間(副本線など)に採用。

この2つの方式を使っています。ちなみに、東海道・山陽新幹線と上越新幹線ヘビーコンパウンドカテナリ北陸新幹線高崎-長野間九州新幹線新八代-鹿児島中央間シンプルカテナリです。

ヘビーコンパウンドカテナリ方式で使用されたトロリ線はSN(錫入り銅)トロリ線で、北陸新幹線高崎-長野間からの整備新幹線のトロリ線と言えば、これまでは「CSトロリ線」でしたが、今後は「PHCトロリ線」を標準としていくようです

前置きが長くなりましたが、CSとPHCの違いについて述べていきます。
CSとはCopper Steel銅被覆鋼のことで、高張力の性能確保のため鋼の周りを硬銅で覆う造りになっています。つまり、2種類の金属を使っているわけですが、そのせいでリサイクルが難しく、取り外したものは産業廃棄物として処理するそうです。そこでCSトロリ線と同等の性能とリサイクル性を求めPHCトロリ線が開発されました。PHCとはPrecipitation Hardening Copper析出硬化銅のこと。

ちなみに、「析出硬化(処理)」ってどういうことなのかが解らなかったので調べてみました。
解りやすく言うと、熱処理によって金属(合金)が溶解され混ざり合った後、時間の経過(自然な冷却)によって固体化(析出)してきますが、これを人工的に行うことらしいです。

PHCトロリ線は銅合金できてますが、約95.5%が銅なのでリサイクルが容易、つまり経済性に優れると言うわけです。

高速性能については、CSトロリ線は300km/h程度の性能とされていますが、PHCも同等の性能を有します。また、FASTECH360で盛岡-八戸間のシンプルカテナリCSトロリ線使用区間で「ひずみ」が大きくなり集電性能上の課題を残しましたが、これへの対策案の1つとして疲労特性にも優れるPHCトロリ線の使用が挙げられています

以上から、このことからリサイクル面でも高速性能面でもCSよりも優れていると考えられているようで、北海道新幹線にもこれを使用していくと思われます。

じゃあ盛岡以南はどうなるんだ?といえば、カテナリ方式やトロリ線の材質変更をせず、これまでのヘビーコンパウンド架線・径170m㎡SNトロリー線の張力を上げて320km/hへ対応させるそうです。

PHCトロリ線は、理論的にはヘビーコンパウンドカテナリ方式よりも高密度高速性能面で劣るシンプルカテナリ方式へのフォロー的役割を担うものという考え方から来るものなのでしょうが、こういうところには何とも「やらなくてもいいことはやらない」、JR東日本らしさが見えますね。

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2009年4月27日 (月)

そう言えば、鉄道建設の進め方って・・・・・。

前回の記事で北海道新幹線の進捗状況についてお伝えしましたが、そう言えば調査やら測量やら工事入札やら着工から完成までの間のどのくらいまで進んでいるかというのがいまいち分かりにくいのではないかと思います。

そこで、分かりやすい資料を鉄道・運輸機構のHPからリンクしてみたので、ご覧になってみてください。

http://www.jrtt.go.jp/business/train_const.htm

(ページ左側、「鉄道ができるまで」をクリックして、そのページ上部、「鉄道建設の仕組:鉄道建設の進め方」をまたクリック)

入札・契約情報と見比べてみると、中心線測量はもう行っており、青森県内の明かり区間で多い、これから発注が掛けられる予定の箇所は「構造物設計」というヤツです。つまり、大体が現在設計協議中ということになります。

前回お伝えしたように、青森市内の中では後潟高架橋他工区が既に工事入札を済ませている状況で、もうすぐ工事が始まることかと思います。私が知る限り、北海道新幹線新青森-新函館(仮称)間のなかで本格的な明かり区間では初の着工となりそうですが、何故ここが最も早いのかは分かりませんけどね。

※写真は明日にでもアップします。

お待たせしました。写真ですが前回の続き、高田高架橋の平成20年5月のもので、旧県道27号沿いで撮影。

H2005_394 H2005_393_2 H2005_392

左側が七戸(仮称)・八戸方面、右が新青森方面で、これまでとは違って本線北側から撮影したカットです。このときからき電線や架線を写るようにするために絞り気味にして撮ったり、敢えて逆光で撮るようにもしました。これは撮影時刻が午後一時半ごろだったので、ちょうど逆光となります。

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2008年11月18日 (火)

エクストラドーズド橋って、どんな橋なの?

ここ数回、三内丸山高架橋他工区の「エクストラドーズド橋」の写真をアップしています。でもそう言えばどんな橋なのか解説してなかったよな・・・・・。

ということで本日のテーマはエクストラドーズド橋についての解説です。

まず、「橋」についてですが、いろいろな種類があるもんです。「桁橋」、「トラス橋」、「アーチ橋」、「吊橋」、「斜張橋」、そして「エクストラドーズド橋」・・・・・。

エクストラドーズドというのは「範囲外(extra)に補強された(dosed)」という意味で、世界で最初に採用されたのは道路橋として神奈川県小田原市の「小田原ブルーウェイブリッジ」(西湘バイパス石橋支線)で、鉄道橋としての国内初の採用は北陸(長野)新幹線上田-長野間の「屋代橋梁」です。

橋梁形式から見ると、この形式は桁橋(桁の曲げ抵抗によって荷重を支持する、もっとも基本的な橋梁)と斜張橋(塔から斜めに張ったケーブルで桁を直接吊った橋梁)の中間に位置します。ただ、外観は斜張橋に似ていますが、構造的には桁橋に近い特性です。斜張橋やその応用元となった吊橋がケーブルで桁を吊ることによって剛性を保つのに対し、この形式は桁自身の方に剛性を持たせることに主眼を置いているという違いがあります。なので斜張橋とは似て非なるものなんですね。

利点は主塔の高さを低く抑えることができて景観上の問題を緩和でき、さらに施工性・経済性に優れていることだそうです。

ちなみにプレストレストコンクリート(PC)製に限定すると、この形式で世界最大規模のものが、青森県内にあるってご存知でしたか?三戸地区広域営農団地農道の一部で馬淵川と青い森鉄道を跨ぎ、平成17年3月25日竣工した三戸望郷大橋です。

何が最大かというと、支間(スパン)です。何と200mものスパンがあります。しかしわずか1年後の平成18年にその記録が徳之山八徳橋(国道417号、徳山ダム湖にかかり、スパン長220m)に抜かれてしまいました(泣)この形式はスパン長100m~200mでの採用が一般的ですから、素直にスゴイです。

さらにちなみに、これよりもスパン長が長いものもあります。これはPC・鋼複合のもの(世界初の例)ですが、伊勢湾岸自動車道(新名神高速道路)のトゥインクル・木曽川橋の275mです。これもスゴイ!!

写真のアップは、本日は今年9月まで一気にいっちゃいましょう。

H1909_2 H1909

まずは平成19年9月撮影のもの。左は沖館川左岸より1本北側の道路からエクストラドーズド橋全体を望み、右が左岸沿いの道路から新青森寄りの高架橋を望みます。

次に、

H1909_4 H1909_5 H1909_6 

撮影時期は同じですが、国道環状7号バイパスから。左は本線西側から、真ん中が同じく東側から、そして右は本線東側よりさらに七戸(仮称)・八戸側の高架橋を望む。七戸(仮称)・八戸側(左写真の右側、真ん中写真の左側)は張り出し工法による工事が終わっていたようで、新青森側からのドッキング待ちの状態でした。

さらに次に、

H1912_4 H1912_2

平成19年12月末のもの。左が沖館川左岸沿いの道路、右が国道7号環状バイパスの、同年9月とだいたい同じ位置から撮影。張り出し工法による工事が終了し、橋の主塔に組まれた足場の撤去と側壁造りをやってました。

平成20年5月分は6月9日分記事にアップしたので省略。最後に手持ち写真の最新である平成20年9月のものを・・・。

H2009_281

電化工事が本格化してきています。ここからは分かりませんが、橋の上ではいつの間にかレールの敷設も完了!

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2008年10月22日 (水)

よくぞくだらんことをやりました(笑)

今日は平成17年の写真を持ってきてみました。本blogに載せる写真を選んでいるうちにそのときのことを思い出してきたので、今日はそれを書いてみようかな。

当時私はクルマを新車で購入したばかりでした。クルマを買ったら必ずやろうと決めていたことがありました。それは・・・

国道4号を完走して実家に帰る!!(爆

そのときは5日間しか夏休みを取らなかったんですが、今にして思うと結構キツかったですね。

まず午前2時半頃に首都圏某地を出発。午前4時ごろに東京・日本橋の国道4号起点を通過、宇都宮の新4号バイパスと現道との合流から福島方面の渋滞に悩まされ(まだ7時前だというのに)、9時半ごろに福島県入りして1時間程度の休憩、仙台を抜けるあたりの大渋滞に巻き込まれ、夕方6時ごろ岩手県内で休憩、花巻の花火大会を横目で見ながら夜10時前に青森県入り、夜12時直前に実家へ到着するという、本当にほぼ1日クルマに乗りっぱなしの状態でした(笑)

復路も相当な時間が掛かりましたが、復路まで長々と書いてしまうと皆さんがウザいと思ってしまうでしょうから、省略(笑)

ああ、そうそう、今日載せる写真は、実家から関東に帰りながら撮ったものです。

いやー、すげーくだらないことをやったもんですね(笑) このとき私の無茶に付き合ってくれたそいつは、今でも私の頼れる相棒です。

今日はこれ。さてどこでしょう?まあ、わかる人には一発でわかりますが・・・。

H178←平成17年8月撮影。

416 ←平成20年9月撮影。

ねぶたの里高架橋です。その名の通り、ねぶたの里の駐車場を貫く高架橋で、左に見えるのは田茂木野トンネル、フレームアウトしてしまってますが、右にはすぐ雲谷平トンネル(平成17年当時は、ほとんど手付かず)があります。

東北新幹線の八戸-新青森間の高架橋と言えば、「ゲルバー(カンチレバー)式連続ラーメン高架橋」が一般的ですが、ここはどうやら違う形式のようです。詳しい形式を未確認なので、機会があったらまた書きます(謝)

以下は調べながら書いた内容ですが、ラーメン橋とは、主桁と橋脚・橋台を剛結する橋(「一体化されている」と説明されることもある)のことで、ゲルバー式とは、張り出した両側の橋桁に橋桁を載せる構造のことを言います。連続だとラーメン部が数ブロックに分けて造られますが、ラーメンのブロック間に桁を掛けるという形式がゲルバー式となっているという解釈でいいかと。

さらにちなみにこの場合の「ラーメン」とは、ドイツ語の「額縁」に由来しますが、構造物の部材間の結合が外力による変形に対して抵抗作用を持つ剛接合でなされている「骨組み」のこと。私もかつてそうかなーと思ってましたが、食い物のラーメン(拉麺)とは全く関係ありません(笑)

※文章表現に語弊があったので、平成20年10月23日修正。

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2008年10月 2日 (木)

SENSとは何ぞや?

今日は「SENS」についてです。

インストミュージックユニットの「S.E.N.S」じゃないっすよ(←誰それ?

そう、新トンネル工法の「SENS」です。

9月6日アップの記事でNATMと開削の2つの工法について述べましたが、それと合わせて読んでいただくと面白いかも。

津軽蓬田トンネル掘削工事で採用予定のこのSENS、開発されたのは三本木原トンネル工事においてです。三本木原トンネルは、始めはNATM工法を使っていましたが、予想以上に地質が複雑で切羽(掘削先端部)の大きな崩落が数回起き、このまま掘削していくのは危険と判断されました。

もとより山岳トンネルでは地質が悪い場所にシールド工法(シールドマシンを使う工法ですね。)、固い場合はNATMを使っていたとのことですが、その中間的な地質に対してはどうするかというのがトンネル技術者の間の課題だったようです。

また、地質面だけではなくてコストと施工時間の面から見ても、NATMは「コストは安いが施工に時間がかかる」、シールド工法は「施工スピードは速いものの、掘削後の覆工に高価なセグメント(製作済みのコンクリート製品を分割したもの)を使うこともありコストが割高」と、それぞれに一長一短があります。

そこでこの両者を融合させて、シールドマシンによる掘削で切羽を安定させ、覆工は現場(場所)打ちコンクリートで行うという工法が考えられました。これはS:Shield Machine(シールド)、E:Extruded Concrete Lining(場所打ちコンクリート)、N:New Austrian Tunneling Method(NATM)、S:System(システム)ということで、頭文字を採ってSENSと名付けられました。

これにより、掘削月進量はNATMの約2.5倍となり、切羽の崩落も無く掘削完了、コストはNATMとほぼ同程度でシールド工法に比べると半分で済みました。

この実績を受けて津軽蓬田トンネルでこの工法が使われることになりましたが、地盤沈下防止の目的でシールド工法を選択している都市部の工事などでは、SENSはコスト低減に有効とのことです。この工法は高い評価を得て、平成18年度土木学会賞(技術賞Ⅰ)、第37回日本産業技術大賞(審査委員会特別賞)を受賞しました。

(参考:鉄道・運輸機構HP、トピックス平成19年5月31日分、同20年4月15日分記事)

ここで個人的願望を言わせて貰うとこの技術、自動車用トンネルに応用がきけばいいんですが、どうでしょうかね??鉄道だけじゃなくて、大深度地下の採用が不可欠となりつつある首都圏の道路工事にも有効だと思うんですが・・・。

さて、本日は三本木原トンネルの両坑口(9月21日撮影)です。

810 ←これは七戸(仮称)・新青森側。右側にさらに何かを造る雰囲気・・・。

824←こっちは八戸側坑口。

両側とも電化工事が始まっています。先日述べたとおり、八戸側坑口付近の軌道工事が他に比べてあまり進んでませんでしたが、工事真っ最中です。

あ、ちなみに放ってしまうのも何なんで、インストミュージックユニットの「S.E.N.S」について。(←読み飛ばし可)

詳しくはググって公式HPなどをご覧いただきたいと思いますが、たびたび彼らの曲がCMやドラマで使われていますよ。最近のもので皆さんにとって気付いていただけやすいのは、フジテレビ系ドラマ「ラスト・フレンズ」の挿入歌ですかね。

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2008年9月 6日 (土)

今、埋めてます。

前回お話した、柴山トンネルについての話です。

当初はどの工法を使っているかわかりませんでした。最近になってこのトンネルは「NATM(ナトム-New Austrian Tunneling Method)工法」と「開削工法」との2工法の組み合わせで造られたというのがやっとわかりました(笑)

NATM工法とは掘削した部分を素早く吹き付けコンクリートで固め、ロックボルトを岩盤奥深くまで打ち込んで地山自体の保持力を利用する工法で、現在の山岳トンネルの主流となっています。開削(オープンカット)工法とは、地表面を掘り下げてトンネルの構造物を構築して後で埋め戻す工法で、地表面から浅いトンネルに多用されるそうです。かつては地下鉄でよく使われた他、もちろん今でもよく使われています。最近の身近な一例を挙げると、昨年開通した首都高中央環状新宿線西新宿JCT -熊野町JCTのインターチェンジ部など。ここでも使われたとの話です。

最初は完成後の姿がどうなるのかが本当にわかりませんでした。まあNATM工法をつかってるとは思ってはいましたが・・・。しかし改めて振り返ってみるとなかなか面白い。「トンネルは掘って造るもの」とばかり思っていた私にとってけっこう新鮮でしたね。もちろん今はいろいろな工法があると、それなりに勉強しましたが・・・。

以下に載せた写真は、手持ちのものから開削工法で変わる現地の様子をお分かりいただけるように選んでみたものです。

これは(↓)昨年1月の様子。奥に見えるのは柴山トンネルの八戸側坑口になる部分と館野トンネル。このときは何を造ってるかわかりませんでしたね(笑)

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同じ位置から七戸(仮称)・新青森方面を望む。NATM工法部の坑口です。

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これ(↓)は昨年5月の様子。NATM坑口部のほぼ真上から八戸方面を望んだもの。

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少し拡大したのがこちら(↓)奥からトンネル構造物が延びてきています。

075t_2

これ(↓)は昨年10月。現地へ着いたのが日没くらいだったので暗いです(泣)

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同じ位置から七戸(仮称)・新青森方向を望む。トンネル構造物がほとんど繋がってます。

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昨年12月末のカット(↓)。同10月とだいたい同じ位置から。

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こちら(↓)も同様、上と同じ位置から七戸(仮称)・新青森方面

0712_2

そしてこちら(↓)が今年5月。埋め戻し作業中です。埋め戻された部分から八戸方面を望んでいます。

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次回行くとひょっとして構造物が全部埋まってて、どこがトンネルなのかわからないかもしれないな・・・。そのときは野生の勘で探してみます(笑)

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