急勾配推進工法技術と建設現場における施工管理ポイント

急勾配推進工法技術と施工管理

急勾配推進工法の基本技術と施工条件

急勾配推進工法は、従来困難とされていた急傾斜地での地下工事を可能にする革新的な技術です。この工法の最大の特徴は、10％を超える急勾配での推進施工を実現できる点にあります。

 

通常の推進工法では勾配3～5％程度が限界とされていましたが、技術革新により17％という過去例のない急勾配での施工実績も報告されています。

 

主要な施工条件として以下の要素が挙げられます。

• 勾配範囲: 10.4％～17％の急勾配施工が可能
• 推進距離: 400mを超える長距離推進に対応
• 管径サイズ: φ800mm～φ1800mmまで多様な口径に対応
• 地質条件: 硬岩から軟弱地盤まで幅広い土質に適用可能

技術的な革新点として、CMT工法（複合推進工法）やアルティミット工法など、各工法独自の技術開発が進められています。これらの工法では、掘進機の設計を施工条件に合わせてカスタマイズすることで、従来不可能とされた条件での施工を実現しています。

 

特に山岳地の岩盤掘削においては、推進機内からのビット交換が可能な設計により、中間立坑の省略を実現し、工期短縮とコスト削減を両立させています。

 

急勾配推進工法における測量技術の重要性

急勾配推進工法の成功において、測量技術は極めて重要な役割を担っています。推進管1本で41cmの勾配が生じる17％勾配の施工では、内径φ1,000mmの狭い管内環境での高精度測量が求められます。

 

従来のレーザセオドライトによる測量では、推進距離に比例してレーザ照射範囲が拡大するという課題がありました。この問題を解決するため、自動測量システムが開発され、実用化されています。

 

測量技術の進歩ポイント。

• リアルタイム計測システム: ジャイロコンパスを装備し、掘進機の位置・姿勢を常時計測
• トータルステーション活用: 開放トラバース測量による高精度な位置確認
• 自動測量システム: 長距離・急曲線施工における測量時間の短縮化

実際の施工例では、17％勾配・400m超の推進において、到達精度が高低差-17mm、平面左9mmという高精度を実現しています。これは、自動測量システムによる高低差および平面線形の連続測量管理の成果です。

 

測量精度の向上により、急勾配施工における推進軌道の修正も効率化されています。掘進先端の位置確認を上下左右の誤差から導き出し、掘進機の方向修正ジャッキを適切に操作することで、設計線形からのズレを最小限に抑制しています。

 

急勾配推進工法のトラブル対策と安全管理

急勾配推進工法における最大のリスクは、予期しない障害物との遭遇と地質変化への対応です。推進路線上の障害物は設計図に記載されることがほとんどなく、施工中に発見されるケースが大部分を占めています。

 

主要なトラブル要因。

• 地中障害物: 既設構造物の土留材、基礎杭、木杭など
• 地質変化: 非溶結凝灰岩から砂礫層、固結砂・シルトへの変化
• 掘進機摩耗: 硬岩掘削による二次破砕部（コーン部）の摩耗
• 推進力不足: 急勾配による摩擦抵抗の増大

トラブル対策として、事前の詳細な地質調査と既設構造物調査が不可欠です。特に河川や池等の埋立地では、木杭やゴミ・ガラなどが混在している可能性があるため、試掘調査の実施が推奨されています。

 

急勾配施工特有の安全対策として、推進機および推進管の浮き上がり対策が重要です。高水圧下での施工では、浮力による推進管の上昇リスクがあるため、適切な重量バランスと固定対策が必要です。

 

また、急勾配管内での作業には特別な安全措置が求められます。管内部の安全作業足場対策として、エレベータ設置などの昇降設備の整備が義務化されています。

 

急勾配推進工法の施工実績と技術進歩

急勾配推進工法の技術進歩は、実際の施工実績とともに発展してきました。代表的な施工実績として、以下のプロジェクトが注目されています。
主要施工実績。

• 奈良県十津川村: 延長877m、管径φ1800mm、勾配10.4％の排水トンネル
• 山梨県富士北麓: 管径φ800mm、距離337m、勾配3％上りの下水道工事
• 電力送電事業: 推進距離約583m、最大高低差を伴う急勾配線形

これらの実績により、急勾配推進工法の適用範囲は大幅に拡大しています。特に防災・減災事業における活用が増加しており、平成23年台風12号による紀伊半島大水害の復旧工事では、湛水池排水のための急勾配排水トンネルが緊急整備されました。

 

技術進歩の具体例として、泥水式推進工法では17％という過去最大級の急勾配推進を2箇年で完了させ、開削工法では困難な区間の工事をスムーズに実現しています。

 

また、国際展開も進んでおり、インドネシア、台湾、ミャンマーなどのアジア諸国での急勾配推進工法の適用事例が報告されています。これらの海外プロジェクトでは、現地の地質条件に合わせた技術カスタマイズが行われ、工法の汎用性が実証されています。

 

急勾配推進工法と建設現場での安全配慮

建設現場において急勾配推進工法を安全に実施するためには、従来の水平推進工法とは異なる安全配慮が必要です。特に外壁塗装などの建築工事との複合現場では、地下工事と地上作業の安全管理を総合的に検討する必要があります。

 

現場安全管理のポイント。

• 地表面沈下対策: 急勾配推進による地盤への影響を最小化
• 騒音・振動管理: 硬岩掘削時の騒音レベルの監視と対策
• 工程調整: 地下工事と地上作業の工程間干渉の回避
• 緊急時対応: 推進機トラブル時の迅速な対応体制構築

急勾配推進工法では、推進力の計算において勾配による重力成分を適切に考慮する必要があります。上り勾配では推進抵抗が増大し、下り勾配では推進管の滑落リスクが発生するため、推進力制御システムの精密な調整が求められます。

 

また、急勾配管内での排泥対策も重要な安全要素です。排泥管の閉塞リスクを回避するため、排泥濃度の適切な管理と定期的な配管洗浄が実施されています。

 

建設現場での総合的な安全管理として、急勾配推進工法の実施期間中は、地上作業エリアへの立入制限や重機の移動ルート変更など、現場全体の安全計画の見直しが必要となります。これにより、地下工事と地上工事の両方で最高レベルの安全性を確保することが可能になります。

 

近年では、IoT技術を活用したリアルタイム監視システムの導入により、急勾配推進工法の安全管理がさらに高度化されています。センサーによる連続監視データを基に、予防的な安全対策の実施が可能となり、建設現場全体の安全性向上に大きく貢献しています。

 

国土交通省による急勾配推進工法の技術資料
アルティミット工法協会による推進技術解説資料

 

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