トンネルの工法比較【基礎】-実はいろいろあるトンネルの種類

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国内では既に地上に多くの構造物があります。特に都市圏では、地上に大規模な構造物を作るのは、昔と比べると非常に難しくなっています。
そんな中で、これから都市圏を支えていく土木構造物として、地下空間・トンネルが注目されています。
でも、普段トンネルを使っていても、その構造について考えることなんて無いですよね(笑)。

「トンネル」と一口に言っても、実はいろんな種類、工法があって、とても複雑な条件をいろいろと考えて作られているんです。当然、そのそれぞれに特徴があり、適する地盤条件やコストも異なります。

そこで今回は、土木構造物の1つであるトンネルに少しでも興味を持ってもらいたいと思い、トンネルの種類について基礎的な違いや特徴をまとめました。

トンネルの種類

トンネル標準示方書では、トンネルの種類は3種類に分けられています。

  1. 山岳トンネル
  2. 開削トンネル
  3. シールドトンネル

1. 山岳トンネル

山岳部に建設されるトンネルの総称です。
山岳トンネルにはいろいろな工法がありまが、ここではよく用いられる、NATM工法について書いていきます。

NATM工法は、New Austrian Tunneling Method(新オーストラリアトンネル工法)の略で、「ナトム」と読みます。

NATMでは、山岳部を機械で横向きに掘削し、土砂を排出していきます。
NATMは穴を掘っても地山が崩れてこないような条件の時に選定され、掘削後、コンクリートの吹付がされます。
このとき、地山が軟弱で掘削時に崩れてくるような条件だと、NATMでのトンネル構築は難しくなります。
その後、ロックボルトをコンクリートから地山に突き刺し、地山のたくさんの部分を一体化させます。
そして、必要に応じてトンネル本体を構築(鉄筋コンクリートの打設)し、完成です。
下の模式図でイメージしてみてください。

2. 開削トンネル

開削トンネルは、地上部からトンネル部に向けて下へ掘削していき(開削)、穴を掘った後にトンネルを構築し、埋め戻す工法です。
真っすぐ地山を掘削するため、地山の崩壊を防ぐための土留め壁や、切梁等の支保工が重要になります。
掘削深度がそれほど大きくない場合は、大規模な地下空間を構築可能であるため、多く用いられます。
ただし、掘削時の地上部の利用ができないため、既設の地下構造物の直下に構築するトンネルには基本的に使用できません

3. シールドトンネル

シールドトンネルは、シールドマシンと呼ばれる掘削用の機械を使ってトンネルを掘削する工法です。

まず、シールドマシンが掘進を始めるための「立坑」を構築します。
この立坑は垂直シールドで構築されたり、開削工法で構築されたりします。
その後、立坑から横向きにシールドを発進させ、掘削と土砂の排出、トンネル構造の構築をすべてシールドマシンで行います。
(マシンで全てを行わない方法もありますが、現在マシンを用いてすべて自動で行うのが主流です。)
シールドトンネルは、コンクリートや鉄で製造される「セグメント」と呼ばれるものを円形に組み立てて作られます。

NATMと比べて軟弱な地盤にも適用でき、直上に既設構造物があっても大丈夫なのが大きなメリットですが、マシン自体が高価なため、コストが高くなります。

シールド工法について、もっと知りたい方はこちらの記事もご覧ください。

参考記事:準備中…

まとめ

一口にトンネルと言っても、実はいろいろな種類がありますし、ネットで調べてもたくさんの情報が出てくると思います。

表に出てこなくても、先人たちは大きな労力をかけて、今の社会基盤を作ってきました。
普段からちょっと気にかけていると、何気なく使っている土木構造物の見え方が変わってくるかも!?

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