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TBM工法とシールド工法の違いとは?トンネル工法の種類や施工方法を解説

トンネル工事

トンネル工事には様々な工法があり、それに必要なスキルや技術は異なります。

またTBM工法とシールド工法の違いや、その他のトンネル施工方法についてまとめました。

さらに関係する工事の内容によって必要な資格なども変わるので、トンネル工事に関わる工法や資格をまるっと確認しておきましょう。

 

TBM工法とシールド工法の違いとは?トンネル工法の種類や施工方法を解説

トンネル工事(掘削)

トンネル工事における工法の種類はこんな感じ!

トンネル工事の工法

  1. シールド工法
  2. 山岳工法
  3. 開削工法
  4. 沈埋工法
  5. TBM工法

またトンネルの種類についてもかならずチェックしておきましょう。

それぞれ特徴をみていくよ!

シードル工法

シールド工法の図解

シールド工法とは、シールドマシンという機械を使ってトンネルを掘り進めていく工法です。

手順としては、以下の4つです。

  1. 土を掘る(掘削)
  2. 土を運ぶ
  3. リング状の壁(セグメント)を作っていく
  4. コンクリート打設

シールドマシンは「セグメント」と呼ばれるリング状の壁を形成しながら掘り進めていきます。

工事現場の周辺環境に左右されにくいというメリットがあり、都市部での地下鉄や下水道トンネル形成に採用されることが多く、よく使われている工法です。

 

山岳工法(NATM工法が標準)

NATM工法

山岳工法は、発破、機械による掘削後、吹付けコンクリート、ロックボルト、支保工により地山の安定を確保して掘進する工法です。

TBMやシールドマシンといった特殊な機械を使わずに発破し、ドリルのような機械で掘り進めます。

NATM(ナトム)工法が標準となっていて、掘削時の切羽自立が適用の前提条件です。

山岳工法は岩盤など強固な地盤の山地部にトンネルを造るのが得意で、道路トンネルなどでよく使われます。

 

開削工法

トンネル開削工法

開削(かいさく)工法は「たて方向」に掘削する工法。

地表面から掘削し、所定の位置にボックスカルバートやアーチカルバートなどのトンネル構造物を構築後に埋め戻し、地表面を復旧する工法です。

施工上の制約はあまりないのも特徴のひとつでしょう。

土留め壁と支保工と呼ばれる支えを設置しながら掘り進めていきます。

所定の深さまで掘削したあとは、コンクリートの内部への地下水を防ぐ防水工事を行い、仕上げにコンクリートを流し込み、トンネル本体ができたら埋め戻します。

地上部やトンネル内部を整備して工事完成です。

 

沈埋工法

トンネル沈埋工法

沈埋(ちんまい)工法とは、沈埋函(ちんまいかん)、またはケーソンと呼ばれる大型のコンクリートや、鋼製の箱を海底で接続していきながらトンネルを造る工法です。

規模が大きく、つくられる構造物は直径や高さが50mを超える大きさです。

そして工事の流れとしては以下のとおり 🙂

  1. 沈埋函を地上で製作
  2. 船などで移動し運ぶ
  3. 浚渫(しゅんせつ)をして海底を整形する
  4. 設置箇所の基礎をつくる
  5. 沈埋函の曳航(えいこう)と設置を行う
  6. 埋め戻しする
  7. 内部を構築する
浚渫(しゅんせつ)とは土砂を取り除くことだよ

地上であらかじめ分割した函体などのトンネル構造物を構築します。

そして船などで移動し、海底に沈めてから接合する流れです。

その後内部を構築すればトンネルは完成しますが、水密性の確保が重要となる施工方法と言えるでしょう。

 

TBM工法

★TBM★TBM

【参考画像引用:戸田建設さま】

TBMは「トンネル・ボーリング・マシン」の略であり、全断面トンネル掘進機(くっしんき)とも呼ばれています。

山地などにある強固な地盤にトンネルを掘るのに向いています。

工程としては、先端のカッターヘッドが回転することで、掘削したあとに壁を作りながら掘り進めていきます。

作業スピードが早いことがメリットで、発電用導水路トンネルなどでよく使われる工法です。

ただしデメリットは、機械が高額なことで、短い距離を掘ることにはあまり向いていません。

 

トンネル工事を施工する上でおすすめな資格や受けておきたい講習

トンネル工事

トンネル工事における【おすすめの資格】は以下のとおり 🙂

ポイント

  1. 土木施工管理技士
  2. 測量士(補)
  3. 大型自動車免許
  4. 車両系建設機械(機体重量3t以上の整地、運搬、積込、掘削用機械)
  5. 火薬類取扱保安責任者
  6. 発破技士

トンネルでの事故を防ぎ、安全に施工するためにも、必要な資格は取っておきましょう。

土木施工管理技士

土木施工管理技士は国家資格の1つで、道路、河川、砂防、トンネル、ダム、上下水道など生活に欠かすことのできない、土木工事の施工管理を行う上で欠かせない資格です。

土木施工管理技士には1級と2級があり、土木の工事現場には必ず土木施工管理技士の資格保有者を置かなくてはなりません。

日本で土木工事に携わるのであれば、必須の資格と言えるので、ぜひ資格取得をめざしてがんばってください。

 

測量士(補)

工事を実施する前にはかならず【測量】を行います。

測量は外注する場合もありますが、土木工事を担う上で身に着けておきたい技術のひとつです。

 

大型自動車免許

トンネル工事の現場では、トラックやダンプカーなど大型車が活躍する場面が多いです。

大型自動車免許を取得しておくことで、重機や建設用の機械の免許や資格などにも派生しやすくなります。

トンネル工事の現場において、大型自動車免許をもっていると重宝されること間違いなしです。

 

車両系建設機械(機体重量3t以上の整地、運搬、積込、掘削用機械)

車両系建設機械の資格もとっておくと便利です。

講習などで取得可能ですので、ぜひ運転技能講習を受けておきましょう。

 

火薬類取扱保安責任者

火薬類取扱保安責任者とは、火薬を扱う現場での保安に関する責任者のための国家資格です。

甲種、乙種に分かれており、ちがいは火薬の取り扱い可能な量です。

甲種⇒年20トン以上、月1トン以上

乙種⇒年20トン未満、月1トン未満

火薬を扱うトンネル工事現場では、火薬類取扱保安責任者を必ず配置しなくてはなりません。

そのため資格所有者は優遇されやすく、トンネル工事に携わるのであれば取っておきたい資格の1つですね。

 

発破技士

火薬類取扱保安責任者に似ていますが、管轄場所にちがいがあります。

火薬類取扱保安責任者⇒経済産業省

発破技士⇒厚生労働省

ただし発破技士は、発破業務のせん孔、装填、結線、点火、不発、残薬の点検・処理ができますが、火薬を取り扱うことはできませんのでご注意ください。

 

そのほか、技能講習や特別教育などを受けておくとよいものは以下のとおりです。

トンネル工事関連の技能講習

  1. 小型移動式クレーン(5t未満)の運転技能講習
  2. 玉掛け作業技能講習
  3. 高所作業車の運転技能講習
  4. 車両系建設機械(解体用)の運転技能講習または、コンクリート打設用機械の作業装置の操作特別教育
  5. 高所作業車の運転特別教育
  6. 特定粉塵作業特別教育
  7. ずい道等の掘削・運搬・覆工等の内作業特別教育

もっていない資格があればぜひチェックしてみてください。

 

TBM工法とシールド工法の違いとは?トンネル工法の種類や施工方法を解説まとめ

TBM工法とシールド工法の違い

シールド工法

シールドマシンを地中において掘進させ、

抗壁をシールド外殻およびセグメントにより保持しながらトンネルを構築する工法

土砂崩壊を防ぎながら施工できる

密閉型シールドと開放型シールドの2種類がある

TBM工法

TBMは「トンネル・ボーリング・マシン」の略

山地などにある強固な地盤にトンネルを掘るのに向いていて作業スピードが速いことがメリット

デメリットは、機械が高額なことで、短距離を掘ることにはあまり向いていない

工程としては先端のカッターヘッドが回転することで、掘削したあとに壁を作りながら掘り進める

シールド工法

TBM

【参考画像引用:戸田建設さま】

その他のトンネル施工方法(工法)

施工方法 内容 概略図
山岳工法 発破、機械による掘削後、

  • 吹付けコンクリート
  • ロックボルト
  • 支保工

により地山の安定を確保して掘進する工法

NATM(ナトム)工法が標準となっている。

掘削時の切羽自立が適用の前提条件である

NATM工法
開削工法トンネル 地表面から掘削し、所定の位置にボックスカルバートやアーチカルバートなどの

トンネル構造物を構築後に埋め戻し、地表面を復旧する工法

施工上の制約はあまりない

トンネル開削工法
沈埋工法トンネル 地上であらかじめ分割した函体などのトンネル構造物を構築

船などで移動し、海底に沈めてから接合する工法

水密性の確保が重要となる

トンネル沈埋工法

トンネル工事で取っておきたい資格&受けておきたい講習

  1. 土木施工管理技士
  2. 測量士(補)
  3. 大型自動車免許
  4. 車両系建設機械(機体重量3t以上の整地、運搬、積込、掘削用機械)
  5. 火薬類取扱保安責任者
  6. 発破技士
  7. 小型移動式クレーン(5t未満)の運転技能講習
  8. 玉掛け作業技能講習
  9. 高所作業車の運転技能講習
  10. 車両系建設機械(解体用)の運転技能講習または、コンクリート打設用機械の作業装置の操作特別教育
  11. 高所作業車の運転特別教育
  12. 特定粉塵作業特別教育
  13. ずい道等の掘削・運搬・覆工等の内作業特別教育

 

以上です。

ありがとうございました。

 

この記事を書いた人

名前:ちゃんさと
  • 元公務員土木ブロガー💻
  • 国立大学★土木工学科卒業(学士)
  • 大学卒業後、某県庁の地方公務員(土木職)に合格!7年間はたらいた経験をもつ(計画・設計・施工管理・維持管理)
  • 現場監督・施工管理の経験あり
  • 1級土木施工管理技士・危険物取扱者(乙)・玉掛け等の資格もち
  • 今はブログで土木施工管理技士の勉強方法や土木知識メインに情報を発信しています。
  • 書籍【土木技術者のための土木施工管理の基礎】好評発売中!

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