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株式会社フジタ（本社：東京都渋谷区、社長：原田敬三）は、シールド工事の地中接合最終段階におけるマシン位置検知方法を新たに開発し、国内屈指の大深度長距離シールド工事である「栄処理区東俣野幸浦線（第４工区）下水道整備工事」に適用して、その有効性を実証しました。
この新技術は、アコースティック・エミッション（ＡＥ）※１技術を応用してシールドマシンの位置を検知するシステムで、本システムと坑内測量のデータを照合して掘進管理することにより、到達誤差18mmの高精度で隣工区のトンネル内ヘの地中接合に成功しました。（特許出願済み）
本工事は、最大間隙水圧はシールド工法として国内最高の0.87ＭＰａ（実測値）、最大土被り103ｍ（平均83ｍ）、掘進延長4,037ｍ、セグメント外径φ3,150mmの泥水式シールド工法によるトンネル工事で、路線は、急曲線施工部（R=60ｍ）２カ所を含み、全路線の47％が曲線で構成されています。
シールド到達地点は、山岳トンネル工法により掘削された隣工区のトンネル内の、再生処理土で充填されたライナー管への地中接合となります。到達精度は100mmが要求され、またライナー管内を８ｍ掘進するため平行度も合わせなければなりません。その実現には、坑口を起点とした坑内測量の精度※２と、到達地点付近での正確なマシン位置の把握が重要となります。
大深度・高水圧下における本シールド工事では、従来行っている到達地点付近での地上からのボーリングによる観測孔の設置や、シールドマシン内からの水平ボーリングによるマシン位置の検知は困難となるため、マシンが到達点に接近した時点で、接合位置とマシンの位置関係を正確に把握するシステムが必要でした。
そこで当社は、ＡＥを応用した施工管理技術※３の開発で培った豊富なノウハウに基づいて、シールドマシンの位置検知システムを開発し、本工事において提案し採用されました。
本システムは、あらかじめ到達側のトンネル内から当工区に向けて放射状に配置した導波棒（材質：アルミニウム、長さ：30ｍ）４本とその端部に取付けたＡＥセンサーおよび地上の計測室に設置したＡＥ計測装置とパソコンにより構成されます。到達最終段階でシールドマシンのカッタが導波棒に接近あるいは接触する音の変化を解析してマシンの現位置を精度良く検知するもので、計測データはインターネットを経由して中央制御室に即座に転送され、シールドマシンの姿勢方向制御にフィードバックして、到達精度を向上させることが可能です。
本工事では、到達手前40ｍ地点から本システムによる連続計測・解析を開始し、坑内測量による位置データと極めて近似していることが確認できました。そのため、シールドマシンの掘進管理は姿勢方向制御の大きな修正もなくスムーズに行われ、隣工区のトンネルヘ18mmの高精度で到達して地中接合を完了しました。
７月15日には、発注者や近隣関係者約40名が参加して到達式が催されました。
本システムは、従来の地上からのボーリングを行わないため、到達地点付近の路上工事が不要となり、周辺環境に配慮したシールド工事の補助技術と位置付けられます。コストもボーリングによる測量が20m以上の深さになる場合には、本システムが優位となります。
当社では、本システムを大深度地下開発に向けた有用な技術と位置付け、今後は、得られた一連の計測データを精査し、また実績を重ねることにより、高精度な汎用性のあるシステムの構築を図っていきます。
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