大阪湾の人工岛梦洲(ゆめしま)で、2025年日本国际博覧会(大阪?関西万博)が开催される。现在、この会场への主要交通ルートとなる地下鉄の延伸计画が进む。临港鉄道?北港テクノポート线の工事を担当する中国p站は、软弱地盘や埋め立て地の地中障害物などの课题を解决しながら、駅やトンネルの构筑に取り组んでいる。
道路トンネルに鉄道を通す
夢洲への鉄道延伸を含むアクセス工事は、2000年に咲洲(さきしま)~夢洲間でスタートし、2009年に両島をつなぐ海底トンネル「夢咲トンネル」が完成した。当時の鉄道延伸計画は大阪オリンピックも視野に入れていたが、招致が実現しなかったことなどから、事业は中止。トンネルは道路部分のみ利用されていた。
しかし、2017年に大阪府、大阪市と経済界が策定した「梦洲まちづくり构想」、2018年の大阪?関西万博诱致决定や滨搁(统合型リゾート)计画に向け、鉄道整备のための计画再开が决定した。今回の工事で延伸する北港テクノポート线は、大阪?関西万博の计画来场者数の约55%(1日当たり12.6万人)を输送する主要交通ルートになる。
工事の特徴は、駅部の開削工事と駅部から夢咲トンネルへのシールドトンネル工事、鉄道軌道工事を同時進行し、さらには超短工期(3年9ヵ月)であることだ。埋め立て地特有の難条件下で、通常は倍程度の工期が必要な工事であるため、発注にはECI(Early Contractor Involvement)方式が採用された。
贰颁滨方式では、设计段阶から施工者が技术协力して仕様が决定されるため、早期着手を可能にし、手戻りのリスクを低减する。2020年4月、大阪?関西万博の开催に合わせた鉄道延伸计画が再び动き出した。
埋め立て地「梦洲」での工事
软弱な地盘の改良
工事区域の地盘は建设工事に伴う掘削残土、大阪港や河川の浚渫(しゅんせつ)土砂が主な埋め立て材である。また、埋め立て后20年以上が経过して圧密沉下が进み、地盘内の排水はほぼ完了している。しかし、人工地盘であることには変わりなく、自然に堆积した地盘に比べると非常に软弱だ。このため、埋め立て地特有の软弱地盘への対策を行った。
まず、駅部の开削工事で悬念されたのがヒービング(土留め壁の背面の土が内侧に回り込み、掘削底面の隆起、周辺地盘の沉下が生じる现象)の発生だ。土留め壁の変形を抑えるため、埋め立て地盘の下にある冲积粘性土の旧海底面以深まで确実に土留め壁を到达させることとした。
さらに、土留め壁で囲んだ掘削底面をより强固にするため、セメントミルクと掘削土を混合?搅はんさせて地盘改良を実施した。开削部底面の全面を地盘改良することで、软弱地盘でも安全に施工できる準备が整った。
地中障害物の撤去
土留め壁を构筑しながらかき出す(开削工事)
開削工事では、土が崩れないように壁をつくる土留めにおいて、掘削しながら壁をつくるTRD(Trench cutting Re-mixing Deep wall)工法を採用した。TRDには等厚な連続壁で止水性が高いという利点がある。
埋め立て地には水を抜くためのPBD(Plastic Board Drain:地盤深くまで鉛直に設置するプラスチック製の排水材)が多数埋まっている。今回、地中に残るこのPBDへの対応を第一に考えた。地盤内には、PBDが1.3~1.8m間隔で残置されている。このため、施工の障害物となるPBDの撤去が開削工事、シールド工事共に大きな課題となった。
土留め工事では、まず地中に建て込んだ罢搁顿机のチェーンソー型のカッターポストを横方向に移动させ、沟の掘削、固化液の注入を行い、土と混合?搅はん、地中连続壁を构筑する。さらに今回は、罢搁顿机のカッターポストに笔叠顿をかき上げるための特殊な爪状の部品を搭载し、地中连続壁构筑と同时に笔叠顿をかき上げて排出することにした。この部品を埋め立て地で大规模に适用した事例は少なかったが、想定通り笔叠顿を取り除くことができた。
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埋立地一帯に残置された笔叠顿(施工直后)
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地中に深く差し込むカッターポストに爪を搭载。残置された笔叠顿をかき上げ、排出しながら土を掘削する
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かき上げられ、排出された笔叠顿
シールドマシンの工夫で障害物を直接切削(シールドトンネル工事)
シールド工事では、シールドマシンの工夫で笔叠顿、钢管矢板、岩块の3つの障害物を撤去した。シールドマシンは上下线で2台稼働とし、想定外の事象に备える计画としたが、一つ目の障害物、笔叠顿に起因する停止がないよう仕様検讨にも多くの时间をかけた。过去にも笔叠顿を切断する専用カッターを装备したシールドマシンはあったが、掘削と同时に高速回転させるため、刃の摩耗が激しく频繁な刃の交换が必要になり、不具合の防止が课题となった。
検讨の结果、シールドマシン前面に、笔叠顿を切断する时だけ出てくる「押し出し式の笔叠顿切断専用カッター」を付けることにした。现场に适用すると、想定通り掘削停止中(セグメント组み立て中)に笔叠顿を切断でき、刃の交换も発生しなかった。こうして高速施工が実现した。
2つ目の障害物は、シールドマシンが既存の梦咲トンネルに到达する直前の位置にある钢管矢板だ。掘进方向全面を横断する形で残置された钢管矢板は同トンネル施工时のもので、安全面からシールドマシンで直接切削することを検讨した。掘削断面の一部に钢材がかかり、それをシールドマシンで切削した事例は多いが、掘削断面全面の钢材を切削するのはほとんど例のない试みだった。
钢材切削用の特殊カッタービットをカッターヘッドの全面に配置し、シールド机中心部から徐々に外周侧へ切削して钢材切削を行う。また、切り込み量(カッター1回転当たりの前进距离)を少なくできるよう、カッターヘッドを高速で回転できるようにした。これらの工夫により、シールドマシン工事最后の难関となった钢管矢板の切削は、下り线2昼夜、上り线3昼夜かけてトラブルなく成功した。
3つ目の障害物は地盘に埋まる岩块だ。埋め立て当时、土砂の受け入れサイズは直径30肠尘以下とする基準があったが、それを超えるサイズの岩块も想定することにした。シールドマシンが掘削した土砂を后方へ送り出すスクリューコンベア内に岩块が詰まると、取り除くための时间がかかる。そこで、コンベアに轴のないリボン式を採用し、直径60肠尘までの岩块を回収できるようにした。実际に直径30肠尘に近いサイズの岩块を问题なく排出することができた。
大阪?関西万博での供用をめざして
2023年5月末に2台のシールドマシンが最终地点に到达した。现场の彻底した计画、準备の成果が実を结びつつある。所长の河田は「大阪?関西万博までの完成、供用に向けて関係者全员が一丸となって取り组んでいます。国家プロジェクトに携わっている夸りを胸に、最后まで気を引き缔めていきます」と热い思いを语った。
(取材2023年7月)
工事概要
| 名称 | 北港テクノポート线インフラ部整备工事 |
|---|---|
| 场所 | 大阪市 |
| 発注 | 大阪市高速電気軌道(事业主:大阪港湾局) |
| 设计 | 大阪メトロサービス |
| 概要 |
準备工一式、钢杭钢支柱工:188本、ソイルセメント壁工:2万4,000尘&蝉耻辫2;、 桟桥工:1,000尘&蝉耻辫2;、掘削工:13万7,000尘&蝉耻辫3;、地盘改良工:780本、土留支保工:3,000迟、 躯体コンクリート工:3万9,000m³、埋戻工:1.7万m³、シールド工(施工延長:1,500m、外径6.8m、単線並列、 泥土圧式2機)、復旧工一式 |
| 工期 | 2020年7月~2024年3月 |
| 施工 | 中国p站、熊谷组、东急建设、东洋建设 |