〈技術士 1次試験〉R元年・31問目 山岳トンネル

今日は技術士1次試験のR元年の問題。

31問目の山岳トンネルの問題を解いていくことにする。

 

 

過去問は下記のHPから取得できる。

「公益社団法人 日本技術士会」過去問 第一次試験 令和元年度 建設部門

 

 

山岳トンネルについては工法は何種類かあって、そのあたりは前にブログで書いている。

工法は何種類もある。

・開削工法

・山岳工法

・シールド工法

・TBM(トンネルボーリングマシン)工法

・沈埋工法

 

前回、シールド工法とTBM工法は似ている、と書いたし、この工法については詳細を書いた。

シールドは軟弱地盤から通常の地盤まで掘削可能だけど、岩盤となるとTBMで掘削することになる、ということを書いた。

 

しかし、NATM工法については触れていない。

このNATM(新オーストリアン工法)は現在の山岳トンネルの主流であり、今回の問題も山岳トンネルについてなので、設問を読む前に少し書いておく。

 

 

シールド工法(TBMも同様)とNATMの違いを見ることで理解がしやすくなる。

 

 

・掘削方法と切羽安定方法

シールド工法では、切羽を泥土などで崩れないようにしながら、セグメントにジャッキをかけて(反力を取って)掘削していくが、なるべく地山の変形を少なくして崩壊が起こらないうちに、掘削直後にセグメントにて覆工していく。

イメージとしては、そっと穴をあけて、山の神様が穴が開いたことに気付かない内に、円形の筒をそっと差し込む。なので、山の神様は穴を開けられた事に気付かないので、崩れもしない。

一方、NATM工法では、TBMを使ったり、発破を使ったりと地盤の状況に応じて掘削方法を変えつつ、直後にコンクリ吹き付けを行い、その後にロックボルトを打ち込んで地山の本来の支持力を利用して崩壊を防ぐ

地山表面だけでなく(コンクリ吹き付けだけでなく)、ロックボルトを打ち込むことで地山全体で支える工法

イメージとしては、地質を見ながら臨機応変に掘削方法を変えていく。

山の神様に、よろしくお願いしますという気持ちで、トンネルから放射状にロックボルトという楔を打ち込んで、山そのものが持っている力を借りて、崩れを防ぐという方法。

 

 

・覆工方法

シールド工法では、セグメントによる1次覆工とその後のコンクリ打設による2次覆工がなされる。

NATM工法では、吹付けコンクリートの後は、さらに内側にコンクリートを打設する。

 

 

・コスト

NATMが圧倒的に安い。都市部では半分くらいになるとも言われている。

やはりシールド工法ではセグメントを設置するのでコストがかかる。

 

 

ちなみに、JR福岡駅前で大規模な陥没事故を起こした地下鉄工事もNATM工法で進められていた。

この工事は地下20m下にトンネルを掘るというもの。

地上から20mの間には、埋設管も多く、地下水脈もある。不透水層を破ってしまえば水が流れ込むだろう。

シールド工法の場合、掘削直後に強固なセグメントが後追いですぐに設置されるので崩壊というのは考えにくい。

しかしNATMの場合、セグメントがない。あくまで、吹き付けコンクリートと山の神様の力(地山の支持力)を借りた工法なので、何らかの原因で地山が崩壊するリスクは残る。

 

 

さて、選択肢をみていく。

 

 

選択肢➀ 鋼製支保工

 

まず、鋼製支保工を使うのは、シールド工法やTBM工法ではなく、NATM工法である。

吹付けコンクリートは強度発現に時間がかかるので、その間の切羽の崩壊を防ぐには、アーチ状の型鋼の設置が必要な場合もある。

アーチ状に切羽をすべて覆うのではなく、数メートル間隔で設置していき、その間を吹き付けしていくので、吹き付けコンクリートの型枠がわりのようなイメージも併せ持つ。

 

 

 

選択肢② 吹付けコンクリート

 

吹付けコンクリートの目的を問うている。

地山の変形や外力による圧縮せん断等に抵抗すること。

正解

 

 

 

選択肢③ 吹付けコンクリート

 

掘削直後に地山を保持する初期強度

施行中のトンネルの安定を保持する早期強度

長期にわたり地山を保持する長期強度

この3つが全て必要か?という問い。

一瞬、長期強度はロックボルトや最後の仕上げの現場打ちコンクリートかと思ったが、この3点は必要らしい。

 

 

 

選択肢④ ロックボルト

 

ロックボルトは地山内部に向かって削孔された孔の中心に、芯材を設置する。

芯材と地山が一体となることで地山内部から支保効果を発揮する。

 

 

 

選択肢⑤ ロックボルト

 

ロックボルトの支保機能とは

亀裂のある中硬岩や硬岩の場合・・・亀裂面に平行方向または直角方向の相対変位を抑制する

軟岩や未固結地山の場合・・・トンネル半径方向に生ずるトンネル側面と地山内部との相対変位を抑制する

と解説されている。

難しく書いてあるけど、要は、固い岩のような場合、亀裂が入っているときは、亀裂が広がらないよう(変位しないよう)にする。

柔らかい地山の場合、トンネルの外側(吹付けコンクリート部)と地山の間に隙間ができたり、地山がトンネルの外側(吹付けコンクリート部)に圧力をかけてきたりしないようにする、ということ。

選択肢の文はこれが逆になっている。

また、トンネルのことをまったく知らなくても、軟岩なのに亀裂とかの記述で違和感が出る。

 

 

 

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