清水建設ら、砂層検出するシールド工事向け地盤探査技術開発 画像 清水建設ら、砂層検出するシールド工事向け地盤探査技術開発

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 清水建設は14日、応用地質と共同でシールド工法を用いたトンネル工事向けの地盤探査技術を開発したと発表した。シールドマシンの前面に取り付けるカッターヘッドの側面に、電気の流れにくさ(比抵抗値)を測定するための比抵抗センサーを装着する。センサーから掘削中の地山に直接電気を流して比抵抗値を測定し、対象地山が砂層か粘土層かを判別する。精度の高い土質情報を基にした掘進管理を実現し、施工の安全性と効率を高めるのに役立てる。
 シールド工法によるトンネル工事は、数百メートルごとに行う地上からのボーリング調査、断片的な地盤情報を基に、掘削領域の土質分布を想定し、計画・施工に当たるのが一般的。このため、掘進時に想定と異なる土質に遭遇するケースも少なくない。
 掘削中の地山を直接確認できない密閉型シールド工事では、掘削残土やシールドマシンの計測機器の数値などから間接的に土質を判断し、必要に応じて切り羽への加圧に使う泥土・泥水の性状やセグメントに裏込めする充てん剤の注入量などを調整している。
 開発した「砂層探査システム」は、シールドマシンのカッターヘッド側面に装着した比抵抗センサーで、マシン外周部の砂層を高精度に検出する技術。
 電気を流すと相対的に砂層が高比抵抗、粘土層が低比抵抗となる特性を利用。事前に設定した両者の境界値より測定値が高いと砂層、それ以下は粘土層と判定する。境界値は、同じ土質でも生成年代や地域によって比抵抗値に差が生じるため、現地ボーリングなどで取得した地盤情報も加味して設定する。
 比抵抗センサーが、カッターヘッドと共に回転しながら地山の比抵抗値を連続的に測定するため、掘削断面全周の土質をリアルタイムで把握できるという。砂層・粘土層の判別結果は、掘削断面の円周を36分割し、モニターに表示される。
 施工中のシールドマシンに試験適用し、比抵抗センサーによる砂層の探査結果と計測後のボーリング調査で判明した実際の地盤状況を比較した。その結果、砂層判定の的中率は約80%に上り、実用化レベルにあることを確認した。大断面のシールドトンネル工事に導入していく。

清水建設、応用地質/シールド工事向け地盤探査技術開発/センサーで砂層検出

《日刊建設工業新聞》

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