エンジニアリング功労賞受賞（エンジニアリング振興協会）2005年7月

リレービット交換手順

ウレコンシールは、従来のワイヤーブラシ型テールシールに発泡ウレタンを充填し、一体化させて止水性、耐久性を大幅に向上させたシールド機テールシールです。

充填されたウレタンが一枚の幕構造となることから、テールシールの遮水性能の向上と、セグメント面との摺動による耐摩耗性が向上されます。また、リング構造となったウレタン自身の伸縮力も作用することによって、セグメント面への押付力が更に強化されます。

これらの機能により、長距離、高水圧下および急曲線を伴うシールド工事において大きな効果を期待できます。

また、ウレコンシールの製作は、組立が完了したシールド機に、発泡ウレタンを充填して製作するため、メーカーや形式に制限を受けず、あらゆるシールド機への導入が可能です。

従来のテールシールとの違い

従来のテールシールは、ワイヤーブラシと保護板のみで構成されており、ワイヤーブラシ内部およびワイヤーブラシと保護板の間にテールグリスを充填させることにより、その止水機能が発揮されます。

しかし、掘進中に生じるテールクリアランスの変化により、ワイヤーブラシ間に充填されたテールグリスが絞り出されて、その止水性能が低下する状況も生じます。

一旦、掘進を開始した後には、ワイヤーブラシ内部から逸失したテールグリスを当初の完全な状態に再充填することは非常に困難であり、また、逸失したテールグリスに代わり裏込材がワイヤーブラシ内部に侵入して固結する状態も生じます。

裏込材が固化したテールシールは、テールクリアランスの変化に対する追従性が著しく劣化するともに、テールブラシ自身が破損する危険も高くなります。

ウレコンシールは、ワイヤーブラシを弾性のある発泡ウレタンで一体化させた構造とすることによって、従来のテールシールの課題であったテールクリアランスの変化に対する止水性低下防止や裏込材侵入による破損リスクを回避でき、より高い止水性能と高耐久性、および曲線施工等における信頼性の向上を図っています。

シールド機相対位置検知の概要

磁気センシング

面盤に配置された磁石はカッターを回転させることにより、磁気センサーで検知される磁気には強弱が発生する。複数の棒磁石を面盤半径方向に対して角度を持って配置することにより、検出される磁気の波形パターンは磁気センサーの位置によって異なります。この原理を利用し、工場製作段階においてシールド機実機と磁気センサー位置に関する波形データを事前に収集し、実施工時において検出した波形データを比較することにより、シールド機同士の相対位置を判定します。

RIセンシング

磁気センシングで得られた両シールドのおおよその相対位置関係を基に、先着シールド内の所定の場所から水平ボーリングを行い、後着シールド隔壁部にRI線源を当てます。後着シールド機内にてRI線源を検知し、両シールドの相対位置関係を確定します。

特長・メリットココがポイント

相対位置関係の精度が向上

• 機内作業のみでシールド機の位置を相対的に把握でき、地上からの作業を必要としません。
• 繰返し行うことで相対位置関係の精度が向上します。

特長・メリットココがポイント

地山安定性と施工性を両立

• ボイドキーパーは、A液（主材）、B液（硬化促進剤）からなる2液タイプの材料です。両液をミキシングするとただちにゲル化し、掘削機通過時には地山を保持するだけの硬さとなります。この状態で、裏込め注入までの期間に発生する余掘り部への地山の崩落を防止します。

自硬性を有する充填材料

• 掘削機通過後、数週間かけて地山強度程度に固化します。可塑性の粘土を充填する従来工法のように、後から裏込材で置換する必要がありません。

従来工法との比較

従来のエアモルタル工法は、地上プラントで製造したエアモルタルを打設位置までポンプ圧送することが主流でしたが、圧送によるエアモルタルの品質低下を防ぐには、圧送距離2～3km程度、空気量は50％以下までが限界でした。

しかし、ガスパイプラインに用いる中詰め材には、ガス管表面の塗膜温度上昇を抑制する硬化熱抑制とともに、万一ガス管からガスが漏洩しても検知可能な高い透気性を求められる場合が多く、長距離圧送とこれらの要求品質を両立させることは困難でした。

鹿島は、長距離圧送に伴う上記の課題を解決するために、地上からベースモルタルと気泡剤を別々に圧送し、打設位置で起泡剤を発泡させ、ベースモルタルと混合する方式を採用しました。また、空気量70％レベルでも材料分離がしにくい材料及び起泡混合を安定化させる施工設備の開発を同時に行うことで、「アワモル工法」を完成させました。

本工法によるこれまでの長距離圧送実績は最大6.7km（中部電力 伊勢湾横断ガスパイプライン工事）です。

熟練オペレータや経験豊富な社員が不足する中、シールドトンネルが長大化し、これまで以上にシールド工事の安全・品質を確保したうえで生産性の向上が求められています。そうした中、高品質のトンネル（線形･内空･出来形品質を確保した高水密･高耐久の覆工）を構築するため、これまで熟練技術者の「暗黙知」によるところの大きかった掘進管理手法を見直す必要があります。

そこで、CIMを活用してシールド掘進・セグメント組立計画を3次元モデルで即時に可視化し、デジタル掘進組立指示書を作成するシールド工事の掘進･組立計画支援システム「KaCIM’S^※」を開発・実用化しました。

※KaCIM’S：Kajima Construction Information Modeling /Management Shield System

特許登録済

従来工法との比較

従来の線形管理手法は、先ずトンネル内の測量結果を方眼紙へ記録します。前日の測量結果からどのように推移したかを管理するため、ロール状の方眼紙を用い、現在の位置・前日からの推移状況から翌日の掘進計画を立案します。計画ができたら、指示書へ記載します。これらの作業は、すべて手作業の為に時間を要し、計画立案も経験者の「暗黙知」によるところが多いものでした。

KaCIM’Sでは、掘進計画から指示書作成を一つのシステムで行う事が可能です。指示書作成も、掘進方位などの必要情報を入力するだけで、掘進計画のシミュレーションが行われ、蛇行量やクリアランス、余掘り量を定量的かつ即座に3次元モデルで図化して将来予測の妥当性を確認することができます。従来手法ではできなかったリアルタイム図化・確認が行えるため、経験の浅い技術者でも、検討時間の短縮と計画精度の向上が図れます。

品質向上効果