NATBM®
（ナトビーエム）
TBMとNATMの優れた機能を兼ね備えた“NATBM掘削機”を開発
トンネル掘削の代表的な工法である、高速掘進が特長の「TBM」と、地質が複雑な地山に柔軟に対応できる「NATM」のそれぞれの優れた機能を兼ね備えた、“NATBM（ナトビーエム）掘削機”をコマツと共同で開発しました。
硬質な地山で高速掘削が可能なTBMは、これまで、日本国内では地質が複雑で不良地山が介在するため、補助工法の施工により掘削を停止することが多く、TBMの高速掘削のメリットを十分に活かすことができませんでした。一方NATMは、TBMに比べて掘削速度は劣りますが、トンネル切羽を直接目視で確認しながら、地山の性状に合せて支保パターン（鋼製支保工・吹付けコンクリート・ロックボルト）を選定することで、不良地山に対し柔軟に対応できる工法です。
そこで鹿島はコマツと共同で、「高速掘進可能なTBMの機能」と「不良地山にも柔軟に対応できるNATMの機能」を併せ持つ新たな掘削機の開発を行い、さらなる施工の合理化を可能にしました。
2023年度エンジニアリング功労者賞
特許登録済
高速掘進のTBMモード
安定掘進のNATMモード
関連情報
- キーワード
- TBM、NATM、不良地山、高速掘進、施工の合理化、ハイブリッド型TBM、バケット式掘削機、地山崩落、
押出し、テレスコピック構造、QCDS
世界初のハイブリッド型TBMで不良地山を突破！
NATBM掘削機は、硬質な地山を掘削する際にTBMモードで高速掘進を行い、不良地山に遭遇した場合はNATMモードに切り替え、掘削を行います。カッタヘッドを開口して内部に装備したバケット式掘削機を前面に出して地山を掘削したあと、支保工を構築しながら安定的に掘進できるこれまでにない掘削機です。これにより、掘削直後、地山が緩む前に支保工で地山を抑えることができるため、脆弱な不良地山で発生する地山崩落や押出しで掘削機が停止するのを回避でき、工期やコストの縮減が期待できます。
NATBMの特徴
① TBMからNATMへの速やかな切り替え
- 地質の変化に応じて、TBMモードからNATMモードへわずか1.5日で切り替えが可能
② 用途にあわせたカッターヘッドの段階的な開口
- 前方探査や軽微な切羽補強時には、カッターヘッド上部を小さく開口
- NATMモードでは、カッターヘッド中央部を大きく開口
③ NATBMの後退機能
- NATBM本体は伸縮可能なテレスコピック構造のため、マシンが後退でき、NATMモードにおける前方の掘削作業スペースを確保
④ 不良地山はNATMモードで、地山が緩む前に支保を構築しながら安全、確実に掘進
- NATBMのカッターヘッドの中央を開口し、内部に装備したバケット式掘削機およびブレーカを出して掘削
- 掘削後、速やかに支保（鋼製支保工、吹付けコンクリート）を構築し、不良地山の緩みや崩壊を防止
バケット式掘削機で掘削
掘削後に支保を構築
QCDSの向上による効率的なトンネル掘削作業を実現
- これまでの山岳トンネルとは異なる、安全・クリーンな作業環境下でトンネルを掘削します。
- 熟練作業者への依存度が低く、機械による苦渋の無い掘削作業が可能です。
- 不良地山での地山崩落や押出しで掘削機が停止するのを回避でき、工期や工費の縮減が期待できます。
・地山を傷めずに掘削、掘削後すぐに支保を設置するので地山を緩めず、長期耐久性が向上
・不良地山部での地山崩落やTBM機の拘束を回避
・掘削停止や補助工法追加による工期遅延やコストアップを防止することが可能
・機械化・ICT化による生産性向上でコスト削減が可能
・機械化・ICT化された苦渋の無い掘削方法により、熟練作業者への依存度が低い
・地山直下の作業が激減
・切羽付近での重機の入れ替え作業がない
・ベルコンによるずり出しを標準とするため、ずり出し車両が坑内を走行しない
適用実績
新姫川第六発電所新設工事
のうち土木工事（Ⅱ工区）
場所：新潟県糸魚川市
工期：2017年7月～2022年10月
発注者：黒部川電力
規模：TBMトンネル（Φ4,750mm、L=3,718m）他
学会論文発表実績
- 「NATM機能付きTBMの実現場への適用（その1） ─新しいTBMの導入─」，土木学会，第75回年次学術講演会，2020年
- 「NATM機能付きTBMの実現場への適用（その2） ─NATM支保設計─」，土木学会，第75回年次学術講演会，2020年
- 「NATMへの切替機能を兼ね備えたTBMの施工 ─新姫川第六発電所導水路トンネル─」，トンネルと地下，52巻，1号，2021年