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地下鉄やトンネルの構築ってどうやるの?土木施工管理技士になるなら知っておきたい知識

2021年2月20日現場知識と勉強,現場豆知識

この記事では、地下鉄やトンネルの構築方法=躯体構築の方法を実際の工事の手順とともに解説していきます。

土木施工管理技士になるなら、実際に地下鉄やトンネルといった構造物が出来上がる過程を知っておかないといけないなあ…

ですが、どのような過程で作られるか教科書だけではわからないところがありますよね。

そこで、地下鉄やトンネルの構築手順を通して、都市土木の開削工法がわかるように躯体構築を13の手順に分けて解説していきます。

また、躯体構築は地下鉄やトンネルでは開削工法で行われますが、その工事を請負するのは、サブコンの専門工事業者です。

その有名なサブコンも合わせてわかりやすく解説していきます。

今回の記事は一級土木や施工管理技師の受験をするときに知っておきたい躯体構築の方法なので、受験を予定している方はしっかり目を通しておくと試験勉強に役立つのではないかと思います。

このブログは他にもこのようなことがまとめてあります。合わせて気になる記事を確認してみてください。全体を確認するにはこちら

この記事のもくじ

地下鉄やトンネルを構築するときに行う土木の開削工法とは?

まず、下の図を見てみてください。

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まず、開削工法とは、

地盤を直接掘削して、下水道管を埋設していく工法です。
掘削深さが浅いところで用いられる、一般的な工法です。深いところや交通量の多い場所、
地下埋設物が支障になるときは、推進工法を用います。

開削工法の概要

とされています。

特に開削工法は、ボックスカルバートや共同溝といった設備や構築物を設置する場合に採用される躯体構築方法です。

図を見て分かるように開削工法では、「中間杭」や「覆工板」を用いて作業をしていきます。

しかし、教科書で土留め壁、中間杭や覆工板とかの勉強しても実物を見ないとなかなかやはりイメージがつかないと思います。

トンネルや地下鉄を構築する土木作業手順

そこで、実際の構築の手順に沿って分かりやすく解説していきます。

構築1 SMW等の地中連続壁(土留杭)とその施工方法について

杭打ち工事はいろいろあります。
芯材打ち込みの鉛直精度は特に重要ですよ!

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開削工法で掘削していくにあたり、まずは掘削するにあたり周り土がこぼれないように仕切りの壁を設けます。

これが連続壁と言われるH型鋼材とソイルセメントで硬い壁を作っていきます。

合わせて、覆工板の仮設施工のための中間杭の打設を行っていきます。

天神の地下鉄を構築するにあたり、大成建設の現場で大きく道路が陥没したことがニュースで話題になったことを覚えていますでしょうか。

こうした事故が起こるのは、H型鋼材まっすぐ打ち込めていなく、弱くなった部分から土が一気に流れてくることから、道路の土地下に引っ張って陥没したということが原因として挙げられます。

このような事故を起こさないためにも、構築1SMW等の地中連続壁(土留杭)とその施工方法が得意なサブコン企業がいくつかあるので合わせて紹介していきます。

会社それぞれで独自の工法があり、それぞれの工法で長けている企業を紹介しているので工法を学ぶにあたり勉強になるので是非読んでみてください。

株式会社テノックス

株式会社テノックスでは、TN工法といった土木や建築、鋼管矢板基礎まで適用できる工法を採用しています。

また、掘削性能が高く、長尺施工が可能な面もTN工法ならではの特長といったところではないかと思います。

成幸利根株式会社

成幸利根株式会社では、遮水性の高い連続壁を造成するSWM工法を採用しています。

地盤沈下がなく工期短縮が図れ、狭いスペースでも大深度でも作業可能といった特長があります。

基礎工事で使う車両系建設機械の技能講習について

この記事では、主に基礎工事で使われる車両系建設機械を使用する際に必要な技能講習や資格について解説してあります。

構築2 一次掘削の開始と覆工板設置方法

実は、覆工板の設置は夜間にやるんですよ

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中間杭を利用して、桁(梁)をかけて行きます。

覆工桁に覆工板(蓋)をはめて、普段は道路として使い、夜間や工事をする時は覆工板を取り外して、地下へ資材の搬入や掘削残土を集積して搬出していきます。

最初の準備として地下へバックホーが入れる位、重機で掘削をかけて残土を出して行きます。

次に、小さなバックホーが入れる位の地下にスペースができたらクレーンでバックホーを下ろします。

下の記事では、こうした覆工板設置が得意なサブコン企業をいくつか紹介しています。

山崎建設株式会社

山崎建設株式会社は、創業70年続く実績と信頼のある企業です。

大型重機からドローンまで建設機械の操縦を得意とする機械土工のスペシャリスト集団です。

マニアック資格:車両系建設機械(整地・運搬・積込み用及び掘削用)の技能講習資格取得

この記事では、車両系建設機械のうち、整地・運搬・積み込み・掘削用で使われている車両の技能講習や資格について解説しています。

構築3  1次掘削の本格的な開始と躯体工事の基本

連壁のソイル落としは大変なので
おすすめの振動手袋をはめて作業に当たろう!

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日中、夜中の二交代制でどんどん土を掘ってきます。

クラムシェルで掴みあげるのはまだです。

ショートリーチと呼ばれるバックホーで地をかき集めていきます。

ショートリーチは腕が短いため桁等にぶつけないように腕の短いユンボで残土をかき集めます。

この時に中間杭や土留壁の残土やソイルを土工がハツリきれいに土べら落としを行います。

特に、「大崎建設株式会社」は躯体工事の技能が集結しており、建築物を支える技術の根幹を担っています。

実績も多く、信頼に長け幅広い工事実績があります。

構築4  土留め支保工の組み立てと構築の仮設工事

鍛治屋は勢いがいい!けど重仮設はすごい!

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掘削が進んでいくに伴い、土留壁では土圧に負けてしまうので、仮設として切梁、腹起こしを設置して中間杭に切腹は動かないように固定していきます。

この作業を土留め支保工といいます。

掘削の深さに応じて、掘削しては支保工設置を繰り返していきます。

1段梁、2段梁と段階に分けて深ければ6段、7段と進んでいきます。

掘削も1次掘削、2次掘削と呼ばれて深さに応じて、これを繰り返していきます。

土留め支保工を得意とするサブコン企業をまとめてみましたので合わせて読んでみてください。

岸本建設株式会社

岸本建設株式会社では、土木現場に必要な資格を持つ技能者が数多く所属しています。

資格保有が多い、ということは実務経験も多く一人一人が専門的知識を持っている優秀な人材が多いことが分かります。

地山の掘削及び土留支保工工作業主任の技能講習取得をする方法とは

土留め支保工をするには作業責任者を配置する義務があります。

そこで、この記事では、土留支保工作業責任者になるための技能講習の内容や資格について解説してあります。

構築5 床付け(掘削完了)土留支保工完了

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深さに応じますが、中間杭がヨレないように水平の繋ぎ材や斜めのブレースを鍛治鳶と言われる専門職種で取り付けを行っていきます。

この鍛治鳶は、特に勢いが良い人たちばかりです。

サングラスをつけて少しイカつい人たちばかりです。

最初監督は、この人たちにビビるかと思います。

さて構築手順に戻りますが、アーク溶接やガス溶断を行いながら、固定する為の段取りをして、重い鉄骨をクレーンで吊り上げて行きます。

このような作業を効率よくするためにも、下のようなインパクトレンチを使用します。

特にこのマキタのインパクトレンチは充電式なので高所作業環境においてもコードレスなので邪魔にならず、また充電式にも関わらずACアダプタと同様のパワーで作業することができる優れものです。

向井建設株式会社

創業110年を超える信頼と実績のある企業で、特にとび工事においては日本一を誇る技術を持っています。

資格を保有している技術者も多く、とび工事の専門性に長けていることが分かります。

構築6 均しコンクリートの打設(捨てコン)と次の工事段取

均しコンは構築の要。
何度も墨出しチェックを行うよ!

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やっと床付が見れましたが、掘削完了したら砕石を敷き均して、鉄筋組立のための均しコンクリート(捨てコン)を打ち込みます。

均しコンクリートは構造物の全ての高さの基準になってくるので監督は何回も墨出しのチェックの確認を行います

川野建設株式会社は、均しコンクリート(捨てコン)のサブコン企業です。

都市部のインフラ整備を主としており、大規模な工事に数多く携わっている確かな技術力のある企業です。

構築7 床鉄筋の組み立て(床版や耐圧版)と圧接工事

鉄筋組立は吊り袋で玉掛けするときは底抜け注意!
組立も効率アップはリバータイヤを使います

設計図書に準じて、鉄筋を組んでいきます。

トンネルとかの床の鉄筋は厚みだけで1メートルを超えます。

鉄筋家が太い鉄筋を組み上げ、圧接工が鉄筋をつなぎ合わせて行きます。

中間杭は補強鉄筋を入れて床に一緒に埋め込まれます。

杭が床から出っ張る分は後から切断します。

その状況は後から写真で説明します。

下の記事では、鉄筋くみ上げのゼネコン企業について紹介しているので合わせて読んでみてください。

平岩建設株式会社

平岩建設株式会社は、鉄筋くみ上げを代表とする躯体構築のサブコン企業です。

大手ゼネコンのサブコンとして、数多くの建設現場に携わってきた実績がある企業です。

建設キャリアアップシステム鉄筋圧接工ゴールドカード取得と登録基幹技能者

この記事では、鉄筋圧接工としての専門的知識を高め、ゆくゆくは登録基幹技能者になるための方法を解説しています。

鉄筋圧接工として必要な知識も解説してあるので参考にしてみてください。

構築8 床コンクリートの打設は土木工事の要

レイタンス処理はジョーロで散布します

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コンクリートの打ち込みは土木屋にとって一番の見せ所です。

バイブレーターを使って鉄筋の隙間から締め固めを行って行きます

土工にとっては一番重要な仕事で、打ち込みの量が多いと朝から晩まで昼夜で打ち込みを行います。

当然ながら真剣勝負なのでポンプ屋と喧嘩したり配線が鉄筋に絡まったりなどしないように、新人の土工はケーブル持ち(配線を持つ)しかさせてもらえないです。

土間屋(左官屋)が打ち込みに応じてきれいに均して仕上げていきます。

これが均一でないと型枠を立て込むときに大変になります。

さらに、土工は壁の鉄筋に跳ねたコンクリートをバケツとブラシできれいに落としてくのと、壁を作る面のレイタンス処理を高圧洗浄でおこないます。

つまり打設完了からも仕事があり、夜中までその仕事は続きます。

下の記事では、こうした施工方法に長けた企業を紹介しているのでどのように作業しているのか参考にしてみるともっと理解が深まるのではないかと思います。

株式会社ヤマコン

コンクリート圧送のサブコンとして事業を展開する企業です。

小型現場から大規模な建設現場でも活躍しているコンクリート圧送のプロフェッショナル集団です。

トンネル工事の建設キャリアアップシステムゴールドカード取得と登録基幹技能者

この記事では、トンネル工事における専門的知識に長けた登録基幹技能者になる方法を解説しています。

今回躯体構築の方法を解説していますが、こうした資格の記事を合わせて読むことでどのように今回の記事が資格と関係があるかなど考えると、もっと理解が深まるのではないのかなと思います。

構築9 土留支保工の撤去と耐圧版打設完了

切梁・腹起し支保工はシャックルで縦吊りで撤去吊り上げ

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だんだんとできあがってきましたね。

床のコンクリートを打ち終わったら、このコンクリートが連続壁の補強も兼ねているので、土留め支保工を壁を作るのに邪魔なので撤去して行きます

だから耐圧版って言うんでしょうね。

構築10 壁型枠、鉄筋の組み立て型枠支保工組の構築手順

型枠支保工と型枠建て込みは大変です。なにせ狭いしジャングルジム

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床のコンクリートを打設完了後、型枠支保工と言われる天井(スラブ)を支えるための足場を組んでいきます。

この型枠支保工が足場を兼ねているので、作業性を加工するために鳶や型枠大工にて組み上げていきます。

写真は、わかりやすくするため足場がない状態での写真になっていますが、通常であれば、天井(スラブ)と壁を一緒にコンクリートの打設を行います。

壁とスラブを一緒に打つため、コンクリートの充填が甘くなりジャンカが出ることもあります。

こうしたトンネルに関するサブコン企業は数多くありますが、今回はこちらの企業を紹介していきます。

成豊建設株式会社

特にトンネル構築のサブコン企業として数多くの現場に携わってきたトンネル構築のプロフェッショナル企業です。

インフラ整備の基礎も行っており、トンネル構築で培った知識や経験を駆使しています。

型枠支保工の組立て等作業主任者技能講習を取得する受講方法と労働災害とは

この記事では、型枠支保工の組立て等作業主任者の技能講習を受講内容と資格取得の方法を解説しています。

構築11 天井スラブの組み立てと壁スラブ打ち込み

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天井となるスラブの打ち込みを終えれば、ボックスカルバートとして形が見えてきます。

型枠支保工はコンクリートの圧縮基準強度が試験結果によって外す日にちを決めます

壁スラブ打ち込みは、打設量も多く慎重に行わないとコールドジョイントやジャンカの原因になるため、打ち込みの日は型枠大工、鉄筋屋、土工を初め監督もピリピリしています。

すべての努力がここで結果として出ます。

三城建機株式会社

三城建機株式会社は、打設全般のサブコン企業となります。

大規模な現場でも超高層な現場でも活躍しているコンクリート圧送のプロフェッショナル企業として確かな信頼があります。

構築12 型枠支保工の撤去と脱枠後の躯体の掃除(ケレン)

サンドペーパーで壁をキレイにケレン作業
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脱落するときれいなコンクリートが顔出してきます。

コンパネがツヤを出してくれて少し油臭いコンクリート特有の匂いと、固まるときに発生する熱であったかい状態になります。

コンクリートをきれいにサンドペーパーやヤスリで擦り出っ張りやコンパネの目違いなどを処理して行きます。

構築13 中間杭の撤去と構築完了

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中間杭をガスで溶断して切断して行きます。

むちゃくちゃ熱い日花が飛び散りますが、我慢して高所作業車等で切断して行きます。

これにて躯体構築はほとんど完了になります。

まとめると簡単そうに見えますが実は、構築には何年もかかります。

準備工事から杭打ち工事、掘削工事に始まり多くの職人が関わります。

また、防水工事や埋め戻しなどさらに工程が関わってきますが、ひとまずここで1回終りにさせて貰います。

トンネルや地下鉄を構築する方法のまとめ

今回は、トンネルや地下鉄の構築方法(躯体構築方法)について解説していきました。

まとめますと、

  • 掘削するにあたり周り土がこぼれないように仕切りの壁を設けます
  • 覆工板の仮設施工のための中間杭の打設を行っていきます
  • 中間杭を利用して、桁(梁)をかけて行きます
  • ショートリーチと呼ばれるバックホーで地をかき集めていきます
  • この時に中間杭や土留壁の残土やソイルを土工がハツリきれいに土べら落としを行います
  • 土留壁では土圧に負けてしまうので、仮設として切梁、腹起こしを設置して中間杭に切腹は動かないように固定していきます
  • 掘削完了したら砕石を敷き均して、鉄筋組立のための均しコンクリート(捨てコン)を打ち込みます
  • 鉄筋家が太い鉄筋を組み上げ、圧接工が鉄筋をつなぎ合わせて行きます
  • 土間屋(左官屋)が打ち込みに応じてきれいに均して仕上げていきます
  • 床のコンクリートを打ち終わったら、このコンクリートが連続壁の補強も兼ねているので、土留め支保工を壁を作るのに邪魔なので撤去して行きます
  • 床のコンクリートを打設完了後、型枠支保工と言われる天井(スラブ)を支えるための足場を組んでいきます
  • 型枠支保工はコンクリートの圧縮基準強度が試験結果によって外す日にちを決めます
  • コンクリートをきれいにサンドペーパーやヤスリで擦り出っ張りやコンパネの目違いなどを処理して行きます
  • 中間杭をガスで溶断して切断して行きます

と、このような流れでトンネルや地下鉄が出来上がります。

日常の知らない中で昼夜トンネル工事は行われています。

掘削工事に始まり杭打ち工事など地下の知らないところで多くの職人が公共施設物を作るために日々努力されています。

それなのに、現場を知らない人なのかまとめ方が下手なのか分かりませんが土木の教科書とかでは漫画や図だけなので躯体構築のイメージがつかない場合があります。

実際に写真を見るとイメージが少しは湧くと思います。普段、利用している地下鉄やアンダーパスはこのような形で作られています。

最後まで読んでいただいてありがとうございます。