JR東海が、リニア中央新幹線のトンネル掘削工事に使うシールドマシンを公開。リニア新幹線の車両をイメージした色に塗り分けられたマシンには、難工事を安全・確実に進められるよう、世界初の技術も取り入れられています。

シールドマシンはリニア新幹線の「北品川工区」で使用

 JR東海は2027年の品川〜名古屋間の開業に向け、リニア中央新幹線(以下、リニア新幹線)の建設を進めています。このうち、地下のトンネル工事に使うシールドマシンの1基目が完成し、2020年1月29日(水)、神戸市兵庫区内の工場で報道陣に公開されました。

 今回完成したシールドマシンは、品川駅から東京都港区・品川区・大田区・世田谷区を通り、多摩川を過ぎた先、神奈川県川崎市中原区までの約9.2kmを担当する「北品川工区」で使用されるものです。

 この区間を含む長さ約36.9kmの「第一首都圏トンネル」の沿線は、市街地化が高度に進んでおり、また首都高速中央環状線などが既に地下を走っているため、ほぼ全区間が地表面から40m以下の「大深度地下」にトンネルを建設することになっています。そこで、大深度地下ならではの固い地盤や高い地下水圧に対応し、また地上の建物に影響を与えないよう、シールド工法が採用されました。

 北品川工区で使われるシールドマシンは、外径が14.04m、長さが14.53mという大きさです。東海道新幹線やリニア新幹線の車両をイメージし、ボディは白色、放射状に伸びる12本のカッターヘッドは青色に塗り分けられています。カッターヘッドには「ビット」と呼ばれる小さな出っ張りが約700個あります。シールド工法では、カッターヘッドがゆっくりと回転し、ビットが地山(地盤)を削り取ります。削り取った土を外に排出した後に、コンクリートでできた「セグメント」を円筒状に組み立てて壁面を補強。シールドマシンはこのセグメントにジャッキをかけ、踏ん張るようにしてさらに前進していきます。

シールドマシンに世界初の「サンライズビット工法」を採用

 今回の報道公開では、カッターヘッドの回転が実演されました。カッターヘッドは最速で1分15秒、通常は2分程度かけて1周します。シールドマシンは1日平均20m、1か月あたり約400m進むそうです。

 ところで、今回公開されたシールドマシンには、世界初という技術が採用されています。ビットは多くがカッターヘッドに直接取り付けられていますが、一部は輪切りにしたトウモロコシの粒のようにいくつかが軸に取り付けられ、その部分が回転するようになっています。これが「サンライズビット工法」という世界初の仕組みで、削る対象が「地山」なのか「コンクリート」なのかによって、ビットを変えることができるのです。固さの違う対象にあわせて最適な形状のビットに変更することで、効率的な掘削が実現しました。

 さらに、ビットを交換するためには作業員がスポーク(カッターヘッド)の裏側に回り込み、手作業で行っていましたが、サンライズビット工法では遠隔操作で交換でき、より安全になっています。

 ちなみに、ビットは全部で4種類あり、ピンク色は地山を削るビット、赤色はコンクリートを削るビット、白色は削った土をかき出すためのビットと、それぞれ色分けされていました。また、黄緑色のビットには摩耗検知センサーが入っていて、ビットの寿命を管理できるようになっています。

北品川非常口から東雪谷非常口を経て等々力非常口へ

 このシールドマシンは、これからいったん解体され、2019年12月に完成した立坑「北品川非常口」へ搬入されます。ここで再度組み立てられ、さまざまな準備が行われた後の2021年度初めごろにいよいよ発進。約4.7km先にある「東雪谷非常口」を経て、さらに約3.5km先の「等々力非常口」まで掘削することになっています。

 リニア新幹線の工事では、北品川工区を含む首都圏の5工区と、名古屋周辺の市街地地下でシールド工法を採用。各工区のシールドマシンもそれぞれ製造され、順次工事が始まる予定です。

 JR東海 中央新幹線建設部の吉岡直行担当部長は「2014年10月に国土交通大臣から工事実施計画の認可が下り、さまざまな準備を積み重ねてきました。最大約90mという大深度でのシールドトンネル工事や、そこに到達する立坑の建設など、当社だけでなく世界的にもあまり例のない工事であり、施工会社をはじめさまざまな方からアドバイスをもらってきました。決して簡単な工事ではありませんが、今まで以上に力を尽くし、安全・確実に工事を進めてまいります」と話しました。