ドーナツＴＢＭ工法の導入効果

ドーナツＴＢＭ工法は，世界的に技術開発されていない新技術であり，全断面型ＴＢＭよりも機械的に

優位で，かつ，その最大の弱点である不良地山への対応も迅速･的確に実施できるという施工上の優位性

も兼ね備えている．ドーナツＴＢＭ工法が実用化されれば，国内のみならず海外にも幅広く活用することが

できるなど，山岳トンネル工法に大きな変革をもたらすものと期待される．

❐ 生産性の向上

✰ 省力化・ロボット化

➢産業用ロボットの導入等による機械化や自動化により，

坑夫などのトンネル熟練工の低減ができる．

➢標準的な地山の場合，ＮＡＴＭ工法と比較して，工事期

間中の作業員を５割程度低減できると見込まれる．

➢カッタヘッドの内部空間からビット交換が容易にでき，前

面にも開口部から直ぐに出ることができる．

➢機材搬出入は，レール式を基本とすることで施工用の離

合場所を削減できる．

✰ 不良地山対策の簡単化

➢ドーナツＴＢＭ工法は，中心の開口部から事前に切羽情報が直接目視観察できることから，遅滞のな

い対策が実施できる．

➢対策についても開口部から，探査･水抜きボーリング，地盤改良などが容易に実施できる．

➢不良地山時は，一次支保工に現場ＰＣによるＲＣライナ方式を採用する．掘進反力を地山でなくＲＣラ

イナにとることでほとんどの地山において掘進可能になり，補助工法を大場に小さくできる．

✰ 高速施工

➢連続的に地山の掘削を行うことができるため、標準的な地山においては、月進 500ｍ以上の掘進速度

が可能で、NATM 工法に比べて約５倍の速度となる。

➢不良地山においても、中心開口部からの地盤改良が容易であるため、マシンを止めることなく掘進でき

ることから、100ｍ程度の平均月進を確保できる。

❐ 開発の背景

我が国の山岳トンネルの施工方法は，1980 年代より

NATM 工法が導入され，現在では標準工法となってい

る．一方，ＴＢＭ工法はそれより古く 1960 年代末頃より高

速施工技術として導入された．しかしながら，表-1 に示す

ように施工件数は 160 件と少なく，さらに大部分が小口径

断面のものである．

日本の地質は複雑であり，不良地山が断続的に出現

することが多く，たびたび掘進困難となり，高速施工の利

点が活かすことができないことが普及を妨げている理由で

ある．

平成２３年度より（一財）先端建設技術センターは、

我が国の複雑な地質に対応するため、全断面型ＴＢ

Ｍの中心部に開口を設けた改良型のドーナツＴＢＭ工

法の施工検討会を組織し共同研究開発を進めてきて

いる(表-2)．

平成２７年度には，国土交通省の建設技術研究

開発助成を受けて，２ヶ年計画で産学官の推進体

制のもと「ドーナツ型ＴＢＭを活用とした新た

な山岳トンネル工法の開発」をテーマにその実

用化に向けて，掘削実験およびトンネ

ル全体の施工システムとしての機能な

どの検証が行われている(表-3)．

ドーナツ型のＴＢＭは，世界的にも

例がなく，特許は，海外を含めて８ヵ

国に出願しており，日本，米国，中

国，インドネシアで取得している(出

願中：ドイツ，ベトナム，インド，ブ

ラジル)．

新しい山岳トンネル施工法

ドーナツＴＢＭ工法の概要

表-3 産学官テーマ推進委員会

表-1 ＴＢＭ国内施工実績

表-2 ＤＴＢＭ工法施工検討会

職　名 分　類

委員長 学

委　員 学

委　員 学

委　員 官

委　員 官

委　員 産

委　員 産

　安井　成豊

　小山　幸則

所　　　属

　東京都立大学名誉教授

　新田　恭士　国土交通省総合政策局公共事業企画調整課　企画専門官

　足立　紀尚

　真下　英人

　(一財)先端建設技術センター　常任参与兼企画部長

　吉田　延雄

　京都大学名誉教授

　国土交通省国土技術政策総合研究所　道路構造物研究部長

氏　　名

　今田　　徹

　（一社）日本建設機械施工協会　施工技術総合研究所　研究第一部部長

　元京都大学大学院教授

ＴＢＭ：径別 施工箇所数 適　　用

2.0～4.9m 128

5.0～6.9m 28

7.0m～ 4

計 160

TBM国内施工実績集計(1964～2010年)

φ7m以上発電所導水路 3 箇所

高速道路 1 箇所(飛騨T)

座長 　小山幸則　元京都大学大学院教授

委員 　㈱大林組

委員 　鹿島建設㈱

委員 　株木建設㈱

委員 　㈱熊谷組

委員 　清水建設㈱

委員 　大成建設㈱

事務局 　(一財)先端建設技術センター

一般財団法人 先端建設技術センター

ドーナツＴＢＭ工法施工検討会 〒112-0012 東京都文京区大塚２－１５－６

TEL 03-3942-3993 ＵＲＬ http://www.actec.or.jp/

計 1人/方

　ＤＴＢＭ運転管理　データ制御管理

　0.1m3バックホウ運転 1人

　機械設備保守 2人計 5人/方

2人/方

昼夜　15人×2方=30人 30人

坑外作業

　坑外積込・雑作業

　整備鍛冶工 2人/方

RCライナ補助

　RCライナ運搬

　レール入替・切羽雑作業 2人/方

一次支保工

一次支保工RCライナロボット

　据付け運転3人/方

DTBM掘削

中央運転・制御室

2人

　φ６ｍＲＣライナ方式作業員編制

全般

世話役

　トンネル世話役 1人

トンネル延長 5ｋｍに対する作業員数

ドーナツＴＢＭ ： 15 人/方×2 方×22 日×15 ヵ月=9,900 人

ＮＡＴＭ ： 10 人/方×2 方×22 日×52 ヵ月=22,880 人

φ15m

図-1 不良地山対策工(コアボーリング、

水抜き孔、地盤改良孔) 図-2 ＤＴＢＭを利用したＮＡＴＭ施工

ド ー ナ ツ Ｔ Ｂ Ｍ 工 法 施工システム（ＲＣライナ方式）

表-4 全断面型に対するドーナツ型の掘削時間効率

総押付力(kN) 掘削時間(分)全断面型１．０に

対する開口率掘削時間効率(%)

ドーナツ型φ１５０

67.6 18.5 ０．９８（２％） 0.63（３７％）

ドーナツ型φ４９８

66.2 16.4 ０．７５（２５％） 0.56（４４％）

全断面型④ 68.6 29.2 1.00

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100

掘削時間（分）

掘削距離（ｃｍ）

105 15 20 25 300

10.0

9.0

8.0

7.0

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0 35

ドーナツ型と全断面型の掘削時間の比較

29.2分18.5分16.5分

（ 総押付力（70kN）同一の場合 ）

ドーナツ型

φ498

ドーナツ型

φ150

全断面型④

ドーナツ型掘削完了 全断面型掘削完了 図-3 ドーナツ型と全断面型の掘削時間

全地質対応型ＴＢＭ