1.概要

ＫＭ２１ＴＭとは、大深度、大土被りにおける土砂地山・硬岩地山でのトンネル施工の完全機械化を目的とし、1台の掘削機が上記のような前方地山条件変化に対して最適な掘削形式にごく短期間で換装施工できるトンネル掘削機を用いた新工法である。

開発背景として山岳トンネル施工は従来人によるところが多く、以前から機械化が待たれていた。また、大深度のシールド施工ではセグメントの厚さは増加し、工費が膨らみ、工法として成り立たなくなってきた。それらを解決すべく本工法は株式会社熊谷組と三菱重工業（株）の共同で開発を進めてきた。ここでは、単に機械化するだけでなく、先行注入により、大深度でも大土被りトンネルに作用する外力を抑制し、全周オーバカット掘削したカッタの背面直後に直打ちライニングを行って地山の締め付けに対抗する新方式を提案し、また土砂掘削時はカッタヘッドのスリットが調節でき、バケットが格納・装備できる機構を有し、スイッチひとつで簡単に土砂地山に対応できるカッタ構造に換えることができる機構を提案する。

（ＫＭ２１ＴＭ：　ＫUMAGAI-ＭＨＩ-２１世紀-ＴＵＮＮＥＬ-ＭＥＴＨＯＤの頭文字）

2.適用土質と掘削機形態

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3.開発条件

1． 掘削断面：φ８ｍ～φ１２ｍクラス （円形および馬蹄形）

2． 簡易換装：カッタ、排土装置

4.本機構の特徴

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特徴

補助機構

• 1.長尺先受け （先行薬液注入）
  エレクタ部に注入装置装備回転セット可能（６set同時）
• 2.フェースボルト
  カッタヘッドから掘進方向に対して平行に注入可能

掘削機構

• 1.簡易換装構造（開放型　　密閉型）
• (1)分割型隔壁部構造
  バルクヘッド中央部は簡単に、解体取り外し換装できる分割構造とする。 各分割部材はボルト締結により連結されており、容易に解体組み立てできる。　
• (2)カッタヘッド簡易換装構造
  スリット開度調整装置およびバケット開閉装置装備。
• 2.硬岩静的破壊工法併用掘削
  マイクロ波による岩中の水分への作用による破砕併用

支保機構

• 1.フード部直打ちライニング （HDL）
  カッタは当初からオーバカット分大きなサイズとし、この厚みが直打ちライニング厚さとなる。 フード部に可動式フレームを内蔵し、注入管から直打ち注入する。 注入後、可動式フレームを拡張し、即固結させる。固結後、可動式フレームを縮小させ、クリアランスを作り、推進させる。

 

5.今後の課題

• 1.換装の効率化 （より高度なシステム化。特に排土装置を含む隔壁）
• 2.マイクロ波装置の適用確認 （三菱重工で基盤技術保有）
• 3.直打ちライニング遮蔽板等の機能確認
• 4.馬蹄形への適用範囲拡張 （掘削機構）