管ジャッキング / マイクロトンネリング

パイプジャッキングは、トンネル掘削作業中に地盤支持として使用されるパイプを使用するトンネル掘削方法です。この方法では、パイプのセクションが起動シャフトに下ろされ、起動シャフトのジャッキを使用して前進させます。掘削面では、地盤や地下水の状況に応じて、さまざまな機器や構成が使用される場合があります。良好な地盤条件では、パイプセクションの前方に押し出される鋼製シリンダーが即座に地盤保護を提供し、掘削面は特別な掘削面支持措置なしに手作業または機械掘削で安定したままできます。より困難な地盤条件では、部分的な掘削面支持またはスラリーを使用した閉じた掘削システム、または土圧平衡（EPB）システムが必要になる場合があります。従来のトンネル掘削との主な違いは、トンネルの横方向の地盤支持が、トンネル掘削面の直後に設置されるのではなく、起動シャフトからジャッキされるパイプによって提供されることです。パイプジャッキングでは、パイプが地盤を通過するにつれて、パイプにかかる摩擦力が増加し、適用する必要のあるジャッキング荷重が増加します。これにより、従来のトンネル掘削にはない、個々のパイプジャッキング施工の長さに制限が生じます。しかし、適切な準備と機器があれば、パイプジャッキングによる長い施工が可能です。これまでに最も長い単一の施工は、ドイツで内径3mのパイプを使用して2.5kmの距離を移動したものです。

マイクロトンネリングはパイプジャッキング工法の一種です。これは、遠隔操作で誘導されたパイプジャッキング作業であり、機械的または流体圧力を用いて地下水と土圧をバランスさせることで、掘削面に連続的な支持を提供します。掘削面での支持は、マイクロトンネリングの重要な特徴であり、従来のオープンシールドパイプジャッキングとの違いを際立たせています。マイクロトンネリングは、高速道路、鉄道、滑走路、港湾、河川、環境に配慮が必要な地域にパイプラインを設置するために使用されます。

元々、マイクロトンネリングという用語は、トンネルの内径が人が入ることが許されない範囲（通常0.9mまたは1.0m未満）を指すために使用されていました。この用語は現在、特定の直径範囲ではなく、方法（つまり、人が入る必要がない）を指すためにも使用されています。地域によって用語の使用方法には違いがあります。

以下の詳細な説明は、スラリー式の機械に基づいています。

マイクロトンネリングには、各ドライブの反対側にジャッキングシャフトと受信シャフトが必要です。マイクロトンネリング工程は、循環式の管きょ推進作業です。マイクロトンネルボーリングマシン（MTBM）は、ジャッキングシャフトに取り付けられた油圧ジャッキによって地中に押し込まれます。ジャッキは引き上げられ、泥水ラインと制御ケーブルが切断されます。製品管またはケーシングがシャフトに下ろされ、ジャッキングフレームとMTBMまたは以前にジャッキングされた管の間に挿入されます。泥水ラインと電源および制御ケーブルの接続が行われ、管とMTBMはもう1つの推進ストロークで前進します。このプロセスは、MTBMが受信シャフトに到達するまで繰り返されます。ドライブが完了すると、MTBMと後続の機器が回収され、パイプラインからすべての機器が取り外されます。ほとんどのマイクロトンネリング作業には、MTBMとパイプストリングを前進させるための油圧ジャッキングシステム、掘削された土砂を輸送するための閉回路泥水システム、泥水中の土砂を除去するための泥水清掃システム、パイプストリングの外側を潤滑するための潤滑システム、ラインおよびグレード制御を提供するためのガイダンスシステム、機器を駆動するための電源および配電システム、ジャッキングシャフトにパイプセクションを持ち上げるためのクレーン、および土砂を現場外に輸送するためのさまざまなトラックやローダーが含まれます。MTBMには、地盤材料を掘削するための回転式のカッターヘッド、泥水ラインを通じて土砂を輸送するために大きな粒子を小さなサイズに破砕するための破砕コーン、カッターヘッドを回転させるための油圧または電動モーター、カッターヘッドの後ろにある圧力をかけられた泥水混合室による切羽安定性の維持、方向修正のための可動式のステアリングユニットとステアリングジャッキ、さまざまな制御弁、圧力計、流量計、およびデータ収集システムがあります。さらに、MTBMには、オペレーターに情報を伝達するためのインラインカメラと、ガイダンス制御のためのターゲットシステムがあります。

地盤の状況や機械の内径などによって、異なる地盤制御および土砂輸送システムが使用される場合があります。オーガーベースのマイクロトンネリングシステムは使用されており、大径マイクロトンネリングプロジェクトではスラリーシステムの代わりに土圧平衡システムが使用されることがあります。

マイクロトンネリング駆動中に、ガイダンスシステムと方向修正ジャッキを使用して、ラインとグレードの正確な制御が行われます。ガイダンスシステムは通常、ジャッキングシャフトに取り付けられた基準レーザーと、MTBMの可動部分内に取り付けられたターゲットにビームを送信するもので構成されています。曲線のあるマイクロトンネルプロジェクトでは、ジャイロスコープ測量システムと水位センサーシステム（垂直方向の整列に使用）を組み合わせて使用することもあります。これらのデータやその他の操作情報は、ワイヤーケーブルを介して地上にある制御室に送信されます。マイクロトンネリングマシンは、地盤圧力と静水圧を独立して相殺することができます。地盤圧力は、進行速度と掘削速度を注意深く制御することで相殺されます。地下水圧は、MTBMの土壌混合室で加圧されたスラリーを使用することで相殺されます。