新武岡トンネルの工事概要を以下に示す。

・工 事 名：鹿児島３号新武岡トンネル新設工事、同新設（2期）工事

・発 注 者：国土交通省　九州地方整備局

・施 工 者：間・錢高特定建設工事共同企業体

・施工場所：鹿児島県鹿児島市田上地内

・工　　期：平成18年2月21日～平成25年3月31日（1期、2期）

・工事内容：

　トンネル掘削

　本　　線：912m（ 掘削断面積：85 ～ 378㎡）

　ラ ン プ：696m（ 掘削断面積：77 ～　88㎡）

　換気横坑：370m（ 掘削断面積：39 ～　54㎡）

図ー3 に新武岡トンネルの平面図、図ー4 に縦断図、図ー5 に新武岡トンネルにおける各断面、図ー6 に大断面A 部の横断図を示す。

超大断面区間は、図ー7 に示すように、大断面C（掘削内空幅15.0m）から、大断面B（同17.7m）、大断面A（同23.7m）へと2 段階で拡大する。さらに、大断面A 区間の終端部では、2車線トンネル2 本の双設トンネルに分岐する。図ー8 に大断面A と、他のトンネルの内空断面の比較を示す。

南九州の地形は、新第三紀以前の堆積岩や火山岩類を基盤として、後期鮮新世以降に鹿児島地溝から噴出した多数の火砕流堆積物が積み重なって形成されている（図ー9 参照）。

これらの火砕流のうち、入戸火砕流は南九州における後期更新世大規模火砕流のうち最大のもので、すでにあったカルデラを現況のように整形するとともに、カルデラから半径約100㎞もの広大な地域に広がり堆積して、大きな地形変化をもたらした。

一般にこの入戸火砕流堆積物の未固結部分がシラスと呼ばれている。また、このように火砕流が堆積した状態のままとどまっているものを一次シラスと称し、一次シラスが崩壊したり、河川等で運搬されたりして、二次堆積したものを二次シラスと称する場合がある。

新武岡トンネルはこのシラス台地を貫く形で計画されている。トンネルの地質は、ほぼ全線がシラス（一次シラス）で、土砂状を呈する。

シラスの崖やトンネル切羽は未固結地山としては、比較的、安定性が高いことが知られている（写真ー1、2 参照）。しかし、シラスの急傾斜の崖は地質学的時間軸で見ると短期間で崩壊をくり返す。写真ー2 の下部には、崩落土砂（二次シラス）の堆積が認められる。

また、トンネル切羽は、土被りが小さく、上載荷重が小さい時は、比較的、安定性が高いといえるが（写真ー 3 参照）、土被りが50m 程度以上になると、安定性が著しく低下する（写真ー4 参照）。

　　

一般にトンネルの掘削工法としては、上部半断面を先行して掘削し、その後、下部半断面を掘削する上部半断面先進工法が採用される場合が多い（図ー10、写真ー5 参照）。

シラス地山においても、2 車線断面程度であれば、本工法の適用は可能であるが、シラスの超大断面トンネルに本工法を適用した場合、上半脚部の地耐力が不足することから、トンネルに過大な変位が発生し、トンネルが崩壊することが考えられた。

そこで、超大断面部では、トンネルの沈下防止、沈下に伴う緩み荷重の増大の防止等を目的として、インバート一次閉合よりも効果的で、かつ、汎用機で施工可能である側壁導坑先進工法を採用した。

側壁導坑先進工法による超大断面部の施工フロー図を図ー11 に示すとともに、施工手順を以下に示す。

施工は、最初に左右の側壁導坑を上半先進工法で掘削する（STEP 1、2）、その後、導坑内に側壁コンクリートを構築し、導坑の埋戻しを行う（STEP 3）。本坑の上半は一掘進長1m で掘削を行い、側壁コンクリート内に埋込んだ鉄骨上部に上半の鋼製支保工脚部を連結して建込み、支保工間を吹付けコンクリートで充填する（STEP 4）。下半掘削（STEP 5）は、側壁導坑の支保工を撤去しながらの掘削である。側壁コンクリートを事前に施工しているため、本坑の支保工設置作業はない。

側壁導坑の掘削幅は、側壁コンクリートの必要幅を包含し、汎用機を用いてトンネル掘削が可能な幅（W=7.15m；図ー12（a）参照）とした。また、大断面Ａのカットジョイントは、上半切羽の安定確保、汎用重機の施工を考慮して決定した（上半高さH=8.5m；図ー 12（b）参照、）。

側壁導坑内の基礎コンクリートは、上半掘削による支保工の伝達荷重に耐えるように補強を行った。コンクリートの補強は、一般的にはRC 構造が考えられるが、本トンネルの場合、巨大な軸力の伝達が十分にできない。また、狭小な側壁導坑内での鉄筋組立に多大な時間を要し、工程面のデメリットも大きい。そこで、本トンネルでは、１断面3 ピース（上段・中段・下段）に分割して、工場加工した鉄骨部材を現地で組み立てる鉄骨コンクリート構造を採用した。

図ー13 に基礎コンクリートの施工状況を示す。

超大断面部の支保および切羽の安定性について、シラスの力学特性を考慮した三次元解析にて検討を行い、支保パターン、補助工法を設定した。図ー14 に超大断面部（大断面A）の支保パターンを示す。

写真ー6 ～ 11 に大断面部の施工状況を示す。側壁導坑先進工法を採用し、加背を適切に分割することにより、施工の各ステップにおいて、大型の汎用重機を用いることができ効率的な施工が出来たと考えている。

写真ー6、7 は側壁導坑を上部半断面先進工法で掘削しているところである。側壁導坑の掘削幅は約7.5m、高さは約11m で通常の2 車線道路トンネルと同程度の掘削断面積である。

写真ー8 は、上部半断面の鋼製支保工を建て込んでいる状況である。上部半断面だけで掘削高さが約8.5m で通常の2 車線断面トンネル程度の高さとなる。掘削幅は約23m である。

写真ー9 の下半掘削時は、基礎コンクリートで上半支保工を支持しているため、掘削に伴う応力変化がほとんどなく、安定した状態で掘削を行えた。

写真ー11 は、覆工コンクリートを打設するための専用型枠（セントル）の構築が終わったところである。

　　　　　

道路トンネルとして日本最大の掘削断面積の超大断面トンネルを、未固結のシラス地山に構築することができた（写真ー12 参照）。

日本初の超大断面かつ未固結軟質地山という非常に厳しい挑戦であったが、適切な工法選定を行うことにより、安価かつ高品質なものを造ることができたと考えている。

今後、類似の超大断面トンネルの参考となれば幸いである。

参考文献

1）鹿児島市地盤図編集委員会：鹿児島市地盤図、p. 9、1995.3.

2）米田 新、多宝 徹、鈴木雅行：未固結地山における大断面トンネルの施工、日本トンネル技術協会第68 回施工体験発表会、pp. 66-73、2011.10.

3）五反田信幸、緒方秀敏、多宝　徹、日向哲朗：シラス地盤に超大断面378㎡の地中分岐部を建設、トンネルと地下　pp.15-25、2012.3.