JP2005163283A - 法肩締固め工法及びその工法に使用する法肩締固め機 - Google Patents

Abstract

【課題】堤体を短工期で、かつ低コストで完成させる法肩締固め工法及びその工法に使用する法肩締固め機を提供する。
【解決手段】原位置コンクリート（ＣＳＧ）を盛って形成した堤体１１の法面の肩部である法肩を締固める工法であって、堤体１１の上面と法面の双方を、前記肩部の頂部を中心として所定範囲を取り囲むように、同時に保持しながら、加圧する法肩締固め工法である。また、本発明の法肩締固め工法において、堤体１１の端部はコンクリートが打設されて保護遮水コンクリート部が形成され、原位置コンクリートと保護遮水コンクリート部が段階的に積み重ねられて施工される法肩締固め工法である。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、堤体の法肩を締固め機を使用して地固め作業を行う土木技術に関する。

各種建設現場において、岩塊や土砂等の現地発生骨材にセメント又はセメント及び水等を加えて混合し、このソイルセメントを投入地に投入することにより骨材等の輸送費や材料費の節減、省人化、工期短縮等を図った、いわゆるＣＳＧ(Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｓａｎｄ ａｎｄ Ｇｒａｖｅｌ；原位置コンクリート）工法が知られている。このＣＳＧ工法は、現地発生骨材として用いることで現地発生骨材を他所に運搬廃棄する量を減らし環境に配慮した工法としてその採用が期待されている。なお、ソイルセメントとは本来、土にセメント又はセメント及び水等を加えて混合しセメントの水硬作用に基づき土粒子間を結合させた改良土を言う。また、「水等」の「等」とは例えば苛性ソーダ、苛性カリウム、水酸化ナトリウム等の硬化促進剤や減水剤や空気連行剤等を指し、必要に応じて添加される添加剤である。

この原位置コンクリート（ＣＳＧ）工法を経済的上好適に使用できる投入地としては、例えばロックフィルダム（緊密に積み上げられた岩石を主体として建造されるダム）等の大規模建設工事等を掲げることができる。

そして、原位置コンクリート（ＣＳＧ）を用いた堤体は、ＣＳＧを盛って形成される。すなわち、予め破砕機械によって所定粒度以下に破砕した現地発生骨材はセメント及び水等と共に生コン車内で混合され、混合されたＣＳＧは堤体を形成する投入地において打設される。そして、打設されたＣＳＧを盛って形成される堤体は、投入地において規則的に多層化して形成される。

ところで、原位置コンクリート（ＣＳＧ）を盛って形成した堤体の法面の肩部である法肩を形成する場合は、従来、人手で行うことが多く、人力で少しずつ撒きだして締固めており、作業効率が悪かった。

そこで、締固め機を使用することが考えられるが、従来の締固め機は、図１８及び図１９に示すように、アタッチメントとしての平板型の振動工具６０をバックホウ４０のアーム４１に装着したものである。その工法は装着した平板型の振動工具６０を法面に押し当てて平板型の振動工具６０自身の振動機構により振動動作で押圧するものであった（図１８参照）。そのため、上面を締固めると法面が変形し崩れてしまうといった問題があった。

なお、平板型の振動工具６０は、図１９（ａ）の正面図及び図１９（ｂ）の側面図に示すように、ブラケット部６０ａと起振部６０ｂとから構成される。そして、ブラケット部６０ａはトップブラケット６１とボッタムブラケット６２を備えている。また、起振部６０ｂは、ベースプレート（転圧板）６３と油圧モータ６４とクッションプレート６５とロータ６６を備えている。

本発明は、前記課題に鑑みて創案されたものであり、堤体を短工期で、かつ低コストで完成させることができる法肩締固め工法及びその工法に使用する法肩締固め機を提供することを技術的課題とする。

本発明は法肩締固め工法及びその工法に使用する法肩締固め機であり、前述の技術的課題を解決すべく以下のような構成とされている。
すなわち、本発明の法肩締固め工法は、原位置コンクリート（ＣＳＧ）を盛って形成した堤体の法面の肩部である法肩を締固める工法であって、
前記堤体の上面と法面の双方を、前記肩部の頂部を中心として所定範囲を取り囲むように、同時に保持しながら、加圧する法肩締固め工法である。

また、本発明の法肩締固め工法は、前記堤体の上面と法面を同時に加圧する、あるいは双方を片方ずつ交互に加圧する法肩締固め工法である。

更に、本発明の法肩締固め工法は、前記堤体の左右岸方向に２分割し、同時に加圧する法肩締固め工法である。

更にまた、本発明の法肩締固め工法において、前記堤体は、原位置コンクリートを盛って形成したダム用の堤体である法肩締固め工法である。

更にまた、本発明の法肩締固め工法において、前記堤体の端部はコンクリートが打設されて保護遮水コンクリート部が形成され、
前記原位置コンクリートと前記保護遮水コンクリート部が段階的に積み重ねられて施工される法肩締固め工法である。

更にまた、本発明の法肩締固め工法において、前記コンクリートを打設する端部は、前記保護遮水コンクリート部をプレキャスト構造で施工する法肩締固め工法である。

更にまた、本発明の法肩締固め工法において、前記プレキャスト構造には、前記保護遮水コンクリート部を形成するプレキャスト型枠を使用する法肩締固め工法である。

更にまた、本発明の法肩締固め機は、バックホウに着脱自在な工具を有し、前記工具を原位置コンクリートを盛って形成した堤体の法面の肩部である法肩に押し当てて前記バックホウの油圧力により締固める法肩締固め機であって、
前記堤体の上面と法面に接地する前記工具側の面形状が、上面と法面の双方を前記法肩の頂部を中心として所定範囲を取り囲むと共に、同時に上面と法面の双方を保持する形状であることを特徴とする法肩締固め機である。

本発明は、新しいダム型式の設計、施工、材料の３つの合理化手法を示したものである。そして、設計の合理化では、ダム形状を台形にすることで、堤体内に発生する最大発生応力、及び応力変動を削減し、ＣＳＧに要求される強度を最小限にすることができる。また、基礎地盤に求められる強度や変形に対しても、コンクリートダムに比べて許容範囲を広く取ることができる。

また、施工の合理化では、ＣＳＧの要求性能を低く抑えることにより、ＣＳＧの製造方法、施工方法を簡素化する。具体的には、骨材プラントの省略、施工設備の簡素化、汎用機械の使用により、コストの縮減と急速施工を可能にする。

更に、材料の合理化では、ＣＳＧの要求性能を低く抑えることにより、その母材となる岩石の使用許容範囲が広く確保でき、従来のコンクリートダムでは使用できなかった風化岩や掘削廃棄岩等の有効利用が可能になる。

以下、図面を参照して本発明に係る法肩締固め工法及びその工法に使用する法肩締固め機の好適な実施形態について説明する。
本実施の形態では、台形ＣＳＧダムを例に説明する。

［台形ＣＳＧダム］
本実施の形態で説明するダム１０は、図１及び図２にて示すように、ＣＳＧ(Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｓａｎｄ ａｎｄ Ｇｒａｖｅｌ；原位置コンクリート）を用いたダムで、かつ堤体１１の断面形状が台形であることから、「台形ＣＳＧダム」と呼ばれている。

この台形ＣＳＧダム１０は、堤体１１を短工期で、かつ低コストで完成させる「合理化」を主眼に置き、創案された新しいダム型式である。

なお、ここでいう「合理化」の柱となる、設計、施工、材料の３つの合理化手法について以下に説明する。
すなわち、設計の合理化では、ダム形状を台形にすることで、堤体内に発生する最大発生応力、及び応力変動（図１参照）を削減し、ＣＳＧに要求される強度を最小限にする設計手法を用いる。

また、ダム形状を台形にすることで、基礎地盤に求められる強度や変形に対しても、コンクリートダムに比べて許容範囲を広く取ることができる。

施工の合理化では、ＣＳＧの要求性能を低く抑えることにより、ＣＳＧの製造方法、施工方法を簡素化する。具体的には、骨材プラントの省略、施工設備の簡素化（ＣＳＧ混合設備については図７〜図９を用いて後述する）、汎用機械（例えば、バックホウ）の使用により、コストの縮減と急速施工を可能にする。

材料の合理化では、ＣＳＧの要求性能を低く抑えることにより、その母材となる岩石の使用許容範囲が広く確保でき、従来のコンクリートダムでは使用できなかった風化岩や掘削廃棄岩等の有効利用が可能になる。

［ＣＳＧ工法］
次に、本実施の形態にかかるＣＳＧ工法を説明する。
例えば、沢処理工での台形ＣＳＧダムの規模は、図２及び図３に示すように、堤高が３０ｍ、堤頂が１１０．５ｍ、堤体積が約２９，０００ｍ³の場合で説明する。

ところで、図１は、堤体応力図を示す。また、図２は、ＣＳＧダムの沢処理工標準断面図を示す。更に、図３は、ＣＳＧダムの沢処理工縦断面図を示す。

次に、ＣＳＧの母材、材料、配合について説明する。なお、母材は、原石山から採取する千枚岩ＣＬとする。このように、ＣＳＧ材は、原石山から採取した母材（千枚岩ＣＬ）を、ダム堤体工で使用するフィルター材製造設備により、８０ｍｍ以下に粉砕して製造する。ところで、図４は、ＣＳＧ材粒度分布を示す。

また、ＣＳＧ材の表乾密度、絶乾密度、吸収率は、図５に示す通りである。
そして、ＣＳＧの配合は、使用箇所に応じて、富配合ＣＳＧ１３（図２参照）と内部配合ＣＳＧ１２の２種類を配合する。なお、その所要強度はそれぞれ１Ｎ／ｍｍ²，２Ｎ／ｍｍ²程度である。

富配合ＣＳＧ１３のＣＳＧ示方配合は、粗骨材が８０ｍｍ以下の場合、図６に示すように、水（１００〜１２５ｋｇ／ｍ³）・セメント（１００ｋｇ／ｍ³）・骨材（２，３０２〜２，３７０ｋｇ／ｍ³）とする。内部配合ＣＳＧ１２のＣＳＧ示方配合は、粗骨材が８０ｍｍ以下の場合、水（９０〜１０５ｋｇ／ｍ³）・セメント（６０ｋｇ／ｍ³）・骨材（２，３９４〜２，４３２ｋｇ／ｍ³）とする。

次に、ＣＳＧ施工設備を図７〜図９に基づき説明する。なお、ＣＳＧダム１０では、ＣＳＧ混合設備としてコンクリートの混合でも実績のある混合装置（例えば、前田建設工業株式会社製ＭＹ−ＢＯＸ（登録商標））６を使用する。また、ＭＹ−ＢＯＸ６を使用する理由は、設備の特徴として混練り性能に優れている他に、混合に動力を使用しないことに加え、ベルコン速度を変化させることで、製造量を任意に設定できること、及び大量施工が可能であること等があげられる。

図７は、ＣＳＧ混合設備概要図を示し、図８は、図７に示すＣＳＧ混合設備主要機械の諸元を示す。更に、図９は、ＣＳＧダムで使用するＣＳＧ混合設備のＣＳＧ混合フロー図である。

ＣＳＧ混合は、図９のＣＳＧ混合フロー図に示すように行われる。すなわち、ＣＳＧ材料（８０ｍｍ以下）がＣＳＧ材投入ホッパー１に投入され、ベルトフィーダ２と供給コンベア（Ｎｏ．１）４を介してＭＹ−ＢＯＸ６に搬送される。そして、ＣＳＧ材料を搬送する途中で、セメントサイロ３からセメントがセメント定量供給設備５を経て供給コンベア（Ｎｏ．１）４に投入され、ＭＹ−ＢＯＸ６に搬送される。ＭＹ−ＢＯＸ６内のＣＳＧ材料及びセメントは、ＭＹ−ＢＯＸ６により水槽等供給設備７から供給される水分と共に混合される。混合されたＣＳＧは供給コンベア（Ｎｏ．２）８を介して製品ホッパー９に搬送される。なお、本実施の形態のＣＳＧダムでは、ＣＳＧの打設スケジュールから、製造能力を８０ｍ³／ｈに設定している。

次に、ＣＳＧダムの施工を説明する。
［ＣＳＧダムの基本施工サイクル］
本実施の形態のＣＳＧダムにおける１ｍの基本施工サイクルは、図１２に示すように、ＣＳＧの一層目設置（Ｓ１）、ＣＳＧのプレキャスト型枠の設置（Ｓ２）、ＣＳＧの二層目設置（Ｓ３）、保護遮水コンクリートの施工（Ｓ４）であり、Ｓ１からＳ４の基本施工サイクルを繰り返すことでＣＳＧを１ｍずつ施工する。

各工種間において、施工間隔の制限はないので、ＣＳＧの施工数量が日施工能力の半分程度であれば、１日目にＣＳＧの一層目（Ｓ１）とプレキャスト型枠（Ｓ２）を設置する。次に、翌２日目に２層目のＣＳＧ（Ｓ３）と保護遮水コンクリート（Ｓ４）を施工すれば、１サイクル２日間での施工が可能になる。

また、ＣＳＧの施工数量が日施工能力程度の場合でもそれぞれの作業に１日づつ掛かっても計４日で１サイクルを施工することができる。

理想の工程は、堤体を左右岸方向に２分割し、ＣＳＧの日平均施工量の２倍程度の能力を有する施工設備を設けることができれば、ＣＳＧ１層目（Ｓ１）とプレキャスト型枠設置（Ｓ２）、ＣＳＧ２層目（Ｓ３）と保護遮水コンクリート（Ｓ４）の２組の作業を２つのブロックで交互に行えば、理論上最速の施工が可能になる。

次に、ＣＳＧダムの施工スケジュールを説明する。
［ＣＳＧダムの施工スケジュール］
前述した基本施工サイクル（図１２参照）を基本とし、降雨や気象条件等の諸条件、及
び左右岸アバット部フーチングの施工等施工上の諸条件を勘案した場合の本実施の形態のＣＳＧダムの施工スケジュールを図１７に示す。

日平均施工量は、ＣＳＧが５１１．６ｍ³／日、保護遮水コンクリートが７０ｍ³／日、プレキャスト型枠設置が１１個／日である（図１３参照）。

現段階においては、着岩部の施工から、天端部の施工まで約１０ヶ月程度の後期を見込んでいるがフーチングの施工方法を工夫することで、最速施工（基本施工サイクル準拠）が可能になれば、工期短縮が可能となる。

保護遮水コンクリート１４のプレキャスト化は、図１０及び図１１に示す通りである。すなわち、従来考えられていた保護遮水コンクリート１４の施工は、スライドフォーム３０による方式であるため、アンカーボルト３３の引抜強度を確保するための養生が必要となり、１ｍのＣＳＧ２１，２２，２３を施工する場合、一般的に５日サイクルの施工となってしまう。従って、ＣＳＧ連続施工の利点を十分に発揮できない。

そこで、本実施の形態のＣＳＧダム１０の施工においては、保護遮水コンクリート１４の型枠３１（図１１参照）をプレキャスト構造とすることとした（図１２及び図１３参照）。これにより、金網型枠設置作業を省略でき、工程の短縮を図ると共に、コストの縮減を図ることができる。

次に、特殊振動プレートを用いた法肩締固め機について説明する。
［法肩締固め機の説明］
従来考えられていたＣＳＧ上流面の打ち止めは、金網型枠を用いて行うようになっている。しかし、この方法では、金網設置にかなりの時間を要するばかりではなく、金網付近の転圧も十分に行うことができない。また、階段状の施工となり、保護遮水コンクリートの食い込みも発生する。

そこで、既往の法面プレート（図１９の振動プレート）を図１４及び図１５に示す特殊振動プレート５０の形状に改造し、法肩の転圧が可能となる振動プレートを創案した。
すなわち、法肩締固め機は、バックホウ４０（図１８参照）のアーム４１に着脱自在な工具（アタッチメント）である特殊振動プレート５０を有している（図１６（ａ）参照）。特殊振動プレート５０は、ＣＳＧ（原位置コンクリート）を盛って形成した堤体１１の法面の肩部である法肩に押し当ててバックホウ４０の油圧力により締固める法肩締固め機である。

なお、特殊振動プレート５０は、図１５（ａ）の正面図及び図１５（ｂ）の側面図に示すように、ブラケット部５０ａと起振部５０ｂとから構成される。そして、ブラケット部５０ａはトップブラケット５１とボッタムブラケット５２を備えている。また、起振部５０ｂは、ベースプレート（転圧板）５３と油圧モータ５４とクッションプレート５５とロータ５６を備えている。

そして、特殊振動プレート５０のベースプレート（転圧板）５３は、堤体１１の上面１１ａと法面１１ｂに接地する所定角度を有する面形状に形成されている。このベースプレート（転圧板）５３の面形状は、上面１１ａと法面１１ｂの双方を法肩の頂部を中心として所定範囲を取り囲むと共に、同時に上面１１ａと法面１１ｂの双方を保持する形状に形成されている。

本実施の形態の法肩締固め機は、特殊振動プレート５０のベースプレート（転圧板）５３を法肩の頂部を中心として堤体１１の上面１１ａと法面１１ｂに同時に接地させて、バ
ックホウ４０の油圧力により堤体１１の上面１１ａと法面１１ｂを同時に加圧して締固めることができる。従って、堤体１１を施工する際、従来上面１１ａを締固めると発生した法面１１ｂの変形が、法肩締固め機を用いて同時に加圧して締固めることで、生じなくなり、法面１１ｂの崩れを修正する作業をする必要がないので、その分堤体１１の施工を短工期で、かつ低コストで完成させることができる。

なお、前述の実施の形態では堤体の上面と法面を同時に加圧して締固める場合で説明したが、本発明の法肩締固め機を用いた法肩締固め工法では、同時に加圧して締固める場合に限定されるものではなく、堤体の上面と法面双方を片方ずつ交互に加圧して締固めてもよい。

また、本発明の法肩締固め工法では、堤体の左右岸方向に２分割し、同時に加圧して締固めてもよい。

ＣＳＧダムの堤体応力図である。 ＣＳＧダムの沢処理工標準断面図である。 ＣＳＧダムの沢処理工縦断面図である。 ＣＳＧ材粒度分布図である。 ＣＳＧ材の密度、吸収率図である。 ＣＳＧ示方配合図である。 ＣＳＧ混合設備概要図である。 ＣＳＧ混合設備主要機械の諸元図である。 ＣＳＧダムで使用するＣＳＧ混合設備のＣＳＧ混合フロー図である。 スライドフォームを用いた場合の施工図である。 プレキャスト型枠を用いた場合の施工図である。 本実施の形態におけるＣＳＧダムの施工サイクル図である。 本実施の形態におけるＣＳＧ基本施工サイクル図である。 本実施の形態における特殊振動プレートによるＣＳＧ打ち止め工法の説明図である。 本実施の形態における特殊振動プレートの詳細図である。 特殊振動プレートをバックホウに装着する場合の説明図である。 ＣＳＧ施工スケジュール図である。 従来のＣＳＧ打ち止め工法の説明図である。 従来の振動プレートの詳細図である。

符号の説明

１ ＣＳＧ材投入ホッパー
２ ベルトフィーダ
３ セメントサイロ
４ 供給コンベア（Ｎｏ．１）
５ セメント定量供給設備
６ ＭＹ−ＢＯＸ
７ 供給設備
８ 供給コンベア（Ｎｏ．２）
９ 製品ホッパー
１０ ＣＳＧダム
１１ 堤体
１２ 内部配合ＣＳＧ
１３ 富配合ＣＳＧ
１４ 保護遮水コンクリート
１５ 止水部コンクリート
２１，２２，２３ ＣＳＧ
３０ スライドフォーム
３１ プレキャスト型枠
４０ バックホウ
４１ アーム
５０ 特殊振動プレート
６０ 渋滞の振動プレート

Claims (8)

1. 原位置コンクリートを盛って形成した堤体の法面の肩部である法肩を締固める工法であって、
   前記堤体の上面と法面の双方を、前記肩部の頂部を中心として所定範囲を取り囲むように、同時に保持しながら、加圧する法肩締固め工法。
2. 前記堤体の上面と法面を同時に加圧する、あるいは双方を片方ずつ交互に加圧する請求項１に記載の法肩締固め工法。
3. 前記堤体の左右岸方向に２分割し、同時に加圧する請求項１又は２に記載の法肩締固め工法。
4. 前記堤体は、原位置コンクリートを盛って形成したダム用の堤体である請求項１〜３の何れかに記載の法肩締固め工法。
5. 前記堤体の端部はコンクリートが打設されて保護遮水コンクリート部が形成され、
   前記原位置コンクリートと前記保護遮水コンクリート部が段階的に積み重ねられて施工される請求項１〜４の何れかに記載の法肩締固め工法。
6. 前記コンクリートを打設する端部は、前記保護遮水コンクリート部をプレキャスト構造で施工する請求項５に記載の法肩締固め工法。
7. 前記プレキャスト構造には、前記保護遮水コンクリート部を形成するプレキャスト型枠を使用する請求項６に記載の法肩締固め工法。
8. バックホウに着脱自在な工具を有し、前記工具を原位置コンクリートを盛って形成した堤体の法面の肩部である法肩に押し当てて前記バックホウの油圧力により締固める法肩締固め機であって、
   前記堤体の上面と法面に接地する前記工具側の面形状が、上面と法面の双方を前記法肩の頂部を中心として所定範囲を取り囲むと共に、同時に上面と法面の双方を保持する形状であることを特徴とする法肩締固め工法に使用する法肩締固め機。

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