JP2018104893A - 放水路の施工方法、水中における曲部付管体の支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 曲部付管体を精度よく設置して、容易に放水路を施工することが可能な放水管の施工方法等を提供する。
【解決手段】 ガイド杭２３を掘削基盤１３に打設した後、仮杭２１の上端は、水上に露出する。したがって、仮杭２１の上端位置を陸上から計測することで、ガイド杭２３の位置と、打設深さとを正確に知ることができる。次に、曲部付管体構造体２７を吊降ろし、掘削基盤１３上に設置する。曲部付管体構造体２７は、曲部付管体２９と、曲部付管体２９の受け台３１とが一体化されたものである。曲部付管体構造体２７の下部には、嵌合部３３が設けられる。嵌合部３３は、ガイド杭２３の位置に応じた位置に設けられる凹部である。すなわち、曲部付管体構造体２７は、ガイド杭２３と嵌合部３３とを嵌合させて、掘削基盤１３上に設置される。
【選択図】図７

Description

本発明は、水中における放水路の施工方法等に関するものである。

発電所等からの放水を行うための水中の放水管としては、曲部付の管体と横坑とを接続する方法が提案されている（例えば特許文献１）。

特開２００４−１０８０７８号公報

しかしながら、曲部付管体と横坑とを接続するためには、曲部付管体を精度よく設置する必要がある。しかし、水中において、曲部付管体を精度よく設置する作業は容易ではない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、曲部付管体を精度よく設置して、容易に放水管を施工することが可能な放水路の施工方法等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために第１の発明は、水中において横坑と曲部付管体とが接合される放水管の施工方法であって、水中に鋼管矢板井筒を構築する工程と、前記鋼管矢板井筒の内部を掘削し、掘削基盤を施工する工程と、前記掘削基盤に所定数のガイド杭を打設する工程と、前記曲部付管体と、前記曲部付管体の受け台とが一体化された曲部付管体構造体を吊降ろし、前記曲部付管体構造体の下部に設けられた嵌合部を前記ガイド杭に嵌合させて、前記曲部付管体構造体を前記掘削基盤上に設置する工程と、前記曲部付管体の周囲に中詰材を充填する工程と、前記曲部付管体のバルクヘッド部と前記横坑とを接続する工程と、を具備することを特徴とする放水路の施工方法である。

前記ガイド杭は、少なくとも３本配置され、少なくとも１本の前記ガイド杭を前記バルクヘッド部側に配置し、他の前記ガイド杭を、前記バルクヘッド部から離れた位置に配置することが望ましい。

それぞれの前記ガイド杭の設置位置を位置決めするための水中導材が一体で構成され、前記水中導材が水中において、前記鋼管矢板井筒に固定され、前記水中導材と対応する位置の気中に、前記ガイド杭の設置位置を位置決めするための気中導材が配置され、前記ガイド杭は、前記気中導材および前記水中導材によって位置決めされた位置に打設されてもよい。

複数の前記ガイド杭を配置し、それぞれの前記ガイド杭の前記掘削基盤からの長さが異なることが望ましい。

前記中詰材は、水中不分離性セメントミルクであり、ＪＩＳ Ｒ５２０１によるフロー値が３２０〜３８０ｍｍで、単位体積重量が、掘削した地盤の単位体積重量以下であることが望ましい。

前記中詰材の水中不分離性セメントミルクの練り混ぜ水の一部に海水が用いられてもよい。

前記曲部付管体構造体の上部には、複数の視準棒が接合され、前記視準棒の位置を陸上から計測することで、前記曲部付管体構造体の設置位置を確認してもよい。

第１の発明によれば、まずガイド杭を打設し、ガイド杭に曲部付管体構造体の嵌合部を嵌合させることで、容易に曲部付管体を精度よく設置することができる。このため、曲部付管体と横坑とを精度よく接続することができる。

この際、３本以上のガイド杭を配置することで、より確実に精度よく曲部付管体を設置することができる。この際、一本のガイド杭がバルクヘッド部側に配置されるため、ヘッド部の位置精度を高くすることができる。

また、ガイド杭を設置する際に、水中導材および気中導材を用いることで、ガイド杭の位置精度を確保することができる。

また、それぞれのガイド杭の長さを変えることで、それぞれのガイド杭が同時に嵌合部に嵌合せず、順次嵌合させることができる。このため、ガイド杭を嵌合部に嵌合させることが容易である。

また、中詰材のフロー値を適切にすることで、曲部付管体の外周であって、鋼材からなる曲部付管体構造体の内部への中詰材の充填が容易である。また、中詰材の単位体積重量が、掘削した地盤よりも小さければ、杭基礎が不要であり、直接基礎とすることができる。

また、セメントミルクの練り混ぜ水の一部に海水を用いることで、海上においてセメントミルクを練り混ぜる際に用いるための水槽を減らすことができる。また、海水を用いることで、プラント台船上でセメントミルクを容易に練り混ぜることができる。

また、視準棒を測定して曲部付管体の位置を把握することで、曲部付管体の位置精度を確保することができる。

第２の発明は、水中における曲部付管体の支持構造であって、鋼管矢板井筒の内部の基盤に打設されたガイド杭と、前記ガイド杭の上部に配置された、曲部付管体と、前記曲部付管体の受け台とが一体化された曲部付管体構造体と、前記曲部付管体の外周に充填された中詰材と、を具備し、前記曲部付管体構造体は、前記曲部付管体構造体の下部に設けられた嵌合部と前記ガイド杭が嵌合しており、前記中詰材は、水中不分離性セメントミルクであり、ＪＩＳ Ｒ５２０１によるフロー値が３２０〜３８０ｍｍで、単位体積重量が、掘削した地盤の単位体積重量以下であることを特徴とする水中における曲部付管体の支持構造である。

第２の発明によれば、精度よく曲部付管体の支持構造を得ることができる。

本発明によれば、曲部付管体を精度よく設置して、容易に放水路を施工することが可能な放水管の施工方法等を提供することができる。

放水路の施工方法を示す図。 放水路の施工方法を示す図。 放水路の施工方法を示す図。 水中導材１７を示す平面図。 放水路の施工方法を示す図。 放水路の施工方法を示す図。 放水路の施工方法を示す図。 放水路の施工方法を示す図。 放水路の施工方法を示す図。 レグ３の下端近傍の概念図。 放水路５０を示す図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、放水路の施工方法を示す図である。まずは、自己昇降式作業台船１を施工場所まで曳船等で曳航する。なお、自走式の自己昇降式作業台船１であってもよい。自己昇降式作業台船１は、図示を省略するジャッキを用いて、レグ３に沿って架台５を昇降させることができる。したがって、レグ３を海底１１に固定して、架台５を海上に設置することができる。

架台５上には、クレーン７が設置される。クレーン７を用いて鋼管矢板９を打設することができる。鋼管矢板９は、例えば、クレーン７で水中バイブロハンマを吊下げ、水中バイブロハンマによって、海底１１の矢板設置予定位置に打ち込まれる。複数の鋼管矢板９を例えば円形に配置することで、水中に鋼管矢板井筒を構築する。

次に、図２に示すように、鋼管矢板井筒９ａの内部を掘削し、掘削基盤１３を施工する。この際、まず、鋼管矢板井筒９ａの内部を、腹起し１５の下端レベルまで掘削し、必要に応じて鋼管矢板井筒９ａの内部に腹起し１５を設置する。腹起し１５を設置した後、掘削基盤１３まで地盤を掘削する。なお、以下の図においては、腹起し１５については図示を省略する。

次に、図３に示すように、鋼管矢板井筒９ａの下部近傍であって、掘削基盤１３の上方に、水中導材１７を設置する。図４は、水中導材１７を示す平面図である。水中導材１７は、設置するガイド杭の本数に対応した数のガイド部１７ａを有する。図示した例では、ガイド部１７ａが三カ所配置される。ガイド部１７ａは、略等間隔に鋼管矢板井筒９ａの内面近傍に配置される。

ガイド部１７ａ同士は互いに連結されており、水中で、鋼管矢板井筒９ａの内面に溶接等で固定される。なお、水中導材１７は、あらかじめ一体化されており、ガイド部１７ａの同士の連結は、陸上で行われる。

次に、図５に示すように、水中導材１７の配置に対応する位置の気中に、気中導材１９を配置する。すなわち、水中導材１７のガイド部１７ａと架台５に設けられる気中導材１９とが鉛直方向に一直線上になるように気中導材１９を配置する。

この状態で上部に仮杭２１があらかじめ接合されたガイド杭２３をクレーン７で吊り上げて、気中導材１９と水中導材１７とで位置決めされた所定の位置に吊り下ろす。さらに、杭打ち船から、ガイド杭２３を掘削基盤１３に打設する。以上により、所定数のガイド杭２３を、掘削基盤１３の所定の位置に打設することができる。このように、気中導材１９と水中導材１７を用いることで、ガイド杭２３を所定の位置に正確にまっすぐに設置することができる。

なお、ガイド杭２３を掘削基盤１３に打設した後、仮杭２１の上端は、水上に露出する。したがって、仮杭２１の上端位置を陸上から計測することで、ガイド杭２３の位置と、打設深さとを正確に知ることができる。なお、ガイド杭２３の設置が完了した後は、仮杭２１は、撤去される。

次に、図６に示すように、ガイド杭２３の上端に蓋２５を配置する。この際、必要に応じて、それぞれのガイド杭２３を所定の長さに切断する。蓋２５は、切断によって生じるガイド杭２３上部の凹凸を覆うとともに、ガイド杭２３の上端に平坦部を形成するものである。

ここで、複数のガイド杭２３は、それぞれ掘削基盤１３からの長さが異なるように設置される。前述したように、各ガイド杭２３の打設深さは、仮杭２１によって計測されているため、ガイド杭２３の上部の所定長さを切断することで、掘削基盤１３からの長さを正確に調整することができる。

なお、ガイド杭２３は、少なくも３本配置することが望ましい。この場合、３本のガイド杭２３の高さをすべて変えることが望ましい。ガイド杭２３を設置した後には、水中導材１７が必要に応じて撤去される。

次に、図７に示すように、曲部付管体構造体２７を吊降ろし、掘削基盤１３上に設置する。曲部付管体構造体２７は、曲部付管体２９と、曲部付管体２９の受け台３１とが一体化されたものである。曲部付管体２９は、一方の端部が上方に向けて形成され、他方の端部が略垂直に曲がって略水平方向に向けて形成される。すなわち、曲部付管体構造体２７の側方に向けて、曲部付管体２９の端部が配置され、当該端部にはバルクヘッド部２９ａが設けられる。バルクヘッド部２９ａは、横坑と接続される部位である。

曲部付管体構造体２７の下部には、嵌合部３３が設けられる。嵌合部３３は、ガイド杭２３の位置に応じた位置に設けられる凹部である。すなわち、曲部付管体構造体２７は、ガイド杭２３と嵌合部３３とを嵌合させて、掘削基盤１３上に設置される。

ここで、嵌合部３３の深さは、対応するガイド杭２３の長さに応じて設定される。すなわち、長いガイド杭２３が嵌合する嵌合部３３は、ガイド杭２３の長さに応じて深さが深く、短いガイド杭２３が嵌合する嵌合部３３は、ガイド杭２３の長さに応じて深さが浅い。

ガイド杭２３の長さが互いに異なるため、曲部付管体構造体２７を吊り下ろす際、ガイド杭２３と嵌合部３３との嵌合が、それぞれ別々のタイミングで行われる。このため、位置合わせが容易である。なお、嵌合部３３の下端は、テーパ上に拡開されているため、位置決めが容易である。

なお、複数のガイド杭２３の内の一本は、バルクヘッド部２９ａ側に配置し、他のガイド杭２３を、バルクヘッド部２９ａから離れた位置に配置することが望ましい。このようにすることで、バルクヘッド部２９ａの位置を正確に位置決めすることができる。

さらに、深い嵌合部３３の径を大きくし、短い嵌合部３３の径を小さくすることで、最初に嵌合するガイド杭２３と嵌合部３３とで位置を粗く決め、最後に挿入されるガイド杭２３と嵌合部３３によって、より正確な位置決めを行うこともできる。この場合、最もガイド杭２３と嵌合部３３との嵌合の精度の高い部位を、バルクヘッド部２９ａの位置に配置することが望ましい。

なお、曲部付管体構造体２７の上部には、複数の視準棒３７が接合される。視準棒３７の位置を陸上から計測することで、曲部付管体構造体２７の設置位置および姿勢を確認することができる。

図８に示すように、完全に曲部付管体構造体２７を掘削基盤１３上に設置した状態で、ガイド杭２３の上端（蓋２５の上面）が、嵌合部３３の天面と接触する。したがって、ガイド杭２３は、曲部付管体構造体２７の支持部材としても機能する。なお、完全に曲部付管体構造体２７を掘削基盤１３上に設置すると、視準棒３７は撤去される。

曲部付管体構造体２７には、計測管３５が配置される。計測管３５の一端は、曲部付管体２９のバルクヘッド部２９ａ近傍に接合される。計測管３５の下端（バルクヘッド部２９ａ）には、計測基準が配置される。また、計測管３５の上部には、管体３９が接続される。

管体３９の上端は、気中に露出する。架台５には、計測器４１が配置される。管体３９および計測管３５の内部の水を排水し、管体３９の上方から、計測器４１によって、管体３９および計測管３５の下方の計測基準を計測することが可能である。この際、管体３９は、架台５等とは接触しない。このため、管体３９が、波などの影響で多少動いたとしても、計測器４１がその影響を受けないため、計測基準の位置を正確に把握することができる。

また、計測器４１の位置を陸上から計測することで、より詳細に、曲部付管体２９のバルクヘッド部２９ａの位置を把握することができる。完全に曲部付管体２９のバルクヘッド部２９ａの位置が把握されたのち、管体３９は撤去される。

次に、図９に示すように、曲部付管体２９の周囲に、中詰材４３を充填する。中詰材４３は、水中不分離性セメントミルクであり、ＪＩＳ Ｒ５２０１によるフロー値が３２０〜３８０ｍｍであることが望ましい。このようにすることで、鋼材からなる受け台３１の内部に中詰材４３を容易に充填することができる。

また、中詰材４３の単位体積重量は、掘削した地盤の単位体積重量以下であることが望ましい。すなわち、中詰材４３を充填した際に、掘削基盤１３にかかる荷重が、掘削前の状態と比較して過剰に大きくならなければ、中詰材４３が充填された曲部付管体構造体２７を支持する際に、基礎杭が不要である。したがって、施工が容易となる。なお、セメントミルクの単位体積重量の調整には、例えば、フライアッシュ（石炭灰）などが用いられる。また、セメントミルクの単位体積重量としては、例えば、１５００ｋｇ／ｍ^３以下である。

なお、中詰材４３の水中不分離性セメントミルクの練り混ぜ水の一部には海水が用いられる。このようにすることで、海上に多量の清水を運搬して貯蔵する必要がない。このようにすることで、海上プラント上で、セメントミルクを練り混ぜて、中詰材４３として使用することができる。なお、不分離剤は、清水を用いてスラリーとして投入することが望ましい。清水の方が、長時間スラリーの品質を保持できるためである。

以上により、曲部付管体の支持構造４７の施工が完了する。次に、自己昇降式作業台船１を移動させる。この際、レグ３を海底１１から引き抜くが、軟弱地盤に設置する際には、レグ３が海底１１に深く陥入される。このため、レグ３と海底１１とが密着し、レグ３の引き抜きが困難となる場合がある。

本実施形態では、図１０に示すように、レグ３に沿って、あらかじめジェット配管４５を配置しておき、レグ３を引き抜く際には、レグ３の下端近傍にジェットを噴射する。このようにすることで、特にレグ３の下端面と地盤とが縁切りされて、レグ３の引き抜き抵抗を削減することができる。

その後、図１１に示すように、曲部付管体２９に横坑５３を接続する。横坑５３は、シールド工法等の公知の方法で構築される。例えば、曲部付管体２９の端部（バルクヘッド部２９ａ）を、コンクリートが充填されたさや管と隔壁とで構成し、シールドトンネル等の横坑５３をさや管まで構築する。その後、さや管と横坑５３とを連結することで、曲部付管体２９に横坑５３が接続される。

このように、曲部付管体２９にシールド工法等の公知の方法で構築した横坑５３を接続することで、横坑５３と曲部付管体２９とが接続された放水路５０が施工される。なお、曲部付管体２９の上部には、放水口５１が設置される。また、横坑５３の他端は立坑５５と接続され、発電所５７からの排水を放水することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、極めて精度よく曲部付管体２９を設置することが可能であるため、横坑５３との接続が容易である。また、中詰材４３の単位体積当たりの重量が小さいため、基礎杭が不要であり、作業が容易である。

なお、放水路５０は、発電所５７以外にも、工場等の取放水口等を構築する場合に用いることができる。また、海底１１に放水路５０を構築したが、同様の方法で湖沼や河川等の水底に構築してもよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………自己昇降式作業台船
３………レグ
５………架台
７………クレーン
９………鋼管矢板
９ａ………鋼管矢板井筒
１１………海底
１３………掘削基盤
１５………腹起し
１７………水中導材
１７ａ………ガイド部
１９………気中導材
２１………仮杭
２３………ガイド杭
２５………蓋
２７………曲部付管体構造体
２９………曲部付管体
２９ａ………バルクヘッド部
３１………受け台
３３………嵌合部
３５………計測管
３７………視準棒
３９………管体
４１………計測器
４３………中詰材
４５………ジェット配管
４７………曲部付管体の支持構造
５０………放水路
５１………放水口
５３………横坑
５５………立坑
５７………発電所

Claims (8)

1. 水中において横坑と曲部付管体とが接合される放水路の施工方法であって、
   水中に鋼管矢板井筒を構築する工程と、
   前記鋼管矢板井筒の内部を掘削し、掘削基盤を施工する工程と、
   前記掘削基盤に所定数のガイド杭を打設する工程と、
   前記曲部付管体と、前記曲部付管体の受け台とが一体化された曲部付管体構造体を吊降ろし、前記曲部付管体構造体の下部に設けられた嵌合部を前記ガイド杭に嵌合させて、前記曲部付管体構造体を前記掘削基盤上に設置する工程と、
   前記曲部付管体の周囲に中詰材を充填する工程と、
   前記曲部付管体のバルクヘッド部と前記横坑とを接続する工程と、
   を具備することを特徴とする放水路の施工方法。
2. 前記ガイド杭は、少なくとも３本配置され、
   少なくとも１本の前記ガイド杭を前記バルクヘッド部側に配置し、他の前記ガイド杭を、前記バルクヘッド部から離れた位置に配置することを特徴とする請求項１記載の放水路の施工方法。
3. それぞれの前記ガイド杭の設置位置を位置決めするための水中導材が一体で構成され、前記水中導材が水中において、前記鋼管矢板井筒に固定され、前記水中導材と対応する位置の気中に、前記ガイド杭の設置位置を位置決めするための気中導材が配置され、前記ガイド杭は、前記気中導材および前記水中導材によって位置決めされた位置に打設されることを特徴とする請求項２記載の放水路の施工方法。
4. 複数の前記ガイド杭を配置し、それぞれの前記ガイド杭の前記掘削基盤からの長さが異なることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の放水路の施工方法。
5. 前記中詰材は、水中不分離性セメントミルクであり、ＪＩＳ Ｒ５２０１によるフロー値が３２０〜３８０ｍｍで、単位体積重量が、掘削した地盤の単位体積重量以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の放水路の施工方法。
6. 前記中詰材の水中不分離性セメントミルクの練り混ぜ水の一部に海水が用いられることを特徴とする請求項５記載の放水路の施工方法。
7. 前記曲部付管体構造体の上部には、複数の視準棒が接合され、
   前記視準棒の位置を陸上から計測することで、前記曲部付管体構造体の設置位置を確認することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の放水路の施工方法。
8. 水中における曲部付管体の支持構造であって、
   鋼管矢板井筒の内部の基盤に打設されたガイド杭と、
   前記ガイド杭の上部に配置された、曲部付管体と、前記曲部付管体の受け台とが一体化された曲部付管体構造体と、
   前記曲部付管体の外周に充填された中詰材と、
   を具備し、
   前記曲部付管体構造体は、前記曲部付管体構造体の下部に設けられた嵌合部と前記ガイド杭が嵌合しており、
   前記中詰材は、水中不分離性セメントミルクであり、ＪＩＳ Ｒ５２０１によるフロー値が３２０〜３８０ｍｍで、単位体積重量が、掘削した地盤の単位体積重量以下であることを特徴とする水中における曲部付管体の支持構造。
   

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