JP4236959B2

JP4236959B2 - 堤体コンクリート掘削方法

Info

Publication number: JP4236959B2
Application number: JP2003064536A
Authority: JP
Inventors: 久人田中; 郁郎甚内; 文昭金谷; 芳久石田
Original assignee: Kajima Corp; Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Kajima Corp; Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2023-03-11
Also published as: JP2004270355A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、堤体コンクリート掘削方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダムの堤体を掘削し、取水口を設けて発電設備を増設する場合がある（例えば、特許文献１参照）。堤体コンクリート貫通掘削工法には、（１）自由断面掘削機等による直接掘削工法と、（２）掘削部分の外周を連続孔で縁切りしてから油圧ブレーカ等で破砕する工法に大別される。（１）は、自由断面掘削機を使用して、１段階で平滑な掘削面を仕上げる施工方法である。（２）は２段階で掘削を行う方法である。いずれの施工工法を用いるかは、掘削断面積や、ダムコンクリートの強度・骨材の性状等から決定される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−８８０４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（１）の工法では、ダムコンクリートや骨材が高強度の場合には、施工効率が著しく低下する。また、一般にダム貫通部掘削は施工長さが短いため、機械費が割高となり、経済的でない。
【０００５】
（２）の工法は、コンクリートや骨材が高強度でも掘削可能で、掘削機械も汎用機を使用できるため、（１）に比べて経済性が高い。しかし、縁切り工のために掘削仕上がり面が不陸となり、水密性が要求されるコンクリート充填等の後工程において、空隙を生じる可能性が高い。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、堤体コンクリート貫通掘削から掘削壁面仕上げを効率的かつ経済的に行い、ダムコンクリートや骨材が高強度の場合にも掘削仕上がり面が平滑となる堤体コンクリート掘削方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、ダムの堤体コンクリートに孔を掘削する方法であって、ダムの堤内側面に、孔計画位置まで達する仮締切を設け、孔計画位置の堤内側面を遮水する工程（ａ）と、クラックを発生させずに、孔計画位置の外周部付近に、掘削開始位置が孔計画位置より内側で、尻位置が孔計画位置付近に位置し、互いに接する複数の小径単一孔からなる第１の連続孔を削孔する工程（ｂ）と、クラックを発生させずに、前記孔計画位置の内部に、水平に形成され、互いに接する複数の小径単一孔からなる第２の連続孔を削孔する工程（ｃ）と、前記第１の連続孔および前記第２の連続孔によって縁切りされたコンクリートを破砕して前記孔を形成する工程（ｄ）と、前記孔内の軸方向の凹凸を除去する工程（ｅ）と、前記孔内の周方向の凹凸を除去する工程（ｆ）と、を具備することを特徴とする堤体コンクリート掘削方法である。
【０００８】
前記工程（ｄ）と前記工程（ｅ）は、例えば、油圧ブレーカを用いて行われる。
【０００９】
前記工程（ｆ）は、例えば、前記油圧ブレーカと同じベースマシンを使用したツインヘッダを用いて行われる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、堤体コンクリート３の断面図、図２は、堤体コンクリート３に孔１９を掘削する工程を示す図である。図２は、図１のＡに示す部分において、孔１９の掘削を開始した際の状態を示す。
【００１３】
実施の形態では、稼動中のダム１において、増設水圧鉄管設置用の矩形断面の孔１９を掘削する場合について説明する。堤体コンクリート３の孔計画位置１１に孔１９を掘削する際には、図１に示すように、堤内側面７側に仮締切９が設置される。そして、孔計画位置１１の堤内側面７側を遮水した状態で、図２に示すように、堤外側面５側から孔１９を掘削していく。
【００１４】
図３は、掘削面２１付近の孔１９の軸方向の拡大断面図、図４は、掘削面２１の立面図を示す。図３は、図４のＣ−Ｃによる断面図である。図４は、図３の矢印Ｂに示す方向から見た図である。
【００１５】
孔１９を掘削する際には、図２、図３に示すように、まず、油圧ジャンボ１３（図２）等を用いて、第１の連続孔である外周連続孔１５を掘削する。外周連続孔１５の削孔工法には、鉄筋などの異物に対しても削孔可能な単一孔削孔工法を採用するのが好ましい。
【００１６】
図４に示すように、外周連続孔１５は、孔計画位置１１の外周部分に掘削された複数の小径の孔で構成される。外周連続孔１５によって、孔計画位置１１のコンクリートは、堤体コンクリート３本体から縁切りされる。また、孔計画位置１１のコンクリートを破砕する際の振動や衝撃が低減される。
【００１７】
図３、図４に示すように、外周連続孔１５を構成する複数の小径の孔は、尻位置２３が掘削開始位置よりも外側に配置されるように、斜めに削孔される。外周連続孔１５の掘削開始位置（掘削面２１での孔の位置）は、孔１９の最終的な壁面２４ｂ（図６）よりも内周側に位置する。外周連続孔１５の尻位置２３は、孔１９の最終的な壁面２４ｂ付近に位置する。
【００１８】
次に、図２、図３に示すように、第２の連続孔である芯抜連続孔１７を孔計画位置１１の断面内に掘削する。芯抜連続孔１７は、孔計画位置１１のコンクリート断面内に水平方向に削孔された４本の芯抜連続孔１７ａと、中心縦方向に削孔された１本の芯抜連続孔１７ｂからなる。芯抜連続孔１７は、外周連続孔１５と同様の掘削機、削孔工法を用いて掘削される。
【００１９】
芯抜連続孔１７ａ、芯抜連続孔１７ｂは、水平に削孔された複数の小径の孔で構成される。芯抜連続孔１７ａ、芯抜連続孔１７ｂによって、外周連続孔１５によって縁切りされた孔計画位置１１のコンクリートは、複数のブロック２５に分割される。芯抜連続孔１７は、孔計画位置１１の堤体コンクリート３の破砕効率を向上させるためのものである。
【００２０】
図５は、孔掘削位置１１のコンクリートを破砕する工程を示す図である。外周連続孔１５、芯抜連続孔１７を掘削して孔計画位置１１のコンクリートを複数のブロック２５に分割した後、図５に示すように、油圧ブレーカ２７を用いて各ブロック２５を破砕する。そして、コンクリートガラをホイルローダ（図示せず）等を用いて孔１９の外に搬出する。
【００２１】
図６は破砕終了後の孔１９の軸方向の断面図、図７は一次壁面仕上げ後の孔１９の周方向の断面図、図８は二次壁面仕上げ後の孔１９の周方向の断面図を示す。図７は、図６に示すＤ−Ｄによる断面図、図８は、図６に示すＥ−Ｅによる断面図である。
【００２２】
ブロック２５を破砕し、図６に示すように孔１９を形成した後、一次壁面仕上げとして、孔１９の壁面２４の軸方向の凹凸を除去する。壁面２４の軸方向の凹凸とは、外周連続孔１５を斜めに掘削したことにより生じた不陸である。この不陸部の掘削には、ブロック２５の破砕に用いた油圧ブレーカ２７（図５）を用いる。
【００２３】
一次壁面仕上げを行った後、図６、図７に示すように、壁面２４ａには、孔１９の周方向の凹凸のみが残る。一次壁面仕上げにより、外周連続孔１５の掘削やブロック２５の破砕によって緩んだ堤体コンクリート３の不良部は、確実に除去される。
【００２４】
次に、二次壁面仕上げとして、図７に示す孔１９の壁面２４ａの周方向の凹凸を除去する。この凹凸の除去には、ツインヘッダ（図示せず）を用いる。ツインヘッダ（図示せず）には、ブロック２５の破砕や一次壁面仕上げに用いた油圧ブレーカ２７と同じベースマシンを用いることができる。二次壁面仕上げを行った後、図６、図８に示すように、壁面２４ｂは平滑となる。
【００２５】
孔１９は、孔計画位置１１において、外周連続孔１５、芯抜連続孔１７の掘削、ブロック２５の破砕、一次壁面仕上げ、二次壁面仕上げの各工程を複数サイクル繰り返すことにより形成される。外周連続孔１５や芯抜連続孔１７の１サイクルの削孔長、有効掘削長は、例えば、それぞれ１．１ｍ、１．０ｍとする。
【００２６】
このように、本実施の形態では、外周連続孔１５を削孔し、孔計画位置１１のコンクリートと堤体コンクリート３本体との縁切りをする。そして、芯抜連続孔１７を削孔し、縁切りされた孔計画位置１１のコンクリートを複数のブロック２５に分割する。掘削部分をブロック２５に分割することにより、堤体コンクリート３や骨材が高強度の場合にも、破砕による振動を低減し、短時間で効率的に孔１９を掘削することができる。
【００２７】
また、ブロック２５の破砕と壁面２４の仕上げの２段階施工を、同一の汎用機械の機械構成を変えて行うので、経済的に貫通掘削を実施できる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、堤体コンクリート３に矩形の孔１９を掘削する場合について説明したが、同様の掘削方法で、他の形状の孔も掘削できる。１本の孔の断面形状を必要に応じて変化させる場合もある。掘削機械の構成を変えることによって、様々な断面規模の掘削に対応できる。
【００２９】
また、孔計画位置１１に、図４に示すように４本の水平方向の芯抜連続孔１７ａ、１本の垂直方向の芯抜連続孔１７ｂを掘削したが、芯抜連続孔の配置や設置数はこれに限らない。芯抜連続孔は、孔１９の掘削断面の形状や大きさ、堤体コンクリート３の強度等を考慮して、効率的な数や配置を決定する。
【００３０】
さらに、図８に示す二次壁面仕上げは、経済性と作業効率を向上させるため、コンクリート充填時の水密性を確保するために必要な施工範囲に限定して行ってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、堤体コンクリート貫通掘削から掘削壁面仕上げを効率的かつ経済的に行い、ダムコンクリートや骨材が高強度の場合にも掘削仕上がり面が平滑となる堤体コンクリート掘削方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】堤体コンクリート３の断面図
【図２】堤体コンクリート３に孔１９を掘削する工程を示す図
【図３】掘削面２１付近の孔１９の軸方向の拡大断面図
【図４】掘削面２１の立面図
【図５】孔掘削位置１１のコンクリートを破砕する工程を示す図
【図６】破砕終了後の孔１９の軸方向の断面図
【図７】一次壁面仕上げ後の孔１９の周方向の断面図
【図８】二次壁面仕上げ後の孔１９の周方向の断面図
【図９】堤体コンクリート３の断面図
【符号の説明】
１………ダム
３………堤体コンクリート
１１………孔計画位置
１５………外周連続孔
１７………芯抜連続孔
１９………孔
２３………外周連続孔１５の尻位置
２４、２４ａ、２４ｂ………壁面
２５………ブロック
２７………油圧ブレーカ

Claims

ダムの堤体コンクリートに孔を掘削する方法であって、
ダムの堤内側面に、孔計画位置まで達する仮締切を設け、孔計画位置の堤内側面を遮水する工程（ａ）と、
クラックを発生させずに、孔計画位置の外周部付近に、掘削開始位置が孔計画位置より内側で、尻位置が孔計画位置付近に位置し、互いに接する複数の小径単一孔からなる第１の連続孔を削孔する工程（ｂ）と、
クラックを発生させずに、前記孔計画位置の内部に、水平に形成され、互いに接する複数の小径単一孔からなる第２の連続孔を削孔する工程（ｃ）と、
前記第１の連続孔および前記第２の連続孔によって縁切りされたコンクリートを破砕して前記孔を形成する工程（ｄ）と、
前記孔内の軸方向の凹凸を除去する工程（ｅ）と、
前記孔内の周方向の凹凸を除去する工程（ｆ）と、
を具備することを特徴とする堤体コンクリート掘削方法。
前記工程（ｄ）および前記工程（ｅ）では、油圧ブレーカを用いることを特徴とする請求項１記載の堤体コンクリート掘削方法。
前記工程（ｆ）では、前記油圧ブレーカと同じベースマシンを使用したツインヘッダを用いることを特徴とする請求項２記載の堤体コンクリート掘削方法。