JP4299207B2 - Drilling method of dam body - Google Patents
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Description
本発明は、ダム堤体に貫通孔を削孔して流路を設ける削孔方法に関する。 The present invention relates to a drilling method for forming a flow path by drilling a through hole in a dam dam body.
近年、既設ダムに取水設備や放流設備等を増設したり改良したりする、既設ダムの再開発が進められている。このような再開発を行う場合には、ダム堤体の作業場周辺の水域を仮締切しなければならない。しかしダムの水深は極めて深いため、鋼矢板を水底地盤に打ち込んで矢板壁を構築する従来の工法では、大きな水圧に耐えることができなかった。 In recent years, redevelopment of existing dams has been promoted by adding or improving intake facilities and discharge facilities to existing dams. In such redevelopment, the water area around the dam dam body work area must be temporarily closed. However, because the water depth of the dam is extremely deep, the conventional method of building a sheet pile wall by driving steel sheet piles into the bottom of the bottom of the dam could not withstand a large water pressure.
そこで、例えばH形の矢板を水底地盤に連続的に打ち込んで半筒状の二重矢板壁を構築し、この二重矢板壁内にコンクリートを打設して止水壁とする仮締切構造が考えられている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、ダムの水深は極めて深いため、特許文献1の方法では水底地盤から水面上まで達する巨大な止水壁を設けるために大量の鋼材及びコンクリートが必要となり工事費用がかさみ、また工事終了後には止水壁を撤去するため廃棄費用がかさむという問題があった。
However, since the water depth of the dam is extremely deep, the method of
また、作業を開始するためには止水壁内部を排水する必要があり、さらに貫通孔の上流側の開口の予定位置に堆砂が堆積している場合には、堆砂よりも深く鋼矢板を打ち込み、止水壁内部の堆砂を除去する必要があり、工期が長くなるという問題があった。 In addition, in order to start work, it is necessary to drain the inside of the water blocking wall, and when sediment is accumulated at the planned position of the opening upstream of the through hole, the steel sheet pile is deeper than the sediment. There was a problem that the construction period was long because it was necessary to remove the sediment inside the water blocking wall.
本発明の課題は、安価な仮締切を形成し、ダム堤体の削孔にかかるコストを低減することができるダム堤体の削孔方法を提供することである。 The subject of this invention is providing the drilling method of a dam dam body which can form the cheap temporary deadline and can reduce the cost concerning the drilling of a dam dam body.
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、ダム堤体10の削孔方法であって、ダム堤体10の上流側面と接する部分の堆砂2を地盤改良する工程と、ダム堤体10の上流側面と堆砂の地盤改良部分3との間にグラウト材を充填する工程と、下流側から堆砂2の地盤改良部分3に向かってダム堤体10を削孔し貫通孔を形成する工程とからなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention described in
請求項1に記載の発明によれば、ダム堤体10の上流側面と接する部分の堆砂2を地盤改良するとともに、堆砂2の地盤改良部分3とダム堤体10の上流側面との間にグラウト材を充填することで、地盤改良部分3とダム堤体10の上流側面との間を止水することができ、下流側から堆砂2の地盤改良部分3に向かってダム堤体10を削孔し貫通孔を形成したときに貫通孔にダム湖1の水が流入することを防ぐことができる。
According to invention of
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のダム堤体10の削孔方法であって、前記ダム堤体10の上流側面と堆砂2の地盤改良部分3との間にグラウト材を充填する工程は、下流側から堆砂2の地盤改良部分3に向かってダム堤体10を途中まで削孔し、削孔12内の先端部からグラウト材をダム堤体10の上流側面と堆砂2の地盤改良部分3との間に注入することで行うことを特徴とする。
The invention according to
請求項2に記載の発明によれば、下流側から堆砂2の地盤改良部分3に向かってダム堤体10を途中まで削孔し、削孔12内の先端部からグラウト材をダム堤体10の上流側面と堆砂2の地盤改良部分3との間に注入するので、貫通孔の上流側の開口の予定位置の外周部分をより確実に止水することができる。
According to the invention described in
本発明によれば、ダム堤体の上流側面と接する部分の堆砂を地盤改良するとともに、堆砂の地盤改良部分とダム堤体の上流側面との間にグラウト材を充填することで、止水壁を形成するのと同様の効果が得られるので、下流側から堆砂の地盤改良部分に向かってダム堤体を削孔し貫通孔を形成する際の止水壁を設けるコストを低減し、ダム堤体の削孔にかかるコストを低減することができる。 According to the present invention, the sedimentation in the portion contacting the upstream side of the dam dam body is improved, and the grout material is filled between the ground improvement portion of the sediment and the upstream side surface of the dam dam body. Since the same effect as the formation of a water wall can be obtained, the cost of providing a water blocking wall when drilling a dam dam body and forming a through hole from the downstream side toward the ground improvement part of the sediment is reduced. The cost required for drilling a dam dam body can be reduced.
図1はダムを示す鉛直断面図である。ダム堤体10の上流側のダム湖1には、堆砂2が堆積している。このダム堤体10の破線で示される位置に、取水設備や放流設備等を増設するために、貫通孔を設ける。以下にダム堤体10に貫通孔を削孔する方法について説明する。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a dam. In the
最初に、ダム堤体10に設けられる貫通孔の、上流側の開口の予定位置に堆積している堆砂2を地盤改良する。まずダム堤体10の上部に、地盤改良装置30を設置する足場20を、ダム湖1上へ張り出すように組む。
First, the ground improvement is performed on the
足場20は、例えば以下のように形成される。まず、図1に示すように、ダム堤体10の上部に高欄11がある場合には、高欄11の間に木材等の下地材21を高欄11の高さまで積み、次いで高欄11及び下地材21の上にH鋼等の足場材22を載せる。そして足場材22をケミカルアンカー23等でダム堤体10に固定する。
足場20が完成したら、足場材22のダム湖1の上へ張り出した部分に、地盤改良装置30を配置する。地盤改良装置30は、以下に説明する造成管31を備えるとともに、造成管31に高圧水や圧縮空気、硬化剤等を送るポンプ、造成管31を回転させる駆動装置等を備える。
The
When the
造成管31の下部には、図2に示すように、削孔装置32と、下部ノズル33と、抑制羽根34と、上部ノズル35と、揚泥羽根36とが設けられている。削孔装置32は造成管31の下端に設けられており、回転しながら堆砂2を削孔する。削孔装置32の径は造成管31よりも大きく、削孔装置32により形成される削孔3と造成管31との間には隙間が形成される。
As shown in FIG. 2, a
造成管31の削孔装置32よりも上部の外周面には、下部ノズル33が設けられている。下部ノズル33からは、硬化剤が噴出される。硬化剤は周囲の砂礫と混合、攪拌される。
造成管31の下部ノズル33よりも上部の外周面には、抑制羽根34が設けられている。抑制羽根34は、左ねじ方向の螺旋状に設けられた面材である。造成管31を上から見て時計回りに回転させると、抑制羽根34は周囲の砂礫を下方へ押圧し、砂礫が巻き上がることを抑制する。
A
On the outer peripheral surface above the
造成管31の抑制羽根34から上方へ離間した位置の外周面には、上部ノズル35が設けられている。上部ノズル35からは、35〜40MPaの切削水が毎分80〜150L、及び0.7MPaの圧縮空気が毎分2〜3m3噴出され、周囲の堆砂2を切削、攪拌する。攪拌された堆砂2中の粒子の粗い砂礫分は下方へ沈降し、粒子の細かい泥分は上方に滞留する。
An
造成管31の上部ノズル35よりも上部の外周面には、揚泥羽根36が設けられている。揚泥羽根36は、右ねじ方向の螺旋状に設けられた面材である。造成管31を上から見て時計回りに回転させると、揚泥羽根36は滞留している泥分を削孔3と造成管31との間の隙間から上方へ排出する。
On the outer peripheral surface above the
以下、地盤改良装置30による地盤改良方法について説明する。まず、図1及び図2に示すように、足場20の上から、堆砂2の改良予定範囲のほぼ中央位置に造成管31を時計回りに回転させながら下ろす。
Hereinafter, the ground improvement method by the
上部ノズル35の位置が改良予定範囲の下部に到達するまで、造成管31を下降させたら、引き続き造成管31を回転させながら、上部ノズル35から切削水及び圧縮空気を噴出し、改良予定範囲の堆砂2を切削、攪拌する。造成管31を徐々に引き上げていくことで、改良予定範囲の堆砂2を上方に向かって切削、攪拌することができる。
When the forming
攪拌された堆砂2は分級され、砂礫分が下方へ沈降し、泥分が上方に滞留する。泥分は揚泥羽根36により、削孔3と造成管31との間の隙間から切削水や圧縮空気とともに上方へ排出される。堆砂2の上部にはあらかじめ排泥ピット4が設けられており、排出された泥分はサンドポンプにより、ダム湖1上へ排出される。
The
一方、下方に沈降した砂礫分は、下部ノズル33から噴出される硬化剤と混合、攪拌される。硬化剤と混合された砂礫分は、抑制羽根34により下方に押圧され、巻き上がりが抑制される。硬化剤が硬化すると、その部分の地盤改良が完了する。造成管31を徐々に引き上げていくことで、改良予定範囲の堆砂2を上方に向かって地盤改良していくことができる。
On the other hand, the gravel components that have settled downward are mixed and stirred with the curing agent ejected from the
地盤改良が完了したら、図3に示すように、下流側から堆砂2の地盤改良部分3に向かってダム堤体10を削孔する。ダム堤体10は、コアボーリングマシンやシールドマシン等を用いて削孔することができるが、その他の任意の方法を用いてもよい。
When the ground improvement is completed, the
貫通する直前でダム堤体10の削孔を一時中止し、ダム堤体10の上流側の面と地盤改良部分3との間にコンタクトグラウチング13を施し、削孔12の上流側予定開口部の外周部を止水する。コンタクトグラウチング13は、削孔12の先端部から削孔12の進行方向かつ外方向へグラウト材の注入装置を貫通させ、グラウト材をダム堤体10の上流側の面と地盤改良部分3との間に注入して行う。
Immediately before the penetration, the drilling of the
コンタクトグラウチング13に用いるグラウト材としては、一般的な注入剤を用いることができ、例えばウレタンフォーム系の注入剤や、シリカレジン系の注入剤等を用いることができる。
As a grouting material used for the
ダム堤体10の上流側の面と地盤改良部分3との間をグラウト材で止水したら、削孔を再開し、削孔12を貫通させる。このとき貫通孔の上流側の開口が地盤改良された堆砂2で塞がれているため、貫通孔にダム湖1の水や堆砂2が流入することはない。
When the surface between the upstream side of the
その後、貫通孔内に、貫通孔を開閉するゲートや、取水設備や放流設備等に必要な装備を取り付ける。最後にゲートを閉じた状態で地盤改良部分3を破砕し、撤去する。以上のようにしてダムに貫通孔を設けて取水設備や放流設備等を設けることができる。
After that, the necessary equipment for the gate that opens and closes the through hole, the water intake facility, the discharge facility, etc. is installed in the through hole. Finally, the
このように、本発明によれば、ダム堤体10の上流側の堆砂2を地盤改良するとともに、地盤改良部分3とダム堤体10の上流側の面との間にグラウト材を充填することで、止水壁を形成するのと同様の効果が得られるので、止水壁を設けるコストを低減することができる。
As described above, according to the present invention, the
また、止水壁を設けた場合には、貫通孔を形成する前に止水壁の内部の水や堆砂を除去しなければならないが、本発明では、貫通孔を形成してから堆砂を除去してもよく、取水設備や放流設備等を設けている間に堆砂を除去することができる。このため、工期を短縮することができる。 In addition, when a water blocking wall is provided, water and sediment in the water blocking wall must be removed before the through hole is formed. In the present invention, the sediment is formed after the through hole is formed. The sediment can be removed while water intake facilities, discharge facilities, and the like are provided. For this reason, a construction period can be shortened.
なお、以上の実施の形態においては、ダム堤体10の削孔を中断し、ダム堤体10の上流側の面と地盤改良部分3との間にグラウト材を注入したが、例えば、削孔機の先端にグラウト材の注入装置を設け、削孔機でダム堤体10を削孔しながら、削孔機の先端がダム堤体10の上流側に到達したら、削孔機の先端からグラウト材を放出し、ダム堤体10と地盤改良部分3との間を止水してもよい。
In the above embodiment, the drilling of the
また、堆砂2の地盤改良方法も任意であり、ダム堤体10の形状やその他の具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
Moreover, the ground improvement method of the
1 ダム湖
2 堆砂
3 地盤改良部分
10 ダム堤体
12 削孔
1
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