JP4807930B2 - 取水口の施工法 - Google Patents

Description

本発明は、火力・原子力発電所の復水器冷却用水の取水設備等の取水口に有効な取水口の施工方法に関するものである。

火力・原子力発電所の復水器冷却用水の取水設備の一例として、図１６に示すような取水塔方式の取水口を備えた取水設備が知られている。
すなわち、この取水設備４０は、沖合の所定の位置に取水塔方式の取水口４１を据え付け、この取水口４１と陸上に設けた取水槽４３との間を海底の岩盤４５中に設けた海底取水トンネル４４を介して互いに接続したものであって、ノズル４２から取水口４１内に導いた海水を海底取水トンネル４４を介して取水槽４３内に導くことができるものである。この場合、取水口４１の上端を海面上まで延ばして、気中作業により取水口４１と海底取水トンネル４４とを接続している。

しかしながら、上記のような構成の取水設備４０にあっては、取水口４１には、取水口４１として必要な部分の上部に遮水目的で使用する部分が存在するため、その部分に作用する波圧、浮力に耐え得る構造としなければならず、全体が大規模になり、大型起重機船で吊ることができなくなる。このため、鋼殻ケーソンを陸上で製作し、この鋼殻ケーソンを海上を運搬して現場海域に据え付け、現場海域において鋼殻ケーソンにコンクリートを打設して取水口４１を構成しなければならず、工期が長期化してしまい、工事費が高くついてしまう。

一方、上記のような問題に対処するため、現場海域に海上作業構台を設置し、海上作業構台上に大型化削孔機械を設置し、これらの設備により水中掘削作業を行なって根入れ部及び立坑部を掘削し、取水口部から根入れ部及び立坑部までを一体でプレキャスト化した取水塔構造物を掘削箇所に嵌め込むように吊り込み、最後に孔壁と構造物との隙間を根固め用の水中コンクリートで充填するように構成した取水口の施工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、このような取水口の施工方法にあっては、海上作業構台の設置、海上作業構台への大型削孔機械の設置等に非常に手間がかかり、工期が長期化し、工事費が高くついてしまう。

また、シールドトンネル上の土砂を除去して、所定の位置に型枠を設置し、トンネルに連結すべき水中構造物に浸水防止手段を施し、水中構造物を型枠内のトンネルに取り付け、型枠内に止水性を有するコンクリートを打設してトンネルと水中構造物とを結合し、トンネルの内側から貫通孔を穿設することにより、水中構造物とトンネルとを連結するように構成した取水口の施工方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、このような構成の取水口の施工方法にあっては、土砂の除去、型枠の設置、水中構造物への浸水防止手段の施工、型枠内へのコンクリートの打設等の作業に非常に手間がかかってしまい、工期が長期化し、工事費が高くついてしまう。

さらに、取水塔の下側構成部を水底に埋設し、下側構成部の上部に上側構成部を取り付け、上側構成部の接続筒から下側構成部内に所定の位置まで水中コンクリートを打設し、水底の地中にシールドトンネルを掘削し、下側構成部の外壁及び水中コンクリートをシールドトンネルで貫通し、接続筒の開口部をハッチで閉塞してその下方の空間を密閉し、シールドトンネルの内側から水中コンクリートを貫通して接続筒の内側の空間に連通する貫通孔を形成し、ハッチを取り外すことにより取水塔とシールドトンネルとを接続するように構成したものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
しかし、このような構成の取水口の施工方法にあっては、水中において、取水塔の下側構成部に上側構成部を取り付けなければならないため、その作業に非常に手間がかかり、工期が長期化し、工事費が高くついてしまう。
特開平８−１５８３５４号公報 特開平１０−２９２４０６号公報 特開平１０−２９２７７３号公報

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、据付工事が簡単であって、工期を大幅に短期化することができるとともに、工事費を安く抑えることができる取水口の施工方法を提供することを目的とするものである。

上記のような課題を解決するため、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、ケーソンと、該ケーソン内に着脱自在に装着されて、該ケーソン内を上下方向に２つに区画する圧気蓋と、該圧気蓋の上部に着脱自在に立設されるとともに、内部に圧気装置が組み込まれる作業用筒とからなる取水口ユニットを陸上で製作し、この取水口ユニットを海上を運搬して、現場海域の海底の岩盤上に据え付けて作業用筒の上端部を海面から突出させ、この状態でケーソンの外周部にコンクリートを打設して、ケーソンを岩盤上に固定するとともに、作業用筒を利用して、圧気装置により圧気蓋の下側の空間内の圧気を行い、この状態で該空間の内周部にコンクリートを打設し、この後、作業用筒を撤去するとともに、海底の岩盤中の海底取水トンネル内から前記空間に向かって岩盤を掘削し、海底取水トンネルと前記空間とを接続する取水口の施工方法であって、
前記ケーソンは、上デッキと、該上デッキの下方に設けられる下デッキと、該下デッキの下面側に一体に設けられる脚と、前記上デッキと前記下デッキとの間に周方向に向かって所定の間隔ごとに設けられるとともに、隣接するもの同士間にケーソンの内側に通じる隙間を形成する支持板と、前記上デッキと前記下デッキとの間の前記支持板の外側に周方向に向かって所定の間隔ごとに設けられるとともに、隣接するもの同士間に前記隙間に通じる隙間を形成するスクリーンとからなり、前記支持板間の隙間と前記スクリーン間の隙間とによって、前記ケーソンの内外間を連通する流入孔を形成することを特徴とする。

本発明による取水口の施工方法によれば、陸上で製作した取水口ユニットを海上を運搬して現場海域に据え付け、ケーソンの外周部にコンクリートを打設し、作業用筒を利用して、圧気装置により圧気蓋の下側の空間内の圧気を行い、下側の空間の内周部にコンクリートを打設することにより、ケーソンが海底の岩盤上に固定される。そして、圧気状態の空間に向かって海底取水トンネル側から岩盤を掘削することにより、空間と海底取水トンネルとの間が接続されることになる。
また、海底トンネルと空間との間を接続することにより、空間が支持板間の隙間とスクリーン間の隙間とからなる流入口を介してケーソンの外側に開放されることになる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の取水口の施工方法において、前記海底取水トンネルと前記空間とを接続した後、前記圧気蓋を撤去することにより、前記空間を、前記流入孔に連通させることを特徴とする。
本発明による取水口の施工方法によれば、海底トンネルと空間との間を接続することにより、空間が流入孔を介してケーソンの外側に開放されることになる。

以上、説明したように、本発明の取水口の施工方法によれば、取水口ユニットを陸上で製作して、船等によって海上を運搬して現場海域に据え付けるように構成したので、現場海域において行なう工事は、ケーソンを海底の岩盤に固定する工事と、ケーソンと海底取水トンネルとを接続する工事だけで済むことになる。従って、工期を大幅に短縮することができるので、工事費を安く抑えることができる。また、ケーソンの圧気蓋の下側の空間内を作業用筒内に組み込んだ圧気装置により圧気状態とし、気中で下側の空間内の岩盤の清掃、空間の内周部へのコンクリートの打設を行なうことができるので、空間内を確実に止水することができる。さらに、ケーソンと海底取水トンネルとを接続する工事は、ケーソンの圧気蓋の下側の空間内の圧気状態を圧気蓋により確保し、この状態で海底取水トンネル側からの掘削工事によって海底取水トンネルとケーソンとを接続することになるので、接続工事が海域の条件によって制約を受けるようなことはなく、これによっても工期を大幅に短縮することができ、工事費を安く抑えることができる。

以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図１５には、本発明による取水口の施工方法の一実施の形態が示されていて、この取水口の施工方法は、火力・原子力発電所の復水器冷却用水の取水設備の取水口の施工に適用したものである。
すなわち、この取水設備１は、図１に示すように、沖合の所定の位置に据え付けられる取水口２、陸上に設けられる取水槽３５、取水口２と取水槽３５との間を接続する海底の岩盤３０中に設けられる海底取水トンネル２５等から構成されている。

上記のように構成される取水設備１の取水口２を施工するには、まず、図２に示すように、ケーソン４と、ケーソン４の内側に装着される圧気蓋１５と、ケーソン４の内側に装着される作業用筒１８とからなる取水口ユニット３を陸上で製作する。

ケーソン４は、鉄筋コンクリート製であって、図３〜図６に示すように、上デッキ５と、上デッキ５の下方に所定の間隔をおいて設けられる下デッキ８と、上デッキ５の下面と下デッキ８上面との間に周方向に向かって所定の間隔ごとに一体に設けられる支持板１１、１１……と、下デッキ８の下面側に一体に設けられる脚１２とから構成されている。

上デッキ５は、円板状をなすものであって、中心部に上下方向に貫通する貫通孔６が設けられ、この貫通孔６内に作業用筒１８が着脱自在に挿着されている。貫通孔６は、ケーソン４を海底の岩盤３０上に据え付けた後に、円板状の上蓋１６で閉塞される。上デッキ５の外周縁部には、周方向に向かって所定の間隔ごとに差込孔７が貫通した状態で設けられ、この差込孔７内に後述するスクリーン２０が上方から差し込まれる。

下デッキ８は、円板状をなすものであって、中心部に上下方向に貫通する貫通孔９が設けられ、この貫通孔９の上部に円板状の圧気蓋１５が着脱自在に装着されている。下デッキ８の貫通孔９は上デッキ５の貫通孔６よりも小径に形成されている。下デッキ８の外周縁部の上デッキ５の差込孔７に対応する部分には、それぞれ差込溝１０が設けられ、この差込溝１０内に上デッキ５の差込孔７を挿通したスクリーン２０の下端部が差し込まれるようになっている。

下デッキ８の下面側には脚１２が一体に設けられている。脚１２は、八角環状をなすものであって、下端が尖った断面三角形状に形成されている。脚１２の内側には、下デッキ８の中心部の貫通孔９に連通する切頭八角錐状の空間１４が設けられている。

各支持板１１は、板状をなすものであって、上端が上デッキ５の貫通孔６の周縁部に一体に連結され、下端が下デッキ８の貫通孔９の周縁部に一体に連結されている。各支持板１１の内周端と下デッキ８の貫通孔９との間には所定の幅の台座部１３が環状に設けられ、この台座部１３の上部に圧気蓋１５が着脱自在に装着され、この圧気蓋１５によってケーソン４の内側が上下方向に２つに区画されている。隣接する支持板１１、１１間には、外周側が幅広の略扇形状の隙間１７がそれぞれ設けられ、この隙間１７を介してケーソン４の内外周間が相互に連通している。

圧気蓋１５の上部には、２つの作業用筒１８、１８が着脱自在に垂直に立設され、各作業用筒１８は支持ロープ１９によって上デッキ５に支持されている。作業用筒１８は、鋼製であって、少なくとも一方の作業用筒１８の内部には、コンプレッサー、配管、バルブ等からなる圧気装置（図示せず）が組み込まれている。作業用筒１８は、圧気蓋１５の下側の空間１４内にコンクリートを打設する際の作業用筒１８としても機能する。作業用筒１８は、ケーソン４を海底の岩盤３０上に据え付けたときに、上端部が海面から突出するように長さが設定されている。

そして、上記のような構成の取水口ユニット３を陸上で製作した後に、取水口ユニット３を大型起重機船により吊り下げ、この状態で海上を現場海域まで輸送し、現場海域の海底の岩盤３０上に据え付ける。

この場合、図７に示すように、予め、現場海域の海底の岩盤３０を浚渫してコンクリートを打設し、岩盤上にレベルコンクリート３１を設けておく。この場合、レベルコンクリート３１の表面にケーソン４を据え付けるための凹部３３を設け、凹部３３の一部にケーソン４の脚１２を位置させる溝３３を設けておく。

そして、図８に示すように、レベルコンクリート３１の凹部３２内に取水口ユニット３を吊り下ろし、溝３３内にゴムガスケット３４を介してケーソン４の脚１２を位置させ、レベルコンクリート３１上に取水口ユニット３を据え付け、各作業用筒１８の上端部を海面から突出させる。

そして、図９に示すように、ケーソン４の脚１２の外周部に、レベルコンクリート３１の表面と面一となるように全周に渡って水中分離性コンクリートを打設し、ケーソン４をレベルコンクリート３１上に固定する。

そして、作業用筒１８内に組み込まれている圧気装置（図示せず）を作動させ、圧気蓋１５の下側の空間１４（以下、「作業室１４」という。）内の排水を行い、排水が完了した後に作業室１４内の圧気を行い、作業室１４内を圧気状態とする。そして、圧気状態にある作業室１４内において岩盤３０の清掃を行い、その後に作業室１４の内周部にコンクリートを打設し、作業室１４を下デッキ８の中心部の貫通孔９と同一径の円柱状の空間に形成し、所定の通水断面を確保する。この場合、圧気状態で作業室１４内にコンクリートを打設することにより、作業室１４内を完全に止水することができる。

そして、圧気蓋１５の作業室１４との連通部を閉塞して、作業室１４の上端開口部を圧気蓋１５により完全に閉塞して止水し、この後に、図１０に示すように、圧気蓋１５の上部から２つの作業用筒１８、１８を撤去する。そして、岩盤３０中に予め形成しておいた海底取水トンネル２５をシールド機（図示せず）を用いて更に掘進させ、先端をケーソン４の外周端に対応する部分まで延出させ、ケーソン４の垂直方向下方に対応する海底取水トンネル２５の部分にリング支保工２９を設置する。この場合、掘削した部分の内面にスチールセグメント２７を順次設け、掘削した部分を順次補強していく。

次に、図１１に示すように、海底取水トンネル２５内から上方にシールド機を押し上げながら岩盤３０を掘削し、掘削した部分をスチールセグメント２７により補強しながら掘進し、海底取水トンネル２５と作業室１４とを接続する導坑２６を形成する。この場合、作業室１４内は圧気状態にあるので、海域条件によって作業が制約されるようなことはなく、容易に導坑２６を形成することができる。

次に、図１２に示すように、作業室１４側からシールド機を押し下げながら導坑２６を順次下方に向かって切り拡げ、スチールセグメント２７により切り拡げた部分を補強しながら掘進し、作業室１４と海底取水トンネル２５との間を接続する立坑２８を形成する。

次に、図１３に示すように、立坑２８のスチールセグメント２７の内面にコンクリートを打設し、海底取水トンネル２５の先端部にコンクリートを打設する。そして、図１４に示すように、ケーソン４から圧気蓋１５を取り外し、海中とケーソン４の内側の空間との間を接続し、内側の空間と海底取水トンネル２５との間を立坑２８を介して接続する。

そして、図１５に示すように、ケーソン４の上端開口部に上蓋１６を装着して閉塞し、上デッキ５の各差込孔７内にそれぞれスクリーン２０を差し込み、各スクリーン２０の下端部を下デッキ８の各差込溝１０内に差し込み、隣接するスクリーン２０、２０間にそれぞれ隙間２１を形成し、この隙間２１と隣接する支持板１１、１１間の隙間１７とにより、海中とケーソン４の内周側との間を連通する流入孔２２を形成し、この流入孔２２を介して海中と海底取水トンネル２５との間を相互に連通する。このようにして、取水口２を海底の岩盤３０上に据え付けることにより、取水口２の流入孔２２を介して海水を海底取水トンネル２５内に導き、海底取水トンネル２５を介して陸上の取水槽３５に導くことができるものである。

上記のように構成したこの実施の形態による取水口の施工方法にあっては、ケーソン４と圧気蓋１５と作業用筒１８とからなる取水口ユニット３を陸上で製作し、この取水口ユニット３を大型起重機船で吊り下げた状態で海上を運搬して、現場海域の所定の位置に据え付けるように構成したので、現場での作業工数を削減することができる。従って、全体の工期を大幅に短縮することができるので、工事費を安く抑えることができる。

また、圧気装置を作業用筒１８内に組み込み、この圧気装置の作動により作業室１４内を圧気状態にするように構成したので、作業室１４内の排水、コンクリート打設工事が容易となり、これによっても工期を大幅に短縮することができ、工事費を安く抑えることができる。

さらに、作業室１４と海底取水トンネル２５との間を接続する工事は、作業室１４を圧気状態に保った状態で行なうことができるので、海域の条件によって制約を受けるようなことはなく、接続工事が容易となり、これによっても工期を短縮することができ、工事費を安く抑えることができる。

本発明による取水口の施工方法を適用した取水設備の全体を示した概略図である。 本発明による取水口の施工方法に使用する取水口ユニットの全体を示した概略断面図である。 取水口の縦断面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線矢視図である。 図３のＣ−Ｃ線断面図である。 取水口を据え付ける海底の岩盤上にレベルコンクリートを打設する工程を示した概略断面図である。 海底の岩盤のレベルコンクリート上に取水口ユニットを据え付ける工程を示した概略断面図である。 ケーソンの外周部及び作業室の内周部にコンクリートを打設する工程を示した概略断面図である。 取水口ユニットから作業用筒を撤去する工程を示した断面図である。 海底取水トンネルから導坑を掘削する工程を示した概略断面図である。 導坑を切り広げることにより立坑を形成する工程を示した概略断面図である。 立坑の内面にコンクリートを打設する工程を示した概略断面図である。 圧気蓋を取り外した状態を示した概略断面図である。 上デッキの貫通孔に上蓋を装着し、上デッキと下デッキとの間にスリットを設ける工程を示した概略断面図である。 従来の取水設備の一例を示した概略断面図である。

符号の説明

１ 取水設備
２ 取水口
３ 取水口ユニット
４ ケーソン
５ 上デッキ
８ 下デッキ
１１ 支持板
１２ 脚
１４ 空間
１５ 圧気蓋
１７、２１ 隙間
１８ 作業用筒
２０ スクリーン
２２ 流入孔
２５ 海底取水トンネル
３０ 岩盤

Claims (2)

1. ケーソンと、該ケーソン内に着脱自在に装着されて、該ケーソン内を上下方向に２つに区画する圧気蓋と、該圧気蓋の上部に着脱自在に立設されるとともに、内部に圧気装置が組み込まれる作業用筒とからなる取水口ユニットを陸上で製作し、この取水口ユニットを海上を運搬して、現場海域の海底の岩盤上に据え付けて作業用筒の上端部を海面から突出させ、この状態でケーソンの外周部にコンクリートを打設して、ケーソンを岩盤上に固定するとともに、作業用筒を利用して、圧気装置により圧気蓋の下側の空間内の圧気を行い、この状態で該空間の内周部にコンクリートを打設し、この後、作業用筒を撤去するとともに、海底の岩盤中の海底取水トンネル内から前記空間に向かって岩盤を掘削し、海底取水トンネルと前記空間とを接続する取水口の施工方法であって、
   前記ケーソンは、上デッキと、該上デッキの下方に設けられる下デッキと、該下デッキの下面側に一体に設けられる脚と、前記上デッキと前記下デッキとの間に周方向に向かって所定の間隔ごとに設けられるとともに、隣接するもの同士間にケーソンの内側に通じる隙間を形成する支持板と、前記上デッキと前記下デッキとの間の前記支持板の外側に周方向に向かって所定の間隔ごとに設けられるとともに、隣接するもの同士間に前記隙間に通じる隙間を形成するスクリーンとからなり、前記支持板間の隙間と前記スクリーン間の隙間とによって、前記ケーソンの内外間を連通する流入孔を形成することを特徴とする取水口の施工方法。
2. 前記海底取水トンネルと前記空間とを接続した後、前記圧気蓋を撤去することにより、前記空間を、前記流入孔に連通させることを特徴とする請求項１に記載の取水口の施工方法。

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