JP5149098B2 - ダム堤体の仮締切装置及び仮締切工法 - Google Patents

Description

本発明は、既設のダム堤体に取水設備、排水設備等を設ける際に適用する技術に関する。

既設のダム堤体に排水設備や取水設備等を設ける場合、ダムの治水機能及び利水機能を
維持しながら工事を行う場合が多い。また、これらの設備の排水路や取水路等は、ダムの通常時の貯水面より下側に設けられる。このように、既設のダムの治水機能及び利水機能を維持し、しかも貯水面より下側に排水路等を設ける場合には、孔内に貯水が流れ込まないようにすると共に、作業用のスペースを確保する必要がある。

そこで、ダム堤体に排水設備や取水設備等を設ける際には、予めダム堤体の内壁面側に
、孔の形成予定部分の周囲を囲む空間を形成し、且つ作業用のスペースを確保するための仮締切装置を設置するのが一般的である。

従来、ダム堤体の仮締切装置として、ダム堤体の内壁面に断面コの字状で下窄まりの鋼
製チャンネルを設置する技術（例えば、特許文献１参照。）、ダム堤体の内壁面に多数の矢板を連続することにより形成された半円形状の壁を配置する技術などが知られている。
特開２００３−３４２９４０号公報

しかしながら、従来の技術では、鋼製チャンネルの上部側の開口、又は多数の矢板を連続的に並べることにより形成される半円形の壁における上部側の開口が貯水表面上に配置されていたので、排水路等を設ける部分の水深が深い場合には、鋼製チャンネルや矢板の高さを高くする必要があり、仮締切装置が大型になるという問題があった。また、この場合には、貯水から鋼製チャンネル又は矢板に作用する浮力が大きくなり、鋼製チャンネル又は矢板自体、及び鋼製チャンネル又は矢板をダム堤体に固定するための支持部材の強度を高くする必要があり、コストアップになるという問題があった。

本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、ダム堤体における仮締切を行うべき部分の水深が深い場合でも、装置全体を小型化できると共に、各部の強度を比較的低く抑えることができ、これによりコストダウンが可能なダム堤体の仮締切装置及び仮締切工法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、本発明は、ダムの堤体における貯水側の内壁面に設けられ、前記内壁面に設置する両端面が開放された矩形ドーナツ状の筒型部材と、前記筒型部材の前記両端面のうち前記内壁面から離間している方の前記端面側に設けられ、前記筒型部材内の空洞を水密に閉塞する蓋部材と、を備える。

本発明によれば、筒型部材内の水を抜くことによりダム堤体の孔形成予定部分の周囲にドライ空間を形成できるので、孔形成部分の水深が深い場合でも装置の高さを高くする必要がない。従って、装置を小型化できる。このように本装置は全体を貯水内に沈めることにより、装置の上下から貯水の水圧が作用して浮力の一部がキャンセルされるので、装置に作用する浮力が小さくなる、このため、仮締切装置自体の強度、及び仮締切装置をダム
堤体に固定するための支持部材等の強度を低く抑えることができ、コストダウンが可能になる。

ここで、前記筒型部材に、前記蓋部材の挿入をガイドするガイド溝が設けられている構成にできる。この構成によれば、蓋部材の挿入が容易になる。
また、前記筒型部材は、鋼製型枠部材と、前記型枠内に充填されたコンクリートとによって形成できる。

また、本発明は、ダムの堤体における貯水側の内壁面に、前記内壁面に両端面が開放さ
れた矩形ドーナツ状の筒型部材を水中で設けるステップと、前記筒型部材の前記両端面のうち前記内壁面から離間している方の前記端面側に、前記筒型部材内の空洞を水密に閉塞する蓋部材を水中で設けるステップと、前記筒型部材内の水を排出するステップと、を備える。

前記筒型部材は、前記鋼製型枠部材と前記鋼製型枠部材内に充填された水中不分離性コ
ンクリートとによって形成され、前記鋼製型枠部材を前記ダムの堤体における壁面に水中で固定した後、前記鋼製型枠部材内に前記水中不分離性コンクリートを充填し、鋼・コンクリート合成構造物としての高い強度を有する構成にできる。

本発明によれば、筒型部材、蓋部材及びダム堤体の壁面によって囲まれる空洞から水を抜くことにより、仮締切装置の内側に空間を形成できるので、ダム堤体の仮締切すべき部分の水深が深い場合でも、仮締切装置の高さを高くする必要がなく、装置の小型化が可能になる。また、装置に作用する浮力を小さくできるので、仮締切装置の各構成要素、及び仮締切装置をダム堤体に固定するための支持部材の強度を低く抑えることができ、コストダウンが可能になる。

次に、本発明に係るダム堤体の仮締切装置及び仮締切工法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は一実施例であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

図１は、本発明に係るダム堤体の仮締切装置１を示す。この仮締切装置１は、既設のダム３０の堤体３１における貯水７０側の内壁面３２に設けられ、この内壁面３２に沿って延びる両端面１０ａ，１０ｂが開放された筒型部材１０と、この筒型部材１０の両端面１０ａ，１０ｂのうちダム堤体３１の内壁面３２から離間している方の端面１０ｂ側に着脱自在に設けられ、筒型部材１０内の空洞を水密に閉塞する蓋部材１２と、を備えている。なお、図１中の符号１３は、仮締切装置１を内壁面３２に設置する際に仮締切装置１内の水を抜くため、筒型部材１０の上部側から貯水７０の水面４１より上側に延びる管部材１３である。この管状部材１３は、仮締切装置１が完成した後撤去される。

ここで、上記各構成要素について説明する。矩形ドーナツ状の筒型部材１０は、図２に示すように、鋼製枠部材１１と、この鋼製枠部材１１内に充填されたコンクリート、本実施形態では水中不分離性コンクリート２１とによって形成されている。この矩形ドーナツ状の筒型部材１０は、上壁部１５，底壁部１６，左側壁部１７，及び右側壁部１８によってその断面が略四角形に形成されている。また、矩形ドーナツ状の筒型部材１０は、ダム３０の堤体３１における内壁面３２から貯水７０側に突出しており（図１参照）、その内側には比較的広いスペース１４が設けられている。このスペース１４は、ダム堤体３１の内壁面３２にその反対側の外壁面３７（図６参照）から掘削してきた孔３３が到達した際に、掘削機等が仮締切装置１に衝突するのを防止し、また孔３３が貫通した後各種の作業
を行うために設けられている。

図１に示すように、矩形ドーナツ状の筒型部材１０の底壁部１６及び左右側壁部１７，
１８は、上壁部１５の先端より突出している。左右側壁部１７，１８の上壁部１５より突出している部分の内面側には、図３に示すように、蓋部材１２の両端部を挿入可能なガイド溝１９，１９が設けられている。このガイド溝１９におけるダム堤体３１側の内面１９ａは、図１に示すように、上壁部１５の先端面１５ａと面一に形成されている。筒型部材１０における底壁部１６の先端側には、蓋部材１２を載置する段部２０が設けられている。

この矩形ドーナツ状の筒型部材１０は、ダム提体３１の内壁面３２に設けられた仮受け
ブラケット（支持部材）３４上に載置され、内壁面３２にジベル筋３５によって固定されている。水中不分離性コンクリート２１は、鋼製枠部材１１がダム堤体３１に取り付けられた後、鋼製枠部材１１内に充填される。

蓋部材１２は、図４に示すように、矩形ドーナツ状の筒型部材１０の上下壁部１５，１
６及び左右側壁部１７，１８によって形成される開口２３より大きな面積を有している。図３に示すように、この蓋部材１２の内面１２ａにおける外周側には、四角形のゴムガスケット２２が全周に亘って設けられている。

蓋部材１２が矩形ドーナツ状の筒型部材１０のガイド溝１９に挿入された状態では、蓋
部材１２の外面に貯水７０の水圧Ｘが作用し、蓋部材１２はガイド溝１９の内面１９ａ側に強く押圧される。これにより、蓋部材１２のゴムガスケット２２が蓋部材１２の内面１２ａとガイド溝１９の内面１９ａとの間で押し潰されて、蓋部材１２と矩形ドーナツ状の筒型部材１０との間の隙間が水密に保持される。

この蓋部材１２は、図５に示すように、複数の鋼部材を溶接によって固定することによ
り形成した複数のビルトＨ鋼４２と、鋼板４１との組み合わせによって形成されている。このビルトＨ鋼４２は、蓋部材１２の幅Ｂ方向及び高さＨ方向に格子状に配置されている。また、鋼板４１は、蓋部材１２の全面を覆う大きさで形成されている。これらのビルトＨ鋼４２及び鋼板４１は、溶接によって互いに固定されている。

次に、この仮締切装置１の施工方法について説明する。なお、ここでは、矩形ドーナツ
状の筒型部材１０の上壁部１５、底壁部１６、左側壁部１７、及び右側壁部１８に対応する鋼製枠部材１１の各部分を、それぞれ上壁枠６５，底壁枠６６，左側壁枠６７、及び右側壁枠６８とする（図９参照）。また、鋼製枠部材１１の各壁枠６５〜６８は、それぞれ水中不分離性コンクリート２１を充填する空洞を有している。

仮締切装置１をダム堤体３１に取り付ける場合は、まず図６に示すように、ダム堤体３
１の仮締切装置１を取り付ける内壁面３２の反対側の外壁面３７の上下に、クローラクレーン５０を設置するための仮設構台５１、及びダム堤体３１に取水孔や排水孔を開ける際に用いる自由断面掘削機５２（図１４参照）等を載せるための仮設構台５３を形鋼、鋼板等によって構築する。

次に、ダム堤体３１における貯水７０側の内壁面３２に、クローラクレーン５０等を用
いて仮締切装置１における鋼製枠部材１１を取り付ける。この場合は、図７に示すように、予めダム堤体３１の内壁面３２にジベル筋３５、及び矩形ドーナツ状の筒型部材１０を載置する仮受けブラケット３４を取り付けておく。

次に、図８に示すように、クレーン台船５４（図６参照）によって鋼製枠部材１１を貯
水７０内に吊り下げ、この鋼製枠部材１１をダム堤体３１の内壁面３２に当接するまで移動させて、仮受けブラケット３４上に載置する。この場合、鋼製枠部材１１は、その底壁枠６６を下側にして吊り下げる。次に、図９に示すように、鋼製枠部材１１をアンカーボルト７９によって内壁面３２に仮固定する。次に、鋼製枠部材１１の上壁枠６５の孔６９から鋼製枠部材１１内にコンクリート圧送用ホース６０を挿入し、鋼製枠部材１１における各壁枠６５〜６８の空洞内に水中不分離性コンクリート２１を充填する。これにより、矩形ドーナツ状の筒型部材１０が貯水７０内で形成される。

次に、図１０に示すように、クレーン台船５４によって蓋部材１２を貯水７０内に吊り
下げる。そして、図１１に示すように、蓋部材１２を矩形ドーナツ状の筒型部材１０における左右側壁部１７，１８のガイド溝１９，１９内に挿入することにより矩形ドーナツ状の筒型部材１０に取り付ける。蓋部材１２が矩形ドーナツ状の筒型部材１０に取り付けられると、貯水７０の水圧Ｘによって蓋部材１２が矩形ドーナツ状の筒型部材１０側に押圧され、蓋部材１２のゴムガスケット２２が蓋部材１２と矩形ドーナツ状の筒型部材１０との間で押し潰される（図１参照）。これによって、蓋部材１２と矩形ドーナツ状の筒型部材１０との間の隙間が密封されて蓋部材１２が矩形ドーナツ状の筒型部材１０に水密に取り付けられる。

次に、図１２及び図１３に示すように、クローラクレーン５０によって管部材１３を吊
り下げて、管部材１３の下端部を矩形ドーナツ状の筒型部材１０の上壁部１５における孔１５ｂ内に挿入し、管部材１３をダム堤体３１の内壁面３２に支持部材３８によって固定する。次に、クローラクレーン５０によって水中ポンプ６１を吊り下げて管部材１３内に挿入し、水中ポンプ６１を矩形ドーナツ状の筒型部材１０の底壁部１６上に載置する。次に、水中ポンプ６１を起動し、筒型部材１０内の水７２を管部材１３内に配置されたホース６２によって矩形ドーナツ状の筒型部材１０外に排出する。これにより、仮締切装置１内に内部空間１４が形成される。

次に、図１４に示すように、自由断面掘削機５２やブルドーザ６４等を用いて、ダム堤
体３１の外壁面３７側から仮締切装置１の内部空間１４に向かって孔３３を設ける。この孔３３は、図１５に示すように、仮締切装置１の内部空間１４まで貫通させる。

次に、図１６に示すように、孔３３の内面に覆工３９を設けて放水路３６を形成する。
次に、放水路３６の外壁面３７側の開口にラジアルゲート７５、配管７６及びラジアルゲート７５を収容するゲート室７７を設ける。次に、図１７に示すように、仮締切装置１の孔１５ｂから上部側に延びる管部材１３を取り外し、蓋部材１２を取り出す。孔１５ｂは蓋などで閉塞する。そして、蓋部材１２の代わりにスクリーン７８をガイド溝１９，１９内に挿入して設置する。図１８に示すように、ラジアルゲート７５を開放することにより、ダム堤体３１内の貯水７０を放水路３６及び配管７６を介して外部に放水できる。

本発明によれば、仮締切装置１全体を貯水７０内に沈めた場合には、仮締切装置１に上
下から貯水７０の水圧が作用する。従って、仮締切装置１を設置する場所の水深が深い場合でも、貯水７０から仮締切装置１に作用する浮力を小さくできる。これにより、仮締切装置１の各部分、仮締切装置１を載置する仮受けブラケット３４、及び仮締切装置１をダム堤体３１に固定するジベル筋３５等の強度を低く抑えることができ、装置全体を小型化できると共に、コストダウンが可能になる。

本発明の実施形態に係るダム堤体の仮締切装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る仮締切装置を示す縦断面図であり、図１のＡ−Ａ断面図断面図である。 本発明の実施形態に係る仮締切装置を示す横断面図であり、図１のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態に係る仮締切装置の正面図であり、図１のＣ矢視図である。 図５（ａ）は本発明の実施形態に係る蓋部材を示す図であり、図５（ｂ）は図（ａ）のＥ矢視図である。 本発明の実施形態に係る仮締切工法を示す図であり、筒型部材の鋼製型枠をダム堤体に取り付ける方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る仮締切装置を載置する仮受けブラケットをダム堤体に取り付ける方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る筒型部材の鋼製型枠をダム堤体に取り付ける方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る鋼製型枠内に水中不分離性コンクリートを充填する方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る蓋部材を筒型部材に取り付ける方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る蓋部材を筒型部材に取り付ける方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る筒型部材を筒型部材に取り付けた状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る仮締切装置内の水を排出する方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るダム堤体に放水路を形成する方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るダム堤体に設けた放水路が仮締切装置内の空間に貫通している状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るダム堤体の外壁面に設けられたラジアルゲート、配管等を設けた状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る仮締切装置の蓋部材に代えてスクリーンを設けた状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るラジアルゲートを開放した状態を示す図である。

符号の説明

１ 仮締切装置
１０ 筒型部材
１０ａ，１０ｂ 筒型部材の両端面
１１ 鋼製枠部材
１２ 蓋部材
１２ａ 蓋部材の内面
１３ 管部材
１４ 内部空間（スペース）
１５ 上壁部
１５ａ 上壁部の先端面
１５ｂ 孔
１６ 底壁部
１７ 左側壁部
１９ ガイド溝
１９ａ ガイド溝の内面
２０ 段部
２１ 水中不分離性コンクリート
２２ ゴムガスケット
２３ 開口
３０ ダム
３１ ダムの堤体
３２ 内壁面
３３ 孔
３４ 仮受けブラケット（支持部材）
３５ ジベル筋
３６ 放水路
３７ 外壁面
３８ 支持部材
３９ 覆工
４１ 鋼板
４２ ビルドＨ鋼
５０ クローラクレーン
５１ 仮設構台
５２自由断面掘削機
５３ 仮設構台
５４ クレーン台船
６０ コンクリート圧送用ホース
６１ 水中ポンプ
６２ ホース
６４ ブルドーザ
６５ 上壁枠
６６ 底壁枠
６７ 左側壁枠
６８ 右側壁枠
６９ 孔
７０ 貯水
７１ 貯水の表面
７２ 筒型部材内の水
７５ ラジアルゲート
７６ 配管
７７ ゲート室
７８ スクリーン
７９ アンカーボルト

Claims (4)

1. ダムの堤体における貯水側の内壁面に設けられ、前記内壁面に沿って設置する両端面が開放された矩形ドーナツ状の筒型部材と、
   前記筒型部材の前記両端面のうち前記内壁面から離間している方の前記端面側に設けられ、前記筒型部材内の空洞を水密に閉塞する蓋部材と、を備え、
   前記筒型部材は、鋼製枠部材と、前記型枠内に充填されたコンクリートとによって形成されている、ダム堤体の仮締切装置。
2. 前記筒型部材に、前記蓋部材の挿入をガイドするガイド溝が設けられている請求項１に記載のダム堤体の仮締切装置。
3. ダムの堤体における貯水側の内壁面に、前記内壁面に両端面が開放された矩形ドーナツ状の筒型部材を水中で設けるステップと、
   前記筒型部材の前記両端面のうち前記内壁面から離間している方の前記端面側に、前記筒型部材内の空洞を水密に閉塞する蓋部材を水中で設けるステップと、
   前記筒型部材内の水を排出するステップと、
   を備えるダム堤体の仮締切工法。
4. 前記筒型部材は、鋼製型枠部材と前記型枠内に充填された水中不分離性コンクリートとによって形成され、前記鋼製型枠部材を前記貯水内に沈め、前記ダムの堤体における壁面に固定した後、前記鋼製型枠部材内に前記水中不分離性コンクリートを充填し、前記鋼製型枠部材と前記水中コンクリートの一体化を図ることにより、鋼・コンクリート合成構造物としての強度を有する請求項３に記載のダム堤体の仮締切工法。

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