JP6209455B2 - ダム堤体における貫通孔の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、既設のダム堤体に貫通孔を形成する方法に関する。

既設のコンクリートダムの堤体（ダム堤体）に新たな放流設備や取水設備等を設ける場合には、これら設備の放流路や取水路等の構築のためにダム堤体に貫通孔が形成されることが多い。この貫通孔は、ダム堤体の上流側（貯水池側）と下流側とを連通するように形成され得る。
ダム堤体に貫通孔を形成する手法としては、例えば、特許文献１，２に記載の手法が挙げられる。

特許文献１では、ダム堤体のうち貫通孔が形成される予定の部分を、自由断面掘削機等の掘削機を用いて、ダム堤体の下流側の壁面から上流側（貯水池側）に向かって掘削することで、ダム堤体に貫通孔を形成している。
一方、特許文献２では、ダム堤体のうち貫通孔が形成される予定の部分を、ワイヤーソーを用いて複数のコンクリートブロックに分割して当該コンクリートブロックを搬出することで、ダム堤体に貫通孔を形成している。

特許第５１４９０９８号公報 特開２０１２−１４４０１８号公報

ところで、既設のダム堤体には、水密性が要求されるゲート等の放流設備が既に設けられていることが多い。この種の設備の水密性を維持するためには、当該設備に加わる振動を抑制する必要がある。
しかしながら、特許文献１に記載のように掘削機を用いてダム堤体に貫通孔を形成する場合には、当該孔の貫通時に大きな振動が発生しかねない。これは、貫通孔の形成が進むにつれて、ダム堤体のうち掘削機によって掘削される予定の部分の厚さ（下流側から上流側に向かう方向での厚さ）が徐々に薄くなり、その結果、掘削による振動が当該部分で減衰しづらくなっていくからである。この掘削による振動は、孔の貫通時に最も顕著である。

また、特許文献２に記載のようにワイヤーソーを用いてダム堤体に貫通孔を形成する場合には、下流側から上流側に向かう方向においても複数のコンクリートブロックに分割する必要があるので、貫通孔の形成に手間と時間がかかり、それゆえ、貫通孔を効率良く形成することが難しかった。
本発明は、このような実状に鑑み、ダム堤体に形成される貫通孔の貫通時に発生する振動を抑制すること、及び、ダム堤体に貫通孔を効率良く形成することを目的とする。

そのため本発明の第１態様では、既設のコンクリートダムの堤体の上流側と下流側とを連通するように、第１の空間と第２の空間とを含む貫通孔を堤体に形成する方法として、堤体の上流側端部に所定の未掘削区間を残すように、堤体を、その下流側から上流側に向かって掘削機又は発破によって掘削することにより、堤体に第１の空間を形成する工程と、堤体の上流側と第１の空間とを連通するように、堤体の所定の未掘削区間に複数のボーリング孔を形成する工程と、ボーリング孔にワイヤーソーを通す工程と、ワイヤーソーを用いて、堤体の所定の未掘削区間を複数のコンクリートブロックに分割する工程と、コンクリートブロックを堤体の上流側より搬出することによって、堤体の上流側端部に第２の空間を形成する工程と、を含む。ここにおいて、ワイヤーソーを回転走行させるワイヤーソー切断装置の本体が堤体の上流側に設けられる。

本発明の第２態様では、既設のコンクリートダムの堤体の上流側と下流側とを連通するように、第１の空間と第２の空間とを含む貫通孔を堤体に形成する方法として、堤体の上流側端部に所定の未掘削区間を残すように、堤体を、その下流側から上流側に向かって掘削機又は発破によって掘削することにより、堤体に第１の空間を形成する工程と、コンクリート切断装置を用いて、堤体の所定の未掘削区間を複数のコンクリートブロックに分割する工程と、コンクリートブロックを堤体の上流側より搬出することによって、堤体の上流側端部に第２の空間を形成する工程と、を含む。ここにおいて、コンクリート切断装置が堤体の上流側に設けられる。

本発明によれば、ワイヤーソー等を備え得るコンクリート切断装置を用いて、堤体の所定の未掘削区間を複数のコンクリートブロックに分割し、このコンクリートブロックを堤体の上流側より搬出することで、堤体の上流側端部に第２の空間を形成する。これにより、堤体の所定の未掘削区間を複数のコンクリートブロックに分割するときには、発生する振動が比較的小さなワイヤーソー等を備え得るコンクリート切断装置を用い、分割されたコンクリートブロックは堤体の上流側より搬出されるので、堤体に形成される貫通孔の貫通時に発生する振動を抑制することができる。
また本発明によれば、掘削機による掘削か、又は発破掘削により、堤体に第１の空間を形成する。これにより、貫通孔の主部分となり得る第１の空間を効率良く形成することができるので、堤体に貫通孔を効率良く形成することができる。

本発明の一実施形態におけるダム堤体に形成された貫通孔を示す断面図 図１の部分Ｐの部分拡大図 ワイヤーソー切断装置の概略構成を示す図 ダム堤体に貫通孔を形成する工程を示す図 ダム堤体に貫通孔を形成する工程を示す図 ダム堤体に貫通孔を形成する工程を示す図 ダム堤体に貫通孔を形成する工程を示す図 ダム堤体に貫通孔を形成する工程を示す図 ダム堤体に貫通孔を形成する工程を示す図 ダム堤体に第２の空間を形成する工程を示す図 ダム堤体に第２の空間を形成する工程を示す図 ダム堤体に第２の空間を形成する工程を示す図 ダム堤体に第２の空間を形成する工程を示す図 ダム堤体に第２の空間を形成する工程を示す図 ダム堤体に第２の空間を形成する工程を示す図 コンクリートブロックとレールとの間にくさびを挿入した状態を示す図 ダム堤体における貫通孔の形成方法の一例を示すガントチャート

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態におけるダム堤体に形成された貫通孔を示す。図２は図１の部分Ｐの部分拡大図である。図３はワイヤーソー切断装置の概略構成を示す。

ダム堤体１は、既設のコンクリートダムの堤体である。ダム堤体１には、その上流側（貯水池２側）と下流側とを連通するように、貫通孔３が形成される。
貫通孔３は、その断面形状が略角形状であり、ダム堤体１の下流側から上流側に向かう方向に延びている。尚、本実施形態では、貫通孔３の断面形状が略角形状であるが、貫通孔３の断面形状はこれに限らず、例えば、略円形状であってもよい。

貫通孔３の上流側端部には拡幅部４が形成されている。拡幅部４は、上流に向かって高さ及び幅が大きくなる錐台状の第１の部分４ａと、この第１の部分４ａの上流側端部に下流側端部が連続する第２の部分４ｂとにより構成されている。第２の部分４ｂについては、その上流側端部の高さ及び幅と、下流側端部の高さ及び幅とが略同一である。尚、本実施形態では、例えば、拡幅部４の第１の部分４ａの下流側端部の高さ及び幅がそれぞれ６ｍ程度であり、また、拡幅部４の第２の部分４ｂの高さ及び幅がそれぞれ１０ｍ程度であるが、各々の寸法はこれに限らない。また、本実施形態では、拡幅部４が、上流に向かって高さ及び幅が大きくなる錐台部（第１の部分４ａ）と、上流側端部の高さ及び幅と下流側端部の高さ及び幅とが略同一である同径部（第２の部分４ｂ）とにより構成されているが、拡幅部４の構成はこれに限らない。例えば、拡幅部４は、上流に向かって高さ及び幅が大きくなる錐台部のみで構成されてもよい。または、拡幅部４は、その上流側端部の高さ及び幅と下流側端部の高さ及び幅とが略同一である同径部のみで構成されてもよい。

拡幅部４を含む貫通孔３は、主に自由断面掘削機５（図４参照）を用いて形成される第１の空間６と、主にワイヤーソー切断装置７及びクレーン８を用いて形成される第２の空間９とを含む。
尚、本実施形態では、自由断面掘削機５を用いて第１の空間６を形成する手法を以下説明するが、第１の空間６の形成手法はこれに限らない。また、本実施形態では、本発明の「コンクリート切断装置」としてワイヤーソー切断装置７を用いるが、コンクリートを切断する「コンクリート切断装置」はこれに限らない。

第２の空間９は、拡幅部４の上流側端部を構成する。第２の空間９については、その貫通孔３の長手方向での距離Ｌ２が、所定の未掘削区間３０の距離Ｌ１２に対応している。ここで、所定の未掘削区間３０とは、後述する孔形成予定部分α（図４参照）のうち、自由断面掘削機５を用いて掘削されることなく、ワイヤーソー切断装置７等のコンクリート切断装置を用いて複数のコンクリートブロックに分割される区間であり、予め設定されている。それゆえ、ワイヤーソー切断装置７等のコンクリート切断装置を用いて分割される複数のコンクリートブロック（例えば、後述するコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６）の各々の厚さ（下流側から上流側に向かう方向での厚さ）が所定の未掘削区間３０の距離Ｌ１２及び第２の空間９の距離Ｌ２に対応する。尚、本実施形態では、例えば、第２の空間９の距離Ｌ２が１ｍ程度であるが、距離Ｌ２はこれに限らない。また、第２の空間９は、拡幅部４の第２の部分４ｂであることが好ましい。
尚、第２の空間９は、上流に向かって高さ及び幅が大きくなる錐台状であってもよい。しかしながら、第２の空間９の内空の高さ・幅の勾配が変化する場合には、コンクリート切断装置によるコンクリートの切断に手間がかかりかねない。それゆえ、第２の空間９が錐台状である場合には、その高さ方向の勾配及び／又は幅方向の勾配が略一定であることが好ましい。

第１の空間６は、拡幅部４を含む貫通孔３のうち、第２の空間９以外の部分（好ましくは拡幅部４の第２の部分４ｂ以外の部分）を構成する。第１の空間６については、その貫通孔３の長手方向での距離Ｌ１が、第２の空間９の距離Ｌ２に比べて十分に長い。尚、本実施形態では、例えば、第１の空間６の距離Ｌ１が５０ｍ〜６０ｍ程度であるが、距離Ｌ１はこれに限らない。

ワイヤーソー切断装置７は、その本体１０と、ワイヤーソー１１とにより構成される。
本体１０は、ワイヤーソー１１を回転走行させるものであり、取付基台１２、ロッド１３〜１５、駆動用プーリー１６、ガイドプーリー１７〜２２、油圧モータ２３を含んで構成される。
取付基台１２は、ダム堤体１の上流側の壁面１ａに取り付けられる。ロッド１３は、その基端が取付基台１２に固定されて、壁面１ａに対して略直交するように上流側に向かって延びている。

駆動用プーリー１６はロッド１３に回転自在に取り付けられており、油圧モータ２３によって回転駆動力が付与され得る。また、駆動用プーリー１６は、ロッド１３に対してその長手方向に摺動可能にロッド１３に取り付けられている。
ロッド１４は、ロッド１３に対して略平行に延びている。ロッド１５は、ロッド１３，１４の下流側端部同士に跨るように各々に固定されており、これにより、ロッド１３〜１５が一体化されている。ガイドプーリー１７，１８はロッド１４に回転自在に取り付けられており、また、ガイドプーリー１９〜２２はロッド１５に回転自在に取り付けられている。ここで、ガイドプーリー１７，１８は、ロッド１４に対してその長手方向に摺動可能にロッド１４に取り付けられてもよい。また、ガイドプーリー１９〜２２は、ロッド１５に対してその長手方向に摺動可能にロッド１５に取り付けられてもよい。

ワイヤーソー１１は、例えば、ダイヤモンド砥粒層を有するビーズとコイルスプリング等とをワイヤーロープに交互に嵌め込み、ワイヤーロープの端部同士をジョイントスリーブ等で接続して無端状に形成される。ワイヤーソー１１は、駆動用プーリー１６と、ガイドプーリー１７〜２２のうちのいくつかとに巻き掛けられている。ここで、ワイヤーソー１１については、駆動用プーリー１６やガイドプーリー１７〜２２のロッド１３〜１５への取付位置を適宜変更することで、張力の調節が行われ得る。また、ガイドプーリー１７〜２２のうちワイヤーソー１１が巻き掛けられるプーリーの個数を適宜変更することで、ワイヤーソー１１の張力の調節を行うことが可能である。
本実施形態では、ダム堤体１の所定の未掘削区間３０を複数（図１０（Ａ）では、上下４個×左右４個の計１６個）のコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６に分割する際に、ワイヤーソー切断装置７が用いられる。このコンクリートプロックＣＢ１〜ＣＢ１６への分割については、その詳細を後述する。尚、説明の便宜上、図１０（Ａ）に示すように、上から１段目の４個のコンクリートブロックを左から右へ順にＣＢ１〜ＣＢ４とし、上から２段目の４個のコンクリートブロックを左から右へ順にＣＢ５〜ＣＢ８とし、上から３段目の４個のコンクリートブロックを左から右へ順にＣＢ９〜ＣＢ１２とし、上から４段目の４個のコンクリートブロックを左から右へ順にＣＢ１３〜ＣＢ１６として、以下説明する。

次に、ダム堤体１に貫通孔３を形成する方法について、図４〜図１５を用いて説明する。図４〜図９は、ダム堤体１に貫通孔３を形成する工程を示す。図１０〜図１５は、ダム堤体１に第２の空間９を形成する工程を示す。尚、図１０〜図１５は、ダム堤体１のうち、第２の空間９が形成される予定の部分（換言すれば、コンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６が切り出される予定の部分）を上流側から見た図である。ここで、ダム堤体１のうち、図４〜図１５に示す一点鎖線により区画される部分は、貫通孔３が形成される予定の部分（孔形成予定部分α）を示す。すなわち、図４〜図１５には、孔形成予定部分αの予定線３２が一点鎖線で示されている。また、図１０〜図１４に示す二点鎖線は、ダム堤体１の所定の未掘削区間３０におけるワイヤーソー切断装置７による切断の計画線３３である。すなわち、この計画線３３に沿って、ワイヤーソー切断装置７により、コンクリートプロックＣＢ１〜ＣＢ１６への分割が行われる。説明の便宜上、図１０〜図１５に示すように左右を規定して、以下説明する。

既設のダム堤体１に貫通孔３を形成する工程では、まず、図４（ア）に示すように、ダム堤体１の天端にクレーン８を配置する。尚、ダム堤体１の天端にクレーン８等の作業用のスペースを十分に確保するために、ダム堤体１の天端にクレーン８を配置するに先立って、ダム堤体１の下流側の壁面１ｂの上部に天端構台を設置してもよい。

次に、自由断面掘削機５を孔形成予定部分αに向かわせるための構台（図示せず）をダム堤体１の下流側に設置する。この後に、図４（イ）に示すように、自由断面掘削機５を用いて、孔形成予定部分αの掘削を開始する。この掘削では、自由断面掘削機５によって孔形成予定部分αをダム堤体１の下流側の壁面１ｂから上流側に向かって掘削することで、第１の空間６を上流側に徐々に拡張していく。ここで、自由断面掘削機５としては、例えば、ロードヘッダ（登録商標）やブームヘッダ（登録商標）が挙げられる。

また、本実施形態では、図４（イ）に示すように、自由断面掘削機５による掘削と並行して、クレーン８等を用いて、仮締切設備４０の設置を行う。仮締切設備４０は、ダム堤体１の上流側の壁面１ａに隣接する作業空間β（図１参照）を確保するためのものである。ここで、作業空間βは、孔形成予定部分αに隣接する。また、仮締切設備４０は、第２の空間９の形成時（貫通孔３の貫通時）に貯水池２から貫通孔３内に水が流入することを防止する機能を有する。

仮締切設備４０は、予め設置された台座コンクリート４１上に水密に固定される。ここで、台座コンクリート４１は、仮締切設備４０の基礎部分となるものであり、貯水池２の底部に、ダム堤体１の上流側の壁面１ａの下端部に隣接するように予め設置される。
仮締切設備４０は、平面視で下流側開放のコ字状であり、鉛直方向に延在している。仮締切設備４０の下流側端面はダム堤体１の上流側の壁面１ａに水密に固定される。尚、台座コンクリート４１に固定された仮締切設備４０については、後述する孔貫通準備作業が開始されるまでの間、貯水池２に水没させておくことが可能である。
尚、仮締切設備４０は、台座コンクリート４１を必ずしも必要とするものではない。仮締切設備４０は、作業空間βを確保でき、貯水池２の水が作業空間βに流入することを防止できればよい。

次に、自由断面掘削機５による掘削と並行して、図５（ウ）に示すように、貯水池２の水面が仮締切設備４０の上端より下位になるまで貯水池２の水位を下げて、仮締切設備４０内に溜まった水を抜く。これにより、仮締切設備４０内に作業空間βが確保される。この後、作業空間β内にて、孔貫通準備作業が行われる。
孔貫通準備作業では、仮締切設備４０内の作業空間βにて、図示しない昇降設備、換気設備、照明設備等の設置作業が行われる。また、クレーン８等を用いて、コンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１２の分割・搬出作業用の足場４５の設置作業も行われる。尚、この孔貫通準備作業についても、自由断面掘削機５による掘削作業と並行して実施される。

足場４５は第１足場ユニット４６、第２足場ユニット４７、及び第３足場ユニット４８からなる上下３段構造である。第１〜第３足場ユニット４６〜４８は、それぞれ、平面視で略矩形状であり、その長辺がダム堤体１の左右方向（幅方向）に略平行に延びている。第１〜第３足場ユニット４６〜４８は、各々が、足場用板部とそれを支持する複数の脚部とを備える。

第３足場ユニット４８は、作業空間β内にて、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ１３〜ＣＢ１６が切り出される予定の部分に隣接するように、台座コンクリート４１上に設置される。ここで、第３足場ユニット４８の上記略矩形状の長辺の長さは、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ１３〜ＣＢ１６が切り出される予定の部分の左右方向長さよりも長い。また、第３足場ユニット４８の足場用板部の高さ位置は、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ１３〜ＣＢ１６が切り出される予定の部分の上端の高さ位置よりも若干低い。

第２足場ユニット４７は、作業空間β内にて、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ９〜ＣＢ１２が切り出される予定の部分に隣接するように、第３足場ユニット４８上に設置される。ここで、第２足場ユニット４７の上記略矩形状の長辺の長さは、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ９〜ＣＢ１２が切り出される予定の部分の左右方向長さよりも長い。また、第２足場ユニット４７の足場用板部の高さ位置は、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ９〜ＣＢ１２が切り出される予定の部分の上端の高さ位置よりも若干低い。

第１足場ユニット４６は、作業空間β内にて、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ５〜ＣＢ８が切り出される予定の部分に隣接するように、第２足場ユニット４７上に設置される。ここで、第１足場ユニット４６の上記略矩形状の長辺の長さは、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ５〜ＣＢ８が切り出される予定の部分の左右方向長さよりも長い。また、第１足場ユニット４６の足場用板部の高さ位置は、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ５〜ＣＢ８が切り出される予定の部分の上端の高さ位置よりも若干低い。
このようにして、孔貫通準備作業では、ダム堤体１の上流側の壁面１ａに隣接するように足場４５が設けられる。尚、足場４５については、ダム堤体１より搬出されるコンクリートブロックＣＢの高さ位置が低くなるほど、足場４５の高さが低くされ得る（図５〜図９参照）。

次に、孔形成予定部分αの上半分の領域において、自由断面掘削機５による掘削が所定の未掘削区間３０に達する直前にて（例えば所定の未掘削区間３０から数十ｃｍ程度手前に達した時点で）、自由断面掘削機５による掘削を中断する。そして、図１０（Ｂ）に示すように、略角形状の予定線３２の上半分の領域にて、予定線３２に内接するように、複数のボーリング孔が連続的に形成されて、縁切りボーリング孔５１が形成される。この縁切りボーリング孔５１は、所定の未掘削区間３０を含むダム堤体１の上流側端部を貫通して、ダム堤体１の上流側と第１の空間６とを連通する。

縁切りボーリング孔５１を構成する複数のボーリング孔の形成には、例えばコアボーリング機が用いられる。尚、本実施形態では、縁切りボーリング孔５１の形成時に、作業空間β側から第１の空間６側に向けてコアボーリングを行うが、この他、第１の空間６側から作業空間β側に向けてコアボーリングを行ってもよい。
尚、コアボーリング機はダム堤体１の上流側（作業空間β内）に設けられることが好ましい。コアボーリング機をダム堤体１の上流側に設置することで、自由断面掘削機５による掘削作業とコアボーリング機の準備やボーリングに関する作業とを並行して実施することができ、従って、作業を効率的に実施することが可能となる。

この縁切りボーリング孔５１の形成により、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ８が切り出される予定の部分の左側面、右側面、及び上面がダム堤体１から縁切される。また、縁切りボーリング孔５１の内面の一部が、そのまま、コンクリートブロックＣＢ５の左側面、ＣＢ１の左側面及び上面、ＣＢ２及びＣＢ３の上面、ＣＢ４の上面及び右側面、ＣＢ８の右側面となる。

次に、図５（エ）に示すように、孔形成予定部分αの上半分の領域において、ダム堤体１の所定の未掘削区間３０を達するまで、自由断面掘削機５による掘削を行う。すなわち、孔形成予定部分αの上半分の領域において、ダム堤体１の上流側端部に所定の未掘削区間３０のみが残される状態になるまで、自由断面掘削機５による掘削を行う。この掘削時には、縁切りボーリング孔５１が形成されていることにより、当該掘削により発生する振動がダム堤体１に伝達されることを抑制することができる。

次に、図１１（Ａ）に示すように、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ４が切り出される予定の部分に、ＣＢ１〜ＣＢ４の各々に対して、ナイロンスリング挿入用の４個のボーリング孔Ｅと、玉掛け用の２個のボーリング孔Ｆと、レール挿入用の２個のボーリング孔Ｇとを形成する。また、上下方向に延びる計画線３３と左右方向に延びる計画線３３との交点には、ワイヤーソー挿入用のボーリング孔Ｈを形成する。これらボーリング孔Ｅ〜Ｈの形成においても、連続ボーリング孔５１を構成する複数のボーリング孔の形成と同様に、例えばコアボーリング機を用いたコアボーリングが行われる。それゆえ、これらボーリング孔Ｅ〜Ｈの各々は、ダム堤体１の所定の未掘削区間３０を貫通して、ダム堤体１の上流側と第１の空間６とを連通する。

ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ１が切り出される予定の部分において、上流側から見て、四隅の近傍に４個のボーリング孔Ｅが位置し、中央部に２個のボーリング孔Ｆが位置し、コンクリートブロックＣＢ１，ＣＢ５の境界となる計画線３３上に左右一対のボーリング孔Ｇが位置する。これらボーリング孔Ｅ〜Ｇの形成位置については、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ２〜ＣＢ４の各々が切り出される予定の部分についても同様であるので、その説明を省略する。

次に、図１１（Ｂ）に示すように、ダム堤体１のうちコンクリートブロックＣＢ１が切り出される予定の部分において、上下方向で隣り合うボーリング孔Ｅ，Ｅを通るようにナイロンスリング５５を巻き付けて、図示しない締付器具で締め付ける。
次に、ワイヤーソー切断装置７の設置を行う。そして、コンクリートブロックＣＢ１，ＣＢ２の境界となる計画線３３に沿って、ワイヤーソー切断装置７によりコンクリートの切断を行い、更に、コンクリートブロックＣＢ１，ＣＢ５の境界となる計画線３３に沿って、ワイヤーソー切断装置７によりコンクリートの切断を行うことで、コンクリートブロックＣＢ１をダム堤体１から縁切りする。この縁切り時には、図５（エ）に示すように、自由断面掘削機５を利用して控えを取ることが好ましい。

ここで、ワイヤーソー切断装置７の設置作業では、まず、ワイヤーソー切断装置７の本体１０をダム堤体１の上流側の壁面１ａに取り付ける。次に、線状のワイヤーソー１１を、切断対象の計画線３３の一端側に位置するボーリング孔Ｈと他端側に位置する縁切りボーリング孔５１に通す。次に、ワイヤーソー１１の端部同士をジョイントスリーブ等で接続して、ワイヤーソー１１を無端状にする。この後に、ワイヤーソー１１を駆動用プーリー１６と、ガイドプーリー１７〜２２のいくつかとに巻き掛ける。この後、ワイヤーソー１１の張力の調節等が行われる。このようにして、ワイヤーソー切断装置７の設置が行われる。

ワイヤーソー切断装置７によるコンクリートの切断時には、油圧モータ２３により駆動用プーリー１６に回転駆動力が付与されて、これにより、ワイヤーソー１１が回転走行する。また、駆動用プーリー１６を、ロッド１３に対してその長手方向に沿って、下流側から上流側に向かって摺動させることにより、ワイヤーソー１１による引き切りとなって、コンクリートの切断が進行する。このようにして、ワイヤーソー切断装置７によるコンクリートの切断が行われる。

次に、図１２（Ａ）に示すように、コンクリートブロックＣＢ１において、左右方向で隣り合うボーリング孔Ｅ，Ｅを通るようにナイロンスリング５５を巻き付けて、図示しない締付器具で締め付ける。
また、左右一対のボーリング孔Ｇ，Ｇの各々にレール６０を挿入する。レール６０は、例えば、上フランジ、下フランジ、及びウェブからなるＨ形鋼材により構成される。レール６０の長手方向の長さは、所定の未掘削区間３０の距離Ｌ１２よりも長い。

図１６は、コンクリートブロックＣＢ１とレール６０との間にくさび６１を挿入した状態を示す。図１６に示すように、コンクリートブロックＣＢ１の下流側端部と、レール６０との間に、上流側が先細形状であるくさび６１を打ち込むことにより、コンクリートブロックＣＢ１とレール６０とが互いに接触する面積を低減することができる。

次に、図示しない牽引手段により、コンクリートブロックＣＢ１を第１足場ユニット４６の足場用板部上に引き出す。ここで、牽引手段は、例えば、牽引用のワイヤーロープとチェーンブロックとを備える。ワイヤーロープはその一端がコンクリートブロックＣＢ１の上流側壁面に着脱可能に固定される。チェーンブロックは第１足場ユニット４６の足場用板部上に予め設けられたブラケット等に取り付けられる。チェーンブロックにはワイヤーロープの他端が着脱可能に固定される。尚、牽引手段は、チェーンブロックの代わりとして、ワイヤーロープを巻き上げ可能なウインチを備えてもよい。
ここで、図１６に示すように、コンクリートブロックＣＢ１の下流側端部と、レール６０との間に、上流側が先細形状であるくさび６１を挿入することにより、コンクリートブロックＣＢ１とレール６０とが互いに接触する面積を低減することができるので、コンクリートブロックＣＢ１の引き出しをスムーズに行うことができる。

次に、図６（オ）に示すように、クレーン８により、コンクリートブロックＣＢ１を吊り上げる。この吊り上げ時には、クレーン吊り上げ用のワイヤーロープ又はチェーンが、ボーリング孔Ｆに通されている。
このようにして、コンクリートブロックＣＢ１がダム堤体１の上流側より搬出される。

ところで、ダム堤体１の構築時にはコンクリートの打継目が発生する。この打継目がコンクリートブロックＣＢ１内に位置している場合には、打継目箇所にてコンクリートがはがれ、ひいては、コンクリートブロックＣＢ１の一体性が低下するおそれがある。この点、本実施形態によれば、図１２（Ａ）に示したように、コンクリートブロックＣＢ１に、計４本のナイロンスリング５５を巻き付けて締付器具で締め付けるので、コンクリートブロックＣＢ１内に打継目が位置している場合であっても、コンクリートブロックＣＢ１の一体性を良好に保持することができる。

この後、コンクリートブロックＣＢ２〜ＣＢ４についても、コンクリートブロックＣＢ１と同様に、ワイヤーソー切断装置７により、計画線３３に沿ってコンクリートの切断を行うことで、各コンクリートブロックをダム堤体１から縁切りする。また、牽引手段により、各コンクリートブロックを第１足場ユニット４６の足場用板部上に引き出す。更に、クレーン８により、各コンクリートブロックを吊り上げる。このようにして、上から１段目の４個のコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ４がダム堤体１の上流側より搬出されて、この結果、図１２（Ｂ）に示すように、第２の空間９の上１／４部分が形成される。
次に、第１足場ユニット４６をクレーン８により吊り上げて、図６（カ）に示すように、第１足場ユニット４６を作業空間β内から撤去する。これにより、足場４５の高さが低くなる。

次に、コンクリートブロックＣＢ５〜ＣＢ８について、コンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ４と同様に、ワイヤーソー切断装置７により、計画線３３に沿ってコンクリートの切断を行うことで、各コンクリートブロックをダム堤体１から縁切りする。また、牽引手段により、各コンクリートブロックを第２足場ユニット４７の足場用板部上に引き出す。更に、クレーン８により、各コンクリートブロックを吊り上げる（図７（キ）参照）。このようにして、上から２段目の４個のコンクリートブロックＣＢ５〜ＣＢ８がダム堤体１の上流側より搬出されて、この結果、図１３（Ａ）に示すように、第２の空間９の上半分が形成される。

次に、図１３（Ｂ）に示すように、拡幅部４の上半分の内面の凹凸を削って整形する。この整形には、例えばエクセルカッター（登録商標）等の削孔機が用いられる。
次に、第２足場ユニット４７をクレーン８により吊り上げて、図７（ク）に示すように、第２足場ユニット４７を作業空間β内から撤去する。これにより、足場４５の高さが低くなる。

次に、孔形成予定部分αの下半分の領域において、自由断面掘削機５による掘削が所定の未掘削区間３０に達する直前まで（例えば所定の未掘削区間３０から数十ｃｍ程度手前に達するまで）、自由断面掘削機５による掘削を行う。そして、図１４（Ａ）に示すように、略角形状の予定線３２の下半分の左右両側の領域にて、予定線３２に内接するように、複数のボーリング孔が連続的に形成されて、左右一対の縁切りボーリング孔５２が形成される。この縁切りボーリング孔５２は、所定の未掘削区間３０を含むダム堤体１の上流側端部を貫通して、ダム堤体１の上流側と第１の空間６とを連通する。尚、縁切りボーリング孔５２の形成手法は、上述の縁切りボーリング孔５１の形成手法と同様であるので、その説明を省略する。

次に、図８（ケ）に示すように、孔形成予定部分αの下半分の領域において、ダム堤体１の所定の未掘削区間３０を達するまで、自由断面掘削機５による掘削を行う。すなわち、孔形成予定部分αの下半分の領域において、ダム堤体１の上流側端部に所定の未掘削区間３０のみが残される状態になるまで、自由断面掘削機５による掘削を行う。この掘削時には、縁切りボーリング孔５２が形成されていることにより、当該掘削により発生する振動がダム堤体１に伝達されることを抑制することができる。

次に、コンクリートブロックＣＢ９〜ＣＢ１２について、コンクリートブロックＣＢ５〜ＣＢ８と同様に、ワイヤーソー切断装置７により、計画線３３に沿ってコンクリートの切断を行うことで、各コンクリートブロックをダム堤体１から縁切りする。また、牽引手段により、各コンクリートブロックを第１足場ユニット４８の足場用板部上に引き出す。更に、クレーン８により、各コンクリートブロックを吊り上げる（図８（コ）参照）。このようにして、上から３段目の４個のコンクリートブロックＣＢ９〜ＣＢ１２がダム堤体１の上流側より搬出されて、この結果、図１４（Ｂ）に示すように、第２の空間９の上３／４部分が形成される。
次に、第１足場ユニット４８をクレーン８により吊り上げて、図９（サ）に示すように、第１足場ユニット４８を作業空間β内から撤去する。これにより、足場４５が完全に撤去される。

次に、コンクリートブロックＣＢ１３〜ＣＢ１６について、コンクリートブロックＣＢ９〜ＣＢ１２と同様に、ワイヤーソー切断装置７により、計画線３３に沿ってコンクリートの切断を行うことで、各コンクリートブロックをダム堤体１から縁切りする。また、クレーン８により、各コンクリートブロックを作業空間β内に引き出して、各コンクリートブロックを吊り上げる（図９（シ）参照）。このようにして、上から４段目の４個のコンクリートブロックＣＢ１３〜ＣＢ１６がダム堤体１の上流側より搬出されて、この結果、図１５（Ａ）に示すように、第２の空間９が形成される。
次に、図１５（Ｂ）に示すように、拡幅部４の下半分の内面の凹凸を削って整形する。この整形には、例えばエクセルカッター（登録商標）等の削孔機が用いられる。
このようにして、拡幅部４を含む貫通孔３が、ダム堤体１に形成される。

ここで、本発明の「堤体に第１の空間を形成する工程」が図４〜図８に示されている。また、本発明の「堤体の所定の未掘削区間を複数のコンクリートブロックに分割する工程」が図１０〜図１５に示されている。また、本発明の「コンクリートブロックを堤体の上流側より搬出することによって、堤体の上流側端部に第２の空間を形成する工程」が図６〜図９及び図１２〜図１５に示されている。

貫通孔３がダム堤体１に形成された後には、拡幅部４内に呑口部の管（ベルマウス）が取り付けられ得る。また拡幅部４の上流側端部に制水ゲートが取り付けられ得る。ここで、制水ゲートとは、貯水池２の水を貫通孔３に流入させないための扉として機能するものである。制水ゲートの取り付けが完了すると、仮締切設備４０が撤去され得る。

図１７は、ダム堤体１に貫通孔３を形成する方法の一例を示すガントチャートである。
図１７は、非洪水期において、第１の空間６の形成時に並行して仮締切設備４０の設置を行うことを示している。また、非洪水期において、第１の空間６の形成時に並行して、足場４５の設置を含む孔貫通準備作業を行うことを示している。このように、自由断面掘削機１を用いる第１の空間６の形成時に、仮締切設備４０の設置や孔貫通準備作業を行うことにより、第１の空間６の形成と並行して、第２の空間９を形成するための準備を行うことができるので、貫通孔形成の工期を短縮することができる。

尚、本実施形態では、第１の空間６の形成に用いられる掘削機として自由断面掘削機５を挙げて説明したが、第１の空間６の形成に用いられる掘削機はこれに限らない。
また、本実施形態では、掘削機による掘削によって第１の空間６を形成しているが、この他、発破掘削によって第１の空間６を形成してもよい。この場合には、孔形成予定部分αの掘削面（鏡）に爆薬挿入用の穴をドリル等で削孔し、この穴にダイナマイト等の爆薬を挿入して発破・爆発させて掘削する。ただし、振動の低減・抑制の面からは、発破掘削によって第１の空間６を形成するよりも掘削機による掘削によって第１の空間６を形成するほうが好ましい。

また、本実施形態では、本発明の「コンクリート切断装置」としてワイヤーソー１１を含んで構成されるもの（ワイヤーソー切断装置７）を用いて説明したが、「コンクリート切断装置」の構成はこれに限らず、例えば、ダイヤモンドカッター、又は、チェーンソーを含んで構成されるものであってもよい。ワイヤーソー１１の代わりとしてダイヤモンドカッター又はチェーンソーを用いる場合には、上述のボーリング孔Ｈを形成しなくてもよい。また、ダイヤモンドカッター又はチェーンソーを用いる場合には、いわゆる押し切りによってコンクリートが切断され得る。

本実施形態によれば、既設のコンクリートダムの堤体であるダム堤体１の上流側と下流側とを連通するように、第１の空間６と第２の空間９とを含む貫通孔３をダム堤体１に形成する方法として、ダム堤体１の上流側端部に所定の未掘削区間３０を残すように、ダム堤体１を、その下流側から上流側に向かって掘削機（例えば自由断面掘削機５）又は発破によって掘削することにより、ダム堤体１に第１の空間６を形成する工程（図４〜図８参照）と、ダム堤体１の上流側と第１の空間６とを連通するように、ダム堤体１の所定の未掘削区間３０に縁切りボーリング孔５１，５２、複数のボーリング孔Ｈを形成する工程（図１０、図１１及び図１４参照）と、縁切りボーリング孔５１，５２、複数のボーリング孔Ｈにワイヤーソー１１を通す工程と、ワイヤーソー１１を用いて、ダム堤体１の所定の未掘削区間３０を複数（図では計１６個）のコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６に分割する工程（図１０〜図１５参照）と、コンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６をダム堤体１の上流側より搬出することによって、ダム堤体１の上流側端部に第２の空間９を形成する工程（図６〜図９及び図１２〜図１５）と、を含む。これにより、ダム堤体１の所定の未掘削区間３０を複数（図では計１６個）のコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６に分割するときには、発生する振動が比較的小さなワイヤーソー１１を用い、分割されたコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６はダム堤体１の上流側より搬出されるので、ダム堤体１に形成される貫通孔３の貫通時に発生する振動を抑制することができる。また、自由断面掘削機５等の掘削機による掘削か、又は発破掘削により、ダム堤体１に第１の空間６を形成することにより、貫通孔３の主部分となり得る第１の空間６を効率良く形成することができ、ひいてはダム堤体１に貫通孔３を効率良く形成することができる。

また本実施形態によれば、ワイヤーソー１１を回転走行させるワイヤーソー切断装置７の本体１０がダム堤体１の上流側に設けられる。これにより、ワイヤーソー１１によるコンクリートの切断作業を足場４５上にて行うことができる。また、ワイヤーソー切断装置７の本体１０をダム堤体１の上流側に設置することで、ワイヤーソー切断装置７の準備や切断に関する作業と、自由断面掘削機５による掘削作業とを並行して実施することができ、従って、作業を効率的に実施することが可能となる。

また本実施形態によれば、貫通孔３は、その上流側端部に拡幅部４を有し、拡幅部４が第２の空間９を含む。これにより、貫通孔３のうち断面積が大きな部分である拡幅部４の形成時に、発生する振動が比較的小さなワイヤーソー１１を用いるので、拡幅部４の形成時（特に孔貫通時）に発生する振動を抑制することができる。

また本実施形態によれば、ダム堤体１における貫通孔３の形成方法は、第１の空間６を形成する工程と並行して、ダム堤体１の上流側の壁面１ａに隣接する作業空間βを確保するための仮締切設備４０を設ける工程を含む（図４参照）。これにより、第１の空間６の形成と並行して、第２の空間９を形成するための準備を行うことができるので、貫通孔形成の工期を短縮することができる。

また本実施形態によれば、ダム堤体１における貫通孔３の形成方法は、第１の空間６を形成する工程と並行して、ダム堤体１の上流側の壁面１ａに隣接するように足場４５を設ける工程を含む（図５参照）。これにより、第１の空間６の形成と並行して、第２の空間９を形成するための準備を行うことができるので、貫通孔形成の工期を短縮することができる。

また本実施形態によれば、既設のコンクリートダムの堤体であるダム堤体１の上流側と下流側とを連通するように、第１の空間６と第２の空間９とを含む貫通孔３をダム堤体１に形成する方法として、ダム堤体１の上流側端部に所定の未掘削区間３０を残すように、ダム堤体１を、その下流側から上流側に向かって掘削機（例えば自由断面掘削機５）又は発破によって掘削することにより、ダム堤体１に第１の空間６を形成する工程と、ワイヤーソー１１、ダイヤモンドカッター、又は、チェーンソー等を含んで構成され得るコンクリート切断装置を用いて、ダム堤体１の所定の未掘削区間３０を複数（図では計１６個）のコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６に分割する工程（図１０〜図１５参照）と、コンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６をダム堤体１の上流側より搬出することによって、ダム堤体１の上流側端部に第２の空間９を形成する工程（図６〜図９及び図１２〜図１５）と、を含む。これにより、ダム堤体１の所定の未掘削区間３０を複数（図では計１６個）のコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６に分割するときには、発生する振動が比較的小さなワイヤーソー１１、ダイヤモンドカッター、又は、チェーンソー等を含んで構成され得るコンクリート切断装置を用い、分割されたコンクリートブロックＣＢ１〜ＣＢ１６はダム堤体１の上流側より搬出されるので、ダム堤体１に形成される貫通孔３の貫通時に発生する振動を抑制することができる。また、自由断面掘削機５等の掘削機による掘削か、又は発破掘削により、ダム堤体１に第１の空間６を形成することにより、貫通孔３の主部分となり得る第１の空間６を効率良く形成することができ、ひいてはダム堤体１に貫通孔３を効率良く形成することができる。

また本実施形態によれば、ワイヤーソー１１、ダイヤモンドカッター、又は、チェーンソー等を含んで構成され得るコンクリート切断装置がダム堤体１の上流側に設けられることが好ましい。これにより、ワイヤーソー１１、ダイヤモンドカッター、又は、チェーンソー等によるコンクリートの切断作業を足場４５上にて行うことができる。また、このコンクリート切断装置をダム堤体１の上流側に設置することで、コンクリート切断装置の準備や切断に関する作業と、自由断面掘削機５による掘削作業とを並行して実施することができ、従って、作業を効率的に実施することが可能となる。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１ ダム堤体
１ａ，１ｂ 壁面
２ 貯水池
３ 貫通孔
４ 拡幅部
４ａ 第１の部分
４ｂ 第２の部分
５ 自由断面掘削機
６ 第１の空間
７ ワイヤーソー切断装置
８ クレーン
９ 第２の空間
１０ 本体
１１ ワイヤーソー
１２ 取付基台
１３〜１５ ロッド
１６ 駆動用プーリー
１７〜２２ ガイドプーリー
２３ 油圧モータ
３０ 所定の未掘削区間
３２ 予定線
３３ 計画線
４０ 仮締切設備
４１ 台座コンクリート
４５ 足場
４６ 第１足場ユニット
４７ 第２足場ユニット
４８ 第３足場ユニット
５１，５２ 縁切りボーリング孔
５５ ナイロンスリング
６０ レール
６１ くさび
α 孔形成予定部分
β 作業空間
ＣＢ，ＣＢ１〜ＣＢ１６ コンクリートブロック
Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ ボーリング孔

Claims (6)

1. 既設のコンクリートダムの堤体の上流側と下流側とを連通するように、第１の空間と第２の空間とを含む貫通孔を前記堤体に形成する方法であって、
   前記堤体の上流側端部に所定の未掘削区間を残すように、前記堤体を、その下流側から上流側に向かって掘削機又は発破によって掘削することにより、前記堤体に前記第１の空間を形成する工程と、
   前記堤体の上流側と前記第１の空間とを連通するように、前記堤体の前記所定の未掘削区間に複数のボーリング孔を形成する工程と、
   前記ボーリング孔にワイヤーソーを通す工程と、
   該ワイヤーソーを用いて、前記堤体の前記所定の未掘削区間を複数のコンクリートブロックに分割する工程と、
   前記コンクリートブロックを前記堤体の上流側より搬出することによって、前記堤体の上流側端部に前記第２の空間を形成する工程と、
   を含み、
   前記ワイヤーソーを回転走行させるワイヤーソー切断装置の本体が前記堤体の上流側に設けられる、ダム堤体における貫通孔の形成方法。
2. 既設のコンクリートダムの堤体の上流側と下流側とを連通するように、第１の空間と第２の空間とを含む貫通孔を前記堤体に形成する方法であって、
   前記堤体の上流側端部に所定の未掘削区間を残すように、前記堤体を、その下流側から上流側に向かって掘削機又は発破によって掘削することにより、前記堤体に前記第１の空間を形成する工程と、
   コンクリート切断装置を用いて、前記堤体の前記所定の未掘削区間を複数のコンクリートブロックに分割する工程と、
   前記コンクリートブロックを前記堤体の上流側より搬出することによって、前記堤体の上流側端部に前記第２の空間を形成する工程と、
   を含み、
   前記コンクリート切断装置が前記堤体の上流側に設けられる、ダム堤体における貫通孔の形成方法。
3. 前記貫通孔は、その上流側端部に拡幅部を有し、該拡幅部が前記第２の空間を含む、請求項１又は請求項２に記載のダム堤体における貫通孔の形成方法。
4. 前記第１の空間を形成する工程と並行して、前記堤体の上流側の壁面に隣接する作業空間を確保するための仮締切設備を設ける工程を更に含む、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のダム堤体における貫通孔の形成方法。
5. 前記コンクリートブロックを前記堤体の上流側より搬出することは、前記堤体の天端に配置されたクレーンにより、前記コンクリートブロックを前記作業空間内から吊り上げることを含む、請求項４に記載のダム堤体における貫通孔の形成方法。
6. 前記第１の空間を形成する工程と並行して、前記堤体の上流側の壁面に隣接するように足場を設ける工程を更に含む、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のダム堤体における貫通孔の形成方法。