(57)【要約】【課題】  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ダム堤体の削孔方法を提供する。【解決手段】  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ダム堤体１０の削孔方法である。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、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。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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工程と、ダム堤体の上流側面と堆砂の地盤改良部分との間にグラウト材を充填する工程と、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工程とからなることを特徴とするダム堤体の削孔方法。
【請求項２】
前記ダム堤体の上流側面と堆砂の地盤改良部分との間にグラウト材を充填する工程は、下流側から堆砂の地盤改良部分に向かってダム堤体を途中まで削孔し、削孔内の先端部からグラウト材をダム堤体の上流側面と堆砂の地盤改良部分との間に注入することで行うことを特徴とする請求項１に記載のダム堤体の削孔方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【特許文献１】特許第３０５４８５１号公報（第２−３頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のダム堤体の削孔方法を示す立断面図である。
【図２】図１の造成管を示す立断面図である。
【図３】本発明のダム堤体の削孔方法を示す立断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１     ダム湖
２     堆砂
３     地盤改良部分
１０   ダム堤体
１２   削孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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