(57)【要約】【課題】ダム堤体の下流側、特に越流部を流下する巨礫などの衝突によって発生する水たたき部の洗掘・損傷に対する恒久的な洗掘防止を可能にしたダム堤体の洗掘防止構造を提供する。【解決手段】ダム堤体１の下流側に越流部１ａから傾斜部１ｂ、さらに水たたき部１ｃにかけて複数の洗掘防止板２を取り付ける。ダム堤体１と洗掘防止板２との間にグラウト材５を充填する。洗掘防止板２の各コーナ部に緩衝部材４を介在する。【選択図】                図１
2004250988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダム堤体の下流側にセメント、最大粒度が２ｍｍ以下の骨材、１次粒子粒度が１μｍ以下のポゾラン系反応粒子、平均粒度が１ｍｍ以下の針状もしくは薄片状粒子、少なくとも１種の分散剤、水、平均粒径が３〜２０μｍの石英粉末、金属繊維を含み、かつセメントとポゾラン系反応粒子と石英粉末の合計質量に対する水の質量比率が８〜２４％であり、金属繊維の長さが２ｍｍ以上で、金属繊維の直径に対する長さの比率が２０以上であり、骨材粒子の最大粒度に対する金属繊維の平均長さの比が１０以上であり、金属繊維の量が４体積％以下である配合物の硬化体からなる複数の洗掘防止板が取り付けられ、かつ前記ダム堤体と洗掘防止板との間に緩衝部材が介在されてなることを特徴とするダム堤体の洗掘防止構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明はダム堤体の洗掘防止構造に関し、主に湖沼や河川などから用水路に必要な用水を引き入れる目的で構築される頭首工の洗掘防止工として用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図３（ａ），（ｂ）に図示するような、河川から用水路に必要な用水を引き入れるために、河川を堰止めて構築された頭首工の場合、頭首工の下流側、特に水たたき部は常時浸食を受け、寒冷地などにおいては、さらにこの浸食部分が凍結融解作用によって損傷を受ける。
【０００３】
また、豪雨時には、上流からの土砂や巨礫などが水たたき部に勢いよく落下し、この落下時の衝突により水たたき部は幾度となく洗掘損傷を受け、この洗掘損傷の程度は巨礫のサイズ、重量、流速、落下高さおよび衝突角度などによって大きく左右される。
【０００４】
例えば、巨礫のサイズが直径８０ｃｍ、水門部での流速が毎秒１６ｍ、落下高さが２３ｍとした場合、巨礫の衝突時の衝撃力は７６ｔ以上にも達し、これが度重なると洗掘・損傷が激しく、早急な恒久対策が必要になる。
【０００５】
従来、この洗掘・損傷の防止対策として、例えば高強度コンクリートで埋め戻す方法、鉄筋を埋め込んだり鉄板で被覆したする方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−０６９９８１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の方法は耐磨耗性を向上させ、洗掘・損傷に対する抵抗を増すことはできるが、耐用年数が非常に短い等の課題があった。一方、後者は上流部より洗掘されると鉄板が捲くれ上がったり、鉄筋が露出する等して部分的な補修も含めて補修に多額の費用を必要とした。
【０００８】
このため、従来技術では効果的な恒久対策ができず、イニシャルコストも高く、トータル的に安価な洗掘防止構造の開発が望まれていた。
【０００９】
本願発明は以上の課題を解決するためになされたもので、ダム堤体の下流側、特に越流部を流下する巨礫などの衝突によって発生する水たたき部の洗掘・損傷に対する恒久的な洗掘防止を可能にしたダム堤体の洗掘防止構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のダム堤体の洗掘防止構造は、ダム堤体の下流側にセメント、最大粒度が２ｍｍ以下の骨材、１次粒子粒度が１μｍ以下のポゾラン系反応粒子、平均粒度が１ｍｍ以下の針状もしくは薄片状粒子、少なくとも１種の分散剤、水、平均粒径が３〜２０μｍの石英粉末、金属繊維を含み、かつセメントとポゾラン系反応粒子と石英粉末の合計質量に対する水の質量比率が８〜２４％であり、金属繊維の長さが２ｍｍ以上で、金属繊維の直径に対する長さの比率が２０以上であり、骨材粒子の最大粒度に対する金属繊維の平均長さの比が１０以上であり、金属繊維の量が４体積％以下である配合物の硬化体からなる複数の洗掘防止板が取り付けられ、かつ前記ダム堤体と洗掘防止板との間に緩衝部材が介在されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
本願発明は、ダム堤体の特に洗掘・損傷を受けやすい水たたき部に前記硬化体からなる複数の洗掘防止板が取り付けられていることで、水たたき部の洗掘・損傷を防止することができる。また、損傷を受けた既存のダム堤体の補修も簡単に行うことができるものである。
【００１２】
前記硬化体からなる洗掘防止板は、例えば１５０Ｎ／ｍｍ２  の強度を有し、かつ耐磨耗性、衝撃に対する靱性、さらに耐久性に非常にすぐれた軽量で取り扱い容易な高強度薄肉板であり、洗掘防止板はダム堤体にホールインアンカー等のアンカーボルトによって固定することができる。
【００１３】
また、ダム堤体と洗掘防止板との間に緩衝部材が介在されていることで、巨礫などの衝突時の衝撃を低減することができて洗掘防止板の破損を未然に防止することができる。この場合の緩衝部材として、例えば硬質ゴム等を用いることができ、また緩衝部材は洗掘防止板の各コーナ部に介在するだけでよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、洗掘防止板を構成する硬化体について説明する。
【００１５】
本願発明の硬化体は、セメント、最大粒度が２ｍｍ以下の骨材、１次粒子粒度が１μｍ以下のポゾラン系反応粒子、平均粒度が１ｍｍ以下の針状もしくは薄片状粒子、少なくとも１種の分散剤、水、平均粒径が３〜２０μｍの石英粉末、金属繊維を含み、かつセメントとポゾラン系反応粒子と石英粉末の合計質量に対する水の質量比率が８〜２４％であり、金属繊維の長さが２ｍｍ以上で、金属繊維の直径に対する長さの比率が２０以上であり、骨材粒子の最大粒度に対する金属繊維の平均長さの比が１０以上であり、金属繊維の量が４体積％以下である配合物の硬化体である。該硬化体は、１５０Ｎ／ｍｍ２  以上の強度を発現させることが可能であり、耐磨耗性、耐衝撃性、耐久性にも優れたものである。
【００１６】
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。
【００１７】
骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂またはこれらの混合物が挙げられる。骨材の配合量は、硬化後の強度等からセメント１００質量部に対して５０〜２５０質量部が好ましい。
【００１８】
ポゾラン系反応粒子としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。これらのうち、シリカフュームまたはシリカダストは、１次粒子粒度が１μｍ以下であり、粉砕等をする必要がないので好ましい。
【００１９】
ポゾラン系反応粒子の配合量は、配合物の流動性や硬化体の強度、耐磨耗性、耐久性等からセメント１００質量部に対して５〜５０質量部が好ましい。
【００２０】
針状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が、薄片状粒子としては、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレーク等が挙げられる。針状粒子もしくは薄片状粒子の配合量は、硬化体の強度や靱性等からセメント１００質量部に対して４〜２５質量部が好ましい。
【００２１】
分散剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。これらのうち、減水効果の大きな高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤が好ましく、特にポリカルボン酸系の高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤が好ましい。
【００２２】
分散剤の配合量は、配合物の流動性や硬化体の強度等からセメント１００質量部に対して、固形分換算０．１〜２．０質量部が好ましい。なお、分散剤は液状または粉末状どちらでも使用可能である。
【００２３】
石英粉末としては、石英や非晶質石英、オパール質やクリストパライト質のシリカ含有粉末等が挙げられる。石英粉末の配合量は、配合物の流動性や硬化体の強度等からセメント１００質量部に対して２０〜３５質量部が好ましい。
【００２４】
金属繊維としては、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。中でも、鋼繊維は強度に優れており、またコストや入手のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維は長さが２〜３０ｍｍ、繊維長／繊維直径の比が２０〜２００のものが好ましい。
【００２５】
配合物の混練方法は、特に限定するものではなく、例えば、
（１）  水、分散剤以外の材料を予め混合しておき（プレミックス）、該プレミックス、水、分散剤をミキサに投入し、混練する。
（２）  水以外の材料を予め混合しておき（プレミックス、ただし分散剤は粉末タイプのものを使用する）、該プレミックス、水をミキサに投入し、混練する。
（３）  各材料をそれぞれ個別にミキサに投入し、混練する。
等の方法が挙げられる。
【００２６】
混練に用いるミキサは通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例えば揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が用いられる。
【００２７】
洗掘防止板の製造は、配合物を所定の型枠に流し込み、その後、養生して製造することができる。前記配合物は「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載された方法において、１５回の落下運動を行わないで測定したフロー値が、２００ｍｍ以上と流動性に優れるものであり、洗掘防止板の製造（特に成形）を容易に行うことができる。なお、養生条件は特に限定するものではなく、気中養生や蒸気養生等を行えばよい。
【００２８】
次に、本願発明の洗掘防止構造について説明する。
【００２９】
図１と図２は、本願発明の一例を示し、図において河川から用水路に必要な用水を引き入れるための頭首工としてダム堤体１が構築され、このダム堤体１の下流側に、越流部１ａから傾斜部１ｂ、さらに水たたき部１ｃにかけて複数の洗掘防止板２が張り付けられている。
【００３０】
洗掘防止板２は前記硬化体より矩形板状に形成されている。また、各洗掘防止板２の各コーナ部にアンカー孔２ａが形成され、また中央部に裏込め材充填孔２ｂが形成されている。さらに、洗掘防止板２の周縁部にゴム等からなる目地部材２ｃが取り付けられている。
【００３１】
そして、各洗掘防止板２は各コーナ部のアンカー孔２ａを貫通するホールインアンカー３によってダム堤体１の表面部に固定されている。また、各洗掘防止板２の各コーナ部に緩衝ゴム４が介在されている。この場合の緩衝ゴム４は貫通孔を有し、貫通孔にホールインアンカー３が挿通されている。さらに、各洗掘防止板２とダム堤体１との間に裏込め材充填孔２ｂからモルタル等のグラウト材５が充填されている。なお、裏込め材充填孔２ｂにはグラウト材５を充填した後にキャップ６が取り付けられている。
【００３２】
このような構成によりダム堤体１の下流側が越流部１ａから傾斜部１ｂ、さらに水たたき部１ｃにかけて複数の洗掘防止板２によって洗掘・損傷から保護されている。
【００３３】
【発明の効果】
本願発明は、以上説明したとおりであり、特にダム堤体の下流側に耐磨耗性に優れた硬化体からなる洗掘防止板が取り付けられていることで、ダム堤体の下流側の特に水たたき部の洗掘・洗掘を防止することができる。
【００３４】
また、長年の浸食や洗掘によって損傷した既存のダム堤体の補修もきわめて簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】洗掘防止板によって補強された頭首工を示し、（ａ）はその一部斜視図、（ｂ）はその一部平面図、（ｃ）はその一部断面図である。
【図２】洗掘防止板を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は（ｂ）におけるイ部拡大図、（ｄ）は（ｂ）におけるイ部拡大平面図、（ｅ）は（ｂ）におけるロ部拡大図、（ｆ）は（ｂ）におけるハ部拡大図である。
【図３】頭首工として構築された従来のダム堤体を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
１  頭首工（ダム堤体）
１ａ  越流部
１ｂ  水たたき部
２  洗掘防止板
２ａ  アンカー孔
２ｂ  裏込め材充填孔
２ｃ  目地部材
３  ホールインアンカー
４  緩衝ゴム
５  グラウト材
６  キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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