(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉可能な底蓋を有する打設管と、
吊具用係止部を上端に有する支持フレームと前記底蓋を開閉させる駆動手段とからなり、
前記支持フレームは、前記打設管と接続される下部が打設管の開口端を外部に開放する透過構造となると共に、その上部に前記駆動手段の駆動源を搭載していることを特徴とする水中コンクリート打設装置。
【請求項２】
駆動手段が、シリンダと、そのピストンロッドと底蓋とを連結する連結ワイヤとからなり、前記連結ワイヤが打設管内を延ばされることを特徴とする請求項１に記載の水中コンクリート打設装置。
【請求項３】
打設管が、コンクリートを打設すべき水中構造物の室に相似しかつ該室よりわずか小さな断面形状を有する本体部と該本体部下に連設された比較的小断面のノズル部とからなり、前記ノズル部に底蓋が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の水中コンクリート打設装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中構造物にコンクリートを打設する装置に係り、より詳しくは隔壁で仕切られた複数の独立した室を有する水中構造物の、前記各室にコンクリートを打設する水中コンクリート打設装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、既設のダムに取水口を新たに設けて発電設備を増設する場合、既設のダム堤体の前方水域を止水壁により締切りして工事用エア空間をつくり出す必要があり、従来、このような目的で行われる締切工法（仮締切工法）として、特開平９−８８０４４号公報に記載されたものがある。
図５乃至図７は、上記公報に記載の仮締切工法を示したもので、符号１にて示す止水壁は、ダム堤体２に対してアーチ状に構築されて、開通すべき取水口３の前方水域Ｗを締切っている。この止水壁１は、水底地盤４上に据付けた導枠架台５の導枠５ａに沿って鋼矢板６を連続に打設することにより構築された二重矢板壁７とこの二重矢板壁７内に打設されたコンクリート層８とからなっており、その二重矢板壁７の両端部はダム堤体２に接合されている。
【０００３】
ここで、上記鋼矢板６としては、例えば、枠体１０の内部を仕切る複数の仕切壁１１のうちの一つを、相互間を切り離して重ねた二枚の板体１２，１３から形成したボックス形鋼矢板が用いられており、各鋼矢板６は、その両側に設けたおす継手部材１４とめす継手部材１５とからなる継手１６を介して相互に連結されている。二枚重ねの板体１２，１３を除く他の仕切壁１１および枠体１０の左右側板１０ａには複数の貫通孔（図示略）が設けられており、二重矢板壁７内のコンクリート層８は、隣接する鋼矢板６内の二枚重ねの板体１２と１３との相互間で一体になると共に、各鋼矢板６内の二枚重ねの板体１２と１３との間で縁切りされている。したがって、止水壁１内での工事終了後、図６に示すように前記二枚重ねの板体１２と１３との間でＬ１、Ｌ２のように鋼矢板６を縦方向に切断すれば、止水壁１は、隣接する鋼矢板６内の二枚重ねの板体１２と１３との相互間で複数分割され、この分割されたブロック単位で簡単に解体することができるようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記二重矢板壁７の内部は、上記したように各鋼矢板６内の二枚重ねの板体１２、１３がコンクリートの流通を規制する隔壁となっていることから、この隔壁（１２、１３）により鋼矢板６の連設方向へ複数の独立した室Ａに仕切られており、これにより二重矢板壁７内へのコンクリート（水中不分離性コンクリート）の打設は、前記した独立室Ａを単位として行わなければならないことになる。
しかるに、上記ボックス形鋼矢板６は、その枠体１０および二枚重ねの板体１２、１３を含めた仕切壁１１の板厚がせいぜい１０ｍｍ程度であるため、強度（剛性）が十分でなく、例えば、汎用のトレミー管を用いて上記した二重矢板壁７内の一室ごとにコンクリートの打設を終えようとすると、流動性の高い水中不分離性コンクリートの使用と相俟って、二重矢板壁７に部分的に大きな内圧がかかり、二重矢板壁７が変形または破損してしまう危険がある。
換言すれば、このような二重矢板壁７の変形または破損を防止するには、各室でコンクリート打込面にそれほどの高低差が生じないようにコンクリートを打設しなければならず、これを達成するには、各室に、水中構造物の安全を見込んだ規定量のコンクリートを順に打込み、このサイクルを何回か繰返して、すなわち断続的にコンクリートの打込みを行って必要量のコンクリートを打設しなければならない。
【０００５】
しかし、構築後の二重矢板壁７内には、当然のこととして水が充満しており、その上方から規定量のコンクリートを投入したのでは、水中落下によるコンクリート成分の分離が起こってしまうことになる。
そこで従来、水中分離を避けながら断続的にコンクリートの打込みを行うには、底蓋（開閉蓋）付きのトレミー管を用いてこれを断続的（間欠的）に上昇させる方法に頼らざるを得ない状況にあった。
【０００６】
しかしながら、この底蓋付きのトレミー管の使用によれば、上記二重矢板壁７内の独立室Ａの数だけトレミー管を用意しなければならず、上記した止水壁１を構成する二重矢板壁７が多数の独立室Ａを有し（一例として、１２室）、かつ５０ｍをも超える長さ（高さ）を有していることを鑑みれば、施工が大がかりとなり、使用後の管の清掃も大変であることもあって、工期の延長はもとより工事費用の高騰が避けられないようになる。また、上記したコンクリートの打込みサイクルの中断の間に、トレミー管内に残留しているコンクリートのスランプフロー値が低下してその使用が不可能になり、その上、水温の下がる時期にはその流動性が著しく低下してコンクリートの排出そのものが不能になる事態も予想された。さらに、この二重矢板壁７の各独立室Ａに打込まれたコンクリートは、仕切壁１１および枠体１０の左右側板１０ａに設けた貫通孔を通して隣接する副室ａ（図７）に流出することになるが、この種のトレミー管の使用によれば、管内圧力が大きいため打込面の上昇が急激となり、該副室ａ内でコンクリートが水中落下することになる。
本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、水中構造物内の複数の独立室に対して、打込面にそれほどの高低差が生じないようにかつ水中落下を起こさないように、円滑かつ高品質に、しかも施工容易にコンクリートを打設できるようにし、もって工期の短縮並びに工事費用の低減に大きく寄与する水中コンクリート打設装置を提供することにある。
【０００９】
本発明に係る水中コンクリート打設装置は、上記工法の実施に用いられるもので、開閉可能な底蓋を有する打設管と、吊具用係止部を上端に有する支持フレームと前記底蓋を開閉させる駆動手段とからなり、該支持フレームは、前記打設管と接続される基端部が打設管の開口端を外部に開放する透過構造となっており、前記駆動手段は、該支持フレームの上端部側に配置されていることを特徴とする。
このように構成した水中コンクリート打設装置においては、支持フレームの透過構造の基端部を通して打設管に任意にコンクリートを供給できることはもちろん、支持フレームを吊って打設管を容易に水中構造物の室内に移動させることができる。
本発明の装置において、上記駆動手段の構成は任意であるが、シリンダと、そのピストンロッドと底蓋とを連結する連結ワイヤからなり、前記連結ワイヤが打設管内を延ばされる構成とすることができ、これにより打設管の周りは簡素となる。
また本装置において、上記打設管は、コンクリートを打設すべき水中構造物の室に相似しかつ該室よりわずか小さな断面形状を有する本体部と該本体部下に連設された比較的小断面のノズル部とからなり、前記ノズル部に底蓋が設けられている構造とすることができる。このような構造とすることで、本体部が抵抗となってコンクリート打込面の上昇が抑えられ、前記室に対して貫通孔で連通する副室があっても該副室内で水中落下することはなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１乃至図４は、本発明に係る水中コンクリート打設工法と本工法の実施に用いる水中コンクリート打設装置を示したものである。なお、本工法は、上記したダム堤体２の前方水域Ｗを仮締切りする止水壁１の構築に適用したもので、ボックス形鋼矢板６を用いて構築した二重矢板壁７内にコンクリートを打設する点は、前記図５〜図７に基づいて説明した内容と変わりがないので、ここでは、ボックス形鋼矢板６を含む二重矢板壁７の要部のみを示すこととする。二重矢板壁７内は、前記したように（図７）各ボックス形鋼矢板６内の二枚重ねの板体１２、１３が隔壁となって鋼矢板６の連設方向へ複数の独立室Ａに仕切られると共に、各独立室Ａは、貫通孔１７（図２）を有する仕切壁１１および枠体１０の左右側板１０ａにより複数の副室ａに仕切られており、この二重矢板壁７内へのコンクリート打設に際しては、前記副室ａの一つにコンクリートを打込み、このコンクリートを前記貫通孔１７を通して隣接する副室ａへ流出させるようにする。
【００１１】
本水中コンクリート打設装置２０は、上記した二重矢板壁７内の副室ａの一つにコンクリートを打設するためのもので、開閉可能な底蓋２１を有する打設管２２と、吊具用係止部材（係止部）２３を上端に有する支持フレーム２４と前記底蓋２１を開閉させる駆動手段２５とから概略構成されている。
打設管２２は、図１および２によく示されるように、コンクリートを打込むべき二重矢板壁７内の副室ａの一つに相似しかつ該副室ａよりわずか小さな断面形状を有する本体部２６とこの本体部２６下に連設された比較的小断面のノズル部２７とからなっており、そのノズル部２７の下端開口に前記底蓋２１が配置されている。なお、前記本体部２６の外壁には、二重矢板壁７の壁面と接触した際の衝撃を緩和するための緩衝部材２８が複数設けられている。
【００１２】
また、支持フレーム２４は、図１および図３によく示されるように、中央に開口を有する矩形板状のベース３０を中心に、このベース３０上に前記吊具用係止部材２３を上端部に軸着した一対のブラケット３１を補強板３２と共に配置すると共に、前記ベース３０下に前記打設管２２に対する接続部となる支柱３３を配置している。支柱３３は、ここではアングル材からなっており、その４本がベース３０と打設管２２の本体部２６との四隅部を連結するように配置されている。すなわち、支持フレーム２４の支柱３３は透過構造となっており、これにより打設管２２の上端開口は外部に大きく開放されている。
【００１３】
一方、駆動手段２５は、上記一対のブラケット３１の間に位置して該ブラケット３１に吊下支持されたシリンダ３５と、このシリンダ３５のピストンロッド３６と前記打設管２２の底蓋２１を連結する連結ワイヤ３７とを備えている。連結ワイヤ３７は、その上端部が前記ピストンロッド３６にシャックル３８を介して連結されると共に、その下端部が前記底蓋２１にソケット３９を介して連結されている。シリンダ３５は、常時はそのピストンロッド３６を短縮させ、これにより底蓋２１は、連結ワイヤ３７を介して引上げられ、打設管２２のノズル部２７の開口を閉じる状態を維持するようになっている。
【００１４】
以下、上記のように構成したコンクリート打設装置２０を用いて行う、二重矢板壁７内へのコンクリート打設工法を詳述する。
二重矢板壁７は、前記したように水底地盤４に導枠架台５（図５）を据付けた後、この導枠架台５の導枠５ａに沿ってボックス形鋼矢板６を連続に打設することにより構築されるが、この構築に際しては、前記鋼矢板６の打設に先行して、掘削機により水底地盤４にアーチ状に根固め用溝４０（図１）を掘削形成し、この溝４０内に前記導枠５ａを案内に前記ボックス形鋼矢板６を建込んだ後、前記溝４０内にモルタル４１（図１）を打設して、各鋼矢板６の底部を根固めする。
【００１５】
そして、上記根固め完了後、本水中コンクリート打設装置（以下、単に打設装置という）２０を用いて二重矢板壁７内にコンクリート（水中不分離性コンクリート）を打設する。このコンクリート打設に際しては、図示を略すクレーンから延ばした吊りワイヤ４２（図１）に前記係止部材２３を掛けて打設装置２０の全体を吊上げ、これを、打設対象となる二重矢板壁７の一つの独立室Ａ内の副室ａの上方に移動させる。そして先ず、図４▲１▼に示すように打設装置２０の打設管２２のみを該副室ａに装入させ、この状態で、打設管２２の上方に位置決めされた支持フレーム２４の支柱３３の間の空隙を通して注入ホース４３を打設管２２の開口端部に差込み、打設管２２内にコンクリート４４を供給する。
【００１６】
上記打設管２２内へのコンクリート４４の供給後、クレーン操作により打設装置２０を下降させる。この時、図４▲２▼に示すように、二重矢板壁７内の当該副室ａの底部に前回打込んだコンクリート４５が既に存在する場合は、打設管２２の下端側のノズル部２７をこのコンクリート４５に差込ませるようにする。
次に、シリンダ３５の作動によりそのピストンロッド３６を伸長させて、打設管２２の底蓋２１を開く。すると、図４▲３▼に示すように打設管２２内のコンクリート４４がノズル部２７から流出し、該副室ａ内のコンクリート打込面が次第に上昇する。これと共に、該副室ａ内のコンクリートが仕切壁１１および枠体１０の左右側板１０ａに設けられた貫通孔１７（図２）を通して隣接する副室へ流出し、該隣接する副室内のコンクリート打込面も次第に上昇する。本実施の形態においては、前記打込面の上昇に合せて打設装置２０を上昇させるようにするが、打設管２２の本体部２６と該副室ａを形成する鋼矢板６の内壁との間隙がわずかであることから、コンクリート打込面の上昇はゆっくりとなり、したがって、前記貫通孔１７を通して隣接する副室へ流出するコンクリートが該副室内で水中落下することはなくなり、その分離が未然に防止される。
【００１７】
このようにして、打設管２２内のコンクリート４４の全量を排出させ、その後、図４▲４▼に示すようにシリンダ３５のピストンロッド３６の短縮により底蓋２１を閉じ、打設装置２０の全体を二重矢板壁７から引上げる。この引上げに際しては、底蓋２１が閉じられていることから打設管２２内に水が充満する。本実施の形態においては、この水が充満した打設装置２０を、クレーン操作により導枠５ａの内側へ移動させ、そこで底蓋２１を開いて打設管２２内の水抜きと洗浄とを行う。その後、打設装置２０を次の打設対象となる二重矢板壁７の他の独立室Ａ内の副室の上方に移動させ、以降、上記手順を繰返して当該副室内へのコンクリートの打込みを行う。
【００１８】
二重矢板壁７内の独立室Ａは、一例として１２室あり、本実施の形態においては、各独立室Ａに対して上記した手順で順にコンクリートの打込みを行い、このサイクルを繰返して二重矢板壁７の全長（全高）に対するコンクリートの打設を終え、これにより止水壁１は完成する。しかして、本実施の形態においては、打設管２２内のコンクリート４４の一回の排出による独立室Ａ内のコンクリート打込面の上昇距離を、1.0〜1.5ｍ程度に設定しており、したがって、二重矢板壁７内の独立室Ａに対する一回のコンクリート打込みにより発生する内圧はそれほど大きくなく、鋼矢板６ひいては二重矢板壁７の変形または損傷が未然に防止される。
【００１９】
なお、上記実施の形態においては、ダム堤体２の前方水域を仮締切りする止水壁１の構築に適用したが、本発明は、このような止水壁１の構築以外にも適用できることはもちろんである。また、水中構造物の種類も任意であり、前記二重鋼矢板７以外の種々のものを対象とし得る。
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る水中コンクリート打設工法およ装置によれば、水中構造物内の複数の独立室に対して、打込面にそれほどの高低差が生じないようにかつ水中落下を起こさないように、円滑かつ高品質に、しかも施工簡単にコンクリートを打設でき、工期の短縮はもとより工事費用の低減に大きく寄与する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水中コンクリート打設工法の実施状況と該工法の実施に用いる水中コンクリート打設装置の構造を示す縦断面図である。
【図２】本水中コンクリート打設工法の実施状況と該工法の実施に用いる水中コンクリート打設装置の構造を示す横断面図である。
【図３】本水中コンクリート打設装置の上部構造を示す側面図である。
【図４】本水中コンクリート打設工法を施工順に示す断面図である。
【図５】ダム堤体の前方水域を仮締切りする止水壁の設置態様を示す平面図である。
【図６】図５に示した止水壁の設置態様を示す側面図である。
【図７】止水壁を構成する二重矢板壁の構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１  止水壁、    ２  ダム堤体
５  導枠架台、    ５ａ  導枠
６  鋼矢板（ボックス形鋼矢板）
７  二重矢板壁、  ８  コンクリート層
１１  仕切壁
１２、１３  二枚重ねの板体（隔壁）
１７  貫通孔
２０  水中コンクリート打設装置
２１  底蓋
２２  打設管
２３  係止部材（係止部）
２４  支持フレーム
２５  駆動手段
３３  支持フレームの支柱（透過構造）
３５  シリンダ、    ３６  ピストンロッド
３７  連結ワイヤ
Ａ  独立室
ａ  副室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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