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プロジェクト紹介

九州最大のロックフィルダム「小石原川ダム」の設計
岩井 慎治

IWAI Shinji

写真 1

八千代エンジニヤリング株式会社
九州支店
河川・水工部／技術第一課課長■ はじめに小 石原川ダム全景 1）（試験湛水時 2021年 5月22日撮影）

写真 2

小石原川ダム曲線軸

ランダムに分布し、使用できる材料した。コア細粒材は、貯水池周辺にを母材として有効活用しつつ、購入限り軽減するよう設計・施工が進めムであり、堤体積も約 874万m3 と大の歩留まりが低下することが分かっ

分布する崖錐堆積物や原石山風化砂をブレンドして使用した。

られた。

規模である。このため、ダムサイトのた。
これをできるだけ回避するため、部を対象とし、ダムサイト左岸下流

フィルターゾーンは、小石原川ダ石原川上流の福岡県朝倉市と東峰

本稿では、当社が従事した小石地形・地質・地すべり分布を考慮し、堤体材料を外部ロックゾーンと内部地区及び境山地区上部の崖錐堆積ムの貯水位運用が主に高標高部で村 の地に建設された、有効貯水容原川ダムの堤体、洪水吐き、取水放堤体を河川横断（ダム軸）方向に曲ロックゾーンに区分することで、堤物を使用した。コア粗粒材は、原石変動することから、上流側はコア量約 39.1百万m3 のロックフィルダム

流設備等の主要構造物設計と、施線化することで堤体積・基礎掘削体の安定性は損なわずに、低品質山の風化岩を1：2.0〜 2.5の割合でゾーンと同勾配の等幅 8m、下流側である。ダムサイトの地質は、ホルン工時から維持管理に向けて構築し量を低減するとともに、洪水吐きは材料も有効活用できる設計とした。

混合し、パイピングに対する抵抗性は1:0.1勾配に増幅することで、施工フェルス化した三郡変成岩類が主た情報通信技術（ICT）を紹介する。

シュート（斜路）部自体にも減勢機

小 石 原 川 ダムは、筑後川水系小体で、基礎地盤の強度が弱くても大規模なダムが築造できるロックフィル型式が採用されている。

■ 小石原川ダムの特徴

ロックフィルダムは、岩石及び土材料 採 取地は、ダムサイトからを十分に確保した（塑性指数 15以性・安全性に配慮した形状とし、設能を持たせた階段状水路 2）とするこ

1.5km 上流の貯水池内にある境山。設上、透水係数 1×10 -6cm/s 以下）

計強度（内部摩擦角）は 38°とした。とで、コスト縮減と地形改変・環境地区とし、原石山の材質ばらつきと計強度（内部摩擦角）は 30°とした。

負荷の軽減を図った（写真1,2）。

賦存量を考慮して、耐久性を有する

コアゾーンは細粒材と粗粒材の外部ロック（凍結融解試験の質量混合により計画したが、量的に余裕減少率10% 以下）と、強度（すべりがないことが想定されたため、構造を削孔し、岩盤内の割れ目に圧力安定性が確保できる内部摩擦角）形状のスリム化を図った。ただし、をかけてセメントを注入・充填するを有する内部ロックにゾーン区分水圧破砕（ハイドロリックフラクことで、基礎岩盤の遮水性能を高した。

チャリング）現象が発生しない条件めてダムに貯水するため実施する。

■ 基礎処理工と大断面の監査廊

建設目的は、①洪水調節（洪水質材料を盛り立てて建設する型式を一時的にダムに貯めて下流の河で、外側の岩石材料（ロック）で強川流量を減らすこと）、②都市用水度を負担し、その内側に配置する半（福岡県南地域の水道用水を供給

透水性材料（フィルター）で排水性

ロック材は、堅硬かつ耐久性に優すること）、③渇水対策（河川環境を確保し、中央の土質材料（コア）れ、自由排水が阻害されない材料保全等の流量確保、異常渇水時ので遮水する構造である（図1）。

が大量に必要となる。堤体材料を外部ロックは、堤体上下流面に直として、コア幅を作用水圧の30% 以ロックフィルダムの基礎処理工■ 堤体材料の確保とゾーン区分●ロックゾーン

基礎処理工は、ダムの基礎岩盤緊急補給を行うこと）であり、周辺

小石原川ダムは、九州地方最大調達する原石山の調査・試験結果

交方向で等厚7.5m（平行形状）と上確保し、アーチ作用によりコアのは、大別して①基礎岩盤の遮水性の自然環境に対する影響を可能なの堤高139mを有するロックフィルダから、風化、断層、変質、劣化等がし、その他の範囲を内部ロックとし沈下が阻害されて亀裂が発生しな改良を目的としたカーテングラウチ

た。堤体すべり安定性を確保するたいように、コアゾーンの上流側が1：ング、②堤体コアゾーン下に施工す

め、設計強度（内部摩擦角）は外部0.36 勾配、下流側が鉛直の傾斜形

るブランケットグラウチング、③洪水ロック41°、内部ロック40°とし、円状（修正中央コア型）を採用した。

吐き下に施工するコンソリデーショ

形すべり面法及び修正震度法で所

なお、ダムの常時満水位付近の盛ングラウチングの3 種類がある。

要の安全率1.2 以上を確認した。

立標高までは、施工性を考慮したコ●コアゾーン

ア幅として10m 確保している。

ボーリング・グラウチング工事、完成●フィルターゾーン

後の点検・計測等を行うため、ダムコア材は、ダムの貯水機能を保

上流

監査廊

図1

小石原川ダムの堤体ゾーン区分

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Civil Engineering Consultant

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下流

小石原川ダムでは、基礎処理工の持する重要な材料であり、パイピン

フィルター材は、堤体コアゾーン

堤体底部のダム軸方向に延長 約グ（浸透水等による基礎地盤の破の浸透水を安全に排水する目的が560mのトンネル（監査廊）を設けて壊）に対する抵抗性が必要となる。

あり、粒度分布について透水則、パおり、カーテングラウチングの施工

材質のばらつきや施工性の改善をイピング則、非粘着性等の制約を機材を複数設置する必要があった考慮し、細粒材（崖錐堆積物）と粗受ける材料である。これらの条件をため、監査廊内部での作業性を考粒材（原石山風化岩）を混合使用満たす材料として、原石山の上層部慮して比較的大きな内空断面（幅Civil Engineering Consultant

VOL.300 July 2023035（堤体工事のため河川流路を一時的にバイパスする仮設構造物）の一部である上段仮排水路トンネル内に設置した。貯水位を緊急低下する能力として最大 70m3/s、渇水時に維 持 する 河 川 流 量として 最 小0.15m3/s が 放 流可能なジェットフ
写真 3ローゲート（口径1.7m）を採用した。

常用・非常用洪水吐き■ 3次元モデルを介した情報共有
小石原川ダムでは、ダム分野におけるICTの先駆的な取り組みとして、
図2

解析モデルと監査廊に生じる最大主応力分布（解析結果は堤体盛立完了後、単位：MPa）

図4

設計者の立場からダム管理者の意

施工 CIMシステム

見を取り入れて検討した施工CIM（C o n s t r u c t io n I n fo r m a t io n

2.5m×高さ3.0m）を採用した。
監査廊には、設計段階から工場■ カスケード型の洪水吐き

写真 4Modeling/Management）及び維持選択取水設備

管理 CIMシステムを構築し、情報共有の円滑化とデータ利活用の効率

小石原川ダムの洪水吐きは、ゲー化・高度化を推進した。

製品（プレキャスト残存型枠：PCa

ト設備のない自然調節方式であり、ルギー）をダム建設前の状態相当に材）を適用し、有限要素法（FEM）

幅 4.3m×2門（サーチャージ水位時緩和する構造物（減勢工）を設置す

施工CIM（図 4）は、ダムサイトのによる応力解析で部材厚と鉄筋量の越流水深 3.9m）の常用洪水吐きる。最も一般的な減勢工は、洪水吐地形・地質、各種構造物等の3次元を決定した（図 2）。PCa 材の施工割によって流入量の一部をダムに貯留

きの下流末端部に導流壁と副ダムモデルを作成・統合し、施工記録を付は、基礎岩盤の変形性・不均一し、流入量よりも少ない量を下流河を設置してプールを形成し、跳 水属性情報として集積したものであ性や曲線化した堤体形状を考慮し川に放流するものである（写真3）。

（斜路の速い流れが障害物や抵抗り、維持管理 CIM（図 5）は、施工て、短いブロック長（6.0m/ 箇所）を洪水吐きの末端部には、ダムのによって遅い流れになるとき、境界CIMの情報を引継ぎ、専用タブレッ

堰 上げによって増大した貯水池の面が渦を伴って水深が増加する現ト端末により巡視点検・記録を効率位置エネルギー（流水の運動エネ

象）を利用した方式であるが、堤高採用した。

図5の大きなダムでは減勢池を構成する副ダムや導流壁が大規模になり、地洪水吐き縦断図

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■ 取水放流設備■ おわりに既設の江川ダム・寺内ダムに小石取水放流設備は、下流の河川環原川ダムを加えた 3つのダムと、佐境に配慮して、水質・水温に応じた田川から江川ダムに導水するトンネ

小 石 原 川ダムで は、洪 水 吐き

取 水深を設定する選択取 水設備

ル（木和田導水路）の整備によって、シュート部自体にも減勢機能を持たと、放流量を調節する利水放流設総合的な施設運用が可能となった。

せた「カスケード型減勢方式」を採備で構成される。

形改変範囲も大きくなる。

図3化するシステムである。

維持管理 CIMタブレットシステム

今後、これらのダムによる治水・用した。この方式は、通常のシュート

小石原川ダムでは、直径が異なる利水効果を継続的に発揮し、地域部が滑らかな曲線と直線で構成さ円筒形の扉体（直径 2.2〜 5.2m）をの洪水被害を防ぐとともに、限りあれるのに対し、斜路面を階段形状8 段連結した「側壁なし円形多段式

る水 資 源 の 有 効 活 用 が 期 待さにすることで流水の加速を抑制する取水設備」を採用した（写真 4）。貯れる。

ものであり、下流末端部には掘込型水池内の水温・水質に応じた任意跳水式減勢工を採用することで、全の標高に合わせて取 水口が伸縮体 構造規模が縮小できた（図 3）。

し、最上段の扉体から最大 15m3/sなお、階段形状及び減勢効果は水取水可能である。また、利水放流設

理模型実験により確認している。

備は、ダム施工時に使用した転流工＜参考文献＞
1）独立行政法人 水資源機構 筑後川上流総合管理所
小石原川ダム管理所：ホームページ（https://www.
water.go.jp/chikugo/koishi/index.html）
2）箱石憲昭「世界における階段式洪水吐き（SteppedSpillway）の現状」一般社団法人 日本大ダム会議『大ダム』No.172（2000）pp.20～29

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