報文

丸沼ダムの遮水壁の PC 版による補修
辻幸和＊

丸沼ダムは，ダム高が 32 m のわが国でもっとも高いバットレス形式の珍しいダムである。1930 年に竣工した当時としては，先駆的な水力発電用ダムであった。しかし丸沼ダムは，標高が約 1 400 m の厳寒地に位置し，冬期は気温が−20 ℃まで下がるため，凍結融解作用の繰返しを受ける厳しい環境にある。本稿は，深さ 30 m に近い水圧を比較的薄い鉄筋コンクリート版で受けていた遮水壁を，プレストレストコンクリート（PC）版で補修したわが国で例のない丸沼ダムの補修事例を報告する。
キーワード：丸沼ダム，バットレスダム，遮水壁，PC 版，補修
ダムの構造形式として一般的な重力式ダムに比べて，水1．は じ め に荷重を大きくし，揚圧力も無いとして設計できるため，堤丸沼ダムは，群馬県の北東部に位置し栃木県との県境に体積を大幅に低減できるメリットがある。そのため，セメ程近い片品村の山深い高地（標高 1 400 m）に，1930 年にントが高価であり，コンクリート用材料も運搬が困難な場竣工した水力発電用のバットレスダムである。バットレス所では，1900 年代前半において，欧米で多く建設された。

ダムは，水を堰き止める床版の遮水壁を，バットレス（扶わが国でのバットレスダムは，1923 年の笹流ダムを最壁）で支える方式によって，水圧を河床の基礎岩盤に伝え初に，1937 年の三滝ダムまで，合計 8 基が建設されたが，る鉄筋コンクリート構造物である。そしてバットレスダム

現存するのは 6 基のみであり，非常に珍しい形式のダムでは，河床に垂直に立てる垂直バットレスとともに，垂直バある（表 - 1）。最初に建設された笹流ダムが水道用であットレスを支えるための横梁を水平に設置するため，格子るのを除き，ほかは水力発電用のダムである。

状の特徴ある外観となる（写真 - 1）。

丸沼ダムは，堤高が 32 m あり，わが国のバットレスダムのなかではもっとも高いダムである。また，堤高が 30 mを超えるため，わが国でバットレスダムとして唯一のハイダムでもあり，当時としては先駆的な事業であった 1）。しかし丸沼ダムは，標高が約 1 400 m の厳寒地に位置し，冬期は気温が−20 ℃まで下がる。そのため冬期間は，凍結融解作用を繰り返し受ける厳しい環境にある。
本稿では，水深 30 m 程度に相当する水圧を比較的薄い鉄筋コンクリート（RC）版で受けていた遮水壁を，プレストレストコンクリート（PC）版で補修したわが国で例のない丸沼ダムの事例 2）を報告する。

2．構造の概要
丸沼ダムは，非越流型バットレス形式である。図 - 1
写真 - 1

表- 1＊と表 - 1 に示すように，堤高が 32 m，堤頂長が 88 m，堤バットレス形式の丸沼ダム

ダム名

所在地

水系・河川名

笹流
恩原
真立
真川
丸沼
三滝

北海道
岡山県
富山県
富山県
群馬県
鳥取県

亀田川・笹流川
吉井川・恩原川
常願寺川・小口川
常願寺川・牛首谷川
利根川・片品川千代川・北股川

日本のバットレスダム 1）
堤高（m）252322193224

堤頂長（m）
199
94
61
105
8883

堤体積（m3）16 00026 000
4 000
8 000
13 500
9 000

事業者

竣工年

函館市 水道局
中国電力
北陸電力
北陸電力
東京電力
中国電力

1923
1928
1929
1929
1930
1937

Yukikazu TSUJI：NPO 法人 持続可能な社会基盤研究会 理事長，群馬大学・前橋工科大学 名誉教授

Vol.62, No.1, Jan. 2020

51

報文

9 149

補強7× 斜PC ＠ 長
22
鋼 30
65
棒 00
c. ＋8 6to
85c.＝
230

F.W.L.＝1 428.788
H.W.L.＝1 427.879

建設後の丸沼ダムの経過については，現存する資料はな

EL.＝1 429.848

く，口伝した状況を，1954（昭和 29）年にまとめた記録が残されている 4）。その記録によると，竣工後ただちに貯600水を開始したが，遮水壁に浸透水が見られ，そのため冬期

EL.＝1 418.730

1：0.874

横77

11：0.800に遮水壁の背面が一面に凍結していた。そして遮水壁からコンクリートの浸透水が著しくなったため，1933（昭和 8）年に，透水壁の前面にモルタル吹付けを行ったとの記録が見られる。

縦 PC 鋼棒 φ30

モルタル吹付け後もたびたび補修を重ねたが，状況の改900

善が見られなかった。そのため，1952（昭和 27）年と翌

EL.＝1 402.267

EL.＝1 401

EL.＝1 400.000

L.W.L.＝1 399.879

年にわたって，（財）電力技術研究所〔現在の（一財）電力

アンカー l＝3 000

中央研究所〕の協力を得て，詳細な調査がなされた。その後 1961〜1962 年に，漏水を防止するため，遮水壁の上流図- 1

ダム断面図（PC 版を含む）

面全体にわたり，不透水性タールエポキシ系塗料が塗布さ2）れた。
その後も実施された調査結果から，1968 年時に以下に頂幅が 3.9 m で，堤体積が 13 500 m3 である。そして，上述べる変状が明らかになって，後述する遮水壁の PC 版の流側の勾配が 1：0.87，下流側の勾配が 1：0.15 である。

増設による本格的な補修が，1968 年 12 月から 1969 年 6遮水壁は，厚さが 1.485 m から 0.545 m の RC 版を，6.0月まで実施された。

m の間隔で配置したバットレスで支持する，単純梁構造となっている（写真 - 2）。

1）遮水壁の表面の凍害を受けた箇所は，カルシウムの溶出が著しい。

丸沼ダムの基本設計は物部長穂博士によるもので，物部

2）コンクリートの細骨材に，粘土分の多いものを用い博士による耐震理論に基づいて建設された初期のダムであていた。

る。物部博士が，土木学会誌にいわゆる物部理論を発表したのが，1925（大正 14）年であって 3），耐震設計に用い3）採取したφ15 cm によるコンクリートの圧縮強度のる地震荷重は「震度法」によって定めることを，世界に先平均値は約 20 N/mm2 であったが，それより低い強駆けて提唱している。この震度法の概念は，ダムを含めて，度の箇所も多くあった。

その後の構造物の耐震設計の基礎となっている。丸沼ダム4）弾性係数は最大値で 1.7 × 10 4 N/mm2 と，上記の圧縮では，水平設計震度を 20 ％と設定している。

強度に対応する普通コンクリートに比べてかなり小のちに北海道電力株式会社へ移られ，会長を務められたさかった。

岩本常次は，入社間もないとき，物部博士と上司の浅見東

5）カールソン型鉄筋計を用いて測定したダムの空虚時

三の指導の下，設計と現場の指揮を任された。1928（昭和と満水時との間の鉄筋応力度は，54 〜 180 N/mm2 と3）年から建設を開始して，1930 年に竣工させている。

比較的大きな応力度であった。

4．PC 版による補修
遮水壁の補修にあたっては，既設の RC 版の遮水壁はそのままにして，その前面に全水圧に耐える新遮水版を PC版で，以下に述べるように設置している 2）。PC 版にしたのは，高強度で，軽量のものにし，ダムの安定性を確保するためであった。すなわち，バットレスはその頭部を除いて水に接していないので，凍害を受けていなく，またコンクリートは良好であったため，補修はしないことに依る。
PC 版による新遮水版の施工範囲は，ダムの H.W.L.（計画高水位：High Water Level）より 9.1 m 以下の部分で，斜長で 22.65 m，上端幅 56.64 m，底幅 20.28 m の台形の形状寸法としている（図 - 2，写真 - 3）。版幅は 3.0 m で，版
写真 - 2長は 6.0 m とし，7 段設置している。その版厚は，上端でバットレスダムの扶壁，遮水壁および横梁60 cm，下端で 90 cm である（図 - 1）。
コンクリートの配合を，表 - 2 に示す。設計基準強度

3．建設後の調査および補修の概要

が 35 N/mm2 のため配合強度を 39 N/mm2，スランプを 6 〜

丸沼ダムは，1930 年に竣工して以来，ほぼ原状のまま8 cm，空気量を 4.5 ± 1 % としている。そのため，水セメ現在まで使用に耐えている。岩本常次を筆頭に，建設に従ント比（W/C）を 36.6 %，単位セメント量（C）を 410 kg/事した技術者と技能者の細心の配慮と心意気が窺えるコン

m3，単位水量（W）を 150 kg/m3，細骨材率（s/a）を 34 %クリート構造物である。としている。セメントには普通ポルトランドセメントを用

52

プレストレストコンクリート

報文

11 118CL
11×＠6 061＝66 667
EL.＝1 429.848
H.W.L.＝1 427.879

1 10028 181
補強部分 17 063
斜長 22 65656 640
9@6 060＝54 540
PC版

20伸縮目地

1 212

EL.＝1 401.667
500

6 060 6 060 6 060 500
600
500
20 280CL

図- 2ダム正面図 2）
表- 3
W/C（%）
40

PC グラウトの配合

単位質量（C ＝ 1 000 kg 当たり）グラウト アルミニ
CW混和剤
ウム粉末
1 000 kg
400 kg
2.5 kg
50 g

PC グラウトは，表 - 3 に示す水セメント比（W/C）が40 % と高く，アルミニウム粉末を添加した施工当時の一般的なものであった。
PC 版は，バットレス間を１つの単純版として設計して
写真 - 3いるため，伸縮目地をバットレス頭部に設けている。そしPC 版により補修された遮水壁

表- 2て，緊張用ジャッキを挿入するため，約 80 cm のあきを採っている。伸縮目地は前面に 7 cm の長さで切欠きをつく

コンクリートの配合り，エポキシ樹脂を填充し，その背面に塩化ビニールの止W/Cs/a（%） （%）

W

単位量（kg/m3）
CSGAd

PC 版支承部には，図 - 3 に示すように，幅 50 cm ×厚36.6150

410

2.05

さ 15 mm のネオプレーンゴムを敷き，自由に移動できる

1 162

Ad：AE 減水剤ようにしている。また旧止水版上には，1962 年に不透水水圧側

い，骨材は，利根川水系片品川太陽河原産の川砂および川砂利を用いている。川砂は，密度が 2.54 g/cm3，吸水率がピノン止水板 350×7 縦4020

ジョイントマスター注入

3.5 %，粗粒率が 2.69 であった。川砂利は，最大寸法がφ150 アイガスクロベ注入

110 8025 mm で，密度が 2.59 g/cm3，吸水率が 2.6 % であった。

ピノン止水板 150×5 縦
ピノン止水板 150×5 横 3 m リフト毎

コンクリートは，ダム左岸に容量が約 750ℓ（27 切）の600

コンクリートプラントを設置し，アジテータ車でダム前面300直下まで運搬している。そして，コンクリートポンプによ200

り，1 リフト 3 m の高さで，下段より順次上段へと打ち込んでいる。1 日あたりの打込み量は，最大 70 m3 であった。

ネオプレーンゴム
500×15

PC 版の横方向には，φ30 mm の PC 鋼棒（第 3 種）を200

300 106
203
1 212

扶

エラスタイト t ＝ 20している。そして，コンクリートの強度が 24 N/mm2 を超壁えたのを確認して，プレストレスを導入している。縦方向には，コンクリートの打継面に水密性をもたせるため，同

203 200

エラスタイト t ＝ 10（補修部のみ）
アスファルト塗布 t ＝ 10

旧しゃ水壁

底部で 3 列，上部で 2 列に，それぞれ 23 cm ピッチで配置

アンカーボルト
φ25×500 c. to c. 500

じくφ30 mm の PC 鋼棒を 50 cm 間隔で千鳥に配置して，最下部面で 0.85 N/mm2 の圧縮応力度を導入している。緊張ジャッキは，容量が 750 kN のセンターホール型で，横方向の PC 版の設置間隔が 80 cm の間で作業できるものを選図- 3

定している。

Vol.62, No.1, Jan. 2020

110 300

627

70

35

水板を二重に挿入している。

53

伸縮目地の構造 2）

報文性タールエポキシ系塗料で 10 mm 厚に防水工を施している。その防水工の上に新遮水壁の PC 版を設けたので，新・旧遮水壁は完全に縁が切れた状態になっている。

5．その後の補修
2000（平成 12）年から 2002 年にわたっては，遮水壁の前述した PC 版で補修した上部の RC 版について，その表面部を深さ 15 cm で打ち替えている（写真 - 4）。竣工後約 70 年経過し，表面部が凍害を受けたためである。
そののちに遮水壁，バットレス，横梁の各表面に，耐凍結融解性を高めるために厚さ 2 mm のポリウレタンを吹き付け，耐候性のコーティング塗料で仕上げている。また横写真 - 4

梁には，炭素繊維による補強も実施された（写真 - 5）。

上部 RC 版の打替え

6．お わ り に厳寒地にある丸沼ダムは，漏水と凍結融解作用などによる劣化に対処するため，たび重なる補修が実施されてきた。
その中での，PC 版による遮水壁の補修を紹介した。この補修を含め，いずれの実施においても，丸沼ダムの当初の構造形式と設計思想を尊重してなされたため，構造躯体は建造時の形状を留めている。
こうした細心の維持管理を続けた結果，建設後 70 年以上を経ても当時の姿で稼動していることなどが評価され，2003（平成 15）年 12 月 25 日付けで「丸沼堰堤」として重要文化財（建造物）に指定されている。
参考文献1 ）辻幸和：バットレスダムの笹流ダムと丸沼ダムの建造と改修，コンクリート

写真 - 5

テクノ，Vol.37，No.10，pp.26-33，2018.10

横梁の補強2 ）岩田元恒：東京電力 丸沼ダムの PC 工法による補修について，
コンクリート・ジャーナル，Vol.8，No.4，pp.28-34，1970.4【2019 年 10 月 2 日受付】

3 ）物部長穂：貯水用重力堰堤の特性並びに其の合理的設計法，土木学会誌，Vol.11，No.5，pp.995-1157，1925.10
4 ）土木学会関東支部群馬会：群馬の土木技術 −ふるさと群馬の土木史を訪ねて−，pp.143-146，2009.5

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プレストレストコンクリート