第 23 回 国土技術開発賞 入賞

供用中のダム再生工事の合理化工法

プレキャストブロックと CSG による減勢工新構造形式〔受賞者〕〔本稿執筆者〕

鹿島建設株式会社
ご かん

後閑じゅんじふじさわ淳司，藤澤以下に，第 23 回 国土技術開発賞で入賞した「供用中のダム再生工事の合理化工法」を紹介します。

あつし

やす だ

敦，安田かずひろ

和弘

ム下流側に減勢工を増設する工事であった。工事のうち，減勢工増設はダムを運用しながらの施工であるため，施工時期は非洪水期に限られていた。また，大雨が予測され，貯水位が高い場合はダムからの予備放流を行う条件（治水容量は全量1.

はじめに予備放流で確保）であったため，都度退避が必要となり，工程遅延が懸念された。

近年，気候変動に伴い自然災害が頻発していダム再生事業を 1 日でも早く完了させて，国民る。特に，河川氾濫・土砂崩れ・大雨による被害の命と暮らしを守るためには，施工期間中もダムが激甚化している（写真− 1）。これに対応する機能を損なうことなく，ダム放流による工程遅延

治水対策として，既存ダム改造等のダム再生事業リスクを最小限にするとともに，施工中のコンクリが各地で行われているが，既存ダムを運用しながートの品質低下を防ぐ工法の開発が必要であった。

ら行うダム再生事業は気象条件の影響が大きく，工程遅延や工費増加などのリスクが大きい。

2.

技術概要

このような背景の中で実施された徳島県の長安口ダム施設改造工事は，洪水調節能力の増強を目⑴開発した減勢工構造形式
今回開発した技術は，減勢工を①水路面となる的として，既設ダムを切削して放流ゲート及びダ側壁表面をプレキャストブロック（以下，「PCaブロック」という）で構築，②側壁背面埋戻しを流 水 抵 抗 性 が あ る CSG（ Cemented Sand andGravel）で打設，により構成する世界初の構造形式である（①と②の間はコンクリートを打設して一体化）。構造形式の全体像を図− 1 に示す。
⑵
写真− 1

80

河川氾濫による被害状況建設マネジメント技術

建マネ2203_10_技術情報_2_四_CC2017.indd 80

プレキャストブロックの構造仕様
通常の PCa ブロックや型枠代替としてのハー2022 年 3 月号

2022/03/07 10:19

減勢工断面図

CSG：セメントで硬化→放流でも流失しない
コンクリート

側壁表面：
PCaブロック

コンクリート
背面埋戻し：CSG
PCaブロック〜CSG：
コンクリートで一体化

図− 1

PCaブロック：強度確保→早期に水路機能発揮

開発した減勢工の構造形式

フプレキャスト部材の適用などは，これまでも多下部の注入を確実に実施するために，止水ゴムくの一般コンクリート構造物で使用されている（硬質ゴム）をブロックに挟み込んで注入空間が，ダム減勢工の側壁で PCa ブロックが使用さを確保するとともに，ブロック内部に注入管れたのは世界初である。

（サプライ管・リターン管）を埋設）

これまで使用されなかった背景としては，ダム・ブロックの据付速度向上のために，製作時にブゲートからの高速・大量放流によるエロージョン

ロック上面・下面に円筒形の箱抜き（φ 37.5（浸食），水圧に対する構造的な性能確保が困難で× 50 mm）を設け，上段ブロック設置時に上あったためである。この課題を解決するために，面箱抜き部に位置決めピン（φ 32）を差し込開発技術では以下の対策を実施した。開発した

み，設置するブロック下面の箱抜きを組み合わ

PCa ブロックの構造・継手の詳細を図− 2 に示す。

せる構造を採用

・PCa ブ ロ ッ ク 自 体 の 強 度 増 大（ 通 常：24 N/

なお，長安口ダムでは PCa ブロックを二次製

mm² →開発技術：30 N/mm²）・ブロック単体でも構造として成立するブロック形状の採用（厚さ：1,000 mm）

品工場で製作したが，ブロック自体はほぼ矩形で単純な構造であるため，製造するヤードが確保できれば現場で製造することも可能である。

・ブロック背面にアンカーボルト（D32 × 650mm）× 14 本 / 個を設置し，コンクリートを打ち込んでブロックの脱落を防止するとともに，ブロックと CSG との一体性を確保⑶

従来技術との比較
従来技術と開発技術における減勢工断面の比較を図− 3 に示す。

・ブロック表面の水路となる面以外は目荒らし処

従来技術の場合，通常の型枠・足場を組み立て理をしてブロックとコンクリートの付着性能をて減勢工側壁を構築する工法で実施するため，ダ向上

ムゲートからの放流（以下，「ゲート放流」という）・ブロック同士の継手処理として，高い充填性を時には事前に全てを撤去する必要があった（開発有する無収縮モルタルを注入（確実な注入を実技術を適用した長安口ダムの実績では，非出水期施するために，継目の注入空間を考慮したブロの減勢工施工時に 15 回 / 2 シーズンの放流退避ック寸法と据付を実施（継目注入用の隙間：があった）。さらに，放流終了後には撤去した型20 mm）。特に設置後は見えなくなるブロック枠・足場を再設置する必要があるため，二重の時
建設マネジメント技術

建マネ2203_10_技術情報_2_四_CC2017.indd 81

2022 年 3 月号 81

2022/03/07 10:19上段PCa底面
上下連結ボルト

下段PCa上面

ブロック位置決めピン
ブロック製作時に箱抜きを設け、上段ブロック設置時にピンを差し込み、箱抜きを組み合わせる
サプライ管

PCa

リターン管

アンカーボルト

PCa

ブロック重量で圧縮されストッパー機能を高める

鉛直方向目地
保護コンクリート打設後に型枠で目地を塞ぎ、無収縮モルタルを注入して一体化を図る
その他の対応事項
・ブロックの上面・底面・側面・背面は2mm程度の目荒らしを行う。
・表面（水路側）にはひび割れ防止として、D16＠300mmのメッシュ筋を埋設する。

水平方向目地ブロック製作時に上面・底面に止水ゴム設置用の溝を設け、そこに止水ゴムを設置して無収縮モルタルのストッパーとする

図− 2

PCa ブロック

従来技術

構造・継手詳細図

側壁：現場打ちコンクリート
水路側に型枠・足場の設置が必要→ダム放流時にはその都度撤去作業が必要
背面埋戻し：土砂土砂で埋戻し（固化剤等を含まない）→ダム放流時、施工中の導流壁を越流すると流失

開発技術

側壁：プレキャストブロック
水路側に型枠・足場設置不要→ダム放流時の撤去作業も不要
背面埋戻し：CSG
ＣＳＧで埋戻し（セメントで硬化）→ダム放流時、導流壁越流があっても流失なし

図− 3

従来技術と開発技術の減勢工断面比較

間・手間を要することになっていた。

早期に実施できるようになった。

これに対して，今回開発した仕様の PCa ブロ

また，通常は，土砂等を使用する減勢工背面のック採用により，通常の型枠・足場の設置が不要

埋戻しの代替としてセメントで硬化する CSG をとなるため，放流時の撤去作業を最小限の仮設物使用することで，ゲート放流時における背面埋戻のみとすることができ，放流終了後の作業着手がし材料の流失を防止した。さらに，大量・高速施82

建設マネジメント技術

建マネ2203_10_技術情報_2_四_CC2017.indd 82

2022 年 3 月号

2022/03/07 10:19

工が可能な CSG 工法を用いることで，PCa ブロ

360 t オールテレーンクレーン，200 t オールテレックの設置進捗に合わせて施工を進められた（開ーンクレーンを用いた。PCa ブロックを設置箇発技術での構築速度は，4 日で高さ 1.5 m であっ所に仮設置した後，位置・高さ等の座標，全体のた。従来技術でも側壁構築速度は同等だが，側壁通り，傾きを確認し，必要に応じて位置の微調整

背面側にも型枠・足場が必要であるため，背面埋を行った。なお，PCa ブロック上面には，あら戻しは後施工となる）。

かじめ手摺を取り付けて転落防止措置を図ることで，高所での据付作業の安全性を確保した。

3.

適用実績
⑵

⑴

PCa ブロックの施工

側壁背面埋戻し用の CSG 施工

背 面 埋 戻 し 用 の CSG 数 量 は 98,800 m³ で あ

PCa ブロックの設置状況を図− 4 に示す。PCaり，母材として大量の現地発生土が必要であったブロックはコンクリート二次製品工場で製造し，が，今回の施工では，長安口ダム貯水池内に堆積養生が完了したものから随時現場近傍のヤードましている河床砂礫を流用した。河床砂礫は，別途で運搬して仮置きした（コンクリート二次製品工

工事で地元業者がダンプ運搬してダム下流に置土場から仮置きヤードまでの運搬距離：約 80 km）。

還元するものである（図− 5）。

さらに，PCa ブロックの設置工程に合わせて，なお，CSG 材としての河床砂礫の適用性を確仮置きヤードから現場まで二次運搬した（仮置き認するために，事前に実施工で使用する材料・機ヤードから現場までの運搬距離：約 25 km）。

械を用いて，試験施工（CSG 確認試験）を現場現場までの運搬性を考慮して，ブロック 1 個当内のヤードで実施した。試験施工では，各施工条たりの重量は 10 t 以下（約 9.2 t）とした。なお，

件（転圧回数，時間，CSG 単位水量，打設間隔，工場からの出荷前に製品を製造工場の品質規格にセメントペースト配合等）を要因として CSG を準拠して検査するとともに，仮置きヤード受入れ打設し，所定の CSG 密度・強度が得られる施工

時にも外観・寸法等を検査し，規格不適合品は返仕様を決定した。

品することで，現場への不良品納入を防止した。

CSG 用材料の製造・調整としては，運搬され現 地 で の PCa ブ ロ ッ ク 設 置 時 の 揚 重 に は，た 河 床 砂 礫（ CSG 母 材 ） を 仮 置 き ヤ ー ド に て
1.2 m³ 級スケルトンバケット付バックホウで粒径80 mm 以下に粒度調整して CSG 材を製造し，減勢工施工期間中に造成したダムの下流側の CSG製造ヤードに運搬した。CSG 製造ヤードには，施工量 2 日分となる 3,000 m³ の CSG 材を常時ストックした。

PCaブロック
あらかじめ手摺を取り付けたブロックを設置②リターン管から排出確認

アンカーボルト（SD345D32×650mm）

CSG 打設は昼夜連続で実施し，日当たり最大打設量は 1,600 m³，製造能力は 80 m³/h 以上が必要であった。そのため，CSG 製造には，60 m³/h･台の製造能力を有する土質改良機（SR-2000G）を2 台使用して 120 m³/h の供給量を確保した。なお，CSG 材のストック及び製造を行う製造ヤー①サプライ管より注入

図− 4※打設直前の敷モルタル散布後に設置

減勢工側壁用 PCa ブロック設置

ドは，ゲート放流時には全面退避が必要であった
ため，迅速に退避できる自走式の土質改良機を使用した。
建設マネジメント技術

建マネ2203_10_技術情報_2_四_CC2017.indd 83

2022 年 3 月号 83

2022/03/07 10:19

ダム貯水池内表− 1

減勢工側壁背面埋戻し用 CSG 配合表

堆砂を撤去→ダム下流の置土還元場まで運搬

骨材最大寸法（mm）

配合強度（N/mm²）
材齢 28 日80

3.1 以上単位量（kg/m³）
水セメント

50 ～ 80

80量を補正した。CSG の配合表を表− 1 に示す。
製造した CSG は 10 t ダンプトラックにて運搬
し，4.5 m³ 水平式バケットに積み替え，200 t オ

置土（堆砂）還元場
スケルトンバケットで粒度調整（80mm以下）

ールテレーンクレーンにより側壁背面部の CSG打設場所へ揚重した。左岸側における側壁背面の高標高部（EL162.50 m 以上）の施工では，下流のウイング部へ進入路の取り付けが可能となるため，打設場所までダンプトラック直送で CSG を運搬した。CSG の打設は以下の手順で実施した。
① セメントミルク（C：W=1：0.6，厚さ 5 mm）

製造ヤード
（河床）

を打継面全面に散布

土質改良機でCSG製造（セメント・CSG材混合）②

CSG をクレーン・直接運搬で投入③

16 t 級湿地ブルドーザにより敷均し（敷均し厚さは転圧による沈下を考慮して 26 cm/ 層×3 層＝ 78 cm）

打設場所（減勢工背面）
10ｔダンプトラック→クレーン+バケットで運搬④端部は法面バケット搭載型バックホウで整形⑤

敷均し後の CSG 平面部は振動ローラ（11 t

端部法面締固め機級，垂直振動型）で転圧（無振動 2 回，有振動6 回），端部法面は専用の端部法面締固め機で章動ローラ（表面仕上げ用）

振動ローラ
湿地ブルドーザ

図− 5

転圧（40 秒），岩着部・狭隘部はプレート型端部締固め機，振動コンパクタ，1 t ハンドロー
目地切り用
バックホウ

ラを用いて転圧⑥

目地切用バックホウ（振動目地切機：振動プレート付）により 15 m 間隔で亜鉛引鉄板（厚さ 0.27 mm）を挿入して目地を形成

減勢工背面埋戻し CSG 施工フロー⑦
また，CSG の固化材となる普通セメントにつ表面仕上げ用の章動ローラで打設面を平滑仕
上げ

いてはフレコンパックで供給し，現場貯蔵中の風雨対策としてセメント貯蔵用の大型テント（幅⑶施工期間中のゲート放流時の状況

14 m ×長さ 20 m ×高さ 5.3 m，最大仮置き量：減勢工施工期間中に，ゲート放流による退避を約 270 t）に仮置きし，CSG 製造に合わせて 10 t

15 回行った。施工途中の減勢工がゲート放流をトラック 2 台で製造ヤードまで運搬した。

受けたが，今回の技術を適用したことで，ダムの土質改良機には RI 水分計を設置し，リアルタ水路機能を確保した状態で施工を継続できた。なイムに得られる CSG 材の含水率から換算して表

お，ゲート放流終了後に PCa ブロックや CSG の面水率を求め，その変動を常時監視し，水の添加状態を詳細に確認したが，流失・変形・損傷等の84

建設マネジメント技術

建マネ2203_10_技術情報_2_四_CC2017.indd 84

2022 年 3 月号

2022/03/07 10:19

していた場合には，強度発現が十分でない段階で減勢工：施工中断時
右岸

ゲート放流があると，それらが流失していた可能左岸性もあった。
これに対して，開発技術の採用により，放流時の対応としては一部の仮設備の撤収・放流終了後の再設置・進入路の整正のみであった。さらに，放流時（2,460m³/s）：施工中側壁 越流

PCa ブロックで側壁を構築していたため，コン施工中側壁を越流クリートが流失することもなかった。
減勢工側壁構築に関わる工程について，従来技術と開発技術の比較を表− 2 に示す（従来技術の工程は放流による退避・復旧に要した想定期間を放流量低減時（450m³/s）含む）。開発技術を採用し，減勢工の施工期間を短縮したことによって，減勢工構築後の新設ゲート運用を約 2 年前倒しで開始できたことが分かる。

側壁・背面とも異常なし

図− 6

⑵

経済的効果
開発技術を採用したことにより，以下に示す経ゲート放流の状況済的効果が得られた。
異常は一切確認されなかった（図− 6）。

①

全体工事費
現場打ちコンクリートの PCa ブロック化や背4.

開発技術適用の効果

面埋戻し材料の CSG 化によって，材料コストは増大したものの，工期を大幅に短縮できるため，⑴工期短縮効果

全体工事費としては大幅な削減が可能となった。

前述したように，非出水期における減勢工の施開発技術を採用した長安口ダムのケースでは，工工期間中でもゲート放流が複数回あった。従来技事費を約 20％削減できた。

術の場合，その都度，型枠・足場の撤去・復旧，②

現場施工管理費

流失した背面埋戻し材料の再施工等が必要であ

製品納入時に品質が確認できている PCa ブロ

り，大幅な工程遅延が生じていたと考えられる。

ックを採用することにより，現場でのコンクリー

また，現場打ちコンクリートで減勢工側壁を構築

ト受入れ試験や受入れ試験時に作製する供試体に

表− 2

減勢工側壁構築に関する工程比較（従来技術・開発技術）

平成29年度4 56789 10 11 12 1

平成30年度2

34 56789 10 11 12 1

34 56789 10 11 12 1

令和２年度
234 56789 10 11 12 1側壁・副ダム

側壁・副ダム側壁・副ダム減勢工
従来技術

平成31・令和元年度
2

令和３年度
234 5678

9 10 11 12 123側壁・副ダム
頂部構造物

新設ゲート運用開始

側壁・副ダム 仮設撤去 頂部構造物

側壁・副ダム
減勢工
開発技術

新設ゲート運用開始

開発技術採用：ゲート運用開始を２年前倒
施工制限

出水期

非出水期

出水期

非出水期

出水期

非出水期

出水期

非出水期

出水期

非出水期

※減勢工の施工は非出水期のみ可能

建設マネジメント技術

建マネ2203_10_技術情報_2_四_CC2017.indd 852022 年 3 月号 85

2022/03/07 10:19

よる強度試験に関わる費用の削減が可能となっ流入量（最大流入量：約 3,900 m³/s）となったが，た。長安口ダムのケースでは，約 550 万円の費用新設ゲートを活用して約 600 m³/s の洪水調節をを削減できた。

行 い， 最 大 放 流 量 を 約 3,300 m³/s に す る こ と③

で，無堤地区においても家屋浸水被害はなかっ

産業廃棄物処理費
現場打ちコンクリートを減らすことで，コンクた。開発技術の採用によって早期にゲート増設をリート打込み時に発生する残コンの産廃処理費用完了させ，洪水調整能力を高めた効果である。の削減が可能となった。長安口ダムのケースでは，約 180 万円の費用を削減できた。

また，国土交通省で取りまとめられた「ダム再生ビジョン」や「ダム再生技術（海外向け PR 資

上記以外にも，ゲート放流による再施工費（流料）」では，ダム再生技術の海外展開が活性化す

失したコンクリートの再打込み費用，流失した背ることが示唆されている。ダム再生では，既設ダ面埋戻し材料の再施工費用）等についても削減でムの供用を継続した状態で工事を実施するケースきたと考えられる。

も多いと考えられる。減勢工工事を含む場合，短い工期でダム再生工事を完了させ，早期に効果を5.

おわりに発揮させるためには，開発技術の適用が必須であると考えられる。

長安口ダムでは，施工期間中にゲート放流の影

また，前述したように，開発技術で使用する響を受ける条件下での施工であったが，開発技術

PCa ブロックは特殊な形状ではないため，コンの採用により，計画どおりに工程を進捗させるこクリートの製造・供給が可能であれば，工事現場とができ，新設ゲートの供用を開始できた。開発で製作することも可能である。さらに，CSG は技術が採用されていなければ，計画どおりのゲー河床砂礫等の現地発生材で製造できるため，これト運用開始は非常に困難であったと考える。

らを組み合わせた開発技術は海外でも高い適用性

同ダムは，本工事を実施する前の平成 23 年 7 月を有しているといえる。今回の開発技術が採用さ19 日には台風第 6 号の影響で最大流入量：約 4,200れ，国際競争力アップの一助につながるように，m³/s に対して，最大放流量：約 3,900 m³/s の記

さらなる細部の技術の効率化，コストダウンを図録が残っている。その際のダム下流域の被害は，るべく，技術開発を進める所存である。

床 上 浸 水 3 棟， 床 下 浸 水 18 棟， 水 害 区 域 面 積

最後に，今回の技術の開発に当たって，多大な127 ha という甚大なものであった。これに対しご指導・ご協力をいただいた国土交通省 四国地方て， 新 設 ゲ ー ト 供 用 後 の 令 和 元 年 8 月 15 日 に整備局，一般財団法人ダム技術センターをはじめは，台風第 10 号の影響で上記の事例に匹敵するとする多くの関係者の皆さまに厚くお礼申し上げる。

86

建設マネジメント技術

建マネ2203_10_技術情報_2_四_CC2017.indd 86

2022 年 3 月号

2022/03/07 10:19