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ダム技術

放流管増設技術

既設堤体コンクリートを削孔、新設放流管設置後、
高流動コンクリートにより管回りのてん充を実施

昨今のゲリラ豪雨、爆弾低気圧等の異常気象を起因とする洪水が増加している中で、既設の放流設備を増強することで放流能力を高めるダム再開発事例が増えています。

放流管増設技術は、既設堤体コンクリートを下流側から削孔し、空洞部に新設放流管を設置、管回りを高流動コンクリートにて、てん充するものであります。削孔貫通までには、堤体上流側貫通地点にあらかじめ仮締切を設置し、ドライアップする技術も重要な要素となります。

図版:堤体穴あけ削孔状況

堤体穴あけ削孔状況

キーワード

再開発、放流管増設、仮締切、台座コンクリート、水中コンクリート、高流動コンクリート
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特長・メリットココがポイント

旧堤体への振動などの影響回避

①「スリット孔+ブレーカ掘削」及び②「ロードヘッダ掘削」を現場状況に応じ採用することで旧堤体への振動影響を回避します。

  1. ①:ドリルジャンボで削孔断面周囲を縁切削孔および自由面作成削孔を実施し、その後ジャイアントブレーカでコンクリートを掘削解体して削孔します。
  2. ②:ロードヘッダでコンクリートを削り取りながら掘削解体して削孔

図版:堤体削孔状況

堤体削孔状況

ダム貯水低下を最小限にしての施工

ダムを運用しながらの施工となるため、貯水側上流面には削孔位置に鋼製の仮締切を設置します。

これにより、締切内部はドライアップされ堤体削孔貫通時の下流への流下を防止します。

旧堤体との接触面における止水等高い技術力を必要とします。

図版:ダム貯水低下を最小限にしての施工

ダム貯水低下を最小限にしての施工

適用実績

図版:五十里ダム施設改良

五十里ダム施設改良

場所:栃木県日光市

竣工年:2003年3月

発注者:国土交通省関東地方整備局

規模:堤体掘削102m

堤内てん充コンクリート1,049m3

放流管据付2条

図版:土師ダム

土師ダム

場所:広島県安芸高田市

竣工年:2008年3月

発注者:国土交通省中国地方整備局

規模:堤体掘削22.9m 

堤内てん充コンクリート220m3

図版:鎧畑ダム

鎧畑ダム

場所:秋田県

発注者:建設省東北地方建設局

規模:堤体掘削29.5m

学会論文発表実績

  • 「ダム再開発(リニューアル)土師ダムにおける定水位放流施設工事 ─堤体穴あけ事例─」,日本ダム協会,ダム日本,
    2009年

浮体式仮締切工法

ダム再開発工事における仮締切工の大幅効率化を実現

従来、ダムの再開発工事の仮締切工は、ダム堤体上流部に「コ」の字型の扉体と呼ばれる鋼製部材を積み重ねて設置し、仮締切内の水を排水する工法が一般的でした。この工法では、ダム湖底に台座コンクリートと呼ばれる構造物を構築し、扉体を自重で密着させます。ダムの湖底に台座コンクリートを構築するには、作業環境が大きく制約される大水深下での潜水作業が不可欠でした。

そこで、鶴田ダム再開発事業での仮締切工において、底蓋と一体とした仮締切扉体を浮体化し、扉体上方のダム堤体に浮上り防止金物を設置することで仮締切設備の浮力を支持する「浮体式仮締切工法」を開発しました。本工法により、台座コンクリートが不要になることから、潜水作業を削減することができます。

本工法は、国土交通省九州地方整備局、(一社)ダム技術センター、鹿島、日立造船の4者による共同開発です。

第6回ものづくり日本大賞 内閣総理大臣賞
第16回国土技術開発賞 最優秀賞
特許出願中

図版:鶴田ダム再開発工事で曳航される浮体式扉体

鶴田ダム再開発工事で曳航される浮体式扉体

キーワード

ダム再開発、浮体式、仮締切、効率化、潜水作業低減、安全性向上

施工方法

浮体式仮締切工法では、仮締切扉体の両側に鋼板(スキンプレート)を貼り、これを浮力室とすることにより扉体を浮体化させます。一方で、扉体上方のダム堤体に浮上り防止金物を設置し、仮締切設備の浮力を支持します。仮締切内の水を排水する時には、水密ゴムを設けた扉体を水圧によって、あらかじめダム堤体に設置した戸当りに押しつけることで止水性が確保されます。また、従来工法の仮締切工は扉体を1段ずつ設置場所にて積み上げ連結していましたが、本工法では、浮体化した扉体をダム湖面で組み立てた上で、設置場所へ曳航し、ウインチにより引き寄せ固定します。

図版:左側が従来工法の扉体、右側が浮体式の扉体

左側が従来工法の扉体、右側が浮体式の扉体

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図版:従来方式と浮体式の比較

従来方式と浮体式の比較

図版:鶴田ダムでの戸当たり設置状況の比較

鶴田ダムでの戸当たり設置状況の比較

図版:鶴田ダムでの扉体設置状況の比較

鶴田ダムでの扉体設置状況の比較

図版:扉体の曳航状況

扉体の曳航状況

図版:据え付け完了の様子

据え付け完了の様子

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特長・メリットココがポイント

従来の仮締切工法では、仮締切を支持する基礎部(台座コンクリート)が必要ですが、今回開発した浮体式仮締切工法では仮締切自体を浮かせ(浮体化)、基礎部を不要とし、またブロックの連結作業を湖面上で行うことができる等、潜水作業の軽減が可能となります。

図版:従来式と浮体式の比較

従来式と浮体式の比較

適用実績

図版:鶴田ダム再開発工事

鶴田ダム再開発工事

場所:鹿児島県薩摩郡

竣工予定:2018年3月

発注者:国土交通省九州地方整備局

規模:新設放流管工(堤体削孔3条)、新設取水設備工(堤体削孔2条)、上流締切台座工一式、新設減勢工一式、既設減勢工改造一式

ダムかさ上げ技術

運用中の既存ダムに対する影響を最小限度とし、
貯水容量を増強するための技術

貴重な社会資本ストックである既存ダムの利水計画や治水計画の見直しに伴う容量確保のため、ダムのかさ上げ工事が近年増加しています。

ダムのかさ上げは既存ダムを運用しながらの施工となり、既存ダムの安定性確保が重要な課題となります。

そのためコンクリートダムにおいては、新旧堤体コンクリートの一体化を確保するための技術(解析・施工)が重要です。

またフィルダムのかさ上げでは、既設堤体への影響を計画から施工までの全段階で把握・管理し、実施工へフィードバックさせる情報化施工技術が重要となります。

三高ダム:平成16年度ダム工学会賞技術賞
山王海ダム:平成14年度ダム工学会賞技術賞

図版:コンクリートダムのかさ上げ工事(三高ダム)

コンクリートダムのかさ上げ工事(三高ダム)

図版:フィルダムのかさ上げ工事(山王海ダム)

フィルダムのかさ上げ工事(山王海ダム)

キーワード

再開発、かさ上げ、温度応力ひび割れ、一体化、情報化施工、挙動解析
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特長・メリットココがポイント

新旧堤体へのコンクリート温度応力による
影響度(ひび割れ発生等)の
予想・把握・低減

  • 将来のダム形状とコンクリート打設速度等を想定して温度応力解析を行い、コンクリート温度とひび割れ指数等を予測し、打設計画やアンカー等の補強対策の検討へフィードバックします。

図版:かさ上げ工事の解析事例

かさ上げ工事の解析事例

既設堤体と新堤体コンクリートの一体化

  • 既設構造物の撤去は、ワイヤーソーイング工法やアブレイシブジェット工法等を用いて、既設堤体への影響を最小限度とするための工法を選択します。
  • 既設堤体表面の劣化部分は、ビットローラ等を用い確実に除去します。
  • 銅製等材質の異なる既設止水板と、新設止水板も確実に接合します。

図版:ビットローラによるコンクリート削り取り(三高ダム)

ビットローラによるコンクリート削り取り(三高ダム)

既設堤体への影響度と堤体基礎地盤変形の
低減・把握・予測

  • 新設堤体施工による既設堤体及び基礎地盤への影響度を予測解析します。
  • 既設堤体・基礎地盤への影響度は、動態観測・解析に基づく情報化施工管理を行い、計画・実施工へ迅速にフィードバックすることで、既設堤体の安定性を確保します。

情報化施工フロー図(山口貯水池)

情報化施工フロー図(山口貯水池)

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適用実績

図版:三高ダム

三高ダム

場所:広島県江田島市

竣工年:2004年3月

発注者:広島県

規模:堤高44.0m(11.4mかさ上げ)

堤頂長202.0m

堤体積119,000m3(かさ上げ分78,000m3

有効貯水量554,000m3

図版:下の原ダム

下の原ダム

場所:長崎県佐世保市

竣工年:2007年2月

発注者:長崎県佐世保市水道局

規模:堤高36.5m(5.9mかさ上げ)

堤頂長178.0m

堤体積75,100m3(かさ上げ分31,700m3

有効貯水量2,182,000m3

図版:山王海ダム

山王海ダム

場所:岩手県紫波郡

竣工年:2000年3月

発注者:農林水産省東北農政局

規模:堤高61.5m(24.1mかさ上げ)

堤頂長241.6m

堤体積129万m3(かさ上げ分1,014,000m3

有効貯水量3,760万m3

学会論文発表実績

  • 「嵩上ロックフィルダムの施工実績」,土木学会東北支部技術研究発表会,2002年

ダムの補強技術

堤体補強によるダムの耐震性と安定性の向上

大規模な地震に対し、水道や電力等を担う重要なインフラ設備であるダムに対しても、より高い耐震性・安定性が求められています。そのため既存ダムの設備更新とともに、ダム堤体の補強が行われてきています。

ダムの補強は、新旧堤体の一体化の確保、他のダムリフレッシュ工事と同様既存ダムを運用しながらの施工となることが多いため、既存ダムの安定性確保が重要な課題となります。

そのため、新旧堤体コンクリートの一体化を確保するための技術(解析・施工)、情報化施工技術、ダム基礎地盤の改良技術などの様々な技術を駆使して、ダムの長寿命化に取り組んでいます。

帝釈川ダム再開発事業:平成19年度ダム工学会賞技術賞 平成19年度土木学会賞技術賞
山口貯水池堤体強化工事:平成14年度土木学会賞技術賞 平成14年度ダム工学会賞技術賞

図版:コンクリートダムの設備改良・補強工事(帝釈川ダム)

コンクリートダムの設備改良・補強工事(帝釈川ダム)

図版:フィルダムの耐震補強工事(山口貯水池)

フィルダムの耐震補強工事(山口貯水池)

キーワード

再開発、かさ上げ、温度応力ひび割れ、一体化、情報化施工、挙動解析
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特長・メリットココがポイント

国内初となる
既設アースダム耐震補強工事への対応

  • 山口貯水池では、既設堤体の調査方法の確立をはじめ、情報化施工技術による施工中の既設堤体の安定性を図る施工技術を確立させ、世界的にも例を見ない工事を完成させることができました。

図版:アースダム耐震補強工事(山口貯水池)

アースダム耐震補強工事(山口貯水池)

自然環境に配慮した施工計画

  • 帝釈川ダムでは、国定公園や県立公園といった豊かな自然環境を保護するため、仮設道路、仮締切も含めた施工計画において自然改変を最小にするような配慮をしています。また、猛禽類をはじめとする貴重動植物に与える影響が極力少なくなるよう、配慮した施工をしています。

図版:自然環境に配慮した施工(帝釈川ダム)

自然環境に配慮した施工(帝釈川ダム)

ダム基礎地盤の改良

  • 山倉ダムでは、ダム地震時安定性の向上を目的として、ダム基礎地盤の改良工事を行いました。都市土木や臨海土木で実績が多い地盤改良工事をダム耐震補強へ適用しています。

図版:深層混合処理工法によるダム基礎地盤の改良(山倉ダム)

深層混合処理工法によるダム基礎地盤の改良(山倉ダム)

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適用実績

図版:山口貯水池堤体強化

山口貯水池堤体強化

場所:埼玉県所沢市

竣工年:2002年11月

発注者:東京都水道局

規模:堤高35m 

堤体積242万m3

有効貯水量1,953万m3

図版:山倉ダム第一堰堤強化

山倉ダム第一堰堤強化

場所:千葉県市原市

竣工年:2004年3月

発注者:千葉県企業庁

規模:堤高23m 堤頂長420m

堤体積53万m3(改修前)

有効貯水量450万m3(改修前)

図版:浅河原調整池

浅河原調整池

場所:新潟県十日町市

竣工年:2006年2月

発注者:東日本旅客鉄道

規模:堤高37m 堤頂長291.8m

堤体積528,000m3

有効貯水量853,000m3

図版:帝釈川ダム

帝釈川ダム

場所:広島県庄原市

竣工年:2006年6月

発注者:中国電力

規模:堤高62.4m 堤頂長39.5m

堤体積45,000m3

有効貯水量:749万m3

学会論文発表実績

  • 「中越地震により被災したアースダムの復旧実績」,北陸地方建設事業推進協議会 平成18年度建設技術報告会,2006年
  • 「アースフィルダム耐震補強工事の施工計画と実績 ─山口貯水池堤体強化工事(その1)─」,土木学会土木建設技術シンポジウム,2002年
  • 「アースフィルダム耐震補強工事における技術的課題と環境保全への取り組み ─山口貯水池堤体強化工事(その2)─」,土木学会土木建設技術シンポジウム,2002年
  • 「既設アースフィルダムの安定性に着目した情報化施工管理事例」,土木学会論文集,2005年

ダム技術 インデックス

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