JP3634324B2 - 砂防ダムにおける堤体仮締め切りスリット設置工法及び同工法に使用するプロテクター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は砂防ダムのスリット設置工法に関する技術であり、特に既設のダム堤体にスリットを設ける際の堤体仮締め切り工法及び同工法に使用する止水プロテクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
砂防ダムは、大雨・洪水時に流出する有害土砂、流木等をせき止めるために設置する構造物である。
従来の砂防ダムは、ダム堤体で土石流を遮断し、上流のポケットで土砂を堆積させ流出する砂量を調節する仕組みのクローズドダム（不透過型ダム）が一般的であった。このようなクローズド砂防ダムは貯砂量に限界があるため、土砂が堆積して満砂の状態となると砂防ダムとして機能しなくなる。そこで堆積した土砂を取り除いて砂防ダムとしての機能を回復させようとしても、新しい砂防ダムを建設するのと同等の費用がかかり、実際に浚渫が行われることは殆どなかった。
【０００３】
最近の砂防事業においては、ダム堤体の中央部に開口（スリット）を設けて、平常時は無害の土砂をスリットから自然に下流に流し、異常時の巨石礫、流木は土砂災害を防ぐために止める仕組みのスリットダム（透過型ダム）が積極的に施工される傾向になっている。
その理由は、土石流が発生した際にスリットダム（透過型ダム）が巨石や流木を止め、一方平常時には細かい土砂を下流に流すことで下流の侵食を抑えることができ、河床の低下、扇状地の消失、海岸線の後退を防ぐとともに水中の栄養分の供給を図り、かつ魚等の水棲生物の移動を可能にして、河川環境を自然に近い環境に保つ利点機能がある等自然環境を配慮した構造物であることによる。
【０００４】
そこで、既設のクローズド砂防ダム（不透過型ダム）の堤体にスリットを設けることで透過型に改修し、土石流発生時には巨石や流木を止め、平常時は細かい土砂を下流に流すことで河川生態系への影響を改善する計画が土石流危険地域で立案され、既に一部地域では実施に移されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
既設の砂防ダムのスリット設置工事は、通常ワイヤーソー工法を用いて行われる。この工法はコンクリート製堤体に小さい穴をあけてワイヤーソーを通し、この穴を利用してワイヤーソーを高速駆動させて堤体を縦または横に切断してスリットを設置する工法である。しかし、既設の砂防ダムは、前述のようにダムポケットに相当量の土砂が堆積しているとともに、土砂の上に相当量の水が溜まっている場合があり、もしくは堤体頭頂から溢流水が常に流下している場合がある。このような既設の砂防ダムにおいて、スリット設置工事を行う際に、貯水が深い場合は潜水夫が水中に潜って穴を開けるなどの作業をしなければならず、また貯水が少なくても容量の大きいポンプを使って掘削工事に支障がないように排水して水位を下げなければならない。また溢流水がある場合は水路を別に切廻して設けるなどして現場をドライの状態にしなければならなかった。
いずれにしても作業手間が多くかかり、ポンプ設備の据付や仮設水路の設置などが必要で、どうしても工事が大掛かりとなる問題がある。
【０００６】
また、次に述べるような問題もある。ダムのスリット設置工事は通常渇水期に行われる。しかし、そのスリット設置工事期間中に万一、現場に降水があると増水に伴う危険をさけるために工事を中断することがある。そして大雨が降り土石流が発生したときには、スリット設置のために堆積土砂を浚渫して剥き出しにした堤体が再び土砂に埋没し、あるいは堤体に開けたワイヤーソーの穴に土砂が詰まって工事をはじめからやり直す必要等が生ずる。また仮にそのような事がなくても増水や鉄砲水等から、作業員の人命安全性の確保する仮締め切り設備を設ける必要があるといった配慮が必要である。
【０００７】
従って本発明の目的は、既設のダム堤体にスリットを設ける工事において、仮締め切り設備を設けることで、施工時の人員の安全確保と作業性を向上させることができる堤体仮締め切りスリット設置工法及び同工法に使用する止水プロテクターを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために採用した本発明の工法は次の通りである。すなわち、砂防ダムの堤体上流面に仮締め切り止水壁を設けてスリット施工を行う工法であって、
形鋼材により内側フレームを組立てるとともに、該内側フレームの外側に鋼板または鉄板製の壁パネルを張設することで、人間が入れる内部中空のスペースを形成させ、かつそのスペース下側にとがった先端ピースを有する下部止水壁ピースと、前記下部の先端ピースを除いて下部止水壁ピースと同様な構造を有した上部止水壁ピースとを用い、
前記下部止水壁ピースの上方に１個又は複数個の上部止水壁ピースを積上げ配置し、前記上部止水壁ピースを下部止水壁ピースに対しボルト接続することで、上部から下部に向かって楔形に細くなるように内部中空の楔構造体を形成し、
前記下部止水壁ピースは堤体の上流側法面に吊下ろして仮置し、その下部止水壁ピース上に上部止水壁ピースを積重ねて前記両止水壁ピースの相互を水面上でボルト接合してから堤体の上流側法面に沿って定位置に移動して設置後、楔構造体内部の水位を下げ止水処理を行い、該楔構造体内部から両止水壁ピースを堤体にアンカー止めし、次いで堤体の上流側よりワイヤーソーを通す穴を削孔し、該孔を利用して堤体にスリットを施工する各段階からなることを特徴とする堤体仮締め切りスリット設置工法である。
【０００９】
また本発明のプロテクターは、砂防ダムの堤体上流面に構築する仮締め切り止水プロテクターであって、該止水プロテクターは、形鋼材により内側フレームを組立てるとともに、該内側フレームの外側に鋼板または鉄板製の壁パネルを張設することで人間が入れる内部中空のスペースを形成させ、かつそのスペース下側にとがった先端ピースを有する下部止水壁ピースと、前記下部の先端ピースを除いて下部止水壁ピースと同様な構造を有した上部止水壁ピースとを用い、
前記下部止水壁ピースの上方に１個又は複数個の上部止水壁ピースを積上げ配置し、前記上部止水壁ピースを下部止水壁ピースに対しボルト接続することで、上部から下部に向かって楔形に細くなるように内部中空の楔構造体に形成したことを特徴とするダム堤体にスリットを設置するための堤体仮締め切り止水プロテクターである。
【００１０】
前記止水プロテクターは、その横断面がほぼコ字型またはアーチ型に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、下部止水壁ピースは、その下側に横断面が半円錐型または半角錐型形状とした先端ピースが接続された構成である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
図１は既存のコンクリート砂防ダム（クローズドダム）の一例を示す模式図であり、図１（ａ）は該砂防ダムを上流側より見た斜視図、図１（ｂ）は側面図である。本発明は、上記のようなタイプの砂防ダムの堤体１の中央部に、水通し部頭頂から河床に到達するスリット（開口）２を設置して透過型とするための堤体の仮締め切りスリット設置工法及び同工法に使用する止水壁用プロテクターを提案するものである。図１（ａ）ではスリット２を形成する位置を斜線で示している。
スリット２の幅は、土砂の流出・堆積状況など現場の状況に応じて適宜設計される。スリットは必要に応じて二つ以上設けられることもあるが、図１においては、ひとつとなっている。
符号３で示すものが本発明の止水プロテクターであり、このプロテクター３は予め工場等で鋼材を使用して上部から下部に向かって細くなった楔体形状に製作され、楔体内部は複数の人間が入ってスリット設置作業が行えるスペースを有するような中空構造になっている。そしてこのプロテクター３は、後述のように上下方向に２〜数個に小分割されて、小型車両等で山岳部へ搬入できるピースに形成されている。
分割された各ピースは、堤体１に設置しようとするスリット２の位置に合わせて堤体の上流側法面に吊りおろして一体になるように積み上げた後、堤体にアンカー止めして取り付けられる。
【００１３】
図２は本発明プロテクターの一実施例を示す側面図、図３は図３のａ−ａ矢示図、図４は図２のｂ−ｂ矢示図である。図２〜４に示すように、本実施例のプロテクター３は数個のピース、すなわち下部止水壁ピースと上部止水壁ピースとを縦方向に積み上げてボルト接続して構成される。以下本実施例のプロテクターの具体的構成を説明する。図示の例は、５個のピース（Ｐ１〜Ｐ５）を堤体１の上流側法面に５段積み上げて構成した例である。この実施例の場合、積み上げ後のプロテクターは、高さ８ｍ、幅３．２ｍ、奥行き２．５ｍに形成されている。
このプロテクター３は、形鋼材４を縦、横フレーム並びに上下フレームとして使用し、必要に応じて方杖５を設置した上で、その外側に壁パネル６を張り付けて形成された複数の仮締切り止水壁ピースを縦方向に積み上げて組み立てられたものである。すなわち、図示例は内側のフレームとしてＨ鋼を使用し、同じＨ鋼製方杖を設置した上で、フレームの外側に止水壁となる３枚の矩形状及び／又は台形状の鋼板又は鉄板６を溶接及び／またはボルト留めし、横断面でほぼコ字型をなすように組み立てられている。
【００１４】
このプロテクターを使用して行う既設のダム堤体にスリットを設置する施工順序を図５〜１１で説明する。まず、先端がとがった下部止水壁ピース（先端ピース）Ｎｏ．１をクレーン等により堤体の上流側法面に吊下ろしてから、堤体にワイヤーで仮とめした後、その下部止水壁ピース上に上部止水壁ピースＮｏ．２を積重ねて、水面上で相互にボルト接合してから堤体の上流側法面に沿って定位置まで移動する。その後、楔体内部の水をポンプでくみ上げて楔内部の水位を下げる。このように内部の水をポンプでくみ上げていくと、Ｎｏ．１とＮｏ．２のピース（プロテクター）は浮力で押し上げられることもなく、水圧により堤体に次第に強く押し付けられることとになり、そのため楔内部への浸水量は次第に少なくなっていく。このように楔体内部の水位を順次下げながら継ぎ目にコーキングを施す。次いで内部からピース全体を堤体にアンカー止めした後、堤体の下流側よりワイヤーソーを通す穴７を堤体１に削孔する。次いで堤体の上部にワイヤーソーを設置し、該穴７を利用して堤体１にスリットを順次施工する。
以上のようにして、所定のスリット施工完了後プロテクターを撤去すればスリット設置工事は完了する。
図５（ａ）（ｂ）〜図１１（ａ）（ｂ）は、本発明工法による既設のダム堤体にプロテクターを設置する順序を示している。
【００１５】
図示のプロテクターは、止水壁６が鋼板で、横断面がほぼコ字型をなすように組み立てられているがアーチ型であってもよい。また、下部先端ピースも横断面が半円錐型または半角錐型にすることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、既設の砂防ダムの堤体にスリット設置工事を行う際に、貯水量が深い場合でも、潜水夫が水中に潜って穴を開けるなどの作業をする必要はない。また、大掛かりなポンプ設備の据付や仮設水路の設置なども必要がない。更に万一、そのスリット設置工事期間中に大雨が降り土石流が発生したとき、本仮締め切り設備により、剥き出しにした堤体が土砂に埋没し、あるいは堤体に開けたワイヤーソーの穴に土砂がつまることもなく、そのうえ増水や鉄砲水等から作業員の人命安全性の確保することができる効果がある。
本発明に使用するプロテクターは上下方向に２〜数個に小分割でき、小型車両等で山岳部へ容易に搬入して組み立てることができる。また使用に際し、浮力で押し上げられることもなく、水圧により堤体に次第に強く押し付けられる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は該砂防ダムを上流側より見た斜視図、図１（ｂ）は側面図である。
【図２】図２は本発明プロテクターの一実施例を示す側面図である。
【図３】図３は図２のａ−ａ矢示図である。
【図４】図４は図２のｂ−ｂ矢示図である。
【図５】図５（ａ）と（ｂ）は本工法の第１工程を示す。
【図６】図６（ａ）と（ｂ）は本工法の第２工程を示す。
【図７】図７（ａ）と（ｂ）は本工法の第３工程を示す。
【図８】図８（ａ）と（ｂ）は本工法の第４工程を示す。
【図９】図９（ａ）と（ｂ）は本工法の第５工程を示す。
【図１０】図１０（ａ）と（ｂ）は本工法の第６工程を示す。
【図１１】図１１（ａ）と（ｂ）は本工法の第７工程を示す。
【符号の説明】
１ 堤体１
２ スリット
３ プロテクター
４ フレーム
５ 方杖
６ 止水壁（鋼板又は鉄板）
７ ワイヤーソーを通す穴

Claims (4)

1. 砂防ダムの堤体上流面に仮締め切り止水壁を設けてスリット施工を行う工法であって、
   形鋼材により内側フレームを組立てるとともに、該内側フレームの外側に鋼板または鉄板製の壁パネルを張設することで人間が入れる内部中空のスペースを形成させ、かつそのスペース下側にとがった先端ピースを有する下部止水壁ピースと、前記下部の先端ピースを除いて下部止水壁ピースと同様な構造を有した上部止水壁ピースとを用い、
   前記下部止水壁ピースの上方に１個又は複数個の上部止水壁ピースを積上げ配置し、前記上部止水壁ピースを下部止水壁ピースに対しボルト接続することで上部から下部に向かって楔形に細くなるように内部中空の楔構造体を形成し、
   前記下部止水壁ピースは堤体の上流側法面に吊下ろして仮置し、その下部止水壁ピース上に上部止水壁ピースを積重ねて前記両止水壁ピース相互を水面上でボルト接合してから堤体の上流側法面に沿って定位置に移動して設置後、楔構造体内部の水位を下げ止水処理を行い、該楔構造体内部から両止水壁ピースを堤体にアンカー止めし、次いで堤体の上流側よりワイヤーソーを通す穴を削孔し、該孔を利用して堤体にスリットを施工することを特徴とする堤体仮締め切りスリット設置工法。
2. 砂防ダムの堤体上流面に構築する仮締め切り止水プロテクターであって、該止水プロテクターは形鋼材により内側フレームを組立てるとともに、該内側フレームの外側に鋼板または鉄板製の壁パネルを張設することで人間が入れる内部中空のスペースを形成させ、かつそのスペース下側にとがった先端ピースを有する下部止水壁ピースと、前記下部の先端ピースを除いて下部止水壁ピースと同様な構造を有した上部止水壁ピースとを用い、
   前記下部止水壁ピースの上方に１個又は複数個の上部止水壁ピースを積上げ配置し、前記上部止水壁ピースは下部止水壁ピースに対しボルト接続することで上部から下部に向かって楔形に細くなるように内部中空の楔構造体に形成したことを特徴とするダム堤体にスリットを設置するための堤体仮締め切り止水プロテクター。
3. 前記止水プロテクターは、その横断面がほぼコ字型またはアーチ型に形成されている請求項２に記載のダム堤体にスリットを設置するための堤体仮締め切り止水プロテクター。
4. 下部止水壁ピースは、その下側に横断面が半円錐型または半角錐型形状とした先端ピースが接続された構成である請求項２に記載の堤体仮締め切り止水プロテクター。

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