JP4236959B2 - 堤体コンクリート掘削方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、堤体コンクリート掘削方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ダムの堤体を掘削し、取水口を設けて発電設備を増設する場合がある(例えば、特許文献1参照)。堤体コンクリート貫通掘削工法には、(1)自由断面掘削機等による直接掘削工法と、(2)掘削部分の外周を連続孔で縁切りしてから油圧ブレーカ等で破砕する工法に大別される。(1)は、自由断面掘削機を使用して、1段階で平滑な掘削面を仕上げる施工方法である。(2)は2段階で掘削を行う方法である。いずれの施工工法を用いるかは、掘削断面積や、ダムコンクリートの強度・骨材の性状等から決定される。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−88044号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、(1)の工法では、ダムコンクリートや骨材が高強度の場合には、施工効率が著しく低下する。また、一般にダム貫通部掘削は施工長さが短いため、機械費が割高となり、経済的でない。
【0005】
(2)の工法は、コンクリートや骨材が高強度でも掘削可能で、掘削機械も汎用機を使用できるため、(1)に比べて経済性が高い。しかし、縁切り工のために掘削仕上がり面が不陸となり、水密性が要求されるコンクリート充填等の後工程において、空隙を生じる可能性が高い。
【0006】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、堤体コンクリート貫通掘削から掘削壁面仕上げを効率的かつ経済的に行い、ダムコンクリートや骨材が高強度の場合にも掘削仕上がり面が平滑となる堤体コンクリート掘削方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第1の発明は、ダムの堤体コンクリートに孔を掘削する方法であって、ダムの堤内側面に、孔計画位置まで達する仮締切を設け、孔計画位置の堤内側面を遮水する工程(a)と、クラックを発生させずに、孔計画位置の外周部付近に、掘削開始位置が孔計画位置より内側で、尻位置が孔計画位置付近に位置し、互いに接する複数の小径単一孔からなる第1の連続孔を削孔する工程(b)と、クラックを発生させずに、前記孔計画位置の内部に、水平に形成され、互いに接する複数の小径単一孔からなる第2の連続孔を削孔する工程(c)と、前記第1の連続孔および前記第2の連続孔によって縁切りされたコンクリートを破砕して前記孔を形成する工程(d)と、前記孔内の軸方向の凹凸を除去する工程(e)と、前記孔内の周方向の凹凸を除去する工程(f)と、を具備することを特徴とする堤体コンクリート掘削方法である。
【0008】
前記工程(d)と前記工程(e)は、例えば、油圧ブレーカを用いて行われる。
【0009】
前記工程(f)は、例えば、前記油圧ブレーカと同じベースマシンを使用したツインヘッダを用いて行われる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、堤体コンクリート3の断面図、図2は、堤体コンクリート3に孔19を掘削する工程を示す図である。図2は、図1のAに示す部分において、孔19の掘削を開始した際の状態を示す。
【0013】
実施の形態では、稼動中のダム1において、増設水圧鉄管設置用の矩形断面の孔19を掘削する場合について説明する。堤体コンクリート3の孔計画位置11に孔19を掘削する際には、図1に示すように、堤内側面7側に仮締切9が設置される。そして、孔計画位置11の堤内側面7側を遮水した状態で、図2に示すように、堤外側面5側から孔19を掘削していく。
【0014】
図3は、掘削面21付近の孔19の軸方向の拡大断面図、図4は、掘削面21の立面図を示す。図3は、図4のC−Cによる断面図である。図4は、図3の矢印Bに示す方向から見た図である。
【0015】
孔19を掘削する際には、図2、図3に示すように、まず、油圧ジャンボ13(図2)等を用いて、第1の連続孔である外周連続孔15を掘削する。外周連続孔15の削孔工法には、鉄筋などの異物に対しても削孔可能な単一孔削孔工法を採用するのが好ましい。
【0016】
図4に示すように、外周連続孔15は、孔計画位置11の外周部分に掘削された複数の小径の孔で構成される。外周連続孔15によって、孔計画位置11のコンクリートは、堤体コンクリート3本体から縁切りされる。また、孔計画位置11のコンクリートを破砕する際の振動や衝撃が低減される。
【0017】
図3、図4に示すように、外周連続孔15を構成する複数の小径の孔は、尻位置23が掘削開始位置よりも外側に配置されるように、斜めに削孔される。外周連続孔15の掘削開始位置(掘削面21での孔の位置)は、孔19の最終的な壁面24b(図6)よりも内周側に位置する。外周連続孔15の尻位置23は、孔19の最終的な壁面24b付近に位置する。
【0018】
次に、図2、図3に示すように、第2の連続孔である芯抜連続孔17を孔計画位置11の断面内に掘削する。芯抜連続孔17は、孔計画位置11のコンクリート断面内に水平方向に削孔された4本の芯抜連続孔17aと、中心縦方向に削孔された1本の芯抜連続孔17bからなる。芯抜連続孔17は、外周連続孔15と同様の掘削機、削孔工法を用いて掘削される。
【0019】
芯抜連続孔17a、芯抜連続孔17bは、水平に削孔された複数の小径の孔で構成される。芯抜連続孔17a、芯抜連続孔17bによって、外周連続孔15によって縁切りされた孔計画位置11のコンクリートは、複数のブロック25に分割される。芯抜連続孔17は、孔計画位置11の堤体コンクリート3の破砕効率を向上させるためのものである。
【0020】
図5は、孔掘削位置11のコンクリートを破砕する工程を示す図である。外周連続孔15、芯抜連続孔17を掘削して孔計画位置11のコンクリートを複数のブロック25に分割した後、図5に示すように、油圧ブレーカ27を用いて各ブロック25を破砕する。そして、コンクリートガラをホイルローダ(図示せず)等を用いて孔19の外に搬出する。
【0021】
図6は破砕終了後の孔19の軸方向の断面図、図7は一次壁面仕上げ後の孔19の周方向の断面図、図8は二次壁面仕上げ後の孔19の周方向の断面図を示す。図7は、図6に示すD−Dによる断面図、図8は、図6に示すE−Eによる断面図である。
【0022】
ブロック25を破砕し、図6に示すように孔19を形成した後、一次壁面仕上げとして、孔19の壁面24の軸方向の凹凸を除去する。壁面24の軸方向の凹凸とは、外周連続孔15を斜めに掘削したことにより生じた不陸である。この不陸部の掘削には、ブロック25の破砕に用いた油圧ブレーカ27(図5)を用いる。
【0023】
一次壁面仕上げを行った後、図6、図7に示すように、壁面24aには、孔19の周方向の凹凸のみが残る。一次壁面仕上げにより、外周連続孔15の掘削やブロック25の破砕によって緩んだ堤体コンクリート3の不良部は、確実に除去される。
【0024】
次に、二次壁面仕上げとして、図7に示す孔19の壁面24aの周方向の凹凸を除去する。この凹凸の除去には、ツインヘッダ(図示せず)を用いる。ツインヘッダ(図示せず)には、ブロック25の破砕や一次壁面仕上げに用いた油圧ブレーカ27と同じベースマシンを用いることができる。二次壁面仕上げを行った後、図6、図8に示すように、壁面24bは平滑となる。
【0025】
孔19は、孔計画位置11において、外周連続孔15、芯抜連続孔17の掘削、ブロック25の破砕、一次壁面仕上げ、二次壁面仕上げの各工程を複数サイクル繰り返すことにより形成される。外周連続孔15や芯抜連続孔17の1サイクルの削孔長、有効掘削長は、例えば、それぞれ1.1m、1.0mとする。
【0026】
このように、本実施の形態では、外周連続孔15を削孔し、孔計画位置11のコンクリートと堤体コンクリート3本体との縁切りをする。そして、芯抜連続孔17を削孔し、縁切りされた孔計画位置11のコンクリートを複数のブロック25に分割する。掘削部分をブロック25に分割することにより、堤体コンクリート3や骨材が高強度の場合にも、破砕による振動を低減し、短時間で効率的に孔19を掘削することができる。
【0027】
また、ブロック25の破砕と壁面24の仕上げの2段階施工を、同一の汎用機械の機械構成を変えて行うので、経済的に貫通掘削を実施できる。
【0028】
なお、本実施の形態では、堤体コンクリート3に矩形の孔19を掘削する場合について説明したが、同様の掘削方法で、他の形状の孔も掘削できる。1本の孔の断面形状を必要に応じて変化させる場合もある。掘削機械の構成を変えることによって、様々な断面規模の掘削に対応できる。
【0029】
また、孔計画位置11に、図4に示すように4本の水平方向の芯抜連続孔17a、1本の垂直方向の芯抜連続孔17bを掘削したが、芯抜連続孔の配置や設置数はこれに限らない。芯抜連続孔は、孔19の掘削断面の形状や大きさ、堤体コンクリート3の強度等を考慮して、効率的な数や配置を決定する。
【0030】
さらに、図8に示す二次壁面仕上げは、経済性と作業効率を向上させるため、コンクリート充填時の水密性を確保するために必要な施工範囲に限定して行ってもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、堤体コンクリート貫通掘削から掘削壁面仕上げを効率的かつ経済的に行い、ダムコンクリートや骨材が高強度の場合にも掘削仕上がり面が平滑となる堤体コンクリート掘削方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】堤体コンクリート3の断面図
【図2】堤体コンクリート3に孔19を掘削する工程を示す図
【図3】掘削面21付近の孔19の軸方向の拡大断面図
【図4】掘削面21の立面図
【図5】孔掘削位置11のコンクリートを破砕する工程を示す図
【図6】破砕終了後の孔19の軸方向の断面図
【図7】一次壁面仕上げ後の孔19の周方向の断面図
【図8】二次壁面仕上げ後の孔19の周方向の断面図
【図9】堤体コンクリート3の断面図
【符号の説明】
1………ダム
3………堤体コンクリート
11………孔計画位置
15………外周連続孔
17………芯抜連続孔
19………孔
23………外周連続孔15の尻位置
24、24a、24b………壁面
25………ブロック
27………油圧ブレーカ
Claims (3)
- ダムの堤体コンクリートに孔を掘削する方法であって、
ダムの堤内側面に、孔計画位置まで達する仮締切を設け、孔計画位置の堤内側面を遮水する工程(a)と、
クラックを発生させずに、孔計画位置の外周部付近に、掘削開始位置が孔計画位置より内側で、尻位置が孔計画位置付近に位置し、互いに接する複数の小径単一孔からなる第1の連続孔を削孔する工程(b)と、
クラックを発生させずに、前記孔計画位置の内部に、水平に形成され、互いに接する複数の小径単一孔からなる第2の連続孔を削孔する工程(c)と、
前記第1の連続孔および前記第2の連続孔によって縁切りされたコンクリートを破砕して前記孔を形成する工程(d)と、
前記孔内の軸方向の凹凸を除去する工程(e)と、
前記孔内の周方向の凹凸を除去する工程(f)と、
を具備することを特徴とする堤体コンクリート掘削方法。 - 前記工程(d)および前記工程(e)では、油圧ブレーカを用いることを特徴とする請求項1記載の堤体コンクリート掘削方法。
- 前記工程(f)では、前記油圧ブレーカと同じベースマシンを使用したツインヘッダを用いることを特徴とする請求項2記載の堤体コンクリート掘削方法。
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