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荒瀬ダム撤去工事について
山内桂王

キーワード:ダム撤去、コンクリート破砕、段階施工

1.はじめに
荒瀬ダムは日本三大急流の一つである球磨川(幹川流路延長115㎞、流域面積1,880㎞2)の河口から約20㎞に建設された発電専用ダムである(図- 1)。昭和29 年に発電を開始し、50 年以上にわたり電力を供給してきた。しかし、地元から撤去要望があったことなどから、平成22 年3 月31 日の水利権失効に伴い発電を停止、平成24年度から6 ヵ年をかけて撤去を行ってきた。
本稿では、全国初の本格的なダム撤去となる荒瀬ダムについて工事の状況を紹介する。

2.荒瀬ダムおよび藤本発電所の概要
昭和26 年に球磨川に7 つのダムと10 箇所の発電所を建設する「球磨川地域総合開発計画」を策定、その一環として荒瀬ダムを建設している(写真- 1)。昭和29 年には発電を開始し、50 年以上にわたり熊本県の経済発展に大きく貢献してきた。荒瀬ダムは堤高25m、堤頂長210.8m の重力式コンクリートダムで、総貯水容量は1,014万.である(図- 2)。
ダムから約600m のトンネルで藤本発電所に導水し、約16m の落差を利用して発電を行ってきた。

3.ダム撤去に向けた取り組み
荒瀬ダムの撤去は国内初の本格的なコンクリートダム撤去であり、将来のモデルとなる事業であることから、安全・的確な撤去工法を確立するとともに、治水面や環境面などへ配慮した工事とする必要があった。そのため、学識経験者等で構成される「荒瀬ダム対策検討委員会」、「荒瀬ダム撤去技術研究委員会」を設置し、最新の知見やダムを取り巻く環境等の変化を踏まえ、平成22 年12 月に荒瀬ダム撤去計画を策定した。また、「荒瀬ダム撤去フォローアップ専門委員会」を設置し、撤去期間中の河川環境等の評価・検証を行いながら、平成24 年度から工事を進めてきたところである(図- 3)。

4.撤去計画
4.1 撤去範囲
撤去範囲については、一時的な河床変動や局部洗掘を考慮し、河川管理施設等構造令第62 条を準用して、ダム建設当時の元地形から- 2m の深さを基準としてコンクリートを撤去することとしていた(図- 4)。

4.2 撤去手順
ダム建設当時の河川の状況では、左岸側は洲が発達し、右岸側がみお筋部(流れの中心)であったことから、撤去後、より早くダム建設前の河川の姿に近づけるため、右岸側から撤去する「右岸先行スリット工法」を採用した。また、球磨川の代表的な魚種である“ アユ” の生息生育環境に配慮して、11 月から3 月を施工期間として設定した。以下の図- 5 に撤去段階ごとの工程計画を示す。

5.撤去工事の実績
5.1 平成24 年度(第1 段階)
ダム撤去初年度は、洪水吐ゲートの撤去や越流部まで湛水した水位を下げるために水位低下設備の設置を順次行った(図- 6)。

5.1.1 水位低下設備の設置
水位低下設備は、水位低下ゲートと放流工(図- 7)で構成される。これにより水位を下げて工事の安全を確保するとともに、河川の流れを切り替える仮水路とすることや出水時の土砂の流出状況や濁度の変化を確認することとし、ダムの中央部(写真- 2)に設置した。
また、放流工は、ダム堤体に有害な振動等の影響を与えないことや施工精度を向上する必要があることから、大型掘削機械により周縁を連続削孔し、油圧くさびで孔内を破砕した。

5.1.2 水位低下設備の稼働
水位低下設備を操作し、流水を開始する前(写真- 3)と後(写真- 4)の河川の状況を示す。ダム上流側は、約6m 水位が低下したことで陸上化し、建設当時に使用された矢板や牛枠等が河川内に露出した。

5.2 平成25 年度(第2 段階)
平成25 年度は、洪水吐ゲートや管理橋、門柱の撤去について順次行った(図- 8)。

5.2.1 門柱上部の撤去

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門柱上部の撤去については、当初、門柱周囲に作業足場を設置し、コンクリートカッターで鉄筋を切断後、順次発破により撤去することとしていたが、実際に施工するにあたり、発破の度に作業足場を何度も設置すること、また、高い位置にある発破後のコンクリート塊を撤去する際の安全性を確保する必要があったため、最右岸側の門柱において、以下の3 工法(図- 9)を比較し試験施工を行った。

ここで、試験発破では、写真- 5 に示すように破砕効果が想定以上に大きく、破砕片が約40m も飛散する結果となったため、以後の制御発破による施工のために適正な装薬量の再検討を行った。

また、図- 10 に示す位置において騒音振動調査を行い、その結果は表- 1 に示すように、いずれも管理値以内に納まっていることが確認できた。

5.2.2 門柱下部の撤去
門柱下部の撤去にあたっては、門柱上部での試験施工の結果を踏まえ、撤去工法の見直しを行い、門柱下部を発破で倒壊させ、倒壊したコンクリート躯体をさらに小さく発破する工法「倒壊発破+小割発破」を採用した。
写真- 6 に門柱下部の撤去状況を示す。

5.3 平成26 年度(第3 段階)
平成26 年度は、洪水吐ゲートを撤去するとともに本撤去工事の中で最も難題であった右岸みお筋部の撤去を実施した(図- 11)。

5.3.1 みお筋部の撤去
みお筋部の撤去範囲は、図- 12 に示す赤い部分であり、岩盤面まで発破により撤去した。図-13 には、右岸越流部撤去時の仮設備の全体配置を示しており、下流側には、急流球磨川での作業となることから、安全性と施工性を考慮し、締め切り擁壁を設置した。
 右岸越流部の撤去手順(発破箇所、イメージ)を図- 14 に、その状況を写真- 7 に示す。

5.4 平成27 年度(第4 段階)
平成27 年度は、管理橋と門柱の撤去について順次行った(図- 15)

5.4.1 門柱上部及び下部の撤去
残る門柱の撤去方法は、右岸門柱下部での方法と同様に「倒壊発破+小割発破」を採用した。撤去箇所は図- 16 に示すとおりである。

撤去手順は図- 17 に示すとおりであるが、先に5 号門柱については、上部を事前に撤去した上で下部を倒壊させ、空いたスペースを利用して、2、3、4、6 号門柱については、門柱上部が付いたままで倒壊した。なお、左岸門柱撤去にあたっては写真- 8 に示すとおり、土砂により施工ヤードを造成した。

さらに、左岸側には、近くに民家があることから、倒壊時の振動を管理値内に抑える目的で、図- 18 に示すように倒壊範囲にコンクリート殻をクッション材として敷設した。
写真- 9、10 には2、4 門柱の倒壊状況を示す。また、写真- 11 には2 号門柱の倒壊後の小割発破の状況を示す。

5.5 平成28 年度(第5 段階)
平成28 年度工事は、残る左岸部の非越流部撤去、越流部撤去について順次行った(図- 19)。

5.5 平成28 年度(第5 段階)
左岸部の非越流部(4,5BL)及び越流部については、ブロックごとに堤体を上方から下方へとベンチカット方式による制御発破を実施し撤去した。
写真- 12 に非越流部の撤去状況を示す。

5.6 平成29 年度(第6 段階)
平成29 年度に実施予定であった右岸非越流部(14 ~ 15BL)については、地元からの要望を受け、県として、荒瀬ダムの歴史や功績などを後世に伝えていくため、治水上の確認を行ったうえで、荒瀬ダムの一部を遺構として残すこととした。
また、両岸のダム堤体上部については、現在、案内板などを設置し、人が立ち寄れるように周辺の整備を行っている。
図- 20 は、左岸の残存部周辺の整備イメージである。

6.おわりに
約6 年間に及ぶ荒瀬ダム撤去工事も本年度で完了することとなるが、これまでに様々な課題に対応しながら、概ね順調に工事を進めることができたものと認識している。
ご協力いただいた地域の皆様や河川管理者をはじめ、ご指導をいただいた荒瀬ダム撤去フォローアップ専門委員会の先生方に感謝を申し上げる。
今後、荒瀬ダム撤去事業では、撤去後の事業フォローとして平成31 年度まで環境モニタリング調査を継続し実施することとしており、これら調査データを含め、撤去工事の記録等を荒瀬ダム撤去ホームページに公開しているので、機会があればご覧いただきたい。
http://www.arasedamtekkyo.hinokuni-net.jp/

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