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鶴田ダム再開発事業における増設放流設備工事報告
山田信一郎

キーワード:ダム再開発、放流設備、機械設備

1.はじめに
鶴田ダムは、川内川のほぼ中央、河口から約51㎞に位置し、洪水調節と発電を目的として昭和41年に完成した九州最大規模を誇る多目的ダムである(図-1)。
川内川では平成18年7月の記録的な豪雨により3市2町(薩摩川内市、さつま町、伊佐市、湧水町、えびの市)において、浸水家屋2,347戸に及ぶ甚大な被害が発生したため、河川激甚災害対策特別緊急事業(激特事業)が採択された。
また、鶴田ダムの治水機能強化に対する地元要望もあり、激特事業と相まって川内川流域の洪水被害を軽減するため、平成19年度より鶴田ダム再開発事業に着手している。

2.再開発事業の概要
本事業は、現在の発電容量と死水容量を治水容量に振替、貯水位の運用変更を行うことで、洪水期の洪水調節容量を最大75,000 千m3から最大98,000 千m3(約1.3倍)に増量するものである。
そのため、これまでより低い貯水位でも放流できるよう既設の放流設備より約25m低い位置に放流管3条を増設するとともに、洪水期の新運用水位での発電が行えるよう、現発電管より約14m低い位置に発電管2条の付替えを行うものであり、その施工規模は国内最大級のダム再開発事業である(図- 2)。

3.増設放流設備
本再開発事業で増設された放流設備の諸元を表-1に示す。

増設放流設備はダム右岸側に3 門設置され、最大1,350m3/s の放流能力を有する。設備は堤体上流側から放流管呑口の制水ゲート、堤体内を貫通する放流管、放流管吐口で流量を調節する放流ゲート(主・副)から構成される。(図-3、4)これら増設放流設備(機械設備)の工事概要を以下に報告する。

4.機械設備工事
増設放流設備は概略図-5の順序で施工した。

そのうち、機械設備工事は平成22年度からの上流仮締切設置に始まり、放流ゲート設置完了の平成27年度までおよそ6年をかけて施工した。

4-1 上流仮締切
再開発工事はダムを運用しながら施工するため、ダム貯水池は一定の水位を保っている。
そのため、堤体削孔等工事に際し、ダム上流側に仮締切を設置した。
上流仮締切の諸元を表-2に示す。

仮締切は高さ3m程の扉体ブロックをダムより上流側に設置した仮工場にて組立を行い、設置位置までダム貯水池内を台船で運搬した(写真-1)。

設置作業は堤体上流面へ戸当り設置後、台船上の扉体ブロックをダム天端上のクレーンで水中の台座コンクリート上に吊下ろし、下部から順に水中で潜水士により固定を行った(写真-2)。
施工水深が深いため、潜水方式には飽和潜水を採用し、潜水士の安全確保と作業の効率化を図った。

出水期明けに仮締切内作業の安全性を考慮して既設の洪水吐きゲートを全開し、ダム貯水位を最大限低下させたあと仮締切内の水をポンプで排水し、仮締切内作業を行う関連工事へ引き継いだ(写真-3)。

仮締切内作業中は仮締切本体の挙動、漏水等について常時監視を行い、作業の安全確保に努めた。
なお、増設3号仮締切には台座コンクリートを必要としない浮体式仮締切を開発し設置した。
浮体式仮締切は、鋼製の仮締切扉体を浮体化することで水上組立、曳航、堤体への一括設置が可能となる工法で、従来式と同等以上の止水性能に加え、潜水作業の軽減、工期短縮、コスト縮減効果が確認された(写真-4、5)。

4-2 ベルマウス管設置
上流仮締切を設置し、ダム下流側から進めていた堤体削孔(土木工事)が完了(貫通)したあと、放流管呑口のベルマウス管を据付けた。
ベルマウス管は上下2分割構造で工場製作、現場搬入し、堤体上部下流側に設置された天端仮設構台上で溶接および制水ゲート重構造戸当りと一体化した(写真-6)。

その後、ダム天端に設置した360t吊オールテレーンクレーンにより仮締切内へ吊込み、堤体の貫通部に固定した(写真-7)。

ベルマウス管据付後、堤体下流側から放流管6m分を堤体内に引き込み、ベルマウス管と溶接一体化を行い、別途土木工事によりベルマウスまわりのコンクリート充填を行った。

4-3 制水ゲート設置
制水ゲート扉体は3分割構造で工場製作、現場搬入し、ベルマウス管と並行して天端仮設構台上にて組立、溶接を行った(写真-8)。

ベルマウス管設置後のコンクリート充填、養生が完了すると、直ちに天端に設置した550t吊オールテレーンクレーンを用いて、仮締切内に吊込み、戸当り前面に設置を行った(写真-9)。

制水ゲート開閉装置はワイヤーロープウインチ式で、ダム天端上流側に設置した転向シーブを介して天端下流側の開閉装置室内に設置した巻上げ機で扉体を巻き上げる構造である。ワイヤリング作業は下流の放流管、放流ゲートの設置が完了後、水中作業にて行った。
制水ゲートは工事完成後は放流管等の修理用ゲートとして使用するが、工事中においては上流仮締切撤去後の止水用として使用した。

4-4 堤内放流管設置
堤内放流管の設置は、制水ゲート扉体設置完了に合わせて開始した。
放流管は直径φ 4.8 mと大きく製作工場から一体ものとして運搬することは不可能であるため、ダム下流約2㎞の地点に設置した仮工場で組立溶接を行い、6 mずつの単位管を製作した(写真-11)。

製作した単位管は仮工場からトレーラーで運搬し、200t吊クローラクレーンを使用してダム下流側のステージ(作業構台)上に載せ、単位管2本を溶接し12m管としてから、巻立て鉄筋等の取り付け後、削孔した堤体内にウインチを使用して引き込みレール上を引き込んだ(写真-12)。

堤体内で上流管との接続溶接、管と堤体の隙間の充填コンクリート施工(土木工事)を5回繰り返し、およそ60mの堤内管を設置した。

4-5 堤外放流管設置
堤内放流管設置に引き続き、堤外放流管設置を行った。放流管は前もって階段状に打設した基礎コンクリート上に鋼製架台を設置し、その上に放流管を載せて仮固定した後、設置済み管と溶接し一体化した(写真-13)。

副ゲートに接続する管胴部はトランジション管とし、φ 4.8 mの円形から3.4 m× 4.8 m(増設3号は2.8 m× 3.8 m)の矩形へと滑らかに変化させている(写真-14)。

放流管に使用する鋼板はステンレスクラッド鋼とし、管内面の維持管理の低減を図っている。
放流管接続後、土木工事にて管まわりの巻立てコンクリート打設後、管内の内部支保工撤去を行った(写真-15)。

4-6 放流ゲート(主・副)設置
堤外放流管トランジション部の設置と平行して副ゲートボンネット・ケーシング、主ゲート管胴部の設置を行った。
ボンネット・ケーシング、管胴部は輸送の制限から分割構造で工場製作し、現地へ運搬後、前もって設置した鋼製架台の上に200t吊クローラクレーンで吊込み組立てを行った(写真-16)

分割部分の接続はフランジ構造としており、1・2 号各430 本、3 号294 本のボルトで接合した。
フランジボルトを規定トルクで締付け一体化したのち、内面の継ぎ目は水密溶接している。
放流ゲートケーシング・ボンネットについても放流管同様、材質はステンレスクラッド鋼とし、維持管理の低減を図っている(写真-17)。
主ゲート扉体は上下2分割で工場製作後現場搬入し、巻立てコンクリート施工が終わった2号放流管上部に溶接用足場を設置し、現地溶接にて一体化を行った。

扉体構造は左右に4個ずつのローラーを配した高圧ローラゲートで、材質は溶接構造用圧延鋼材(SM490)を主材料とし、接水面となるスキンプレートにステンレスクラッド鋼、塗替え塗装が困難な端部縦桁にはステンレス鋼(SUS304)を使用して維持管理の低減を図っている。 副ゲートは金属水密の高圧スライドゲートであり、常時没水となるため、材質はステンレス鋼(SUS304)としている。
ケーシング・ボンネット部のコンクリート埋設(土木工事)後、PCアンカー緊張、主ゲート水密ゴム取付けを行い、副ゲート扉体、主ゲート扉体を550t吊オールテレーンクレーンによりそれぞれの戸当り部に吊込みを行った(写真-18、19)。

各ゲート扉体吊込み後、油圧シリンダ吊込み及び扉体との接続、油圧ユニット、油圧配管、操作制御設備を設置し据付を完了した(写真-20)。

設備据付完了後、機側での試運転調整、ダムコンとの対向試験を行い、正常に動作することを確認し、平成28年3月にすべての機械設備工事を完了した。

5.おわりに
今回工事はダムを運用しながらの施工、狭い現場内で土木、機械工事の輻輳作業が必要など厳しい工程調整が必要であったが、ダム管理所、発電事業者、発注者、各施工者間の緊密な協力により無事完了することができた。
増設放流設備は平成28年4月1日から運用を開始しており、6月の出水期からは洪水調節機能の強化による減災効果が期待される。
鶴田ダム再開発は、地域住民の強い要望と期待を受けている事業であり、一日も早い事業の完成が望まれている。現在、既設減勢工の改造工事が鋭意進められており、全体の完成は平成30年3月の予定である。

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