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貯水池ダムにおけるジオテキスタイルの適用事例

1955年8月、設計貯水量1350万m3、ダム高さ21.15m、ダム堤頂高度1870mの某ダムが完成した。ダム基礎が軟弱地盤のため、本ダムは上流にカーブするアーチ型均質アースダムで、長さ660m、補助ダムが2つあり、長さ1128m、ダム軸の全長は1788m。

このダムは第三紀の砂質シルト層と細砂層に位置しているため、基礎処理が行われておらず、その結果、貯水池建設後に多くの漏水、湧砂、ダム斜面の崩壊が発生した。何度も処理されたが、治すことはできなかった。

貯水池ダムにおけるジオテキスタイルの使用例 2

何年も経ってから、詳細な調査に基づいて改善策が提案された。ジオテキスタイル濾布層は、排水と浸食防止のため、上流120mのダム法面クッションと本ダム河床部の下流181mの排水溝に、従来の砂利濾布層の代わりに使用された。

エンジニアリングチームによる専門的な敷設の後、7630m2のダム上流スロープクッション、1460m2のダム下流排水溝、14770m2のダム上流キルト面、合計23860m2のダム上流キルト面を含む。 ジオテキスタイル織物 敷設された。何年も正常に稼動してきたメインダムには、今のところ異常は見られない。

アースダム設計解析

1) アースダムの浸透計算

貯水池アースダム内の浸透流場の分布を把握するため、アースダムの0+390区間と0+460区間について、双方向電気シミュレーション試験と有限要素法による数値解析を実施した。

2) ジオテキスタイルフィルター層試験。

本工学試験は、ニードルパンチ不織布ジオテキスタイルを用いて、土質材料(シルト質粘土、砂質土、砂)を用いた系透水試験を行い、基盤土と織物系の透水係数の経時変化を測定するものである。計算結果は、ジオテックス織物が要件を満たし、フィルター層として使用できることを示している。

3) ジオテキスタイル強度分析。

ジオテキスタイルフィルター層については、主に織物の孔径と透水性に依存する。検証のために破裂と穿刺の公式を使用することで、ジオテキスタイルフィルターファブリックは貯水池アースダムの実際の運用条件を満たすことができる。

貯水池ダムにおけるジオテキスタイルの使用例 1

ジオテキスタイル・エンジニアリング・レイアウト

1.下流リバースフィルター層

この貯水池アースダムは ニードルパンチ不織布ジオテキスタイル (厚さ4.58mm)の3箇所をバックフィルター本体として使用する:

1) 4号逆濾過体はメインダムの麓にあり、全長は180m。

2)No.2バックフィルター本体の頭部は、No.1バックフィルター本体と垂直に交差している。従来の砂利濾過体は最終断面が52.1mあるため、ジオテキスタイルを直接敷設することができない。そのため、まず3.25mの砂利濾過層を設け、その上に長さ26.65mのジオテキスタイル布濾過層を敷設した。

3) 6号背面濾過体は平坦な背面濾過構造で、長さ9m、幅6m。メインダムのふもとの旧河床にある。旧河床は深さ5mで、砂と小石、その下に粘土層がある。

2.ダム法面保護

メインダムは、防波とダム表面の斜面保護のための改修が必要で、その面積は23,500m2に及ぶ。クッション層は ポリエステル・ニードルパンチ不織布ジオテキスタイル 厚さ3.5mの2種類の防護壁が同時に使用されている。左右のアバットメントとメイン・ダムの1862.5m以下には乾式法面保護材が使用されている。メイン・ダムの71862.5m以上の表面は、一連のコンクリート・プレキャスト・ブロックで保護されている。

貯水池ダムにおけるジオテキスタイルの使用例 2

ジオテキスタイル・クロス建設技術

1.リバースフィルター本体の構造

このプロジェクトのアンチフィルター本体の建設は、基礎ピットの掘削1回で完了するはずである。

工事では、まず基礎ピットの両端から中央に向かってジオテキスタイルが敷かれ、敷き詰めながら小石が埋められていく。

建設作業員が踏みつけて日光にさらされるのを防ぐため、ピット上部のジオテキスタイル布をストローカーテンで覆う必要がある。ダム表面の泥が小石で埋まって水の流れに影響するのを防ぐため、小石の上に粗い砂と石を敷き、表面を保護するために瓦礫で覆う。

逆フィルター本体の構造は、設計で要求された断面に従って完成する。

2.スロープ建設

1) ダム表面の改修

このプロジェクトの主貯水池ダムは、30年以上にわたって運用されてきた。元の法面保護石、クッション、表面雑草が取り除かれた後、法面を調整し、元の設計勾配比に従って切断するためには、包括的かつ正確な測定が必要である。

ダム面を平らにするために窪みを埋めて丁寧に締め固める必要がある場合は、ジオ・ファブリック・クロスを平らに貼り付けることができる。コンクリートブロックを敷き詰めて初めて、ダム面はすっきりと美しくなる。

2) ジオテキスタイル布とコンクリートブロックの敷設。

ジオテキスタイルは、ダム軸の垂直方向に沿って下から上へと分割して敷設される。各セクションの長さは約8~12mで、つまり2~3枚のジオテキスタイルが縫い合わされている。

ジオフィルター布が敷設された後、ジオテキスタイルが設計高さに敷設されるまでの間、日光にさらされる時間を最小限にするため、コンクリートブロックがすぐに続くべきである。

ジオテックろ布をダム本体の溝に30cm埋め込み、直径12mmのスチールドリルを2mごとに釘打ちし、ダム本体に固定する。その後、溝を埋めて締め固め、コンクリートブロックを敷設する。

コンクリート・ブロックもダムの底から上まで敷き詰められ、鉄筋は敷き詰められながら貫通する。鉄筋の端は溶接して固く結び、ダム天端の木杭に埋める。コンクリートブロックの隙間には粗目の砂を詰め、アスファルトモルタルを流し込む。

ダムの表面を美しくするために、アスファルトモルタルの表面に着色モルタルの層を塗ることができる。

貯水池ダムにおけるジオテキスタイルの使用例 1

プロジェクト実施効果

この貯水池アースダムは、従来の砂利フィルター層の代わりにジオテキスタイルフィルター層を使用している。プロジェクト完了後、ダム麓の沼地はすぐに乾き、フィルター本体の出口は透明で、排水濾過効果は顕著であった。

理想的な勾配の天然砂利材料がない場合、ジオテキスタイルフィルター層の使用は、従来の砂利フィルター層と比較して、施工が簡単で、施工品質の管理が容易で、施工の進捗が早く、プロジェクト投資を節約できるという利点があることが、実践により証明された。工期を半分以上短縮でき、プロジェクト投資額の約1/3を節約できる。

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ジオシンセティックス製造・販売会社。
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