JP2006274575A - 透過型砂防えん堤 - Google Patents

Abstract

【課題】 組み立て、取り外しが容易であり、構造が簡単かつ開口幅が広くても優れた剛性を有する構造の透過型砂防えん堤を提供する。
【解決手段】 えん堤本体と、該えん堤に縦方向に設けたスリット状の開口部と、該開口部の左右のえん堤に端部が固定された、透過型構造固定用の少なくとも２本の横梁材と、該横梁材に縦方向に取り付けられた土石流捕捉用梯子構造とから構成され、前記横梁材が、鋼材からなり、かつ前記開口部内部に水平方向にトラス構造を有していてもよく、あるいは、前記横梁材の端部とえん堤とがボルトで固定されており、また該横梁材と土石流捕捉用梯子構造とがボルトで固定されていてもよく、さらに、前記トラス構造と土石流捕捉用梯子構造とが開口部内部において接合されていてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、透過型砂防えん堤、特に取り外し可能な透過型構造を有する透過型砂防えん堤に関する。

日本は急峻な山間地形であるうえに、台風、集中豪雨、地震などに代表される自然現象が毎年数多く発生しており、世界でも有数な土砂災害の多い国である。これらの土砂災害の防止対策として、国内の山間部には土石流などによる流出土砂を捕捉、停止させるための砂防えん堤が数多く施工されている。

砂防えん堤は大きく河川を分断する壁構造を有する不透過型砂防えん堤と、河川を分断しないように壁構造の途中に開口部を有した透過型砂防えん堤に分類される。近年においては、常時には流出土砂を捕捉することなく下流に流すことで環境への影響を軽減させ、土石流発生時などの非常時には開口部が閉塞することにより土砂を捕捉、停止させる透過型砂防えん堤が積極的に採用されている。

従来の透過型砂防えん堤は、特許文献１にあるように土石流を捕捉するための開口部に縦材を配置し、その縦材を底版コンクリートに埋め込み固定することで構造の安定を図っているものが一般的である。

また、開口部の幅が小さい場合などは特許文献２にあるように左右の非越流部コンクリート、つまりえん堤本体に高さ方向にガイド部材を配置し、このガイドに多数の横梁を取り付けた構造もある。
特開平７−８２７２５号公報 特開平１１−５０４３５号公報

ところで、最近のニーズのひとつとしては、必要に応じて構造物を取り外し可能であることが挙げられる。例えば砂防えん堤の場合、えん堤下流側へのアクセスは容易であってもえん堤上流側へアクセスすることは難しい。しかし、既設えん堤のさらに上流に砂防えん堤を建設する場合など、えん堤上流に重機でアクセスしたい場合がある。その際、従来は山間部にアクセス道路を建設しているが、既設えん堤の開口部にある構造物が取り外し可能であれば、そこから谷筋を重機で登っていくことが可能になり、その経済効果は大きい。

また、最近のニーズとして維持補修性能を要求されることが多くなりつつある。適切な維持補修を行うことで構造物の耐用年数が長くなるほど経済的な構造物ということになる。

特許文献１に開示するような透過型砂防えん堤は、縦材が底版コンクリートに埋め込んでいることから、完成後に維持補修が必要となった場合には縦材の取り外しが非常に困難である。

一方、特許文献２に開示するような透過型砂防えん堤は、取り外しが可能であるが、透過部を構成する開口部の幅が大きくなると横梁が大型化し、これを多数配置させるとなると、ガイド部材の構造および横梁との取り付け機構がそれぞれ大型化し、適切な透過型開口部を構成することが困難となる。開口幅が広くなると支間長が大きくなるからである。

ここに、本発明の課題は、組み立て、取り外しが容易であり、構造が簡単かつ開口部の開口幅が広くても優れた耐力・剛性を有する構造の透過型砂防えん堤を提供することである。

本発明者らは、上述の課題を達成すべく種々検討を重ね、開口部が幅広となったときにも横部材の剛性を確保するには、横梁材自体を基本材として、必要により更なる補強を可能なようにすることを着想し、その補強も下流側、特に開口部内の空間を利用することで可能とするようにすれば外観的にも有利であることを知った。そして、荷重を支持し、左右のコンクリートえん堤に伝達させ、横梁材の高剛性のトラス構造を形成することで、単純鋼管梁に比べ非常に高い耐力を持たせることが可能となり、少ない配置で荷重に抵抗できることを知った。また、土砂補捉用の梯子構造は、梯子縦材を上部材、梯子横材を補助部材として、短支間であることから、小型の材料を用いて設計可能であり、従来の横梁を単純鋼管梁とした構造は、支間長に限界があり、開口幅が０〜６ｍ程度までしか対応できないが、トラス構造はそれ以上に対応可能であることも知った。

以上より、単純鋼管梁よりも大幅に開口幅の大きい部位に対応可能な高剛性のトラス構造横梁を用いること、かかる構造の横梁を取り外し可能な簡単な構造で、かつ縦材・横材を組み合わせて、支間長を短くできるようにすること、そして小型化が可能な梯子上の土砂捕捉部材を組み合わせることにより、荷重を底版コンクリートを用いずに横方向に伝達する構造で、開口幅の大きい条件でも適用可能な新しい構造を提案できる。

すなわち、本発明ではまず第一に土砂捕捉部材として梯子状に組み合わせた鋼管部材を設置した。これは土砂捕捉部材と主要構造部材を分けた構造である。従来技術のような構造であれば、当然鋼管部材は土砂捕捉部材であると同時に主要部材である。そのため開口幅が広くなると構造上全ての鋼管を大径化、厚肉化しなければならず不経済となる。一方、本発明の好適態様では主となる荷重の抵抗部材を荷重が作用する上下流方向に効果的なトラス形状とした。そして、トラス構造としていることから、通常の単純梁に比べ数倍〜十数倍の耐荷重性能を発揮できる。そのためトラス部材は必要最小限度の配置で良く、土砂捕捉部材となる梯子状の鋼管部材は、小径、薄肉化が可能となり非常に経済的である。また、トラス材は鉛直方向に配置すると当然下端部をコンクリートに埋め込まなければ抵抗が取れないことから水平方向とし、左右のえん堤に荷重を伝達する構造とした。その際、左右のえん堤との接合も埋め込みでなくボルト固定として取り外し自在とした。これにより外力に抵抗する主要部材をコンクリートに埋め込むことがなく取り外しが可能な構造となった。

ここに、本発明は次の通りである。
(1) 土石流の捕捉用透過型砂防えん堤であって、えん堤本体と、該えん堤本体を分割するように配置された開口部と、該開口部の左右のえん堤に端部が固定された、透過型構造固定用の少なくとも２本の横梁材と、該横梁材に縦方向に取り付けられた透過型構造の土石流捕捉用梯子構造とを備えたことを特徴とする透過型砂防えん堤。

(2) 前記横梁材が、鋼材からなり、かつ前記開口部内部に水平方向にトラス構造を有する上記(1) に記載の透過型砂防えん堤。
(3) 前記横梁材の端部とえん堤とがボルトで固定されており、また該横梁材と土石流捕捉用梯子構造とがボルトで固定されており、それぞれ取り外し可能となっている上記(1) または(2) に記載の透過型砂防えん堤。

(4) 前記トラス構造と土石流捕捉用梯子構造とが開口部内部において連結されている上記(1) ないし(3) のいずれかに記載の透過型砂防えん堤。

本発明によれば、従来のように底版コンクリートを必要とせず、現地での組み立て・取り外しが容易である透過型砂防えん堤を提供することができる。さらに必要により、下流側から横梁材にトラス構造を取り付けることによりその強度、つまり耐力・剛性はさらに向上する。

さらに、左右の砂防えん堤と主要構造の横梁を介した梯子状部材との接合、さらにはトラス部材との接合はボルト接合であるのが、左右のえん堤の上流側に梯子状部材およびトラスの部材を固定することから、万が一ボルトが破損しても各部材は土砂でえん堤に押し付けられるため下流側へ容易に流出することない。よって簡易なボルト固定でも問題ない構造となる。主要構造のトラス部材と土砂捕捉用の梯子状部材との接合もボルト接合でよい。捕捉用部材は当然土砂礫が最も衝突する部位にあるため損傷しやすい部材である。従来技術では開口部の広い場所に設置する砂防構造物は主要部材と土砂捕捉用部材が一体となっている構造が殆どであったが、本発明では主要部材であるトラス部材と土砂捕捉用の梯子状部材をボルトで固定していることから各部位のみを取り替えることが可能である。

添付図面を参照しながら、本発明の構成について具体的に説明する。
図１は、本発明にかかる透過型砂防えん堤の上流側から見た略式正面図であり、図２はその平面図、図３はその側面図である。

本発明にかかる新しい透過型砂防えん堤は、図１に示すように、土石流の捕捉を目的とした透過型砂防えん堤の本体10と、えん堤10を図示例では左右に２分割する、適宜個所に少なくとも１ケ所設けられた開口部12とから構成される。なお、本明細書では、このえん堤本体10を非越流部コンクリートとも称する。

開口部12には、両側のえん堤本体10a、10bに支持された横梁材14が設けられる。横梁材14はそれに取り付けられる土石流捕捉用梯子構造1bの支持体を構成するのであるから、上下方向に平行に少なくとも２本設けられる。好ましくは３本である。

横梁材のえん堤本体への取り付けは、特に制限ないが、取り外し可能とするためには、例えば複数のアンカーボルトをえん堤本体に打ち込み、これにナットと組合わせて固定してもよい。梯子構造16の横梁材14への取り付けもボルト・ナットによる固定であってもよい。

この場合の取り付けは、土石流の圧力はえん堤本体10により受け止められることから、簡便なものでよく、現場的に行うことができる。
梯子構造16は、２本の縦材18に複数の横材20を水平に多段に設けたものであり、これは工場で予め組み立てても、現場で溶接によって組み立ててもよい。梯子構造を構成する縦材18と前述の横梁材14との接合は、取り外し可能とするために、河川の上流側において横梁材14に例えば、ボルト止めによって取り付けてもよい。

図２からよく分かるように、本発明の好適態様では、開口部左右の非越流部10a、10bに取り付ける横梁材14は鋼材からなり、必要な耐力に応じて開口部内部に水平方向にトラス構造26を有する。ここに、トラス構造26は、平行に離間させて配置した当て材28との間を棒材30を三角形をなすように組み合わせた構造であり、これを開口部12内に設けることで横梁材16の剛性は一層改善される。かかるトラス構造は各横梁材に設けてもよく、いずれか一つに設けるだけでもよい。

図３に示すように、各横梁材14に設けたトラス構造26と土石流捕捉用梯子構造16、特にそれを構成する縦材18とが、下流側の開口部内部において斜め材30により接合されていてもよい。かかる構造をとることで、梯子構造の剛性はさらに一層高まるのである。

本発明によれば、横梁材は、取り外し可能となっており、そのためには、例えば、非越流部コンクリートと横梁材とがボルトで固定されており、かつ横梁材と土石流捕捉用梯子構造とがボルトで固定されている。ボルト固定の具体的形態は、えん堤本体に埋設されたボルトにはナットが組み合わされて備えられ、横梁材に適宜設けられた固定用孔にボルトを通して、それにナットで止めるのである。

かくして、本発明によれば、まず、えん堤上部および下部に左右の非越流部に横梁材をアンカーボルトで固定している。横梁材はトラス構造になっており開口幅が広くなった場合でも十分な耐力をもった構造であるのが好ましい。その横梁材に１つまたは複数の土石流捕捉用梯子構造が固定される。梯子構造は縦材と横材の間隔を適切に設定することで捕捉する礫の大きさを変えることができる。また、梯子構造でなく縦材のみを固定することも可能である。好適態様では縦材とトラス構造は斜材で固定されている。

本発明は、アンカーボルト以外に、コンクリートに埋め込まれた部分がないことから取り外しが極めて容易である。また、万が一ボルト固定部が損傷しても部材は全て非越流部コンクリートよりも上流側にあるため、上流からの土砂によってコンクリートに押し付けられることから、ボルトが破断しても、横梁材あるいは梯子構造が即下流へ流出することはない。

次に、本発明の作用効果をさらに具体的に説明する。
本発明によれば、構造物は左右の非越流部コンクリートにアンカーボルト固定されているだけなので、取り外しが容易である。よって、土石流などにより構造物が損傷した場合でも補修、交換が容易である。また、構造物を取り外すと開口部を遮るものが何もないことから、上流域で更に工事を実施する際には開口部を進入路として活用可能である。

土石流を捕捉する際には、梯子構造が透過構造の土石流捕捉部材として機能する。梯子構造の縦材の間隔は現地調査によって得られる最大礫径の１．５倍以下を純間隔とすることによって縦材のみで捕捉することも可能である。しかし、更に小さい礫をも捕捉したい場合は横材を縦材間隔よりも密に配置すれば捕捉可能である。その場合は横材で巨礫も捕捉されることから、縦材の純間隔は現地調査によって得られる最大礫径の１．５倍より大きくしても問題ない。

本発明の変更例としては梯子構造でなくても格子構造が構成できれば良い。縦材および横材は鋼管、形鋼が望ましいが、横材は線材でも良い。横梁は上下各１ケ所の２ケ所が望ましいが、３ケ所以上横梁を用いても良い。また、横梁の高さ方向位置は上下端部が望ましいが、多少内側によって片持ち部が形成されてもよい。下側の横梁は河床面に接していても埋め戻していても、河床面から浮いていても良い。固定ボルトに作用する力を軽減させるためには河床面に接するか、埋める方が望ましい。非越流部はコンクリートでなくて、鋼材を立体格子状に構成したものでも良い。

トラス構造を設けることによって非越流部コンクリートと横梁材の固定部を支点とした梁の耐力向上を図ることが出来る。従来の透過型砂防えん堤は土石流捕捉用の縦材の更に下流側に耐力向上のために縦材を配置し底版コンクリートに埋め込んでいたが、本発明の好適態様ではトラス構造としたことにより耐力向上が図れていることから、耐力向上のための縦材を必要としていない。

梯子構造の縦材とトラス構造とは斜材により接合されている。斜材を配置することによりトラス構造の自重による横梁のねじれ変形を防止する効果があると共に、えん堤高さが大きくて縦材長が大きくなった場合でも、斜材との交点が支点となり縦材の支間長を短くすることで縦材の耐力向上が図られる。

透過部を構成する開口部の開口幅が狭く、かつえん堤高さが小さい場合は、トラス構造や斜材を不要とすることもできる。
以上に示したように、本発明は透過型砂防えん堤の保持を非越流部、例えば非越流部コンクリートに期待し、従来必要であった本体保持用の縦材および底版コンクリートを不要としたことや、接合部の取り外しが容易な構造のみ用いたことで維持管理上非常に優れた構造となった。

上流側から見た本発明にかかる透過型砂防堰堤の正面図である。 図１の透過型砂防堰堤の平面図である。 図１の透過型砂防堰堤の側面図である。

Claims (4)

1. 土石流の捕捉用透過型砂防えん堤であって、えん堤本体と、該えん堤本体を分割するように配置された開口部と、該開口部の左右のえん堤に端部が固定された、透過型構造固定用の少なくとも２本の横梁材と、該横梁材に縦方向に取り付けられた透過型構造の土石流捕捉用梯子構造とを備えたことを特徴とする透過型砂防えん堤。
2. 前記横梁材が、鋼材からなり、かつ前記開口部内部に水平方向にトラス構造を有する請求項１に記載の透過型砂防えん堤。
3. 前記横梁材の端部とえん堤とがボルトで固定されており、また該横梁材と土石流捕捉用梯子構造とがボルトで固定されており、それぞれ取り外し可能となっている請求項１または２に記載の透過型砂防えん堤。
4. 前記トラス構造と土石流捕捉用梯子構造とが開口部内部において転結されている請求項１ないし３のいずれかに記載の透過型砂防えん堤。

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