JP2006328721A - 透過型砂防堰堤 - Google Patents

Abstract

【課題】 巨礫と中礫を捕捉するに際して枠組における鋼材の消費量を抑え、山岳の狭降な渓流等への設置を容易にすると共に、捕捉土石の除去負担の軽減を図る。
【解決手段】 鋼製枠組１は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床４に固定された基台２の下流側部位上面に設けられる櫓体３である。その前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面６と下流側捕捉面７とが形成される。上流側捕捉面６は土石流に対して鈍角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱材および梁材が配置され、下流側捕捉面７は土石流に対して鋭角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で横桟１４ａが配置された横桟体１４が柱材１１に設けられている。横桟体１４は脱着可能である。巨礫と中礫を時間的なずれをもってかつ分別して捕捉集積し、無害土砂や小礫の通過を助長させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透過型砂防堰堤に係り、詳しくは、巨礫を先頭にして渓床を走る土石流中の巨礫や中礫を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させることができるようにした砂防堰堤に関するものである。

河川の上流で発生した土石流をくいとめる手段として、流れをせき止めて湛水池を形成しておき、到達した土石を沈降させて勢いを弱め、土砂の流亡も抑制することができるようにしたコンクリートダムなどの不透過型砂防堰堤がある。ところが、近年河床低下や海浜後退が問題となり、無害な土砂は常時流しておくことができる構造物が望まれるようになってきた。

上下に長い水通し部をコンクリート壁の一部に形成したスリットダムや、河床に設置される鋼製の枠組体などがそれである。後者は透過型砂防堰堤を形成し、通常時河水の流れや土砂の流下を妨げることなく、土石流発生時には土石流の勢いを弱めまた礫石を捕捉することができる好適な構造物である。

この透過型砂防堰堤は、Ｈ形鋼や鋼管を溶接したりボルト接合するなりして格子を形成する枠体となっていることが多い。特公昭５８−５１５６８号公報には、格子状に組み上げて立体フレームを形成させた砂防堰堤が提案されている。これは、土石流が巨礫を先頭にして走るという特性を把握し、格子目の粗い上流側で巨礫のエネルギを低減させ、下流側の小さな格子目の部分で中礫を捕捉しようとするものである。

上流側の格子目は４メートル四方として、１メートルにも及ぶ巨礫を幾つも取り込むことができるようにしている。これに連なる下流側は２メートル四方の格子目として、上流側の巨礫の隙間をぬって下流側に到達した中礫を捕捉しようとする。このように、格子体は小礫を土砂と共に流すにしても、枠体で中礫以上のものを包囲することができる。

その上流側の格子体は高く、下流側につれて小さくなる格子体の全高は低く形成され、枠に取り込まれた礫の移動エネルギを徐々に抑えることを狙っている。加えて、格子体を安定な構造物となさしめるべく、礫を充満させたて文字通りロックフィルダムにしようとすることから、後続する中小の礫石が捕捉巨礫群を越えて行かないようにしている。

このような立体フレームは、礫石を懐に取り込んでその動きを静めようとするものであるから、後続の土石流に押し流されないようにしておくためにも枠高漸低型とされ、しかも、礫勢の減衰時間の確保を配慮して全体が河流方向に長い構造物となっている。フレームで形成される格子下の脚は河床に埋設したコンクリート基礎を必要とし、フレームが長くなれば、山岳を走る形状が複雑な渓流での設置は容易でない。すなわち、重機の持ち込みは困難であることが多く、巨大な立体フレームの組み上げのほかに、渓床の均し作業等でも工事負担が極めて大きくなる。

ところで、特開平９−１７０２１８号公報には、河床に没入固定される脚部を備えて河床面に広がる基台の上面に、河水の流過方向で略逆Ｖ字形をなして河幅方向へ延びる櫓部を設け、土石流を捕捉するようにした土石流止め工が提案されている。これも、巨礫を先頭にして渓床を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるようにした鋼製枠構造体であるが、コンクリート基礎を必要としなく、河床工事の負担を軽減したものとなって
いる。

その櫓部の上流側は門形をなし、その門形開口を通過した土石が下流の面格子でせき止められる構造となっている。巨礫を抱え込み、土砂と小礫を逃がしながら巨中礫を捕捉しようとする点で、先の例と大きく異なるところがない。この土石流止め工は、動きがくい止められた土石の重みを利して枠体の安定を図り、小型化や分散配置を可能にし、鋼材の消費量を抑えることにも寄与させるようにしている。

この例も先のものも土石流の先頭を走る巨礫のくい止めを主たる目的としており、中礫は巨礫の間を縫って進入させ、巨礫に絡めて捕捉する。いずれにしても、構造体として、巨礫を導入するに十分な開口を持つこと、大きな開口を確保しても巨礫を捕捉するに十分な剛性が備わっていることが不可欠となる。

しかも、巨礫の衝撃を受ける下流の面格子は土石流に対して鋭角をなしており、巨礫の持つ全エネルギを吸収しなければならなくなる。しかも、捕捉位置は基台の最下流部であることから、その部分に作用した衝撃力により発生するモーメントを小さく抑えるのは容易でない。従って、鋼材投入量は巨礫を対象にして決定されることになるから、その消費量は櫓部のみならず基台やその脚部でも多くならざるを得ない。更に、土石流の衝突により枠体が破損するなど耐久性に関する問題もある。

また、格子の目開きも巨礫に相応しく選定されるから、後続的に進入することが多いとは言え、中礫の素通りを許すことにもなる。ましてや、土石流の規模が小さいときには先頭を走る礫も中サイズであるゆえ、そのような土石流に対しては堰堤として不十分な構造物となりかねない。

ところで、土石流がおさまった後の礫石の除去は困難を極めるのが通常である。その最たる原因は巨礫と中礫が混在していることであり、大小が絡みあったうえに土砂と共に凝結した状態になっていると、相互に力を及ぼしあうこともあって個々の礫の取り出しは容易でなくなる。礫を捕捉するだけではなく、排除工事の負担軽減も配慮した捕捉手段や方法の提案が待たれるところである。

特公昭５８−５１５６８号公報 特開平９−１７０２１８号公報

本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、その目的は、巨礫のみならず中礫にも着目してその捕捉の万全を期すことができること、中小規模の土石流に対しても土石流止め工として機能し得ること、鋼材の消費量が抑えられること、山岳の狭降な渓流にも容易に設一置できること、捕捉土石の除去作業の負担軽減が図られることを実現しようとする透過型砂防堰堤を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は次のような構成を有している。

［１］ 巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるため、鋼材によって枠組が構築されている透過型砂防堰堤において、前記枠組は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床に固定された基台の下流側部位上面に設けられる櫓体であり、その櫓体の前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面および下流側捕捉面が形成され、前記上流側捕捉面は、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目される大きさのものをせき止めるに相応しい間隔で配置された柱材および梁材により構成され、前記下流側捕捉面は、柱材と、梁材と、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目される大きさのものをせき止めるに相応しい間隔で前記柱材に設けられた、複数の横桟または縦桟とにより構成されていることを特徴とする透過型砂防堰堤。

［２］ 前記横桟および前記縦桟は、締結手段により、前記柱材に取付け、取外し自在となっている前記［１］に記載の透過型砂防堰堤。

［３］ 巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるため、鋼材によって枠組が構築されている透過型砂防堰堤において、前記枠組は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床に固定された基台の下流側部位上面に設けられる櫓体であり、その櫓体の前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面および下流側捕捉面が形成され、前記上流側捕捉面は、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目される大きさのものをせき止めるに相応しい間隔で配置された柱材および梁材により構成され、前記下流側捕捉面は、柱材と、梁材と、前記柱材に設けられた横桟体または縦桟体とにより構成され、前記横桟体は、縦枠と、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目される大きさのものをせき止めるに相応しい間隔で前記縦枠に設けられた複数の横桟とからなり、前記縦桟体は、横枠と、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目される大きさのものをせき止めるに相応しい間隔で前記横枠に複数設けられた縦桟とからなっていることを特徴とする透過型砂防堰堤。

［４］ 前記横桟体および前記縦桟体は、締結手段により、前記柱材に取付け、取外し自在となっている前記［３］に記載の透過型砂防堰堤。

［５］ 前記上流側捕捉面においては、柱材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫の大きさからほぼその１．５倍までとなっている前記［１］から［４］のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。

［６］ 前記上流側捕捉面においては、梁材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズ前後となっている前記［１］から［５］のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。

［７］ 前記下流側捕捉面においては、縦桟間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫の大きさからほぼその１．５倍までとなっている前記［１］から［６］のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。
透過方砂防堰堤。

［８］ 前記下流側捕捉面においては、前記横桟間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズ前後とされている前記［１］から［７］のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。

［９］ 前記上流側捕捉面は土石流に対して鈍角をなすように河川の下流側に向けて傾斜しており、前記下流側捕捉面は土石流に対して鋭角をなすように河川の上流側に向けて傾斜している前記［１］から［８］のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。

［１０］ 前記上流側捕捉面には、土石流の衝突による衝撃を緩衝するための緩衝鋼管が設けられている前記［１］から［９］のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。

本発明は、巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるため、鋼材で枠組が構築されている透過型砂防堰堤に適用される。その特徴とするところは、図面に示すように、鋼製枠組１は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床４に固定された基台２の下流側部位上面に設けられる櫓体３であり、その前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面６と下流側捕捉面７とが形成されることである。上流側捕捉面６は土石流に対して鈍角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい問隔で柱材８、梁材９、１０が配置されている。下流側捕捉面７は土石流に対して鋭角をなしている。すなわち、下流側捕捉面７は河川の上流側に向けて傾斜している。

下流側捕捉面７の構成要素である横桟体１４は、縦枠１４ｂと、縦枠１４ｂに隙間をあけて配設された複数本の横桟１４ａとからなっている。このような形状に形成された横桟体１４は、縦枠１４ｂをブラケット１６、ボルト１５により柱材１１に締結される。横桟体１４の締結手段は、このようなボルト、ブラケットに限定されない。そして、横桟１４ａは、縦枠１４ｂに、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい隙間をあけて複数配設されている。

上流側捕捉面６においては、柱材８、８間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからほぼその１．５倍前後までとされる。もしくは、梁材９、１０間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるものの大きさのサイズ前後とされる。

下流側捕捉面７においては、横桟１４ａ、１４ａ間の隙問が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズ前後である。もしくは、縦桟（図示せず）間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズからほぼ１．５倍前後までである。

本発明は、巨礫を捕捉してその進行を阻止し、巨礫に続く土砂流に随伴される中礫を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させ、巨礫と中礫を分別して捕捉することができる。

本発明の透過型砂防堰堤において、鋼製枠組は基台上の櫓体であり、流れ方向のサイズも大きくならず、渓流等に容易に設置することができる。櫓体は通常水位時大部分が水面上にあって、組立て作業に特別の困難を伴うこともない。その櫓体は基台の下流側部位上面に設けられるため、基台上の少なくとも上流部位に巨礫の乗載が自ずとなされ、後続礫の流勢を受けても既捕捉礫の重みが働き、堰堤自体が床抜けを起こしたり、転倒するということは可及的に少なくなる。

櫓体の前面および後面には上流側捕捉面と下流側捕捉面とが形成され、これが土石流に対して一定の角度を保っているので、土石流の先頭を走る巨礫と後続流に伴われてきた中礫とが、上流側捕捉面と下流側捕捉面とで分担して捕捉される。いずれの捕捉面も河幅方向へ延びて全幅一様であり、土石流の堰堤衝突時の片当たり等による局部的破損の発生率を低くし、確実な捕捉と堅牢な構造が実現される。

上流側捕捉面は土石流に対して鈍角をなし、すなわち、上流側捕捉面は河川の下流側に向けて傾斜しており、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置されるから、巨礫が櫓体の上流側面で衝撃を和らげながら捕捉され、それが基台に乗載されることで基台の安定が図られる。

下流側捕捉面は土石流に対して鋭角をなし、すなわち、下流側捕捉面は河川の上流側に向けて傾斜しており、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい問隔で横桟、あるいは、横桟体または縦桟体が配置されるから、巨礫を乗り越えた中小礫のうち小礫のみを逃がす。その際、中礫は巨礫群を越えてから沈降過程をたどることになり、その進行は急速に減勢されるなどして、下流側捕捉面に与える衝撃が和らげられる。巨礫群を乗り越える際のエネルギ消失もあって、下流側捕捉面に要求される剛性や強度は低くて済み、鋼材の絶対使用量は大幅に減少する。

下流側捕捉面は上流側捕捉面で捕捉された巨礫を乗り越えてきた中礫の流出を阻止するため、中礫が巨礫とは分別して下流側で捕捉されることになる。復旧工事における礫石の除去作業は、そのサイズ別に行うことができる。大小の入り交じりが少なければ礫石の絡みや干渉が少なく、土砂で凝結してもその排除作業の負担はおおいに軽減される。

下流側捕捉面を、柱材と、梁材と、横桟、縦桟（横桟体、縦桟体）とにより構成することにより、横桟、縦桟の隙間（間隔）を中礫の大きさに応じて設ければよく、設計や製造が容易である。

下流側捕捉面が、横桟、縦桟（横桟体、縦桟体）（以下、「横桟等」という）、を、ボルト等の締結手段により取付け、取外し自在であり、中礫の大きさに応じて、横桟等を取付け、交換でき、破損しても交換することができる。更に、横桟等を定期的に交換することにより、寿命を延ばすことができる。

下流側捕捉面において、横桟体および縦桟体は、横桟と縦枠あるいは、縦桟と横枠とが一体となって構成されているので、１回の取付け作業で柱材に取付ける（または取外す）ことができる。従って、あらかじめ、中礫の大きさに応じて横桟間（縦桟間）の隙間を設定した横桟体（縦桟体）を複数製作しておけば、迅速に交換をすることが可能である。

下流側捕捉面は、横桟等が脱着可能なため、横桟等を取外すことにより、下流側捕捉面から枠組の中に溜まった中礫を容易に排出することができる。

また、下流側捕捉面において、横桟を１本ずつ、直接、柱材および梁材に設ける構成とすることにより、縦枠、横枠が不要であり、横桟体、縦桟体をあらかじめ製作しておかなくてもよい。また、構成がシンプルである。

上流側捕捉面における捕捉を主として柱材で行わせようとする場合、その櫓体が設置される渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからその１．５倍前後までの隙間が得られるように柱材を配置するか、主として梁材で捕捉しようとするなら、巨礫と目されるサイズ前後の隙間が生じるように梁材を取りつけておけば、その渓流等で巨礫とみなされる礫石を捕捉することができる。巨礫は土石流の先端で一団となって到来するから、相互干渉と柱梁材等による阻止作用とがあいまって、堰堤効果が発揮される。

下流側捕捉面における捕捉を主として柱材で行わせようとする場合、その櫓体が設置される渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズからその１．５倍前後までの隙間が得られるように柱材を配置するか、主として横桟で捕捉しようとするなら、中礫と目されるサイズ前後の隙問が生じるように横桟を取り付けておけば、その渓流等で中礫とみなされる礫石の捕捉率が高くなる。下流側捕捉面に集められるのは原則として中礫であるので、その柱材、梁材、横桟体（横桟および縦枠）に掛かる負担は少なく、強度や剛性は上流側捕捉面のように高く要求されず、鋼材消費量の抑制が図られる。

上流側捕捉面において、土石流の衝突による衝撃を緩衝するための緩衝鋼管を設けることにより、耐久性が向上し、寿命が延びる。

本発明によれば、巨礫に続く土砂流に随伴する中礫を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させるなどするから、巨礫と中礫の分別捕捉がなされ、無害土砂や小礫の通過が促進されやすく、復旧工事における排砂作業を少なくして除去時の礫石掘り起こしが容易となる。

以下に、本発明に係る透過型砂防堰堤および礫石捕捉方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態に係る透過型砂防堰堤を渓流に設置した状態を示す側面図、図２は、上流側を示す正面図、図３は、下流側を示す背面図、図４は、平面図、図５は、側面図、図６は、図５の断面図、図７は、図６の上部のＡ−Ａ線断面図、図８は、透過型砂防堰堤を渓流に設置した状態を示す正面図、図９は、上流側捕捉面に緩衝鋼管を設けた実施例を示す側面図である。図１、図５、図６、図９において、渓流等に設置されるとき右側が上流側となる。これは、巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させることができるような構造となっている。

図面に示すように、鋼製枠組１は基台２と櫓体３とを備えており、基台２は河床４没入固定される脚部を備えて床面に広がる。枠組の全高は例えば１０メートルであり、基台２の脚長が約２メートル、その基台上の下流側部位に約８メートル高さの櫓体３が立設される。

櫓体３は通常水位時大部分が水面上にあるが、それを形成する鋼材の大部分は管体であり、端部に溶接するなどしておいたフランジ５を対面させボルト接合できるようにしているので、山岳現場でも容易に組み上げることができる。ちなみに、図１に表した基台２の本体平面サイズの長さは約８メートル、幅約５メートルである。

櫓体３は、略逆Ｖ字形をなす上流側捕捉面６と下流側捕捉面７とを備える。上流側捕捉面６は櫓体の前面を形成し、下流側捕捉面７は後面をなす。いずれも、土石流に対しては一定の角度を保って河幅方向へ延ばされている。上流側捕捉面６は巨礫をせき止めようとするものであり、大きい格子が、その柱材８および梁材９、１０によって形成されている。

この上流側捕捉面６は図１に示すように土石流に対して鈍角（９０度〜１８０度の角度）αをなし、巨礫が衝突しても、そのすくい角で減勢させやすいように配慮されている。巨礫は例えば１メートル前後であったりするが、そのサイズは渓流等によって個々に相違する。従って、巨礫のサイズや中礫のサイズをここで特定することは一概にできないし、また特定しても渓流はそれぞれ異なった地形や岩層を縫うので意味がない。このように、巨礫といっても渓流ごとに異なるものであるから、設置される渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをその都度想定して対処するということになる。

上流側捕捉面６における捕捉を主として柱材８の間隔で達成しようとする場合、その櫓体３が設置される渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからその１．５倍前後まで、すなわち１．０程度ないし１．５倍程度の隙間が得られるようにしておけば、巨礫と目された礫石群の通過が阻止される。その渓流における巨礫の径を平均的に約１メートルとするなら、柱材の問隔は１．０ないし１、５メートルの範囲で適宜選定されることになる。

なお、柱材８においては、適宜数を用いて所望する寸法の隙間を与えればよい。ちなみに、中段の梁材１０は、上流側捕捉面の剛性を高めることを目的としたものである。この中断の梁材１０の存在により巨礫の捕捉率を上げようとするものでないので、例えば上段の梁材９だけで面剛性が確保できる場合には中段の梁材１０はなくてもよい。

巨礫が１メートル径であるとしても、柱材間の隙間を１．５倍前後まで大きくしているのは巨礫が団塊状態で突入してくるからで、相互干渉により個々の巨礫の前進が邪魔しあい、巨礫径より大きい柱間隔であっても捕捉できるからである。注目すべきは巨礫が基台２の上流側に集積されることになるので、巨礫の衝突によって鋼製枠組の前倒し力が発生するにしても、上流側面格子のすくい角で減勢される巨礫の自重がそのまま基台の安定に寄与し、上流側脚の床抜けモーメントが生じるにしても転倒させるほどのものでなくなる。

なお、柱材問の隙間を上記した範囲より大きくすると礫石相互の干渉作用が薄れ、上流側捕捉面６での巨礫のせき止め作用が減失してしまう。一方、柱材間を巨礫サイズより小さくすると、砂防堰堤を透過しようとする小礫等の行く手が巨礫や柱材梁材等によって阻まれやすくなる。それゆえ、透過型砂防堰堤における巨礫捕捉に適した上流側捕捉面格子としておかねばならないが、いずれにしても隙間の範囲は、本発明者らの調査や研究と、これまで培ってきた知見に基づくもので、統計的にも高い確率でせき止め効果が発揮される。

下流側捕捉面７は、図１に示すように土石流に対して鋭角（９０度より小さい角度）βをなし、すなわち中礫が衝突しても落下させやすい配置となっている。巨礫を前記のごとく１メートル径と想定すれば中礫はそれより小さく０．３メートル前後径までのものとなる。下流側捕捉面７は、柱材１１と、梁材１２と、横桟体１４とからなっている。横桟体１４は、柱材１１に取付けられている。

図３に示すように、横桟体１４は、縦枠１４ｂと、縦枠１４ｂに、中礫をせき止めるに相応しい間隔で配設された複数本の横桟１４ａとからなっている。横桟１４ａは、縦枠１４ｂを貫通して水平に配され、横桟１４ａと縦枠１４ｂとの交差部の各々を、図７に示すように、ブラケット１６を介してボルト１５により柱材１１に固定する。横桟体１４の形状は、図３のような梯子状に限られない。縦枠および横桟を有すれば枠状等でもよい。

また、横桟体１４の他の実施例として、横桟１４ａを、縦枠１４ｂを貫通して配し、横桟１４ａと縦枠１４ｂとの交差部の各々を溶接（あるいは、ボルト止め）により固定して一体化してもよい。そして、このように一体化された横桟体１４を、ブラケットを介してボルトにより固定する。

なお、以上は、縦枠１４ｂに横桟１４ａを設けた横桟体１４について説明したが、横枠と縦桟を用い、横枠に、中礫をせき止めるに相応しい間隔で配設された複数本の縦桟を設けた縦桟体を製作し、その縦枠を柱材に固定して下流側捕捉面を構成してもよい。

また、下流側捕捉面において、枠体（縦枠、横枠）を用いず、横桟を柱材に直接固定する構成としてもよい。この場合は、横桟を柱材に水平に配し、Ｕボルトおよびナットなどを用いて柱材に直接固定する。この構成によれば、枠体（縦枠、横枠）を用いないシンプルな構成となる。

この下流側捕捉面において、横桟の隙間（間隔）は、中礫と目されるサイズ前後とされる。すなわち中礫の平均径を０．６メートルと想定するなら、その０．８ないし１．２倍である０．５ないし０．７メートルの範囲のいずれかに選定される。

このように、櫓体の前面および後面には上流側捕捉面と下流側捕捉面とが形成され、これが梁材１７（図１参照）によって締結され、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びるので、河幅方向に一様な礫石捕捉面が形成される。土石流の堰堤衝突時の片当たりによる局部的破損の発生率は低くなり、確実な捕捉と堅牢な構造が実現される。上流側捕捉面の格子は大きいゆえ、それを区画する柱材梁材等は巨礫の衝撃に耐えられる丈夫な鋼管等が不可欠となるが、下流側捕捉面は巨礫群を乗り越えることにより減勢された中礫を対象とするから、上流側捕捉面ほどに剛強であったり大径である必要はなく、従って下流側捕捉面での鋼材消費量を抑えることができる。

下流側捕捉面の横桟または縦桟の隙間（間隔）は、専ら中礫を対象としているので、中礫の素通りを許すことは可及的に少ない。先頭を走る礫が中サイズの規模の小さい土石流に対しても止め工として機能させることができ、土石流の大小を問わず対応させることができる極めて利便性の高い堰堤となる。

なお、櫓体は略逆Ｖ字形であるとして説明したが、台形状であってもよい。この場合には中礫を蓄積するための空間が大きくなり、また自然流落を助長できて都合がよい。その上流側捕捉面および下流側捕捉面の傾斜角は、設置される渓流等で予測される巨礫や中礫のそれぞれの標準サイズを勘案して決めればよい。なお、下流側捕捉面からは中礫の一部が抜け出ることが無いとは言えないが、その割合は低く、下流側に向かう土石流中の礫勢が激減することは言うまでもない。

図９は緩衝鋼管を設けた実施例を示す。図９に示すように、上流側捕捉面６には、柱材８の上面に、土石流の衝突による衝撃を緩衝するための緩衝鋼管１８が設けられている。緩衝鋼管１８を設けることにより、柱材８のへこみが防止され、耐久性が向上する。緩衝鋼管１８は着脱自在であり、例えば、へこみ率が所定％以上の衝突エネルギの場合などに緩衝鋼管１８を設置する。

以上述べた鋼製の透過型砂防堰堤によれば、次のようにしてサイズの異なる礫石を捕捉し、また小礫や土砂の流出が図られる。その際、巨礫と中礫とを、時間的なずれをもってかつ分別して捕捉堆積させることができる。まず、土石流の先端を走る巨礫の一群が上流側捕捉面７で捕捉されて、土石流の進行が阻まれる。上流側捕捉面６の土石流に対して鈍角をなしているから、突入時の衝突荷重を和らげるように力の上方逃がしがなされ、櫓体３自体に及ぶ衝撃力は低減される。これらの巨礫はその乗載位置で自重による基台押さえ作用を発揮し、しかも、上面の最下流側部位ではないから、衝突に基づく堰堤上流側に及ぼす引き起こしモーメントも大きくは発生させない。

巨礫群は後続の土石流の被さりともあいまって瞬時に静止状態となるが、土石流に随伴された中礫等は、到達した時点でその流勢によって巨礫群を駆け上がる。捕捉巨礫群に乗り上げ、その間に減速されつつ、乗り越えた直後に足場を失って沈降する中礫は大なり小なり下流側捕捉面７衝突する。その時点でさらに減勢され、櫓体３内の空間を落下し堆積する。下流側の面格子での目詰まりは少なく、小礫や土砂はその面格子から河水に押し流されるようにして抜け出ていく。

下流側捕捉面の横桟間（または縦桟間）の隙間は小さく、巨礫を乗り越えた中小礫のうち小礫を主体に逃がす。その際、中礫は巨礫群を越えた後に沈降過程をたどることに加えて、土石流に対して鋭角をなす下流側捕捉面がその流勢を急速に減退させ、横桟格子面に与える衝撃が和らげられる。仮に流勢を維持したまま衝突したとしても中礫であるから巨礫ほど強大でない。通常は、巨礫群を乗り越える際にかなりのエネルギを消失させているから、下流側捕捉面の剛強性が上流側捕捉面ほどに高くは要求されず、投入鋼材の絶対量を低減させることができる。

洪水の減水期においても、河水により残留土砂が刺激を受けると巨礫と中礫を残して流出する。下流側捕捉面と上流側捕捉面とで中礫が巨礫とは分別して下流側で捕捉されることから、復旧工事における礫石の除去作業は、そのサイズ別に行うことができる。サィズの揃った礫石群は相互噛み込みが少なく、土砂で凝結したとしても、掘り起こし時や排除作業の重労働は大いに緩和される。

ちなみに、上流側捕捉面の面格子は大きいから櫓体内に堆積する中礫は、巨礫を除去しさえすれば順次取り出すことができる。また、櫓体がフランジ接合で組み立てられているなら、解体によって除去作業は容易となり、ますます迅速化される。なお、図８は、３基の砂防堰堤（鋼製枠組）１、１、１によって土砂と小礫を排出することができる透過機能を、コンクリート擁壁１３、１３問に並列設置させた例である。土石流がおさまったとはいえ依然として洪水期にある場合、堆積した礫石上を流れる河水は、擁壁上部の水通し部も含めて排水される。

ところで、基台は鋼材で構築された組立体であって脚部を備えたものであるが、基台２の大部分がコンクリート製で、それを河床に埋設させたものであってもよい。基台に載せられるのは櫓体だけであるので河水の流過方向にさほど長くなるものでもなく、河床の自然破壊をきたすほどのものではない。

以上詳細に説明したことから分かるように、基台は河床に没入固定されるが、渓流等での設置が容易となる櫓体は通常水位時水面上にあり、組立て作業に特別な負担が強いられることも少ない。櫓体は基台の下流側部位上面に設けられ、その安定性は高い。土石流の到来時は、中礫を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させるようにするから、中礫を巨礫と時間的なずれをもってかつ分別して捕捉集積できる。無害土砂や小礫の通過は分別捕捉で助長され、復旧工事における排砂作業等を少なくして除去時の礫石掘り起こし作業の円滑も図られる。

この発明の実施の形態に係る透過型砂防堰堤を渓流に設置した状態を示す側面図である。 この発明の実施の形態に係る透過型砂防堰堤の上流側を示す正面図である。 この発明の実施の形態に係る透過型砂防堰堤の下流側を示す背面図である。 この発明の実施の形態に係る透過型砂防堰堤を示す平面図である。 この発明の実施の形態に係る透過型砂防堰堤を示す側面図である。 図５の断面図である。 図６の上部のＡ−Ａ線断面図である。 この発明の実施の形態に係る透過型砂防堰堤を渓流に設置した状態を示す正面図である。 上流側捕捉面に緩衝鋼管を設けたこの発明の実施例を示す側面図である。

符号の説明

１ 鋼製枠組
２ 基台
３ 櫓体
４ 河床
５ フランジ
６ 上流側捕捉面
７ 下流側捕捉面
８ 柱材
９ 梁材
１０ 梁材
１１ 柱材
１２ 梁材
１３ コンクリート擁壁
１４ 横桟体
１４ａ 横桟
１４ｂ 縦枠
１５ ボルト
１６ ブラケット
１７ 梁材
１８ 緩衝鋼管

Claims (10)

1. 巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるため、鋼材によって枠組が構築されている透過型砂防堰堤において、
   前記枠組は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床に固定された基台の下流側部位上面に設けられる櫓体であり、
   その櫓体の前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面および下流側捕捉面が形成され、
   前記上流側捕捉面は、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目される大きさのものをせき止めるに相応しい間隔で配置された柱材および梁材により構成され、
   前記下流側捕捉面は、柱材と、梁材と、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目される大きさのものをせき止めるに相応しい間隔で前記柱材に設けられた、複数の横桟または縦桟とにより構成されていることを特徴とする透過型砂防堰堤。
2. 前記横桟および前記縦桟は、締結手段により、前記柱材に取付け、取外し自在となっている請求項１に記載の透過型砂防堰堤。
3. 巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるため、鋼材によって枠組が構築されている透過型砂防堰堤において、
   前記枠組は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床に固定された基台の下流側部位上面に設けられる櫓体であり、
   その櫓体の前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面および下流側捕捉面が形成され、
   前記上流側捕捉面は、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目される大きさのものをせき止めるに相応しい間隔で配置された柱材および梁材により構成され、
   前記下流側捕捉面は、柱材と、梁材と、前記柱材に設けられた横桟体または縦桟体とにより構成され、前記横桟体は、縦枠と、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目される大きさのものをせき止めるに相応しい間隔で前記縦枠に設けられた複数の横桟とからなり、前記縦桟体は、横枠と、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目される大きさのものをせき止めるに相応しい間隔で前記横枠に複数設けられた縦桟とからなっていることを特徴とする透過型砂防堰堤。
4. 前記横桟体および前記縦桟体は、締結手段により、前記柱材に取付け、取外し自在となっている請求項３に記載の透過型砂防堰堤。
5. 前記上流側捕捉面においては、柱材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫の大きさからほぼその１．５倍までとなっている請求項１から４のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。
6. 前記上流側捕捉面においては、梁材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズ前後となっている請求項１から５のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。
7. 前記下流側捕捉面においては、縦桟間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫の大きさからほぼその１．５倍までとなっている請求項１から６のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。
   透過方砂防堰堤。
8. 前記下流側捕捉面においては、前記横桟間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズ前後とされている請求項１から７のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。
9. 前記上流側捕捉面は土石流に対して鈍角をなすように河川の下流側に向けて傾斜しており、前記下流側捕捉面は土石流に対して鋭角をなすように河川の上流側に向けて傾斜している、請求項１から８のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。
10. 前記上流側捕捉面には、土石流の衝突による衝撃を緩衝するための緩衝鋼管が設けられている請求項１から９のうちの何れか１つに記載の透過型砂防堰堤。

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