JP2007177467A - 土石流止め工及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】河川に設置の際の床堀り穴及び杭穴の掘削量が少なく水処理が容易で、掘削作業の工数を減らして工費の低減することのできる土石流止め工及びその施工方法を提供すること。
【解決手段】鋼材からなる四角形の鋼製枠２、及びこの鋼製枠２の下面に設けられた複数の鋼製枠１０からなる鋼製ベッド１に、２本の鋼製柱２２ａ，２２ｂを有する門型状の上流側部材２１と、２本の鋼製柱２６ａ，２６ｂの上下方向に複数の横梁材２７が設けられた梯子状の下流側部材２５の上端部が接合され、上流側部材２１の下端部が鋼製ベッド１の上流側に接合され、下流側部材２５の下端部が鋼製ベッド１の下流側端部に接合された側面ほぼ三角形状又は台形状の鋼製櫓２０とを有し、鋼製ベッド１の鋼製枠２の空間部に、床材１１により簀の子状又は格子状の床面を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば山間の河川などに設置され、豪雨により土砂が流下し、倒木が流出するのを防止するための土石流止め工及びその施工方法に関するものである。

山間の河川などでは、豪雨によって土砂が流下し、また倒木が流出する。これらにより河川の氾濫を招いたり家屋の倒壊や橋梁の流出の原因になることが多く、このような災害を防止するために、従来から土石流止め工が河川に設置されている。

従来の土石流止め工に、底面板と受圧フィンとを備える幾本かの鋼管杭を下面に備え、河床面に略平行となるように埋設されて土石流の方向へ延びる鋼管製ベッドと、この鋼管製ベッドの下流部分に乗載固定され、下部分を鋼管製ベッドと共に埋設した状態で土石流に対面するように設置される鋼管製櫓と、を備えて土石流止め工を形成し、鋼管製櫓の柱は鋼管製ベッドの左右側材をなす長尺鋼管に立設され、その鋼管製櫓の下流側部分には透水させると共に土石流をせき止める鋼管格子が形成される一方、上流側部分は土石流が鋼管製ベッド上を移動して鋼管格子へ到るのを可能とする門形構造となっており、鋼管製ベッドは鋼管格子の高さまで土石等が堆積しても土石流止め工を流失・転倒させることのない量の土砂を乗載することができる長さに選定したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第３０８７２６０号公報（第３−５頁、図１−４）

特許文献１の土石流止め工によれば、豪雨により土石流が発生した場合、鋼管製櫓によってせき止められた土砂が鋼管製ベッドに堆積するので、その土砂が多くなるほどその重みによって土石流止め工の全体の固定力が増強され、河川における安定を自然作用を利用して図ることができるという効果が得られる。

しかしながら、受圧フィン、底板付きの長い（例えば、３ｍ程度）の鋼管杭を備えた長い鋼管製ベッド（例えば、長さ１０．４ｍ、幅７．５ｍ程度）を備えているため、河床への設置にあたっては、深く広い面積に掘削しなければならないので、水処理が困難であるばかりでなく、掘削量が大となって土砂の処理が面倒であり、このため掘削作業に多くの工数を必要とし、工費の増嵩を来たすという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、河川に設置の際の床掘り穴及び杭穴の掘削量が少なく水処理も容易で、掘削作業の工数を減らして工費を低減することのできる土石流止め工及びその施工方法を提供することを目的としたものである。

本発明に係る土石流止め工は、鋼材からなる四角形の鋼製枠、及び該鋼製枠の下面に設けられた複数の鋼製杭からなる鋼製ベッドと、２本の鋼製柱を有する門型状の上流側部材に、２本の鋼製柱の上下方向に複数の横梁材が設けられた梯子状の下流側部材の上端部が接合され、前記上流側部材の下端部が前記鋼製ベッドの上流側に接合され、前記下流側部材の下端部が前記鋼製ベッドの下流側端部に接合された側面ほぼ三角形状又は台形状の鋼製櫓とを有し、前記鋼製ベッドの鋼製枠の空間部に、床材により簀の子状又は格子状の床面を設けたものである。

上記の鋼製ベッドの鋼製枠を構成する鋼材に、形鋼又は鋼管を用いた。
また、上記の鋼製櫓の鋼製柱及び横梁材に鋼管又は形鋼を用いた。
また、上記鋼製ベッドの床面を構成する床材に、形鋼若しくは鋼管又は穴明き鋼板を用い、あるいは、床材を鉄筋コンクリートで形成した。

上記の鋼製ベッド及び鋼製櫓を構成する部材を複数に分割し、プレート又はフランジによりボルト接合するようにした。

本発明に係る土石流止め工の施工方法は、工場等で製造された請求項１〜６のいずれかの土石流止め工を分解して設置現場に輸送する工程と、前記設置現場の河床に鋼製ベッドの外形より若干大きい床掘り穴及び杭穴を掘削する工程と、前記床掘り穴に前記分解した土石流止め工を搬入して組立てる工程と、前記杭穴及び床掘り穴を組立てられた土石流止め工の鋼製ベッドの下まで埋戻す工程と、前記鋼製ベッドに床材を取付ける工程と、前記床掘り穴を河床の位置まで埋戻す工程とを有するものである。

本発明に係る土石流止め工及びその施工方法によれば、鋼製ベッドの空間部を床材により簀の子状等に構成することにより、流入礫石の堆積が促進されてその重みにより固定力が増強されるので、鋼製ベッドの長さを短くできると共に、鋼製杭の長さを短くかつ簡単な構造とすることができ、これにより設置の際の床掘り穴及び杭穴の掘削量が少なく水処理も容易になるため、掘削作業の工数が減って工期を短縮し、工費を低減することができる。

図１は本発明の一実施の形態に係る土石流止め工の概要を示す斜視図（フランジや床材の配置は他と異なる部分がある）、図２は図１の側面図、図３は図２の鋼製ベッドの平面図、図４は図２の上流側からみた正面図、図５は図２の下流側からみた背面図である。なお、図２以下は詳細図なので、一部に図１と異なる部分がある。
本発明に係る土石流止め具Ａは、基礎部を構成する鋼製ベッド１と、その上面に立設されてスリット部を構成する鋼製櫓２０とからなっている。なお、以下の説明では、図の右側を上流側、左側を下流側という。

鋼製ベッド１は、例えば、Ｈ形鋼や溝形鋼の如き形鋼（実施例では、高さ及びフランジ幅が４００〜５００ｍｍのＨ形鋼を用いた）からなる左右の側材３ａ，３ｂと、この側材３ａ，３ｂの両端部に接合された上記と同様のＨ形鋼からなる連結材４ａ，４ｂと、長手方向の中央部より上流側において連結材４ａと平行に両端部が側材３ａ，３ｂに接合された横材５と、両側材３ａ，３ｂの間において、側材３ａ，３ｂと平行に両端部が連結材４ａ，４ｂと横材５に接合された縦材６とにより、四角形（図には河川の流れ方向に長い平面長方形状の場合が示してある）の鋼製枠２が形成される。

上記の鋼製枠２を形成する側材３ａ，３ｂ、連結材４ａ，４ｂ、横材５及び縦材６は、それぞれ１本のＨ形鋼を用いてもよいが、実施例では、輸送や荷積み、荷卸し等に便利なように、角部はＬ字状に形成し、また、直線部は適宜長さに分割し、角部と直線部及び直線部どうしをプレート７を用いてボルトで接合し、一体化した（以下、このプレート７で接合した部分を、接合部７と記すことがある）なお、横材５及び縦材６を各１本設けた場合を示したが、これらは省略してもよく、あるいはそれぞれ複数本設けてもよい。

１０は丸形鋼管若しくは角形鋼管又はＨ形鋼の如き形鋼（図には、外径６００ｍｍの丸形鋼管の場合が示してある）からなり、鋼製枠２の下部に設けられた鋼製杭で、鋼製枠２の各角部及び側材３ａ，３ｂと横材５との突合部に、溶接又はボルトにより接合されている。また、鋼製ベッド１の上面には、側材３ａ，３ｂと横材５との突合部（ここには、鋼製杭１０が設けられている）、下流側の側材３ａ，３ｂと連結材４ｂとの角部（ここにも鋼製杭１０が設けられている）、及び両者の間の側材３ａ，３ｂ上には、鋼材（図には外径６００ｍｍの丸形鋼管が示してある）からなり、上端部にフランジ３１を有する継手口１０ａがそれぞれ溶接又はボルトにより接合されている。なお、上流側の継手口１０ａは下流側に、下流側の継手口１０ａは上流側に向って傾斜している。

１１は例えば、鋼製枠２を構成するＨ形鋼より小形の鋼材（実施例では、高さ及びフランジ幅が１５０〜２００ｍｍのＨ形鋼を使用した）からなり、鋼製枠２の空間部に設けられて床面を形成する床材で、接合部７のない領域では、側材３ａ，３ｂと縦材６との間において、連結材４ａ，４ｂと平行に、かつ所定の間隔で（実施例では、床材１１であるＨ形鋼のフランジ幅とほぼ等しい間隔としたが、これより広くてもよく、また狭くてもよい）両端部を側材３ａ，３ｂと縦材６のフランジの間に挿入し、ボルトにより固定する（以下、この床材１１を横床材１１ａという）。

また、接合部７が設けられている領域では、横床材１１ａの間において、側材３ａ，３ｂと平行に、かつ横床材１１ａと同じ間隔で両端部を横床材１１ａのフランジの間に挿入し、ボルトで固定する（以下、この床材１１を縦床材１１ｂという）。

上記の説明では、鋼製枠２をＨ形鋼又は溝形鋼で構成した場合を示したが、これに限定するものではなく、例えば山形鋼やＣ形鋼の如き他の形鋼を用いてもよく、さらには丸形鋼管や角形鋼管を用いてもよい。
また、床材１１を横、縦方向に配設して簀の子状の床面を構成した場合を示したが、床材１１を横方向又は縦方向の一方向のみに配設して簀の子状に形成してもよく、あるいは、格子状に構成してもよい。

さらに、図６（ａ）に示すように、床材１１を鉄筋コンクリートで構成し、両端部に設けたボルト挿通穴１２を利用して鋼製枠２等にボルトで固定するようにしてもよく、あるいは、図６（ｂ）に示すように、多数の貫通穴１４を有する穴あき鋼板１３を用いてもよい。
本実施の形態においては、床面の床材１１間のすき間の合計面積を、鋼製枠２の内のり面積の５０％〜６０％程度とした。

鋼製ベッド１の大きさは、設置する河川の状態によって異なるが、実施例では、長さＬを８．７５ｍ、幅Ｗを予想される流入礫石の最大径の３倍程度で、７．４ｍとし、鋼製杭１０の鋼製ベッド１の下面からの長さ（高さ）ｈを２ｍとした。なお、特許文献１の土石流止め工を同じ条件の河川に設置する場合、鋼製ベッドの長さは１０．３５ｍ、幅は７．４ｍ、鋼管杭の長さは２．９ｍであった。

鋼管櫓２０は、例えば丸形鋼管（実施例では、外径６００ｍｍの丸形鋼管を使用した。以下、単に鋼管という）からなる２本の柱材２２ａ，２２ｂの上端部を連結材２４で連結して門型に形成して上流側に配設する上流側部材２１と、同様の鋼管からなる２本の柱材２６ａ，２６ｂ、及びこの柱材２６ａ，２６ｂを上下方向に所定の間隔で連結する複数の横梁材２７により、梯子状に形成されて下流側に配設される下流側部材２５とからなり、両者は上端部が接合されて側面ほぼ三角形状に構成されている。なお、上流側部材２１は、図４に破線で示すように、上下方向に所定の間隔で補強のために横梁材２３を設けてもよく、また、上流側部材２１又は下流側部材２５の上端部を下流側又は上流側に延設して、鋼製櫓２０を側面ほぼ台形状に構成してもよい。

このようにして、側面ほぼ三角形状又は台形状に構成された鋼製櫓２０の柱材２２ａと２６ａ、２２ｂと２６ｂの間には、補強のためにそれぞれ複数本の連結梁２８が接合され、下部の連結梁２８には、鋼製ベッド１の鋼製枠２に接合される連結縦梁２９が設けられている。

鋼製櫓２０を構成する上流側部材２１の柱材２２ａ，２２ｂは、それぞれ１本の鋼管を用いてもよいが、実施例では、輸送等に便利なように、図４に示すように適当な長さに分割した鋼管の上下にフランジ３１を溶接してボルト接合し、柱材２２ａ，２２ｂを構成した。なお、最上部の鋼管は上端部に継手口３０を設けてフランジ３１を取付け、両端部にフランジ３１を有する横梁材２４を接合して門型に形成される。また、横梁材２３を設ける場合は、当該鋼管に継手口３０を設けてフランジ３０を取付け、両端部にフランジ３０を有する横梁材２３をボルト接合すればよい。

また、下流側部材２５は、図５に示すように、柱材２６ａ，２６ｂを適当な長さに分割して１個又は２個の継手口３０を設け、それぞれの端部にフランジ３１を取付ける。そして、上下の鋼管のフランジどうしをボルト接合して柱材２６ａ，２６ｂを構成し、両柱材２６ａ，２６ｂの継手口３０に、両端部にフランジ３１を有する横梁材２７を接合し、梯子状に形成する。

この場合、下流側部材２５の横梁材２７の上下の間隔Ｄ₁は、予想される流入礫石の最大径とほぼ等しいか又はこれより若干小さく設定され、上流側部材２１に横梁材２３を設けた場合は、その上下の間隔Ｄ₂は下流側部材２５の横梁材２７の上下間隔Ｄ₁より大きく、Ｄ₁＜Ｄ₂に設定される。なお、鋼製櫓２０の高さＨは、河川の状態によって異なり、１５ｍ程度まで高くすることができるが、実施例では７．５ｍであった。

上記のような鋼製櫓２０は、上流側部材２１はその柱材２２ａ，２２ｂの下端部に設けたフランジ３１を、鋼製ベッド１の側材３ａ，３ｂと横材５との突合部に設けた継手口１０ａに、また、下流側部材２５はその柱材２６ａ，２６ｂの下端部に設けたフランジ３１を、下流側の側材３ａ，３ｂと連結材４ｂとの角部に設けた継手口１０ａに、それぞれフランジ３１を介してボルトにより傾斜して接合される。なお、両者の間に設けた連結縦梁２９は、下端部に設けたフランジ３１により、鋼製ベッド１の側材３ａ，３ｂ上に設けた継手口１０ａにフランジ３１を介してボルト接合される。
なお、上記の説明では、土石流止め工Ａの各部の寸法などを数値で示したが、これらはその一例を示すもので、設置する河川の状態などにより適宜変更することができる。

次に、上記のように構成した土石流止め工Ａの河川現場への施工手段の一例について説明する。
土石流止め工Ａは、あらかじめ工場等で製造され、前述のように輸送や荷積み、荷卸しに便利なように、プレート７及びフランジ３１による接合部で分解され、車輌等により現場へ輸送される。

一方、現場では、図７に示すように、河床４０に鋼製ベッド１の外形より若干大きく、その厚みｔより若干深い（例えば、ｔ＋４００〜５００ｍｍ）床掘り穴４１を掘削し、その底部の鋼製杭１０に対応する位置に、鋼製杭１０の外径より大きく、その長さより若干深いほぼ逆台形状の穴掘り又は溝掘り４２（以下、杭穴という）を掘削する。
河川は一般に下流側に向って傾斜しているが、鋼製ベッド１は水平に設置することが望ましいので、杭穴４２の底部に均しコンクリート４３を打設し、又はプレートを設置するなどして、レベル調整を行う。

次に、分解した鋼製ベッド１の鋼製杭１０を有する角部、側材３ａ，３ｂ、連結材４ａ，４ｂ、横材５及び縦材６の直線部をクレーン車等により順次床掘り穴４１内に搬入し、上流側から角部の鋼製杭１０を杭穴４２に挿入して配置し、各部材を順次配置してプレート７を介してボルトで仮止めして組立てる。そして、レベル調整等を行ったのち、ボルトを本締めして固定する。

次に、分解した鋼製櫓２０の各部材を搬入して、鋼製ベッド１上に、下流側部材２５及び上流側部材２１の柱材２６ａ，２６ｂ、２２ａ，２２ｂの下部をフランジ３１を介してボルトにより接合し、以後、柱材２６ａ，２６ｂ、２２ａ，２２ｂの上部及び横梁材２７をフランジ３１により順次ボルト接合して、両者の上端部をフランジ３１を介してボルト接合する。そして、上流側部材２１と下流側部材２５の柱材２２ａと２６ａ、２２ｂと２６ｂの間に連結梁２８をフランジ３１を介してボルト接合し、連結縦梁２９の下端部をフランジ３１を介して鋼製ベッド１の側材３ａ，３ｂ上に設けた継手口１０ａにボルトで接合する。

次に、鋼製ベッド１の底部まで杭穴４２及び床掘り穴４１を埋戻して締固めを行う。締固めにあたっては、まきだし厚を３００ｍｍ程度とし、タンパ等を用いて十分に転圧することが望ましい（以下、同様）。
ついで、鋼製ベッド１の鋼製枠２の側材３ａ，３ｂ、連結材４ａ，４ｂ、横材５及び縦材６の間に床材１１を配置し、ボルトによりそれぞれ固定する。最後に、元の河床４０の位置まで埋戻して締固めを行い、整地する。

締固め、整地にあたっては、鋼製櫓２０の柱材２２ａ，２２ｂ、２６ａ，２６ｂの周辺や下流側の前庭部など、局所的な洗堀りが予想される箇所には、あらかじめ巨石などで寄せ石を行い、また、表層部（鋼製ベッド１の上部及びその前後）は、できるだけ大きな石で覆うことが望ましい。
土石流止め工Ａを設置した河床の表層を大きな石で覆うのは、河川、特に急勾配の河川では、表層部を大きな石で覆うことにより、細かい砂礫が常時流水により床材１１の間から流出しても、大きな石は床材１１上に残値されて鋼製ベッド１に安定した重量が加わるようにするためである。

これにより、土石流止め工Ａの河川への設置が完了する。なお、上述の施工手順はその一例を示すもので、場合によっては埋戻しを最後にまとめて行うなど、土石流止め工Ａの大きさや設置する河川の状態などにより適宜変更することができる。

上記のようにして河川に設置された土石流止め工Ａは、河川が常水量のときは、一般に、鋼製櫓２０の下部が河水に浸る程度であり、増水すると、鋼製櫓２０の頂部が流水から露出するか、あるいは没する程度となる。
この場合、鋼製ベッド１は複数本の鋼製杭１０が河床４０の深部に埋設されており、また、床材１１の上には大きな石や砂礫などが堆積されて締固めされているので、鋼製櫓２０に作用する流体力に対して鋼製ベッド１及びその上に堆積した石や砂礫の重みによって抵抗するため、土石流止め工Ａが滑ったり移動したりすることはない。

土石流が発生すると、鋼製櫓２０の上流側部材２１を通過した石や砂礫、流木などは、下流側部材２５の狭い間隔の横梁材２７によってせき止められて捕捉され、図８に示すように、鋼製ベッド１上に堆積する。
前述のように、鋼製ベッド１には比較的狭い間隔で床材１１が設けられているため、鋼製ベッド１上を覆う大きな石の上にさらに石や土石流が堆積し、遂には、図８に示すように、鋼製櫓２０の上部近傍に達するので、鋼製ベッド１にかかる重量が大幅に増大して土石流止め工Ａ全体の固定力が増強され、自然力を利用して河川における土石流止め工Ａが安定して固定される。
これにより、土石流止め工Ａの滑りや転倒が防止され、鋼製櫓２０によって土石や流木の下流側への流出が阻止されるので、河川の氾濫、家屋の倒壊や橋梁の流出を防止することができる。

常水量に戻ったときは、鋼製ベッド１及びその上流側に堆積した石や土砂、流木などを上流側から河床４０の位置まで取除いて元の状態に戻し、次の土石流の発生に備える。堆積した石や土砂、流木などは、鋼製ベッド１を足場とすることにより容易かつ安定した状態で除去することができる。

ところで、河川の幅が広い場合は、複数基の土石流止め工Ａを横方向（河川の流れ方向と直交する方向）に設置することがある。このような場合は、隣接する土石流止め工Ａの間隔を、予想される流入礫石の最大径の１．５倍以内とすることが望ましい。
このように設置することにより、隣接する土石流止め工Ａの間から流出する土石や土砂の量を抑制して捕捉することができる。

上記のように構成した本発明に係る土石流止め工Ａによれば、鋼製ベッド１の空間部に簀の子状等の床材１１を設けたことにより、河川に設置したときに鋼製ベッド１の上に石や砂礫が堆積されるので、その重量により常水時は勿論、土石流が発生しても滑ったり転倒したりすることがなく、安定して設置することができる。

また、このように構成したことにより、鋼製ベッド１の河川の流れ方向の長さを短くすることができ、さらに、従来鋼製杭に設けていた底面板や受圧フィンを省略することができてその長さを短くできるので、土石流止め工Ａ全体を小型化することができる。実施例によれば、特許文献１の従来の土石流止め具に比べて、鋼製ベッド１の長さを１５〜２０％程度短くすることができた。

このように鋼製ベッド１が小さくなり鋼製杭１０も短くなったため、施工にあたって、河床４０の床掘り穴４１の掘削量が少なくなって水処理が簡単になるばかりでなく、掘削した土砂の処理も容易になり、このため、掘削や埋戻しに要する作業工数が大幅に減って、工期を短縮し工費を低減することができる。

本発明の一実施の形態に係る土石流止め工の概要を示す斜視図である。 図１の側面図である。 図２の鋼製ベッドの上面図である。 図２の上流側からみた正面図である。 図２の下流側からみた背面図である。 図３の床材の他の例の斜視図である。 本発明に係る土石流止め具の施工例の説明図である。 河川の土石流が発生した場合の説明図である。

符号の説明

Ａ 土石流止め工、１ 鋼製ベッド、２ 鋼製枠、３ａ，３ｂ 側材、４ａ，４ｂ 連結材、５ 横材、６ 縦材、７ プレート（接合部）、１０ 鋼製杭、１１ 床材、２０ 鋼製櫓、２１ 上流側部材、２２ａ，２２ｂ、２６ａ，２６ｂ 柱材、２３，２７ 横梁材、２５ 下流側部材、３０ 継手口、３１ フランジ、４０ 河床、４１ 床掘り穴、４２ 杭穴。

Claims (7)

1. 鋼材からなる四角形の鋼製枠、及び該鋼製枠の下面に設けられた複数の鋼製杭からなる鋼製ベッドと、
   ２本の鋼製柱を有する門型状の上流側部材に、２本の鋼製柱の上下方向に複数の横梁材が設けられた梯子状の下流側部材の上端部が接合され、前記上流側部材の下端部が前記鋼製ベッドの上流側に接合され、前記下流側部材の下端部が前記鋼製ベッドの下流側端部に接合された側面ほぼ三角形状又は台形状の鋼製櫓とを有し、
   前記鋼製ベッドの鋼製枠の空間部に、床材により簀の子状又は格子状の床面を設けたことを特徴とする土石流止め工。
2. 前記鋼製ベッドの鋼製枠を構成する鋼材に、形鋼又は鋼管を用いたことを特徴とする請求項１記載の土石流止め工。
3. 前記鋼製櫓の鋼製柱及び横梁材に、鋼管又は形鋼を用いたことを特徴とする請求項１記載の土石流止め工。
4. 前記鋼製ベッドの床面を構成する床材に、形鋼若しくは鋼管又は穴明き鋼板を用いたことを特徴とする請求項１記載の土石流止め工。
5. 前記構成ベッドの床面を構成する床材を、鉄筋コンクリートで形成したことを特徴とする請求項１記載の土石流止め工。
6. 前記構成ベッド及び構成櫓を構成する部材を複数に分割し、プレート又はフランジによりボルト接合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の土石流止め工。
7. 工場等で製造された請求項１〜６のいずれかの土石流止め工を分解して設置現場に輸送する工程と、
   前記設置現場の河床に鋼製ベッドの外形より若干大きい床掘り穴及び杭穴を掘削する工程と、
   前記床掘り穴に前記分解した土石流止め工を搬入して組立てる工程と、
   前記杭穴及び床掘り穴を組立てられた土石流止め工の鋼製ベッドの下まで埋戻す工程と、
   前記鋼製ベッドに床材を取付ける工程と、
   前記床掘り穴を河床の位置まで埋戻す工程とを有することを特徴とする土石流止め工の施工方法。
   

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