JP2008169630A - 砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造及びその構築工法 - Google Patents

Abstract

【課題】砂防・治山用の鋼製枠えん堤において、土石流等の衝撃力により同鋼製枠えん堤が破損することを防止する緩衝構造及びその構築工法を提供する。
【解決手段】鋼製枠えん堤の上流側に、同えん堤から離れた位置の地盤に土台コンクリートが設けられ、土台コンクリート上に外壁が土石流及び流木等による衝撃を受ける前記えん堤の上流側壁面を覆うように設置され、前記外壁とえん堤の上流側壁面との間に緩衝性能を有する充填材が充填されて成る。
【選択図】 図１

Description

この発明は、砂防・治山用の鋼製枠えん堤において、土石流等の衝撃力により同鋼製枠えん堤が破損することを防止する目的で設置する緩衝構造及びその構築工法に関する。

従来から、鋼製枠えん堤は、コンクリート構造のえん堤に比して、施工が簡単で工期が短縮されることから、緊急性を要する箇所、コンクリートの運搬困難な場所や地滑り地帯に構築して好適に実施されている。下記の特許文献１及び２には、鋼製枠えん堤であって、土石流に対する衝撃吸収力を付与するために鋼製枠えん堤の上流側に緩衝材をあらかじめ取り付けた技術が記載されている。

ところで、本出願人が出願した特許文献３には、コンクリートダムの上流側に鋼製矢板で成る外壁を構築し、同ダムの上流側壁面と前記外壁との間へ充填材を充填して成る緩衝構造を構築して、大規模な土石流にも十分な衝撃吸収力を有する緩衝構造が開示されている。
特開２００３−３２８３４１号公報 特開２００４−４４２７８号公報 特開２００５−３２５５６４号公報

上記特許文献１及び２の鋼製枠えん堤には、川上から流れてくる土石流が衝突した際の衝撃力を緩衝するために、鋼製枠えん堤の壁面に鋼管若しくは間伐材を取り付けている。しかし、緩衝材をパネル化しているが故に、不同沈下等により変位、変形した既設の鋼製枠えん堤への取り付けが困難となる。また、衝撃吸収能力も、鋼管若しくは間伐材の衝撃吸収の許容範囲内に制限され、大規模な土石流に対しては、えん堤自体の損傷は免れ得ないものである。

特許文献３の緩衝構造は、そもそもコンクリート構造のように、変位、変形を起こさない剛構造のコンクリートダムに適応される内容であり、緩衝構造の設置前は勿論のこと設置後もダムが不同沈下をおこさない前提での緩衝構造である。

本発明の目的は、鋼製枠えん堤の大規模な土石流による破損を防ぐことであり、新設の鋼製枠えん堤は勿論のこと、不同沈下により変形した既設の鋼製枠えん堤、及び緩衝構造を設置した後、更に不同沈下を起こす虞のある鋼製枠えん堤にも適用できる、砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造及びその構築工法を提供することである。

上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造は、
砂防、治山用鋼製枠えん堤の上流側壁面を土石流や流木等による衝撃から緩和、吸収する緩衝構造であって、
前記鋼製枠えん堤の上流側に、同えん堤から離れた位置の地盤に土台コンクリートが設けられ、前記土台コンクリート上に、外壁が、土石流及び流木等による衝撃を受ける前記えん堤の上流側壁面を覆うように設置され、前記外壁とえん堤の上流側壁面との間に緩衝性能を有する充填材が充填されて成ることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造において、
鋼製枠えん堤の上流側壁面に腹起材を固定し、前記外壁の下流側面に腹起材を固定し、両者の腹起材をアンカー材及び連結材で結合したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造において、
充填材の充填構造は、外壁に仕切られた中の下流側部分に土砂が、上流側部分にソイルセメントが充填された構造であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造において、
連結材は、その長さを調節するカプラーを備えていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した砂防・治山用の鋼製枠えん堤の緩衝構造の構築工法において、
鋼製枠えん堤の上流側に設けた土台コンクリートに溝形状の基礎梁を固定し、その上に柱材とサポート材及び腹起材を設置し、前記基礎梁の上に、高さが異なる鋼製矢板を交互の配置に連結して立て、これを前記柱材とサポート材及び腹起材によって支持させ、前記外壁と鋼製枠えん堤の壁面との間に充填材を背の低い鋼製矢板の上端レベルまで充填し、締め固めた後に、その頂面にアンカー材および連結材を設置し、再び鋼製矢板を立て、充填材を充填し、締め固めてアンカー材を設置する工程を段階的に繰り返し、最終の外壁頂部に堤冠材を設置し、充填材の上面へ天端保護材を設けることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造において、
前記鋼製枠えん堤が、既設の構築物であり、前記緩衝構造が新設の構築物であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造の構築工法において、
前記鋼製枠えん堤が、既設の構築物であり、前記緩衝構造が新設の構築物であることを特徴とする。

請求項１〜７に記載した発明に係る砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造及びその構築工法は、以下の効果を奏する。
砂防、治山用の鋼製枠えん堤の上流側壁面を土石流や流木等による衝撃から緩和するべく、前記鋼製枠えん堤の上流側の地盤上に外壁を鋼製枠えん堤の上流側壁面を覆うように設置し、前記外壁とえん堤の上流側壁面との間に充填材を充填した構成であるので、コンクリートダムに比して比較的簡易に構築される鋼製枠えん堤を大規模な土石流の大きな衝撃力から緩和できる。また、鋼製枠えん堤に一体的に付設する構成としたので、鋼製枠えん堤の補強効果と延命効果を期待できる。のみならず、既設の鋼製枠えん堤などの老朽化した鋼製枠えん堤に実施して補強することができる。

また、鋼製枠えん堤の上流側壁面に腹起材を固定し、前記外壁の下流側面に腹起材を固定し、両者の腹起材をカプラーを備えた連結材できっちり結合するので、充填材を充填する際に外壁が外にはらむことを防止すると共に、不同沈下による既設の鋼製枠えん堤の形状が変形している場合でも、カプラーにより変形に応じて自在に精度良く対応でき、外壁を真っ直ぐに設置することができ、既設の鋼製枠えん堤とりわけ本発明の緩衝構造を設置した後、更に不同沈下を起こす虞のある鋼製枠えん堤において積極的に実施できる。

本発明の充填構造は、外壁と鋼製枠えん堤の上流側壁面との間の下流側部分に土砂を充填し、上流側部分にはソイルセメントを充填して固める構造としたので、上流側の緩和、緩衝性能を向上することができるし、外壁から充填材が外に漏れ出ることを防止できる。

本発明は、砂防、治山用の鋼製枠えん堤の上流側壁面１０を土石流や流木等による衝撃から緩和、吸収する緩衝構造である。
前記鋼製枠えん堤１の上流側Ｆに、同えん堤１から離れた位置の地盤に土台コンクリート２が設けられ、前記土台コンクリート２の上に、外壁３が、土石流及び流木等による衝撃を受ける前記えん堤１の上流側壁面１０を覆うように設置され、前記外壁３とえん堤１の上流側壁面１０との間に緩衝性能を有する充填材が充填されて成る。

以下、本発明に係る砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造及びその構築工法の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明は、砂防・治山用の鋼製枠えん堤１の上流側壁面１０に構築して、土石流や流木等による衝撃力を緩和、吸収させる緩衝構造を得るために実施される。前記鋼製枠えん堤１は、既設の構築物であり前記緩衝構造が新設の構築物として好適に実施される。勿論、鋼製枠えん堤１も新設の構築物とする場合においても実施できる。
図１に示すように、本発明の緩衝構造は、衝撃力が作用する鋼製枠えん堤１の上流側Ｆに、設けられるものであり、その上流側壁面１０の全面が覆われるように構築されることが好ましい。図示例では、えん堤１の左右端を緩衝構造により覆っていないが如くに表しているが、実際は緩衝構造の左右端は地山に覆われており、同えん堤１の上流側壁面１０の全面を覆っている形状であることを付言する。なお、鋼製枠えん堤１の構築に関する説明は省略し、以下に緩衝構造及びその構築工法についてのみ説明する。

本発明の緩衝構造は、図２の側面図に示すように、鋼製枠えん堤１の上流側Ｆに、同えん堤１から離れた地盤に土台コンクリート２が設置されている。
前記土台コンクリート２上には、詳しくは図３に示したように、外壁３が垂直方向に設置される。同外壁３は垂直方向のみならず現場の状況に対応させて勾配をつけて設置することも好適に実施される。外壁３は上述したように土石流及び流木等による衝撃を受ける前記えん堤１の上流側壁面１０を全て覆うように（図１参照）構築される。勿論、部分的な補強を主目的とする場合においては必ずしも全面を覆う構造とする必要はない。

以下に、本発明の緩衝構造の構築工法について図２〜８を用いて具体的に説明する。図４は、鋼製矢板３０ａ及び３０ｂで組み立てた外壁３の完成状態を部分的に示している。図５と図６は、土台コンクリート２の上に前記外壁３の第一段目の組み立てを行った状態を示している。
土台コンクリート２の上端面の上流側Ｆの位置に鋼製矢板３０ａ、３０ｂの下端を挿入でき且つその位置を定める上向きに開口した溝形状の基礎梁６を、上流側壁面１０の長手方向に一連に配置する。
前記基礎梁６には直交する配置にアンカー金具５を複数本接合してあり、土台コンクリート２に予め用意しておいた打込み式アンカーボルト４を利用して前記アンカー金具５を固定し、ひいては基礎梁６を固定する。前記基礎梁６の溝内へ挿入して垂直に立てた柱材７に、下端を前記アンカー金具５とボルト止め等の手段で結合した斜めサポート材８の上部が交わり、その交差箇所をボルトで結合して固定される。柱材７にはアングル材等が使用される。前記柱材７を基礎梁６の長手方向に数ｍおきに立てて、各々サポート材８で支持させ、各柱材７に沿って内側に、第一段目及び第二段目の腹起材９ａ、９ｂをそれぞれ水平方向に配置し、ボルト止め等の手段で結合して前記柱材７と架設、支持させる。第一段目及び第二段目の腹起材９ａ、９ｂはアングル材を使用する。図３中の符号９０は腹起材同士の接続金物を指している。

次に、前記基礎梁６の上に、高さが異なる第一段目の鋼製矢板３０ａと３０ｂを相互の配置に連結して組み立てる。鋼製矢板としては、モジュール長さ寸法（以下、標準モジュール長さと云う＝長さ１ｍ、幅寸は３５５ｍｍ、厚さ４〜６ｍｍ）の標準鋼製矢板３０ａと、約１／２モジュール寸法（長さ約５０ｃｍ、幅寸及び厚さは同じ）の短いハーフ鋼製矢板３０ｂの２種類を使用する。

標準鋼製矢板３０ａとハーフ鋼製矢板３０ｂは、各々の下端をそれぞれ土台コンクリート２上の基礎梁６の溝内へ挿入され、互い違いに段違い状の千鳥状配置で配置される。隣接する鋼矢板同士はその両側縁に有するグリップ形状のスライドジョイント部Ｊ（図７を参照）を接合して前記柱材７に沿って建て込む。図中のハーフ鋼製矢板３０ｂは、第一段目の腹起材９ａとボルト止め等の手段で結合される。標準鋼製矢板３０ａは、第一段目及び第二段目の腹起材９ａ、９ｂのいずれとも結合しない。鋼製矢板の建て込み時にスライドジョイント部Ｊに必要な自由度を残すためである。
なお、ハーフ鋼製矢板３０ｂは予め、基礎梁６を土台コンクリートに設置する前に、溝内へ溶接固定しておいてもよい。

前記ハーフ鋼製矢板３０ｂの上縁に標準鋼製矢板３０ａがもう一枚建て込まれ、これを第二段目の腹起材９ｂとボルト接合して第一段目が構築される。第一段目以降の外壁３の組み立ては標準鋼製矢板３０ａで行う。最終段階では再びハーフ鋼製矢板３０ｂを使用して外壁３の組み立てが行われ、頂部が一直線上に形成されている。

第一段目の組み立てを完成した外壁３と鋼製枠えん堤１の上流側壁面１０との間に、緩衝性能を有する充填材を充填する。
充填材の充填構造としては、図３に細事したように、外壁３に仕切られた中の下流側部分Ｂに現地発生土やクラッシャーラン等の土砂を充填し、上流側部分Ａにソイルセメントが充填されて成る構造である（請求項３記載の発明）。

充填材を外壁３の内側へ充填する作業は、第一段目の腹起材９ａの位置を少し超える垂直高さＬのレベルまでを、複数層に区分して段階的に進める（図５、図６参照）。その理由は、充填材を小分けした層厚に充填し、その層毎の充填材を振動ローラー等で締め固めると効率的だからである。

充填作業が垂直高さＬのレベルに達した段階で、締め固めた充填材の頂面にアンカー材１１を設置する。即ち、一段目の腹起材９ａに予め溶接接合した取付用孔を設けたプレート１２の同孔へアンカー材１１の一端を引っ掛けて止める。このアンカー材１１は外壁３の自立支持及び形状保持機能を担う。前記アンカー材１１は、その両端部がＵ字形状に折り返されて、前記取付用孔へ掛け止め、且つ後述する鋼製枠えん堤１から伸びる連結材１７の端部と結合可能な形状とされている。

次に、対する鋼製枠えん堤１の上流側壁面１０の鋼製枠１３から伸びる連結材１７の構成について説明する。図３及び図８に示すように、鋼製枠１３の上下方向に金具１４が複数溶接され、当該金具１４に腹起材である角形鋼管１５が、掛け渡され溶接して取り付けられている。

前記角形鋼管１５の上面（又は下面）に、予め溶接接合した取付用孔を設けたプレート１６には、その孔へ連結材１７の一端が引っ掛けて止める等の手法で設置されている。そして、上述した外壁３の腹起材９ａに取り付けられたアンカー材１１と鋼製枠１３から伸びる連結材１７とをそれぞれのＵ字形状とする先端部で掛け止めて結合して連結する。因みに前記連結材１７には、その左右の長さを調節可能なカプラー１８が介されている。
前記外壁３は鋼製枠えん堤１の鋼製枠１３と連結されているため、充填材の側圧により同外壁３が外側へ撓むことを防止できると共に、不同沈下による既設の鋼製枠えん堤１の形状が変形している場合においても、前記カプラー１８により変形に応じて自在に調節して外壁位置を真っ直ぐに設置することができる。

図示例では鋼製枠１３からの連結材１７と外壁３からのアンカー材１１とを結合したものを示したが、この限りではなく前記両者をわたす一本の連結材として実施することもできる。その際、充填構造はソイルセメントのみとし、カプラー１８を取り付けていることが好ましい。

そして、二段目の腹起材９ｂ、角形鋼管１５に近いレベルまで充填材が充填されアンカー材１１、連結材１７を設置されることが繰り返される。
鋼製矢板の第２段目以降についても、標準鋼製矢板３０ａが順次上下左右方向に継ぎ足され、その内側に腹起材９ｃ、角形鋼管１５が固定され、充填材の充填作業が行われ、締め固めてアンカー材１１、連結材１７を設置する工程を段階的に繰り返して緩衝構造が構築されている。その高さは例えば７ｍ程である。

外壁３の頂部に関しては、図３に示したように、１／２長さのハーフ鋼製矢板３０ｂを背の低い列（図４参照）へ建て込こんで、上縁を水平方向に一直線上に揃え、その上縁部の上にアングル材等を使用した堤冠材１９を取り付けている。

前段階で締め固めた充填材の上面には天端保護材２０で蓋をする如く設置して緩衝構造を完成する（図２参照）。前記天端保護材２０はコンクリートでも良いし、コンクリート成型品でもよい。当該緩衝構造が土石流等の強い衝撃を受けた時、充填材が溢れ出るのを防ぎ、充填材（ソイルセメント及び土砂など）の安定化が図られるものであればよい。

上記のように緩衝構造を鋼製枠えん堤１の上流側壁面１０に構築すると、大規模な土石流が生じても、先ずは外壁３へ衝突し、次いで外壁３に囲まれた充填材の上流側部分Ａのソイルセメントのクッション効果で衝撃力を緩和し吸収するので、緩衝構造の崩壊を可久的に阻止され、更にはえん堤１の損傷を防止することができ、砂防効果を十分に発揮する。特に鋼製矢板を外壁材として使用すると、鋼製矢板自体が土石流の衝突によって変形するので衝撃力を効果的に吸収する。加えて、充填材が経年による性能の変化や材質劣化等の問題が殆どないため緩衝性能を長期に亘り安定して期待できるのである。

以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変形、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のため付言する。

本発明に係る既設の砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造の一実施例を示した図である。 図１の側面図を示した。 緩衝構造の拡大側面図を示した。 鋼製矢板による外壁の構造を示した斜視図である。 鋼製矢板による外壁を一段目まで組み立てた状況を示す側面図である。 鋼製矢板による外壁を一段目まで組み立てた状況を示す正面図である。 鋼製矢板による外壁の組み立てを示す平面図である。 鋼製枠えん堤の鋼製枠に金具、角形鋼管及び連結材を取り付けた状況を示す拡大図である。

符号の説明

１ 鋼製枠えん堤
２ 土台コンクリート
３ 外壁
３０ａ、３０ｂ 鋼製矢板
６ 基礎梁
７ 柱材
８ サポート材
９ 腹起材
１１ アンカー材
１４ 金具
１７ 連結材
１８ カプラー
１９ 堤冠材
２０ 天端保護材

Claims (7)

1. 砂防、治山用鋼製枠えん堤の上流側壁面を土石流や流木等による衝撃から緩和、吸収する緩衝構造であって、
   前記鋼製枠えん堤の上流側に、同えん堤から離れた位置の地盤に土台コンクリートが設けられ、前記土台コンクリート上に、外壁が、土石流及び流木等による衝撃を受ける前記えん堤の上流側壁面を覆うように設置され、前記外壁とえん堤の上流側壁面との間に緩衝性能を有する充填材が充填されて成ることを特徴とする、砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造。
2. 鋼製枠えん堤の上流側壁面に腹起材を固定し、前記外壁の下流側面に腹起材を固定し、両者の腹起材をアンカー材および連結材で結合したことを特徴とする、請求項１に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造。
3. 充填材の充填構造は、外壁に仕切られた中の下流側部分に土砂が、上流側部分にソイルセメントが充填された構造であることを特徴とする、請求項１又は２に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造。
4. 連結材は、その長さを調節するカプラーを備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造。
5. 鋼製枠えん堤の上流側に設けた土台コンクリートに溝形状の基礎梁を固定し、その上に柱材とサポート材及び腹起材を設置し、前記基礎梁の上に、高さが異なる鋼製矢板を交互の配置に連結して立て、これを前記柱材とサポート材及び腹起材によって支持させ、前記外壁と鋼製枠えん堤の壁面との間に充填材を背の低い鋼製矢板の上端レベルまで充填し締め固めた後に、その頂面にアンカー材および連結材を設置し、再び鋼製矢板を立て、充填材を充填し、締め固めてアンカー材を設置する工程を段階的に繰り返し、最終の外壁頂部に堤冠材を設置し、充填材の上面へ天端保護材を設けることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造の構築工法。
6. 鋼製枠えん堤が、既設の構築物であり、緩衝構造が新設の構築物であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造。
7. 鋼製枠えん堤が、既設の構築物であり、緩衝構造は新設の構築物であることを特徴とする、請求項５に記載した砂防・治山用鋼製枠えん堤の緩衝構造の構築工法。

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