JP2014234684A - 既設堰堤の補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】交通手段が不便な山間部のような場所でも資材の運搬が容易かつ短期間で堰堤の補強工事を行える既設堰堤の補強構造を提供する。
【解決手段】河川を横断して構築された既設堰堤の補強構造１であって、既設堰堤２に対して河川上流側に間隔をあけて配置された補強集合体３と、既設堰堤２と補強集合体３との間に充填された詰め材４とを備える。補強集合体４は、補強ユニット５が複数組み合わされて形成されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、山間部の河川において短期間の施工に好適な既設堰堤の補強構造に関する。

堰堤は、貯水、治水、砂防などの目的で、河川、渓谷のような山間部の比較的交通の便が悪い場所に構築される。このため、堰堤を構築する場合は、堰堤を構成する資材の運搬用道路等を確保する必要がある。

この資材の運搬用道路等の確保は、堰堤を新設する場合と比較して、既設堰堤の補強工事を行う場合の方が困難となる。その理由として、既設堰堤の補強工事を行う際には、通常堰堤の新設時の運搬用道路等が既に取り除かれているためである。また、仮にこの資材の運搬用道路が確保できた場合であっても、堰堤が山間部に作られることが多いため、当該道路の道幅も狭いことが多く、資材の運搬そのものにも制約がある。このため、既設堰堤の補強のための構造物としては、これを構成する資材の運搬が容易で現場での施工性に優れるものが望まれていた。

また堰堤の補強工事の際に利用されるコンクリート工法の場合には、コンクリートの粗面仕上げを行うチッピングや型枠の着脱等の工程が必要であり、また一度に打設できるコンクリートの量にも制限がある等、工期が長期化し施工面で改善の余地がある。

一方、山間部の堰堤に限らず、海岸沿いに設置される堤防では、ブロックを堤防の後背部から堤防の上部を覆うまで積み上げ、土砂を堤防斜面とブロックの間に充填する嵩上げ方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１２２３７３号公報

特許文献１の開示技術では、流水域に沿って構築され、下流側から上流側に向けて寄せられる津波等に対して嵩上げするためのものである。このため、河川を横断して構築される堰堤で、貯水、治水、砂防等の目的で、上流側から下流側に向けて流れる水や土砂の圧力を防ぐことを念頭においた技術ではない。

また堰堤は、山間部にある河川や渓谷等を横断して構築されるため、堰堤の補強工事は、水量の少ない乾季でなければ施工が困難となる。このため、堰堤の補強工事は、乾季の間の短期間に施工しなければならないという工期上の制約もある。この特許文献１の開示技術では、流水域に対して堤防の後背部からブロックを積み上げていくため、水量の少ない乾季を考慮する必要がなく施工期間の短縮化を図ることを目的としたものではない。このため、特許文献１の開示技術では、施工期間の短縮化の要請に応えることができない。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、交通手段が不便な山間部のような場所でも資材の運搬が容易かつ短期間で堰堤の補強工事を行える既設堰堤の補強構造を提供することにある。

本発明に係る既設堰堤の補強構造は、既設堰堤に対して河川の上流側に間隔をあけて配置された補強集合体と、既設堰堤と補強集合体との間に充填された詰め材とを備えるように構成する。

本願第１の発明は、河川を横断して構築された既設堰堤を補強するための既設堰堤の補強構造であって、既設堰堤に対して河川上流側に間隔をあけて配置された補強集合体と、既設堰堤と補強集合体との間に充填された詰め材とを備え、補強集合体は、補強ユニットが複数組み合わされて形成されることを特徴とする。

本願第２の発明は、第１の発明において、補強ユニットは、四隅に配置された柱材と、河川幅方向に隣り合う柱材間を連結する水平材と、河川流れ方向に隣り合う柱材間を連結する繋ぎ材と、柱材と水平材と繋ぎ材とで囲まれた空間の内部に充填された中詰め材とを備え、補強集合体は、補強ユニットが河川幅方向に複数連設され、河川流れ方向に一列又は複数列連設され、上下方向に一段又は複数段連設されることを特徴とする。

本願第３の発明は、第１の発明において、補強ユニットは、カゴ状の枠体で形成されたカゴ枠と、カゴ枠の内部に充填された中詰め材とを備え、補強集合体は、補強ユニットが河川幅方向に複数連設され、河川流れ方向に一列又は複数列連設され、上下方向に一段又は複数段連設されることを特徴とする。

本願第４の発明は、第２又は第３の発明において、補強集合体は、河川流れ方向の最下流側補強集合体の上端部が、河川流れ方向の最上流側補強集合体の上端部よりも高いことを特徴とする。

本願第５の発明は、第２又は第３の発明において、補強集合体は、河川流れ方向の最上流側補強集合体の上端部が、河川流れ方向の最下流側補強集合体の上端部よりも高いことを特徴とする。

本願第６の発明は、第４又は第５の発明において補強集合体のうち最上流側補強集合体と最下流側補強集合体との間に配置された補強ユニットは、最上流側補強集合体から最下流側補強集合体に向かって階段状又はスロープ状に連設されることを特徴とする。

本願第７の発明は、第１〜第６の発明のうちいずれか１の発明において、補強集合体の上端は、既設堰堤の上端よりも高いことを特徴とする。

本願第８の発明は、第１〜第７の発明のうちいずれか１の発明において、詰め材は、既設堰堤の上端の高さ以上充填されることを特徴とする。

本願第９の発明は、第２〜第８の発明のうちいずれか１の発明において、詰め材は、中詰め材と同一の材料であることを特徴とする。

本願第１０の発明は、第１〜第９の発明のうちいずれか１の発明において、詰め材は、水よりも比重が大きいことを特徴とする。

本願第１１の発明は、第１〜第１０の発明のうちいずれか１の発明において、詰め材は、上端部を覆うカバー材が設けられることを特徴とする。

第１の発明によれば、既設堰堤に対して河川の上流側に間隔をあけて配置された補強集合体と、既設堰堤と補強集合体との間に充填された詰め材とを備えることにより、既設堰堤を有効利用して、合理的に既設堰堤を補強することができる。

また既設堰堤の補強構造の全てを補強集合体で構成するのではなく、詰め材が既設堰堤と補強集合体との間に充填されている。これにより、既設堰堤の補強構造の一部を詰め材に代替することができ、既設堰堤の補強構造の構成を簡略化し、工期の短縮が可能となる。また補強集合体は、単体の補強ユニットを組み立てたものであるため、交通の便が悪い場所でも運搬が容易であり、更に工期の短縮が可能となる。

第２の発明によれば、補強ユニットが、柱材と、水平材と、繋ぎ材と、柱材と水平材と繋ぎ材とで囲まれた空間の内部に充填された中詰め材とを備えている。これにより、補強ユニット全体を一つの部材として製作する必要がない。即ち、補強ユニットを柱材、水平材、繋ぎ材、中詰め材の各部材に分解可能となる。このため、施工現場で各部材の組み立てが可能であり、第１の発明に比べて、更に各部材の運搬が容易となり、工期の短縮が可能となる。

第３の発明によれば、補強ユニットがカゴ状の枠体で構成されたカゴ枠と、カゴ枠の内部に充填された中詰め材とを備える。即ち、第２の発明と同様に、補強ユニットをカゴ枠の各枠体、中詰め材の各部材に分解可能となる。このため、施工現場で各部材の組み立てが可能であり、第１の発明に比べて、更に各部材の運搬が容易となり、工期の短縮が可能となる。

第４発明によれば、補強集合体の上流側は水圧による荷重や、補強集合体の下流側は詰め材の重力による荷重が負荷されることで、補強構造全体の安定性が保たれ、外部からの外力に十分耐えられる構造となる。そのため、補強ユニットの内部にある中詰め材が外側にはらもうとすることを抑えることができ、柱材、水平材、繋ぎ材及び各枠体の部材の断面サイズを縮小することができる。

第５の発明によれば、詰め材が既設堰堤と補強集合体との間に十分に充填されているため、補強集合体に詰め材の荷重が十分に加えられる。このため、既設堰堤の補強構造全体の安定性が保たれ、外部からの荷重に十分耐えられる構造となり、河川流れ方向の補強ユニット数を減らし、補強集合体のサイズを小さくできる。

第６の発明によれば、最上流側に配置された補強ユニットと最下流側に配置された補強ユニットの間に配置された補強ユニットが階段状又はスロープ状に連設されている。これにより、補強集合体の上方にある詰め材の重力による荷重を当該補強ユニットの上端の平面で受けることができ、より効率的に詰め材の重力による荷重を上方から補強集合体に伝えることができる。このため、既設堰堤の補強構造全体の安定性が保たれ、外部からの荷重に十分耐えられる構造となる。

第７の発明によれば、補強集合体の上端が、既設堰堤の上端よりも高いことより、貯水等の目的の利用に際し、既設堰堤の河川の上流側の嵩上げを行うことができる。

第８の発明によれば、詰め材が既設堰堤の上端の高さ以上の位置まで充填されていることより、既設堰堤と補強集合体と詰め材とを一体的な構造物として、既設堰堤の補強構造全体が安定する。

第９の発明によれば、詰め材が中詰め材と同一の材料であることより、材料を共通化できるため、第１〜第８の発明に比較して、更に工期の短縮が可能となり、施工性、経済性が向上する。

第１０の発明によれば、詰め材が水よりも比重が大きいことで、第１〜第９の発明に比較して、詰め材の重力に基づくより大きな荷重を補強集合体に伝えることができる。

特に第５の発明のように、最上流側の補強ユニットの上端部が最下流側の補強ユニットの上端部よりも高い場合には、補強集合体の上方にある詰め材が、水よりも大きな比重であるため、より大きな重力による荷重を上方から補強集合体に加えられており、第４の発明と比較して既設堰堤の補強構造が安定する。また、補強ユニットの各部材に中詰め材の圧力がかかっても、水よりも比重の大きい当該詰め材の反力を得ることで、中詰め材の外部への圧力を抑えることができるため、柱材、水平材、繋ぎ材又はカゴ枠の各部材の断面サイズを縮小することができる。更に、最上流側の補強ユニットが最下流側の補強ユニットよりも高く、最上流側の補強ユニットから最下流側の補強ユニットまで階段状又はスロープ状になっているため、補強集合体に詰め材が十分に荷重を加えて構造を安定化させるため、補強集合体の河川流れ方向のサイズをより小さくできる。

第１１の発明によれば、詰め材の上端部にカバー材を設けることで、上流側から補強集合体の上端を水が越流したときに、詰め材が削り取られることを防ぐことができる。

本発明を適用した既設堰堤の補強構造の第１実施形態の正面図である。 本発明を適用した既設堰堤の補強構造の図１のＡ−Ａ´側断面図である。 本発明を適用した既設堰堤の補強構造の図１のＢ−Ｂ´側断面図である。 本発明を適用した既設堰堤の補強構造の図１のＣの領域を拡大した斜視図である。 補強ユニットが自在枠である場合の内部の中詰め材を省略した骨組のみを示した斜視図である。 図６（ａ）は、補強ユニットとしてカゴ枠を適用した場合の中詰め材を省略した骨組のみの各部品の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の組み立て後の斜視図である。 本発明を適用した既設堰堤の補強構造における補強集合体の上端部から既設堰堤の越流部までの態様の変形例を示す斜視図である。 本発明を適用した既設堰堤の補強構造の第２実施形態の側断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る既設堰堤の補強構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。

第１実施形態

図１は、本発明を適用した既設堰堤の補強構造１の第１実施形態の正面図である。図２は、本発明を適用した既設堰堤の補強構造１の図１のＡ−Ａ´側断面図である。

図１、図２に示すように既設堰堤の補強構造１は、山間部の河川を横断して構築された既設堰堤２と、既設堰堤２に対して河川の上流側に間隔をあけて配置された補強集合体３と、既設堰堤２と補強集合体３との間に充填された詰め材４とを備えている。既設堰堤の補強構造１は、補強集合体３と詰め材４とにより、既設堰堤２の嵩上げを行う機能的な補強の役割と、既設堰堤２の構造物としての耐力を向上させる構造的な補強の役割を有している。

既設堰堤２は、河川の河川幅方向を横断するようにして河床９上に立設される堰堤本体２０と、既設堰堤２の上端部２１ａの河川幅方向の両側に設けられる袖部２１と、袖部２１間に位置し、袖部２１の上端部２１ａより上端部２２ａが低く構成される越流部２２とから構成される。この既設堰堤２は、貯水、治水、砂防等の目的に利用される堰堤に限らず、導流堤などであってもよい。

補強集合体３は、補強ユニット５が河川幅方向に複数連設され、河川流れ方向に一列又は複数列連設され、上下方向に一段又は複数段連設されて河床９上に形成される。

図３は、本発明を適用した既設堰堤の補強構造１の図１のＢ−Ｂ´側断面図である。図４は、本発明を適用した既設堰堤の補強構造１の図１のＣの領域を拡大した斜視図である。

図２〜図４に示す補強集合体３は、河川幅方向において上端部３ｂよりも上端部３ａが低く構成される。上端部３ａ及び上端部３ｂの高さは、既設堰堤２の袖部２１の上端部２１ａ及び越流部２２の上端部２２ａのそれぞれの高さに合わせている。

ここで、補強集合体３のうち、補強ユニット５が河川流れ方向の最上流側に配置された集合体を最上流側補強集合体３１とする。同様に、補強ユニット５が河川流れ方向の最下流側に配置された集合体を最下流側補強集合体３２とする。更に、補強ユニット５が最上流側補強集合体３１と最下流側補強集合体３２との間の中間に配置された集合体を中間補強集合体３３とする。また図２、図３に示す中間補強集合体３３は、最上流側補強集合体３１から最下流側補強集合体３２に向かって階段状に補強ユニット５が積み重ねられている。なお、図２に示す補強集合体３は、最上流側補強集合体３１の上端が、最下流側補強集合体３２の上端よりも高くなっている。

また最下流側補強集合体３２の上端部３２ａ、側面部３２ｂと、中間補強集合体３３の上端部３３ａ、側面部３３ｂと、最上流側補強集合体３１の側面部３１ｃとは、詰め材４と接触している。更に最上流側補強集合体３１の側面部３１ｂは、上流側の貯水のための水Ｗと接触している。

図４に示す補強ユニット５は、各種枠体により六面体状に形成された骨組５０と、骨組５０の内部の空間に充填された中詰め材５６とを備える。

図５は、補強ユニット５が自在枠である場合の内部の中詰め材５６を省略した骨組５０のみを示した斜視図である。

図５に示す骨組５０は、四隅に配置された柱材５１ａ〜５１ｄと、河川幅方向に隣り合う柱材５１ａ、５１ｂ間を連結する水平材５２ａ〜５２ｅと、河川幅方向に隣り合う柱材５１ｃ、５１ｄ間を連結する水平材５３ａ〜５３ｅと、河川流れ方向で、柱材５１ａ、５１ｂと柱材５１ｃ、５１ｄとの間を連結する繋ぎ材５４ａ〜５４ｅと、河川流れ方向で、柱材５１ａ、５１ｂの上部と柱材５１ｃ、５１ｄの下部とを傾斜して連結するブレース材５５ａ、５５ｂとから構成される。

柱材５１ａ〜５１ｄは、ウェブ部５１１の両端に一対のフランジ部５１２、５１３が連設されたＨ形鋼からなる。即ち、この柱材５１ａ〜５１ｄは、ウェブ部５１１、フランジ部５１２、５１３により囲まれてなる溝形鋼が形成されている。

水平材５２ａ〜５２ｅ、５３ａ〜５３ｅ、繋ぎ材５４ａ〜５４ｅ、ブレース材５５ａ、５５ｂは、溝形鋼であっても、角パイプであってもよい。また水平材５２、５３、繋ぎ材５４及びブレース材５５は、それぞれの上下方向の間隔及び数は、中詰め材５６を骨組５０の内部に充填できるものであれば、如何なるものであってもよい。更に柱材５１ａ〜５１ｄ、水平材５２、５３、繋ぎ材５４、ブレース材５５の位置、数、形状、大きさ、素材は、これに限定されることなく、補強ユニット５の剛性が確保されていれば、如何なるものであってもよい。なお柱材５１、水平材５２、５３、繋ぎ材５４、ブレース材５５の各部材の接合は、溶接でもボルト接合であってもよい。

図５に示す骨組５０は、河川幅方向から見て略台形状に形成されているが、これに限定されることなく、補強ユニット５における六面体状の各面の形状は、地形に合わせて、略平行四辺形、略長方形、略正方形のいずれの形状であってもよい。

中詰め材５６は、例えば、石、礫、土砂等である。この中詰め材５６は、補強ユニット５が重力式構造物として補強集合体３を組み立てたときに安定するために必要な重量を確保できればよく、現場施工時に発生した石や土砂等をそのまま使用してもよい。これにより、既設堰堤の補強構造１は、石や土砂等の残土処理費用の低減を図ることができる。しかし、中詰め材５６は、これに限定されることなくコンクリートやモルタル等であってもよい。また中詰め材５６は、現場で掘削された土砂やその土砂に一部のコンクリートやモルタル等を混ぜて形成されていてもよい。

なお、図２に示す補強集合体３は、補強ユニット５の骨組５０が複数積み上げられているが、一つひとつの補強ユニット５は分離可能に独立している。また、一つの補強ユニット５は、柱材５１、水平材５２、５３、繋ぎ材５４、ブレース材５５の各部材ごとに分離可能である。即ち、現場までは、柱材５１、水平材５２、５３、繋ぎ材５４、ブレース材５５の各部材ごとに運搬し、現場で骨組５０を製作し、その骨組５０に中詰め材５６を充填して、補強ユニット５を組み立ててもよい。更に、この補強ユニット５を複数積み上げて溶接やボルト等で一体化して補強集合体３としてもよい。しかし、補強集合体３は、これに限定されることなく、隣り合う補強ユニット５が溶接やボルト等で一体化されずに分離されたまま積み上げられていてもよい。また、上下に隣り合う補強ユニット５のうち、上側にある補強ユニット５の水平材５２ｅと下側にある補強ユニット５の水平材５２ａとが一の部材で構成されていてもよい。これは、水平材５２ａ、５２ｅに限らず他の水平材５２、５３、繋ぎ材５４、ブレース材５５においても同様に上下左右に隣り合う各部材が溶接やボルト等で一体化されていてもよく、一の部材で構成されていてもよい。

図５に示す補強ユニット５は、各柱材５１、各水平材５２、５３、各繋ぎ材５４、各ブレース材５５、中詰め材５６とで構成されることにより、補強ユニット５全体を一つの部材として製作する必要がない。これにより、柱材５１、水平材５２、５３、繋ぎ材５４、ブレース材５５、中詰め材５６と、それぞれの部材に補強ユニット５が分解可能となる。

補強ユニット５は、図５に示す骨組５０の代わりに図６に示すカゴ枠７を用いてもよい。図６（ａ）は、補強ユニットとしてカゴ枠７を適用した場合において内部の中詰め材を省略した骨組のみを示した各部品の斜視図であり、図６（ｂ）に示すカゴ枠７は、図６（ａ）に示す各部品を組み立てた後の斜視図である。

図６に示すカゴ枠７は、前面枠体７４と、前面枠体７４に対向させて設けられた後面枠体７６と、前面枠体７４と後面枠体７６との幅方向の端部に取り付けられた端部枠体７７と、梁材８２、８３、８４とを有する。カゴ枠７は、例えば、金属製である。しかし、カゴ枠７は、金属製に限定されることなく、中詰め材５６の重量を支える剛性が確保できれば、樹脂製等であってもよい。

前面枠体７４は、金属製の枠により格子状に形成された金網を断面Ｌ字形状に折り曲げて形成されたＬ形金網７１と、Ｌ形金網７１の幅方向の端部に取り付けられた前面枠７３とを有する。前面枠７３は、カゴ枠７の幅方向に延長された水平部７３ｄと、水平部７３ｄの両端で幅方向に略直交に曲げられた垂直部７３ａと、垂直部７３ａと奥行方向に略直交に曲げられた底部７３ｂと、底部７３ｂの先端にあるフック状の先端部７３ｃとを有する。

後面枠体７６は、金属製の枠により格子状に形成された金網を断面Ｌ字形状に折り曲げて形成されたＬ形金網７２と、Ｌ形金網７２の幅方向の端部に取り付けられた後面枠７５とを有する。後面枠７５は、垂直部７５ａと、垂直部７５ａと奥行方向に略直交に曲げられた底部７５ｂと、底部７５ｂの先端にあるフック状の先端部７５ｃとを有する。

端部枠体７７は、金属製の枠により格子状に形成された金網が平面状に形成された平面金網７９と、平面金網７９の上下方向の上端に取り付けられた上部枠７８と、平面金網７９の上下方向の下端に取り付けられた下部枠８１とから形成される。ここで、上部枠７８は、直線状の上部枠本体７８ｂと、上部枠本体７８ｂの奥行方向の両端にあるフック状の端部７８ａとから形成される。

梁材８２は、梁材本体８２ｂと、梁材本体８２ｂの奥行方向の両端にあるフック状の端部８２ａとから形成される。梁材８３は、梁材本体８３ｂと、梁材本体８３ｂの奥行方向の両端にあるフック状の端部８３ａとから形成される。梁材８４は、梁材本体８４ｂと、梁材本体８４ｂの奥行方向の両端にあるフック状の端部８４ａとから形成される。

カゴ枠７は、前面枠７３の底部７３ｂの先端部７３ｃを、後面枠７５の底部７５ｂの先端部７５ｃの貫通孔７５ｄに係合させてコ字形に組み立ててなる。またカゴ枠７は、端部枠体７７の上部枠７８の端部７８ａを、前面枠７３の垂直部７３ａと、後面枠７５の垂直部７５ａにそれぞれ取り付け、端部枠体７７の下部枠８１を、係合された先端部７３ｃ、７５ｃに取り付けてなる。またカゴ枠７は、梁材８４を、前面枠７３の垂直部７３ａと、後面枠７５の垂直部７５ａとの上下方向の略中央に取り付けると共に端部枠体７７の上下方向の略中央に取り付けてなる。更に、カゴ枠７は、梁材８２、８３を隣り合う２つの前面枠体７４の２つの前面枠７３の垂直部７３ａと、同様に隣り合う２つの後面枠体７６の２つの後面枠７５の垂直部７５ａとの上部と略中央にそれぞれ取り付けてなる。

カゴ枠７は、補強ユニット５がカゴ状の枠体で構成されており、骨組５０と同様に、カゴ枠７の各枠体が分解可能である。

なお、補強ユニット５は、上述の骨組５０やカゴ枠７に限定されることなく、上下方向に積み上げることができれば、テトラポットやコンクリートブロック等、如何なる形状、大きさ、素材のものであってもよい。

図２、図３に示す詰め材４は、詰め材本体４０と、詰め材本体４０の上端部４０ａ、４０ｂを覆うカバー材４１とにより構成される。ここで、図３、図６に示す上端部４０ａは、補強集合体３の上端部３ａから既設堰堤２の越流部２２までを繋ぐようにスロープ状に形成される。

詰め材本体４０は、中詰め材５６と同様に、例えば、石、礫、土砂等である。しかし、これに限定されることなく、コンクリートやモルタル等であってもよい。この詰め材本体４０は、補強集合体３を安定して河床９に立設させるために必要な重量を確保できれば、施工時に現場で発生した石や土砂をそのまま使用してもよい。これにより、既設堰堤の補強構造１は、施工時に現場で発生した石や土砂等の残土処理費用の低減を図ることができる。

カバー材４１は、図４に示すように、水流により詰め材４が浸食されること軽減するために設けられる。カバー材４１は、金属製パネル、コンクリートパネル、ポリ塩化ビニル等の樹脂シートであってもよい。カバー材４１は、水流による詰め材４の浸食を防ぐことができるものであれば、いかなる素材であってもよい。

次に、本発明を適用した既設堰堤の補強構造１の構築方法について図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。

先ず図２に示すように、既設堰堤２から間隔をあけて、河川を横断するように骨組５０又はカゴ枠７の内部に中詰め材５６を充填した補強ユニット５を河川幅方向に両岸まで連設する。それに加えて、補強ユニット５を上下方向及び河川流れ方向に最下流側補強集合体３２から中間補強集合体３３を経て最上流側補強集合体３１に向けて高くなるように階段状に積み上げて連設し、補強集合体３を構築する。このとき、図４に示すように、補強集合体３において、上端部３ａが、上端部３ｂよりも低く構築する。次に、既設堰堤２と補強集合体３の間に、図２に示すように詰め材４を既設堰堤２の高さ以上充填し、この詰め材４の上端部４０ａ、４０ｂにカバー材４１を取り付けることで既設堰堤の補強構造１が完成する。

図４に示す補強集合体３の上端部３ａから既設堰堤２の越流部２２までの上端部４０ａがスロープ状に形成されることにより、上流側から上端部３ａを越流して、流下してくる河川水や各種礫体等を越流部２２により下流側へ越流可能とすることができる。この補強集合体３の上端部３ａ、詰め材４の上端部４０ａ、既設堰堤２の越流部２２を設けることにより、流下する水を意図的に流すことができる。このため、既設堰堤の補強構造１における上端部３ａ、４０ａ、越流部２２以外のあらゆる箇所が水により浸食されることを防ぎ、既設堰堤の補強構造１の構造体が破壊されることを防ぐことができる。なお、図４に示す詰め材４の上端部４０ａは、スロープ状に形成されるが、これに限定されることなく、補強集合体３の上端部３ａが既設堰堤２の越流部２２より高ければ、階段状になっていてもよい。

既設堰堤２に対して河川の上流側に間隔をあけて配置された補強集合体３と、既設堰堤２と補強集合体３との間に充填された詰め材４とを備えることにより、既設堰堤２を有効利用して、合理的に既設堰堤２を補強することができる。

また既設堰堤の補強構造１の全てを補強集合体３で構成するのではなく、詰め材４が既設堰堤２と補強集合体３との間に充填されている。これにより、既設堰堤の補強構造１の一部を詰め材４に代替することができ、既設堰堤の補強構造１の構成を簡略化し、工期の短縮が可能となる。また補強集合体３は、単体の補強ユニット５を組み立てたものであるため、交通の便が悪い場所でも運搬が容易であり、更に工期の短縮が可能となる。

また補強ユニット５が、図４に示すように骨組５０と中詰め材５６とで構成される。更に、図５に示す骨組５０は、柱材５１と、水平材５２、５３と、繋ぎ材５４、ブレース材５５とを備える。これにより、補強ユニット５全体を一つの部材として製作する必要がない。即ち、補強ユニット５を柱材５１、水平材５２、５３、繋ぎ材５４、ブレース材５５、中詰め材５６の各部材に分解可能となる。このため、施工現場で各部材の組み立てが可能であり、更に各部材の運搬が容易となり、工期の短縮が可能となる。

この骨組５０を図６に示すカゴ状の枠体で形成されたカゴ枠７に代替することもできる。この場合には、補強ユニット５が、カゴ枠７と中詰め材５６とで構成される。カゴ枠７は、前面枠体７４と、後面枠体７６と、端部枠体７７と、梁材８２、８３、８４とを備える。即ち、補強ユニット５を、カゴ枠７の前面枠体７４、後面枠体７６、端部枠体７７、梁材８２、８３、８４、中詰め材５６の各部材に分解可能となる。このため、骨組５０と同様に施工現場で各部材の組み立てが可能であり、更に各部材の運搬が容易となり、工期の短縮が可能となる。

図２に示す最上流側補強集合体３１と最下流側補強集合体３２の間に配置された中間補強集合体３３は、各補強ユニット５が階段状又はスロープ状に連設されている。これにより、補強集合体３の上方にある詰め材４の重力による荷重を当該中間補強集合体３３の上端にある補強ユニット５の平面５ａ、５ｂで受けることができ、より効率的に詰め材４の重力による荷重を上方から補強集合体３に伝えることができる。このため、既設堰堤の補強構造１全体の安定性が保たれ、外部からの荷重に十分耐えられる構造となる。

補強集合体３の上端部３ａ、３ｂが、それぞれ既設堰堤の上端部２２ａ、２１ａよりも高いことより、貯水等の目的の利用に際し、既設堰堤２の河川の上流側の嵩上げを行うことができる。

詰め材４が、既設堰堤２と補強集合体３との間に十分に充填されているため、補強集合体３に詰め材４の荷重が十分に加えられる。このため、既設堰堤の補強構造１全体の安定性が保たれ、外部からの荷重に十分耐えられる構造となり、河川流れ方向の補強ユニット５の数を減らし、補強集合体３のサイズを小さくできる。

詰め材４が既設堰堤２の上端部２２ａ、２１ａの高さ以上の位置まで充填されていることより、既設堰堤２と補強集合体３と詰め材４とを一体的な構造物として、既設堰堤の補強構造１全体が安定する。

詰め材４が中詰め材５６と同一の材料であることより、材料を共通化できるため、更に工期の短縮が可能となり、施工性、経済性が向上する。

詰め材４が水よりも比重が大きいことで、詰め材４の重力に基づくより大きな荷重を補強集合体３に伝えることができる。

特に図２に示す最上流側補強集合体３１の上端部３１ａが最下流側補強集合体３２の上端部３２ａよりも高い場合には、補強集合体３の下流側では、詰め材４が石等であることより水よりも大きな比重であるため、より大きな重力による荷重を上方から補強集合体３に加えられており、既設堰堤の補強構造１がより安定する。また、補強ユニット５の各部材に中詰め材５６の圧力がかかっても、水よりも比重の大きい当該詰め材４の反力を得ることで、中詰め材５６の外部への圧力を抑えることができるため、骨組５０やカゴ枠７の各部材の断面サイズを縮小することができる。更に、最上流側補強集合体３１が最下流側補強集合体３２よりも高く、最上流側補強集合体３１から最下流側補強集合体３２まで階段状又はスロープ状になっているため、補強集合体３に詰め材４が十分に荷重を加えて構造を安定させるため、補強集合体３の河川流れ方向のサイズをより小さくできる。

詰め材本体４０の上端部４０ａ、４０ｂにカバー材４１を設けることで、上流側から補強集合体３の上端部３ａを水が越流したときに、詰め材本体４０が削り取られることを防ぐことができる。

また、本発明を適用した既設堰堤の補強構造１は、第１実施形態において、図７に示すように、補強集合体３の上端部３ａから既設堰堤２の越流部２２までの態様の変形例として、既設堰堤２の越流部２２よりも低い位置に貯水部２３を設けることもできる。

貯水部２３は、河川幅方向で略水平に形成される底面２３ａと、河川幅方向で底面２３ａの両端から上方に向けて形成される両側面２３ｂとを備え、底面２３ａ及び両側面２３ｂにカバー材４１が設けられる。このとき、貯水部２３は、補強集合体３の上端部３ａや既設堰堤２の越流部２２よりも低い位置で、河川の水を貯留させるものとなる。

これにより、本発明を適用した既設堰堤の補強構造１は、補強集合体３の上端部３ａから落下する河川の流水を、貯水部２３に貯留された水で受け止めて減勢させた上で、既設堰堤２の越流部２２から既設堰堤２の下流側に流出させることが可能となる。

第２実施形態

次に、補強集合体の最上流側補強集合体３１よりも最下流側補強集合体３２の高さを高くした既設堰堤の補強構造１´の構成について図８を参照しながら詳細に説明する。

図８は、本発明を適用した既設堰堤の補強構造１´の第２実施形態の側断面図である。

ここで、既設堰堤の補強構造１´は、山間部の河川を横断して構築された既設堰堤２´と、既設堰堤２´に対して河川の上流側に間隔をあけて配置された補強集合体３´と、既設堰堤２´と補強集合体３´との間に充填された詰め材４´とを備えている。

既設堰堤２´、補強ユニット５´、詰め材４´の構成は、既設堰堤の補強構造１と同様である。このため、各構成の説明は、第１実施形態の構成を引用することにより説明は省略する。

補強集合体３´は、補強ユニット５´が河川幅方向に複数連設され、河川流れ方向に一列又は複数列連設され、上下方向に一段又は複数段連設されて河床９上に形成される。

ここで、補強集合体３´のうち、補強ユニット５´が河川流れ方向の最上流側に配置された集合体を最上流側補強集合体３１´とする。同様に、補強ユニット５´が河川流れ方向の最下流側に配置された集合体を最下流側補強集合体３２´とする。更に、補強ユニット５´が最上流側補強集合体３１´と最下流側補強集合体３２´との間の中間に配置された集合体を中間補強集合体３３´とする。また図８に示す中間補強集合体３３´は、最上流側補強集合体３１´から最下流側補強集合体３２´に向かって階段状に補強ユニット５´が積み重ねられている。なお、図８に示す補強集合体３´は、最下流側補強集合体３２´の上端が、最上流側補強集合体３１´の上端よりも高くなっている。

また、最下流側補強集合体３２´の側面部３２ｂ´は、詰め材４と接触している。更に中間補強集合体３３の上端部３３ａ´、側面部３３ｂ´と、最上流側補強集合体３１の側面部３１ｂ´、最上流側補強集合体３１の側面部３１ｂは、上流側の貯水のための水Ｗ´と接触している。

次に、本発明を適用した既設堰堤の補強構造１´の構築方法について図８を参照しながら詳細に説明する。

既設堰堤の補強構造１´の構築方法は、既設堰堤２´から間隔をあけて、河川を横断するように骨組５０又はカゴ枠７の内部に中詰め材５６を充填した補強ユニット５´を河川幅方向に両岸まで連設する。それに加えて、補強ユニット５´を上下方向及び河川流れ方向に最上流側補強集合体３１´から中間補強集合体３３´を経て最下流側補強集合体３２´に向けて高くなるように階段状又はスロープ状に連設して、補強集合体３´を構築する。既設堰堤の補強構造１´における他の部分の構築方法は、第１実施形態の構築方法と同様であるため、既設堰堤の補強構造１の構築方法の説明を引用することにより省略する。

既設堰堤の補強構造１´は、補強集合体３の上流側は水圧による荷重や、補強集合体３の下流側は詰め材４の重力による荷重が負荷されることで、補強構造全体の安定性が保たれ、外部からの外力に十分耐えられる構造となる。そのため、補強ユニット５の内部にある中詰め材５６が外側にはらもうとすることを抑えることができ、柱材５１、水平材５２、５３、繋ぎ材５４、ブレース材５５及び各枠体７４、７６、７７の部材の断面サイズを縮小することができる。

この既設堰堤の補強構造１´は、既設堰堤の補強構造１のように、詰め材４´の重量による荷重と中間補強集合体３３´の上方にある水圧による荷重によって押さえている。しかし、それ以外の点について既設堰堤の補強構造１´は、既設堰堤の補強構造１の構成と同様であるため、既設堰堤の補強構造１と同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたって具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

１、１´ 既設堰堤の補強構造
２、２´ 既設堰堤
２ａ、３ａ、５ａ、３ｂ、２１ａ、３１ａ、４０ａ、４０ｂ 上端部
３、３´ 補強集合体
４、４´ 詰め材
５、５´ 補強ユニット
５ｃ、５ｅ´３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３３ｂ 側面部
７ カゴ枠
９、９´ 河床
２０、２０´ 堰堤本体
２１、２１´ 袖部
２２、２２´ 越流部
２３ 貯水部
３１、３１´ 最上流側補強集合体
３２、３２´ 最下流側補強集合体
３３、３３´ 中間補強集合体
４０ 詰め材本体
４１ カバー材
５０ 骨組
５１、５１ａ 柱材
５２、５２ａ、５３、５３ａ 水平材
５４、５４ａ 繋ぎ材
５５、５５ａ ブレース材
５６、５６´ 中詰め材
７１、７２ Ｌ形金網
７３ 前面枠
７３ａ、７５ａ 垂直部
７３ｂ、７５ｂ 底部
７３ｃ、７５ｃ 先端部
７４ 前面枠体
７５ 後面枠
７５ｄ 貫通孔
７６ 後面枠体
７７ 端部枠体
７８ 上部枠
７８ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ 端部
７８ｂ 上部枠本体
８１ 下部枠
８２ｂ、８３ｂ、８４ｂ 梁材本体

Claims (11)

1. 河川を横断して構築された既設堰堤の補強構造であって、
   前記既設堰堤に対して前記河川の上流側に間隔をあけて配置された補強集合体と、
   前記既設堰堤と前記補強集合体との間に充填された詰め材とを備え、
   前記補強集合体は、補強ユニットが複数組み合わされて形成されること
   を特徴とする既設堰堤の補強構造。
2. 前記補強ユニットは、四隅に配置された柱材と、前記河川の幅方向に隣り合う前記柱材間を連結する水平材と、前記河川の流れ方向に隣り合う前記柱材間を連結する繋ぎ材と、前記柱材と前記水平材と前記繋ぎ材とで囲まれた空間の内部に充填された中詰め材とを備え、
   前記補強集合体は、前記補強ユニットが前記河川の幅方向に複数連設され、前記河川の流れ方向に一列又は複数列連設され、上下方向に一段又は複数段連設されること
   を特徴とする請求項１記載の既設堰堤の補強構造。
3. 前記補強ユニットは、カゴ状の枠体で形成されたカゴ枠と、前記カゴ枠の内部に充填された中詰め材とを備え、
   前記補強集合体は、前記補強ユニットが前記河川の幅方向に複数連設され、前記河川の流れ方向に一列又は複数列連設され、上下方向に一段又は複数段連設されること
   を特徴とする請求項１記載の既設堰堤の補強構造。
4. 前記補強集合体は、前記河川の流れ方向の最下流側補強集合体の上端部が、前記河川の流れ方向の最上流側補強集合体の上端部よりも高いこと
   を特徴とする請求項２又は３記載の既設堰堤の補強構造。
5. 前記補強集合体は、前記河川の流れ方向の最上流側補強集合体の上端部が、前記河川の流れ方向の最下流側補強集合体の上端部よりも高いこと
   を特徴とする請求項２又は３記載の既設堰堤の補強構造。
6. 前記補強集合体のうち前記最上流側補強集合体と前記最下流側補強集合体との間に配置された前記補強ユニットは、前記最上流側補強集合体から前記最下流側補強集合体に向かって階段状又はスロープ状に連設されること
   を特徴とする請求項４又は５記載の既設堰堤の補強構造。
7. 前記補強集合体の上端部は、前記既設堰堤の上端部よりも高いこと
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の既設堰堤の補強構造。
8. 前記詰め材は、前記既設堰堤の上端部の高さ以上充填されること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の既設堰堤の補強構造。
9. 前記詰め材は、前記中詰め材と同一の材料であること
   を特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の既設堰堤の補強構造。
10. 前記詰め材は、水よりも比重が大きいこと
    を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の既設堰堤の補強構造。
11. 前記詰め材は、上端部を覆うカバー材が設けられること
    を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の既設堰堤の補強構造。