JP3986053B2 - 間伐材による緩衝構造を有する鋼製枠構造体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明に属する技術分野】
この発明は、土石流等の衝撃荷重の発生する区域における砂防ダム等に適用して好適な鋼製枠構造体に関し、特に鋼製枠構造体の緩衝構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、多数の柱材と左右方向の水平材と前後方向の奥行材とをボルト接合により連結して組み立てた立方格子状の鋼製枠を骨組みとし、鋼製枠の前後面にスクリーン材を取り付け、内部に中詰め材を充填して砂防ダム等の鋼製枠ダムを構築することが行なわれている。
【０００３】
鋼製枠ダムは、コンクリート構造ダムと比較して、施工が容易で、工期が短縮され、施工費も安く済み、また、透水性がある点で優れている。さらに、細分化した各部材をボルトで結合して成り立つ構造なので、緊急性を要する箇所、あるいはコンクリート運搬の困難な箇所・地盤条件の悪い箇所・地すべり帯等の鋼製枠構造でしか設置できない箇所に砂防ダムを構築するには最適である。
しかし、鋼製枠ダムは、ボルト接合構造の鋼製枠を骨組みとするものなので、衝撃荷重に対しては強度が不十分であるとの理由により、土石流等の衝撃荷重の発生する区域に構築する砂防ダムとしては適さないと、一般に見なされている。
【０００４】
このため、土石流等の衝撃荷重の発生する区域の砂防ダムとして鋼製枠ダムを構築する場合には、鋼製枠ダムの上流面に緩衝構造を設けることが必要となる。
そのような緩衝構造を設けた鋼製枠ダムとして、図１３に示すように、鋼製枠ダム本体４１の上流面に、多孔質材料や気泡モルタルや発泡樹脂からなる緩衝壁４２を設けた鋼製枠ダム４０が提案されている（特開２０００−１４４６９２号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の鋼製枠ダム４０では、緩衝壁４２が上流面に設けられているので、鋼製枠ダム本体４１の損傷を防止することができる。
しかし、鋼製枠ダム本体４１の上流面に壁（緩衝壁４２）を設置すると、鋼製枠ダムの特長である透水性が損なわれるという問題がある。また、多孔質材料や気泡モルタルや発泡樹脂からなる緩衝壁４２は、鋼製枠を構成する柱材等の各部材と比べて大形なものとなり運搬が簡単でなく、かつ製造も簡単でないので、緊急性を要する箇所あるいは鋼製枠構造でしか設置できない箇所に構築する砂防ダムには不適当である。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、土石流等の衝撃荷重が発生する区域に構築する砂防ダム等に適用して好適な鋼製枠構造体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、多数の柱材と左右方向の水平材と前後方向の奥行材とをボルト接合により連結して組み立てた立方格子状の鋼製枠の少なくとも前後面に複数本のスクリーン材を間隔をあけて取り付け、内部に中詰め材を充填して構築した、前面側から土石流等の衝撃荷重を受ける場合のある鋼製枠ダムとしての鋼製枠構造体であって、
前記鋼製枠の前面側の柱材間に横梁を水平に架け渡し、
隣接して縦向きに並べた複数本の間伐材に棒鋼を横向きに串刺し状に挿通して連結一体化してなる木製パネルを、前記鋼製枠の前面部に当該鋼製枠前面と平行にかつ鋼製枠前面から離間するように、前記横梁に一端を取り付けた間隔材の他端に取り付け、
前記木製パネルの間隔材の他端への取付構造は、木製パネルにおける隣接する間伐材間に、棒鋼挿通穴を持つ垂直な取付プレートを挟み込むとともに、前記棒鋼挿通穴に前記棒鋼を挿通させかつこの取付プレートに間隔材を連結する取付構造であり、
前記木製パネルと鋼製枠前面との間に土砂を充填したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２は、請求項１における取付プレートが、上下に並ぶ２つの棒鋼挿通穴を有して、上下に隣接する木製パネルどうしを接続する接続金具を兼ねていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を河川の上流域に設置する砂防ダムとして適用した一実施形態を図１〜図１２を参照して説明する。
図１０は本発明を適用して構築した砂防ダム３１の概略正面図（河川の上流側から見た図）、図１１は概略断面図（左側が上流）である。図１２はこの砂防ダム３１を構成する鋼製枠１３を模式的に示した斜視図、図１はこの鋼製枠１３を構成する箱枠６のうちの特に後述する緩衝構造１８を備えた箱枠６の詳細構造を示した斜視図、図２は図１の一部を切り欠いた正面図である。
これらの図に示すように、鋼製枠１３は、前後に設けた例えばＨ形鋼による柱材１，２の上部間および下部間をそれぞれ例えば溝形鋼による奥行材３で連結し、左右の柱材１，１（または２、２）の上部間および下部間をそれぞれ例えば溝形鋼による水平材５で連結して箱枠６を形成するとともに、このような箱枠６を、図１２のように必要に応じて左右前後上下に連続形成して組み立てられる。そして、鋼製枠１３の少なくとも前後面の左右の柱材１、１（または２、２）間に複数本のスクリーン材９を上下に間隔をあけて水平に取り付け、また、適宜の段階で鋼製枠１３の内部に中詰め材を充填し、最上段の上面に蓋スクリーン材（図示略）を設けて、砂防ダム３１を構築する。また、必要に応じて、スクリーン材９の内側に中詰め材流出防止のためのエキスパンドメタルを張り付ける。なお、各部材の連結構造の詳細は省略するが、いずれもボルト接合（ボルト・ナットによる接合）である。また、図示のスクリーン材９はフラットバーであり、内部に充填した中詰め材からの圧力による応力を軽減するために外側に湾曲させ、柱材１、２の内側面にボルト２３とナットで固定している。
【００１３】
本発明では、鋼製枠１３の前面（上流面）に必要に応じて前述の緩衝構造１８を設ける。この緩衝構造１８は、図３〜図５にも示すように、所定の長さに切断した複数本の間伐材１６を縦向きにして並べ、棒鋼２１を串刺し状に挿通させて連結一体化して木製パネル１７を構成し、この木製パネル１７を、前面側の柱材１、１の上部間および下部間にそれぞれ架け渡した横梁１４に間隔材１５を介して取り付け、この木製パネル１７と鋼製枠前面との間の空間に土砂を充填した構成である。なお、充填する土砂は現地発生土砂を用いるとよい。
【００１４】
上記の木製パネル１７の詳細構造を説明すると、図６、図７に示すように、間伐材１６は、一方の面を丸太面のままとし三面を平坦に加工した略矩形断面形状であり、上部と下部に棒鋼挿通穴１６ａをあけている。そして、この間伐材１６を複数本、縦向きにして並べ、両端にネジ部２１ａを形成した棒鋼２１を前記棒鋼挿通穴１６ａに挿通させ、棒鋼２１の両端のネジ部２１ａに螺合させたナット２４を締め付けて連結し、パネル状に一体化している。
この実施形態では、木製パネル１７を間隔材１５に取り付けるための取付プレート１９、２０を木製パネル１７に一体に組み込んでいる。取付プレート１９は１つの木製パネル１７に単独に用いる場合のもの、取付プレート２０は上下に隣接する木製パネル１７どうしを接続する接続金具を兼ねた取付プレートである。取付プレート１９は１つの棒鋼挿通穴１９ａと１つの間隔材取付穴１９ｂを持つ。取付プレート２０は、上下の２つの棒鋼挿通穴２０ａと１つの間隔材取付穴２０ｂを持つ。木製パネル１７を組み立てる際に、隣接する間伐材１６間に取付プレート１９、２０の棒鋼挿通穴１９ａ、２０ａ側部分を挟み込み、棒鋼２１を間隔材１５の棒鋼挿通穴１６ａに挿通する際に、取付プレート１９、２０の棒鋼挿通穴１９ａ、２０ａをも挿通させ、棒鋼２１の両端のネジ部２１ａにナット２４を螺合させ締め付けると、取付プレート１９、２０が取り付けられた木製パネル１７が得られる。
なお、図５に示すように、棒鋼２１は取付プレート２０の一方の棒鋼挿通穴２０ａに挿通され、他方の棒鋼挿通穴２０ａは、図示例では下方に連続する木製パネル１７の棒鋼２１が挿通される。したがって、接続金具を兼ねている取付プレート２０で上下の木製パネル１７が堅固に接続される。
【００１５】
上記の木製パネル１７の鋼製枠１３の前面への具体的な取り付け構造を説明すると、図５のＢ部、Ｃ部をそれぞれ拡大した図８、図９に示すように、山形鋼である間隔材１５の一端側の水平面部１５ｂを、前面側の支柱１の前面に固定した溝形鋼の横梁１４にボルト２６で固定し、上述の要領で木製パネル１７側に固定された取付プレート１９、２０を間隔材１５の他端側の垂直面部１５ａにボルト２５で固定している。
間隔材１５の長さを変えることにより、木製パネル１７と鋼製枠前面との間の空間の厚みＴを変えることができ、この空間に充填される土砂で形成される緩衝体の厚みを変えることができる。
【００１６】
上記の砂防ダム３１において、上流側で土石流が発生して当該砂防ダムに土石流が押し寄せた時、土石流は緩衝構造１８を構成する木製パネル１７に衝突し、この木製パネル１７および内部に充填された土砂（緩衝体）により衝撃が吸収される。したがって、木製パネル１７および充填土砂が土石流の衝撃を有効に吸収して、鋼製枠１３のボルト接合部に作用する衝撃を緩和し、鋼製枠１３自体が破損することを防止できる。これにより、土石流等の衝撃荷重の発生する区域においても、鋼製枠による砂防ダム等を構築することが可能となる。
また、緩衝構造１８の緩衝体厚さＴは、間隔材１５の長さを変えることにより自由に設定できるので、予測される衝撃荷重の大きさに応じて緩衝体厚さを適切に設定することで、必要とされる衝撃緩和作用を容易に確保できる。また、緩衝体厚さの変更を廉価に行うことができる。
また、上記緩衝構造１８は木製パネル１７と充填土砂とからなる構造なので、モルタル等による緩衝壁を設けた従来構造と比べて、鋼製枠ダムの特徴である透水性を損なうことは少ない。
また、木製パネル１７を構成する間伐材を縦向きにしているので、一本ずつが独立しているため、特別な加工を施さなくとも地形上に沿った形で壁面を構築することができる。
また、緩衝材に用いる間伐材は、木材であるから現場での加工性に優れており、また、緩衝体は現地発生土砂であり現地で供給できるので、万一、緩衝構造１８が破損した場合には即座に復旧が可能である。
また、緩衝材として自然木を使用するので、鋼材が露出している従来のものと比べて周辺の環境に馴染みやすく、景観に優れたものとなっている。
【００１７】
なお、緩衝構造１８は必ずしも上流面の全ての箱枠６に設ける必要はなく、一部のものに設けてもよい。
また、本発明は砂防ダムに適用して好適であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、前面側から土石流等の衝撃荷重を受ける場合のある箇所に設置する種々の鋼製枠構造体に適用可能である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の鋼製枠構造体によれば、次のような効果が得られる。
（１）土石流が衝突した時、間伐材からなる木製パネルおよび充填土砂が、その衝撃を有効に吸収して、鋼製枠のボルト接合部に作用する衝撃を緩和し、鋼製枠自体が破損することを防止できる。これにより、土石流等の衝撃荷重の発生する区域においても、鋼製枠による砂防ダム等を構築することが可能となる。
（２）間隔材の長さを変えることにより緩衝体厚さを自由に設定できるので、予測される衝撃荷重の大きさに応じて緩衝体厚さを適切に設定することで、容易にかつ廉価に、必要とされる衝撃緩和作用を確保できる。
（３）間伐材による木製パネルと鋼製枠前面との間に土砂を充填した構造なので、モルタル等による緩衝壁を設けた従来構造と異なり、鋼製枠ダムの特徴である透水性を損なうことは少ない。
（４）緩衝材に用いる間伐材は木材であるから現場での加工性に優れており、また、緩衝体は現地発生土砂であり現地で供給できるので、万一、緩衝構造が破損した場合には即座に復旧が可能である。
（５）緩衝材として自然木を使用するので、鋼材が露出している従来のものと比べて周辺の環境に馴染みやすく、景観に優れている。
【００１９】
（６）また、柱材間に架け渡した横梁に木製パネルを間隔材を介して取り付けた構成なので、木製パネルを鋼製枠前面部に堅固にかつ鋼製枠前面との間隔を調整可能に取り付けることが容易である。
（７）また、取付プレートを間伐材間に挟み込みかつ棒鋼を貫通させて木製パネルに取り付ける構成なので、木製パネルの鋼製枠前面部への取り付けが容易にかつ堅固に行われる。
（８）また、木製パネルを構成する間伐材を縦向きの配置にしているので、特別な加工を施さなくとも地形上に沿った形で壁面を構成することができる。
（９）請求項２のように、上下に隣接する木製パネルどうしを接続する接続金具を兼ねた取付プレートを用いると、上下の木製パネルの接続が堅固に行われ、また施工性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の鋼製枠構造体の鋼製枠を構成する一部の箱枠を示すもので、緩衝構造を備えた箱枠の斜視図である。
【図２】図１の一部切り欠き正面図（河川の上流側から見た図）である。
【図３】図１における緩衝構造近傍のみを示した一部切り欠き斜視図である。
【図４】図３の平面図である
【図５】図４のＡ―Ａ断面図である。
【図６】上記の緩衝構造を構成する木製パネルの分解斜視図である。
【図７】図６の木製パネルの組み立て要領を説明する説明図であり、（イ）は棒鋼を挿通する前の状態、（ロ）は棒鋼を挿通し木製パネルとして一体化した後の状態を示す。
【図８】図５のＢ部の詳細拡大図である。
【図９】図５のＣ部の詳細拡大図である。
【図１０】本発明の一実施形態である鋼製枠構造体を用いた砂防ダムの模式的な正面図（河川の上流側から見た図）である。
【図１１】図１０の拡大断面図である。
【図１２】上記鋼製枠構造体における鋼製枠を模式的に示した斜視図である。
【図１３】緩衝壁を用いた従来の鋼製枠ダムの一例を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
１ （前面側の）柱材
２ （後面側の）柱材
３ 奥行梁
５ 水平材
６ 箱枠
９ スクリーン材
１３ 鋼製枠
１４ 横梁
１５ 間隔材
１６ 間伐材
１６ａ 棒鋼挿通穴
１７ 木製パネル
１８ 緩衝構造
１９、２０ 取付プレート
１９ａ、２０ａ 棒鋼挿通穴
１９ｂ、２０ｂ 間隔材取付穴
２１ 棒鋼
２１ａ ネジ部
３１ 砂防ダム（鋼製枠構造体）

Claims (2)

1. 多数の柱材と左右方向の水平材と前後方向の奥行材とをボルト接合により連結して組み立てた立方格子状の鋼製枠の少なくとも前後面に複数本のスクリーン材を間隔をあけて取り付け、内部に中詰め材を充填して構築した、前面側から土石流等の衝撃荷重を受ける場合のある鋼製枠ダムとしての鋼製枠構造体であって、
   前記鋼製枠の前面側の柱材間に横梁を水平に架け渡し、
   隣接して縦向きに並べた複数本の間伐材に棒鋼を横向きに串刺し状に挿通して連結一体化してなる木製パネルを、前記鋼製枠の前面部に当該鋼製枠前面と平行にかつ鋼製枠前面から離間するように、前記横梁に一端を取り付けた間隔材の他端に取り付け、
   前記木製パネルの間隔材の他端への取付構造は、木製パネルにおける隣接する間伐材間に、棒鋼挿通穴を持つ垂直な取付プレートを挟み込むとともに、前記棒鋼挿通穴に前記棒鋼を挿通させかつこの取付プレートに間隔材を連結する取付構造であり、
   前記木製パネルと鋼製枠前面との間に土砂を充填したことを特徴とする間伐材による緩衝構造を有する鋼製枠構造体。
2. 前記取付プレートが、上下に並ぶ２つの棒鋼挿通穴を有して、上下に隣接する木製パネルどうしを接続する接続金具を兼ねていることを特徴とする請求項１記載の間伐材による緩衝構造を有する鋼製枠構造体。

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