JP4602200B2 - 透過型砂防堰堤及びその土砂捕捉部材 - Google Patents

Description

本発明は、山岳地の渓流・沢等に設置される透過型砂防堰堤において、その水路に土砂が急激に流れる際に当該土砂を捕捉するための技術に関するものである。

一般に、急激な土砂の流出による山間地の荒廃や滞砂による貯水機能の低下等を防止する手段として、砂防堰堤が多く設置されている。この砂防堰堤は、梅雨や台風等の集中豪雨により発生する土石流の被害から民家、施設、道路等を守るためにもその設置が望まれているところである。

このような砂防堰堤は、概して不透過型砂防堰堤と透過型砂防堰堤とに大別される。このうち透過型砂防堰堤は、通常時に流れる小礫や泥水は下流側に透過させて不要な堰き止めを回避する一方、土石流発生時には前記小礫等に先行して流下する巨礫や流木を捕捉して下流側での被害を食い止めるという利点を有している。

このような透過型砂防堰堤として、特許文献１には、コンクリートダム本体に上下方向に延びるスリット状の水路が形成され、この水路を上流側から覆うように土砂捕捉部材が施工されたものが開示されている。この土砂捕捉部材は、水平方向に延びる多数本の横梁により構成され、これらの横梁の左右両端部が、前記ダム本体の上流側面に固定された左右の鋼製基材に取り替え可能に取付けられるようになっている。

また、特許文献２には、ダム本体に形成された水路用の開口部の左右内側面に上下方向に延びる複数本の溝を形成し、これらの溝にそれぞれ格子状の固定門及び可動門の端部を嵌め込んだ開閉式の透過型砂防ダムが開示されている。このダムにおいては、前記可動門を前記溝に沿って昇降させることにより前記固定門の下方の開口部分が開閉されるようになっている。
特開平１１−５０３４５号公報 特開２００１−２６２５４４号公報

前記特許文献１に記載される砂防堰堤では、各横梁の取付部がダム本体の上流側面にあることから、当該取付部が土石流の作用を直接受けて損傷するおそれがある。また、当該
取付部付近で横梁同士の隙間に礫や砂が入り込み易く、その除去作業は容易でない。さらに、各横梁の取付施工を現場にてダム本体に対し直接行わなければならず、当該横梁の本数が増えるほどその作業は面倒なものになる。

一方、特許文献２に記載される砂防堰堤は、開閉式のものであるため構造が複雑であるとともに、水路の高さ寸法や捕捉すべき礫の大きさに応じてそれ専用の形状及び大きさをもつ固定門及び可動門を個別に用意しなければならない。従って、汎用性が低く、コストの削減は難しい。

本発明は、このような事情に鑑み、砂防堰堤における土砂捕捉部材の汎用性を高めながら水路の高さ寸法等に柔軟に対応できるようにし、しかも、当該土砂捕捉部材の取付を容易にし、かつ、その取付部分を土石流から有効に保護することを目的とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、上下方向に延びる水路を挟んでその左右両側に配置される堰堤本体部と、前記水路中に設けられて土砂を捕捉する土砂捕捉部材とを備えた透過型砂防堰堤であって、前記堰堤本体部は、コンクリートにより構築され、この堰堤本体部が前記水路に面する内側面に上下方向に延びる溝が形成され、前記土砂捕捉部材は、水平方向に延び、その両端が前記溝内に入り込む長さを有する複数本の梁部材と、これらの梁部材が上下に配列された状態で当該各梁部材の間に介在する複数のスペーサとを備え、当該各梁部材の両端部には前記各スペーサが連結可能なスペーサ連結部が設けられ、これらのスペーサ連結部にそれぞれ前記各スペーサが連結されることにより、前記各梁部材同士の間に間隙が確保された状態でこれらの梁部材同士が連結されるように構成され、前記各梁部材の両端部における少なくとも一方の側面にクッション材が設けられ、このクッション材が砂防堰堤の下流側を向きかつ当該クッション材と前記溝の下流側面とが当接するまで当該下流側に前記土砂捕捉部材を寄せた位置に当該土砂捕捉部材が配置されているものである。この透過型砂防堰堤では、前記各溝の内側開口部分において前記クッション材と前記溝の下流側面とが当接するまで前記下流側に寄せた位置にある前記土砂捕捉部材の各梁部材が存在しない領域に充填材が充填されていることが、より好ましい。

また本発明は、左右の堰堤本体部の間に上下方向に延びる水路が形成されてこの水路に面する前記両堰堤本体部の内側面に上下方向に延びる溝が形成された透過型砂防堰堤に用いられ、その水路中で土砂を捕捉する土砂捕捉部材であって、水平方向に延び、その両端が前記溝内に入り込む長さを有する複数本の梁部材と、これらの梁部材が上下に配列された状態で当該各梁部材の間に介在する複数のスペーサとを備え、当該各梁部材の両端部には前記各スペーサが連結可能なスペーサ連結部が設けられ、これらのスペーサ連結部にそれぞれ前記各スペーサが連結されることにより、前記各梁部材同士の間に間隙が確保された状態でこれらの梁部材同士が連結されるように構成され、前記各梁部材の両端部における少なくとも一方の側面にクッション材が設けられ、前記各梁部材のスペーサ連結部及び当該スペーサ連結部に連結されるスペーサがそれぞれ前記両堰堤本体部の溝内に格納されるように当該各梁部材におけるスペーサ連結部の位置が設定されているものである。

また本発明は、上下方向に延びる水路を挟んでその左右両側に配置される堰堤本体部と、前記水路中に設けられて土砂を捕捉する土砂捕捉部材とを備えた透過型砂防堰堤であって、前記堰堤本体部は、コンクリートにより構築され、この堰堤本体部が前記水路に面する内側面に上下方向に延びる溝が形成され、前記土砂捕捉部材は、水平方向に延び、その両端が前記溝内に入り込む長さを有する複数本の梁部材と、これらの梁部材が上下に配列された状態で当該各梁部材の間に介在する複数のスペーサとを備え、当該各梁部材の両端部には前記各スペーサが連結可能なスペーサ連結部が設けられ、これらのスペーサ連結部にそれぞれ前記各スペーサが連結されることにより、前記各梁部材同士の間に間隙が確保された状態でこれらの梁部材同士が連結されるように構成され、前記各梁部材のスペーサ連結部及び当該スペーサ連結部に連結されるスペーサがそれぞれ前記両堰堤本体部の溝内に格納されるように当該各梁部材におけるスペーサ連結部の位置が設定され、当該溝にそれぞれ前記各梁部材の両端が入り込んだ状態で当該土砂捕捉部材が前記水路中に設けられるものである。

前記各土砂捕捉部材は、例えば、所定数の梁部材のスペーサ連結部にそれぞれスペーサを連結して当該梁部材同士の間に当該スペーサが介在する砂防堰堤用土砂捕捉部材を構築する工程と、この砂防堰堤用土砂捕捉部材における各梁部材の両端を前記各溝に挿入して当該砂防堰堤用土砂捕捉部材を前記水路中に設置する工程とを含み、前記砂防堰堤用土砂捕捉部材を構築する工程ではその構築される砂防堰堤用土砂捕捉部材の高さ寸法が使用条件により設定される目標寸法に近づくように前記梁部材の使用数を設定する方法によって、施工することができる。

前記各透過型砂防堰堤では、土砂捕捉部材が、両端部にスペーサ連結部をもつ複数の梁部材と、前記スペーサ連結部に連結されることにより梁部材同士の間に介在するスペーサとで構成されるので、前記梁部材の使用数やスペーサ寸法を適宜設定することにより、共通の梁部材を用いながら仕様に見合った寸法及び構造の土砂捕捉部材を構築することが可能であり、その汎用性を高めることができる。また、その構築した土砂捕捉部材の梁部材両端部を堰堤本体部の溝に挿入するようにして水路内に設置すればよいので、その取付作業は容易であり、しかも、当該取付箇所を溝内に格納することによって土石流から保護することができる。

特に、前記各梁部材のスペーサ連結部及び当該スペーサ連結部に連結されるスペーサがそれぞれコンクリートにより構築された両堰堤本体部の内側面にそれぞれ形成された溝内に格納されるように当該各梁部材におけるスペーサ連結部の位置が設定されたものにおいては、前記スペーサ及びスペーサ連結部を土石流から保護することが可能となる。さらに、前記各溝の内側開口部分で前記各梁部材が存在しない領域に充填材を充填すれば、当該溝内への土石流の浸入も抑制でき、前記スペーサ及びスペーサ連結部の保護をより有効なものにすることができる。

また、前記各梁部材の両端部における少なくとも一方の側面にクッション材が設けられ、このクッション材が砂防堰堤の下流側を向きかつ当該クッション材と前記溝の下流側面とが当接するまで当該下流側に前記土砂捕捉部材を寄せた位置に当該土砂捕捉部材が配置されているものでは、前記梁部材が土石流から受ける圧力を前記クッション材で受けることにより、当該梁部材の両端部及び溝を囲む面の損傷を有効に抑止することができる。この透過型砂防堰堤においても、前記各溝の内側開口部分において前記クッション材と前記溝の下流側面とが当接するまで前記下流側に寄せた位置にある前記土砂捕捉部材の各梁部材が存在しない領域に充填材が充填されることにより、当該溝内への土石流の浸入も抑制でき、前記スペーサ及びスペーサ連結部の保護をより有効なものにすることができる。

以上のように、本発明によれば、砂防堰堤における土砂捕捉部材の汎用性を高めながら水路の高さ寸法等に柔軟に対応できるようにし、しかも、当該土砂捕捉部材の取付を容易にし、かつ、その取付部分を土石流から有効に保護することができる効果がある。

本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図６は、本発明に係る透過型砂防堰堤の本体部分１０を下流側から見た斜視図である。この本体部分１０は例えばコンクリートにより構築され、河床Ｆから立直する左右（上流側から見て左右）の堰堤本体部１１，１２と、両堰堤本体部１１，１２の下部同士を河床下で連結する連結部１４とを有し、この連結部１４上で両堰堤本体部１１，１２同士の間に水路１６が形成されている。すなわち、この水路１６は、所定幅（例えば５ｍ）をもった上下方向に延びる有底スリット状をなしている。

さらに、前記水路１６に面する前記両堰堤本体部１１，１２の内側面には、上下方向に延びる溝１８がそれぞれ凹設されている。これらの溝１８は、図例では鉛直方向を向き、平面視コ字状をなしている。

前記水路１６中には、図１〜図５に示すような土砂捕捉部材２０が設置される。この土砂捕捉部材２０は、複数本の梁部材２２及び複数のスペーサ２４を具備し、これらのスペーサ２４は、前記梁部材２２が上下に配列された状態で当該各梁部材２２の間に介在する。

前記各梁部材２２は、一方向に延びる形状を有するものであればよく、例えば中実棒や角パイプでも構成することが可能であるが、図例では比較的軽量で量産容易な円形断面の鋼管により構成されている。さらに、その両端部の内側には、図５等に示すような縦補強板２５及び横補強板２６が十字状に配されている。各梁部材２２は、水平方向（砂防堰堤
の左右方向）を向く姿勢でその両端部が前記溝１８内に入り込む全長を有し、その両端部の上下面にそれぞれスペーサ連結部２８が固定されている。

前記各スペーサ連結部２８は、この実施の形態では、図４及び図５に示すように、前記梁部材２２を構成する鋼管の外周面から上向き及び下向きに突設される上下の柱部２８ａと、各柱部２８ａの端部に接合されるフランジ部２８ｂとで構成されている。図例では、前記柱部２８ａがＨ型鋼により構成され、前記フランジ部２８ｂが平面視矩形状の鋼板で構成されている。

一方、各スペーサ２４も、Ｈ型鋼からなる柱部２４ａと、この柱部２４ａの上下両端部に接合される板状のフランジ部２４ｂとを有し、このフランジ部２４ｂが前記スペーサ連結部２８のフランジ部２８ｂと重合可能になっている。これらフランジ部２４ｂ，２８ｂの適所（図例では４箇所）には互いに合致するボルト挿通孔が設けられ、そのボルト挿通孔にそれぞれにボルト３０が挿通されてナット３２が装着されることにより、両フランジ部２４ｂ，２８ｂが前記重合状態で締結され、これによってスペーサ連結部２８とスペーサ２４とが連結されるようになっている。この連結により、前記各梁部材２２同士の間にスペーサ２４が介在し、かつ、間隙が確保された状態で、これらの梁部材２２同士が連結された土砂捕捉部材２０の構築が可能となっている。

ここで、前記各梁部材２２におけるスペーサ連結部２８の位置は、このスペーサ連結部２８及び当該スペーサ連結部２８に連結されるスペーサ２４が全て前記両堰堤本体部１１，１２の溝１８内に格納されるように設定されている。

また、この実施の形態では、前記各梁部材２２の両端部における一方の側面に、ゴム等の弾性材からなるクッション材３４が設けられている。このクッション材３４は、図例では薄肉のシート状をなし、前記梁部材２２の側面の適当な領域を覆うように当該側面（図例では円筒面）に沿って貼り付けられている。従って、このクッション材３４が砂防堰堤下流側を向く姿勢で溝１８内に各梁部材２２の両端部が挿入されることにより、このクッション材３４が前記梁部材側面と溝１８の内側面（溝１８を囲む面のうち砂防堰堤下流側に位置する面）との間に介在する状態となる。

次に、この土砂捕捉部材２０を前記砂防堰堤本体部分１０に施工する方法の例を説明する。

工程１：所定数の梁部材２２のスペーサ連結部２８にそれぞれスペーサ２４の上端または下端を連結することにより、図１等に示す土砂捕捉部材２０を構築する。

この土砂捕捉部材２０では、各梁部材２２同士の間に各スペーサ連結部２８及びスペーサ２４の上下寸法に対応する間隙が形成されるため、共通の梁部材２２を用いながらも、その使用本数を変えるだけで、土砂捕捉部材２０全体の高さ寸法を自由に設定することができる。すなわち、梁部材２２の形状や構造を変更しなくても、土砂捕捉部材２０の高さ寸法を使用条件により設定される目標寸法（例えば水路１６の高さ寸法や当該水路１６において想定される土石流の流量により決定される寸法）に近づけることができる。

ここで、梁部材２２の形状や寸法、梁部材２２同士の間隙寸法は、要求される土石流の捕捉性能に応じて適宜設定すればよい。目安として、梁部材２２同士の間隙寸法は、堰き止め対象となる土石流の最大礫径と同程度またはそれ以下とするのがよい。

また、この土砂捕捉部材２０では、スペーサ２４の寸法を適宜変えることにより、梁部材２２同士の間隔も変更することが可能である。さらに、高さ寸法が互いに異なるスペー
サ２４を混在させるようにすれば、土砂捕捉部材２０の高さ位置によって梁部材２２間の間隙寸法を異ならせることも可能となる。

工程２：構築した土砂捕捉部材２０をクレーンで吊下げ、当該土砂捕捉部材２０における各梁部材２２の両端部を砂防堰堤本体部分１０の左右溝１８内に上から挿入するようにして、水路１６内に前記土砂捕捉部材２０を設置する。このとき、各梁部材２２に貼り付けられているクッション材３４が砂防堰堤下流側を向くようにする。このクッション材３４、前記各スペーサ２４、及び各スペーサ連結部２８は全て、溝１８内に格納された状態となる。

ここで、溝１８は必ずしも正確に鉛直方向を向いていなくてもよく、若干傾斜していてもよいが、図示のように正確に鉛直方向を向く形状にすれば、土砂捕捉部材２０が土石流の圧力を受けたときに上下方向の分力が発生しないため、強度的により好ましいものとなる。また、溝１８の形成位置も水路１６の範囲内で適宜設定可能であるが、図示のように水路１６の前後方向中間位置あるいは砂防堰堤下流側寄りの位置に溝１８を形成するようにすれば、当該砂防堰堤下流側からクレーンで土砂捕捉部材２０を吊下げたときにそのクレーンの作業半径が小さくて済む利点がある。溝１８の深さ寸法については、この溝１８に対する土砂捕捉部材２０の挿脱時に同部材２０が左右に若干傾いたときにその梁部材２２の端部が溝１８の奥側面に「せる」ことのない程度まで、余裕を持たせておくことが望ましい。

工程３：前記工程２で施工を終了するようにしてもよいが、さらに好ましくは、図４（ａ）及び図５に示すように前記クッション材３４が溝１８の下流側面に当接するように土砂捕捉部材２０の位置を下流側に寄せ、その位置で前記各溝１８の内側開口部分で前記各梁部材２２が存在しない領域となる領域に、図１、図３、及び図４に示すような充填材３６を充填する。このような充填材３６によって前記内側開口部分の少なくとも一部を塞ぐことにより、前記スペーサ２４及びスペーサ連結部２８を土石流からより有効に保護することが可能になる。ここで、前記充填材３６としては、軽量で扱いが容易な発泡材（例えば発泡スチロール）等が好適であるが、特にその材質は限定されない。

このような構成によれば、共通の梁部材２２を用いながら所望の間隙寸法及び高さ寸法をもつ土砂捕捉部材２０を構築できるため、その汎用性が高まるとともに、このように構築した後の土砂捕捉部材２０の左右両端部を溝１８内に挿入することにより、前記特許文献１に記載された発明のように各横梁を１本ずつダム本体に対して直接取付ける構造のものに比べて土砂捕捉部材２０の取付作業を容易にすることができる。しかも、その土砂捕捉部材２０の取付部分、特にスペーサ２４及びスペーサ取付部２８は溝１８内に格納することによって土石流から有効に保護することができ、その効果は、前記充填材３６によって溝１８の開口部分の少なくとも一部を塞ぐことによってさらに顕著となる。

また、図示のように各梁部材２２の両端部側面と溝１８の下流側面との間にクッション材３４を介在させるようにすれば、土砂捕捉部材２０が土石流の圧力を受けたときにその荷重を前記クッション材３４で受け止めることにより、前記梁部材２２の両端部及び溝１８の内側面の損傷を有効に抑止することが可能となる。

なお、前記クッション材３４は、施工上、梁部材２２側に貼り付けるのが好ましいが、このクッション材３４を溝１８の下流側面に貼り付けるようにしても前記と同様の効果を得ることは可能である。また、当該クッション材３４は必ずしもシート状のものでなくてもよく、例えばブロック状のものでもよい。

本発明の実施の形態に係る透過型砂防堰堤の一部断面正面図である。 前記砂防堰堤の平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は前記砂防堰堤の要部を示す平面図、（ｂ）はその断面正面図である。 図４（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。 前記砂防堰堤の本体部分を下流側から見た斜視図である。

１０ 砂防堰堤本体部分
１１，１２ 堰堤本体部
１４ 連結部
１６ 水路
１８ 溝
２０ 土砂捕捉部材
２２ 梁部材
２４ スペーサ
２８ スペーサ連結部
３４ クッション材
３６ 充填材

Claims (6)

1. 上下方向に延びる水路を挟んでその左右両側に配置される堰堤本体部と、前記水路中に設けられて土砂を捕捉する土砂捕捉部材とを備えた透過型砂防堰堤であって、
   前記堰堤本体部は、コンクリートにより構築され、この堰堤本体部が前記水路に面する内側面に上下方向に延びる溝が形成され、
   前記土砂捕捉部材は、水平方向に延び、その両端が前記溝内に入り込む長さを有する複数本の梁部材と、これらの梁部材が上下に配列された状態で当該各梁部材の間に介在する複数のスペーサとを備え、当該各梁部材の両端部には前記各スペーサが連結可能なスペーサ連結部が設けられ、これらのスペーサ連結部にそれぞれ前記各スペーサが連結されることにより、前記各梁部材同士の間に間隙が確保された状態でこれらの梁部材同士が連結されるように構成され、前記各梁部材の両端部における少なくとも一方の側面にクッション材が設けられ、このクッション材が砂防堰堤の下流側を向きかつ当該クッション材と前記溝の下流側面とが当接するまで当該下流側に前記土砂捕捉部材を寄せた位置に当該土砂捕捉部材が配置されていることを特徴とする透過型砂防堰堤。
2. 請求項１記載の透過型砂防堰堤において、前記各溝の内側開口部分において前記クッション材と前記溝の下流側面とが当接するまで前記下流側に寄せた位置にある前記土砂捕捉部材の各梁部材が存在しない領域に充填材が充填されていることを特徴とする透過型砂防堰堤。
3. 左右の堰堤本体部の間に上下方向に延びる水路が形成されてこの水路に面する前記両堰堤本体部の内側面に上下方向に延びる溝が形成された透過型砂防堰堤に用いられ、その水路中で土砂を捕捉する土砂捕捉部材であって、水平方向に延び、その両端が前記溝内に入り込む長さを有する複数本の梁部材と、これらの梁部材が上下に配列された状態で当該各梁部材の間に介在する複数のスペーサとを備え、当該各梁部材の両端部には前記各スペーサが連結可能なスペーサ連結部が設けられ、これらのスペーサ連結部にそれぞれ前記各スペーサが連結されることにより、前記各梁部材同士の間に間隙が確保された状態でこれらの梁部材同士が連結されるように構成され、前記各梁部材の両端部における少なくとも一方の側面にクッション材が設けられ、前記各梁部材のスペーサ連結部及び当該スペーサ連結部に連結されるスペーサがそれぞれ前記両堰堤本体部の溝内に格納されるように当該各梁部材におけるスペーサ連結部の位置が設定されていることを特徴とする砂防堰堤用土砂捕捉部材。
4. 上下方向に延びる水路を挟んでその左右両側に配置される堰堤本体部と、前記水路中に設けられて土砂を捕捉する土砂捕捉部材とを備えた透過型砂防堰堤であって、
   前記堰堤本体部は、コンクリートにより構築され、この堰堤本体部が前記水路に面する内側面に上下方向に延びる溝が形成され、
   前記土砂捕捉部材は、水平方向に延び、その両端が前記溝内に入り込む長さを有する複数本の梁部材と、これらの梁部材が上下に配列された状態で当該各梁部材の間に介在する複数のスペーサとを備え、当該各梁部材の両端部には前記各スペーサが連結可能なスペーサ連結部が設けられ、これらのスペーサ連結部にそれぞれ前記各スペーサが連結されることにより、前記各梁部材同士の間に間隙が確保された状態でこれらの梁部材同士が連結されるように構成され、
   前記各梁部材のスペーサ連結部及び当該スペーサ連結部に連結されるスペーサがそれぞれ前記両堰堤本体部の溝内に格納されるように当該各梁部材におけるスペーサ連結部の位置が設定され、当該溝にそれぞれ前記各梁部材の両端が入り込んだ状態で当該土砂捕捉部材が前記水路中に設けられることを特徴とする透過型砂防堰堤。
5. 請求項４記載の透過型砂防堰堤において、前記各溝の内側開口部分で前記各梁部材が存在しない領域に充填材が充填されていることを特徴とする透過型砂防堰堤。
6. 請求項４または５記載の透過型砂防堰堤において、前記各梁部材の両端部と前記溝を囲む面のうち少なくとも砂防堰堤下流側の面との間にクッション材が介在することを特徴とする透過型砂防堰堤。
   

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