JP5180763B2 - クロスビームバットレス型オープンえん堤 - Google Patents

Description

本発明は、透過型砂防えん堤（透過型砂防ダム）に関し、特に、土石流捕捉のためのスクリーン機能部として、着脱可能な横ビームをメインに、その直前面にそれとクロスさせる形で縦ビーム（鋼管ビーム）を配設し、それを背後で支える構造体部として、直線形鋼矢板による鋼殻で覆ったコンクリート扶壁を組合わせた閉塞型のクロスビームバットレス型オープンえん堤(Cross Beam Buttress Open Dam)に関する。なお、本明細書では、「えん堤（堰堤）」とい用語を使用するが、「えん堤」は、通常、当業者において「ダム」と同義のものとして使用されている。

従来、土石流区間の透過型砂防えん堤には、櫛形コンクリートスリットえん堤、透過型砂防えん堤などがある。

櫛形コンクリートスリットえん堤は、通常の不透過型コンクリート砂防えん堤に多数のスリットを開けて櫛形にしたもので、スリット間の多数の壁体は鉄筋コンクリート造である。

透過型砂防えん堤は、特に、土石流が発生するような渓流の土石流区間において、土石流の捕捉や土石流ピーク流量の減少等を目的として設置され、中小の出水で堆砂することなく次の土石流に対して貯砂容量を維持することが期待され、しかも流木の流出が予想される場合には流木止めとしての効果も期待できるものである。

また、掃流区間においても、常時出水のとき土砂の流出が少なく下流河床の低下が激しい河川ではできるだけ土砂を下流に流下させ、多量の土砂流出が伴う異常出水のときは土砂流出を調整することが期待されるものである。

透過型砂防えん堤の一種として、透過型鋼製砂防えん堤がある。これは、鋼管をフランジ継手によって接合させた骨組み構造であり、いわゆる格子形鋼製砂防えん堤や鋼製スリットＢ型などと呼ばれているものである。

本願出願人は、透過型砂防えん堤の技術分野に属するえん堤として、すでに、河川の横断方向に適切な間隔をおいて開口部を形成するように配置された複数のバットレスとその天端部を連結する天端スラブを備えており、バットレスと天端スラブについてはコンクリート躯体内外がＨ形鋼やその他の鋼材で十分に補強された、強固な鉄骨コンクリート構造であるハイブリッドバットレス構造のハイブリッドバットレス型オープンダムを提案している（特許文献１参照）。

特許第３５３６０３０号公報

従来技術にはそれぞれ次のような問題点がある。
（１）従来の櫛形のコンクリートスリットダムには、次の問題点がある。スリット部側面コンクリートの損耗によって断面が縮小してしまう。コンクリートの水平打継目に生じるコールドジョイントによって対衝撃抵抗力の低下が生じる。配筋や型枠使用で設計施工が複雑化することによって建設コストが増大する。

（２）従来の透過型鋼製砂防ダムは、鋼管の局部坐屈や全体構造の塑性変形を許すために複雑な設計を必要とし、鋼管フランジ継手を使用するためにコストが高いという問題がある。

上記特許文献１記載のハイブリッドバットレス型オープンダムは、上記従来櫛形のコンクリートスリットダムや透過型鋼製砂防ダムの問題を解消し、大きい耐衝撃抵抗力および耐磨耗抵抗力を有する構成であるが、本発明は、さらに土石流の捕捉機能にすぐれ、耐衝撃抵抗力および耐磨耗抵抗力を向上させ、しかも構造が簡単で設計施工及び補修が容易な構造のバットレス型オープンダムを実現することを課題とするものである。

本発明は上記課題を解決するために、河川の横断方向に間隔をおいて配置された複数の扶壁及び該複数の扶壁の天端上に架設された天端ストラットとを有する構造体部と、該複数の扶壁の上流側に結合するように設けられた複数のジョイントスペーサ支柱、該複数のジョイントスペーサ支柱で支持され上下方向に間隔をおいて水平に配置された複数の横ビーム、及び前記複数のジョイントスペーサ支柱と複数の横ビームとの間に河川の横断方向に間隔をおいて配置された複数の縦ビームを有し、前記構造体部の上流側に配設されたスクリーン機能部と、を備えたクロスビームバットレス型オープンえん堤であって、前記扶壁は、上流側に向かって左右の側面鋼殻壁、上流鋼殻壁及び下流鋼殻壁から成る鋼殻体と、該鋼殻体内に打設された内部コンクリートとを有しており、該上流鋼殻壁は鉤部を有しており、前記ジョイントスペーサ支柱は、複数の鋼製のジョイントスペーサが上下方向に積み重ねられて形成されるものであり、該複数のジョイントスペーサは、それぞれ鉤部を有し、該鉤部を前記上流鋼殻壁の鉤部に上方から嵌合させて該上流鋼殻壁に結合するとともに、上下方向に積み重ねられて構築された構成であることを特徴とするクロスビームバットレス型オープンえん堤を提供する。

前記上流鋼殻壁の鉤部は、断面がコの字型の前記上流鋼殻壁の左右の角部に形成されており、前記ジョイントスペーサは、上下方向に延びた筒部と、該筒部からそれぞれ下流側に延びた上流側に向かって左右の矢板部とを備え、該左右の矢板部の下流端には前記ジョイントスペーサの鉤部が形成されており、前記上流鋼殻壁の左右の角部に形成された鉤部と、前記ジョイントスペーサの鉤部とが嵌合して継合継手を形成する構成とすることが好ましい。

前記複数の縦ビームは、ジョイントスペーサ支柱のジョイントスペーサの筒部に形成された切り欠き部上で、前記横ビームの上流側に水平に支持された水平梁によって支持されている構成とすることが好ましい。

前記扶壁の左右の側面鋼殻壁は、それぞれ内面において上下方向に間隔をおいて水平に配置された左右の腹起こし材に固定されており、左右の腹起こし材は互いにタイ材で結合されている構成とすることが好ましい。

以上のような本発明に係るクロスビームバットレス型オープンダムの構成によると、次のような効果が生じる。
（１）構造体部が土石流の直撃をうけないように、その全上流面をスクリーン機能部によってカバーし、その衝撃力を大幅に軽減することができる。要するに、扶壁（バットレス）から成る構造体部の前面にスクリーン機能部を設け、スクリーン機能部によって土石流、礫等、流木等の衝撃力を受けることで衝撃エネルギー吸収し、扶壁に対する直撃を防ぎ、その衝撃力を大幅に軽減することができる。

（２）構造体部の部材とスクリーン機能部の部材の接合に、直線形鋼矢板の嵌合継手を活用することによって、構造体部の部材とスクリーン機能部の部材の分離と一体化が可能となり、スクリーン機能部の部材の着脱及び交換が容易に行える。これにより、次のような効果が生じる。
ア．土石流捕捉後の除石は、上流からのアプローチが困難な場合、スクリーン機能部の部材を取り外してバットレス径間を通り下流からのアクセスを可能とし、維持管理を容易に行うことができる。
イ．スクリーン機能部は、礫衝突に対して、複数回の土石流を捕捉するようなところで限界耐力を超えた場合や、将来スリット間隔を変更したい場合には、スクリーン機能部の部材を容易に取替え、調整することができる。

（３）構造体部とスクリーン機能部の互いの結合に高力ボルトや溶接などを一切用いず、直線鋼矢板を互いに嵌合する構成の嵌合継手により結合を行うようにしたので、設計施工が簡単となるとともに、スクリーン機能部の部材の着脱及び交換が簡単となり、補修等が容易となる。さらに、この派生効果として、スクリーン機能部の横ビーム、縦ビーム等の部材の加工をする必要がない。

（４）複数の横ビームの前面に複数の縦ビームを重ね合わせることにより、土石流捕捉機能を補完することができ、縦ビームをジョイントスペーサで支持する水平梁で支持することにより、横ビームと縦ビーム格子接点部（交叉部）における固定構造が不要であり、固定のための各ビームの加工を無用とすることができる。

（５）構造体部を構成する扶壁は、コンクリートを併用した合成鋼構造とし、高力ボルトや溶接等による接合手段をなるべく少なくする構成（天端スラットの固定等一部の固定構造には使用）としたので、設計施工、補修などの単純化、合理化を図ることができる。これにより、建設コスト、補修コスト等を低減することができる。

さらに、本発明に係るクロスビームバットレス型オープンダムは、透過型砂防ダムとしても次のような顕著な効果が生じる。
（６）従来の透過型鋼製砂防ダムに劣らない水通し部の開口度をもっていることにより、確実な土石流捕捉効果および土石流ピーク流量の低減効果を発揮するとともに、中小出水時には土砂流下能力を低下させないで堆砂させることなく貯砂容量を確保し次にくる土石流を捕捉するように備えることができる。

（７）扶壁は、コンクリートを鋼隔壁で覆って成る鋼とコンクリートのハイブリッド構造であるから、土石流、礫、流木等による衝撃力に対して、従来の透過型鋼製砂防ダムや櫛形コンクリートスリットダムと比べて、きわめて大きなせん断強度を有するだけでなく、土石流や土砂流にその表面が接触されても、壁面パネルの耐磨耗性により扶壁の側面の損耗を抑えることができる。

本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤の一般的な構成を示す斜視図であり、図２（ａ）、（ｂ）、図３〜８は本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤の実施例の構成を説明する図であり、図２（ｃ）は河川の両側のコンクリート側壁中に扶壁ない構成を示す図である。これらの図１〜８に基づいて実施例を説明する。なお、本明細書では、「左右」という場合は、上流側に向かって左右という意味で使用する。

（全体構成）
本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤１は、図１及び図２に示すように、河川の両岸に構築されるコンクリート側壁２の間であって、基礎コンクリート３上に、構造体部４と、スクリーン機能体部５とが配置されて構成される複合構造である。本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤１の特徴は、構造体部４とスクリーン機能体部５は、それぞれ明確に異なる役割を担わす構成としている点である。

即ち、本発明のクロスビームバットレス型オープンえん堤１は、スクリーン機能体部５を構造体部４の上流面（前面）に配置することで、スクリーン機能体部５によって土石流、礫、流木等による衝撃を受けて、構造体への直撃を防ぎ、その衝撃力を大幅に軽減しており、一方、構造体部４は、スクリーン機能体部５をその下流面（背面）から支える構成としたバットレス型のオープンえん堤である。

（構造体部）
図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、構造体部４は、河川横断方向に適切な間隔をおいて開口部６を形成するように配置された複数の扶壁（バットレス）７を備え、この複数の扶壁７の天端部に天端ストラット８を架設して全体が構築される。複数の扶壁７の中で、河川横断方向の両側の扶壁７は、それぞれ河川両岸のコンクリート側壁２に接して設置される。

そして、両側の扶壁７の間には、河川幅に応じて、扶壁７を設けないか、或いは１以上設置する。このように設置した複数の扶壁７の間の開口部６を通して中小出水での流水や土砂が流下する。本実施例では、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、河川横断方向の左右両側の扶壁（扶壁７は、左右両側のジョイント支柱スペーサ３２の下流側にあり、図２（ａ）、（ｂ）中では見えない。）と、これらの左右両側の扶壁の間に１つの扶壁（この扶壁７は、中央のジョイント支柱スペーサ３２の下流側にあり、図２（ａ）、（ｂ）中では見えない。）を設置したクロスビームバットレス型オープンえん堤１を中心に説明する。

なお、図２（ｂ）は図２（ａ）のクロスビームバットレス型オープンえん堤１を上流側から見た図であるが、図２（ｃ）に示す構成は、左右両側の扶壁（扶壁７は、左右両側のジョイント支柱スペーサ３２の下流側にあり、図２（ｃ）中では見えない。）の間には、扶壁を設けない別の態様のクロスビームバットレス型オープンえん堤９を上流側から見た図である。

図３及び図６（ａ）に示すように、扶壁７は、全体構造は側面視で略直角三角形である。図５（ａ）に扶壁７の平面図、図６（ｂ）に扶壁７の断面図をそれぞれ示すが、扶壁７は、上流側に向かって左右の側面鋼殻壁１０、上流鋼殻壁１２及び下流鋼殻壁１３が互いに組み合わされて、内部にスペースの形成された略三角形の鋼殻体１４を備えている。

左右の側面鋼殻壁１０は、それぞれ図３及び図６（ａ）に示すように、複数の直線形鋼矢板１５が、上下流方向及び上下方向に千鳥状に組み合わされて壁面として形成されている。ここで使用される直線形鋼矢板１５は、図６（ｃ）に示すように、その両側縁（河川の流れ方向の端縁）に沿って鉤部１６が形成されており、隣接する直線形鋼矢板１５のそれぞれの鉤部１６を嵌合することにより上記のとおり千鳥状に組み合わされて壁面を形成することができる。

左右の側面鋼殻壁１０を形成する左右の複数の直線形鋼矢板１５は、それぞれ内面において、図３及び図６（ｂ）に示すように、上下方向に間隔をおいて水平に設けられた複数の腹起こし材（「山形鋼」が使用される。）１７にボルト締めされ互いに締結されている。左右の側面鋼殻壁１０、１１が固定される左右の腹起こし材１７は、互いにタイ材１８で結合されている。

上流鋼殻壁１２は、図３及び図６（ａ）に示すように、上流鋼殻材１９をアンカー筋（鉄筋）２５を介して基礎コンクリート２内に起設し、さらに上方に複数の上流鋼殻材１９が継ぎ合わせて形成されている。上流鋼殻材１９は、図６（ｄ）にその断面図を示すように、左右の直線形鋼矢板１９ａと中央の直線形鋼矢板１９ｂが、断面コの字型に溶接して形成されている。

上流鋼殻材１９（上流鋼殻壁１２）において、その左右の両端部及び角部には、それぞれ鉤部２０及び鉤部２１が形成されている。上流鋼殻材１９の左右両端部の鉤部２０は、左右の側面鋼殻壁１０の上流端の鉤部１１と嵌合して係止される。上流鋼殻材１９の左右角部の鉤部２１は、後記するが、スクリーン機能体部５と扶壁７を結合する嵌合継手２２の一部となる。

下流鋼殻壁１３は上流鋼殻壁１２と同様に、直線形鋼矢板により成る断面コの字型の複数の下流鋼殻材２３を、上下方向に継ぎ合わせて形成されている。下流鋼殻材２３（下流鋼殻壁１３）は、その左右両端部には鉤部２４が形成されている。この左右両端部の鉤部２４は、左右の側面鋼殻壁１０の下流端の鉤部１１と嵌合して係止される。

左右の側面鋼殻壁１０、上流鋼殻壁１２及び下流鋼殻壁１３は、それぞれの下端部は、鋼殻体１４の内側に上下方向に配設されるアンカー筋（鉄筋）２５とともに基礎コンクリート３内に埋設されて起立固定されている。そして、左右の側面鋼殻壁１０、上流鋼殻壁１２及び下流鋼殻壁１３で囲まれた鋼殻体１４の内部スペース内には、接合鉄筋２９を装架して内部コンクリート２６が打設されている。

河川横断方向に隔設された複数の扶壁７を橋絡するように、複数の扶壁７の天端部には、それぞれ図１及び図２（ａ）に示すように、天端ストラット８が架設されている。この天端ストラット８として、図５（ｂ）に示すように、２列の小さな矩形断面の鋼管２７及び１列の矩形断面の鋼管２８が、河川横断方向に向けて延びるように扶壁７の天端部において、内部コンクリート２６の上面に、天端せん断筋、形鋼及びボルトによって固定されている。

以上のとおり、本発明の扶壁７は、直線形鋼矢板１５が組み合わされ内側から腹起こし材１７及びタイ材１８で固定して左右の鋼殻壁１０を形成し、この左右の鋼殻壁１０と、上流鋼殻壁１２及び下流鋼殻壁１３を互いに鉤部で嵌合して形成された鋼殻体１４内に、アンカー筋２５で補強された内部コンクリートが打設されて成る構造である。

要するに、扶壁７は、鋼とコンクリートから形成されたハイブリッド構造物であるから、土石流、礫、流木等の衝撃力に対してきわめて大きな強度を有するだけでなく、土石流や土砂流にその表面が接触しても、壁面パネルの耐磨耗性によりその表面の損耗を抑えることができ、さらに高力ボルトや溶接等による接合手段が不要であるから、設計、施工の単純合理化を図ることができる。

そして、扶壁７は、引張に強い鋼材と、圧縮に強く重力効果も期待できるコンクリートの両者それぞれの特長を活かしたハイブリッド構造物とし、そのメインの鋼材としては、直線形鋼矢板１５を活用したので、扶壁７の上流鋼殻壁１２の鉤部２１はスクリーン機能体部５の鉤部４５と嵌合継手２２を形成して、扶壁７とスクリーン機能体部５を簡単に連結して一体化できる。しかも、扶壁７の鋼殻体１４は内部コンクリート２６を打設する型枠機能を発揮することが可能な構成である。

（スクリーン機能体部）
次に、スクリーン機能体部５を説明する。スクリーン機能体部５は、図１、図２（ａ）、（ｂ）及び図４に示すように、複数の横ビーム３０と、複数の縦ビーム３１と、複数のジョイントスペーサ支柱３２と、縦ビーム３１を上下方向中間で支持する中間水平梁３３と、縦ビーム３１を天端で支持する天端水平梁３４とを備えている。

本実施例では、中間水平梁３３は、上下方向に１つ設けているが、本来は、その上下方向の本数は、クロスビームバットレス型オープンえん堤１の高さに応じてその数を決めるものであり、高さが低い場合は設けなくてもよい。また、中間水平梁３３は、クロスビームバットレス型オープンえん堤１の高さが比較的高い場合は、その上下方向の本数を１だけでなく、２以上設けてもよい。

複数のジョイントスペーサ支柱３２は、河川横断方向に間隔をおいて、それぞれ複数の扶壁７に対応してその前面に配置される（図３参照）。

そして、両側のジョイントスペーサ支柱３２の間に、本実施例では１つのジョイントスペーサ支柱３２が設置される（図２（ｂ）参照）。ジョイントスペーサ支柱３２は、扶壁７に対応して設けられるものであり、河川幅に応じて、図２（ｃ）に示すように、ジョイントスペーサ支柱３２を設けない構成もあるし、或いは図示はしないが、２以上設置する構成もある。

ジョイントスペーサ支柱３２は、図１、図３及び図４に示すように、扶壁７の前面側において、複数の鋼製のジョイントスペーサ（後記する「標準のジョイントスペーサ３５」、「水平梁用のジョイントスペーサ３６」）が上下方向に積み重さねられて構築される。ジョイントスペーサは、図７に示すような横ビーム３０のみを支持する標準のジョイントスペーサ３５と、図８に示すような横ビーム３０及び水平梁３３又は３４を支持する水平梁用のジョイントスペーサ３６とがある。

図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、標準のジョイントスペーサ３５は、鋼板材で形成されており側面視でＬ型をしており、水平断面がかまぼこ型（略Ｕ字型）の筒部３７と、この筒部３７の略下半部から下流側（背面側）に延びる左右の直線形鋼矢板部３８と、筒部３７の背面壁部３９と、左右の直線形鋼矢板部３８の上下を閉じる上壁部４０及び底壁部４１とを備え、一体的に形成されている。

図３及び図７（ａ）に示すように、複数の横ビーム３０は、上下方向に積み重ねられた複数の標準のジョイントスペーサ３５と扶壁７の前面との間に形成される凹部内おいて、左右の直線形鋼矢板部３８及び上壁部４０上に載置され、上下方向に一定の間隔をおいて水平に支持される。

中間及び天端における水平梁用のジョイントスペーサ３６は、それぞれ標準のジョイントスペーサ３５と略同じ構成であるが、ここでは、標準のジョイントスペーサ３５と異なる構成を中心に説明する。

水平梁用のジョイントスペーサ３６は、標準のジョイントスペーサ３５において、筒部３７の下流側（背面側）の一部が、図８（ａ）に示すように切り欠かれて水平梁支持部４２が形成され、側面視で段部となった構成である。筒部３７が切り欠かれて下流側及び上面に形成された開口は、側面視でクランク状の鋼板材４３で閉じられている。

水平梁用のジョイントスペーサ３６は、標準のジョイントスペーサ３５上に載置され、横ビーム３０は、標準のジョイントスペーサ３５と同様に水平梁用のジョイントスペーサ３６と扶壁７の前面との間において、水平梁用のジョイントスペーサ３６の左右の直線形鋼矢板部３８と上壁部４０上に載置されて支持される。そして、水平梁３３（又は３４）は、横ビーム３０の前面において水平梁支持部４２上に載置される（図５（ｂ）、図８（ｂ）参照）。

ところで、標準のジョイントスペーサ３５及び水平梁用のジョイントスペーサ３６の筒部３７は、その前面が凸状の湾曲面壁４４として形成されている。左右の直線形鋼矢板部３８は、それぞれその下流端（背面端）に鉤部４５が形成されている。左右の直線形鋼矢板部３８の鉤部４５が、上流鋼殻壁１２の上流側に向かって左右の角部に形成された鉤部２１に嵌合し継合継手２２を構成し、これによって、ジョイントスペーサ３５、３６を扶壁７の上流鋼殻壁１２に結合する。

中間水平梁３３には、上下方向に貫通した円孔が、河川横断方向に適宜の間隔をおいて複数形成されている。複数の縦ビーム３１は、中間水平梁３３に形成された複数の円孔を挿通して設置する。また、天端水平梁３４には、下方に開口した円孔が河川横断方向に適宜の間隔をおいて複数形成されている。これらの複数の円孔に複数の縦ビーム３１の上端が嵌合するようにして天端水平梁が上方から装着される。

（施工例）
本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤１を構築するための施工例を、順を追って説明する。

（１）河川両岸のコンクリート側壁２及び基礎コンクリート３を構築した後に、基礎コンクリート３上に、扶壁７を施工する。扶壁７の施工に際しては、左右の側面鋼殻壁１０、上流鋼殻壁１２及び下流鋼殻壁１３を構成する直線形鋼矢板１５、上流鋼殻材１９及び下流鋼殻材２３の下端部を、 鋼殻体１４内のスペースに配設されるアンカー筋２５、接合鉄筋２９等とともに基礎コンクリート３内に埋設し、起立固定する（図３、図４参照）。

（２）左右の側面鋼殻壁１０は、複数の直線形鋼矢板に互いに千鳥状に組み合わせ、タイ材１８で結合した左右の腹起こし材１７を当接し、固定しながら、上方に向けて左右の側面鋼殻壁１０を組み立てる。この組み立てをしながら、左右の側面鋼殻壁１０と、上流鋼殻壁材１２及び下流鋼殻壁材１３を、鉤部１１と、鉤部２０及び２４とを互いに嵌合し、上方に向けて鋼殻体１４を構築していく（図３、図６（ａ）参照）。

このように左右の側面鋼殻壁１０、上流鋼殻壁１２及び下流鋼殻壁１３を上方へ向けて構築していく工程において、２〜３ｍの高さ毎に、これらの鋼殻壁１０、１２、１３で囲まれたスペース内にコンクリートを流し込み打設する。このように鋼殻壁１０、１２、１３の上方への組み上げと内部コンクリート２６の打設とを繰り返して、鋼殻体１４と内部コンクリート２６を打設して成る扶壁７を構築する。

（３）内部コンクリート２６を打設した鋼殻体１４から成る複数の扶壁７の天端部に、図１、図２（ａ）、図３、図５に示すように、天端ストラット８を構成する２列の鋼管２７及び１列の鋼管２８を、河川横断方向に延びるように載置し、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれ扶壁７の内部コンクリート２６の上面に、天端せん断筋、形鋼及びボルトで固定して、河川横断方向に隔設された複数の扶壁７を橋絡するように架設する。

（４）扶壁７が構築された後、上流鋼殻壁１２の上端においてその左右角部の鉤部２１に、それぞれ標準のジョイントスペーサ３５の左右の直線形矢板部３８の鉤部４５を嵌合して、その標準のジョイントスペーサ３５下方に降下させ、最下位の標準のジョイントスペーサ３５は、基礎コンクリート３上に載置し、また最下位の標準のジョイントスペーサ３５より上のジョイントスペーサは、下位の標準のジョイントスペーサ３５上に載置される。

（５）そして、標準のジョイントスペーサ３５については、上流鋼殻壁１２の上流側であって、標準のジョイントスペーサ３５の筒部３７の下流側の直線形鋼矢板部３８及び上壁部４０の上に横ビーム３０が載置される（図７（ａ）参照）。また、水平梁用のジョイントスペーサ３６については、上流鋼殻壁１２の上流側であって、筒部３７の下流側の直線形鋼矢板部３８及び上壁部４０の上に横ビーム３０が載置されるとともに、筒部３７の切り欠き上に中間水平梁３３が載置される（図５（ｂ）及び図８（ｂ）参照）。

（６）このように、ジョイントスペーサ３５又は３６上に、横ビーム３０、又は横ビーム３０と中間水平梁３３を載置してから、さらに同様にして、上位のジョイントスペーサ３５の直線形鋼矢板部３８の鉤部４５を、上流鋼殻壁１２の上端からその左右の角部の鉤部２１に嵌合して下方に降下させて、上位の標準のジョイントスペーサ３５を次々と積み重ねる。

（７）このようなジョイントスペーサ３５又は３６の積み重ねと、その上への横ビーム３０、又は横ビーム３０と中間水平梁３３の載置を繰り返すことで、扶壁７の前面側において、複数のジョイントスペーサ３５、３６が上下方向に積み重ねられてジョイントスペーサ支柱３２が構築されるとともに、複数の横ビーム３０と中間水平梁３３が、上下方向に一定の間隔をおいて水平に支持される。

（８）なお、ジョイントスペーサ支柱３２は、筒部３７内を空洞としてもよいが、ジョイントスペーサ支柱３２の吸収エネルギー向上のため、筒部３７内に上方から砂を充填する構成とすることが好ましい（図９（ａ）の「砂中詰」参照）。

（９）そして、ジョイントスペーサ支柱３２の最上端部における天端水平梁用のジョイントスペーサ３６の上には、横ビーム３０と天端水平梁３４が載置されて、高力ボルトで固定支持される（図５（ｂ）参照）。

（１０）複数の縦ビーム３１は、中間水平梁３３において複数の円孔（河川横断方向に適宜の間隔をおいて複数の上下方向に貫通して形成された円孔）を挿通し設置する。そして、複数の縦ビーム３１の上端には、天端水平梁３４を、その下方に開口した円孔（河川横断方向に適宜の間隔をおいて複数形成された円孔）が嵌合するようにして装着する。

以上のようにして、スクリーン機能体部５は、扶壁７の上流鋼隔材１９の角部の鉤部２１にジョイントスペーサ３５、３６の鉤部４５を嵌合し、その上に標準のジョイントスペーサ３５の載置を繰り返し、その途中でジョイントスペーサ３６を嵌合しその上に中間水平梁３３を載置し、その後、複数の縦ビーム３１を、中間水平梁３３の孔に挿入して設置し、上端では天端水平梁３４を載置する。これによって、スクリーン機能体部５を、構造体部２の前面に結合するようにして構築することができる。

上記のとおり、スクリーン機能体部５は、基礎コンクリート３上には単に載置するだけで、埋め込んだりボルトで固定したりすることなく組み立てられるので、施工がきわめて簡単である。スクリーン機能体部５を構成する横ビーム３０、縦ビーム３１、ジョイントスペーサ３５、３６、水平梁３３、３４等の部材は、改修や損傷の際の取り替えを、簡単に行うことができる。

（作用）
本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤１の作用を説明する。クロスビームバットレス型オープンえん堤１を構築した河川において、複数の扶壁７により、土石流を捕捉するとともに、土石流のピーク流量をコントロールし、さらに流木等も捕捉することができる。中小出水時での土砂は、扶壁７間の開口部６を通して流下する。

上流から流れてきた、土石流、礫等、流木等は、図９（ａ）に示す（礫が衝突した状態を示す。）ように、スクリーン機能体部５のジョイントスペーサ３５、３６に衝突し、その凸状の湾曲面壁４４等にへこみ変形４６を生じさせる。このように、土石流、礫等、流木等は、スクリーン機能体部５に衝突するので、構造体部４の扶壁７に対して土石流、礫、流木等が直撃することが低減される。さらに、横ビーム３０と縦ビーム３１から成る格子部に衝突することで、衝撃力が吸収される。

図９（ｂ）は、スクリーン機能体部５の一部である横ビーム３０と縦ビーム３１の交叉部を示し、土石流、礫、流木等の衝撃力の分散吸収を説明するための模式図である。縦ビーム３１に衝突した土石流、礫、流木等の衝撃力Ｐは、上下の横ビーム３０との交叉部（支承部）にそれぞれＰ／２に分散してかかる。そして、上下の横ビーム３０は、それぞれ当接する構造体の上流側鋼隔壁から反力をＰ／４を受ける。

このような場合、図９（ｂ）に示すように、縦ビーム３１の衝撃力Ｐを受けた作用点にへこみ変形４７が生じ、そして、Ｐ／２の力を受けた縦ビーム３１を支承する横ビーム３０の部分及びＰ／４の反力を受ける横ビーム３０の部分にも、へこみ変形４８が生じる。このように作用点以外の支承部でもへこみ変形が生じ、衝撃エネルギーは、縦ビーム３１及び横ビーム３０のへこみ変形の協働によって相乗的に吸収するので、衝撃エネルギーの吸収性能はきわめて大きい。

この結果、構造体部４の扶壁７は、スクリーン機能体部５を下流側（背後）から支持する役割を果たしているが、土石流、礫、流木等の直撃によって受ける衝撃力は、大幅に軽減されることができる。そのために、補修が困難な構造体部４の扶壁７の破損などを低減することができる。

そして、構造体部４とスクリーン機能体部５の互いの接合には、高力ボルトや溶接などを一切用いず、扶壁７の上流鋼殻壁１２の鉤部２１と、ジョイントスペーサ３５、３６の直線形鋼矢板部３８の鉤部４５を互いに嵌合して嵌合継手２２を構成したので、設計施工が簡単となるとともに、スクリーン機能体部５は、横ビーム３０と縦ビーム３１の交叉部（格子接点部）における固定構造が不要であるから着脱及び交換が容易であり、土石流、礫、流木等の直撃によりへこみ等を受けても、その補修が簡単である。

そして、上記のとおり、衝撃エネルギーは、縦ビーム３１及び横ビーム３０のへこみ変形の協働によって相乗的に吸収するので、縦ビーム３１及び横ビーム３０にそれぞれ使用する鋼管サイズ（直径、厚み等）のスリム化ができ、コスト的にも低減できる。

以上、本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤の実施の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は特にこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることはいうまでもない。

本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤は、以上のとおり、衝撃力に対して大きな強度を有し、施工、補修等の作業も比較的容易であるから、中小河川、特に山間地等における透過型砂防えん堤としての適用が好適である。

本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤の一般的な構成を示す斜視図である。 （ａ）は本発明に係るクロスビームバットレス型オープンえん堤の実施例の斜視図であり、（ｂ）は上流側から見た正面図であり、（ｃ）は別の実施態様を示す図である。 図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 上記実施例の上流側から見た正面図である。 （ａ）は上記実施例の平面図であり、（ｂ）は図３の要部拡大図である。 （ａ）は上記実施例の扶壁の構造を説明する斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の水平断面を示す図であり、（ｃ）鋼殻壁材の平面図及び正面図であり、（ｄ）は上流鋼殻壁の断面図である。 上記実施例の標準のジョイントスペーサを説明する図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ｃ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は側面図であり、（ｄ）は標準のジョイントスペーサと上流鋼殻壁との嵌合継手を示す平面図である。 上記実施例の水平支持梁用のジョイントスペーサを説明する図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は横ビーム及び天端・中間水平梁を載置した状態の側面図であり、（ｃ）は天端・中間水平梁を載置した状態の正面図である。 本発明の作用を説明する図である、（ａ）はジョイントスペーサに礫が衝突した状態を示し、（ｂ）は衝突縁エネルギーの分散状態を示す図である。

符号の説明

１、９ クロスビームバットレス型オープンえん堤
２ コンクリート側壁
３ 基礎コンクリート
４ 構造体部
５ スクリーン機能体部
６ 開口部
７ 扶壁
８ 天端ストラット
１０ 左右の側面鋼殻壁
１１ 左右の側面鋼殻壁の上流端の鉤部
１２ 上流鋼殻壁
１３ 下流鋼殻壁
１４ 鋼殻体
１５ 直線形鋼矢板
１６ 直線形鋼矢板の鉤部
１７ 左右の腹起こし材
１８ タイ材
１９ 上流鋼殻材
１９ａ 左右の直線形鋼矢板
１９ｂ 中央の直線形鋼矢板
２０ 上流鋼殻材の両端部の鉤部
２１ 上流鋼殻材の左右角部の鉤部
２２ スクリーン機能体部と扶壁を結合する嵌合継手
２３ 下流鋼殻材
２４ 下流鋼殻材の鉤部
２５ アンカー筋
２６ 内部コンクリート
２７ 天端ストラットの２列の小さな矩形断面の鋼管
２８ 天端ストラットの矩形断面の鋼管
２９ 接合鉄筋
３０ 横ビーム
３１ 縦ビーム
３２ ジョイントスペーサ支柱
３３ 中間水平梁
３４ 天端水平梁
３５ 標準のジョイントスペーサ
３６ 水平梁用のジョイントスペーサ
３７ ジョイントスペーサの筒部
３８ ジョイントスペーサの左右の直線形鋼矢板部
３９ ジョイントスペーサの背面壁部
４０ ジョイントスペーサの上壁部
４１ ジョイントスペーサの底壁部
４２ ジョイントスペーサの水平梁支持部
４３ ジョイントスペーサのクランク状の鋼板材
４４ ジョイントスペーサの凸状の湾曲面壁
４５ ジョイントスペーサの直線形鋼矢板部の鉤部
４６、４７、４８へこみ変形

Claims (4)

1. 河川の横断方向に間隔をおいて配置された複数の扶壁及び該複数の扶壁の天端上に架設された天端ストラットとを有する構造体部と、
   該複数の扶壁の上流側に結合するように設けられた複数のジョイントスペーサ支柱、該複数のジョイントスペーサ支柱で支持され上下方向に間隔をおいて水平に配置された複数の横ビーム、及び前記複数のジョイントスペーサ支柱と複数の横ビームとの間に河川の横断方向に間隔をおいて配置された複数の縦ビームを有し、前記構造体部の上流側に配設されたスクリーン機能部と、を備えたクロスビームバットレス型オープンえん堤であって、
   前記扶壁は、上流側に向かって左右の側面鋼殻壁、上流鋼殻壁及び下流鋼殻壁から成る鋼殻体と、該鋼殻体内に打設された内部コンクリートとを有しており、該上流鋼殻壁は鉤部を有しており、
   前記ジョイントスペーサ支柱は、複数の鋼製のジョイントスペーサが上下方向に積み重ねられて形成されるものであり、該複数のジョイントスペーサは、それぞれ鉤部を有し、該鉤部を前記上流鋼殻壁の鉤部に上方から嵌合させて該上流鋼殻壁に結合するとともに、上下方向に積み重ねられて構築された構成であることを特徴とするクロスビームバットレス型オープンえん堤。
2. 前記上流鋼殻壁の鉤部は、断面がコの字型の前記上流鋼殻壁の左右の角部に形成されており、
   前記ジョイントスペーサは、上下方向に延びた筒部と、該筒部からそれぞれ下流側に延びた上流側に向かって左右の矢板部とを備え、該左右の矢板部の下流端には前記ジョイントスペーサの鉤部が形成されており、
   前記上流鋼殻壁の左右の角部に形成された鉤部と、前記ジョイントスペーサの鉤部とが嵌合して継合継手を形成する構成であることを特徴とする請求項１記載のクロスビームバットレス型オープンえん堤。
3. 前記複数の縦ビームは、ジョイントスペーサ支柱のジョイントスペーサの筒部に形成された切り欠き部上で、前記横ビームの上流側に水平に支持された水平梁によって支持されていることを特徴とする請求項２記載のクロスビームバットレス型オープンえん堤。
4. 前記扶壁の左右の側面鋼殻壁は、それぞれ内面において上下方向に間隔をおいて水平に配置された左右の腹起こし材に固定されており、左右の腹起こし材は互いにタイ材で結合されていることを特徴とする請求項２又は３記載のクロスビームバットレス型オープンえん堤。