JP6661361B2 - 砂防堰堤の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、砂防堰堤の施工方法に関し、特に、比較的大きな岩石や流木を捕捉し、比較的小さな土砂や流水を通過させる透過型の砂防堰堤の施工方法に関する。

山岳地等において、土砂災害防止のための建造物として、砂防堰堤が知られている。
近年、砂防堰堤の中央部分に開口部を設け、この開口部に鋼製の格子状の柵体を設けることで、土石流が発生した場合に、巨大な岩石や流木を柵体で捕捉し、土砂や水を通過させる透過型の砂防堰堤が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に示すような透過型の砂防堰堤においては、一対の非越流部の間に透過部としての柵体を設けている。非越流部は、鋼板で外壁を構築し、その内部にソイルセメント等を充填することにより施工される。ここで、非越流部の透過部側の上流側端部は、土石流の衝撃を緩和させるため、角部を曲面状に形成している。

特開２０１３−１１７１１８号公報

しかし、従来の砂防堰堤は、非越流部の上流側の壁面は直立壁であり、土石流の衝撃の全てを壁面で正面から受けた場合、設計上、土石流に含まれる土砂・水の自重を活用することができず、砂防堰堤の断面を十分に大きくする必要があり、コストの低減が困難であった。
このような問題を解決するために、下流側の壁面の法面勾配を緩やかにすることも考えられるが、非越流部に必要な根入れ（河川の底部に埋設する深さ）を十分に確保できない。また、根入れを深くすると、非越流部の高さが高くなるため、結果的に砂防堰堤が巨大化し、コストの低減が困難であった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、強度の向上を図ると共に、コストの低減を図ることができる砂防堰堤の施工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、上流側から流れ込む土石流の越流を阻止する一対の非越流部と、前記非越流部の間に設けられ、流水を透過する透過部とを備える砂防堰堤の施工方法であって、上流壁部を構築する工程と、下流壁部を構築する工程と、前記透過部側で前記下流壁部に連続する側壁部を構築する工程と、前記上流壁部と前記側壁部とに連続し、少なくとも一部が曲面状に形成された湾曲壁部を構築する工程と、これらの壁部に囲まれた空間内に中詰材を充填する工程と、前記一対の非越流部の間に土石を捕捉すると共に流水を透過する透過部を構築する工程と、前記上流壁部及び前記湾曲壁部に、上端から下端に向かうにつれて上流側に向けて下方に傾斜する法面を形成する工程と、を有することを特徴とする。

また、前記湾曲壁部を複数の鋼板パネルによって構築することが好ましい。

また、前記鋼板パネルは、上縁と下縁が平行、かつ、湾曲部分の前記法面に対して直角方向の断面が中心角９０°の円弧となるように形成し、前記湾曲壁部は、前記鋼板パネル
の上縁及び下縁が前記法面に対して直角をなすように積み重ねて構築することが好ましい。

また、前記湾曲壁部の上端に配置される鋼板パネルの上端を前記非越流部の天端に沿って切り取ることが好ましい。

また、前記湾曲壁部の上端に配置される鋼板パネルは、他の鋼板パネルよりも湾曲部分の円弧の長さを短く、高さを低くすることが好ましい。

また、前記湾曲壁部の下端に配置される鋼板パネルの下端を前記非越流部の底面に沿って切り取ることが好ましい。

また、前記湾曲壁部の下端に配置される鋼板パネルの前記非越流部の底面への突出に合わせて地盤を筋掘りすることが好ましい。

本発明によれば、土石流の衝撃を緩和することができると共に、コストの低減を図ることができる。

砂防堰堤の斜視図である。 砂防堰堤の壁部を上流側から見た斜視図である。 砂防堰堤の壁部を下流側から見た斜視図である。 砂防堰堤の側壁部を正面側から見た斜視図である。 砂防堰堤の施工方法を示すフローチャートである。 土石流の発生時に砂防堰堤に作用する力を説明する図である。

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとり得る。

［砂防堰堤の構造］
図１から図４に示すように、砂防堰堤１００は、基礎コンクリート１１ａ上に設置された非越流部１０ａと、基礎コンクリート１１ｂ上に設置された非越流部１０ｂと、非越流部１０ａと非越流部１０ｂとの間に形成された透過部２０と、を備えている。

＜非越流部＞
一対の非越流部１０ａ，１０ｂは、河川の上流側から流れ込む土石流の越流を阻止するものであり、上流壁部１ａ，１ｂと、下流壁部２ａ，２ｂと、側壁部３ａ，３ｂと、湾曲壁部４ａ，４ｂと、中詰材５ａ，５ｂと、天端保護材６ａ，６ｂを備えている。

（上流壁部）
上流壁部１ａ，１ｂは、河川の上流に面しており、上流からの流水、土石流の衝撃を受け止める壁部である。上流壁部１ａ，１ｂは、断面が波形状に形成された矩形板状の鋼板パネルを複数枚連結することによって構築されている。鋼板パネルは、鋼板、該鋼板の周縁に沿って設置された補強リブ、相互の接続に供するためのフランジ等を有しており、フランジには相互の接続に供するボルト貫通孔が形成されている。また、鋼板は断面波状であって、波の方向（山頂と谷底とを結ぶ最大傾斜線）は水平であっても、鉛直であってもよい。鋼板パネル同士は、ボルト及びナットで連結されており、その繋ぎ目にはシールテープ等が貼り付けられて止水されていてもよい。上流壁部１ａ，１ｂを構成する鋼板パネ
ルは、それぞれが波形状に形成されているものの、壁部全体として見た際に略平面状に形成されている。上流壁部１ａ，１ｂは、上端から下端に向かうにつれて上流側に向けて下方に傾斜する法面Ｆ１が形成されるように構築されている。

（下流壁部）
下流壁部２ａ，２ｂは、河川の下流に面しており、上流壁部１ａ，１ｂから所定の間隔をあけて配置されている。下流壁部２ａ，２ｂは、断面が波形状に形成された矩形板状の鋼板パネルを複数枚連結することによって構築されている。鋼板パネルは、鋼板、該鋼板の周縁に沿って設置された補強リブ、相互の接続に供するためのフランジ等を有しており、フランジには相互の接続に供するボルト貫通孔が形成されている。また、鋼板は断面波状であって、波の方向（山頂と谷底とを結ぶ最大傾斜線）は水平であっても、鉛直であってもよい。鋼板パネル同士は、ボルト及びナットで連結されており、その繋ぎ目にはシールテープ等が貼り付けられて止水されていてもよい。下流壁部２ａ，２ｂを構成する鋼板パネルは、それぞれが波形状に形成されているものの、壁部全体として見た際に略平面状に形成されている。下流壁部２ａ，２ｂは、上端から下端に向かうにつれて下流側に向けて下方に傾斜するように構築されている。なお、下流壁部２ａ，２ｂは、鋼板パネルに代えてコンクリートパネルを用いてもよい。

（側壁部）
側壁部３ａ，３ｂは、透過部２０に面しており、下流壁部２ａ，２ｂの透過部２０側の端部に連続するように設けられている。側壁部３ａ，３ｂは、断面が波形状に形成された矩形板状の鋼板パネルを複数枚連結することによって構築されている。鋼板パネルは、鋼板、該鋼板の周縁に沿って設置された補強リブ、相互の接続に供するためのフランジ等を有しており、フランジには相互の接続に供するボルト貫通孔が形成されている。また、鋼板は断面波状であって、波の方向（山頂と谷底とを結ぶ最大傾斜線）は水平であっても、鉛直であってもよい。鋼板パネル同士は、ボルト及びナットで連結されており、その繋ぎ目にはシールテープ等が貼り付けられて止水されていてもよい。側壁部３ａ，３ｂを構成する鋼板パネルは、それぞれが波形状に形成されているものの、壁部全体として見た際に略平面状に形成されている。側壁部３ａ，３ｂは、基礎コンクリート１１ａ，１１ｂの上面に直立するように構築されている。

（湾曲壁部）
湾曲壁部４ａ，４ｂは、上流壁部１ａ，１ｂにおける透過部２０側の端部と側壁部３ａ，３ｂにおける上流側の端部とに連続する壁部であり、少なくとも一部が曲面状に形成されている。
湾曲壁部４ａ，４ｂは、少なくとも一部（非越流部１０ａ，１０ｂの上流側角部）に法面Ｆ４に対して直角方向の断面が中心角９０°の円弧状に形成された鋼板パネルを複数枚連結することによって構築されている。湾曲壁部４ａ，４ｂの湾曲面は中心角が９０°の円周面を形成している。湾曲壁部４ａ，４ｂを形成する鋼板パネルは、鋼板と、該鋼板の周縁に沿って設置された補強リブや相互の接続に供するためのフランジとを有し、鉛直方向に配置される一対のフランジは直線状の板材で、水平方向に配置される一対のフランジは平面視で円弧状の板材である。また、フランジには相互の接続に供するボルト貫通孔が形成され、鋼板は断面波状であって、波の方向（山頂と谷底とを結ぶ最大傾斜線）は水平であっても、鉛直であってもよい。
湾曲壁部４ａ，４ｂは、巨大な岩石や流木等が衝突した際、損傷しにくくなっており、流下する土石流等が透過部２０に流入する際、渦状の流れが発生しにくくなっている。

湾曲壁部４ａ，４ｂは、上端から下端に向かうにつれて上流側に向けて下方に傾斜する法面Ｆ４が形成されるように構築されている。
湾曲壁部４ａ，４ｂは、断面が円弧状に形成された鋼板パネルの上縁及び下縁が湾曲壁
部４ａ，４ｂの法面Ｆ４に対して直角をなすように積み重ねられて構築されている。すなわち、湾曲壁部４ａ，４ｂを施工する領域を法面Ｆ４に対して直角となる方向に沿って区分けして積み重ねていく。これは、湾曲壁部４ａ，４ｂを施工する領域を水平方向に区分けすると、湾曲壁部４ａ，４ｂの断面を楕円状に形成する必要があり、さらには、法面勾配を考慮して鋼板パネルの上端と下端の曲率を徐々に変化させる必要があるため、鋼板パネルの製造が非常に困難になり、手間及びコストがかかってしまうからである。
ここで、湾曲壁部４ａ，４ｂの上端に配置される鋼板パネルの上端は、非越流部１０ａ，１０ｂの天端に沿って切り取られている。湾曲壁部４ａ，４ｂの下端に配置される鋼板パネルの下端は、非越流部１０ａ，１０ｂの底面に沿って切り取られている。

（中詰材）
中詰材５ａ，５ｂは、基礎コンクリート１１ａ，１１ｂ及び基礎コンクリート２１（後述する）を設置する際に発生した現地発生土砂と、セメント・セメントミルクとを撹拌・混練して製造したソイルセメントであり、上流壁部１ａ，１ｂ、下流壁部２ａ，２ｂ、側壁部３ａ，３ｂ及び湾曲壁部４ａ，４ｂによって囲まれた空間内に打設される。中詰材５ａ，５ｂの固化により、中詰材５ａ，５ｂの重量で土石流の衝撃を受け止める。
また、中詰材５ａ，５ｂは、各壁部の内面に沿って充填されるため、固化した際に、上流壁部及び湾曲壁部の内面に沿って形成される上流側の面が、上端から下端に向かうにつれて上流側に向けて下方に傾斜する法面が形成される。

（天端保護材）
天端保護材６ａ，６ｂは、各壁部によって囲まれた空間内に打設された中詰材５ａ，５ｂの上面を覆うものであって、コンクリートで形成されている。天端保護材６ａ，６ｂは、中詰材５ａ，５ｂの保護層（水の遮断層）として機能している。

＜透過部＞
図１に示すように、透過部２０は、非越流部１０ａと非越流部１０ｂとの間に設けられ、流水を透過するものである。
透過部２０は、河川の底部に設けられた基礎コンクリート２１と、基礎コンクリート２１に設置された鋼製またはコンクリート製の柱体を組み立てた柵体２２と、を備えている。透過部２０は、柵体２２が、河川の流水や小さな土砂を通過させ、土石流の発生時に巨大な岩石や流木を捕捉する。

［砂防堰堤の施工方法］
砂防堰堤１００の施工方法は、図５に示すとおりである。
最初に、砂防堰堤１００を設ける位置に、非越流部１０ａ，１０ｂのための基礎コンクリート１１ａ，１１ｂを打設する（ステップＳ１）。
次に、基礎コンクリート１１ａ，１１ｂ上に上流壁部１ａ，１ｂ、下流壁部２ａ，２ｂ、側壁部３ａ，３ｂ、湾曲壁部４ａ，４ｂを構築する（ステップＳ２）。ここで、各壁部の施工順序は任意であり、どの壁部を先に構築してもよいし、同時に行ってもよい。

ここで、上流壁部１ａ，１ｂは、上端から下端に向かうにつれて上流側に向けて下方に傾斜するように複数枚の鋼板パネルを基礎コンクリート１１ａ，１１ｂの上面に対して傾斜させた状態で連結して構築する。すなわち、非越流部１０ａ，１０ｂの施工完了時に上流壁部１ａ，１ｂは法面Ｆ１を有することになる。
下流壁部２ａ，２ｂは、上端から下端に向かうにつれて下流側に向けて下方に傾斜するように複数枚の鋼板パネルを基礎コンクリート１１ａ，１１ｂの上面に対して傾斜させた状態で連結して構築する。すなわち、非越流部１０ａ，１０ｂの施工完了時に下流壁部２ａ，２ｂは法面Ｆ２を有することになる。
側壁部３ａ，３ｂは、基礎コンクリート１１ａ，１１ｂの上面に対して直立するように
複数枚の鋼板パネルを連結して構築する。
湾曲壁部４ａ，４ｂは、上端から下端に向かうにつれて上流側に向けて下方に傾斜するように複数枚の鋼板パネルを連結して構築する。すなわち、非越流部１０ａ，１０ｂの施工完了時に湾曲壁部４ａ，４ｂは法面Ｆ４を有することになる。
湾曲壁部４ａ，４ｂは、中心角が９０°の円弧状断面を有する複数枚の鋼板パネルを法面Ｆ４の勾配に沿って積み重ねていくことにより形成される。すなわち、鋼板パネルの平行な上縁と下縁が、形成される法面Ｆ４に対して直角をなすように鋼板パネルを傾けた状態で積み重ねていく。

ここで、湾曲壁部４ａ，４ｂの上端に配置される鋼板パネルは、事前にその上端部を非越流部１０ａ，１０ｂの天端に沿って切り取っておく。また、湾曲壁部４ａ，４ｂの下端に配置される鋼板パネルは、事前にその下端部を非越流部１０ａ，１０ｂの底面に沿って切り取っておく。
なお、湾曲壁部４ａ，４ｂの上端に配置される鋼板パネルについて、他の鋼板パネルよりも湾曲部分の円弧の長さが短く、高さが低いものを事前に製作しておいてもよい。すなわち、鋼板パネルを傾斜させて積み重ねることにより生じる非越流部１０ａ，１０ｂの上端部の隙間を埋めるような形状の鋼板パネルであれば、どのような形態のものであってもよい。これにより、上端の鋼板パネルの切り取りを省くことができる。
また、湾曲壁部４ａ，４ｂの下端に配置される鋼板パネルの非越流部１０ａ，１０ｂの底面への突出に合わせて地盤を筋掘りし、形成された溝に鋼板パネルを埋設して基礎コンクリート１１ａ，１１ｂを打設してもよい。これにより、下端の鋼板パネルの切り取りを省くことができる。

次に、各壁部によって囲まれた空間内に中詰材５ａ，５ｂを充填する（ステップＳ３）。上述したように、中詰材５ａ，５ｂは、砂防堰堤１００の施工現場で発生した現場発生土砂にセメント・セメントミルクを加えて混練したソイルセメントである。
中詰材５ａ，５ｂが固化した後、その天端面（各壁部によって覆われていない部分）に天端保護材６ａ，６ｂとしてコンクリートを打設する（ステップＳ４）。ここで、天端保護材６ａ，６ｂは、現場でコンクリートを打設してもよいし、予め作製されたコンクリートパネルを敷き詰めて互いに連結してもよい。
ステップＳ１からＳ４により、非越流部１０ａ，１０ｂが完成する。
次に、非越流部１０ａと非越流部１０ｂとの間に、基礎１次コンクリート２１を打設する（ステップＳ５）。
次に、コンクリート柱又は鋼柱を格子状に組み上げた柵体２２を基礎１次コンクリート２１上に設置する（ステップＳ６）。
次に、柵体２２の下部を埋設するように基礎２次コンクリート２１を所定の高さまで打設する（ステップＳ７）。
ステップＳ５からＳ７により、透過部２０が完成する。
なお、透過部２０は、非越流部１０ａ，１０ｂの施工後ではなく、非越流部１０ａ，１０ｂの施工前、非越流部１０ａ，１０ｂの施工と同時に施工してもよい。

［砂防堰堤の作用・効果］
以上のような構造の砂防堰堤１００によれば、上流壁部１ａ，１ｂ及び湾曲壁部４ａ，４ｂに法面Ｆ１，Ｆ４を形成することにより、図６に示すように、土石流に含まれる土砂・水５０が、断面ＡＢＣＤの台形状の非越流部１０ａ，１０ｂに衝突した際に、当該法面Ｆ１，Ｆ４に堆積する。法面Ｆ１，Ｆ４に堆積した土砂・水５０は、その重量分だけ法面Ｆ１，Ｆ４に作用することで、非越流部１０ａ，１０ｂ全体の重量が増加し、強度上、断面ＡＤＣＥの台形状の非越流部とみなすことができる。
したがって、法面Ｆ１，Ｆ４を設けることで、土砂・水５０を非越流部１０ａ，１０ｂの一部として用いることができ、施工される非越流部１０ａ，１０ｂの断面から算出され
る強度以上の砂防堰堤１００を構築することができる。よって、砂防堰堤１００の強度の向上を図ると共に、コストの低減を図ることができる。また、設置場所の環境に応じて最適な砂防堰堤１００を構築することができる。
また、透過部２０に合わせて非越流部１０ａ，１０ｂに法面を設けることが可能となる。
また、湾曲壁部４ａ，４ｂの存在により、土石流等による砂防堰堤１００への衝撃力を緩和することができ、砂防堰堤１００の破損を抑制することができる。
また、砂防堰堤１００の強度を高めるために、下流壁部２ａ，２ｂの法面勾配を緩やかにする必要がなくなるので、非越流部１０ａ，１０ｂの根入れが浅くなることがなく、砂防堰堤１００を高くする必要もなくなり、根入れの設計変更をする必要がない。
また、各壁部をすべて鋼板パネルで形成することで、施工管理を容易にすることができる。
また、壁部を鋼板パネルで構築し、中詰材５ａ，５ｂをソイルセメントとすることで、コンクリートを使用する場合に比べて施工にかかる費用を削減することができる。さらに、コンクリートを使用しないことで、コンクリートを打設するための型枠の設置や除去、コンクリート打設後の養生がなくなり、施工期間を短縮することができる。

１ａ，１ｂ 上流壁部
２ａ，２ｂ 下流壁部
３ａ，３ｂ 側壁部
４ａ，４ｂ 湾曲壁部
５ａ，５ｂ 中詰材
６ａ，６ｂ 天端保護材
１０ａ，１０ｂ 非越流部
２０ 透過部
１００ 砂防堰堤

Claims (7)

1. 上流側から流れ込む土石流の越流を阻止する一対の非越流部と、前記非越流部の間に設けられ、流水を透過する透過部とを備える砂防堰堤の施工方法であって、
   上流壁部を矩形板状の複数の鋼板パネルを連結して構築する工程と、
   下流壁部を構築する工程と、
   前記透過部側で前記下流壁部に連続する側壁部を矩形板状の複数の鋼板パネルを連結して構築する工程と、
   前記上流壁部と前記側壁部とに連続し、少なくとも一部が曲面状に形成された湾曲壁部を矩形板状の複数の鋼板パネルを連結して構築する工程と、
   これらの壁部に囲まれた空間内に中詰材を充填する工程と、
   前記一対の非越流部の間に土石を捕捉すると共に流水を透過する透過部を構築する工程と、
   を含み、
   前記湾曲壁部を構築する工程において、前記湾曲壁部における少なくとも一部の前記鋼板パネルを、該鋼板パネルの長手方向が前記上流壁部側から前記側壁部側に向かって斜め下方に延びるように設け、
   前記上流壁部を構築する工程及び前記湾曲壁部を構築する工程において、前記上流壁部及び前記湾曲壁部が上端から下端に向かうにつれて上流側に向けて下方に傾斜する法面を形成するように前記鋼板パネルを設け、前記法面に堆積した土石を前記非越流部の重量とみなし前記砂防堰堤の強度の向上を図る
   ことを特徴とする砂防堰堤の施工方法。
2. 前記上流壁部を構築する前記鋼板パネル及び前記湾曲壁部を構築する前記鋼板パネルを互いの長手方向が交差するように接合することを特徴とする請求項１に記載の砂防堰堤の施工方法。
3. 前記湾曲壁部における湾曲部分の前記法面に対して直角方向の断面が中心角９０°の円弧となるように、上縁及び下縁に互いに平行に向かい合うフランジを有する前記複数の鋼板パネルを連結して前記湾曲壁部を形成し、
   前記湾曲壁部は、前記鋼板パネルの上縁及び下縁における前記フランジが前記法面に対して直角をなすように積み重ねて構築することを特徴とする請求項２に記載の砂防堰堤の施工方法。
4. 前記湾曲壁部の上端に配置される鋼板パネルの上端を前記非越流部の天端に沿って切り取ることを特徴とする請求項３に記載の砂防堰堤の施工方法。
5. 前記湾曲壁部の上端に配置される鋼板パネルは、他の鋼板パネルよりも湾曲部分の円弧の長さを短く、高さを低くすることを特徴とする請求項３に記載の砂防堰堤の施工方法。
6. 前記湾曲壁部の下端に配置される鋼板パネルの下端を前記非越流部の底面に沿って切り取ることを特徴とする請求項３から５までのいずれか一項に記載の砂防堰堤の施工方法。
7. 前記湾曲壁部の下端に配置される鋼板パネルの前記非越流部の底面への突出に合わせて地盤を筋掘りすることを特徴とする請求項３から５までのいずれか一項に記載の砂防堰堤の施工方法。