JP6994815B1 - 砂防堰堤の補強部構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本件発明は、補強部材の衝撃吸収性能を維持しつつ、外部の自然環境に起因する劣化や常時流水の摩耗作用から補強部材の品質を保護し、かつ、外枠壁の壁面の面的作用により衝撃力を分散させ、砂防堰堤への衝撃を緩和し、また、例えば土石流の衝突により損壊した箇所について、修復が必要な箇所を必要なだけ速やかに修復できる砂防堰堤の補強部構築方法を提供する。【解決手段】本発明は、砂防堰堤１の上流側を補強部３により補強する砂防堰堤の補強部構築方法であって、前記補強部３は、上流側に位置する補強部３に傾斜面を形成する外枠壁４と、砂防堰堤１と前記外枠壁４との間に打設される補強部材６とを有し、前記外枠壁４は、該外枠壁４を構成する外枠材５同士を連結して壁面とし、前記補強部材６は、土砂または購入した補強材料にセメントと水、必要に応じて粉末粘土からなる細粒分を混入することにより生成することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、砂防堰堤の補強部構築方法に関するものである。

近年、降雨量の増加により土砂災害発生リスクが増大し、昨今では100年超過確立を超える降雨が頻発し、予想しえなかった規模の土石流が発生している。昨今、これまでに作られた砂防堰堤が土石流により破壊される事案も報告され、とりわけ、砂防堰堤の内部露出による損壊リスクの大きい粗石コンクリート造の砂防堰堤や劣化が進行した砂防堰堤では、土石流による堰堤損壊に伴う人的リスクの増大が懸念され、早急に対策を考える必要があった。

従来の砂防堰堤の土石流衝突による損壊防止策として、上流側に土砂を盛り立てることが考えられるが、流水による土砂の流出など、土構造物として恒久的に形状を保持しえないとの課題があった。

そのため、この欠点を補う方法として砂防ソイルセメントによる盛り立てが考えられるが、砂防ソイルセメントも同様に自然環境による劣化が懸念され長期耐久性の確実性に懸念を有している。

特に、砂防ソイルセメントでも緩衝工として要求される性能は衝撃の吸収に富む柔らかい品質であることが望ましいが、劣化や摩耗作用に対して特に耐性が小さいとの課題があった。

内部に打設する砂防ソイルセメントの品質は低強度であればあるほど、陥没や変形によって衝撃が吸収されやすいが、大きな外力（礫衝突）や繰り返しの作用により破壊されやすい。一方、高強度であればあるほど、衝突した荷重が既存堰堤に伝達されやすくなり、そもそもの目的である既存砂防堰堤の保護の目的に背反することになる。

そのため、緩衝工に用いる砂防ソイルセメントは低強度でありつつ、破壊されにくい構造が求められており、この課題を解決する方法として、緩衝工外部に外枠壁を設置することが考えられる。

砂防ソイルセメントを構築する外枠壁は、一般にコンクリート、鋼板、金属製網材からなる外枠材で、施設の内側から施工し、外枠材内部で外枠材同士が接合される。

このため、土石流等の作用で損壊した場合、外側から部分的な補修をすること（例えば、損壊部分のみの外枠材の撤去や補修据付にかかる旧部材との接合方法など）が困難であった。また、外枠材は構造的に補修することを前提としているものでないため、足場の設置が困難であり、安全確保の観点からも問題があった。

そして、これまで緩衝工として砂防ソイルセメントを用いること、砂防ソイルセメント堰堤を構築する技術として、上記外枠壁と併用した技術は存在したものの、緩衝工として土石流衝突時に破損することを前提として速やかな修復を可能とする構造は存在していない。

特開２０１８－２１３３３号公報

本件発明は、前記従来の課題を解決するために創案されたものであり、補強部材を、事前に外枠材の内側あるいは外側より組み立てた外枠壁内に打ち込み、補強部材の衝撃吸収性能を維持しつつ、外部の自然環境に起因する劣化や常時流水の摩耗作用から補強部材の品質を保護し、かつ、例えば土石流衝突時には前記外枠壁の壁面の面的作用により衝撃力を分散させ、砂防堰堤への衝撃を緩和することを目的とするものであり、また、例えば土石流の衝突により損壊した箇所について、修復が必要な箇所を必要なだけ速やかに修復できる砂防堰堤の補強部構築方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、
砂防堰堤の上流側を補強部により補強する砂防堰堤の補強部構築方法であって、
前記補強部は、上流側に位置する補強部に傾斜面を形成する外枠壁と、砂防堰堤と前記外枠壁との間に打設される補強部材とを有し、
前記外枠壁は、該外枠壁を構成する外枠材同士を前記外枠材の上流側から連結具により連結して壁面とし、前記補強部材は、土砂または購入した補強材料にセメントと水、必要に応じて粉末粘土からなる細粒分を混入することにより生成してなり、
前記外枠壁は、前記外枠材を横方向へ当接させて第１外枠壁部を形成し、該第１外枠壁部に前記補強部材を打設し、次いで前記第１外枠壁部の上部に前記外枠材を積み重ねると共に、横方向に当接させて第２外枠壁部を形成し、該第２外枠壁部に補強部材を打設し、前記第１外枠壁部と前記第２外枠壁部とは、前記外枠壁の上流側から連結具を用いて連結してなり、
前記外枠材の横方向への連結と上方向への積み重ね及び横方向への連結を繰り返して外枠壁を構築した、
ことを特徴とし、
または、
前記砂防堰堤は既設の砂防堰堤である、
ことを特徴とし、
または、
前記外枠壁の外側には足場部材を取付け可能な構造あるいは形状に形成した、
ことを特徴とし、
または、
前記外枠材の上流側表面には、前記外枠材表面より内側にくぼませた凹部が設けられ、前記凹部内の連結具により前記外枠材同士を連結する、
ことを特徴とし、
または、
前記凹部には、凹部キャップが取り付けられる、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、補強部材を、事前外枠材の内側あるいは外側よりに組み立てた外枠壁内に打ち込み、補強部材の衝撃吸収性能を維持しつつ、外部の自然環境に起因する劣化や常時流水の摩耗作用から補強部材の品質を保護し、かつ、例えば土石流衝突時には前記外枠壁の壁面の面的作用により衝撃力を分散させ、砂防堰堤への衝撃を緩和することを目的とするものであり、また、例えば土石流の衝突により損壊した箇所について、修復が必要な箇所を必要なだけ速やかに修復できるとの優れた効果を奏する。

本発明の構成を説明する構成説明図（１）である。 本発明の構成を説明する構成説明図（２）である。 本発明の補強部が破損した場合の修復を説明する説明図（１）である。 本発明の補強部が破損した場合の修復を説明する説明図（２）である。 本発明の補強部が破損した場合の修復を説明する説明図（３）である。 本発明の補強部が破損した場合の修復を説明する説明図（４）である。 本発明の補強部が破損した場合の修復を説明する説明図（５）である。 本発明の補強部が破損した場合の修復を説明する説明図（６）である。

以下、図に基づいて本発明の実施するための最良の形態について説明する。
図１に基づいて、本発明の構成を説明する。
図中の符号１は砂防堰堤であり、本発明では新設砂防堰堤であっても、既設砂防堰堤であってもかまわない。どちらの砂防堰堤であっても補強部３を構築することができるものである。しかし、図１から理解されるように、砂防堰堤１の補強に際しては、上流側が満砂状態になっている砂防堰堤１の補強工（緩衝工）の場合が多いと考えられる。

従って、この満砂線より上側の袖部２を補強すべく砂防堰堤１の補強部３を形成するものとなる。尚、満砂状態になっていない場合は、砂防ダム本体についても補強部３を形成することも考えられる。

この補強部３は、図１示すように、前記砂防堰堤１の袖部２の上端面の高さとほぼ同等の高さにした厚みとしてある。土石流による前記袖部２の損壊、破損を防ぐためである。

次に符号４は外枠壁であり、前記外枠壁４は長方形等の略方形状をなす外枠材５同士を連結して壁面を形成している。前記外枠壁４を形成することにより、補強部材６の衝撃吸収性能を維持しつつ、外部の自然環境に起因する劣化や常時流水の摩耗作用から補強部材６の品質を保護することができる。また、土石流衝突時には壁面の面的作用により衝撃力を分散させ、既存砂防堰堤への衝撃を緩和することができるのである。

そして、前記外枠材５は、前記砂防堰堤１側（内側）に傾斜した状態で固定部材１１により緊結されている。
前記固定部材１１を用いて緊結することにより、前記砂防堰堤１と前記外枠壁４との間に補強部材６を打設した際、前記外枠壁４が補強部材６を打設により崩れることがなく、十分な強度を保つことができるのである。また、例えば補強部材６に凍結融解などが生じた場合に、外枠材５が外れて落下する危険性がなく、安全に設置することができるのである。

そして、固定部材１１としては、例えばＬ型アングル、ワイヤーあるいは鉄筋などが考えられるが、前記外枠材５を固定部材１１として緊結することができる強度があれば特に限定されない。

前記外枠材５を連結することにより、上流側に位置する補強部３に傾斜面を形成するように前記外枠壁４を設置することができるのである。なお、外枠壁４の傾斜角度については何ら限定されず、現場の状況により、緩やかな傾斜面として設置しても良いし、急な傾斜面として設置しても良い。
また、外枠材５としては、例えばコンクリート、コンクリート板、鋼板あるいは金属製網材などが用いられることが考えられる。

ここで、金属製網材、例えばエキスパンドメタルを加工した金属製網材が外枠材５として用いられる際には、前記金属製網材と補強部材６との間にシート状の吸出し防止材を挟んで打設される。これにより、補強部材６を打設した際に、前記金属製網材から補強部材６が漏れ出ることを防止することができるのである。

次に、前記砂防堰堤１と前記外枠壁４との間に補強部材５が打設される。前記補強部材６は、砂防ソイルセメントまたは低強度（２Ｎ／ｍｍ^２未満）の砂防ソイルセメントなどが用いられる。なお、前記砂防ソイルセメントは、転圧タイプまたは流動タイプのいずれも用いることが可能である。

ここで砂防ソイルセメントは、土砂または購入した補強材料にセメントと水、必要に応じて粉末粘土からなる細粒分を混入することにより生成される。なお前記土砂は、例えば現地発生土砂や流用土砂などが用いられる。

そして、現場の補強すべき砂防堰堤１により、要求される砂防ソイルセメントの強度が異なるため、現場の状況に応じてセメントの割合と砂、砂礫土砂あるいは河床堆積物の粒度に応じて乾燥した粉末粘土からなる細粒分の割合を変えることにより、前記砂防ソイルセメントの強度を低強度（２Ｎ／ｍｍ^２未満）とすることができる。
また、流動タイプの砂防ソイルセメントは、現場で発生する粗石や巨石を活用することもできる。

図２（ａ）は外枠壁４を外側（上流側）から見た構成図を示す。
図２（ａ）から理解されるように、外枠壁４は、長方形等の略方形状をなす外枠材５を横方向へ当接させた状態で設置し、第１外枠壁部７を形成している。そして、前記第１外枠壁部７の上部に前記外枠材５を積み重ねると共に、第１外枠壁部７と同様に横方向に当接させた状態で設置し、第２外枠壁部８を形成する。

そして、前記第１外枠壁部７と前記第２外枠壁部８を連結するに際しては、横に当接させた外枠材５と該当接させた外枠材５の上部に積み重ねた外枠材５を突き合わせた隅角部、すなわち４枚の外枠材５の隅角部の突き合わせ面に連結プレート９を添接し、ボルトなどの連結具１０を用いて外枠材５の外側（上流側）より連結することが考えられる。

なお、図２（ｂ）では連結プレート９が内側、すなわち補強部材６が打設される側に添接しているが、外側（上流側）に連結プレート９を添接してボルトなどの連結具１０を用いて連結してもよい。

また前記外枠材５同士の連結については、上記の他に、例えば横方向に当接させた外枠材５の当接面に連結プレート９を添接し、ボルトなどの連結具１０を用いて連結しておくことが考えられる。なお、外枠材５同士が連結できれば他の方法で連結しても構わない。

そして、前記外枠材５は砂防堰堤１側に傾斜した状態で固定部材１１により緊結されている。これにより、前記外枠材５同士を当接させ第１外枠壁部７とした後、前記砂防堰堤１と前記第１外枠壁部７との間に補強部材６を打設した際に、前記第１外枠壁部７が崩れることがなく、十分な強度を保つことができるのである。また、例えば補強部材６に凍結融解などが生じた場合に、外枠材５が外れて落下する危険性がなく、安全に設置することができるのである。

そして、外枠材５を固定部材１１により緊結するに際して、前記外枠材５の外側、すなわち上流側から略中央よりやや上方において前記固定部材１１をボルトなどの連結具１０を用いて固定される。

また前記外枠材５を連結して形成した外枠壁４の外側、すなわち上流側には、足場用部材１２が取り付けられる構造となっている（図１及び図２（ｂ）参照）。
前記足場用部材１２が取り付けられる構造の一例として、連結具１０を用いる箇所に前記外枠材５の表面より少し内側にくぼませた凹部１３を設け、前記凹部１３内にボルトなどの連結具１０を用いて、外枠材５同士を連結したり、固定部材１１を固定したりする。
そして、複数の前記凹部１３に足場用部材１２の取り付け部を嵌め込んで取り付けるなどにより、足場を設けることができることとなる。
ここで、足場用部材１２の取り付けについては何ら限定はなく、外枠材５の外側、すなわち上流側に取付用の構造や形状を構成して足場用部材１２を取り付けてもかまわない。

これにより、外枠壁４の外側、すなわち上流側に足場を設けることができ、前記外枠壁４の破損した際に、迅速かつ安全に作業することが可能となる。また、定期的に補強部３を点検する際にも、前記足場用部材１２を使用すれば容易に点検することができるのである。

また、図２（ｂ）から理解されるように、前記凹部１３には凹部キャップ１４が取り付けられている。前記凹部キャップ１４を取り付ける際には、例えばグリースを入れてキャップすることが考えられる。前記凹部キャップ１４を取り付けることにより、ボルトなどの連結具１０の健全性を保護することができ、必要に応じて容易に前記凹部キャップ取り外すことができるのである。

次に、本発明の第１実施例を図１に基づいて説明する。
砂防堰堤１の袖部２の補強に際して、補強部３は満砂線の上側に形成するものとなる。
まず、前記砂防堰堤１の上流側に、前記砂防堰堤１側（内側）に傾斜した状態で外枠材５を設置し、前記外枠材５の内側、すなわち砂防堰堤１側から固定部材１１を用いて緊結し固定する。なお、外枠材５としては、例えばコンクリート、コンクリート板、鋼板あるいは金属製網材などが用いられることが考えられる。

そして、形成する補強部３の幅に応じて、前記外枠材５を横方向に当接させた状態で設置し、第１外枠壁部７が形成される。そして、前記砂防堰堤１と前記第１外枠壁部７との間に補強部材６が打設され、１段目が形成される。

次いで、前記第１外枠壁部７の上部に前記外枠材５を積み重ねると共に、横方向に当接させた状態で設置し、第２外枠壁部８が形成される。なお、積み重ね設置された前記外枠材５についても、前記外枠材５の内側、すなわち砂防堰堤１側から固定部材１１を用いて緊結し固定されている。そして、前記砂防堰堤１と前記第２外枠壁部８との間に補強部材６が打設され、２段目が形成される。

そして、前記第１外枠壁部７と前記第２外枠壁部８を連結するに際しては、横に当接させた外枠材５と該当接させた外枠材５の上部に積み重ねた外枠材５を突き合わせた隅角部、すなわち４枚の外枠材５の隅角部の突き合わせ面に連結プレート９を添接し、ボルトなどの連結具１０を用いて外枠材５の外側（上流側）より連結する（図２参照）。

なお、図２（ｂ）では連結プレート９が内側、すなわち補強部材６が打設される側に添接しているが、外側（上流側）に連結プレート９を添接してボルトなどの連結具１０を用いて連結してもよい。

上記のように、前記外枠材５の横方向への当接設置と上方向への積み重ね及び横方向への当接設置を繰り返して、３段目、４段目・・・と形成し、外枠壁４が形成される。そして、段ごとに補強部材６を打設することにより、補強部３が構築される。

なお、図１では４段目までしか形成されていないが、４段に限定されるものではなく、砂防堰堤１の袖部２の上端面の高さとほぼ同等の高さとなるように前記補強部３の厚み分の段数とすることが望ましい。

次に、本発明の第２実施例を図３乃至図８に基づいて説明する。
図３は、上記の方法により構築した補強部３が土石流等により、第２外枠壁部８より上方が破損した場合を示したものである。

図３のように補強部３が破損した場合は、まず外枠壁４のうち破損している箇所の外枠材５を取り外す（図４参照）。前記外枠材５は外側、すなわち上流側からボルトなどの連結具１０を用いて前記外枠材５同士を連結し、また固定部材１１を固定しているため、外側から前記破損した外枠材５を容易に取り外すことができる構造となっている。

図示していないが、本発明は、前記外枠壁４に足場用部材１２が取り付けられる構造となっているため、前記外枠壁４の破損していない箇所に前記足場用部材１２を取り付けることにより、破損した外枠材５を容易に取り外すことができるのである。

そして、前記外枠材５を取り外した後、崩れた補強部材６を撤去（排除）する（図５参照）。この場合も、前記足場用部材１２を用いることにより、容易に前記崩れた補強部材６を撤去（排除）することができる。

次いで、補強部材６を撤去（排除）した箇所に、改めて砂防堰堤１側（内側）に傾斜した状態で外枠材５を設置し、前記外枠材５の内側、すなわち砂防堰堤１側から固定部材１１を用いて緊結し、前記外枠材５の外側（上流側）よりボルトなどの連結具１０を用いて固定部材１１を固定する（図６参照）。

図６では、２段目の固定部材１１は破損していないため、改めて前記固定部材１１を設置する必要はなく、既存の固定部材１１に外枠材５を外側（上流側）からボルトなどの連結具１０を用いて固定するだけでよい。

なお、補強部材６を撤去（排除）箇所の大きさによっては、前記固定部材１１を設けることができない場合がある。そのような場合には、例えば撤去（排除）されていない補強部材６に鉄筋などを入れ、該鉄筋と外枠材５とを該外枠材５の外側（上流側）からボルトなどの連結具１０を用いて固定することが考えられる。
これにより、例えば補強部材６に凍結融解などが生じた場合に、外枠材５が外れて落下する危険性がなく、安全に設置することができる。

次いで、外枠材５同士を当接させ、ボルトなどの連結具１０を用いて連結し、第２外枠壁部８を形成する。その後、前記第２外枠壁部８の破損箇所に、補強部材６を打設することにより、前記第２外枠壁部８の破損箇所を補修することができる（図６参照）。

そして、上記同様にして、第２外枠壁部８の上部に前記外枠材５を積み重ねると共に、第２外枠壁部８と同様に横方向に当接させた状態で設置し、第３外枠壁部を形成する。次いで、第３外枠壁部の破損個所に補強部材６を打設し、補修する（図７参照）。
前記補修工程を繰り返すことにより、補強部３を補修することができるのである（図８参照）。

図３乃至図８では、第２外枠壁部８より上方が破損した場合の補修工程を示しているが、第１外枠壁部７及び第２外枠壁部８周辺だけが破損した場合には、破損している箇所より上方の補強部３を撤去（排除）した後、第１実施例で示した構築方法と同様の方法で補強部３を構築することが考えられる。

また、破損した箇所が比較的小さい場合には、補強部材６として流動タイプの砂防ソイルセメントをその破損箇所に流し入れることにより、小さなひび割れや破損を補修することができる。この際にも、足場用部材１２を用いることにより迅速安全に補修することが可能となる。

従来は、前記外枠材５を内側、すなわち補強部材６を打設する側で連結部材１０を用いて前記外枠材５同士を連結したり、また固定部材１１を固定したりしていたため、外側、すなわち上流側から連結部材１０を外すことができず、前記外枠材５を取り外して補修することができなかった。

また、従来は前記外枠壁４に足場用部材１２を取り付けることができない構造であったため、破損した箇所の修復は大型重機を使用しなければならず、容易に補修することができなかった。
その点、本発明を用いた構築方法は、大型重機を使用せず、安全にかつ迅速に補修することができるものである。

１ 砂防堰堤
２ 袖部
３ 補強部
４ 外枠壁
５ 外枠材
６ 補強部材
７ 第１外枠壁部
８ 第２外枠壁部
９ 連結プレート
１０ 連結具
１１ 固定部材
１２ 足場用部材
１３ 凹部
１４ 凹部キャップ

Claims (5)

1. 砂防堰堤の上流側を補強部により補強する砂防堰堤の補強部構築方法であって、
   前記補強部は、上流側に位置する補強部に傾斜面を形成する外枠壁と、砂防堰堤と前記外枠壁との間に打設される補強部材とを有し、
   前記外枠壁は、該外枠壁を構成する外枠材同士を前記外枠材の上流側から連結具により連結して壁面とし、前記補強部材は、土砂または購入した補強材料にセメントと水、必要に応じて粉末粘土からなる細粒分を混入することにより生成してなり、
   前記外枠壁は、前記外枠材を横方向へ当接させて第１外枠壁部を形成し、該第１外枠壁部に前記補強部材を打設し、次いで前記第１外枠壁部の上部に前記外枠材を積み重ねると共に、横方向に当接させて第２外枠壁部を形成し、該第２外枠壁部に補強部材を打設し、前記第１外枠壁部と前記第２外枠壁部とは、前記外枠壁の上流側から連結具を用いて連結してなり、
   前記外枠材の横方向への連結と上方向への積み重ね及び横方向への連結を繰り返して外枠壁を構築した、
   ことを特徴とする砂防堰堤の補強部構築方法。
   
2. 前記砂防堰堤は既設の砂防堰堤である、
   ことを特徴とする請求項１記載の砂防堰堤の補強部構築方法。
   
3. 前記外枠壁の外側には足場部材を取付け可能な構造あるいは形状に形成した、
   ことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の砂防堰堤の補強部構築方法。
   
4. 前記外枠材の上流側表面には、前記外枠材表面より内側にくぼませた凹部が設けられ、前記凹部内の連結具により前記外枠材同士を連結する、
   ことを特徴とする請求項１、請求項２及び請求項３記載の砂防堰堤の補強部構築方法。
   
5. 前記凹部には、凹部キャップが取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項４記載の砂防堰堤の補強部構築方法。

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