JP7039128B2

JP7039128B2 - 流木捕捉工

Info

Publication number: JP7039128B2
Application number: JP2018025625A
Authority: JP
Inventors: ひろし國領; 範寛大高
Original assignee: 日鉄建材株式会社
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2038-02-16
Also published as: JP2019143298A

Description

この発明は、砂防、治山等の目的で河川の横断方向に構築される堰堤等に、スリットを形成するように河川横断方向に鋼製柱部材（流木捕捉支柱）を複数設置してなる流木捕捉工の技術分野に属する。

従来、流木対策、或いは土石流対策として、前記鋼製柱部材をスリットを形成するように河川横断方向に一定の間隔をあけて配設し、流木、或いは土石流などの流下物を効果的に捕捉する鋼製スリットダムが用いられている。
この鋼製スリットダムは、例えば特許文献１～３に開示されているように様々な形状、構造の技術があるが、特に流木対策として設置する場合、流木の捕捉性能はもちろんのこと、施工性、経済性に優れ、また、捕捉した流木の撤去容易性が要請されるところ、前記特許文献１～３に係る技術はこれらの要請を良好に満たし、近年もその需要が高まっている。

特許第５６５００３０号公報特許第５８２２４９９号公報特許第５９５６４５０号公報

ところで、前記流木捕捉工（対策）について、その本体（鋼製柱部材）の高さをそのまま変えることなく、補助部材を付設して流木の捕捉効果（特には抑え込み効果）をより高めて効率良く流木を捕捉することができれば、上流側での流木の捕捉本数を増量することができるので必然的に下流側へ流出（越流）する流木を低減できる等、非常に有益であることは明らかである。

本発明は、上述した背景技術の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鋼製柱部材（流木捕捉支柱）に流木越流抑制部材を補助部材として付設することにより、流木捕捉工の本体（鋼製柱部材）の高さをそのまま変えることなく、流木の捕捉効果を飛躍的に高めることができる流木捕捉工を提供することにある。

上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る流木捕捉工は、鋼製柱部材を河川横断方向に間隔をあけて複数設置してなる流木捕捉工であって、
前記鋼製柱部材は、少なくとも１本の流木捕捉支柱からなり、前記流木捕捉支柱の上部に、前記鋼製柱部材に用いる鋼管よりも細径の鋼管である流木越流抑制部材が、前記鋼製柱部材を本体とする補助部材として前記流木捕捉支柱の天端よりも高くなるように上流側へ突き出して設けられて成ることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した流木捕捉工において、前記流木越流抑制部材が、前記流木捕捉支柱の天端よりも、想定される最大流木径の２倍以上、５０ｃｍ未満の範囲内で高く設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した流木捕捉工において、前記流木越流抑制部材は、鋼管であることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１～３のいずれか１項に記載した流木捕捉工において、前記流木越流抑制部材は、前記流木捕捉支柱の上部に、水平面に対する傾斜角度が４５～６０度程度で設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項１～４のいずれか１項に記載した流木捕捉工において、前記流木越流抑制部材は、流木捕捉工を構成する前記鋼製柱部材の全部又は一部に設けられることを特徴とする。

請求項６に記載した発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載した流木捕捉工において、前記鋼製柱部材は、前記流木捕捉支柱と下流側支え支柱とからなり、河川の流れ方向に開脚して形成されることを特徴とする。

本発明に係る流木捕捉工によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）鋼製柱部材（流木捕捉支柱）に流木越流抑制部材を補助部材として付設することにより、流木捕捉工の本体（鋼製柱部材）の高さをそのまま変えることなく、流木の捕捉効果を飛躍的に高めることができる。
具体的には、前記流木越流抑制部材を前記流木捕捉支柱の上部から斜め前方に向けて突設させることにより、流木越流抑制部材を付設しない場合と比し、前記流木捕捉支柱の支柱本体の上流側へ衝突する流木を適宜抑え込んで（堰き止めて）ホールドし、効果的に流木の捕捉本数を増量させることができるので、必然的に下流側へ流出（越流）する流木を低減できる。
（２）補助部材として、前記流木越流抑制部材を付設するだけで実現できるので、簡易、かつ経済的に流木捕捉効果を飛躍的に高めることができ、費用対効果に非常に優れている。また、流木捕捉工を新設する場合はもとより、既設の流木捕捉工（鋼製スリットダム）にも適用できる。
（３）まとめると、流木対策として従来から要求される、施工性、経済性、および捕捉した流木の撤去容易性を良好に保持しつつ、特に、流木の捕捉性能を飛躍的に高めた流木捕捉工を実現することができる。

上流側からみた流木捕捉工の全体構造を示した概略図である。下流側からみた流木捕捉工の全体構造を示した概略図である。前記流木捕捉工に用いる鋼製柱部材を示した側面図である。ちなみに、本出願図面において、符号Ｕは上流側、符号Ｄは下流側、矢印は河川の流れ方向を示している。前記流木捕捉工に用いる鋼製柱部材を上流側からみた正面図である。前記流木捕捉工に用いる鋼製柱部材を下流側からみた正面図である。前記流木捕捉工に用いる鋼製柱部材を示した平面図である。流木捕捉工に用いる鋼製柱部材の異なる実施例を示した側面図である。流木捕捉工に用いる鋼製柱部材の異なる実施例を示した側面図である。流木捕捉工に用いる鋼製柱部材の異なる実施例を示した側面図である。流木捕捉工に用いる鋼製柱部材の異なる実施例を示した側面図である。流木捕捉工に用いる鋼製柱部材の異なる実施例の要部（上方部分）を示した側面図である。流木捕捉工に用いる鋼製柱部材の異なる実施例の要部（上方部分）を示した側面図である。

本発明に係る流木捕捉工は、河川の自然河床やコンクリート基礎上に立設する構成の鋼製柱部材を河川横断方向に間隔をあけて複数設置してなり、前記鋼製柱部材は、少なくとも１本の流木捕捉支柱からなり、前記流木捕捉支柱の上部に、流木越流抑制部材が、前記流木捕捉支柱の天端よりも高くなるように上流側へ突き出して設けられて成ることを特徴とする。
要するに、本発明は、前記流木越流抑制部材を新たに開発したことを主な特徴とする。具体的には、従来の流木捕捉工（鋼製スリットダム）を構成する鋼製柱部材に、本発明に係る流木越流抑制部材を、柱本体よりも高く、かつ上流側に突き出す構成で補助部材として付設することにより流木の捕捉効果を飛躍的に高めることを主たる特徴とする。
したがって、本発明は、新設、既設を問わず、流木捕捉工（鋼製スリットダム）を構成するすべての鋼製柱部材を適用対象物とすることができ、以下に説明する実施例（図示例）に係る鋼製柱部材の形態はあくまでも一例に過ぎない。例えば、前記特許文献１～３に係る鋼製柱部材（自立式山形鋼管材、又は自立式鋼管材）にも当然に適用できることを念のため特記しておく。
以上を踏まえ、以下、本発明に係る流木捕捉工の実施例を図面に基づいて説明する。

本実施例１に係る流木捕捉工１０は、図１、図２に示したように、コンクリート基礎９に立設する構成の鋼製柱部材１を河川横断方向に一定の間隔をあけて複数設置してなり、前記鋼製柱部材１は、図３が分かり易いように、少なくとも１本の流木捕捉支柱２（２ａ）からなり、前記流木捕捉支柱２の上部に、流木越流抑制部材８が、前記流木捕捉支柱２の天端よりも高くなるように上流側Ｕへ突き出して設けられて成る。
なお、前記流木捕捉工１０は、堰堤１１、１１の間（面内方向）に設けて実施しているが、設置場所は堰堤１１間に限らない。また、前記鋼製柱部材１は自然河床やコンクリート基礎９以外に立設する場合もある。

前記流木越流抑制部材８の適用対象物である前記鋼製柱部材１は、本実施例では、１本の流木捕捉支柱２と１本の下流側支え支柱３とを連結してなり、両者が河川の流れ方向に開脚する構成で実施されている。

具体的に、前記流木捕捉支柱２は、鉛直に立設される支柱本体２ａと、前記下流側支え支柱３との突き合わせ接合に供される２箇所の接合部２ｂ、２ｃと、前記接合部２ｂ、２ｃの端部にそれぞれ設けられる円盤状（又はリング状）フランジ２ｄ、２ｅとが溶接により一体化して形成されている。
一方、前記下流側支え支柱３は、所要の角度（符号Ｌ参照。図示例では水平面に対して６０度程度）に傾斜した支え支柱本体３ａと、前記流木捕捉支柱２側の接合部２ｃと連結するための接合部３ｂと、前記支え支柱本体３ａ及び接合部３ｂの端部にそれぞれ設けられる円盤状（又はリング状）フランジ３ｃ、３ｄとが溶接により一体化して形成されている。

そして、前記流木捕捉支柱２側の前記円盤状フランジ２ｄ、２ｅと、前記下流側支え支柱３側の前記円盤状フランジ３ｃ、３ｄを突き合わせ、前記各フランジ２ｄ…の外周縁部に沿って設けられた複数のボルト孔を一致させてボルト接合することにより当該流木捕捉支柱２と下流側支え支柱３とを連結し、もって、両者の脚部をコンクリート基礎９にほぼ均等に埋め込むことにより鋼製柱部材１が構築される（図３～図６参照）。
要するに、前記鋼製柱部材１は、１本の流木捕捉支柱２と１本の下流側支え支柱３との二分割構造で現場に搬送され、現場で突き合わせ接合する構成で実施される。
ちなみに、図中の符号５は、リブで補強されたベースプレートを示している。

前記鋼製柱部材１（流木捕捉支柱２の支柱本体２ａ）の有効高さは、５．０ｍ（埋込長１．０ｍ）で実施されている。使用する鋼管は、流木捕捉支柱２、下流側支え支柱３、及び接合部２ｂ…は、ともに外径（φ）４００ｍｍ、肉厚１２ｍｍのＳＴＫ４９０が採用されている。また、前記４つのフランジ２ｄ…は、共通して外径（φ）６００ｍｍ、板厚３６ｍｍのＳＭ４９０Ａが採用されている。その他、前記支柱本体２ａの頂部に装着するキャッププレートは、外径（φ）４００ｍｍ、板厚１２ｍｍのＳＭ４９０Ａが採用されている。

なお、前記鋼製柱部材１の形態（大きさ等）はもちろん上記に限定されず、想定される最大流木長はもとより、洪水時の河川の性状（想定水位、想定流量、流木の流下幅）、および画像解析による流木の捕捉シミュレーション等を基に、適宜設計変更可能である。
例えば、前記鋼製柱部材１の有効高さは２～６ｍの範囲内、鋼管材のサイズは径３００～６００ｍｍ、肉厚８～１４ｍｍの範囲内が好適とされる。
また、隣接する前記鋼製柱部材１、１同士の設置間隔は、設置する現場の調査結果から決められるため一様でなく状況に応じて適宜設計変更されるが、一般的に１～７ｍ程度の間隔が採用される。

次に、本発明の主たる特徴をなす前記流木越流抑制部材８は、上記鋼製柱部材１の流木捕捉支柱２の支柱本体２ａの上部に付設して実施される。
具体的に、本実施例に係る流木越流抑制部材８は、前記鋼製柱部材１に用いる鋼管よりも細径の鋼管（外径（φ）１９０．７ｍｍ、肉厚８．２ｍｍのＳＴＫ４９０）が採用され、前記支柱本体２ａの上部であって、前記流木越流抑制部材（鋼管）８の軸線と前記支え支柱本体３ａの軸線とが略一致するように、当該支え支柱本体３ａの軸延長方向に沿って設けられている。
また、流木越流抑制部材（鋼管）８は、水平面に対する傾斜角度（符号Ｍ参照）が６０度程度に設定され、仕口部が、接合相手の前記支柱本体２ａの外周面形状と曲率が略一致する平面視凹曲面形状に切断加工され、当該支柱本体２ａの外周面に溶接接合されている
。さらに、前記流木越流抑制部材８は、前記流木捕捉支柱２（支柱本体２ａ）の天端よりも、想定される最大流木径の２倍以上、５０ｃｍ未満の範囲内で高く設けて実施されている。

前記流木越流抑制部材（鋼管）８を、水平面に対する傾斜角度Ｍが６０度程度に設定したり、前記流木捕捉支柱２（支柱本体２ａ）の天端よりも、想定される最大流木径の２倍以上に設定したりして実施するのは、前記流木越流抑制部材８を前記流木捕捉支柱２の上部から斜め前方に向けて突設させることにより、前記流木捕捉支柱２の支柱本体２ａの上流側へ衝突する流木を適宜抑え込んで（堰き止めて）ホールドし、効果的に流木の捕捉本数を増量させるためである。
その一方、前記流木越流抑制部材８を、前記流木捕捉支柱２（支柱本体２ａ）の天端よりも５０ｃｍ未満に設定するのは、５０ｃｍ以上高く設定すると、前記流木越流抑制部材８は、もはや補助部材とはみなされず、単にサイズアップした鋼製柱部材１とみなされ、その結果、所定の強度・剛性を求められるので、煩雑で、不合理かつ不経済であるからである。
なお、流木越流抑制部材８の傾斜角度はもちろん６０度程度に限定されるものではなく、４５～６０程度の範囲内で好適に実施される。これは、本出願人の経験値のほか、流木越流抑制部材８に作用する衝撃力（曲げモーメント）や現状の溶接技術等を勘案して導き出されている。

したがって、上記実施例１に係る流木捕捉工によれば、鋼製柱部材１（流木捕捉支柱２）に流木越流抑制部材８を補助部材として付設することにより、流木捕捉工１０の本体（鋼製柱部材１）の高さをそのまま変えることなく、流木の捕捉効果を飛躍的に高めることができる。具体的には、前記流木越流抑制部材８を、前記流木捕捉支柱２の上部から斜め前方に向けて突設させることにより、流木越流抑制部材８を付設しない場合と比し、前記流木捕捉支柱２の支柱本体２ａの上流側へ衝突する流木を適宜抑え込んで（堰き止めて）ホールドし、効果的に流木の捕捉本数を増量させることができるので、必然的に下流側へ流出（越流）する流木を低減できる。
また、補助部材として、前記流木越流抑制部材８を付設するだけで実現できるので、簡易、かつ経済的に流木捕捉効果を飛躍的に高めることができ、費用対効果に非常に優れている。また、流木捕捉工１０を新設する場合はもとより、既設の流木捕捉工（鋼製スリットダム）１０にも適用できる。
まとめると、流木対策として従来から要求される、施工性、経済性、および捕捉した流木の撤去容易性を良好に保持しつつ、特に、流木の捕捉性能を飛躍的に高めた流木捕捉工１０を実現することができる。

図７～図１０は、前記流木捕捉工１０の異なる実施例を示している。
この実施例２に係る流木捕捉工１０は、上記実施例１に係る流木捕捉工１０と比し、サイズが若干異なることはさておき、主として、本発明に係る流木越流抑制部材８の適用対象物である鋼製柱部材１の形態が相違する。なお、前記流木越流抑制部材８の実施形態を含む技術的思想は、上記実施例１と同様である（前記段落［００２１］、［００２２］参照）。
具体的に、図７に係る鋼製柱部材２１は、上記実施例１に係る鋼製柱部材１と比し、当該鋼製柱部材１の繋ぎ材（接合部２ｃ、３ｂ）に相当する部材がなく、いわゆる流木捕捉支柱２２と下流側支え支柱２３とで倒立略レの字形に開脚する構成で実施している点が相違する。
図８に係る鋼製柱部材３１は、上記実施例１に係る鋼製柱部材１と比し、当該鋼製柱部材１の繋ぎ材（接合部２ｃ、３ｂ）に相当する部材がなく、また、流木捕捉支柱３２と下流側支え支柱３３とで倒立Ｖ字形に開脚する構成で実施している点が相違する。
図９に係る鋼製柱部材４１は、上記実施例１に係る鋼製柱部材１と比し、繋ぎ部が一切なく、流木捕捉支柱４２と下流側支え支柱４３とを予め一体化された構成で実施している点が相違する。
図１０に係る鋼製柱部材５１は、上記実施例１に係る鋼製柱部材１と比し、繋ぎ材（接合部２ｃ、３ｂ）に相当する部材を備え、かつ、流木捕捉支柱５２と下流側支え支柱５３とで倒立Ｖ字形に開脚する構成で実施している点が相違する。

したがって、本実施例２に係る流木捕捉工１０によれば、上記実施例１と同様に、前記流木越流抑制部材８を、前記流木捕捉支柱２２、３２、４２、及び５２の上部から斜め前方に向けて突設させる構成に何ら変わりはないので、流木越流抑制部材８を付設しない場合と比し、前記流木捕捉支柱２２…の支柱本体の上流側へ衝突する流木を適宜抑え込んで（堰き止めて）ホールドし、効果的に流木の捕捉本数を増量させることができるので、必然的に下流側へ流出（越流）する流木を低減できる。
また、上記実施例１と同様に、補助部材として、前記流木越流抑制部材８を付設するだけで実現できる構成に何ら変わりはないので、簡易、かつ経済的に流木捕捉効果を飛躍的に高めることができ、費用対効果に非常に優れている。また、流木捕捉工を新設する場合はもとより、既設の流木捕捉工（鋼製スリットダム）にも適用できる。
まとめると、上記実施例１と同様に、流木対策として従来から要求される、施工性、経済性、および捕捉した流木の撤去容易性を良好に保持しつつ、特に、流木の捕捉性能を飛躍的に高めた流木捕捉工１０を実現することができる。

図１１、図１２は、前記流木捕捉工１０の異なる実施例を示している。
この実施例３に係る流木捕捉工１０は、上記実施例１、２に係る流木捕捉工１０と比し、鋼製柱部材１、２１、３１、４１、及び５１に対する流木越流抑制部材８の設置部位が、前記流木越流抑制部材（流木捕捉支柱）２、２２、３２、４２、及び５２の上部外周面ではなく、天端（頂部）である点が相違する。なお、前記流木越流抑制部材８の実施形態を含む技術的思想は、上記実施例１と同様である（前記段落［００２１］、［００２２］参照）。

したがって、本実施例３に係る流木捕捉工１０によれば、前記流木越流抑制部材８の設置部位こそ異なるものの、上記実施例１、２と同様に、前記流木越流抑制部材８を、前記流木捕捉支柱２２、３２、４２、及び５２の上部から斜め前方に向けて突設させる構成に何ら変わりはないので、流木越流抑制部材８を付設しない場合と比し、前記流木捕捉支柱２…の支柱本体の上流側へ衝突する流木を適宜抑え込んで（堰き止めて）ホールドし、効果的に流木の捕捉本数を増量させることができるので、必然的に下流側へ流出（越流）する流木を低減できる。
また、上記実施例１、２と同様に、補助部材として、前記流木越流抑制部材８を付設するだけで実現できる構成に何ら変わりはないので、簡易、かつ経済的に流木捕捉効果を飛躍的に高めることができ、費用対効果に非常に優れている。また、流木捕捉工を新設する場合はもとより、既設の流木捕捉工（鋼製スリットダム）にも適用できる。
まとめると、上記実施例１、２と同様に、流木対策として従来から要求される、施工性、経済性、および捕捉した流木の撤去容易性を良好に保持しつつ、特に、流木の捕捉性能を飛躍的に高めた流木捕捉工１０を実現することができる。

以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
例えば、上記実施例１～３に係る鋼製柱部材１等は、２本の支柱（例えば、流木捕捉支柱２と下流側支え支柱３）を河川の流れ方向に開脚する構成で実施しているがこれに限定
されず、前記特許文献３に開示したような、１本の支柱からなる鋼製柱部材も当然に本発明の適用対象物である。
また、実施例１では、前記流木越流抑制部材８を、図１、図２に示したように、流木捕捉工１０を構成する鋼製柱部材１の全部に付設して実施しているが、１本置き等、鋼製柱部材１の一部に付設して実施することもできる。
図１、図２に係る鋼製柱部材１は各々独立した構成で実施しているがこれに限定されず、例えば、隣接する前記鋼製柱部材１、１の全部（又は一部）を横繋ぎ材（図示省略）で連結した構成で実施することも勿論できる。前記横繋ぎ材は通常、前記鋼製柱部材１等の上流側に設置した隣接する流木捕捉支柱２等の高さ方向中間部同士を略水平に繋ぐ構成で実施される。
さらに、前記鋼製柱部材１を自然河床に設置する場合は、例えば杭基礎を用いるなど基礎はコンクリート基礎９に限らず、設置部位の性状に応じて適宜設計変更可能である。

１鋼製柱部材
２流木捕捉支柱
２ａ支柱本体
２ｂ接合部
２ｃ接合部
２ｄフランジ
２ｅフランジ
３下流側支え支柱
３ａ支柱本体
３ｂ接合部
３ｃフランジ
３ｄフランジ
５ベースプレート
８流木越流抑制部材
９コンクリート基礎
１０流木捕捉工
１１堰堤
２１鋼製柱部材
２２流木捕捉支柱
２３下流側支え支柱
３１鋼製柱部材
３２流木捕捉支柱
３３下流側支え支柱
４１鋼製柱部材
４２流木捕捉支柱
４３下流側支え支柱
５１鋼製柱部材
５２流木捕捉支柱
５３下流側支え支柱

Claims

鋼製柱部材を河川横断方向に間隔をあけて複数設置してなる流木捕捉工であって、
前記鋼製柱部材は、少なくとも１本の流木捕捉支柱からなり、前記流木捕捉支柱の上部に、前記鋼製柱部材に用いる鋼管よりも細径の鋼管である流木越流抑制部材が、前記鋼製柱部材を本体とする補助部材として前記流木捕捉支柱の天端よりも高くなるように上流側へ突き出して設けられて成ることを特徴とする、流木捕捉工。
前記流木越流抑制部材が、前記流木捕捉支柱の天端よりも、想定される最大流木径の２倍以上、５０ｃｍ未満の範囲内で高く設けられていることを特徴とする、請求項１に記載した流木捕捉工。
前記流木越流抑制部材は、鋼管であることを特徴とする、請求項１又は２に記載した流木捕捉工。
前記流木越流抑制部材は、前記流木捕捉支柱の上部に、水平面に対する傾斜角度が４５～６０度程度で設けられていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載した流木捕捉工。
前記流木越流抑制部材は、流木捕捉工を構成する前記鋼製柱部材の全部又は一部に設けられることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載した流木捕捉工。
前記鋼製柱部材は、前記流木捕捉支柱と下流側支え支柱とからなり、河川の流れ方向に開脚して形成されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載した流木捕捉工。