JP7209991B2 - 堰堤 - Google Patents

Description

本発明は、堰堤、特に、土石流災害や土砂災害を防止するための砂防堰堤に関する。

砂防堰堤は、土砂災害、特に土石流による被害を低減するために、一般的には、重力式コンクリートダムの形状を模して設けられ、砂防ダムとも呼ばれる。そのため、砂防堰堤の谷部（河川を含む）幅方向両端部の両袖部は、両渓岸に深く埋設された安定した設置構造となっており、谷部幅方向全長に及ぶ堰堤の上部にあって谷部幅方向中央部には、水通しと呼ばれる越流部を形成する。この形態の砂防堰堤は、土石流発生時、大きな速度で流れる巨礫や流木といった流下物に加えて流体圧も頑強に受け止める剛構造であるため、コンクリート構造物の基礎構造が大掛かりで施工にも期間を要し、地山を大きく改変するという問題もある。

そこで、堰堤の所定箇所にスリットなどの中間領域部を設け、土石流の発生時には、この中間領域部を通じて水は下流に流し、巨礫や流木といった流下物を堰き止める透過型砂防堰堤が注目されている。このような透過型砂防堰堤としては、例えば、下記特許文献１に記載されるものがある。この透過型砂防堰堤は、堰堤の両袖部間に、比較的大きく開口する中間領域部を形成し、この中間領域部内に、立体構造体と平面構造体を交互に設けて構成され、土石流発生時の巨礫や流木といった流下物が各構造体によって堰き止められる。

特開２０１３－２０４２７２号公報

特許文献１に記載される砂防堰堤も、土石流発生時に巨礫や流木といった流下物を堰き止める各構造体の変形が許容されない剛構造であり、これらの構造体を受け止めるコンクリート構造物を構築する必要がある。こうしたコンクリート構造物は巨大であり、一般に、工事用道路がないと施工困難であるため、従来の砂防堰堤は、土石流の発生源に対して比較的下流側にしか構築できない。しかしながら、土石流の発生源は、河川の最上流部、更には涸れ沢などに代表される常時表流水のない、例えば山頂近傍の或いは深い山間の小規模な谷部であり、こうした小規模な谷部では、工事用道路もなく、巨大なコンクリート構造物を伴う砂防堰堤は構築することができない。

つまり、例えば山頂近傍や深い山間の小規模な谷部で発生した土石流は、下流側に至るほど、岸部の木や岩を巻き込んで巨大化し、それに伴って土石流の運動エネルギーも大きくなる。従って、河川の下流側に構築される砂防堰堤は、この巨大な運動エネルギーを受け止めるために、どうしても頑健な構造とせざるを得ない。換言すれば、土石流による被害を効果的に低減するためには、土石流の運動エネルギーが未だ小さい、例えば山頂近傍や深い山間の小規模な谷部にこそ、発生直後の土石流の流下物を的確に堰き止める砂防堰堤が望まれる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小規模な谷部でも構築することができ、その結果、土石流による被害を効果的に低減することが可能な砂防堰堤を提供することにある。

上記目的を達成するため請求項１に記載の堰堤は、
谷部に設けられる堰堤において、前記谷部の幅方向の中間位置で、前記谷部の底部から立設された１又は複数の支柱と、前記谷部の幅方向両端部間に架け渡され、前記支柱に係合されるロープと、前記ロープと係合されることで、前記谷部の底部又は底部近傍から所定高さ位置までの領域に伸展されて前記谷部の略幅方向に張設されるネット体と、を備え、前記支柱は、前記ロープに係合されるネット体の前記谷部幅方向中間部が前記谷部幅方向両端部よりも谷部下流側に位置するように配置されたことを特徴とする。

この構成によれば、谷部の幅方向両端部間に架け渡されたロープを谷部の幅方向中間位置に立設された支柱に係合し、このロープとネット体を係合して谷部の略幅方向にネット体が張設される。従って、土石流発生時には、ネット体によって谷部を流れる巨礫や流木などの流下物が堰き止められ、その際、ネット体の変形性能によって土石流の持つ運動エネルギーが吸収されることにより、ネット体全体で流下物を堰き止めることができる。そのため、巨大なコンクリート構造物を必要とせず、例えば山頂近傍や深い山間の小規模な谷部でも堰堤を構築することが可能となる。

このとき、ロープに係合されるネット体の谷部幅方向中間部が谷部幅方向両端部よりも谷部下流側に位置するように支柱が配置されているため、ネット体に捕捉される流下物は、谷部幅方向の両端部側が高く、谷部幅方向の中間部が低くなるようにネット体上に堆積する。従って、水はネット体上に堆積する流下物の上から、又は流下物の隙間を通って谷部幅方向の中間部に流れ、谷部幅方向の両端部、即ち谷部の岸部を浸食することがない。また、小規模な谷部では、張設されるネット体の大きさも制限されるため、場合によっては、流下物がネット体をあふれる可能性もあるが、そうした場合にも、流下物は谷部幅方向の中間部からあふれるので、土石流の拡大を最小限に抑制することができると共に、下流側にも堰堤があれば、その堰堤であふれた流下物が効果的に堰き止められる。

以上より、土石流の発生源又はその近傍である小規模な谷部に有効な堰堤を構築することができ、土石流発生時の水や流下物が下流側に流れて流下物の容量や運動エネルギーが増大する以前に流下物を堰き止めることができ、しかも谷部の岸部の浸食が回避され、その結果、土石流の被害を効果的に低減することができる。また、巨大なコンクリート構造物を構築する必要がなく、地形や植生の改変が少ないので、景観・環境を保全することができる。

請求項２に記載の堰堤は、請求項１に記載の堰堤において、前記ロープが前記張設領域における前記ネット体の上端部を支持する支持ロープであり、前記ロープは、前記ネット体の前記谷部幅方向中間部の鉛直方向位置が前記谷部幅方向両端部の鉛直方向位置よりも低く設定されるように前記支柱に係合されたことを特徴とする。

この構成によれば、土石流発生時にネット体に捕捉される流下物は、谷部幅方向の両端部側が高く、谷部幅方向の中間部が低くなるようにネット体上に確実に堆積する。従って、土石流の被害をより一層確実且つ効果的に低減することができる。

請求項３に記載の堰堤は、請求項１又は２に記載の堰堤において、前記ロープの前記谷部幅方向両端部の夫々は、前記谷部の両岸部の夫々に固定されたことを特徴とする。

この構成によれば、谷部幅方向中間部に立設される支柱は、両端部の夫々が両岸部の夫々に固定されるロープに係合されるので、土石流の運動エネルギーに抗して支柱を支持するための構造が簡潔になり、施工性が向上すると共にネット体が土石流発生時の流下物を堰き止めた際にも支柱を頑健に支持することができる。

請求項４に記載の堰堤は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の堰堤において、前記支柱が複数である場合、前記谷部幅方向のより中央部に配置される支柱ほどより谷部下流側に配置されたことを特徴とする。

この構成によれば、谷部幅方向中間部に立設される支柱が複数であっても、土石流発生時にネット体に捕捉される流下物は、谷部幅方向の両端部側が高く、谷部幅方向の中間部が低くなるようにネット体上に確実に堆積するため、土石流の被害を確実且つ効果的に低減することができる。

請求項５に記載の堰堤は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の堰堤において、前記支柱が１である場合、前記支柱は前記谷部幅方向中央部に配置されたことを特徴とする。

この構成によれば、谷部幅方向中間部に立設される支柱が１であっても、土石流発生時にネット体に捕捉される流下物は、谷部幅方向の両端部側が高く、谷部幅方向の中間部が低くなるようにネット体上に確実に堆積するため、土石流の被害を確実且つ効果的に低減することができる。

請求項６に記載の堰堤は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の堰堤において、前記谷部が、常時表流水のない、０次谷又はその近傍であることを特徴とする。

この構成によれば、常時表流水のない、０次谷又はその近傍において、土石流発生時の流下物を堰き止めることが可能となるので、土石流の被害を最も効果的に低減することが可能となる。

請求項７に記載の堰堤は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の堰堤において、前記ネット体の下端部が、前記谷部の底部に固定されたことを特徴とする。

この構成によれば、土石流発生時、巨礫や流木などの流下物を堰き止めたネット体の下端部がめくれ上がるのを抑止することができることから、土石流発生時の流下物がネット体の下から下流に流れてしまうのを防止することができ、それらをネット体で確実に堰き止めることが可能となる。

請求項８に記載の堰堤は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の堰堤において、前記ロープには所定値以上の負荷が加えられたときに所定の制動力を伴いながら該ロープの長さの伸びを許容するブレーキ装置が設けられたことを特徴とする。

この構成によれば、ロープに大きな負荷が加わったときに所定の制動力を伴いながらロープの伸びが許容されるので、ロープの伸びに伴って制動作用、つまり運動エネルギーの吸収力を確保することが可能となる。これにより、土石流等の流下物の持つ運動エネルギーをより一層的確に吸収することが可能となり、ロープを含めたネット体全体によって流下物をより確実に堰き止めることができる。

以上説明したように、本発明によれば、土石流発生時には、ネット体によって巨礫や流木などの流下物が堰き止められ、その際、ネット体の変形性能により土石流の持つ運動エネルギーが吸収されることにより、ネット体全体で流下物を堰き止めることができる。また、流下物堰き止め時の水やネット体からあふれる流下物が、谷部の岸部を浸食することがなく、土石流の被害を最小限に抑制することができる。その結果、小規模な谷部にも有効な堰堤を構築することができ、景観や環境を保全しながら、土石流による被害を効果的に低減することができる。

本発明の堰堤の一実施の形態の全体構成を示すものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 図１の砂防堰堤の側面図である。 図２における支柱、ロープ及びネット体の詳細を示す一部断面側面図である。 図１の砂防堰堤が構築される谷部の説明図である。 図１の砂防堰堤を複数段設けた状態の平面図である。 図２の砂防堰堤によって流下物を堰き止めた状態を示す断面図である。 図６の正面図である。 本発明の堰堤の他の実施の形態の全体構成を示す平面図である。 図８の堰堤の正面図である。 本発明で適用可能なネット体の他の例を示す説明図である。

以下、本発明の堰堤の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１（Ａ）は、この実施の形態に係る砂防堰堤１の全体構成を示す平面図、図１（Ｂ）は、同正面図、図２は、図１の砂防堰堤１の側面図、図３は、図２における支柱２ａ～２ｃ、ロープ６ａ～６ｃ及びリング式ネット（ネット体）１８の詳細を示す一部断面側面図である。この実施の形態に係る砂防堰堤１は、既存の砂防堰堤と同様に、土砂災害、特に、土石流による被害を防止すること等を目的に谷部Ｒの幅方向に延設されるものであるが、この実施の形態では、小規模な谷部Ｒに構築することを目的とする。小規模な谷部Ｒは、例えば後段に詳述する０次谷に代表される、常時表流水のない谷部を指し、例えば山や丘の頂部近傍、或いは深い山間に多く存在する。そのため、この実施の形態の砂防堰堤１は、例えば、地山Ｈの頂部近傍に存在する小さな谷部Ｒに構築される。常時表流水のない谷部Ｒは、所謂涸れ沢であるが、降雨時などには、土石流が発生する恐れがある。つまり、０次谷こそ、土石流の発生源であるともいえる。

この砂防堰堤１では、土石流発生時の巨礫や流木などの流下物を堰き止めるために、後述するリング式ネット１８からなるネット体を、谷部Ｒの底部Ｂ側から所定高さ位置まで伸展するようにして谷部Ｒの略幅方向に張設する。この実施の形態のリング式ネット１８は、例えば図１（Ｂ）に示すように、例えば鋼線材を複数回巻回してなるリング状部材２０（図では一部のみを表示）を互いに連結して構成される。ネット体は、何れも、自身が変形することによって流下物の運動エネルギーを吸収可能とするが、特にリング式ネット１８を構成するリング状部材２０は、許容する変形量が大きく、その分だけ、吸収可能な運動エネルギーが大きいという利点を有する。

この実施の形態では、リング式ネット１８を谷部Ｒの幅方向に張設するために、３以上の支柱２ａ～２ｃを谷部Ｒの幅方向に並べるようにして、谷部Ｒの底部Ｂから立設する。この実施の形態では、計６本の支柱２ａ～２ｃを立設している。これら６本の支柱２ａ～２ｃのうち、谷部Ｒの幅方向両端部又は両端部寄りの支柱を両端側支柱２ａとし、両端側支柱２ａの間に立設される支柱を中間支柱２ｂ、２ｃとする。更に、この実施の形態では、中間支柱２ｂ、２ｃのうち、谷部幅方向の最も中央部又は中央部寄りの２本の支柱を中央側中間支柱２ｃとし、中央側中間支柱２ｃと両端側支柱２ａの間の２本の支柱を補助中間支柱２ｂとする。

これら６本の支柱２ａ～２ｃは、谷部Ｒの凡そ幅方向に並べて立設されるが、後段に詳述するように、実際には、中間支柱２ｂ、２ｃが両端側支柱２ａより谷部Ｒの下流側に位置するように配設される。また、谷部幅方向のより中央部に配置される中間支柱２ｂ、２ｃほどより下流側に配設される。即ち、２本の補助中間支柱２ｂの夫々は２本の両端側支柱２ａの夫々よりも下流側に配設され、２本の中央側中間支柱２ｃは２本の補助中間支柱２ｂよりも更に下流側に配設されている。また、後述するように、各支柱２ａ～２ｃの上端部の鉛直方向位置（高さ）にも工夫がなされている。各支柱２ａ～２ｃ間の間隔は凡そ３～５ｍ、各支柱２ａ～２ｃの高さも凡そ３～５ｍである。なお、本発明では、後述するように、谷部幅方向中間部に立設される１本以上の支柱を必須構成要件とする。

支柱２ａ～２ｃ自体は、例えば鋼製の中空四角柱やＨ型鋼などで構成され、Ｈ型鋼を用いる場合には、ウエブを谷部Ｒの上下流方向に向け、更に、例えばフランジ間に適宜補強部材を差し渡して補強するなどしてもよい。また、支柱２ａ～２ｃには、例えば断面円形の中空鋼材や断面楕円形の中空鋼材も使用可能である。使用される支柱材料の長さ（高さ）については、後述するとして、各支柱２ａ～２ｃは、谷部Ｒの底部Ｂに構築された小規模な土台５上に立設されている。土台５は、例えば小規模な四角柱形状のコンクリート基台５ａ上に鋼板５ｂを搭載して形成され、鋼板５ｂの上方から谷部Ｒの底部Ｂの安定化地層Ｄまでアンカー５３を穿って固定される。アンカー５３は、谷部Ｒの底部表面から安定化地層Ｄまで穿設されたアンカー穴に挿入され且つアンカー穴に注入されたセメントミルク５５が硬化して谷部Ｒの底部Ｂに固設される。そして、土台５の上面を構成する鋼板５ｂの谷部幅方向両端部には軸受部５ｃが突設され、この２つの軸受部５ｃに挿通される回転軸５１が支柱２ａ～２ｃの下端部に貫通されている。そのため、この実施の形態では、支柱２ａ～２ｃは、軸線が谷部幅方向に向いた回転軸５１に沿って谷部Ｒの上下流方向、特に下流方向に傾倒可能である。

各支柱２ａ～２ｃの上端部及び下端部及びその中間部には、支柱２ａ～２ｃの下流側面にロープ挿通用の係合リング５７が取付固定されており、この係合リング５７にロープ６ａ～６ｃが挿通されて、各支柱２ａ～２ｃとロープ６ａ～６ｃが係合している。ロープ６ａ～６ｃは、支柱２ａ～２ｃの上端部の係合リング５７に挿通される上端部ロープ６ａ、支柱２ａ～２ｃの下端部の係合リング５７に挿通される下端部ロープ６ｃ、支柱２ａ～２ｃの高さ方向中間部の係合リング５７に挿通される中間部ロープ６ｂの３本が、夫々、両端側支柱２ａ間に架け渡すようにして各支柱２ａ～２ｃに係合している。このロープ６ａ～６ｃには、例えば高強度のワイヤロープなどが適用される。また、ロープ６ａ～６ｃの線径は、例えば１２～３０ｍｍ程度である。なお、図３では、両端側支柱２ａ及び上端部ロープ６ａのみを代表して示している。

各ロープ６ａ～６ｃの両端部は、両端側支柱２ａよりも谷部Ｒの上流側で且つ係合リング５７による両端側支柱２ａと上端部ロープ６ａの係合高さよりも高い位置で、谷部Ｒの岸部の地形、例えば地山Ｈの安定化地層Ｄに固定手段４で固定されている。これにより、この実施形態の支柱２ａ～２ｃは、各ロープ６ａ～６ｃによって、谷部Ｒの岸部から吊られるように支持されている。この実施の形態のロープ６ａ～６ｃの両端部の固定手段４は、谷部幅方向の両端部、即ち谷部Ｒの両岸部の夫々において、プレート４０に挿通されて地山Ｈの表面から安定化地層Ｄまで到達するアンカー３９に全てのロープ６ａ～６ｃの端部を連結して構成される。アンカー３９とロープ６ａ～６ｃの連結には、例えばターンバックル部材などの個別の連結手段４ａを用いてもよい。この連結手段４ａには、個別のワイヤロープなどを用いることもできる。

この実施の形態のアンカー３９は、例えば鋼棒材からなり、地山Ｈの表面から安定化地層Ｄまで穿設されたアンカー穴に挿入され且つ該アンカー穴に注入されたセメントミルク４１が硬化して地山Ｈに固設されている。周知のように、地山Ｈは、一般的に、表層部の不安定層Ｔの下（深み）に深層を構成する安定化地層Ｄが存在し、安定化地層Ｄと不安定層Ｔの境界を滑り面として、不安定層（表層）Ｔが滑落するおそれがある。一方、アンカー穴内でセメントミルク４１が硬化すれば、地山Ｈの安定化地層Ｄに到達するアンカー３９は安定化地層Ｄと一体化される。

この実施の形態では、アンカー３９のプレート貫通突出部には雄ネジが形成されており、プレート４０の貫通孔にアンカー３９を挿通した後、この雄ネジに座付きアイナット４２を螺合し締め付けてアンカー３９が地山Ｈに固定される。このアイナット４２のリング部と各ロープ６ａ～６ｃの両端部の夫々とを直接、又はターンバックル部材などの連結手段４ａを介して連結した。なお、この実施の形態では、全てのロープ６ａ～６ｃの両端部の夫々を谷部幅方向両端部の夫々に設けられた１つの固定手段４によって共通に地山Ｈに固定しているが、各ロープ６ａ～６ｃ毎に個別の固定手段で地山Ｈに固定してもよい。また、この実施の形態では、支柱２ａ～２ｃとロープ６ａ～６ｃを係止しているが、ロープ６ａ～６ｃを支柱２ａ～２ｃに固定してもよい。

前述したリング式ネット１８は、これらのロープ６ａ～６ｃと係合することによって支持されている。具体的には、リング式ネット１８を構成するリング状部材２０のリング内、即ち内周側を縫うようにしてロープ６ａ～６ｃが挿通されている。なお、ロープ６ａ～６ｃの挿通部分では、リング状部材２０とロープ６ａ～６ｃを連結することが望ましい。また、ロープは、リング式ネット１８のリング状部材に挿通せずに、例えばシャンクやジョーと呼ばれる個別の係止具を用いてリング状部材２０に係止してもよい。また、上端部ロープ６ａは、例えばリング式ネット１８を吊り下げるようにして支持している（即ち、支持ロープ）が、この上端部ロープ６ａを含めて、全てのロープ６ａ～６ｃは、単にリング式ネット１８を支持するだけでなく、後述するように、リング式ネット１８が流下物を堰き止めた際に、そのリング式ネット１８を補強する機能を発揮する。つまり、土石流発生時の流下物の運動エネルギーは、リング式ネット１８の変形によって吸収されるものの、ロープ６ａ～６ｃにも伝達される。このロープ６ａ～６ｃに伝達される運動エネルギーに対して、ロープ６ａ～６ｃの両端部を堅固に地山Ｈに固定したり、或いはロープ６ａ～６ｃの伸びを許容しながら、その伸びに対して制動力を付与したりすることで、リング式ネット１８を補強することが可能となる。

このリング式ネット１８は、流下物を受け止めてリング状部材２０が変形すると、リング式ネット１８全体が下流側に膨出する。その際、下流に膨出するリング式ネット１８の下端部がめくれ上がって、リング式ネット１８の下側から流下物が下流側に流れ出てしまわないために、図２に示すように、リング式ネット１８の下端部を上流側に向けて谷部Ｒの底部Ｂに這わせ、その上流側端部のリング状部材２０を固定構造３８によって谷部Ｒの底部Ｂに固定する。この実施の形態の固定構造３８は、前述したロープ６ａ～６ｃの固定手段４と同様に、プレート４０に挿通されて谷部Ｒの底部表面から安定化地層Ｄまで到達するアンカー３９にリング式ネット１８のリング状部材２０を連結して構成される。アンカー３９は、谷部Ｒの底部表面から安定化地層Ｄまで穿設されたアンカー穴に挿入され且つ該アンカー穴に注入されたセメントミルク４１が硬化して谷部Ｒの底部Ｂに固設されている。アンカー３９のプレート貫通部には、前述のアンカーと同様に、雄ネジが形成されており、この雄ネジに座付きアイナット４２を螺合し締め付けてアンカー３９が地山Ｈに固定される。そして、このアイナット４２のリング部にリング式ネット１８のリング状部材２０を挿通して、両者を連結した。これにより、アンカー３９はセメントミルク４１と共に安定化地層Ｄと一体化し、リング式ネット１８が流下物を堰き止めても、流下物の運動エネルギーでアンカー３９が抜けるのを抑止することができ、その結果、リング式ネット１８の下端部を谷部Ｒの底部Ｂに固定し続けることができる。なお、リング式ネット１８のリング状部材２０とアンカー２９の連結には、個別の連結手段を介装してもよい。

実際のロープ６ａ～６ｃは、図１（Ｂ）に示すように、自重やリング式ネット１８の重みによって下方に弛んでいる。また、この弛み量によって、リング式ネット１８による流下物の抑止とそれに挿通又は係止されているロープ６ａ～６ｃによる流下物の抑止を調整することが可能となる。即ち、ロープ６ａ～６ｃはリング式ネット１８のリング状部材２０のリング内に挿通され又はリングと係止されることによってリング状部材２０とロープ６ａ～６ｃが連結されているため、土石流発生時のロープ６ａ～６ｃの動きとリング式ネット１８の動きは互いにリンクしている。

後段に詳述するリング式ネット１８の変形による土石流の運動エネルギー吸収効果は、ネット体の撓みがなくなってリング状部材２０が変形することで発揮される。一方、ロープ６ａ～６ｃは、リング式ネット１８に流下物が受け止められ、リング式ネット１８が下流側に膨出することでロープ６ａ～６ｃの弛みがなくなり、ロープ６ａ～６ｃに自重以上の張力が発生したときから流下物を支持することができる。このとき、ロープ６ａ～６ｃの伸びを許容しながらその伸びに制動力が付与されれば、制動力を伴うロープ６ａ～６ｃの伸びによって土石流の持つ運動エネルギーを吸収することができる。そのため、このロープ６ａ～６ｃの両端部には、所定の制動力を伴ってロープ６ａ～６ｃの両固定部間の長さの伸びを許容するロープ用ブレーキ装置３０が設けられている。

この補強ロープ用ブレーキ装置３０は、例えば通常時に補強ロープ２６の長手方向への動きを規制するものである。土石流発生時、リング式ネット１８が流下物を受け止め、下流側に膨出して補強ロープ２６の弛みがなくなると、補強ロープ２６の張力が大きくなる。この張力が、補強ロープ用ブレーキ装置３０による補強ロープ２６の規制力より大きくなると、例えば補強ロープ用ブレーキ装置３０内で補強ロープ２６の滑りが生じ、その滑りに伴う摩擦抵抗が制動力となり、この制動力によって土石流の運動エネルギーが吸収される。

この実施の形態では、これらのロープ用ブレーキ装置３０によるロープ６ａ～６ｃの伸び量を、後述するリング式ネット１８の変形限界と同時かそれ以前にロープ６ａ～６ｃの両固定部間の長さの伸びが限界となるように設定した。このように構成すると、ロープ６ａ～６ｃの両固定部間の長さの伸び限界と同時かそれ以後にリング式ネット１８の変形限界となるため、制動力を伴うロープ６ａ～６ｃの伸びによる土石流の運動エネルギー吸収量を超える土石流の運動エネルギーをリング式ネット１８の変形によって吸収することが可能となる。

例えば、ロープ用ブレーキ装置３０の制動力を伴うロープ６ａ～６ｃの伸びの限界を土石流の運動エネルギー吸収上限値に設定した場合、万が一、これを超える運動エネルギーを土石流が有していた場合、ロープ６ａ～６ｃが伸びきった後からリング式ネット１８の変形によって、その上限値を超える運動エネルギーを吸収することができ、これにより流下物を抑止することができる。また、土石流発生の際、リング式ネット１８が変形限界になっていなければ、ロープ６ａ～６ｃを張り替え、リング式ネット１８は、そのまま再利用することも可能となるので、堰堤１０の再生工事が簡易になる。

なお、例えば図１のように、１本のロープ６ａ～６ｃに対し、夫々、複数のロープ用ブレーキ装置３０を設ける場合、それらのロープ用ブレーキ装置３０の制動力の大きさを互いに異なる大きさに設定してもよい。このような制動力配分にすると、例えば１本のロープ６ａ～６ｃに２個のロープ用ブレーキ装置３０を設けた場合、何れか一方のロープ用ブレーキ装置３０が先に作動して制動力を発揮し、その後から、他方のロープ用ブレーキ装置３０が作動して制動力を発揮する。こうすることで、流下物を支持するロープ６ａ～６ｃが伸び続ける間、継続的或いは断続的に制動力を発揮する、つまり運動エネルギーを吸収し続けることが可能となる。

次に、本実施の形態に用いられているリング式ネット１８について説明する。このリング式ネット１８は、例えば特開２０１４－１５８４号公報（以下、先行技術文献とも記す）に記載されるものと同様であり、複数のリング状部材２０を互いに連結して構成される。この実施の形態では、例えば、図１から理解されるように、１つのリング状部材２０の周囲に４つのリング状部材２０が均等に配置されるようにして、それらのリング状部材２０の内周側同士が接触するように連結する。リング状部材２０の連結構造は、先行技術文献に記載されるように、様々な形態がある。

このリング状部材２０は、例えば鋼線からなる線材を複数回（５～２０回）巻回し、周方向の数か所を締結具によって締め付けて構成されている。リング状部材２０を構成する線材には、例えば硬鋼線材から製造される鋼線が好ましいが、例えば軟鋼線材から製造される鉄線でもよい。鋼線の場合、引張強度８００Ｎ／ｍｍ²以上のものが好ましい。また、これらの線材にメッキや被覆を施したものも用いることができる。線材の線径は２．５～５ｍｍ程度で、リング状部材２０の直径は３００～１５００ｍｍ程度である。リング式ネット１８は、リング状部材２０の直径を変更することで、堰き止めたい流下物（巨礫）の大きさに容易に対応することができる。例えば、上流の巨礫の大きさを調査し、その大きさに合わせてリング状部材２０の直径を設定すれば、土石流発生時の流下物を効果的に堰き止めることができる。

リング状部材２０を連結して構成されるリング式ネット１８は、例えばネット面に垂直な力（負荷）が加わると、リング状部材２０が互いに引っ張られるので、リング状部材２０の形状そのものが変形すると共に、リング状部材２０を構成する線材の巻回が緩むように変形する。これらの変形は、土石流の運動エネルギー、具体的には巨礫や流木が衝突してネット面に負荷が作用するときに生じ、リング式ネット１８に負荷が加わるとリング状部材２０が変形することで、土石流の運動エネルギーが吸収され、結果としてリング式ネット１８全体で巨礫や流木を堰き止める効果が得られる。なお、土石流は渓流の上流側から下流側に向けて生じるので、土石流の運動エネルギーでリング状部材２０が変形するリング式ネット１８は、前述したように、土石流を受けると下流側に膨出する。

これらのことから、リング式ネット１８を用いる砂防堰堤１は、リング状部材２０の変形によって土石流の運動エネルギーを受け止める「柔構造」であるといえ、従来のコンクリートダム型の砂防堰堤や中間流域部だけを設けた透過型砂防堰堤の「剛構造」と異なる。この実施の形態の場合、前述のロープ６ａ～６ｃやロープ用ブレーキ装置３０を含めて、リング式ネット１８全体によって流下物の動きを抑止することができれば、その後、ロープ６ａ～６ｃやリング式ネット１８を繋ぎ止めている固定手段４が受け止める負荷は流下物の静荷重である。周知のように、同じ物体でも、動荷重に比べて静荷重は遥かに小さい。そのため、簡易な構造であっても、固定手段４は、流下物を堰き止めたリング式ネット１８やロープ６ａ～６ｃを支持し続けることができることから、所謂コンクリート構造物からなる大掛かりな基礎・躯体を必要としない。従って、コンクリート構造物の構築が困難な小規模な谷部Ｒであっても砂防堰堤１が構築可能となると共に、その施工も大幅に容易になる。この施工の容易さは、堰堤が構築される場所、つまり山間において多大なメリットをもたらす。

次に、この実施の形態の砂防堰堤１が構築される小規模な谷部Ｒについて説明する。この実施の形態の砂防堰堤１が構築されるのは、例えば社団法人砂防学会が定めるところの０次谷又はその近傍である。０次谷は、図４に示すように、谷部Ｒを示す等高線のうち、谷部Ｒの岸部間の距離、即ち間口が、同レベルにおける谷部Ｒの奥行より大きい谷部Ｒを指す。ちなみに、間口が奥行きより小さい谷部Ｒは１次谷と定義される。

この実施の形態では、前述のようにして構成される砂防堰堤１を、図５に示すように、小規模な谷部Ｒの上下流に複数段構築した。これは、後段に詳述するように、万が一、上流側のリング式ネット１８、即ち砂防堰堤１からあふれた流下物を下流側のリング式ネット１８、即ち砂防堰堤１で堰き止めるための配置である。その理由は、この実施の形態のように、砂防堰堤１が設置される谷部Ｒの規模が小さければ、張設されるリング式ネット１８の大きさも制限され、その結果、１つのネット体、即ち砂防堰堤１で堰き止められる流下物の容量にも上限が生じるためである。

前述のように、この実施の形態では、図１（Ａ）に示すように、両端側支柱２ａよりも中間支柱２ｂ、２ｃが谷部Ｒの下流側になるように配置され、更に、同じ中間支柱２ｂ、２ｃでも、補助中間支柱２ｂよりも中央側中間支柱２ｃが谷部Ｒの下流側になるように配置されている。つまり、谷部幅方向のより中央部に配置される中間支柱２ｂ、２ｃほどより谷部下流側に配置されている。これにより、上端部ロープ６ａと係合するリング式ネット１８は、谷部幅方向中間部、具体的には中央部が谷部幅方向両端部より下流側になるように張設される。また、図１（Ｂ）、図２から明らかなように、両端側支柱２ａの上端部の鉛直方向位置、つまり高さよりも中間支柱２ｂ、２ｃの上端部の鉛直方向位置、つまり高さが低く設定されている。具体的には、２本の補助中間支柱２ｂの上端部高さは両端側支柱２ａの上端部高さよりも低く設定され、２本の中央側中間支柱２ｃの上端部高さは補助中間支柱２ｂの上端部高さよりも更に低く設定されている。これにより、上端部ロープ６ａに支持されるリング式ネット１８の上端部は、谷部幅方向中間部、具体的には中央部の鉛直方向位置が谷部幅方向両端部の鉛直方向位置よりも低く設定される。また、この実施の形態のように、支柱２ａ～２ｃが谷部Ｒの下流側に可倒である場合には、両端側支柱２ａの下端部高さよりも中間支柱２ｂ、２ｃの上端部高さを高く設定するのが好ましい。

図６は、図２の砂防堰堤１によって流下物を堰き止めた状態を示す断面図、図７は、図６の正面図である。なお、ロープは上端部ロープ６ａのみを代表して示している。前述のように、流下物を堰き止めたリング式ネット１８は、リング状部材２０の伸びに伴って、下流側に膨出する。また、ロープ用ブレーキ装置の設定制動力によっては両端部間のロープ６ａ～６ｃに伸びが生じ、その結果、支柱２ａ～２ｃが下流側に傾倒することもある。前述のように、この実施の形態では、上端部ロープ６ａと係合するリング式ネット１８は、谷部幅方向中央部が谷部幅方向両端部より下流側になるように張設され、しかも上端部ロープ６ａに支持されるリング式ネット１８の上端部は、谷部幅方向中央部の鉛直方向位置が谷部幅方向両端部の鉛直方向位置よりも低く設定されているため、図７に明示するように、リング式ネット１８に捕捉される流下物は、谷部幅方向の両端部が高く、谷部幅方向中央部が低くなるようにリング式ネット１８上に堆積する。支柱２ａ～２ｃが下流側に傾倒する場合、両端側支柱２ａの下端部高さよりも中間支柱２ｂ、２ｃの上端部高さを高く設定することで、この流下物の堆積状態を確保できる。

このように谷部幅方向両端部が高く、谷部幅方向中央部が低くなるように流下物がリング式ネット１８上に堆積すると、水はリング式ネット１８上に堆積する流下物の上から、又は流下物の隙間を通って谷部幅方向中央部又は中央部寄りに流れ、谷部Ｒの幅方向両端部、即ち谷部Ｒの岸部を浸食することがない。また、この実施の形態のように、砂防堰堤１が設置される谷部Ｒが小規模である場合には、張設されるリング式ネット１８の大きさも制限されるため、場合によっては、流下物がリング式ネット１８をあふれる可能性もあるが、そうした場合にも、流下物は谷部幅方向中央部又は中央部寄りからあふれるので、土石流の拡大を最小限に抑制することができる。

０次谷のような土石流の発生源では、流下物の容量や運動エネルギーが増大する以前に土石流による流下物を堰き止めることで、土石流の被害を効果的に低減することが可能となるが、水やあふれた流下物が谷部Ｒの岸部を浸食しないようにすることが肝要である。なぜなら、０次谷のような山や丘の頂部近傍で谷部Ｒの岸部が水やあふれた流下物で浸食されると、その分、下流側の流下物の容量や運動エネルギーが大きくなってしまうためである。そこで、この実施の形態では、両端側支柱２ａよりも中間支柱２ｂ、２ｃが谷部Ｒの下流側になるように配置し、且つ両端側支柱２ａの上端部高さよりも中間上端部高さを低く設定することにより、リング式ネット１８上に堆積する流下物は、谷部幅方向両端部が高く、谷部幅方向中央部が低くなるので、水やあふれる流下物が谷部幅方向中央部又は中央部寄りを流下し、岸部の浸食を回避することができる。

このように、この実施の形態の砂防堰堤１によれば、谷部Ｒの幅方向両端部又は両端部寄りの位置に夫々両端側支柱２ａを立設すると共に、その両端側支柱２ａの間に１つ以上の中間支柱２ｂ、２ｃを立設し、少なくとも各支柱２ａ～２ｃの上端部において両端側支柱２ａ間に架け渡したロープ６ａ～６ｃを各中間支柱２ｂ、２ｃに係合し、そのロープ６ａ～６ｃと係合することによって谷部Ｒの略幅方向にリング式ネット１８を張設する。そして、中間支柱２ｂ、２ｃは両端側支柱２ａよりも谷部下流側に位置するように配置し、且つ谷部幅方向のより中央部に配置される中央側中間支柱２ｃほどより谷部下流側に配置し、更に中間支柱２ｂ、２ｃの上端部に係合されるリング式ネット１８の上端部の鉛直方向位置を両端側支柱２ａの上端部に係合されるリング式ネット１８の上端部の鉛直方向位置よりも低く設定した。

これにより、土石流発生時には、リング式ネット１８によって谷部Ｒを流れる巨礫や流木などの流下物が堰き止められ、その際、リング式ネット１８の変形性能によって土石流の持つ運動エネルギーが吸収されることにより、リング式ネット１８全体で流下物を堰き止めることができる。そのため、巨大なコンクリート構造物を必要とせず、例えば山頂近傍の、小規模な谷部Ｒでも砂防堰堤１を構築することが可能となる。また、リング式ネット１８に捕捉される流下物は、谷部幅方向の両端部側が高く、谷部幅方向の中央部側が低くなるようにリング式ネット１８上に堆積する。従って、水はリング式ネット１８上に堆積する流下物の上から、又は流下物の隙間を通って谷部幅方向の中央部側に流れ、谷部幅方向の両端部、即ち谷部Ｒの岸部を浸食することがない。また、流下物は谷部幅方向の中央部側からあふれるので、土石流の拡大を最小限に抑制することができると共に、下流側にも砂防堰堤１があれば、その砂防堰堤１であふれた流下物が効果的に堰き止められる。

以上より、この実施の形態の砂防堰堤１は、土石流の発生源又はその近傍である小規模な谷部Ｒに有効な砂防堰堤を構築することができ、土石流発生時の水や流下物が下流側に流れて流下物の容量や運動エネルギーが増大する以前に流下物を堰き止めることができ、しかも谷部Ｒの岸部の浸食が回避され、その結果、土石流の被害を効果的に低減することができる。また、巨大なコンクリート構造物を構築する必要がなく、地形や植生の改変が少ないので、景観・環境を保全することができる。

また、常時表流水のない、０次谷又はその近傍に砂防堰堤１を構築することにより、土石流発生時の流下物を土石流発生源の近傍で堰き止めることが可能となるので、土石流の被害を最も効果的に低減することが可能となる。

また、ロープ６ａ～６ｃの谷部幅方向両端部の夫々を谷部Ｒの両岸部の夫々に固定したことにより、ロープ６ａ～６ｃに係合される支柱２ａ～２ｃはロープ６ａ～６ｃを介して谷部Ｒの両岸部から吊られるように支持されるので、土石流の運動エネルギーに抗して各支柱２ａ～２ｃを支持するための構造が簡潔になり、施工性が向上すると共に、リング式ネット１８が土石流発生時の流下物を堰き止めた際にも支柱２ａ～２ｃを頑健に支持することができる。

また、リング式ネット１８の下端部を谷部Ｒの底部Ｂに固定することにより、リングネット１８の下端部がめくれ上がるのを抑止して土石流発生時の巨礫や流木といった流下物がリング式ネット１８の下から下流側に流れてしまうのを防止することができ、流下物をリング式ネット１８で確実に堰き止めることが可能となる。

また、所定値以上の負荷が加えられたときに所定の制動力を伴いながらロープ６ａ～６ｃの長さの伸びを許容するロープ用ブレーキ装置３０をロープ６ａ～６ｃに設けたことにより、ロープ６ａ～６ｃに大きな負荷が加わったときに所定の制動力を伴いながらロープ６ａ～６ｃの伸びが許容されるので、ロープ６ａ～６ｃの伸びに伴って制動作用、つまり運動エネルギーの吸収力を確保することが可能となる。これにより、土石流等の流下物の持つ運動エネルギーをより一層的確に吸収することが可能となり、ロープ６ａ～６ｃを含めたリング式ネット１８全体によって流下物をより確実に堰き止めることができる。

また、リング式ネット１８をネット体としたことにより、土石流発生時には、リング式ネット１８を構成する複数のリング状部材２０によって巨礫や流木などの流下物が堰き止められる。その際、リング状部材２０の変形などによるリング式ネット１８の優れたネット変形性能により、土石流の持つ運動エネルギーが吸収され、リング式ネット１８全体で流下物を的確に堰き止めることができる。

以上、実施の形態について説明したが、本発明の構成はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々変形が可能である。例えば、上述したロープの本数や材質については現場の状況に応じて適宜選択されるものであり、また、それらのブレーキ装置は、上述の構成に限定されるものではなく、制動力を伴いながらロープの伸びを許容するものであれば如何なるものを用いてもよい。

また、前述のように、本発明の砂防堰堤で必要な谷部幅方向中間に立設すべき支柱の数は１以上である。図８は、支柱２が１本だけである場合の本発明の砂防堰堤１の他の実施の形態の全体構成を示す平面図である。また、図９は、図８の砂防堰堤１の正面図である。これらの例で、谷部幅方向両端部間に架け渡されるロープ６は１本だけである。図８では、谷部幅方向両端部間に架け渡されるロープ６の両端部は固定手段４を介して谷部Ｒの幅方向両端部、つまり岸部に固定され、係合リング５７を介して上端部にロープ６が係合される支柱２は、谷部Ｒの幅方向中央部に１本だけ立設され、このロープ６にリング式ネット１８の上端部が係合されることで、リング式ネット１８は、谷部幅方向中間部（中央部）が谷部幅方向両端部よりも下流側になるように谷部Ｒの略幅方向に張設される。更に、図９では、固定手段４によるロープ６の両端部の岸部への固定部位の鉛直方向位置よりも係合リング５７を介した支柱２とロープ６との係合部位の鉛直方向位置が低く設定されているため、ロープ６に上端部が係合され、その結果、ロープ（支持ロープ）６によって支持されるリング式ネット１８の上端部は、谷部幅方向中間部（中央部）の鉛直方向位置が谷部幅方向両端部の鉛直方向位置よりも低くなっている。

本発明の砂防堰堤によって、土石流の被害を効果的に低減するために、リング式ネット１８に捕捉される流下物を、谷部幅方向の両端部側が高く、谷部幅方向の中央部側が低くなるようにリング式ネット１８上に堆積させるためには、図８のように、ロープ６に係合されるリング式ネット１８の谷部幅方向中間部（中央部）が谷部幅方向両端部よりも谷部下流側に位置するように支柱２を配置すればよい。更に、この流下物の堆積状態を確実なものにするためには、図９に示すように、ロープ６に上端部が支持されるリング式ネット１８の谷部幅方向中間部（中央部）の鉛直方向位置が谷部幅方向両端部の鉛直方向位置よりも低く設定されるようにロープ６を支柱２に係合すればよい。この例のように、谷部幅方向中間部に立設される支柱が１本だけの場合には、支柱２を谷部幅方向中央部に立設し、且つロープ６に係合されるリング式ネット１８の張設状態を前述のように設定すればよい。一方、谷部幅方向中間部に立設される支柱が複数である、特に３以上である場合には、図１（Ａ）に明示するように、谷部幅方向のより中央部に配置される支柱２ｂ、２ｃほどより谷部下流側に配置することが望ましい。

また、リング式ネット１８に代えて、他のネット体を適用することも可能である。このようなネット体としては、例えば図１０に示すように、網目が菱形の金属線材からなる菱形金網２２をネット体として用いることもできる。この菱形金網２２は、例えば特開２０１６－３７７７３号公報に記載されるように、例えば金属線材２４を曲げ加工して三角波状ワイヤとし、並列に配置された複数の三角波状ワイヤの山と谷を互いに編んで、それらの三角波状ワイヤを係合することで構成される。この三角波状ワイヤを構成する金属線材２４には、軟鋼、硬鋼、 ばね鋼、ステンレス鋼等を用いることができる。この金属線材２４には必要により被覆処理がなされていてもよく、これにより三角波状ワイヤの接触部分の摩耗や、腐食等を防止することができる。被覆処理としては、例えば、亜鉛メッキ処理やポリエステル被覆処理が挙げられる。この菱形金網２２を含めて、本発明のネット体には、流下物を堰き止めることが可能であれば、如何様なネット体を用いることも可能である。

１ 砂防堰堤
２ 支柱
２ａ 両端側支柱（支柱）
２ｂ 補助中間支柱（中間支柱、支柱）
２ｃ 中央側中間支柱（中間支柱、支柱）
６ ロープ（支持ロープ）
６ａ 上端部ロープ（ロープ、支持ロープ）
６ｂ 中間部ロープ（ロープ）
６ｃ 下端部ロープ（ロープ）
１８ リング式ネット（ネット体）
２２ 菱形金網（ネット体）
３０ ロープ用ブレーキ装置
Ｈ 地山
Ｒ 谷部
Ｓ 斜面
Ｂ 底部
Ｄ 安定化地層

Claims (2)

1. ０次谷又はその近傍である谷部に設けられる堰堤において、
   前記谷部の幅方向の中間位置で、前記谷部の底部に固定立設される支柱であって、前記谷部の幅方向の両端部寄りの支柱より中央部寄りの支柱がより下流側に位置するように配置された複数の支柱と、
   前記複数の支柱の上端近傍位置と下端近傍位置にそれぞれ係合されて前記谷部の幅方向両端部間に架け渡され、両端が前記複数の支柱よりも高い位置で前記谷部の両岸部にそれぞれ固定された上端部ロープ及び下端部ロープと、
   少なくとも前記上端部ロープ及び下端部ロープと係合されることで、前記谷部の底部又は底部近傍から所定高さ位置までの領域に伸展されて前記谷部の略幅方向に張設されるネット体と、
   を備えたことを特徴とする堰堤。
2. 前記ネット体の下端部が、前記谷部の底部に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の堰堤。

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