(57)【要約】【課題】巨礫及び中小礫を捕捉でき、土石流の捕捉機能が高く、強度を有して壊れにくい、しかも、ユニットを河川の規模、流れの強さ等の環境条件に応じて、河川の横断方向、縦断及び高さ方向に組み合わせて連結して容易に構築可能な鋼製砂防堰堤を実現する。【解決手段】鋼製砂防堰堤２６は、コンクリート基礎部上に設置され、河川の縦断方向、高さ方向に組み合わされた横断構造体１２、１３、２７を備え、横断構造体は、複数のユニット１が河川横断方向に連結して構成されており、ユニット１は、河川横断方向に並んで設置される２本の上流柱材３と、２本の上流柱材３の河川横断方向の中央の位置であって、２本の上流柱材３より下流側に設置される１本の下流柱材４と、下流柱材４を下流側から支持する１本の斜め支持材５と、２本の上流柱材３それぞれと１本の下流柱材４と繋ぐ２本の水平支持材６と、を備え、平面視でＹ字型の形状をしている。【選択図】図６
2020063595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート基礎部上に設置され、複数のユニットが連結して成る鋼製砂防堰堤であって、
複数のユニットは、河川の横断方向、縦断方向及び高さ方向の少なくとも１つの方向に組み合わされて連結されており、
ユニットは、河川横断方向に並んで設置される２本の上流柱材と、２本の上流柱材の河川横断方向の中央の位置であって、２本の上流柱材より下流側に設置される１本の下流柱材と、下流柱材を下流側から支持する１本の斜め支持材と、２本の上流柱材をそれぞれ１本の下流柱材と繋ぐ２本の水平支持材と、を備え、平面視でＹ字型の形状をしており、２本の上流柱材の間隔は、最大礫径の２倍と同じ寸法に形成されている構成であることを特徴とする鋼製砂防堰堤。
【請求項２】
コンクリート基礎部上に設置され、複数のユニットが河川横断方向に連結して成る横断構造体を複数備えた鋼製砂防堰堤であって、
複数の横断構造体は、河川の縦断方向及び高さ方向のいずれかの方向又は両方の方向に組み合わされて連結されており、
ユニットは、河川横断方向に並んで設置される２本の上流柱材と、２本の上流柱材の河川横断方向の中央の位置であって、２本の上流柱材より下流側に設置される１本の下流柱材と、下流柱材を下流側から支持する１本の斜め支持材と、２本の上流柱材をそれぞれ１本の下流柱材と繋ぐ２本の水平支持材と、を備え、平面視でＹ字型の形状をしており、２本の上流柱材の間隔は、最大礫径の２倍と同じ寸法に形成されている構成であることを特徴とする鋼製砂防堰堤。
【請求項３】
河川縦断方向に連結された複数の横断構造体を備えた鋼製砂防堰堤において、上流側の横断構造体と下流側の横断構造体は、河川横断方向について同じ位置で配置され、上流側の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材が下流側の横断構造体を構成する複数のユニットの下流柱材に連結されている構成であることを特徴とする請求項２に記載の鋼製砂防堰堤。
【請求項４】
河川高さ方向に連結された複数の横断構造体を備えた鋼製砂防堰堤において、下位の横断構造体を構成する複数のユニットの上流支柱及び下流支柱は、それぞれ上位の横断構造体を構成する複数のユニットの上流支柱及び下流支柱に連結されている構成であることを特徴とする請求項２に記載の鋼製砂防堰堤。
【請求項５】
複数の横断構造体として、河川の上流側に設置された第１の横断構造体と、河川の下流側に設置された第２の横断構造体とを備えており、
第１の横断構造体を構成する複数のユニットと第２の横断構造体を構成する複数のユニットは、それぞれ互いに河川横断方向について同じ位置の上流側と下流側に設置されており、第１の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材は、それぞれ第２の横断構造体を構成する複数のユニットの下流柱材に連結されている構成であることを特徴とする請求項２に記載の鋼製砂防堰堤。
【請求項６】
第１の横断構造体の上段に第３の横断構造体を連結して設置し、第３の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材は、それぞれ第２の横断構造体を構成する複数のユニットの下流柱材に連結されている構成であることを特徴とする請求項５に記載の鋼製砂防堰堤。
【請求項７】
第３の横断構造体の上段に第４の横断構造体を連結して設置し、第２の横断構造体の上段に第５の横断構造体を連結して設置し、第２の横断構造体の下流側に第６の横断構造体を連結して設置して成り、
第４の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材は、それぞれ第５の横断構造体を構成する複数のユニットの下流柱材に連結されており、
第５の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材は、それぞれ第６の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材に連結されている構成であることを特徴とする請求項６に記載の鋼製砂防堰堤。
【請求項８】
複数の横断構造体として、河川の横断方向に向けて設置された第１の横断構造体と、第１の横断構造体の上段に連結されて設置された上段の横断構造体と、を備え、
第１の横断構造体を構成する複数のユニットの下流柱材にそれぞれ対応し河川横断方向について同じ位置であって、下流側に設けた複数の補助支柱と、複数の補助支柱をそれぞれ下流側から支持する斜め補助支持材を備え、
第１の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材及び上記上段の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材は、それぞれ上記複数の補助支柱に連結されており、
複数の補助支柱の間には、捕捉ネットが張設されている構成であることを特徴とする請求項２に記載の鋼製砂防堰堤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製砂防堰堤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄骨等の棒状部材が河川の横断方向、縦断方向に格子状に架設された立体フレームが基礎部を介して河床に設置して成る砂防堰堤が知られており、縦部材の純間隔を巨礫の直径の１．５〜２倍にする点が記載されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、支柱と横梁を櫓状に組んだものからなる砂防堰堤本体と、縦桟と横桟を格子状に組んだものからなり、砂防堰堤本体の上流面にブラケットを介して着脱可能に取り付けられた、中小径の礫を捕捉する中小礫捕捉部材と、を備えた透過型砂防堰堤が知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
この特許文献２には、透過型砂防堰堤は、大径の礫を捕捉する支柱の間隔は、対象礫径の１倍以下であり、砂防堰堤本体の上流面に中小径の礫を捕捉する中小礫捕捉部材を設けたので、災害を引き起こすと予測される大径の礫は勿論、中小径の礫をも確実に捕捉することができ、しかも、中小礫捕捉部材によって礫衝突時の衝撃を吸収することができる結果、砂防堰堤本体の損傷を最小限に抑えることができる旨が記載されている。
【０００５】
この特許文献２には、該文献に係る発明のさらに従来堰堤として、支柱と横梁とを櫓状に組んだものからなり、支柱の間隔を巨礫の直径の１．５〜２倍とし、支柱と横梁とによって構成される格子状の升目の大きさを、堰堤下部では大きく、すなわち、巨礫の直径の２〜３倍とし、そして、上部では小さく、すなわち、巨礫の直径以下とした構造について記載されている。
【０００６】
また、１本の支柱が下流に位置すると共に、２本の支柱が上流側に位置するよう配置された複数の砂防ユニットを河川横断方向に間隔をおいて配置されて成り、３本の支柱を同一平面上に並ばないように配置したオープン型鋼製砂防堰堤が知られている（特許文献３参照）。
【０００７】
さらに、上流側に円筒状の重力式構造体と、下流側に３本の支柱間に水平材を架け渡した支持構造体と、を配置して成る透過型ダムユニットを、土石流に含まれる巨礫が直接通過しない程度の距離を確保できるように、河川横断方向に間隔をおいて配置した透過型ダムが知られている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−０８２７２５号公報
【特許文献２】特開２００７−１９１９３６号公報
【特許文献３】特開昭６３−２８９１０６号公報
【特許文献４】特開２００２−１０５９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２等、従来の透過型砂防堰堤は、最上流面に河川の横断方向に配置される柱材の間隔は、１倍、１．５〜２倍、３倍等に設計されているが、通常は概ね、最大礫径の２倍のピッチで設計された構造と、１倍のピッチで設計された構造に大別される。
【００１０】
ここで「最大礫径」については、「ダムサイトの上下流２００ｍの範囲で巨礫を大きい方から２００個選定し、その長径と短径を計測した平均値を用いて累計加積曲線を描き、Ｄ９５（大きい方から９５％の礫径）を最大礫径とする」と定義する。
【００１１】
これは、鋼製砂防構造物設計便覧（鋼製砂防構造物委員会により、昭和６０年１０月初版発行、平成２１年９月改訂５版発行。http://www.stc.or.jp/06structure/001frame.html 参照）等の中で定義されており、「最大礫径」は、当業者において周知の用語である。本明細書及び特許請求の範囲に記載の「最大礫径」の定義は、上記定義のとおりとし、最大礫径又は略最大礫径の大きな石を「巨礫」と言う。
【００１２】
土石流では、その性質として概して、先頭部に巨礫が集中し、後続流に中小礫が混在している。上記柱材の間隔を２倍で設計されたものは、柱材の間隔が最大礫径より広くても捕捉可能な理由は、土石流の先頭部に巨礫が集合して到達するため、アーチ効果（例えば２つの巨礫が隣接する柱材の隙間でかみ合う或いは絡みあってアーチ状となる）によって、柱材の隙間が巨礫によって塞がれるからである。
【００１３】
ところで、土石流が到達するとされている河床勾配は１／３０までであり、上流から発生区間、流下区間、堆積区間に大別される。巨礫が集中する（巨礫群となる）という土石流の特徴は、流下区間に現れるが、堆積区間になると土石流は先頭部の形状が維持出来ず、巨礫群は、ほぐれて各巨礫が単体で流送される。
【００１４】
要するに、土石流の先頭部において、巨礫は群として存在するのではなく、単体として流れることもある。そのため、堆積区間に柱材の間隔を最大礫径の２倍で設計された堰堤を設置しても、この堰堤に到達し土石流は、そのまま全量が堰堤を通過してしまうこともある。このため、通常は、最大礫径の２倍で設計された堰堤は堆積区間には設置されない。
【００１５】
また、流下区間に柱材の間隔を最大礫径の２倍で設計された堰堤を設置して、最上流面で巨礫が捕捉されるとしても、後続流における小礫群の一部は、捕捉された巨礫の隙間を通過するため、土石流の全量を捕捉できるわけではない。
【００１６】
実験では、柱材の間隔を大礫径の２倍で設計された堰堤は、土石流のピーク流量を半分に抑えるとされている。即ち、土石流の半分は捕捉するが、残り半分は下流に抜けることを意味する。要するに、最大礫径の２倍で設計された堰堤は、巨礫を中心に捕捉し、土石流のピークカットを目的に設置されるには適しているが、必ずしも万全ではない。
【００１７】
従って、最大礫径の２倍で設計された堰堤は、過去には利用されていたが、現在では、アーチ効果に頼らず、礫（巨礫ではない中小の寸法の礫）の捕捉を優先して柱材の間隔を最大礫径の１倍で設計した透過型砂防堰堤が主流となっている。
【００１８】
最大礫径の２倍で設計された堰堤は、巨礫の直撃を受け破損の原因とはなるが、後続流中の小礫群は面内フレーム（堰堤を構成するフレーム内）に堆積し、フレームを構成する鋼管部材を保護する効果がある。また、後続流は通過するので、荷重も受け流すことになり、構造物への負担は小さくなる。
【００１９】
しかしながら、最大礫径の１倍で設計された堰堤は、最上流面（堰堤を構成するフレームの最上流の鋼管柱材）で巨礫、小礫群、土砂まで捕捉する、換言すると、堰堤の最上流面の上流側に全ての土石流を捕捉するため、土石流捕捉後も、堰堤における堆積した土砂の下流側の空間（例えば、最上流の１列目の柱材とその下流の２列目の柱材の間の空間）は、土砂は堆積せず無駄な空きスペースの状態となってしまう。
【００２０】
また、土石流の規模が大きい場合、堰堤が満砂すると、土石流は堤体の上端(天端)を通過するため、礫が堰堤のフレーム内に落下する。例えば、堰堤を構成するフレームにおける最上流から２列目の柱材に衝突する礫は、土石流の先頭部のように集合体ではなく、バラバラで落下するため複数回衝突する。このため、礫衝突によって鋼管の凹みが累積され、部材の耐力が構造物の形状を保持できないほど低下したり、場合によっては部材自体が破損崩壊して喪失する。
【００２１】
さらに、天端から落下した礫が、堰堤のコンクリート基礎部を直撃するとコンクリートが破損する。特に満砂して天端から落下する礫の衝撃力は、土石流がその下流方向への流れの過程でコンクリート基礎部に加える力よりかなり大きく、コンクリート基礎部が割れる可能性が高い。コンクリート基礎部は、鋼管柱材を固定しているため、割れると堰堤の安定性を損なうという問題がある。以上、従来の透過型砂防堰堤の一般的な問題である。
【００２２】
ところで、特許文献２に記載の透過型砂防堰堤は、縦桟と横桟とを格子状に組み、大径の礫と中小径の礫を捕捉する構造であるが、大径の礫を捕捉する支柱の間隔は、対象礫径の１倍以下であり、上記最大礫径の１倍で設計された堰堤と同様の問題が生じるものと考えられる。
【００２３】
また、特許文献２では、従来堰堤として、前記のとおり、支柱の間隔を巨礫の直径の１．５〜２倍とし、支柱と横梁とによって構成される格子状の升目の大きさを、堰堤下部では巨礫の直径の２〜３倍とし、上部では巨礫の直径以下とした構造について記載されているが、そのような構造であると、上記最大礫径の２倍で設計された堰堤の場合と同様の問題が生じ、また３倍程度となると、アーチ効果も生じず、巨礫も捕捉できないという問題が生じるものと考えられる。
【００２４】
特許文献３に記載のオープン型鋼製砂防堰堤は、３本の支柱を同一平面上に並ばないように配置した構造を特徴とし、河川の縦断方向、横断方向、斜め方向等の外力に対して強固であり、堆積した石礫の除去作業もし易いとしているが、支柱間のピッチ寸法等は不明であり、巨礫、中小礫に対する砂防上の効果は明確ではないものと考える。
【００２５】
特許文献４に記載の透過型ダムは、上流側に円筒状の重力式構造体と、下流側に３本の支柱間に水平材を架け渡した支持構造体と、から成る透過型ダムユニットを、巨礫が直接通過しない程度の距離を確保できるように、河川横断方向に間隔をおいて配置しているが、この透過型ダムは、巨礫を捕捉しても、隙間から中小礫群を通過させる可能性があり、必ずしも砂防上の効果は十分とは言えないものと考える。
【００２６】
本発明は、上記従来の砂防堰堤、透過型ダム等の問題を解決し、土石流の流下形態に左右されず礫捕捉機能と安全性の両者を満足する鋼製砂防堰堤を提供することを目的とするものであり、巨礫だけでなく中小礫群も捕捉できる土石流の捕捉機能が高く、強度を有して壊れにくい、しかも、容易に構築可能な鋼製砂防堰堤を実現することを課題とする。
【００２７】
より具体的には、最上流面の部材間隔を最大礫径の２倍にすることで、土石流の衝撃力、特に巨礫群を捕捉してその衝撃力を緩和して、最上流面の部材通過した巨礫が２列目の部材への衝突で生じる衝撃力を低減するとともに、２列目の部材間隔を最大礫径の１倍にし、主に後続流の中小礫群を捕捉するようにして、２列目の部材への礫の衝突回数が抑制でき、コンクリート基礎部も捕捉堆積した土砂で保護可能とする鋼製砂防堰堤を実現することを課題とする。
【００２８】
また、２本の上流柱材、１本の下流柱材、斜め支持材及び水平支持材を備えたユニットを複数、河川の規模、流れの強さ等の環境条件に応じて、河川の横断方向、縦断方向及び高さ方向に組み合わせて連結することで、容易に構築可能な鋼製砂防堰堤を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は上記課題を解決するために、コンクリート基礎部上に設置され、複数のユニットが連結して成る鋼製砂防堰堤であって、複数のユニットは、河川の横断方向、縦断方向及び高さ方向の少なくとも１つの方向に組み合わされて連結されており、ユニットは、河川横断方向に並んで設置される２本の上流柱材と、２本の上流柱材の河川横断方向の中央の位置であって、２本の上流柱材より下流側に設置される１本の下流柱材と、下流柱材を下流側から支持する１本の斜め支持材と、２本の上流柱材をそれぞれ１本の下流柱材と繋ぐ２本の水平支持材と、を備え、平面視でＹ字型の形状をしており、２本の上流柱材の間隔は、最大礫径の２倍と同じ寸法に形成されている構成であることを特徴とする鋼製砂防堰堤を提供する。
【００３０】
本発明は上記課題を解決するために、コンクリート基礎部上に設置され、複数のユニットが河川横断方向に連結して成る横断構造体を複数備えた鋼製砂防堰堤であって、複数の横断構造体は、河川の縦断方向及び高さ方向のいずれかの方向又は両方の方向に組み合わされて連結されており、ユニットは、河川横断方向に並んで設置される２本の上流柱材と、２本の上流柱材の河川横断方向の中央の位置であって、２本の上流柱材より下流側に設置される１本の下流柱材と、下流柱材を下流側から支持する１本の斜め支持材と、２本の上流柱材をそれぞれ１本の下流柱材と繋ぐ２本の水平支持材と、を備え、平面視でＹ字型の形状をしており、２本の上流柱材の間隔は、最大礫径の２倍と同じ寸法に形成されている構成であることを特徴とする鋼製砂防堰堤を提供する。
【００３１】
河川縦断方向に連結された複数の横断構造体を備えた鋼製砂防堰堤において、上流側の横断構造体と下流側の横断構造体は、河川横断方向について同じ位置で配置され、上流側の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材が下流側の横断構造体を構成する複数のユニットの下流柱材に連結されている構成であることが好ましい。
【００３２】
河川高さ方向に連結された複数の横断構造体を備えた鋼製砂防堰堤において、下位の横断構造体を構成する複数のユニットの上流支柱及び下流支柱は、それぞれ上位の横断構造体を構成する複数のユニットの上流支柱及び下流支柱に連結されている構成であることが好ましい。
【００３３】
複数の横断構造体として、河川の上流側に設置された第１の横断構造体と、河川の下流側に設置された第２の横断構造体とを備えており、第１の横断構造体を構成する複数のユニットと第２の横断構造体を構成する複数のユニットは、それぞれ互いに河川横断方向について同じ位置の上流側と下流側に設置されており、第１の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材は、それぞれ第２の横断構造体を構成する複数のユニットの下流柱材に連結されている構成であることが好ましい。
【００３４】
第１の横断構造体の上段に第３の横断構造体を連結して設置し、第３の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材は、それぞれ第２の横断構造体を構成する複数のユニットの下流柱材に連結されている構成であることが好ましい。
【００３５】
第３の横断構造体の上段に第４の横断構造体を連結して設置し、第２の横断構造体の上段に第５の横断構造体を連結して設置し、第２の横断構造体の下流側に第６の横断構造体を連結して設置して成り、第４の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材は、それぞれ第５の横断構造体を構成する複数のユニットの下流柱材に連結されており、第５の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材は、それぞれ第６の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材に連結されている構成であることが好ましい。
【００３６】
複数の横断構造体として、河川の横断方向に向けて設置された第１の横断構造体と、第１の横断構造体の上段に連結されて設置された上段の横断構造体と、を備え、第１の横断構造体を構成する複数のユニットの下流柱材にそれぞれ対応し河川横断方向について同じ位置であって、下流側に設けた複数の補助支柱と、複数の補助支柱をそれぞれ下流側から支持する斜め補助支持材を備え、第１の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材及び上記上段の横断構造体を構成する複数のユニットの斜め支持材は、それぞれ上記複数の補助支柱に連結されており、複数の補助支柱の間には、捕捉ネットが張設されている構成であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る鋼製砂防堰堤は、巨礫だけでなく中小礫も含め大容量を捕捉でき、土石流の捕捉機能が高く、強度を有して壊れにくい、しかも、複数のユニットを河川の横断方向、縦断方向及び高さ方向に組み合わせて連結することで、或いは複数のユニットを河川横断方向に連結して成る横断構造体を、河川の縦断方向、高さ方向に組み合わせて連結することで、容易に構築可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る鋼製砂防堰堤のユニットを説明する図であり、（ａ）は平面図であり（上面図）、（ｂ）は側面図である。
【図２】（ａ）は上記ユニットの斜視図であり、（ｂ）は複数のユニットを河川横断方向に連結した横断構造体を示す平面図である。
【図３】本発明に係る鋼製砂防堰堤の実施例１の斜視図である。
【図４】上記実施例１の鋼製砂防堰堤の作用を説明する図であり、（ａ）は土石流の先頭部で流れてくる略最大礫径の巨礫を捕捉する状態を示し、（ｂ）は巨礫に加えて中小礫を捕捉する状態を示している。
【図５】本発明に係る鋼製砂防堰堤の実施例２を説明する図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明に係る鋼製砂防堰堤の実施例２の斜視図である。
【図７】本発明に係る鋼製砂防堰堤の実施例３を説明する図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図８】本発明に係る鋼製砂防堰堤の実施例４の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明に係る鋼製砂防堰堤を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。
【実施例】
【００４０】
本発明に係る鋼製砂防堰堤は、後記するようにいろいろな実施例があるが、いずれもその最小単位は、図１、図２（ａ）に示すようなユニット（単位体）１であり、このようなユニット１を、コンクリート基礎部２上に複数組み合わせ連結（本明細書では「連結」は固定して連結する構造である）して設置し、河川の規模（河川横断幅、深さ、流れの強さ、水量等）、環境等に応じて、いろいろな規模の鋼製砂防堰堤として構成される点を特徴とする。    
【００４１】
ユニット１は、図１、図２（ａ）に示すように、一体に形成されている２本の上流柱材３、１本の下流柱材４、１本の斜め支持材５及び２本の水平支持材６を備えている。これらの部材は、いずれも、例えば、鋼管等から形成されている。  
【００４２】
２本の上流柱材３は、河川における上流側であって、互いに河川横断方向（河川幅方向）の位置に、コンクリート基礎部２から起立して設置される部材であり、巨礫（最大礫径又は略最大礫径の大きな石を言う）や巨礫より小さい中小礫を衝突、停止させ、その勢いを緩衝する礫衝突緩衝部材ないし礫捕捉部材として主に機能する。
【００４３】
下流柱材４は、２本の上流柱材３の河川横断方向の中央であって、２本の上流柱材３より下流側の位置に、コンクリート基礎部２から上流柱材３と同じ高さで、起立して設置される部材であり、中小礫捕捉部材として主に機能する。
【００４４】
斜め支持材５は、下流柱材４の上部とコンクリート基礎部２の間に介在して両者を結合するように、下流柱材４の下流側において、斜め下方に向けて傾斜して設置されている。斜め支持材５の上端は、下流柱材４の上部の下流面に溶接等で固定されており、斜め支持材５の下端は、コンクリート基礎部２に固定されている。斜め支持材５は、下流柱材４に加わる力をコンクリート基礎部２に伝達し、下流柱材４を下流側から支持する機能を有する。
【００４５】
２本の水平支持材６は、それぞれ２本上流柱材３と下流柱材４の間に介在して水平に配置され、２本の上流柱材３と下流柱材４を結合する部材である。２本の水平支持材６は、それぞれ上流端は上流柱材３に、下流端は下流柱材４に、溶接等で固定されている。
【００４６】
以上の構成から成るユニット１は、その全体形状は、平面視で図１（ａ）に示すようにＹ字形をしており、側面視で図１（ｂ）に示すような形状（略ヲの字を９０°回転したような形状）である。
【００４７】
ところで、本発明では、図２（ａ）に示すように、ユニット１の２本の上流柱材３の間隔Ｗ（河川横断方向の間隔）は、互いに最大礫径Ｄ（最大礫径は前記定義したとおり）の２倍と同じ寸法に形成されており、２本の上流柱材３のそれぞれと下流柱材４の河川横断方向の間隔は、最大礫径Ｄの１倍に形成されている構成を特徴とする。
【００４８】
ユニット１は、以上の構成のとおりであるが、本発明に係る鋼製砂防堰堤は、このようなユニット１を複数、河川横断方向、河川縦断方向（上下流の方向）、高さ方向等に、組み合わせて連結し、設置して構成される。
【００４９】
複数のユニット１を、例えば図２（ｂ）に示すように、河川横断方向に連結した構造体を本明細書では「横断構造体」と言うが、この図２（ｂ）に示すような横断構造体１０は、小規模の鋼製砂防堰堤として、小さな河川の砂防堰堤として活用可能である。
【００５０】
この横断構造体１０のように、複数のユニット１を河川横断方向に連結した構造では、隣接するユニット１は、互いに１本の上流柱材３を共有する構成である。従って、上流柱材３については厳密には、１本の上流柱材３を備えたユニット１を、複数河川横断方向に連結した構造であり、２本の上流柱材３を備えたユニット１が、河川横断方向に複数設置されたとは言えないかもしれない。
【００５１】
しかし、１本の上流柱材３を隣接するユニット１を共有するとはいえ、それぞれのユニット１に着目すると、２本の上流柱材３を備えているとも把握できるので、このように河川横断方向に組み合わされ連結された構造についても、本明細書では河川横断方向に複数のユニットが連結されて設置された構成と言う。
【００５２】
本発明に係る鋼製砂防堰堤は、ユニット１を最小単位として、河川の横断幅、深さ、流れの速さ、水量等の条件に応じて、河川の横断方向、縦断方向、高さ方向等へ、適宜組み合わせて連結して設置することで構築される。
【００５３】
なお、本発明に係る鋼製砂防堰堤の構成は、上記のとおり最小単位であるユニット１を複数、河川の横断方向、縦断方向、高さ方向等に適宜に連結して構築されるものであるが、複数のユニット１を河川の横断方向に連結して成る横断構造体１０を複数、適宜組み合わせて構築されるものと把握することも可能である。
【００５４】
複数の横断構造体１０を、河川の横断幅、深さ、流れの速さ、水量等の条件に応じて、河川縦断方向、高さ方向等へ、適宜組み合わせて構築され場合、そのような組み合わせによって、いろいろな実施するための形態があるが、これらを実施例として、以下説明する。
【００５５】
（実施例１）
本発明に係る鋼製砂防堰堤の実施例１を図３、図４を参照して説明する。この実施例１の鋼製砂防堰堤１１は、コンクリート基礎部上に、上流側に第１の横断構造体１２を設置し、下流側に第２の横断構造体１３を設置して成る構成である。
【００５６】
第１の横断構造体１２及び第２の横断構造体１３は、図３、図４に示すように、それぞれ複数のユニット１が河川横断方向に連結して成る構成である。第１の横断構造体１２及び第２の横断構造体１３をそれぞれ形成する複数のユニット１は、全て同じ構造、寸法である。
【００５７】
第１の横断構造体１２と第２の横断構造体１３は、図４（ａ）に示すように、平面視で河川横断方向について、互いにずれることなく、同じ位置に設置されている。具体的には、第２の横断構造体１３の複数のユニット１の上流柱材３及び下流柱材４は、それぞれ第１の横断構造体１２の複数のユニット１の上流柱材３及び下流柱材４のそれぞれに対応して河川横断方向にずれることなく、直ぐ下流側に設置されている構成である。
【００５８】
第１の横断構造体１２のユニット１の斜め支持材５の下端は、図３に示すように、第２の横断構造体１２の対応するユニット１の下流柱材４の下端部に、溶接等で固定されている。これにより、河川縦断方向において、第１の横断構造体１２と第２の横断構造体１３は、互いに連結されている。
【００５９】
第１の横断構造体１２と第２の横断構造体１３の複数のユニット１の２本の上流柱材３の河川横断方向の間隔Ｗは、前記のとおり互いに最大礫径Ｄの２倍と同じ寸法に形成されている。要するに、第１の横断構造体１２と第２の横断構造体１３の上流柱材３の河川横断方向へのピッチ間隔は、最大礫径Ｄの２倍である。
【００６０】
そして、前記のとおり、２本の上流柱材３のそれぞれと下流柱材４の河川横断方向の間隔はＷ／２となり、最大礫径Ｄの１倍に形成されている。要するに、第１の横断構造体１２における下流柱材４と第２の横断構造体１３における上流柱材３の河川横断方向へのピッチ間隔は、最大礫径Ｄの１倍である。
【００６１】
なお、実施例１の鋼製砂防堰堤１１は、河川縦断方向に第１及び第２の２つの横断構造体１２、１３を設置した構成を説明したが、さらに、縦断方向下流側に別の横断構造体を１又は複数、連結した構成としてもよい。
【００６２】
作用：                                                   
以上の構成から成る実施例１の作用を、図４を参照して説明する巨礫は、通常、土石流内で先頭部に集中し巨礫群となって流下し、その後続流に中小礫が土砂等と混在して流下してくるが、図４（ａ）に示すように、第１の横断構造体１２においてピッチ間隔が最大礫径Ｄの２倍で設置された上流柱材３の隙間で、複数の巨礫１７が互いに絡みあってアーチ状となり捕捉される。
【００６３】
なお、前記したとおり、土石流が到達するとされている河床勾配は１／３０までであり、上流から発生区間、流下区間、堆積区間に大別される。巨礫が集中するという土石流の特徴は、流下区間に現れるが、堆積区間になると土石流は先頭部の形状が維持出来ず、巨礫群はほぐれて各個がそれぞれ単独で流送される。
【００６４】
このように、巨礫群がほぐれて単独で流下してくる巨礫１７は、図４（ａ）に示すように、第１の横断構造体１２の上流柱材３の隙間を通過する場合もあり、そのような巨礫１７は、第１の横断構造体１２の下流柱材４及び第２の横断構造体１３の上流柱材３の両方又はいずれかに衝突して捕捉される。
【００６５】
巨礫群の後続流内で流下する中小礫は、第１の横断構造体１２の上流柱材３で捕捉された複数の巨礫１７によって、その一部は上流側で停止し堆積する（図４（ｂ）参照）が、その残りは、巨礫１７の隙間（図示せず）を通過して第１の横断構造体１２内に流下する。
【００６６】
このような中小礫は、図４（ｂ）に示すように、横断方向にピッチ間隔が最大礫径の１倍で設置された第１の横断構造体１２の下流柱材４及び第２の横断構造体１３の上流柱材３のいずれかに衝突し、或いは第２の横断構造体１３で捕捉された巨礫１７によって停止し捕捉される。
【００６７】
以上のとおり巨礫１７は、第１の横断構造体１２において、上流柱材３に直接衝突して停止する場合もあるが、むしろ上流柱材３の隙間で、複数の巨礫１７同士が互いに絡みあってアーチ状となり捕捉されるので、上流柱材３の破損が軽減される。
【００６８】
仮に、第１の横断構造体１２の上流柱材３間の隙間を通過しても、上記のとおり、下流において第１の横断構造体１２の下流柱材４及び第２の横断構造体１３の上流柱材３で、捕捉される。
【００６９】
中小礫１８は、前記のとおり、第１の横断構造体１２の下流柱材４及び第２の横断構造体１３の上流柱材３で捕捉され、巨礫１７に加えて後続流の中小礫１８も捕捉されて堆積されるので、第１の横断構造体１２の下流側の空間１９が、無駄な空きスペースとなるようなことがなく堆積用空間として利用可能となる。そのために、従来例に較べてより大容量の礫、土砂等を捕捉、堆積が可能となる。
【００７０】
このような堆積は、後続流の中小礫１８が面内フレーム内に一杯となる（満砂する）まで堆積するため、下流側の第２の横断構造体１３の上流柱材３は、直接衝突してくる中小礫等が少なくなり、結果として堆積した礫、土砂で保護される。
【００７１】
上流柱材３、下流柱材４等を固定しているコンクリート基礎部２も、礫、土砂が堆積するため第１の横断構造体１２の上端（天端）を超えて落下してくる中小礫１８等によって破損することも低減される。
【００７２】
ところで、鋼製砂防堰堤１１は、複数の上流柱材３は、最大礫径の２倍の寸法の間隔Ｗで設置されており、巨礫をアーチ状に繋げて捕捉するが、最上流面の上流柱材３（第１の横断構造体１２の上流柱材３）に巨礫１７が衝突し上流柱材３である鋼管が凹んでも、巨礫は７捕捉されるとそこに停止するため、同じ箇所に1回しか衝突しない。つまり、凹みの累積はないので、鋼管の破損は比較的低減できる。
【００７３】
（実施例２）                              
本発明に係る鋼製砂防堰堤の実施例２を図５、図６を参照して説明する。この実施例２の鋼製砂防堰堤２６は、実施例１の鋼製砂防堰堤１１において、上流側の第１の横断構造体１２の上段に、第１の横断構造体１２と同じ構造の第３の横断構造体２７を連結して成る構成である。
【００７４】
図５（ｂ）、図６に示すように、第１の横断構造体１２の上流柱材３及び下流柱材４の上端と、第３の横断構造体２７の上流柱材３及び下流柱材４の下端は、それぞれ互いに、例えばフランジ継手３１（柱材３、４の連結端にそれぞれ形成されたフランジ３２をボルト３３で締結する固定構造）によって固定されて連結されている。
【００７５】
第３の横断構造体２７の斜め支持材５の下端は、第１の横断構造体１２の下流柱材４の上端部の上流面に、溶接等で固定されている。実施例２の鋼製砂防堰堤２６は、第１の横断構造体１２の上段に第３の横断構造体２７を連結するので、その天端は高くなるので、やや深い川底を有する河川砂防堰堤に適している。
【００７６】
このような第３の横断構造体２７を設置することで、第１の横断構造体１２と、その上段に設置された第３の横断構造体２７によって、河川の土石流の下層側だけでなく上層側に流れている巨礫１７等も捕捉し、鋼製砂防堰堤２６の天端を超えて通過するようなことを防止することが可能となる。         
【００７７】
（実施例３）
本発明に係る鋼製砂防堰堤の実施例３を図７を参照して説明する。この実施例３の鋼製砂防堰堤３８は、実施例２の鋼製砂防堰堤２６において、第３の横断構造体２７の上段に第４の横断構造体４４を連結して設置し、第２の横断構造体１３の上段に第５の横断構造体４５を連結して設置し、さらに第２の横断構造体１３の下流側に第６の横断構造体４６を連結して設置して成る構成である。
【００７８】
第４の横断構造体４４、第５の横断構造体４５及び第６の横断構造体４６は、それぞれ第１の横断構造体１２と同じ構成である。
【００７９】
第３の横断構造体２７及び第２の横断構造体１３の上段に、それぞれ第４の横断構造体４４及び第５の横断構造体４５を連結する連結構造は、実施例２において、第１の横断構造体１３の上に第３の構造体２７をフランジ継手３１で連結する構成と同じである。
【００８０】
第４の横断構造体４４の斜め支持材５の下端は第５の横断構造体４５の下流柱材４の上端部の上流面に溶接等で固定されており、第５の横断構造体４５の斜め支持材５は第６の横断構造体４６の下流柱材４の上端部の上流面に溶接等で固定されている。
【００８１】
このように、実施例３の鋼製砂防堰堤３８は、実施例２の設置対象とする河川に較べて、河川の川底がさらに深い、規模の大きな河川への設置に適している。
【００８２】
鋼製砂防堰堤３８において最上流面（１列目）に設けられた第１の横断構造体１２、第３の横断構造体２７及び第４の横断構造体４４は、土石流の巨礫１７を捕捉し、さらに２列目、３列目に設けられた第２の横断構造体１３、第５の横断構造体４５及び第６の横断構造体４６によって、中小礫１８を捕捉するとともに、単独で流下し第１の横断構造体１２、第３の横断構造体２７及び第４の横断構造体４４のいずれかの上流柱材３の隙間を通過してきた巨礫１７も捕捉可能である。
【００８３】
この実施例３の鋼製砂防堰堤３８においても、実施例１及び実施例２の鋼製砂防堰堤２６と同様に、第１の横断構造体１２、第３の横断構造体２７及び第４の横断構造体４４の上流柱材３の捕捉面より下流側の空間にも、捕捉した巨礫１７、中小礫１８を堆積するので、空きスペースとなることなく、鋼製砂防堰堤３８全体で、大容量の土石を捕捉し、堆積することが可能となる。
【００８４】
（実施例４）
本発明に係る鋼製砂防堰堤の実施例４を図８を参照して説明する。この実施例４の鋼製砂防堰堤５１は、第１の横断構造体１２の上段に、別の上段の横断構造体５２が、実施例２と同様にフランジ継手３１によって連結されている。
【００８５】
なお、上段の横断構造体５２は、本実施例４の限りでは第２の横断構造体であるが、実施例２〜３の第２の横断構造体１３と混同するので、本実施例及び本実施例に対応する特許請求の範囲の請求項に係る発明では「上段の横断構造体」と言う。
【００８６】
実施例４における第１の横断構造体１２と上記上段の横断構造体５２は、それぞれ実施例１の第１の横断構造体１２と同じ構成であり、複数のユニット１を横断方向に連結して成る構成である。この実施例４の特徴は、第１の横断構造体１２を構成する複数のユニット１のそれぞれの下流柱材４のさらに下流側に、補助支柱５３が設置されている構成である。
【００８７】
補助支柱５３は、その下流側において、コンクリート基礎部２との間に介在する斜め補助支持材５4が固定されて支持されている。第１の横断構造体１２及び上記上段の横断構造体５２の斜め支持材５の下流端部は、それぞれ補助支柱５３の下部及び上部の上流面に固定されている。
【００８８】
複数の補助支柱５３の横断方向の間隔は、第１の横断構造体１２の下流柱材４の横断方向の間隔と同じ（上流柱材３の間隔Ｗと同じ）であり、最大粒径Ｄの２倍と同じ寸法である。複数の補助支柱５３の間には、中小礫１８等を捕捉する捕捉ネット５５が張設されている。
【００８９】
このような構成の実施例４の鋼製砂防堰堤５１は、第１の横断構造体１２及びその上段の横断構造体５２の複数の上流柱材３によって、実施例１及び実施例２等と同様に巨礫１７を捕捉するとともに、下流柱材４によっても、上流柱材３の間を通り抜けた巨礫１７、中小礫１８を捕捉する。さらに、捕捉ネット５５によって、中小礫１８を確実に捕捉することが可能となる。
【００９０】
そして、捕捉ネットで捕捉した中小礫１８は、上流柱材３と捕捉ネット５５の間のスペースに堆積可能となるので、第１の横断構造体１２の下流側の空間が空きスペースとなることなく、鋼製砂防堰堤５１全体で、大容量の土石を捕捉し、堆積することが可能となる。
【００９１】
以上、本発明に係る鋼製砂防堰堤を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る鋼製砂防堰堤鋼製砂防堰堤は上記のような構成であるから、河川規模に応じて、ユニットを連結し、或いはユニットを連結して成る横断構造体を適宜組み合わせることで、土石流等の捕捉のための構造として適用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１  ユニット（単位体）                             
２  コンクリート基礎部                             
３  上流柱材                                       
４  下流柱材                                       
５  斜め支持材                                     
６  水平支持材                                     
１０  横断構造体                                   
１１  実施例１の鋼製砂防堰堤                       
１２  第１の横断構造体                             
１３  第２の横断構造体                             
１７  巨礫                                         
１８  中小礫                                       
１９  第１の横断構造体の下流側の空間                     
２６  実施例２の鋼製砂防堰堤                       
２７  第３の横断構造体                             
３１  フランジ継手                                 
３２  フランジ                                     
３３  ボルト                                       
３８  実施例３の鋼製砂防堰堤                       
４４  第４の横断構造体                             
４５  第５の横断構造体                             
４６  第６の横断構造体                             
５１  実施例４の鋼製砂防堰堤                       
５２  上段の横断構造体                               
５３  補助支柱                                     
５４  斜め補助支持材                               
５５  捕捉ネット                                   
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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