(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板により円柱状に形成される外殻を有する収容体、および該収容体の内部に充填された中詰め材である砂により構成される緩衝体と、鋼管を組み合わせてなる骨組体であって前記緩衝体を支持する支持体と、前記緩衝体および前記支持体を搭載するとともに土中に埋設される基礎部とを備えるダムユニットを、前記緩衝体が前記支持体よりも河川の上流側に配置されるようにして、１基又は２基以上備えること特徴とするスリットダム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スリットダムに関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば土石流等の土砂災害を防止するために設置されるスリットダムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、土石流は、土砂の運搬形態が掃流や土砂流とは著しく異なり、水と土砂とが高密度で一体となって流れる流体である。このため、土石流における土砂の流速は極めて高く、土石流中の礫は非常に大きな運動エネルギーを有する。したがって、土石流中の礫が、土砂災害を防止するために河川に設置された砂防堰堤等の構造物に衝突すると、この構造物には非常に大きな衝撃力が作用する。
【０００３】
従来より、砂防堰堤としては、図３に示すように、コンクリート製の重力式砂防堰堤１が一般的に施工されてきた。この重力式砂防堰堤１は、土石流中の礫が衝突することにより発生する衝撃力を、その巨大な重量により受け止め、安定を保つものである。
【０００４】
しかし、重力式砂防堰堤１のコンクリート製の隅角部1a〜1d等が、土石流が発生する衝撃力により割れてしまうという問題が不可避的に発生する。また、重力式砂防堰堤１を構築するには多量のコンクリートを用いる必要があるため、重力式砂防堰堤１の設置現場へ多量のコンクリートを運ぶための運搬路の整備コストが嵩んだり、工期が非常に長くなるといった問題がある。さらに、コンクリート製の重力式砂防堰堤１は土砂を完全に貯留する不透過型が一般的であるため、下流への土砂運搬を阻害して河岸および海岸の浸食の原因ともなり、また魚類等の生態系を遮断することも問題視されるようになってきた。
【０００５】
このため、近年では、図４に示すように、コンクリート製の透過型スリットダム２も施工されるようになってきた。しかし、透過型スリットダム２は、衝撃力に対するスリット部材2aの抵抗性が低く、耐久性の点で今後問題となることが充分予想される。
【０００６】
従来より、強度の高いスリットダムに関する提案が、多数なされている。例えば特開昭54−115520号公報には、その斜視図である図５(a) やその側面図である図５(b) に示すように、多数の鋼管3aを組み合わせた立体格子フレーム３を用いた透過型砂防堰堤４が提案されている。また、特開昭57−29717 号公報には、図６に示すように、メインフレーム５およびストラット６を備える透過型砂防堰堤７が提案されている。
【０００７】
これらの砂防堰堤４、７は、いずれも、鋼管の強度を利用することにより、土石流中の礫が衝突することにより発生する衝撃力に対抗するものである。なお、平常時の掃流および土砂流による土砂運搬は、各鋼管間に十分な間隙を設けてあるために、充分に確保される。
【０００８】
また、特開昭62−288209号公報には、その側面図である図７(a) に示すように砂防堰堤８の上流側に、斜視図である図７(b) に示すゴム製緩衝材９を設けることにより、土石流中の礫10が衝突することにより発生する衝撃力を緩和する発明が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭54−115520号公報や同57−29717 号公報により提案された砂防堰堤では、土石流中の礫が衝突することにより発生する衝撃力に充分に耐えるために、必然的に各鋼管のサイズが大きくなってしまい、建設コストが嵩んでしまうという課題がある。
【００１０】
また、特開昭62−288209号公報に開示されたゴム製緩衝材９は、礫10に対する抵抗性や、耐候性さらには耐久性を確保するために、高価になってしまい、実際には適用できないのが現状である。
【００１１】
ここに、本発明の目的は、土石流が発生する衝撃力に対する抵抗性が高く、短い工期で設置でき、下流への土砂運搬を阻害することなく、さらには建設コストも低いスリットダムを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
ここに、本発明は、鋼板により円柱状に形成される外殻を有する収容体、およびこの収容体の内部に充填された中詰め材である砂により構成される緩衝体と、鋼管を組み合わせてなる骨組体であってこの緩衝体を支持する支持体と、これら緩衝体および支持体を搭載するとともに土中に埋設される基礎部とを備えるダムユニットを、緩衝体が支持体よりも河川の上流側に配置されるようにして、１基又は２基以上備えること特徴とするスリットダムである。
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明にかかるスリットダムの一実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態のスリットダム11を示す鳥瞰図である。図１に示すように、本実施形態のスリットダム11は、３基のダムユニット12、12、12により構成される。３基のダムユニット12、12、12は、いずれも同一の構造を有する。
【００１６】
本実施形態のダムユニット12は、収容体13と、中詰め材14と、支持体15と、基礎部16とにより構成される。以下、ダムユニット12のこれらの構成要素について、順次説明する。
【００１７】
〔収容体13〕
ダムユニット12は、金属製の外殻を有する収容体13を有する。本実施形態における収容体13は、鋼製の外殻13a を有する円柱状の収容体である。この収容体13の内部には、後述する中詰め材14が充填される。これにより、収容体13は、衝突する土石流中の礫による衝撃力を緩和する。
【００１８】
このため、外殻13a は、中詰め材14が漏れず、また土石流の衝撃力により容易に塑性変形する材料により構成されることが望ましい。そこで、本実施形態では、外殻13a は、土石流の衝突により剪断で破壊しない程度の板厚の鋼板により構成した。
【００１９】
また、この外殻13a には常時、充填された中詰め材14の圧力が作用するため、本実施形態の外殻13a の形状は円柱状とした。これにより、外殻13a には引張のフープ応力のみが発生するため、外殻13a の大きさを可及的に小型化できる。
【００２０】
なお、収容体13の上部開口部には、コンクリート製の蓋13b が設けられる。この蓋13b により、中詰め材14が上部から流出することが防止される。
外殻13の外径や高さ等の寸法は、設置現場に発生する土石流中に含まれる礫の大きさを予測して、適宜決定した。
本実施形態の収容体13は、以上のように構成される。
【００２１】
〔中詰め材14〕
収容体13の内部には、中詰め材14が充填される。本実施形態では、中詰め材14として砂を用いた。
【００２２】
砂からなる中詰め材14を収容体13の内部に充填すると、砂同士の摩擦と砂の圧壊とにより礫が外殻13a に衝突することによる衝撃力を吸収し、礫の衝突による荷重を静的な力に変換して、荷重を下流側に配置された支持体15に伝達することができる。
【００２３】
中詰め材14の強度は、外殻13a の塑性変形能力との兼ね合いにより適宜設定すればよく、一般的には砂以外に例えば砕石等を用いることができる。また、砂や砕石に加えて、砂質土系の建設残土や廃材、各種製鋼スラグやカレット等の材料や、粘性土系の建設残土、ソイルセメントや気泡モルタル等の材料、さらには廃タイヤやゴム等の材料も、スリットダム11の設置仕様により用いることが可能である。さらに、スリットダム11の設置条件によっては、各種廃棄物を中詰め材14として用いることも可能である。
【００２４】
本実施形態の中詰め材14は、以上のように構成される。
このように、本実施形態では、収容体13と中詰め材14とにより、緩衝体17が構成される。
【００２５】
〔支持体15〕
緩衝体17の下流側には、緩衝体17を支持する支持体15が設けられる。本実施形態では、支持体15は、７本の鋼管15a 〜15g を図示するように櫓状に組み合わせることにより、構成される。各鋼管15a 〜15g の接合部は、溶接やボルト締結等の適宜手段により接合される。また、鋼管15a 、15b は、収容体13の外周面に溶接等により接合される。
本実施形態では、局部座屈に強い鋼管15a 〜15g により支持体15を構成するため、支持体15は充分な剛性を有する。
【００２６】
なお、支持体15への荷重の作用方向は、通常図１の白抜き矢印方向であるため、鋼管15a 、15d および15e により支持体15を構成してもよい。しかし、地震力に対する抵抗性や、土石流の流下方向が白抜き矢印方向からずれた場合における抵抗性を向上させるため、本実施形態のように、鋼管15a 、15d および15e と、鋼管15b 、15c および15f と、これらを結ぶ鋼管15g とにより、支持体15を構成することが望ましい。
本実施形態の支持体15は、以上のように構成される。
【００２７】
〔基礎部16〕
本実施形態のダムユニット12は、収容体13、中詰め材14および支持体15を有するが、さらに、基礎部16を有する。
【００２８】
本実施形態の基礎部16は、緩衝体17および支持体15を搭載する。本実施形態では、基礎部16は、互いに固定された緩衝体17および支持体15の一部を埋設した状態で、コンクリートにより直方体状に形成される。また、この基礎部16は、その大部分が、河川20の川底に埋設される。
【００２９】
このように、基礎部16は、緩衝体17および支持体15を搭載して、収容体13、中詰め材14および支持体15とともに、ダムユニット12を構成する。
本実施形態では、このダムユニット12を３基用いて、スリットダム11が構成される。３基のダムユニット12は、図１に示すように、土石流の流れ方向（図１における白抜き矢印方向）と略直交する方向、すなわち河川20の横断方向へ、互いに所定の距離Ｌだけ離れて、一列に配置される。
【００３０】
距離Ｌは、この河川20で発生が予想される土石流に含まれる礫が、隣接する緩衝体17、17の間を直接通過しない程度に、適宜設定する。また、本実施形態では、ダムユニット12を一列に配置したが、２列以上配置してもよい。
【００３１】
また、３基のダムユニット12は、図１に示すように、緩衝体17が支持体15よりも河川の上流側に配置されるようにして、配置される。一般的に、透過型スリットダムを構築するためには、土石流流体力や堆砂圧等に抵抗できる構造が必要である。このためには、構造部材を小さくするためにトラス構造を用いることが有効である。しかし、単にトラス構造を用いたのでは、土石流が有する非常に大きな衝撃力が直接的に作用して、早期に破壊されるおそれがあり、構造部材を大型化せざるを得なくなる。そこで、本実施形態のスリットダム11では、支持体15よりも上流側に緩衝体17を配置して、土石流が直接的に支持体15の鋼管15a 〜15g に衝突することを防止している。
【００３２】
緩衝体17を設けたことにより、支持体15の鋼管15a 〜15g の重量を低減できる。緩衝体17を設ける分コストが上昇するが、このコスト上昇分以上に、鋼管15a 〜15g の重量低減によるコスト低下を図ることができるため、構造部材を大型化したトラス構造を用いるよりも、全体としてコストを大幅に低減することができる。
【００３３】
このように構成された本実施形態のスリットダム11によれば、以下に列記する効果(i) 〜(iv)が奏せられる。
(i) 緩衝体17を設けているため、土石流が発生する衝撃力に対する抵抗性が高く、土石流中の礫の流速を確実に低下できる。
【００３４】
(ii)従来のダムと比べてコンクリートの使用量が大幅に低減されたダムユニット12を用いるため、短い工期で、かつ低コストで設置できる。
(iii) 各緩衝体17を離して配置するため、下流への土砂運搬を阻害することがない。
【００３５】
(iv)万一、設計荷重以上の土石流が発生しても、収容体13の外殻13a が破損するだけで済むため、補修時には、この破損部に補修板を溶接し、破損部から流出した量の中詰め材14を収容体13に充填するだけで、極めて簡単に補修することができる。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、土石流が発生する衝撃力に対する抵抗性が高く、短い工期で設置でき、下流への土砂運搬を阻害することなく、さらには建設コストも低いダムユニット12およびスリットダム11が提供される。
【００３７】
(第２実施形態)
次に、第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態の説明は、第１実施形態と相違する部分についてだけ行うこととし、共通する部分については同一の図中符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００３８】
図２は、本実施形態のダムユニット12−１の構造を示す斜視図である。本実施形態のダムユニット12−１が、第１実施形態のダムユニット12と相違するのは、収容体13を、二つの小径の収容体13−１、13−２に分けた点である。
【００３９】
すなわち、収容体13−１に鋼管15a を溶接するとともに収容体13−２に鋼管15b を溶接し、収容体13−１、13−２にそれぞれ中詰め材14−１、14−２をそれぞれ充填している。また、収容体13−１、13−２の上部開口部には、それぞれ、コンクリート製の蓋13b を装着してある。
本実施形態によれば、第１実施形態よりも、土砂通過性を向上することができる。これにより、河川の土砂運搬機能を妨げず、生態系の連続性も妨げない。
【００４０】
(変形形態)
各実施形態の説明では、収容体の外殻が鋼製である場合を例にとったが、本発明はかかる形態には限定されない。外殻が鋼板以外の他の金属板や、金属材料により補強された布袋等により構成される場合にも、本発明は適用される。
【００４１】
また、各実施形態の説明では、収容体が円柱状を呈する場合を例にとったが、本発明はかかる形態には限定されない。収容体が円柱状以外の他の形状を呈する場合にも、本発明は適用される。
【００４２】
また、各実施形態の説明では、収容体の蓋がコンクリート製である場合を例にとったが、本発明はかかる形態には限定されない。収容体の蓋がコンクリート以外の材質、例えば鋼や他の金属または樹脂等である場合にも、本発明は適用される。また、蓋を設けない場合にも本発明は適用される。
【００４３】
また、各実施形態の説明では、支持体が鋼管を組み合わせてなる骨組体である場合を例にとったが、本発明はかかる形態には限定されない。支持体が上記骨組体以外であっても、本発明は適用される。
【００４４】
また、各実施形態の説明では、基礎部がコンクリート製である場合を例にとったが、本発明はかかる形態には限定されない。基礎部がコンクリート製以外である場合、例えば金属製の枠体や籠体等に礫等を詰めたものである場合等にも、本発明は適用される。
【００４５】
さらに、各実施形態の説明では、３基のダムユニットによりスリットダムが構成される場合を例にとったが、本発明はかかる形態には限定されない。ダムユニットの設置数は、スリットダムを施工する河川の幅に応じて、１基または２基以上適宜設定すればよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、土石流が発生する衝撃力に対する抵抗性が高く、短い工期で設置でき、下流への土砂運搬を阻害することなく、さらには建設コストも低いスリットダムを提供することができた。かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のスリットダムを示す鳥瞰図である。
【図２】第２実施形態のダムユニットの構造を示す斜視図である。
【図３】コンクリート製の重力式砂防堰堤の一例を示す説明図である。
【図４】コンクリート製の透過型スリットダムの一例を示す説明図である。
【図５】特開昭54−115520号公報により提案された立体格子フレームを用いた透過型砂防堰堤の説明図であり、図５(a) はこの透過型砂防堰堤の斜視図、図５(b) は立体格子フレームの側面図である。
【図６】特開昭57−29717 号公報により提案された透過型砂防堰堤の説明図である。
【図７】特開昭62−288209号公報により提案された、ゴム製緩衝材を設けられた砂防堰堤の説明図であり、図７(a) は砂防堰堤の側面図、図７(b) はゴム製緩衝材の斜視図である。
【符号の説明】
11  スリットダム
12  ダムユニット
13  収容体
13a 外殻
13b 蓋
14  中詰め材
15  支持体
15a 〜15g 鋼管
16  基礎部
17  緩衝体
【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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