透過型砂防堰堤および礫石捕捉方法
【課題】 巨礫と中礫を捕捉するに際して枠組における鋼材の消費量を抑え、山岳の狭隘な渓流等への設置を容易にすると共に、捕捉土石の除去負担の軽減を図る。
【解決手段】 鋼製枠組１は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床２に固定された基台１Ａの下流側部位上面に設けられる櫓体１Ｂである。その前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面７と下流側捕捉面８とが形成される。上流側捕捉面７は土石流に対して鈍角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置され、下流側捕捉面８は土石流に対して鋭角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置される。巨礫と中礫を時間的なずれをもってかつ分別して捕捉集積し、無害土砂や小礫の通過を助長させる。
【解決手段】 鋼製枠組１は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床２に固定された基台１Ａの下流側部位上面に設けられる櫓体１Ｂである。その前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面７と下流側捕捉面８とが形成される。上流側捕捉面７は土石流に対して鈍角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置され、下流側捕捉面８は土石流に対して鋭角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置される。巨礫と中礫を時間的なずれをもってかつ分別して捕捉集積し、無害土砂や小礫の通過を助長させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透過型砂防堰堤および礫石捕捉方法に係り、詳しくは、巨礫を先頭にして渓床を走る土石流中の巨礫や中礫を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させることができるようにした砂防堰堤、ならびに、巨礫と中礫を時間的なずれをもってかつ分別して捕捉集積できるようにした礫石の捕獲法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
河川の上流で発生した土石流をくい止める手段として、流れをせき止めて湛水池を形成しておき、到達した土石を沈降させて勢いを弱め、土砂の流亡も抑制することができるようにしたコンクリートダムなどの不透過型砂防堰堤がある。ところが、近年河床低下や海浜後退が問題となり、無害な土砂は常時流しておくことができる構造物が望まれるようになってきた。
【０００３】
上下に長い水通し部をコンクリート壁の一部に形成したスリットダムや、河床に設置される鋼製の枠組体などがそれである。後者は透過型砂防堰堤を形成し、通常時河水の流れや土砂の流下を妨げることなく、土石流発生時には土石流の勢いを弱めまた礫石を捕捉することができる好適な構造物である。
【０００４】
この透過型砂防堰堤は、Ｈ形鋼や鋼管を溶接したりボルト接合するなりして格子を形成する枠体となっていることが多い。特公昭５８−５１５６８号公報には、格子状に組み上げて立体フレームを形成させた砂防堰堤が提案されている。これは、土石流が巨礫を先頭にして走るという特性を把握し、格子目の粗い上流側で巨礫のエネルギを低減させ、下流側の小さな格子目の部分で中礫を捕捉しようとするものである。
【０００５】
上流側の格子目は４メートル四方として、１メートルにも及ぶ巨礫を幾つも取り込むことができるようにしている。これに連なる下流側は２メートル四方の格子目として、上流側の巨礫の隙間をぬって下流側に到達した中礫を捕捉しようとする。このように、格子体は小礫を土砂と共に流すにしても、枠体で中礫以上のものを包囲することができる。
【０００６】
その上流側の格子体は高く、下流側につれて小さくなる格子体の全高は低く形成され、枠に取り込まれた礫の移動エネルギを徐々に抑えることを狙っている。加えて、格子体を安定な構造物となさしめるべく、礫を充満させたて文字通りロックフィルダムにしようとすることから、後続する中小の礫石が捕捉巨礫群を越えて行かないようにしている。
【０００７】
このような立体フレームは、礫石を懐に取り込んでその動きを静めようとするものであるから、後続の土石流に押し流されないようにしておくためにも枠高漸低型とされ、しかも、礫勢の減衰時間の確保を配慮して全体が河流方向に長い構造物となっている。フレームで形成される格子下の脚は河床に埋設したコンクリート基礎を必要とし、フレームが長くなれば、山岳を走る形状が複雑な渓流での設置は容易でない。すなわち、重機の持ち込みは困難であることが多く、巨大な立体フレームの組み上げのほかに、渓床の均し作業等でも工事負担が極めて大きくなる。
【０００８】
ところで、特開平９−１７０２１８号公報には、河床に没入固定される脚部を備えて河床面に広がる基台の上面に、河水の流過方向で略逆Ｖ字形をなして河幅方向へ延びる櫓部を設け、土石流を捕捉するようにした土石流止め工が提案されている。これも、巨礫を先頭にして渓床を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるようにした鋼製枠構造体であるが、コンクリート基礎を必要としなく、河床工事の負担を軽減したものとなっている。
【０００９】
その櫓部の上流側は門形をなし、その門形開口を通過した土石が下流の面格子でせき止められる構造となっている。巨礫を抱え込み、土砂と小礫を逃がしながら巨中礫を捕捉しようとする点で、先の例と大きく異なるところがない。この土石流止め工は、動きがくい止められた土石の重みを利して枠体の安定を図り、小型化や分散配置を可能にし、鋼材の消費量を抑えることにも寄与させるようにしている。
【００１０】
この例も先のものも土石流の先頭を走る巨礫のくい止めを主たる目的としており、中礫は巨礫の間を縫って進入させ、巨礫に絡めて捕捉する。いずれにしても、構造体として、巨礫を導入するに十分な開口を持つこと、大きな開口を確保しても巨礫を捕捉するに十分な剛性が備わっていることが不可欠となる。
【００１１】
しかも、巨礫の衝撃を受ける下流の面格子は土石流に対して鋭角をなしており、巨礫の持つ全エネルギを吸収しなければならなくなる。しかも、捕捉位置は基台の最下流部であることから、その部分に作用した衝撃力により発生するモーメントを小さく抑えるのは容易でない。従って、鋼材投入量は巨礫を対象にして決定されることになるから、その消費量は櫓部のみならず基台やその脚部でも多くならざるを得ない。
【００１２】
また、格子の目開きも巨礫に相応しく選定されるから、後続的に進入することが多いとは言え、中礫の素通りを許すことにもなる。ましてや、土石流の規模が小さいときには先頭を走る礫も中サイズであるゆえ、そのような土石流に対しては堰堤として不十分な構造物となりかねない。
【００１３】
ところで、土石流がおさまった後の礫石の除去は困難を極めるのが通常である。その最たる原因は巨礫と中礫が混在していることであり、大小が絡みあったうえに土砂と共に凝結した状態になっていると、相互に力を及ぼしあうこともあって個々の礫の取り出しは容易でなくなる。礫を捕捉するだけではなく、排除工事の負担軽減も配慮した捕捉手段や方法の提案が待たれるところである。
【特許文献１】特公昭５８−５１５６８号公報
【特許文献２】特開平９−１７０２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、その目的は、巨礫のみならず中礫にも着目してその捕捉の万全を期すことができること、中小規模の土石流に対しても土石流止め工として機能し得ること、鋼材の消費量が抑えられること、山岳の狭隘な渓流にも容易に設置できること、捕捉土石の除去作業の負担軽減が図られることを実現しようとする透過型砂防堰堤および礫石捕捉方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるため、鋼材で枠組が構築されている透過型砂防堰堤に適用される。その特徴とするところは、図１を参照して、鋼製枠組１は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床２に固定された基台１Ａの下流側部位上面に設けられる櫓体１Ｂであり、その前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面７と下流側捕捉面８とが形成される。上流側捕捉面７は土石流に対して鈍角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等１０，１１（図４の（ａ）を参照）が配置され、下流側捕捉面８は土石流に対して鋭角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等１４，１５，１６（図４の（ｂ）を参照）が配置されていることである。
【００１６】
上流側捕捉面７においては、柱材１０，１０間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからその１．５倍前後までとされる（図４の（ａ）を参照）。もしくは、梁材１２，１２間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズ前後とされる（図７の（ａ）を参照）。
【００１７】
下流側捕捉面８においては、柱材１４Ａ，１４Ａ間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズからその１．５倍前後までとされる（図７の（ｂ）を参照）。もしくは、梁材１６，１６間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズ前後とされる（図４の（ｂ）を参照）。
【００１８】
礫石捕捉方法の発明は、図１に戻って、巨礫９を捕捉してその進行を阻止し、巨礫に続く土砂流に随伴される中礫１３を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させ、巨礫９と中礫１３を分別して捕捉するようにしたことである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、鋼製枠組は基台上の櫓体であり、流れ方向のサイズも大きくならず、渓流等に容易に設置することができる。櫓体は通常水位時大部分が水面上にあって、組立て作業に特別の困難を伴うこともない。その櫓体は基台の下流側部位上面に設けられるため、基台上の少なくとも上流部位に巨礫の乗載が自ずとなされ、後続礫の流勢を受けても既捕捉礫の重みが働き、堰堤自体が床抜けを起こしたり転倒するということは可及的に少なくなる。
【００２０】
櫓体の前面および後面には上流側捕捉面と下流側捕捉面とが形成され、これが土石流に対して一定の角度を保っているので、土石流の先頭を走る巨礫と後続流に伴われてきた中礫とが、上流側捕捉面と下流側捕捉面とで分担して捕捉される。いずれの捕捉面も河幅方向へ延びて全幅一様であり、土石流の堰堤衝突時の片当たり等による局部的破損の発生率を低くし、確実な捕捉と堅牢な構造が実現される。
【００２１】
上流側捕捉面は土石流に対して鈍角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置されるから、巨礫が櫓体の上流側面で衝撃を和らげながら捕捉され、それが基台に乗載されることで基台の安定が図られる。
【００２２】
下流側捕捉面は土石流に対して鋭角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置されるから、巨礫を乗り越えた中小礫のうち小礫のみを逃がす。その際、中礫は巨礫群を越えてから沈降過程をたどることになり、その進行は急速に減勢されるなどして、下流側捕捉面に与える衝撃が和らげられる。巨礫群を乗り越える際のエネルギ消失もあって、下流側捕捉面に要求される剛性や強度は低くて済み、鋼材の絶対使用量は大幅に減少する。
【００２３】
下流側捕捉面は上流側捕捉面で捕捉された巨礫を乗り越えてきた中礫の流出を阻止するため、中礫が巨礫とは分別して下流側で捕捉されることになる。復旧工事における礫石の除去作業は、そのサイズ別に行うことができる。大小の入り交じりが少なければ礫石の絡みや干渉が少なく、土砂で凝結してもその排除作業の負担はおおいに軽減される。
【００２４】
上流側捕捉面における捕捉を主として柱材で行わせようとする場合、その櫓体が設置される渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからその１．５倍前後までの隙間が得られるように柱材を配置するか、主として梁材で捕捉しようとするなら、巨礫と目されるサイズ前後の隙間が生じるように梁材を取りつけておけば、その渓流等で巨礫とみなされる礫石を捕捉することができる。巨礫は土石流の先端で一団となって到来するから、相互干渉と柱梁材等による阻止作用とがあいまって、堰堤効果が発揮される。
【００２５】
下流側捕捉面における捕捉を主として柱材で行わせようとする場合、その櫓体が設置される渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズからその１．５倍前後までの隙間が得られるように柱材を配置するか、主として梁材で捕捉しようとするなら、中礫と目されるサイズ前後の隙間が生じるように梁材を取りつけておけば、その渓流等で中礫とみなされる礫石の捕捉率が高くなる。下流側捕捉面に集められるのは原則として中礫であるので、その柱梁材等に掛かる負担は少なく、強度や剛性は上流側捕捉面のように高く要求されず、鋼材消費量の抑制が図られる。
【００２６】
礫石捕捉方法の発明によれば、巨礫に続く土砂流に随伴する中礫を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させるなどするから、巨礫と中礫の分別捕捉がなされる。無害土砂や小礫の通過は促進されやすく、復旧工事における排砂作業を少なくして除去時の礫石掘り起こしが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る透過型砂防堰堤および礫石捕捉方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。図２は透過型砂防堰堤である鋼製枠組１の全体図で、渓流等に設置されるとき右が上流側となる。これは、巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させることができるような構造となっている。
【００２８】
その鋼製枠組１は基台１Ａと櫓体１Ｂとを備えており、基台１Ａは図１に示すように河床２に没入固定される脚部３を備えて床面に広がる。枠組の全高は例えば１０メートルであり、基台１Ａの脚長が約２メートル、その基台上の下流側部位に約８メートル高さの櫓体１Ｂが立設される。
【００２９】
櫓体１Ｂは通常水位時大部分が水面上にあるが、それを形成する鋼材の大部分は管体であり、図２に示すように、端部に溶接するなどしておいたフランジ４を対面させボルト接合できるようにしているので、山岳現場でも容易に組み上げることができる。ちなみに、図３に表した基台１Ａの本体平面サイズの長さは約８メートル、幅約５メートル、断面がＨ形した溶接Ｈ形鋼で周囲の枠材５，６が形成されており、パッド３ａ（図２を参照）を下端に持つ脚部３は鋼管となっている。
【００３０】
櫓体１Ｂは、図２にあるように逆Ｖ形をなす上流側捕捉面７と下流側捕捉面８とを備える。前者は言うまでもなく櫓体の前面を形成し、後者は後面をなす。いずれも、土石流に対しては一定の角度を保って河幅方向へ延ばされている。上流側捕捉面７は図１に示すように巨礫９をせき止めようとするものであり、図４の（ａ）のごとく大きい格子が、その柱材１０や梁材１１，１２等によって形成される。
【００３１】
この上流側捕捉面７は図１に示したように土石流に対して鈍角αをなし、すなわち巨礫が衝突しても、そのすくい角で減勢させやすいように配慮されている。巨礫は例えば１メートル前後であったりするが、そのサイズは渓流等によって個々に相違する。従って、巨礫のサイズや中礫のサイズをここで特定することは一概にできないし、また特定しても渓流はそれぞれ異なった地形や岩層を縫うので意味がない。このように、巨礫といっても渓流ごとに異なるものであるから、設置される渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをその都度想定して対処するということになる。
【００３２】
上流側捕捉面７における捕捉を主として柱材１０の間隔で達成しようとする場合、その櫓体１Ｂが設置される渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからその１．５倍前後まで、すなわち１．０程度ないし１．５倍程度の隙間が得られるようにしておけば、巨礫と目された礫石群の通過が阻止される。その渓流における巨礫の径を平均的に約１メートルとするなら、柱材の間隔は１．０ないし１．５メートルの範囲で適宜選定されることになる。
【００３３】
なお、図４の（ａ）では中央柱材が一本描かれているが、適宜数の柱材によって所望する寸法の隙間を与えればよい。ちなみに、中段梁材１２も表されているが、これは上流側捕捉面の剛性を高めることを目的としたものである。この中段梁の存在により巨礫の捕捉率を上げようとするものでないので、例えば上段梁１１だけで面剛性が確保できる場合には中段梁１２はなくてもよい。
【００３４】
巨礫が１メートル径であるとしても、柱材間の隙間を１．５倍前後まで大きくしているのは巨礫が団塊状態で突入してくるからで、相互干渉により個々の巨礫の前進が邪魔しあい、巨礫径より大きい柱間隔であっても捕捉できるからである。注目すべきは巨礫が図１のように基台１Ａの上流側に集積されることになるので、巨礫の衝突によって鋼製枠組の前倒し力が発生するにしても、上流側面格子のすくい角で減勢される巨礫の自重がそのまま基台の安定に寄与し、上流側脚の床抜けモーメントが生じるにしても転倒させるほどのものでなくなる。
【００３５】
なお、柱材間の隙間を上記した範囲より大きくすると礫石相互の干渉作用が薄れ、上流側捕捉面７での巨礫９のせき止め作用が減失してしまう。一方、柱材間を巨礫サイズより小さくすると、砂防堰堤を透過しようとする小礫等の行く手が巨礫や柱梁材等によって阻まれやすくなる。それゆえ、透過型砂防堰堤における巨礫捕捉に適した上流側捕捉面格子としておかねばならないが、いずれにしても隙間の範囲は、本発明者らの調査や研究と、これまで培ってきた知見に基づくもので、統計的にも高い確率でせき止め効果が発揮される。
【００３６】
下流側捕捉面８は、図１に示すように土石流に対して鋭角βをなし、すなわち中礫１３が衝突しても落下させやすい配置とされる。巨礫を前記のごとく１メートル径と想定すれば中礫はそれより小さく０．３メートル前後径までのものとなる。これをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材１４，１５，１６等（図４の（ｂ）を参照）が配置される。この下流側捕捉面がなす面格子は、幾つかの小梁１６を入れることによって格子の目開きが小さくされ、その梁材間の隙間は中礫と目されるサイズ前後とされる。すなわち中礫の平均径を０．６メートルと想定するなら、その０．８ないし１．２倍である０．５ないし０．７メートルの範囲のいずれかに選定される。
【００３７】
このように、櫓体の前面および後面には上流側捕捉面と下流側捕捉面とが形成され、これが縦材１７（図２を参照）によって締結され、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びるので、河幅方向に一様な礫石捕捉面が形成される。土石流の堰堤衝突時の片当たりによる局部的破損の発生率は低くなり、確実な捕捉と堅牢な構造が実現される。上流側捕捉面の格子は大きいゆえ、それを区画する柱梁材等は巨礫の衝撃に耐えられる丈夫な鋼管等が不可欠となるが、下流側捕捉面は巨礫群を乗り越えることにより減勢された中礫を対象とするから、上流側捕捉面ほどに剛強であったり大径である必要はなく、従って下流側捕捉面での鋼材消費量を抑えることができる。
【００３８】
下流側捕捉面の格子は専ら中礫を対象としているので、中礫の素通りを許すことは可及的に少ない。先頭を走る礫が中サイズの規模の小さい土石流に対しても止め工として機能させることができ、土石流の大小を問わず対応させることができる極めて利便性の高い堰堤となる。
【００３９】
基台１Ａは図３に示すように枠材５，６により周縁が形成されるが、図２にも示すように、そのＨ形鋼の接続にはフランジ，ウエブともに接続部位１８で当て板等を施してボルト締結される。櫓体１Ｂの下端に相当する部位と縦方向中央部位には溶接Ｈ形鋼の内部桁１９，２０が配されて、支持力と剛性が高められた構造となっている。それら部材の間には縦横に多数の桟材２１，２２が入れられ、基台の盤面を形成している。
【００４０】
なお、櫓体は逆Ｖ形であるとして説明したが、台形状であってもよい。この場合には中礫を蓄積するための空間が大きくなり、また自然流落を助長できて都合がよい。その上流側捕捉面および下流側捕捉面の傾斜角は、設置される渓流等で予測される巨礫や中礫のそれぞれの標準サイズを勘案して決めればよい。なお、下流側捕捉面からは中礫の一部が抜け出ることが無いとは言えないが、その割合は低く、下流側に向かう土石流中の礫勢が激減することは言うまでもない。
【００４１】
以上述べた鋼製の透過型砂防堰堤によれば、次のようにしてサイズの異なる礫石を捕捉し、また小礫や土砂の流出が図られる。その際、巨礫と中礫とを、時間的なずれをもってかつ分別して捕捉堆積させることができる。まず、土石流の先端を走る巨礫９の一群が上流側捕捉面７で捕捉されて、図１のごとく土石流の進行が阻まれる。捕捉面７が土石流に対して鈍角をなしているから、突入時の衝突荷重を和らげるように力の上方逃がしがなされ、櫓体１Ｂ自体に及ぶ衝撃力は低減される。これらの巨礫はその乗載位置で自重による基台押さえ作用を発揮し、しかも、上面の最下流側部位ではないから、衝突に基づく堰堤上流側に及ぼす引き起こしモーメントも大きくは発生させない。
【００４２】
巨礫群は後続の土石流の被さりともあいまって瞬時に静止状態となるが、土石流に随伴された中礫等は、到達した時点でその流勢によって巨礫群を駆け上がる。捕捉巨礫群に乗り上げ、その間に減速されつつ、乗り越えた直後に足場を失って沈降する中礫は大なり小なり下流側捕捉面８に衝突する。その時点でさらに減勢され、櫓体１Ｂ内の空間を落下し堆積する。下流側の面格子での目詰まりは少なく、小礫や土砂はその面格子から河水に押し流されるようにして抜け出ていく。
【００４３】
下流側捕捉面の格子サイズは小さく、巨礫を乗り越えた中小礫のうち小礫を主体に逃がす。その際、中礫は巨礫群を越えた後に沈降過程をたどることに加えて、土石流に対して鋭角をなす下流側捕捉面がその流勢を急速に減退させ、格子面に与える衝撃が和らげられる。仮に流勢を維持したまま衝突したとしても中礫であるから巨礫ほど強大でない。通常は、巨礫群を乗り越える際にかなりのエネルギを消失させているから、下流側捕捉面の剛強性が上流側捕捉面ほどに高くは要求されず、投入鋼材の絶対量を低減させることができる。
【００４４】
洪水の減水期においても、河水により残留土砂が刺激を受けると巨礫と中礫を残して流出する。下流側捕捉面と上流側捕捉面とで中礫が巨礫とは分別して下流側で捕捉されることから、復旧工事における礫石の除去作業は、そのサイズ別に行うことができる。サイズの揃った礫石群は相互噛み込みが少なく、土砂で凝結したとしても、掘り起こし時や排除作業の重労働は大いに緩和される。
【００４５】
ちなみに、上流側捕捉面の面格子は大きいから櫓体内に堆積する中礫は、巨礫を除去しさえすれば順次取り出すことができる。また、櫓体がフランジ接合で組み立てられているなら、解体によって除去作業は容易となり、ますます迅速化される。なお、図５は、２基の砂防堰堤１，１によって土砂と小礫を排出することができる透過機能を、コンクリート擁壁２３，２３間に並列設置させた例である。土石流がおさまったとは言え依然として洪水期にある場合、堆積した礫石上を流れる河水は、図１に示すとおり、擁壁上部の水通し部２３ａも含めて排水される。
【００４６】
ところで、基台は鋼材で構築された組立体であって脚部を備えたものであると説明したが、図６に示すように基台１Ｃの大部分がコンクリート製で、それを河床に埋設させたものであってもよい。基台に載せられるのは櫓体だけであるので河水の流過方向にさほど長くなるものでもなく、河床の自然破壊をきたすほどのものではない。
【００４７】
図７は異なる面格子とした例であり、上記した上流側捕捉面における捕捉は主として柱材によるものであったが、（ａ）は、梁材１２，１２間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズ前後とされている上流側捕捉面７Ａの例である。具体的には、想定巨礫の平均径が２．０メートルであるとすると、１．６ないし２．４メートルの隙間が梁材１２，１２間に与えられる。なお、図示しないが、捕捉面格子の剛強性を確保するため中央に柱材を立設することは差し支えない。
【００４８】
上で述べた下流側捕捉面における捕捉は主として柱材によるものであったが、図７の（ｂ）は、小柱材１４Ａ，１４Ａ間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズからその１．５倍前後までとされている下流側捕捉面８Ａの例である。具体的には、想定中礫の平均径が０．５メートルとすると、０．５ないし０．８メートルの隙間が得られるように小柱材１４Ａ，１４Ａが配置される。なお、面格子を補強しておくうえで必要なら中段梁材１５Ａを適宜な位置に取りつけることができる。
【００４９】
下流側捕捉面はそもそも中礫を捕捉することを目的とするが、中礫には巨礫群越えや落下もしくは沈降といった減速ならびに疑似放物線運動を強いる関係もあって、格子目の高さが中礫の径より少々大きくても、運動経路に対して直角な面に射影すれば礫径かそれより小さくなる。従って、中礫を柱材群で捕捉しようとする場合には、柱材の間隔すなわち格子目の幅を定めておけば十分で、格子目の高さは特に規定しておかなければならないというほどのものでない。
【００５０】
以上詳細に説明したことから分かるように、基台は河床に没入固定されるが、渓流等での設置が容易となる。櫓体は通常水位時水面上にあり、組立て作業に特別な負担が強いられることも少ない。櫓体は基台の下流側部位上面に設けられ、その安定性は高い。土石流の到来時は、中礫を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させるようにするから、中礫を巨礫と時間的なずれをもってかつ分別して捕捉集積できる。無害土砂や小礫の通過は分別捕捉で助長され、復旧工事における排砂作業等を少なくして除去時の礫石掘り起こし作業の円滑も図られる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る透過型砂防堰堤に土石が堆積する様子を示した渓流設置図。
【図２】砂防堰堤の正面図。
【図３】基台の盤面図。
【図４】櫓体における柱梁材等の設置例を示し、（ａ）は上流側捕捉面図、（ｂ）は下流側捕捉面図。
【図５】河床を横断するように２基の堰堤を並列配置させた場合の下流側からの矢視図。
【図６】コンクリート製基台に櫓体が設置された異なる透過型砂防堰堤の正面図。
【図７】礫石を梁材群によって巨礫を捕捉しようとする上流側捕捉面図、（ｂ）は柱材群によって中礫を捕捉しようとする下流側捕捉面図。
【符号の説明】
【００５２】
１…透過型砂防堰堤（鋼製枠組）、１Ａ，１Ｃ…基台、１Ｂ…櫓体、２…河床、７，７Ａ…上流側捕捉面、８，８Ａ…下流側捕捉面、９…巨礫、１０，１１，１２…上流側捕捉面における柱梁材、１３…中礫、１４，１４Ａ，１５，１５Ａ，１６…下流側捕捉面における柱梁材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は透過型砂防堰堤および礫石捕捉方法に係り、詳しくは、巨礫を先頭にして渓床を走る土石流中の巨礫や中礫を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させることができるようにした砂防堰堤、ならびに、巨礫と中礫を時間的なずれをもってかつ分別して捕捉集積できるようにした礫石の捕獲法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
河川の上流で発生した土石流をくい止める手段として、流れをせき止めて湛水池を形成しておき、到達した土石を沈降させて勢いを弱め、土砂の流亡も抑制することができるようにしたコンクリートダムなどの不透過型砂防堰堤がある。ところが、近年河床低下や海浜後退が問題となり、無害な土砂は常時流しておくことができる構造物が望まれるようになってきた。
【０００３】
上下に長い水通し部をコンクリート壁の一部に形成したスリットダムや、河床に設置される鋼製の枠組体などがそれである。後者は透過型砂防堰堤を形成し、通常時河水の流れや土砂の流下を妨げることなく、土石流発生時には土石流の勢いを弱めまた礫石を捕捉することができる好適な構造物である。
【０００４】
この透過型砂防堰堤は、Ｈ形鋼や鋼管を溶接したりボルト接合するなりして格子を形成する枠体となっていることが多い。特公昭５８−５１５６８号公報には、格子状に組み上げて立体フレームを形成させた砂防堰堤が提案されている。これは、土石流が巨礫を先頭にして走るという特性を把握し、格子目の粗い上流側で巨礫のエネルギを低減させ、下流側の小さな格子目の部分で中礫を捕捉しようとするものである。
【０００５】
上流側の格子目は４メートル四方として、１メートルにも及ぶ巨礫を幾つも取り込むことができるようにしている。これに連なる下流側は２メートル四方の格子目として、上流側の巨礫の隙間をぬって下流側に到達した中礫を捕捉しようとする。このように、格子体は小礫を土砂と共に流すにしても、枠体で中礫以上のものを包囲することができる。
【０００６】
その上流側の格子体は高く、下流側につれて小さくなる格子体の全高は低く形成され、枠に取り込まれた礫の移動エネルギを徐々に抑えることを狙っている。加えて、格子体を安定な構造物となさしめるべく、礫を充満させたて文字通りロックフィルダムにしようとすることから、後続する中小の礫石が捕捉巨礫群を越えて行かないようにしている。
【０００７】
このような立体フレームは、礫石を懐に取り込んでその動きを静めようとするものであるから、後続の土石流に押し流されないようにしておくためにも枠高漸低型とされ、しかも、礫勢の減衰時間の確保を配慮して全体が河流方向に長い構造物となっている。フレームで形成される格子下の脚は河床に埋設したコンクリート基礎を必要とし、フレームが長くなれば、山岳を走る形状が複雑な渓流での設置は容易でない。すなわち、重機の持ち込みは困難であることが多く、巨大な立体フレームの組み上げのほかに、渓床の均し作業等でも工事負担が極めて大きくなる。
【０００８】
ところで、特開平９−１７０２１８号公報には、河床に没入固定される脚部を備えて河床面に広がる基台の上面に、河水の流過方向で略逆Ｖ字形をなして河幅方向へ延びる櫓部を設け、土石流を捕捉するようにした土石流止め工が提案されている。これも、巨礫を先頭にして渓床を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるようにした鋼製枠構造体であるが、コンクリート基礎を必要としなく、河床工事の負担を軽減したものとなっている。
【０００９】
その櫓部の上流側は門形をなし、その門形開口を通過した土石が下流の面格子でせき止められる構造となっている。巨礫を抱え込み、土砂と小礫を逃がしながら巨中礫を捕捉しようとする点で、先の例と大きく異なるところがない。この土石流止め工は、動きがくい止められた土石の重みを利して枠体の安定を図り、小型化や分散配置を可能にし、鋼材の消費量を抑えることにも寄与させるようにしている。
【００１０】
この例も先のものも土石流の先頭を走る巨礫のくい止めを主たる目的としており、中礫は巨礫の間を縫って進入させ、巨礫に絡めて捕捉する。いずれにしても、構造体として、巨礫を導入するに十分な開口を持つこと、大きな開口を確保しても巨礫を捕捉するに十分な剛性が備わっていることが不可欠となる。
【００１１】
しかも、巨礫の衝撃を受ける下流の面格子は土石流に対して鋭角をなしており、巨礫の持つ全エネルギを吸収しなければならなくなる。しかも、捕捉位置は基台の最下流部であることから、その部分に作用した衝撃力により発生するモーメントを小さく抑えるのは容易でない。従って、鋼材投入量は巨礫を対象にして決定されることになるから、その消費量は櫓部のみならず基台やその脚部でも多くならざるを得ない。
【００１２】
また、格子の目開きも巨礫に相応しく選定されるから、後続的に進入することが多いとは言え、中礫の素通りを許すことにもなる。ましてや、土石流の規模が小さいときには先頭を走る礫も中サイズであるゆえ、そのような土石流に対しては堰堤として不十分な構造物となりかねない。
【００１３】
ところで、土石流がおさまった後の礫石の除去は困難を極めるのが通常である。その最たる原因は巨礫と中礫が混在していることであり、大小が絡みあったうえに土砂と共に凝結した状態になっていると、相互に力を及ぼしあうこともあって個々の礫の取り出しは容易でなくなる。礫を捕捉するだけではなく、排除工事の負担軽減も配慮した捕捉手段や方法の提案が待たれるところである。
【特許文献１】特公昭５８−５１５６８号公報
【特許文献２】特開平９−１７０２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、その目的は、巨礫のみならず中礫にも着目してその捕捉の万全を期すことができること、中小規模の土石流に対しても土石流止め工として機能し得ること、鋼材の消費量が抑えられること、山岳の狭隘な渓流にも容易に設置できること、捕捉土石の除去作業の負担軽減が図られることを実現しようとする透過型砂防堰堤および礫石捕捉方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるため、鋼材で枠組が構築されている透過型砂防堰堤に適用される。その特徴とするところは、図１を参照して、鋼製枠組１は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床２に固定された基台１Ａの下流側部位上面に設けられる櫓体１Ｂであり、その前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面７と下流側捕捉面８とが形成される。上流側捕捉面７は土石流に対して鈍角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等１０，１１（図４の（ａ）を参照）が配置され、下流側捕捉面８は土石流に対して鋭角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等１４，１５，１６（図４の（ｂ）を参照）が配置されていることである。
【００１６】
上流側捕捉面７においては、柱材１０，１０間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからその１．５倍前後までとされる（図４の（ａ）を参照）。もしくは、梁材１２，１２間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズ前後とされる（図７の（ａ）を参照）。
【００１７】
下流側捕捉面８においては、柱材１４Ａ，１４Ａ間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズからその１．５倍前後までとされる（図７の（ｂ）を参照）。もしくは、梁材１６，１６間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズ前後とされる（図４の（ｂ）を参照）。
【００１８】
礫石捕捉方法の発明は、図１に戻って、巨礫９を捕捉してその進行を阻止し、巨礫に続く土砂流に随伴される中礫１３を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させ、巨礫９と中礫１３を分別して捕捉するようにしたことである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、鋼製枠組は基台上の櫓体であり、流れ方向のサイズも大きくならず、渓流等に容易に設置することができる。櫓体は通常水位時大部分が水面上にあって、組立て作業に特別の困難を伴うこともない。その櫓体は基台の下流側部位上面に設けられるため、基台上の少なくとも上流部位に巨礫の乗載が自ずとなされ、後続礫の流勢を受けても既捕捉礫の重みが働き、堰堤自体が床抜けを起こしたり転倒するということは可及的に少なくなる。
【００２０】
櫓体の前面および後面には上流側捕捉面と下流側捕捉面とが形成され、これが土石流に対して一定の角度を保っているので、土石流の先頭を走る巨礫と後続流に伴われてきた中礫とが、上流側捕捉面と下流側捕捉面とで分担して捕捉される。いずれの捕捉面も河幅方向へ延びて全幅一様であり、土石流の堰堤衝突時の片当たり等による局部的破損の発生率を低くし、確実な捕捉と堅牢な構造が実現される。
【００２１】
上流側捕捉面は土石流に対して鈍角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置されるから、巨礫が櫓体の上流側面で衝撃を和らげながら捕捉され、それが基台に乗載されることで基台の安定が図られる。
【００２２】
下流側捕捉面は土石流に対して鋭角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置されるから、巨礫を乗り越えた中小礫のうち小礫のみを逃がす。その際、中礫は巨礫群を越えてから沈降過程をたどることになり、その進行は急速に減勢されるなどして、下流側捕捉面に与える衝撃が和らげられる。巨礫群を乗り越える際のエネルギ消失もあって、下流側捕捉面に要求される剛性や強度は低くて済み、鋼材の絶対使用量は大幅に減少する。
【００２３】
下流側捕捉面は上流側捕捉面で捕捉された巨礫を乗り越えてきた中礫の流出を阻止するため、中礫が巨礫とは分別して下流側で捕捉されることになる。復旧工事における礫石の除去作業は、そのサイズ別に行うことができる。大小の入り交じりが少なければ礫石の絡みや干渉が少なく、土砂で凝結してもその排除作業の負担はおおいに軽減される。
【００２４】
上流側捕捉面における捕捉を主として柱材で行わせようとする場合、その櫓体が設置される渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからその１．５倍前後までの隙間が得られるように柱材を配置するか、主として梁材で捕捉しようとするなら、巨礫と目されるサイズ前後の隙間が生じるように梁材を取りつけておけば、その渓流等で巨礫とみなされる礫石を捕捉することができる。巨礫は土石流の先端で一団となって到来するから、相互干渉と柱梁材等による阻止作用とがあいまって、堰堤効果が発揮される。
【００２５】
下流側捕捉面における捕捉を主として柱材で行わせようとする場合、その櫓体が設置される渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズからその１．５倍前後までの隙間が得られるように柱材を配置するか、主として梁材で捕捉しようとするなら、中礫と目されるサイズ前後の隙間が生じるように梁材を取りつけておけば、その渓流等で中礫とみなされる礫石の捕捉率が高くなる。下流側捕捉面に集められるのは原則として中礫であるので、その柱梁材等に掛かる負担は少なく、強度や剛性は上流側捕捉面のように高く要求されず、鋼材消費量の抑制が図られる。
【００２６】
礫石捕捉方法の発明によれば、巨礫に続く土砂流に随伴する中礫を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させるなどするから、巨礫と中礫の分別捕捉がなされる。無害土砂や小礫の通過は促進されやすく、復旧工事における排砂作業を少なくして除去時の礫石掘り起こしが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る透過型砂防堰堤および礫石捕捉方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。図２は透過型砂防堰堤である鋼製枠組１の全体図で、渓流等に設置されるとき右が上流側となる。これは、巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させることができるような構造となっている。
【００２８】
その鋼製枠組１は基台１Ａと櫓体１Ｂとを備えており、基台１Ａは図１に示すように河床２に没入固定される脚部３を備えて床面に広がる。枠組の全高は例えば１０メートルであり、基台１Ａの脚長が約２メートル、その基台上の下流側部位に約８メートル高さの櫓体１Ｂが立設される。
【００２９】
櫓体１Ｂは通常水位時大部分が水面上にあるが、それを形成する鋼材の大部分は管体であり、図２に示すように、端部に溶接するなどしておいたフランジ４を対面させボルト接合できるようにしているので、山岳現場でも容易に組み上げることができる。ちなみに、図３に表した基台１Ａの本体平面サイズの長さは約８メートル、幅約５メートル、断面がＨ形した溶接Ｈ形鋼で周囲の枠材５，６が形成されており、パッド３ａ（図２を参照）を下端に持つ脚部３は鋼管となっている。
【００３０】
櫓体１Ｂは、図２にあるように逆Ｖ形をなす上流側捕捉面７と下流側捕捉面８とを備える。前者は言うまでもなく櫓体の前面を形成し、後者は後面をなす。いずれも、土石流に対しては一定の角度を保って河幅方向へ延ばされている。上流側捕捉面７は図１に示すように巨礫９をせき止めようとするものであり、図４の（ａ）のごとく大きい格子が、その柱材１０や梁材１１，１２等によって形成される。
【００３１】
この上流側捕捉面７は図１に示したように土石流に対して鈍角αをなし、すなわち巨礫が衝突しても、そのすくい角で減勢させやすいように配慮されている。巨礫は例えば１メートル前後であったりするが、そのサイズは渓流等によって個々に相違する。従って、巨礫のサイズや中礫のサイズをここで特定することは一概にできないし、また特定しても渓流はそれぞれ異なった地形や岩層を縫うので意味がない。このように、巨礫といっても渓流ごとに異なるものであるから、設置される渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをその都度想定して対処するということになる。
【００３２】
上流側捕捉面７における捕捉を主として柱材１０の間隔で達成しようとする場合、その櫓体１Ｂが設置される渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからその１．５倍前後まで、すなわち１．０程度ないし１．５倍程度の隙間が得られるようにしておけば、巨礫と目された礫石群の通過が阻止される。その渓流における巨礫の径を平均的に約１メートルとするなら、柱材の間隔は１．０ないし１．５メートルの範囲で適宜選定されることになる。
【００３３】
なお、図４の（ａ）では中央柱材が一本描かれているが、適宜数の柱材によって所望する寸法の隙間を与えればよい。ちなみに、中段梁材１２も表されているが、これは上流側捕捉面の剛性を高めることを目的としたものである。この中段梁の存在により巨礫の捕捉率を上げようとするものでないので、例えば上段梁１１だけで面剛性が確保できる場合には中段梁１２はなくてもよい。
【００３４】
巨礫が１メートル径であるとしても、柱材間の隙間を１．５倍前後まで大きくしているのは巨礫が団塊状態で突入してくるからで、相互干渉により個々の巨礫の前進が邪魔しあい、巨礫径より大きい柱間隔であっても捕捉できるからである。注目すべきは巨礫が図１のように基台１Ａの上流側に集積されることになるので、巨礫の衝突によって鋼製枠組の前倒し力が発生するにしても、上流側面格子のすくい角で減勢される巨礫の自重がそのまま基台の安定に寄与し、上流側脚の床抜けモーメントが生じるにしても転倒させるほどのものでなくなる。
【００３５】
なお、柱材間の隙間を上記した範囲より大きくすると礫石相互の干渉作用が薄れ、上流側捕捉面７での巨礫９のせき止め作用が減失してしまう。一方、柱材間を巨礫サイズより小さくすると、砂防堰堤を透過しようとする小礫等の行く手が巨礫や柱梁材等によって阻まれやすくなる。それゆえ、透過型砂防堰堤における巨礫捕捉に適した上流側捕捉面格子としておかねばならないが、いずれにしても隙間の範囲は、本発明者らの調査や研究と、これまで培ってきた知見に基づくもので、統計的にも高い確率でせき止め効果が発揮される。
【００３６】
下流側捕捉面８は、図１に示すように土石流に対して鋭角βをなし、すなわち中礫１３が衝突しても落下させやすい配置とされる。巨礫を前記のごとく１メートル径と想定すれば中礫はそれより小さく０．３メートル前後径までのものとなる。これをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材１４，１５，１６等（図４の（ｂ）を参照）が配置される。この下流側捕捉面がなす面格子は、幾つかの小梁１６を入れることによって格子の目開きが小さくされ、その梁材間の隙間は中礫と目されるサイズ前後とされる。すなわち中礫の平均径を０．６メートルと想定するなら、その０．８ないし１．２倍である０．５ないし０．７メートルの範囲のいずれかに選定される。
【００３７】
このように、櫓体の前面および後面には上流側捕捉面と下流側捕捉面とが形成され、これが縦材１７（図２を参照）によって締結され、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びるので、河幅方向に一様な礫石捕捉面が形成される。土石流の堰堤衝突時の片当たりによる局部的破損の発生率は低くなり、確実な捕捉と堅牢な構造が実現される。上流側捕捉面の格子は大きいゆえ、それを区画する柱梁材等は巨礫の衝撃に耐えられる丈夫な鋼管等が不可欠となるが、下流側捕捉面は巨礫群を乗り越えることにより減勢された中礫を対象とするから、上流側捕捉面ほどに剛強であったり大径である必要はなく、従って下流側捕捉面での鋼材消費量を抑えることができる。
【００３８】
下流側捕捉面の格子は専ら中礫を対象としているので、中礫の素通りを許すことは可及的に少ない。先頭を走る礫が中サイズの規模の小さい土石流に対しても止め工として機能させることができ、土石流の大小を問わず対応させることができる極めて利便性の高い堰堤となる。
【００３９】
基台１Ａは図３に示すように枠材５，６により周縁が形成されるが、図２にも示すように、そのＨ形鋼の接続にはフランジ，ウエブともに接続部位１８で当て板等を施してボルト締結される。櫓体１Ｂの下端に相当する部位と縦方向中央部位には溶接Ｈ形鋼の内部桁１９，２０が配されて、支持力と剛性が高められた構造となっている。それら部材の間には縦横に多数の桟材２１，２２が入れられ、基台の盤面を形成している。
【００４０】
なお、櫓体は逆Ｖ形であるとして説明したが、台形状であってもよい。この場合には中礫を蓄積するための空間が大きくなり、また自然流落を助長できて都合がよい。その上流側捕捉面および下流側捕捉面の傾斜角は、設置される渓流等で予測される巨礫や中礫のそれぞれの標準サイズを勘案して決めればよい。なお、下流側捕捉面からは中礫の一部が抜け出ることが無いとは言えないが、その割合は低く、下流側に向かう土石流中の礫勢が激減することは言うまでもない。
【００４１】
以上述べた鋼製の透過型砂防堰堤によれば、次のようにしてサイズの異なる礫石を捕捉し、また小礫や土砂の流出が図られる。その際、巨礫と中礫とを、時間的なずれをもってかつ分別して捕捉堆積させることができる。まず、土石流の先端を走る巨礫９の一群が上流側捕捉面７で捕捉されて、図１のごとく土石流の進行が阻まれる。捕捉面７が土石流に対して鈍角をなしているから、突入時の衝突荷重を和らげるように力の上方逃がしがなされ、櫓体１Ｂ自体に及ぶ衝撃力は低減される。これらの巨礫はその乗載位置で自重による基台押さえ作用を発揮し、しかも、上面の最下流側部位ではないから、衝突に基づく堰堤上流側に及ぼす引き起こしモーメントも大きくは発生させない。
【００４２】
巨礫群は後続の土石流の被さりともあいまって瞬時に静止状態となるが、土石流に随伴された中礫等は、到達した時点でその流勢によって巨礫群を駆け上がる。捕捉巨礫群に乗り上げ、その間に減速されつつ、乗り越えた直後に足場を失って沈降する中礫は大なり小なり下流側捕捉面８に衝突する。その時点でさらに減勢され、櫓体１Ｂ内の空間を落下し堆積する。下流側の面格子での目詰まりは少なく、小礫や土砂はその面格子から河水に押し流されるようにして抜け出ていく。
【００４３】
下流側捕捉面の格子サイズは小さく、巨礫を乗り越えた中小礫のうち小礫を主体に逃がす。その際、中礫は巨礫群を越えた後に沈降過程をたどることに加えて、土石流に対して鋭角をなす下流側捕捉面がその流勢を急速に減退させ、格子面に与える衝撃が和らげられる。仮に流勢を維持したまま衝突したとしても中礫であるから巨礫ほど強大でない。通常は、巨礫群を乗り越える際にかなりのエネルギを消失させているから、下流側捕捉面の剛強性が上流側捕捉面ほどに高くは要求されず、投入鋼材の絶対量を低減させることができる。
【００４４】
洪水の減水期においても、河水により残留土砂が刺激を受けると巨礫と中礫を残して流出する。下流側捕捉面と上流側捕捉面とで中礫が巨礫とは分別して下流側で捕捉されることから、復旧工事における礫石の除去作業は、そのサイズ別に行うことができる。サイズの揃った礫石群は相互噛み込みが少なく、土砂で凝結したとしても、掘り起こし時や排除作業の重労働は大いに緩和される。
【００４５】
ちなみに、上流側捕捉面の面格子は大きいから櫓体内に堆積する中礫は、巨礫を除去しさえすれば順次取り出すことができる。また、櫓体がフランジ接合で組み立てられているなら、解体によって除去作業は容易となり、ますます迅速化される。なお、図５は、２基の砂防堰堤１，１によって土砂と小礫を排出することができる透過機能を、コンクリート擁壁２３，２３間に並列設置させた例である。土石流がおさまったとは言え依然として洪水期にある場合、堆積した礫石上を流れる河水は、図１に示すとおり、擁壁上部の水通し部２３ａも含めて排水される。
【００４６】
ところで、基台は鋼材で構築された組立体であって脚部を備えたものであると説明したが、図６に示すように基台１Ｃの大部分がコンクリート製で、それを河床に埋設させたものであってもよい。基台に載せられるのは櫓体だけであるので河水の流過方向にさほど長くなるものでもなく、河床の自然破壊をきたすほどのものではない。
【００４７】
図７は異なる面格子とした例であり、上記した上流側捕捉面における捕捉は主として柱材によるものであったが、（ａ）は、梁材１２，１２間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズ前後とされている上流側捕捉面７Ａの例である。具体的には、想定巨礫の平均径が２．０メートルであるとすると、１．６ないし２．４メートルの隙間が梁材１２，１２間に与えられる。なお、図示しないが、捕捉面格子の剛強性を確保するため中央に柱材を立設することは差し支えない。
【００４８】
上で述べた下流側捕捉面における捕捉は主として柱材によるものであったが、図７の（ｂ）は、小柱材１４Ａ，１４Ａ間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズからその１．５倍前後までとされている下流側捕捉面８Ａの例である。具体的には、想定中礫の平均径が０．５メートルとすると、０．５ないし０．８メートルの隙間が得られるように小柱材１４Ａ，１４Ａが配置される。なお、面格子を補強しておくうえで必要なら中段梁材１５Ａを適宜な位置に取りつけることができる。
【００４９】
下流側捕捉面はそもそも中礫を捕捉することを目的とするが、中礫には巨礫群越えや落下もしくは沈降といった減速ならびに疑似放物線運動を強いる関係もあって、格子目の高さが中礫の径より少々大きくても、運動経路に対して直角な面に射影すれば礫径かそれより小さくなる。従って、中礫を柱材群で捕捉しようとする場合には、柱材の間隔すなわち格子目の幅を定めておけば十分で、格子目の高さは特に規定しておかなければならないというほどのものでない。
【００５０】
以上詳細に説明したことから分かるように、基台は河床に没入固定されるが、渓流等での設置が容易となる。櫓体は通常水位時水面上にあり、組立て作業に特別な負担が強いられることも少ない。櫓体は基台の下流側部位上面に設けられ、その安定性は高い。土石流の到来時は、中礫を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させるようにするから、中礫を巨礫と時間的なずれをもってかつ分別して捕捉集積できる。無害土砂や小礫の通過は分別捕捉で助長され、復旧工事における排砂作業等を少なくして除去時の礫石掘り起こし作業の円滑も図られる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る透過型砂防堰堤に土石が堆積する様子を示した渓流設置図。
【図２】砂防堰堤の正面図。
【図３】基台の盤面図。
【図４】櫓体における柱梁材等の設置例を示し、（ａ）は上流側捕捉面図、（ｂ）は下流側捕捉面図。
【図５】河床を横断するように２基の堰堤を並列配置させた場合の下流側からの矢視図。
【図６】コンクリート製基台に櫓体が設置された異なる透過型砂防堰堤の正面図。
【図７】礫石を梁材群によって巨礫を捕捉しようとする上流側捕捉面図、（ｂ）は柱材群によって中礫を捕捉しようとする下流側捕捉面図。
【符号の説明】
【００５２】
１…透過型砂防堰堤（鋼製枠組）、１Ａ，１Ｃ…基台、１Ｂ…櫓体、２…河床、７，７Ａ…上流側捕捉面、８，８Ａ…下流側捕捉面、９…巨礫、１０，１１，１２…上流側捕捉面における柱梁材、１３…中礫、１４，１４Ａ，１５，１５Ａ，１６…下流側捕捉面における柱梁材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるため、鋼材で枠組が構築されている透過型砂防堰堤において、
鋼製枠組は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床に固定された基台の下流側部位上面に設けられる櫓体であり、
その櫓体の前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面と下流側捕捉面とが形成され、
上流側捕捉面は土石流に対して鈍角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置され、
下流側捕捉面は土石流に対して鋭角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置されていることを特徴とする透過型砂防堰堤。
【請求項２】
前記上流側捕捉面においては、柱材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからその１．５倍前後までとされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された透過型砂防堰堤。
【請求項３】
前記上流側捕捉面においては、梁材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズ前後とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された透過型砂防堰堤。
【請求項４】
前記下流側捕捉面においては、柱材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズからその１．５倍前後までとされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載された透過型砂防堰堤。
【請求項５】
前記下流側捕捉面においては、梁材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズ前後とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載された透過型砂防堰堤。
【請求項６】
巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流から巨礫や中礫を捕獲し、無害土砂や小礫は通過させるようにした礫石流捕捉方法において、
巨礫を捕捉してその進行を阻止し、巨礫に続く土砂流に随伴される中礫を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させ、巨礫と中礫を分別して捕捉するようにしたことを特徴とする礫石捕捉方法。
【請求項１】
巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流を捕捉し、無害土砂や小礫を通過させるため、鋼材で枠組が構築されている透過型砂防堰堤において、
鋼製枠組は、通常水位時大部分が水面上にあって、河床に固定された基台の下流側部位上面に設けられる櫓体であり、
その櫓体の前面および後面には、土石流に対して一定の角度を保って河幅方向へ延びる上流側捕捉面と下流側捕捉面とが形成され、
上流側捕捉面は土石流に対して鈍角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置され、
下流側捕捉面は土石流に対して鋭角をなし、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズをせき止めるに相応しい間隔で柱梁材等が配置されていることを特徴とする透過型砂防堰堤。
【請求項２】
前記上流側捕捉面においては、柱材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズからその１．５倍前後までとされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された透過型砂防堰堤。
【請求項３】
前記上流側捕捉面においては、梁材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち巨礫と目されるサイズ前後とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された透過型砂防堰堤。
【請求項４】
前記下流側捕捉面においては、柱材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズからその１．５倍前後までとされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載された透過型砂防堰堤。
【請求項５】
前記下流側捕捉面においては、梁材間の隙間が、設置渓流等において発生する礫石のうち中礫と目されるサイズ前後とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載された透過型砂防堰堤。
【請求項６】
巨礫を先頭にして渓床等を走る土石流から巨礫や中礫を捕獲し、無害土砂や小礫は通過させるようにした礫石流捕捉方法において、
巨礫を捕捉してその進行を阻止し、巨礫に続く土砂流に随伴される中礫を捕捉巨礫群に乗り上げさせ、乗り越えた直後の中礫の進行を阻んで沈降させ、巨礫と中礫を分別して捕捉するようにしたことを特徴とする礫石捕捉方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−５２５４０（Ｐ２００６−５２５４０Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３３１０７（Ｐ２００４−２３３１０７）
【出願日】平成１６年８月１０日（２００４．８．１０）
【出願人】（０００２３１１１０）ＪＦＥ建材株式会社 (150)
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１０日（２００４．８．１０）
【出願人】（０００２３１１１０）ＪＦＥ建材株式会社 (150)
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