JP5457210B2 - 砂防構造物用鋼製枠、これにより構築された砂防構造物およびその構築方法 - Google Patents

Description

この発明は、砂防構造物用鋼製枠、これにより構築された砂防構造物およびその構築方法、特に、構造物の構築工期の短縮および構築費用の低減が図れ、しかも、土砂や土石流に対して高い強度を有する砂防構造物用鋼製枠、これにより構築された砂防構造物およびその構築方法に関するものである。

従来、河川や渓流において、地震や集中豪雨等により上流から流下してくる土砂や土石流を食い止めるために種々の構造の砂防構造物が構築されている。

砂防構造物を構成する砂防構造物用鋼製枠およびこの鋼製枠を使用した砂防構造物の構築方法の一例が特許文献１（特開２００４−２５７１５０号公報）に開示されている。以下、この砂防構造物用鋼製枠を従来鋼製枠といい、図面を参照しながら説明する。

図１０は、従来鋼製枠Ａを示す斜視図、図１１は、従来鋼製枠Ａを構成する枠部材を示す斜視図、図１２は、従来鋼製枠Ａの連結構造を示す一部省略側面図、図１３は、従来鋼製枠を使用して構築された砂防構造物を示す一部省略側面図である。

図１０に示すように、従来鋼製枠Ａは、図１１に示すようなアングル鋼の両端部を４５°に切り欠いたものからなる鋼製枠部材６を立方体形状に互いに溶接により接合したものから構成されている。枠部材６には、多数のボルト孔６ａが明けられていて、従来鋼製枠Ａ同士の連結が可能になっている。

従来鋼製枠Ａを使用して砂防構造物を構築するには、図１３に示すように、先ず、砂防構造物の構築用地盤７を掘削後、コンクリート製基礎８を構築する。次に、基礎８上に従来鋼製枠Ａを並べて段積みし、従来鋼製枠Ａ内には、土砂やコンクリート等の中詰め材９を投入する。従来鋼製枠Ａ同士は、図１２に示すように、ボルト孔６ａ内に高力ボルト１０を通し、継手板１１を介してナット１２止めすることにより剛に連結する。このようにして、多数個の従来鋼製枠Ａにより砂防構造物が構築される。

特開２００４−２５７１５０号公報

上述した従来鋼製枠Ａによれば、小型の従来鋼製枠Ａを多数個、段積みすることにより砂防構造物を構築することができるので、大型資材の運搬や大型重機の搬入が困難な山岳地帯等であっても砂防構造物の構築が比較的容易に行えるといった利点を有している。

しかしながら、従来鋼製枠Ａは、以下のような問題を有していた。
（ａ）工場で製作される従来鋼製枠Ａは、小型とはいえ、それなりの大きさと重量を有しているので、運搬や構築に時間と労力を要していた。
（ｂ）従来鋼製枠Ａ同士を高力ボルト１０により剛に連結し、一体化して砂防構造物を構築するので、構造物の構築地盤７を掘削し、地盤７上にコンクリート製基礎８を構築する必要がある。従って、構造物の構築に費用を要し、工期も長い。

従って、この発明の目的は、上記従来鋼製枠Ａの有する問題点を解決し、構造物の構築工期の短縮および構造物の構築費用の低減が図れ、しかも、土石流に対して高い強度を有する砂防構造物用鋼製枠およびこの鋼製枠を使用した砂防構造物の構築方法を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とする。

請求項１に記載の発明は、鋼材を立体的に組んだものからなる砂防構造物用鋼製枠において、上部枠と下部枠とからなり、前記上部枠と前記下部枠とは、連結可能で、内部に中詰め材が投入されることに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の砂防構造物用鋼製枠において、連結された前記上部枠と前記下部枠とは直方体をなすことに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の砂防構造物用鋼製枠において、前記上部枠と前記下部枠とは、鋼管からなり、互いにフランジ結合されることに特徴を有するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の砂防構造物用鋼製枠において、前記上部枠と前記下部枠とは、形鋼からなり、互いにフランジ結合されることに特徴を有するものである。

請求項５に記載の発明は、鋼材を立体的に組んだものからなる砂防構造物用鋼製枠を使用し、前記鋼製枠を、根入れのために地盤を掘削することなく、さらには砂防構造物の構築地盤上に基礎を構築しないで載置し、前記鋼製枠内に中詰め材を投入して、段積みする、砂防構造物の構築方法において、前記鋼製枠を連結可能な上部枠と下部枠とにより構成し、前記下部枠内に中詰め材の全量若しくは一部を投入した後、前記上部枠を前記下部枠に連結することに特徴を有するものである。

請求項６に記載の発明は、鋼材を立体的に組んだものからなる砂防構造物用鋼製枠を使用し、前記鋼製枠を、根入れのために地盤を掘削することなく、さらには砂防構造物の構築地盤上に基礎を構築しないで載置し、前記鋼製枠内に中詰め材を投入して、段積みする、砂防構造物の構築方法において、前記鋼製枠を連結可能な上部枠と下部枠とにより構成し、前記上部枠と前記下部枠とを連結後、前記鋼製枠内に中詰め材を投入することに特徴を有するものである。

請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の砂防構造物の構築方法において、前記上部枠と前記下部枠との連結後の形状を直方体とすることに特徴を有するものである。

請求項８に記載の発明は、請求項５から７の何れか１つに記載の砂防構造物の構築方法において、前記上部枠と前記下部枠とを鋼管により構成し、互いにフランジ結合することに特徴を有するものである。

請求項９に記載の発明は、請求項５から８の何れか１つに記載の砂防構造物の構築方法において、前記鋼製枠同士を連結手段若しくは連結方法により緩く連結することに特徴を有するものである。

この発明によれば、以下のような効果がもたらされる。

（１）現地の巨礫等の中詰め材が投入された、砂防構造物を構成する鋼製枠は、互いに剛に連結されておらず、バラバラに挙動する鋼製枠の１個１個の集合体により構成され、基本的には各鋼製枠が砂防ダムとしての機能を果たす。すなわち、例えば、巨礫が投入された鋼製枠は、渓谷に自然に存在する巨礫と同様な機能を有するものとなる。従って、大掛かりな基礎工事は不要となることから、構造物の構築工期の短縮および構造物の構築費用の低減が図れ、しかも、土石流に対して高い強度を有する。

（２）鋼製枠を連結可能な上部枠と下部枠とにより構成することにより、鋼製枠の運搬や構築が容易に行える。従って、この点からも、構造物の構築工期の短縮および構造物の構築費用の低減が図れる。

（３）鋼製枠を連結可能な上部枠と下部枠とにより構成することにより、鋼製枠内への巨礫等の中詰め材の投入が容易に行え、鋼製枠を段積みした場合、鋼製枠から突出した中詰め材同士が互いに噛み合う。従って、この点からも、土石流に対して高い強度を有する砂防構造物を構築することができる。

この発明の砂防構造物用鋼製枠を示す正面図である。 この発明の砂防構造物用鋼製枠を示す平面図である。 この発明の砂防構造物用鋼製枠を示す側面図である。 この発明の砂防構造物用鋼製枠の連結部分を示す図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。（c）は、間隔材を挟んだ場合の正面図である。 この発明の砂防構造物用鋼製枠により構築された砂防構造物を示す平面図である。 この発明の砂防構造物用鋼製枠により構築された砂防構造物を示す側面図である。 この発明の砂防構造物により巨礫を食い止めた状態を示す側面図である。 鋼製枠Ｂを上下にラップさせて組み立てた場合を示す正面図であり、（ａ）は、巨礫投入前の正面図、（ｂ）は、巨礫投入前の側面図、（ｃ）は、巨礫投入後の正面図、（ｄ）は、巨礫投入後の側面図である。 鋼製枠Ｂを前後にラップさせて組み立てた場合を示す正面図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、背面図である。 従来鋼製枠Ａを示す斜視図である。 従来鋼製枠Ａを構成する枠部材を示す斜視図である。 従来鋼製枠Ａの連結構造を示す一部省略側面図である。 従来鋼製枠を使用して構築された砂防構造物を示す一部省略側面図である。

この発明の砂防構造物用鋼製枠の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の砂防構造物用鋼製枠を示す正面図、図２は、この発明の砂防構造物用鋼製枠を示す平面図、図３は、この発明の砂防構造物用鋼製枠を示す側面図、図４は、この発明の砂防構造物用鋼製枠の連結部分を示す図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は、間隔材を挟んだ場合の正面図である。

図１から図３に示すように、この発明の砂防構造物用鋼製枠Ｂは、上部枠１と下部枠２とを直方体に組んだものから構成されている。なお、鋼製枠Ｂは、直方体に限定されず、立方体等、立体形状であれば良い。上部枠１は、鋼管を長方形に溶接したものからなる横梁１ａと、横梁１ａの各コーナー部の下方に垂直に溶接された鋼管からなる縦梁１ｂとから構成されている。下部枠２は、鋼管を長方形に溶接したものからなる横梁２ａと、横梁２ａの各コーナー部の上方に垂直に溶接された鋼管からなる縦梁２ｂとから構成されている。なお、上部枠１および下部枠２の少なくとも一方の梁（枠材）は、鋼管（丸形、角形）に限らず、Ｌ形鋼、Ｈ形鋼若しくは、エキスパンドメタル等の面材の材料でも良い。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、上部枠１の縦梁１ｂと下部枠２の縦梁２ｂとは、フランジ１ｃ、２ｃを介してボルト・ナット３により連結されている。

このように、鋼製枠Ｂは、上部枠１と下部枠２とから構成されているので、予め、上部枠１と下部枠２とを工場で製作しておけば、現地では、上部枠１と下部枠２との連結作業のみで済むので、少ない人数で鋼製枠Ｂの組み立てが短時間に行える。しかも、２つに分割されていることから嵩張らずトラック等の輸送での積載効率が良いので多量に現地までの運搬が容易に行える。

また、図４（ｃ）に示すように、フランジ結合方式なので、フランジ１ｃとフランジ２ｃとの間に間隔材１３（スペーサー）を挟めば鋼製枠Ｂの単位高さが調整でき、施工中および施工後の不等沈下に対しても容易に修正できる。

鋼製枠Ｂの大きさは、例えば、１辺が１〜２ｍ程度であり、鋼製枠Ｂ内には、砂防構造物の構築現地で採取した巨礫が投入される。巨礫の投入は、砂防構造物の構築地盤上に載置した下部枠２内に巨礫を投入後、上部枠１を下部枠２に連結しても、あるいは、上部枠１と下部枠２とを直方体に組んだ後、鋼製枠Ｂ内に投入しても良い。投入の仕方は、巨礫が鋼製枠Ｂ内に完全に納まるようにしても良いが、特に鋼製枠Ｂの上部から突出するようにしても良い（図６参照）。巨礫が鋼製枠Ｂの上部から突出することによって、鋼製枠Ｂを段積みした場合、上下の巨礫同士が互いに噛み合って各鋼製枠Ｂの滑動や転倒を抑制することができ、鋼製枠Ｂの安定性を向上させることができる。

このように構成されている、この発明の鋼製枠Ｂにより砂防構造物を構築するには、以下のようにする。この例は、鋼製枠Ｂを２段積みする場合であるが、２段に限定されないことは言うまでもない。

先ず、砂防構造物の構築地盤を鋼製枠Ｂがぐらつかない程度に簡単に整地し、根入れのための掘削をすることなく、また、コンクリート製基礎等を構築することなく、鋼製枠Ｂの下部枠２を地盤上に並べて載置する。次に、下部枠２内に現地で採取した中詰め材としての巨礫４を全量若しくは一部を投入する。この際、巨礫の大きさおよび数は、基本的には、鋼製枠Ｂ内に納まるものとする。但し、巨礫が鋼製枠Ｂの上部から突出するように投入しても良く、これにより、段積みする鋼製枠Ｂの巨礫と噛み合うので、上段の鋼製枠Ｂの滑動や転倒を抑制することができ、鋼製枠Ｂの安定性を向上させることができる。次に、下部枠２上に上部枠１を連結して、下段の鋼製枠Ｂを組み立てる。

下段の鋼製枠Ｂの組み立てが完了したら、次に、下段の鋼製枠Ｂ上に上段の鋼製枠Ｂを段積みする。この場合も上段の鋼製枠Ｂの下部枠２を下段の鋼製枠Ｂ上に並べて載置し、巨礫を投入後、下部枠２に上部枠１を連結して、上段の鋼製枠Ｂを組み立てる。

このようにして、上下２段に鋼製枠Ｂを組み立てるが、図６、図７に示すように、隣接する鋼製枠Ｂ同士を連結手段としての、例えば、ワイヤーロープ５により緩く連結しても良い。鋼製枠Ｂ同士を緩く連結することによって、２段積みした鋼製枠Ｂが簡単に崩れることを防止できる。このように、鋼製枠Ｂ同士を、剛ではなく、あくまで緩く連結することによって、砂防構造物は、バラバラに挙動する鋼製枠の１個１個の集合体により構成されることには変わりはない。つまり、礫が鋼製枠Ｂに衝突したときの初期の挙動は、個々の鋼製枠Ｂで抵抗する、しかし、それでも抵抗しきれない場合には、最終的に、連結した鋼製枠Ｂの全体で抵抗するものである。

鋼製枠Ｂ同士は、ワイヤーロープ５等の連結手段により連結する以外に、鋼製枠Ｂ同士の組立方法による連結方法により緩く連結しても良い（図８、図９参照）。

鋼製枠Ｂを上下２段に組み立てる方法として、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、上下の鋼製枠Ｂをラップさせるか、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、前後の鋼製枠Ｂをラップさせても良い。もちろん、鋼製枠Ｂを左右方向（横方向）にラップさせても良い。この組立方法によれば、ワイヤーロープ５を省略することができる。なお、図９（ａ）〜（ｃ）に示す組立方法により鋼製枠Ｂを組み立てる場合には、上流側の突出させた鋼製枠Ｂの下部に布団篭１４等を敷く。

この発明により構築された砂防構造物によれば、図７に示すように、洪水時等において、上流側から流下してくる巨礫を確実に食い止めることができる。また、砂防構造物用鋼製枠Ｂの上部枠１又は下部枠２の少なくとも下流側の鉛直面にエキスパンドメタル、溶接金網若しくは鋼管、棒鋼等を付設して小礫等が流出しない様にしても良い。

以上、説明したように、この発明によれば、現地の巨礫４等の中詰め材が投入された砂防構造物を構成する鋼製枠Ｂは、互いに剛に連結されておらず、バラバラに挙動する鋼製枠Ｂの１個１個の集合体により構成され、基本的には各鋼製枠Ｂが砂防構造物としての機能を果たすことから、大掛かりな基礎工事は不要となる。この結果、構造物の構築工期の短縮および構造物の構築費用の低減が図れ、しかも、土砂や土石流に対して高い強度を有する。

また、鋼製枠Ｂを連結可能な上部枠１と下部枠２とにより構成することにより、鋼製枠Ｂの運搬や構築が容易に行えるので、構造物の構築工期の短縮および施設構築費用の低減が図れる。

さらに、鋼製枠Ｂを連結可能な上部枠１と下部枠２とにより構成することにより、鋼製枠Ｂ内への巨礫等の中詰め材の投入が容易に行え、鋼製枠Ｂを段積みした場合、鋼製枠Ｂから突出した巨礫４等の中詰め材同士が互いに噛み合う。従って、この点からも、土砂や土石流に対して高い強度を有する砂防構造物を構築することができ、且つ構造物としての安定を向上させることができる。

なお、鋼製枠Ｂは、６面が開放されているので、小礫が枠内にとどまらず空隙となるので見かけの密度が非常に小さくなることから、地盤支持力の小さい箇所へも適用できる。

Ａ：従来鋼製枠
Ｂ：この発明の鋼製枠
１：上部枠
１ａ：横梁
１ｂ：縦梁
１ｃ：フランジ
２：下部枠
２ａ：横梁
２ｂ：縦梁
２ｃ：フランジ
３：ボルト・ナット
４：巨礫
５：ワイヤーロープ
６：枠部材
６ａ：ボルト孔
７：地盤
８：基礎
９：中詰め材
１０：高力ボルト
１１：継手板
１２：ナット
１３：間隔材
１４：布団篭

Claims (9)

1. 鋼材を立体的に組んだものからなる砂防構造物用鋼製枠において、上部枠と下部枠とからなり、前記上部枠と前記下部枠とは、連結可能で、内部に中詰め材が投入されることを特徴とする砂防構造物用鋼製枠。
2. 連結された前記上部枠と前記下部枠とは直方体をなすことを特徴とする、請求項１に記載の砂防構造物用鋼製枠。
3. 前記上部枠と前記下部枠とは、鋼管からなり、互いにフランジ結合されることを特徴とする、請求項１または２に記載の砂防構造物用鋼製枠。
4. 前記上部枠と前記下部枠とは、形鋼からなり、互いにフランジ結合されることを特徴とする、請求項１または２に記載の砂防構造物用鋼製枠。
5. 鋼材を立体的に組んだものからなる砂防構造物用鋼製枠を使用し、前記鋼製枠を、根入れのために地盤を掘削することなく、さらには砂防構造物の構築地盤上に基礎を構築しないで載置し、前記鋼製枠内に中詰め材を投入して、段積みする、砂防構造物の構築方法において、
   前記鋼製枠を連結可能な上部枠と下部枠とにより構成し、前記下部枠内に中詰め材の全量若しくは一部を投入した後、前記上部枠を前記下部枠に連結することを特徴とする、砂防構造物の構築方法。
6. 鋼材を立体的に組んだものからなる砂防構造物用鋼製枠を使用し、前記鋼製枠を、根入れのために地盤を掘削することなく、さらには砂防構造物の構築地盤上に基礎を構築しないで載置し、前記鋼製枠内に中詰め材を投入して、段積みする、砂防構造物の構築方法において、
   前記鋼製枠を連結可能な上部枠と下部枠とにより構成し、前記上部枠と前記下部枠とを連結後、前記鋼製枠内に中詰め材を投入することを特徴とする、砂防構造物の構築方法。
7. 前記上部枠と前記下部枠との連結後の形状を直方体とすることを特徴とする、請求項５または６に記載の砂防構造物の構築方法。
8. 前記上部枠と前記下部枠とを鋼管により構成し、互いにフランジ結合することを特徴とする、請求項５から７の何れか１つに記載の砂防構造物の構築方法。
9. 前記鋼製枠同士を連結手段若しくは連結方法により緩く連結することを特徴とする、請求項５から８の何れか１つに記載の砂防構造物の構築方法。

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