JP2002105930A - 透過型ダムユニットおよび透過型ダム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巨礫類の衝突時の衝撃に対する抵抗力が大き
く、また河川の下流への土砂運搬作用を妨げず、さらに
短い工期でしかも低コストで構築できる透過型ダムユニ
ットおよび透過型ダムを提供する。 【解決手段】 コンクリートの基礎１の上に重力式構造
体２と支持構造体３をそれぞれ配置して構築する。重力
式構造体２は河川の上流側に、支持構造体３は下流側に
それぞれ配置する。重力式構造体２は円筒状の収容体６
内に中詰め材７として砂を充填して柱状に構築する。支
持構造体３は三角形の各頂点に相当する位置に支柱３ａ
をそれぞれ建て付け、この３本の支柱３ａ，３ａ間に水
平材３ｂと必要に応じて斜材３ｃをそれぞれ複数架け渡
すことにより収容体３と同等の高さに構築し、その上端
部にはコンクリート製の天板３ｄを設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に土石流対策
用として開発された透過型ダムユニットおよび透過型ダ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、砂防堰堤は、急激な土砂
の流出による山間部地域の荒廃や滞砂による貯水機能の
低下などを防止するために従来から数多く設置されてお
り、また梅雨、台風などに伴う集中豪雨で発生する土石
流の被害から民家・施設・道路などを守るためにも早急
な設置が望まれる所である。

【０００３】ここでいう土石流は、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のことで、土石流における土砂の
流速はきわめて速く、土石流中の礫は非常に大きな運動
エネルギー有する。

【０００４】このため、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などの構造物に
衝突すると、この構造物は非常に大きな衝撃力を受ける
ことになる。

【０００５】従来より、砂防堰堤としては、例えば図５
に示すようなコンクリート製の重力式砂防堰堤が一般的
に施工されてきた。この重力式砂防堰堤は、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。

【０００６】しかし、このようなコンクリート製の砂防
堰堤は、小さな礫・泥水まで堰き止め、完全貯留してし
まういわゆる不透過型が大半を占めている。また、小さ
な礫・泥水まで完全に貯留する反面、急速に土砂が堆積
してしまい、砂防堰堤としての機能を短期間の間に失っ
てしまうという大きな欠点を有している。また、その築
堤に巨額の費用と日数を要するという欠点も有してい
る。

【０００７】ところで、最近では、下流への自然な土砂
運搬が河岸および海岸の浸食防止に必要に欠かせない事
象であること、また魚類などの生態系に対しても同様に
通常時の下流への土砂流入を保全すべきとの考えが明確
に打ち出されてきている。

【０００８】このため、流下土石のうち、大きな礫のみ
を阻止し、小さな礫や泥水は下流に通過させる透過型砂
防堰堤が提案され、特に鋼製の透過型砂防ダムとして、
これまでさまざまなタイプのものが多数提案され、実用
に供されている。

【０００９】たとえば特開昭５４−１１５５２０号公報
には、その斜視図である図６（ａ）やその平面図である
図６（ｂ）に示すように、多数のを組み合わせた立体格
子フレーム１１を用いた透過型砂防堰堤１２が提案され
ている。

【００１０】また、特開昭５７−２９７１７号公報に
は、図７に示すように、メインフレーム１３およびスト
ラット１４を備える透過型砂防堰堤１５が提案されてい
る。これらの砂防堰堤１２と１５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。

【００１１】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。このような透過型砂防堰堤として
は、他に特開２０００−１８６３１８号公報や特開平１
１−３２３８８３号公報にも掲載されている。

【００１２】また、特開昭６２−２８８２０９号公報に
は、その側面図である図８（ａ）に示すように砂防堰堤
１６の上流側に、斜視図である図８（ｂ）に示すゴム製
緩衝材１７を設けることにより、土石流中の礫が衝突す
ることにより発生する衝撃力を緩和する発明が提案され
ている。

【００１３】

【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は、土石流中の礫が衝突することに
より発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った。

【００１４】また、特開昭６２−２８８２０９号公報に
開示されたゴム製緩衝材９は、礫に対する抵抗性耐候
性、さらには耐久性を確保するために高価なものになっ
てしまい、実際には適用できないのが現状である。

【００１５】この発明は、以上の課題を解決するために
なされたもので、土石流の特に巨礫類の衝突時の衝撃に
対する抵抗力が大きく、また河川の下流への土砂運搬作
用を妨げず、さらに短い工期でしかも低コストで構築で
きる透過型ダムユニットおよび透過型ダムを提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の透過型ダムユニットは、収容体に中詰め材を充填して
なる重力式構造体を河川の上流側に、前記重力式構造体
を支持する平面三角形状の支持構造体を下流側にそれぞ
れ備えてなることを特徴とする。この場合の重力式構造
体としては、円柱状または壁状のものが考えられる。

【００１７】請求項２の透過型ダムユニットは、請求項
１の透過型ダムユニットにおいて、重力式構造体は、円
筒状または矩形筒状をなす金属製の収容体に中詰め材と
して砂または砕石を充填してなることを特徴とする。

【００１８】この場合の収容体としては、鋼板、鋼板以
外のその他の金属板、さらには金属板などで補強された
布袋、さらには太口径の鋼管、鋼板セル（鋼殻）、ある
いは鋼製矢板などで形成されたものでよい。

【００１９】請求項３の透過型ダムユニットは、請求項
１または２の透過型ダムユニットにおいて、支持構造体
は複数の軸組材から骨組構造体として構築してあること
を特徴とする。この場合の軸組材としては、例えば鋼管
や形鋼、あるいは小規模なものについては鉄筋などでも
よい。

【００２０】請求項４の透過型ダムユニットは、請求項
１、２または３の透過型ダムユニットにおいて、重力式
構造体および支持構造体からの荷重を地盤に伝える基礎
を備えていることを特徴とする。

【００２１】この発明に係る請求項５の透過型ダムは、
請求項１、２、３または４の透過型ダムユニットを複
数、重力式構造体を河川の上流側に、支持構造体を下流
側にそれぞれ位置させて配置してなることを特徴とす
る。

【００２２】この場合の透過型ダムユニットの配置例と
しては、例えば隣接する２ないし３基を一組とし、これ
を河川の幅方向（河川を横断する方向）に所定間隔おき
に、あるいは河川の幅方向に千鳥状に点在配置されてい
てもよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態１．図１と図２
は、この発明に係る透過型ダムユニットおよび透過型ダ
ムの一実施形態を示し、図において、コンクリートの基
礎１の上に重力式構造体２と支持構造体３をそれぞれ配
置して透過型ダムユニット４が構築されている。

【００２４】また、透過型ダムユニット４を複数、河川
内にその幅方向（河川を横断する方向）に所定間隔おき
に、かつ各透過型ダムユニット４の重力構造体２が河川
の上流側に、支持構造体３が下流側にそれぞれ位置する
ように配置することにより透過型ダム５が構築されてい
る。

【００２５】基礎１は、重力構造体２および支持構造体
３の基礎として充分な幅、奥行き、厚さ、そして充分な
自重を有し、コンクリートより直方体形に構築され、そ
の大部分は河川の底に埋設されている。

【００２６】なお、基礎１は重力構造体２と支持構造体
３からの荷重を確実に地盤に伝達できる構造のものであ
れば、必ずしもコンクリート構造である必要はなく、コ
ンクリート以外の例えば金属製の枠体やかご体などに礫
などを詰めた構造のものでもよい。

【００２７】重力式構造体２は、円筒状の収容体６内に
中詰め材７として砂を充填して柱状に構築され、コンク
リートの基礎１および支持構造体３とともに全自重によ
って土石流中の主に礫を塞き止め、かつ巨大な礫が衝突
する際の大きな衝撃力を緩和する働きをするもので、そ
の外径や高さ等の寸法は設置現場で想定される土石流中
に含まれる礫の大きさ等を予測して適宜決定されてい
る。なお、重力式構造体２の形状としては、柱状の他に
壁状のものでもよい。

【００２８】収容体６は金属製の外殻であり、充填され
た中詰め材７によるフープ応力（周方向の引張応力）に
充分に耐え、かつ土石流の特に土石流中の巨大な礫の衝
突時の衝撃力を塑性変形によって緩和できるような材質
のもので形成されている。

【００２９】したがって、収容体６は中詰め材７を漏ら
さず、特に土石流中の礫の衝突時に容易に塑性変形して
土石流による衝撃を緩和できることが望ましいことか
ら、土石流の衝突時にせん断破壊しない程度の厚さを有
する鋼板などから形成されている。

【００３０】こうして構築された重力式構造体２は、コ
ンクリート基礎１の上に下端部を基礎１のコンクリート
内に所定深さ埋設して建て付けられている。また、重力
式構造体２の上端部には、中詰め材７が土石流で流出し
ないようにコンクリート製の上蓋８が被せられている。

【００３１】なお収容体６は、重力式構造体２の外殻と
して中詰め材７を漏らさず、かつ土石流中の礫の衝突時
の衝撃を緩和できるものであれば、必ずしも鋼板製であ
る必要はなく、鋼板以外の他の金属板や金属材料などで
補強された布袋などから形成されたものでもよい。

【００３２】また、収容体６は円筒状を呈する必要はな
く、重力式構造体２の形状に応じて矩形筒状などの、円
筒状以外の他の形状を呈する場合でもよいが、円筒状の
収容体であれば、引っ張りのフープ応力のみを受けるの
で必要に応じて小型化することができる。

【００３３】また、上蓋８も、必ずしもコンクリート製
である必要はなく、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などからなるものでもよく、また
上蓋を設けない場合もある。

【００３４】支持構造体３は重力式構造体２に作用する
土石流や堆砂圧に抵抗する骨組構造体であって、平面的
に三角形状をなし、かつ重力式構造体２の下流側に、上
流側を三角形の底辺とする逆三角形状に配置されてい
る。

【００３５】また、支持構造体３は三角形の各頂点に相
当する位置に支柱３ａをそれぞれ建て付け、この３本の
支柱３ａ，３ａ間に水平材３ｂと必要に応じて斜材３ｃ
をそれぞれ複数架け渡すことにより収容体３と同等の高
さに構築され、上端部にはコンクリート製の天板３ｄが
設置されている。

【００３６】支柱３ａ、水平材３ｂおよび斜材３ｃはと
もに、鋼管、形鋼または鉄筋などから形成され、各部材
どうしは溶接やボルト締結などの適宜の接合手段によっ
て互いに接合されている。

【００３７】こうして構築された支持構造体３は、収容
体６と同様にコンクリート基礎１の上に下端部を基礎１
のコンクリート内に所定深さ埋設して建て付けられ、ま
た収容体６と複数の連結材９によって一体的に連結され
ている。

【００３８】なお、この場合の連結材９は支柱３ａなど
と同様に鋼管などから形成され、かつ収容体６と２本の
支柱３ａ，３ａ間にこれらの部材の上下方向に所定間隔
おきに複数設置されている。

【００３９】このように、支持構造体３が平面的に三角
形状の骨組構造体として構築されていることで、重力式
構造体２，２間を通過する中小の礫や泥水に対する抵抗
はきわめて小さく、また上端部にコンクリート製の天板
３ｄが設置されていることで、万一巨礫などが重力式構
造体２の上を乗り越えたとしても、支柱３ａなどの骨組
材に直接衝突することはないので、これらの部材に過大
な曲げ応力やせん断力が作用して局部座屈をおこす等の
心配はない。

【００４０】したがって、支持構造体３のスクリーン効
果をより長期にわたって維持できるとともに、支柱３
ａ、水平材３ｂおよび斜材３ｃの各部材断面を可能な限
り小径として経済的な支持構造体とすることができる。

【００４１】なお、支持構造体３は、支持構造体２を確
実に支持できる構造のものであれば、必ずしも鋼管など
を組み合わせた構造である必要はなく、他の構造方式の
構造体でもよい。

【００４２】中詰め材７には、収容体６の塑性変形能力
との兼ね合い等により最も適した強度のものが使用さ
れ、主に砂が使用されている。収容体６に中詰め材７と
して砂が充填されていることで、砂どうしの摩擦と砂の
圧壊とにより礫が収容体６に衝突する際の衝撃力を吸収
するとともに、礫の衝突による荷重（衝撃荷重）を静的
な力に変換して、荷重を収容体６の下流側に配置された
支持構造体３に伝えることができる。

【００４３】なお、中詰め材７としては、砂以外に例え
ば砕石なども使用され、さらに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、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使用することができる。
また、設置条件によっては各種廃棄物を中詰め材として
用いることもできる。

【００４４】こうして構築された透過型ダムユニット４
は３基、河川内にその幅方向（河川を横断する方向）
に、すなわち土石流の流れの方向に対してほぼ直交する
方向に一列に配置され、その際、各透過型ダムユニット
４は、重力式構造体２が河川の上流側に、支持構造体３
が下流側にそれぞれ位置するように配置されている。

【００４５】さらに、隣接する透過型ダムユニット４，
４の重力式構造体２，２間には、河川で想定される土石
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、所定距離Ｌが隣接する透過型ダムユニット
４，４にそれぞれ設けられている。こうして、３基の透
過型ダムユニット４から透過型ダム５が構築されてい
る。

【００４６】なお、透過型ダムユニット４は、河川の河
幅に応じて必要な数だけ配置され、また想定される土石
流の規模に応じて複数列に配置されることもある。一般
に、これまでの透過型ダムは、土石流流体力や堆砂圧な
どに抵抗できる構造とする必要から、構造部材を小さく
するために鋼管部材を櫓状に組むようにしている。しか
し、単に櫓状としただけでは、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恐れが
あり、構造部材を大型化せざるを得なかった。

【００４７】これに対し、本実施形態の透過型ダムユニ
ット４では、支持構造体体３の上流側に重力式構造体２
を配置することで、土石流が支持構造体３に直接衝突す
ることを防止しているので、構造部材を小さくすること
ができる。

【００４８】発明の実施の形態２．図３は、この発明に
係る透過型ダムユニットおよび透過型ダムの他の実施の
形態を示し、説明は先の実施の形態１と相違する部分に
ついてだけ行うものとし、共通する部分については同一
の符号を付して省略する。

【００４９】この例では、特にコンクリート基礎１の上
に円柱状の重力式構造体２を２基、河川の幅方向に横並
びに所定間隔をおいて配置し、その下流側の重力式構造
体２，２間にこれらを支持する支持構造体３を１基配置
し、１基の支持構造体３で２基の重力式構造体２を支持
する構造としたものである。

【００５０】この例によれば、実施形態１の例よりも、
土砂通過性を向上させることができ、これにより河川の
土砂運搬機能、生態系の連続性ともに妨げる心配がな
い。

【００５１】発明の実施の形態３．図４は、同じくこの
発明に係る透過型ダムユニットおよび透過型ダムの他の
実施の形態を示し、説明は先の実施の形態１および２と
相違する部分についてだけ行うものとし、共通する部分
については同一の符号を付して省略する。

【００５２】この例では、特にコンクリート基礎１の上
に円柱状の重力式構造体２を２基、河川の流れ方向に沿
って重ねて配置し、その下流側にこれらを支持する支持
構造体３を１基配置したものである。

【００５３】この例によれば、実施形態１および２の例
よりも、重力式構造体２の厚さおよび自重がともに倍に
なり、このため中詰め材７のせん断変形による礫類の衝
突時の衝撃を緩衝させる効果はより大きくなり、これに
より支持構造体３の軽量化が図れる効果がある。

【００５４】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおりであり、
以下に列記する効果が奏せられる。 重力式構造体は、円形または矩形の収容体に砂や砕石
などの中詰め材を充填して構築され、またこれを支持す
る支持構造体は鋼管などから骨組構造体として構築さ
れ、いずれも特別な構造ではないので短い工期でしかも
低コストで構築できる。 河川の上流側に重力式構造体が配置されているため、
土石流の特に巨礫類が衝突する際の衝撃力に対する抵抗
力がきわめて大きく、土石流中の巨礫の流速を確実に低
下させることができる。

【００５５】また、下流側に平面的に流れ方向に対し
て逆三角形状に構築された支持構造体が配置されている
ため、中小の礫や泥水に対する抵抗が小さく、したがっ
て河川の下流への土砂運搬を妨げる心配がない。 さらに、支持構造体は骨組構造体として、万一巨礫が
重力式構造体を乗り越えてきたとしても、各部材に大き
な曲げや引張り力が発生しない構造に構築されているた
め、経済的な断面設計ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る透過型ダムユニットおよび透過
型ダムの斜視図である。

【図２】この発明に係る透過型ダムユニットを示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図３】この発明に係る透過型ダムユニットおよび透過
型ダムを示す斜視図である。

【図４】この発明に係る透過型ダムユニットおよび透過
型ダムを示す斜視図である。

【図５】従来の不透過型砂防堰堤の一例を示す斜視図で
ある。

【図６】従来の透過型砂防堰堤の一例を示し、（ａ）は
斜視図、（ｂ）は側面図である。

【図７】従来の透過型砂防堰堤の一例を示す側面図であ
る。

【図８】従来の不透過型砂防堰堤の一例を示し、（ａ）
は断面図、（ｂ）は斜視図である。

【符号の説明】

１ コンクリートの基礎 ２ 重力式構造体 ３ 支持構造体 ３ａ 支柱 ３ｂ 水平材 ３ｃ 斜材 ３ｄ 天板 ４ 透過型ダムユニット ５ 透過型ダム ６ 収容体 ７ 中詰め材 ８ 上蓋 ９ 連結材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 収容体に中詰め材を充填してなる重力式
   構造体を河川の上流側に、前記重力式構造体を支持する
   平面三角形状の支持構造体を下流側にそれぞれ備えてな
   ることを特徴とする透過型ダムユニット。
2. 【請求項２】 重力式構造体は、円筒状または矩形筒状
   をなす金属製の収容体に中詰め材として砂または砕石を
   充填してなることを特徴とする請求項１の透過型ダムユ
   ニット。
3. 【請求項３】 支持構造体は、骨組構造体として構築し
   てあることを特徴とする請求項１または２の透過型ダム
   ユニット。
4. 【請求項４】 コンクリートの基礎を備えていることを
   特徴とする請求項１、２または３の透過型ダムユニッ
   ト。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３または４の透過型ダム
   ユニットを複数、重力式構造体を河川の上流側に、支持
   構造体を下流側にそれぞれ位置させて配置してなること
   を特徴とする透過型ダム。