JP5650030B2 - 鋼製スリットダム - Google Patents

Description

この発明は、鋼材を連結させて、一定の間隔をあけて配置し、流木、或いは土石流などの流下物を効果的に捕捉する鋼製スリットダムの技術分野に属し、更に云えば、流下物の流れる方向へのみ鋼材を連結させて組み立てられ、捕捉した流下物の撤去を重機により容易に行える鋼製スリットダムに関する。

従来、流木捕捉工対策、或いは土石流捕捉工対策として、鋼材を連結させて、一定の間隔をあけて配置し、流木、或いは土石流などの流下物を効果的に捕捉する鋼製スリットダムが用いられている。
この鋼製スリットダムについて、さまざまな形状、構造の技術があるが、特に流木捕捉工対策として設置する場合、流木の捕捉性能はもちろんのこと、捕捉した流木の撤去が容易であることが重要視される。この捕捉した流木を撤去することが容易な形状、構造として、側面方向に連続させて配置しても互いに頭部を連結させない鋼管材を複数設置してなる鋼製スリットダムがある（例えば、特許文献１を参照）。

前記特許文献１には、同文献１の第４図に示したように、一対の上流側の鋼管材１と下流側の鋼管材２とをそれぞれ同じ角度で傾斜させ、その頭頂部同士を連結部３でボルト接合するとともに、その中途部を連結部材４でボルト接合し、側面方向からみてアルファベットのＡ字形状に形成した鋼管材（砂防体）Ａを複数設置してなる鋼製スリットダムが開示されている。
この鋼製スリットダムによると、前記鋼管材Ａを、側面方向に連続する配置であっても互いに頭部を連結せずに設置されるので、特に流木捕捉工対策として設置された場合、バックホウのアームが、隣接する鋼管材Ａと鋼管材Ａとの間に入り易く、捕捉した流木の撤去作業を容易に行うことができる利点がある。

ちなみに、前記鋼管材Ａは、トラックでの輸送（特には輸送幅）を考慮し、輸送時は、上流側の鋼管材１と下流側の鋼管材２とを分離した状態で輸送され、現場で、該鋼管材１、２を接合する作業を行っている。

実公昭５５−１０４３６号公報

上記特許文献１の鋼製スリットダムを構成する鋼管材（砂防体）Ａは、一対の上流側の鋼管材１と下流側の鋼管材２とを頭頂部同士で接合する構成であるが故に、以下に説明するような問題点があった。

前記頭頂部同士の接合手法について説明すると、同文献１の第４図に示したように、各鋼管材１、２同士をボルト接合するに際し、各鋼管材１、２の頭頂部の水平方向及び鉛直方向にそれぞれ専用の特殊形状をしたフランジを溶接し、該フランジに多数のボルトを接合して連結していた。また、前記フランジは、特殊な部位に設けられるため、該フランジを保持するための補強リブも溶接されていた。
具体的に、各鋼管材１、２の水平方向に設けたフランジは、面一に突き合わせ、その上にボルト孔を設けたカバープレートを、該ボルト孔が、面一に突き合わせたフランジのボルト孔と一致するように載置し、該一致したボルト孔にボルトを通してナットで締結していた。と同時に、各鋼管材１、２の鉛直方向に設けたフランジ（ガゼットプレート）を、ボルト孔が一致するように重ね合わせ、該一致したボルト孔にボルトを通してナットで締結していた。
したがって、各鋼管材１、２の頭頂部同士を接合するには、水平方向及び鉛直方向にボルト孔を設けたフランジを設けるための溶接作業や、フランジを保持するための補強リブを設けるための溶接作業が必要になるほか、前記カバープレートと多数のボルトが必要になり、溶接量、加工量、および部材点数が多く、手間があった。加えて、各鋼管材１、２の水平方向のフランジを面一に揃えると同時に、鉛直方向のフランジに設けた多数のボルト孔を一致させなければならず、鋼管材のサイズ（径４０〜６０ｃｍ程度、長さ２〜６ｍ程度、重量１５００〜４３００ｋｇ程度）が大掛かりであり、精度の高い現場作業が要求された。
また、特許文献１に係る鋼管材Ａは、前記した頭頂部の接合作業に加え、中途部を連結部材４を用いて水平方向に連結する作業も併せて行う必要があり、以上の問題がさらに顕著となる。

本発明の目的は、流下物の流れる方向へのみ鋼材を連結させて組み立てられ、捕捉した流下物の撤去を重機により容易に行える鋼製スリットダムに関して、下流側の鋼管材（有底の内面突起付鋼管）の上端開口部内へ、上流側の鋼管材の上端部に接合した繋ぎ材（Ｈ形鋼、角形鋼管等）を挿入すると共に、コンクリートを充填（圧入）して接合する構成で実施することにより、上記特許文献１と比し、カバープレート、補強リブ、フランジ、及びボルトを無用化でき、フランジ等を取り付けるための溶接作業、フランジの位置合わせ作業、及びボルト接合作業を行うことなく自立式の鋼管材を構築できる、施工性および経済性に非常に優れた鋼製スリットダムを提供することにある。
また、接合する部位を下流側に設けることにより、流木の接合部位への直撃を低減でき、より安全性を高めることができる鋼製スリットダムを提供することにある。

上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る鋼製スリットダムは、上流側の鋼管材と下流側の鋼管材とを河川水の流れ方向に傾斜させ繋ぎ材を介して山形状に組み、コンクリート基礎に設置してなる自立式山形鋼管材を、河川水の流れ方向とは直行する方向に間隔をあけて複数設置してなる鋼製スリットダムであって、
前記繋ぎ材は、その上端部が前記上流側の鋼管材の上端部に前記山形の頂角をなす角度で溶接により一体的に接合されており、前記下流側の鋼管材は、その上方部分を、内面に突起や鉄筋が設けられてコンクリート充填可能な構成とされており、該下流側の鋼管材の上端開口部内に、前記繋ぎ材の下端部が挿入されると共にコンクリートが充填されて埋め込み接合されてなることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した鋼製スリットダムにおいて、前記下流側の鋼管材は、コンクリート基礎から傾斜して立ち上がる鋼管材の上端部に有底の内面突起付鋼管が溶接接合されてなることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鋼製スリットダムにおいて、前記繋ぎ材は、下端部に支圧板を備えたＨ形鋼、角形鋼管、若しくは丸形鋼管であること、又は外面突起付のＨ形鋼、角形鋼管、若しくは丸形鋼管であることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した鋼製スリットダムにおいて、隣り合う前記自立式山形鋼管材の頭部同士は連結されていないことを特徴とする。

請求項１〜請求項４に係る鋼製スリットダムによれば、以下の効果を奏する。
下流側の鋼管材（有底の内面突起付鋼管）の上端開口部内に、上流側の鋼管材の上端部に一体的に接合した繋ぎ材（Ｈ形鋼、角形鋼管等）の下端部が挿入されると共にコンクリートが充填（圧入）されて埋め込み接合する構成で実施することにより、上記特許文献１と比し、カバープレート、補強リブ、フランジ、及びボルトを無用化でき、フランジ等を取り付けるための溶接作業、フランジの位置合わせ作業、及びボルト接合作業を行うことなく自立式の山形鋼管材を構築できる。よって、施工性および経済性に非常に優れている。
また、接合する部位を下流側に設けることにより、流木の接合部位への直撃を低減でき、より安全性を高めることができる。

Ａは、上流側からみた鋼製スリットダムの全体構造を示した概略図であり、Ｂは、下流側からみた鋼製スリットダムの全体構造を示した概略図であり、Ｃは、側面方向からみた鋼製スリットダム（自立式山形鋼管材）の全体構造を概略的に示している。ちなみに、図１Ｃ中、符号Ｕは上流側、符号Ｄは下流側、矢印は河川水の流れ方向を示している。 図１Ｃに係る自立式山形鋼管材を拡大して示した立面図である。 図２に係る自立式山形鋼管材の上端部分の接合状態を拡大して示した立面図である。 図２に係る自立式山形鋼管材の分解斜視図である。 自立式山形鋼管材のバリエーションを示した分解斜視図である。 図５に係る自立式山形鋼管材の上端部分の接合状態を拡大して示した立面図である。 実施例２に係る自立式山形鋼管材の上端部分の接合状態を拡大して示した立面図である。

次に、本発明に係る鋼製スリットダムの実施例を図面に基づいて説明する。

前記鋼製スリットダム１１は、図１〜図３に示したように、上流側の鋼管材１と下流側の鋼管材２とを河川水の流れ方向に傾斜させ（傾斜角は６０〜７０度程度）、繋ぎ材３を介して山形状に組み、コンクリート基礎９に設置してなる自立式山形鋼管材１０を、河川水の流れ方向とは直行する方向に間隔をあけて複数設置してなる。
前記繋ぎ材３は、その上端部が前記上流側の鋼管材１の上端部に前記山形の頂角をなす角度で溶接により一体的に接合されており、前記下流側の鋼管材２は、その上方部分を、内面に突起や鉄筋が設けられてコンクリート充填可能な構成とされており、該下流側の鋼管材２の上端開口部内に、前記繋ぎ材３の下端部が挿入されると共にコンクリート８が充填されて埋め込み接合されてなる。
ちなみに、本実施例に係る前記下流側の鋼管材２は、コンクリート基礎から傾斜して立ち上がる鋼管材２ｂの上端部に有底の内面突起付鋼管２ａを溶接接合してなる構成で実施されている。
前記鋼管材１、２の下端部はそれぞれ、コンクリート基礎９にほぼ均等に埋め込み固定されている。
なお、隣り合う前記自立式山形鋼管材の頭部同士は連結されていない。

要するに、本発明の鋼製スリットダム１１に係る自立式山形鋼管材１０は、図４に示したように、ほぼ倒立レの字形に接合されて一体的構造とした上流側の鋼管材１及び繋ぎ材３と、下流側の鋼管材２（有底の内面突起付鋼管２ａ及び鋼管材２ｂ）との二分割構造で現場に搬送され、現場で、該二分割構造体をなす上流側の鋼管材１及び繋ぎ材３と、下流側の鋼管材２とを、前記繋ぎ材３と下流側の鋼管材２（有底の内面突起付鋼管２ａ）とをコンクリート８を介して接合することにより山形状に形成する構成で実施される。
なお、前記有底の内面突起付鋼管２ａは、前記鋼管材２ｂと分離した状態で現場に搬送され、現場溶接により接合して実施してもよい。

前記繋ぎ材３は、本実施例では、溶接等の接合手段で下端部に支圧板（ベースプレート）３ａを設け、上端部は、接合相手たる上流側の鋼管材１の外周面に沿う形状に切断加工された角形鋼管３を用い、該角形鋼管３の上端部を、上流側の鋼管材１の上端部（頭頂部）に溶接接合して実施している。なお、前記繋ぎ材３は角形鋼管に限定されず、下端部に支圧板１３ａを設けたＨ形鋼１３（図５、図６参照）、或いは丸形鋼管でも実施できるし、後述する外面突起付の角形鋼管（図７参照）、Ｈ形鋼、又は丸形鋼管でも実施できる。
前記有底の内面突起付鋼管２ａは、充填されるコンクリート８との付着強度を向上させるために用いられ、下端部には充填されるコンクリート８の内圧に耐えられる程度の剛性を有するベニア板等の底板部材を備えた鋼管の内側面にリング状の突起を等間隔に複数設けてなる。該内面突起付鋼管２ａは、一般的な鋼管と比し、材料費が嵩むため、充填されるコンクリート８との付着力を介して荷重を伝達できるのに必要な長さ（本実施例では１２５０ｍｍ程度）で実施される。

前記上流側の鋼管材１と繋ぎ材（図示例では角形鋼管）３は、上流側の鋼管材１の上端部に、該管軸方向に対し４０〜６０度程度傾斜する角度（即ち、山形の頂角をなす角度）で、前記繋ぎ材３の上端部が溶接により固定され、全体としてほぼ倒立レの字形に形成されている。また、前記上流側の鋼管材１の下端部には、補強リブ６で補強されたベースプレート５が溶接により固定されている。

前記下流側の鋼管材２を形成する有底の内面突起付鋼管２ａと鋼管材２ｂは、外径同士が一致する大きさとされ、両者は、中心軸線を一致させて段差なく一連に溶接接合されている。なお、接合手段は溶接に限定されず、ボルト接合で実施することもできる。ボルト接合で実施する場合は、両者の接合端面部に一対の平板状フランジ、又はリング状フランジを設け、該フランジの外周縁部に設けたボルト孔にボルトを通しナットで締結する手法で実施する。前記下流側の鋼管材２（鋼管材２ｂ）の下端部には、補強リブ６で補強されたベースプレート５が溶接により固定されている。

ここで、図示例に係る自立式山形鋼管材１０、及びその構成部材の寸法について言及する。前記自立式山形鋼管材１０の高さは、埋め込み長（１ｍ程度）を除外すると３ｍ程度である。
前記上流側の鋼管材１は、長さ３５００ｍｍ程度、径５００ｍｍ程度、肉厚１２ｍｍ程度である。前記有底の内面突起付鋼管２ａは、長さ１２５０ｍｍ程度、径５００ｍｍ程度、肉厚９ｍｍ程度、材質ＳＫＫ４９０、内面突起４の高さは２．５ｍｍ程度、内面突起４の間隔は４０ｍｍ程度である。前記鋼管材２ｂは、長さ２０００ｍｍ程度、径５００ｍｍ程度、肉厚１２ｍｍ程度である。
前記繋ぎ材（角形鋼管）３は、長さ８００ｍｍ程度、横断面が１辺２００ｍｍ程度の正方形状、肉厚８ｍｍ程度である。前記支圧板３ａは、横断面が１辺２５０ｍｍ程度の正方形状、厚さが２４ｍｍ程度である。
なお、前記数値は勿論これに限定されず、設置する河川水の幅、自立式山形鋼管材１０の数量、河川水の想定流量等に応じて適宜設計変更可能である。
また、隣り合う前記自立式山形鋼管材１０の配置間隔は、設置する現場の調査結果から決められるため一様でなく状況に応じて適宜設計変更されるが、一般的に１〜７ｍ程度の間隔が採用されている。

かくして、上記構成の前記上流側の鋼管材１及び繋ぎ材（角形鋼管）３と、下流側の鋼管材２（有底の内面突起付鋼管２ａ及び鋼管材２ｂ）とは、前記有底の内面突起付鋼管２ａ内の平面視中央部に、前記繋ぎ材３を５０ｃｍ程度の深さ挿入させた状態で、前記鋼管材１、２をそれぞれ同じ角度（６５度程度）で傾斜させてほぼ左右対称配置の山形状に形成する。前記繋ぎ材３の挿入深さは、該繋ぎ材３の径の２倍程度が好適とされる。
しかる後、前記有底の内面突起付鋼管２ａ内にコンクリートを充填（圧入）し、前記繋ぎ材３と有底の内面突起付鋼管２ａとをコンクリート８を介して接合することにより自立式山形鋼管材１０を構築する。
なお、前記繋ぎ材３の中心軸線と、下流側の鋼管材２（有底の内面突起付鋼管２ａ及び鋼管材２ｂ）の中心軸線はほぼ一致させることが好ましいが、構造力学上、上流側の鋼管材１（繋ぎ材３）に作用する荷重（押し込み力）を確実に下流側の鋼管材２へ伝達できればよいので、若干の芯ずれは許容される。ちなみに本実施例では、５０ｍｍ程度の芯ずれは許容範囲とされている。

前記自立式山形鋼管材１０の構築方法は、先ず、２つの分割構造体、即ち上端部に繋ぎ材３を溶接接合した上流側の鋼管材１と、下流側の鋼管材２とを、前記有底の内面突起付鋼管２ａ内の平面視中央部に、前記繋ぎ材３を５０ｃｍ程度の深さ挿入させた状態で、前記鋼管材１、２をそれぞれ同じ角度（６５度程度）で傾斜させてコンクリート基礎９に埋め込み固定して自立させる。
具体的には、前記繋ぎ材３を前記有底の内面突起付鋼管２ａ内に挿入させた状態で、当該２つの分割構造体をクレーン等の重機で起立させ、前記繋ぎ材３の中心軸線と、下流側の鋼管材２の中心軸線をほぼ一致させた、ほぼ左右対称配置の山形状を保持させつつ、前記鋼管材１、２の下端部に設けたベースプレート５、５を、ベースプレート下面まで打設した基礎コンクリート上にアンカーボルト７で固定することにより当該鋼管材１、２の建て込みを行う。しかる後、基礎天端まで打設したコンクリートにより前記鋼管材１、２の下端部がコンクリート基礎９に埋め込み固定させる。なお、前記各中心軸線について、構造力学上、５０ｍｍ程度の芯ずれはコンクリート８を介して良好な軸力（圧縮力）を伝達可能であり、許容される。
次に、前記繋ぎ材３の下半部分が挿入された前記有底の内面突起付鋼管２ａの内部にコンクリート８を充填する埋め込み接合を行う。コンクリート充填作業は、前記有底の内面突起付鋼管２ａの上端開口部から充填する手法でもよいし、予め下端部（底部）外周に充填孔を設けておき、該充填孔から圧入する手法でもよい。

ところで、このような埋め込み接合は、構造力学上、中心軸線に対し５０ｍｍ程度の芯ずれが許容されるので、上記特許文献１のフランジ接合と比し、精度の高い接合作業は要求されず、作業性に極めて優れている。ただし、必要に応じ、前記内面突起付鋼管２ａの上端部外周面に四方から位置調整用ボルトをねじ込んでおき、挿入される繋ぎ材３の水平方向変位を拘束したり、前記内面突起付鋼管２ａの天端に、中央部に繋ぎ材３の平面形状に相当する開口部を設けたプレートを溶接しておき、挿入される繋ぎ材３の水平方向変位を拘束したりする等の作業上の工夫は適宜行われるところである。

また、前記繋ぎ材３と有底の内面突起付鋼管２ａとの接合部位は、自立式山形鋼管材１０の上方部分が好ましい。これは、繋ぎ材３の材料費低減のほか、上方部分に接合部位を設ける方が下方部分に設けるよりも作用する曲げモーメントが小さく強固な接合状態を恒久的に保持できること、平常時に河川水に晒される虞が少ないこと、及び分割してのトラックによる輸送幅を考慮したものである。

したがって、上述した鋼製スリットダム１１によれば、下流側の鋼管材２（有底の内面突起付鋼管２ａ）の上端開口部内へ、上流側の鋼管材１の上端部に接合した繋ぎ材（角形鋼管）３を挿入すると共に、コンクリート８を充填（圧入）して接合する構成で実施することにより、上記特許文献１と比し、カバープレート、補強リブ、フランジ、及びボルトを無用化でき、フランジ等を取り付けるための溶接作業、フランジの位置合わせ作業、及びボルト接合作業を行うことなく自立式の山形鋼管材１０を構築できる。よって、施工性および経済性に非常に優れている。
また、接合する部位を下流側に設けることにより、流木の接合部位への直撃を低減でき、より安全性を高めることができる。

図７は、本発明に係る鋼製スリットダムの異なる実施例を示している。
この鋼製スリットダムに係る自立式山形鋼管１０’は、上記実施例１に係る自立式山形鋼管材１０と比し、繋ぎ材に、外面突起２３ａ付きの角形鋼管２３を用いている点が主に相違する。ちなみに、図示例の前記突起２３ａは概略的に示しているが、通常、突起高さは２〜３ｍｍ程度、突起間隔は３０〜４０ｍｍ程度で実施される。
実施例１では、上流側の鋼管材１（繋ぎ材３）に作用する荷重（押し込み力）を確実に下流側の鋼管材２へ伝達するため、繋ぎ材３に支圧板３ａを設けて、さらに支圧板３ａの下方に位置するコンクリート８の層厚をある程度設けている。しかし、実施例２の本形態では、前記外面突起付き角形鋼管２３を繋ぎ材に用いることで、上記実施例１と比して、充填コンクリート８の付着強度が飛躍的に高まり、上流側の鋼管材１（繋ぎ材２３）に作用する荷重（押し込み力）を確実に下流側の鋼管材２へ伝達させることができる。よって、高価な内面突起付鋼管２ａを半分程度に短尺化できると共に、充填コンクリート８の使用量を低減できるので、非常に経済的である。
したがって、この実施例２によれば、上述した実施例１の作用効果に加え、さらに経済的である。

以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
例えば、本発明に係る鋼製スリットダム１１は、主として流木捕捉工対策として実施するので、自立式山形鋼管材１０の内部構造は空洞で実施しているが、これに限定されず、
上流側の鋼管材１および下流側の鋼管材２にコンクリート等の充填材を充填して実施することも勿論できる。
また、本実施例では、下流側の鋼管材２の上方部分を有底の内面突起付鋼管２ａで実施しているがこれに限定されず、内面に鉄筋を配筋した鋼管を代用するなど、充填コンクリート８との付着強度を高める鋼管であればよい。前記内面突起付鋼管２ａの底部を形成するベニア板は、該内面突起付鋼管２ａ側でなく、コンクリート基礎９から傾斜して立ち上がる鋼管材２ｂの上端部に設けておく等の設計変更は適宜行われるところである。
さらに、前記ベースプレート５の形態は、図示例に限定されず、自立式山形鋼管材１０を安定した状態で設置できることを条件に、種々のバリエーションで実施できる。前記自立式山形鋼管材１０の設置数量、及び形態は、もちろん図示例に限定されず、設置する河川床の幅、河川水の想定流量等に応じ適宜増減されるし、横一列のみならず、横二列等、種々のバリエーションで実施可能である。

１ 上流側の鋼管材
２ 下流側の鋼管材
２ａ 有底の内面突起付鋼管
２ｂ 鋼管材
３ 繋ぎ材（角形鋼管）
３ａ 支圧板（ベースプレート）
４ 突起
５ ベースプレート
６ 補強リブ
７ アンカーボルト
８ コンクリート
９ コンクリート基礎
１０ 自立式山形鋼管材
１０’ 自立式山形鋼管材
１１ 鋼製スリットダム
１３ 繋ぎ材（Ｈ形鋼）
１３ａ 支圧板（ベースプレート）
２３ 繋ぎ材（外面突起付角形鋼管）
２３ａ 突起

Claims (4)

1. 上流側の鋼管材と下流側の鋼管材とを河川水の流れ方向に傾斜させ繋ぎ材を介して山形状に組み、コンクリート基礎に設置してなる自立式山形鋼管材を、河川水の流れ方向とは直行する方向に間隔をあけて複数設置してなる鋼製スリットダムであって、
   前記繋ぎ材は、その上端部が前記上流側の鋼管材の上端部に前記山形の頂角をなす角度で溶接により一体的に接合されており、前記下流側の鋼管材は、その上方部分を、内面に突起や鉄筋が設けられてコンクリート充填可能な構成とされており、該下流側の鋼管材の上端開口部内に、前記繋ぎ材の下端部が挿入されると共にコンクリートが充填されて埋め込み接合されてなることを特徴とする、鋼製スリットダム。
2. 前記下流側の鋼管材は、コンクリート基礎から傾斜して立ち上がる鋼管材の上端部に有底の内面突起付鋼管が溶接接合されてなることを特徴とする、請求項１に記載した鋼製スリットダム。
3. 前記繋ぎ材は、下端部に支圧板を備えたＨ形鋼、角形鋼管、若しくは丸形鋼管であること、又は外面突起付のＨ形鋼、角形鋼管、若しくは丸形鋼管であることを特徴とする、請求項１又は２に記載した鋼製スリットダム。
4. 隣り合う前記自立式山形鋼管材の頭部同士は連結されていないことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した鋼製スリットダム。
   

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