JP6713294B2 - 樋門構造物下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート製の樋門構造物の下部と樋門構造物の直下の遮水矢板壁とを継ぐ、遮水性可撓性の樋門構造物下部構造に関する。

河川堤防には、取水や排水のため、河川堤防を横断する樋門が設置されることがある。従来の樋門は、例えば、図７に示すように、箱状や筒状の樋門本体部１０１およびコンクリート遮水壁部１０２を備える。コンクリート遮水壁部１０２は、樋門本体部１０１の堤内側および堤外側の開口部、並びに中間などの適宜の箇所において、樋門本体部１０１の外周部の左右両側面および上方に張り出すように設けられている。樋門は、樋管と称されることもある。

また、樋門には、複数の鋼矢板１０３で構成される鋼矢板遮水壁１０４が設けられる。鋼矢板遮水壁１０４は、コンクリート遮水壁部１０２の左右両側およびその左右両側の直下、ならびに樋門本体部１０１の直下に配置されている複数の鋼矢板１０３で構成される。鋼矢板遮水壁１０４は、樋門に沿う浸透水流の発生に起因する堤防および樋門の破損を防止し、樋門および堤防周辺の安全性を確保する。

樋門の設置は、例えば以下の様に行われる。まず、図８（図７のＹ１−Ｙ１矢視図である。）に示すように、堤防１０５を点線１０６のように掘削して樋門埋設部を造る。次いでコンクリート遮水壁部１０２が設置される位置の両側およびその直下、ならびに樋門本体部１０１が設置される位置の直下の部分に複数の鋼矢板１０３を打ち込んで鋼矢板遮水壁１０４を形成する。次いで樋門本体部１０１を打設し、最後に樋門本体部１０１および鋼矢板遮水壁１０４を埋め戻す。

また、河川堤防の周辺地盤は、土圧による圧密沈下が起きることがある。圧密沈下は、水を含んだ地盤の上に構造物を建設した際に、その荷重で土中の水が抜け、体積が減少することによって生じる地盤沈下である。鋼矢板遮水壁１０４は、強固な岩盤に到達するほど深くは打設されない。そのため、圧密沈下が起きると、樋門本体部１０１およびコンクリート遮水壁部１０２の直下に位置する鋼矢板１０３−１には、負の内面摩擦力が作用して、鋼矢板１０３−１が沈下することがある。この場合、樋門本体部１０１およびコンクリート遮水壁部１０２は動かないので、鋼矢板遮水壁１０４の頂面と樋門本体部１０１およびコンクリート遮水壁部１０２の各下面との間に隙間が生じ、この隙間から漏水が起こり、樋門に沿って浸透水流が流れて堤防および樋門の破損をもたらすおそれがある。

このような問題を解決するため、様々な樋門構造および鋼矢板遮水壁が検討されている。例えば、本出願人は、特許文献１において、矢板壁の沈下と樋管（樋門）自体の沈下の双方に対処して遮水を行うための、樋管、樋管用遮水壁およびこれらを連結する継手を開示している。この樋管用遮水壁は、樋管の両側において樋管の上端部附近から樋管の下端部を越えて下方に延長する樋管側部遮水矢板壁と、樋管底面と所定の間隔をおいて樋管の下方に位置する樋管下遮水矢板壁とを備える。また、この継手は、ゴム・合成樹脂などからなり、樋管の両側において樋管の上端部附近から樋管の下端部を越えて下方に延長する左右１対の垂直部と、該樋管下遮水矢板壁の上端縁と並行に水平方向に延長し該１対の垂直部と相互に連結する水平部を有する伸縮自在の止水部材を備え、該止水部材の各垂直部の外側端部を両側の該樋管側部遮水矢板壁の各内側端部に固定し、該垂直部と該水平部の連結部から上方の各垂直部の内側端部を樋管の各側部に固定し、該連結部から下方の各垂直部の内側端部を該樋管下遮水矢板壁の各外側端部に固定し、該水平部の上側端部を樋管の下端部に固定するとともに、該水平部の下側端部を該樋管下遮水矢板壁の上端部に固定されている。

また、土質によっては鋼矢板の沈下量に比べて樋管の沈下量が大きくなり、樋管の沈下を鋼矢板が妨げ、樋管にクラックが発生することがある。特許文献２には、このようなクラックの発生を防止するとともに、提体内の浸透水による水みちの助長を防止できる樋管が開示されている。この樋管には、鍔状の胸壁・遮水壁が、樋管の外周に管軸方向に所定間隔をあけて形成され、この胸壁・遮水壁と略同一鉛直面内に打設される遮水等を目的とする矢板が可撓性遮水ジョイント（継手）で接続されている。この可撓性遮水ジョイントは、開口部に相当する部分を上方に向けて前記胸壁・遮水壁の底部と両側部とに固定される、外輪郭略コの字状の内プレートと、該内プレートと同一の鉛直面内に存し、開口部に相当する部分を上方に向けて前記矢板に遮水可能に取り付けられる外輪郭略コの字状の外プレートと、該外プレートに外縁部を、前記内プレートに内縁部をそれぞれ遮水可能に取り付けられた外輪郭略コの字状の止水ゴムとを備えている。

特開平１１−６１７７８号公報 特開平９−３８７４号公報

しかしながら、樋門構造物の地盤に対する相対的沈下変位が非常に大きい場合、止水ゴム部材の厚みによっては、止水ゴム部材が完全に折畳まれて樋門構造物と樋門構造物下部の遮水矢板の間に挟まれることで遮水矢板に樋門構造物が乗り上げる形となり、結果として樋門構造物に発生する沈下変位を阻害し、樋門構造物に曲げが生じて、クラックを発生させ、漏水へとつながる恐れもある。また、止水ゴム部材の領域に土砂やコンクリートが侵入してしまうと、止水ゴム部材の撓みを阻害することがある。

従って、本発明が解決しようとする課題は、樋門構造物の地盤に対する相対的沈下に対して、確実に変位を吸収し、地盤反力の影響を構造物側へ伝達せず、樋門構造物の破壊や漏水を防ぐことができる、より安全な樋門を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の樋門構造物下部構造は、
コンクリート製の樋門構造物の下部と前記樋門構造物の直下の遮水矢板壁とを継ぐ、遮水性可撓性の樋門構造物下部構造であって、
前記樋門構造物の下部と前記遮水矢板壁とを継ぐ、ゴムや樹脂などからなる可撓性の止水部材、及び前記樋門構造物の下部と前記遮水矢板壁の上部との隙間に密着状態で配置されておりかつ前記止水部材を囲むクッション部材を備え、
前記クッション部材は、縦方向の構造体を有する中空構造であり、前記止水部材の設置領域の両側に１番目に位置する前記縦方向の構造体には、それぞれ外側に向かって折れ曲がるように起点が設けられており、
前記止水部材は、撓んで折り畳まれた総厚みｗ_ａｌｌが、前記樋門構造物と前記遮水矢板壁との間の許容変位量Ａと、前記樋門構造物の下部と前記遮水矢板壁の上部との隙間距離ｄとに対して、式１：ｗ_ａｌｌ＋Ａ＜ｄ の関係を満たし、
前記クッション部材は、許容応力が、前記樋門構造物のコンクリート打設時の前記クッション部材に掛かるグラウト自重圧力より大きく、かつ圧縮応力度が、前記樋門構造物のコンクリートの許容圧縮応力度未満である。

前記止水部材は、蛇腹構造であり、
前記蛇腹構造は、厚みｗのゴム板が山数ｎで折られた構造であり、前記ゴム板の厚みｗ、前記山数ｎ、前記許容変位量Ａ、および前記隙間距離ｄが、
式２：ｗ×ｎ×２＋Ａ＜ｄ の関係を満たす、と好ましい。

前記止水部材は、平板構造であり、許容伸び率が１００％以内のゴム板で構成される、と好ましい。

前記止水部材の設置領域の両側から２番目に位置する前記縦方向の構造体には、それぞれ外側に向かって折れ曲がるように起点が設けられている、と好ましい。

本発明によれば、樋門構造物の地盤に対する相対的沈下に対して、確実に変位を吸収し、地盤反力の影響を構造物側へ伝達せず、樋門構造物の破壊や漏水を防ぐことができる、より安全な樋門が提供される。

本発明の一実施態様に係る樋門構造物下部構造を示す断面図である。 図１の樋門構造物下部構造において、樋門と鋼矢板の相対変位が許容変位量Ａに達した状態を示す断面図である。 本発明の一実施態様に係る樋門構造物下部構造を示す断面図である。 図３の樋門構造物下部構造において、樋門と鋼矢板の相対変位が許容変位量Ａに達した状態を示す断面図である。 本発明の樋門構造物下部構造を適用する樋門の正面図である。 図５のＹ３−Ｙ３矢視図である。 従来の樋門および樋門用遮水壁を示す斜視図である。 図７のＹ１−Ｙ１矢視図である。

以下、本発明の実施形態について図を参照して説明するが、本発明の範囲はこれに限定されない。

本発明の樋門構造物下部構造は、遮水性、可撓性を有し、コンクリート製の樋門構造物と遮水矢板壁の継手の構造の内、コンクリート製の樋門構造物の下部と前記樋門構造物の直下の遮水矢板壁とを継ぐ構造に適用できる。

図５は、本発明の樋門構造物下部構造を適用した、樋門構造物及び遮水矢板壁を備える樋門の正面図である。図５の態様では、矢板は鋼製の矢板である。樋門構造物２０１の両側には、樋門構造物２０１の上端部附近の高さから樋門構造物２０１の下端部の高さを越えて下方に延長する複数の鋼矢板２０２が樋門構造物２０１の軸方向と直交する方向に延長するように連結されて打設されて左右１対の樋門側部の遮水矢板壁２０３を形成している。また樋門構造物２０１の下方には、樋門構造物２０１の底面と所定の間隔をおいて複数の鋼矢板２０４が樋門構造物２０１の軸方向と直交する方向に延長するように連結され打設されて樋門下の遮水矢板壁２０５を形成している。

次に、本発明の樋門構造物下部構造を図１を用いて説明する。樋門構造物下部構造は、図５の樋門構造物２０１の下部と、樋門構造物２０１の直下の樋門下の遮水矢板壁２０５とを連結する構造である。図１は、図５のＹ２−Ｙ２矢視図であり、本発明の樋門構造物下部構造の常態を表している。

本発明の遮水性可撓性鋼矢板壁の構造物下部構造は、樋門構造物の下部となる上部コンクリート固定部２０６（樋門構造物）の下部と樋門下の遮水矢板壁２０５（遮水矢板壁）とを継ぐ、ゴムや樹脂などからなる可撓性の止水部材２０７（以下、後述の垂直な止水部材を区別するために水平止水部材と呼ぶことがある）と、上部コンクリート固定部２０６（樋門構造物）の下部と、樋門下の遮水矢板壁２０５上部との隙間に密着状態で配置されておりかつ水平止水部材２０７を囲むクッション部材２０８とを備える。

水平止水部材２０７は、中央の膨出部２０７ａと両端の固定部２０７ｂ、２０７ｂ’を備え、上部の固定部２０７ｂにおいて押え板２０９と断面Ｌ字形の固定板２１０を介してボルトナット２１１により固定されている。この固定板２１０はアンカーボルト２１２（ボルトナット２１１のボルトと同一のものでも別体のものでもよい）により樋門構造物２０１と一体に打設される上部コンクリート固定部２０６に固定されている。

水平止水部材２０７は下部の固定部２０７ｂ’において、押え板２０９’と断面Ｌ字形の固定板２１０’を介してボルトナット２１１’により固定されている。この固定板２１０’はアンカーボルト２１２’（ボルトナット２１１’と同一のものでも別体のものでもよい）により樋門下の遮水矢板壁２０５を形成する各鋼矢板２０４が埋設される下部コンクリート固定部２１３に固定される一方、樋門下の遮水矢板壁２０５を形成する各鋼矢板２０４に溶接されている。

水平止水部材２０７は、可撓性があり、樋門構造物２０１と樋門下の遮水矢板壁２０５の変位を吸収する。止水部材は、撓んで折り畳まれた総厚みｗ_ａｌｌ（図不示）が、樋門構造物２０１と樋門下の遮水矢板壁２０５との間の許容変位量Ａ（図２参照）と、樋門構造物２０１の下部と樋門下の遮水矢板壁２０５の上部との隙間距離ｄとに対して、式１：ｗ_ａｌｌ＋Ａ＜ｄ の関係を満たす。ここで、図１に示す態様では、樋門構造物２０１の下部は、上部コンクリート固定部２０６の下部であり、樋門下の遮水矢板壁２０５の上部は、下部コンクリート固定部２１３の上部である。

また、許容変位量Ａは、樋門に想定される、樋門下の遮水矢板壁２０５の不等沈下や背面土圧等による最大変位であり、環境や法令などにより求められる安全のための数値であり、例えば２００ｍｍである。

図２は、図１の樋門構造物下部構造において、樋門構造物２０１と樋門下の遮水矢板壁２０５に相対変位が生じた状態を示してあり、その変位が許容変位量と同じ値Ａに達した状態である。樋門構造物下部構造が前記の関係を満たすと、図２に示すように、水平止水部材２０７が完全に折畳まれず、樋門構造物２０１と樋門下の遮水矢板壁２０５（下部コンクリート固定部２１３）の上部に隙間が残るので、遮水矢板に樋門構造物が乗り上げたりせずに、樋門構造物２０１と樋門下の遮水矢板壁２０５の間での荷重の伝達が防げる。そのため、樋門構造物に発生する沈下変位を阻害せず、樋門構造物に曲げが生じないので、クラックの発生による漏水などを防ぐことができる。

止水部材は、図１に示すような蛇腹構造であっても平板構造であってもよい。また、止水部材が、図１に示すように厚みｗの板が山数ｎ（図１ではｎ＝２である。）で折られた構造である場合には、前記の式１に加えて、式２：ｗ×ｎ×２＋Ａ＜ｄ の関係を満たす。

水平止水部材２０７は、平板構造であってもよい。平板構造では、平らなゴム板で樋門構造物２０１と樋門下の遮水矢板壁２０５が連結される。水平止水部材２０７（止水部材）が平板構造の場合は、許容伸び率が１００％以内のゴム板で構成される。許容伸び率は、４０％以内であるとより好ましい。

クッション部材２０８は、図１の態様では、上部コンクリート固定部２０６と下部コンクリート固定部２１３との隙間に、密着状態で配置され、水平止水部材２０７を囲んでいる。なお、本明細書では、クッション部材２０８が、樋門構造物２０１の下部と樋門下の遮水壁矢板壁２０５の上部との間に密着状態で配置されているという場合には、便宜上本態様のように、クッション部材２０８が、樋門構造物の下部である上部コンクリート固定部２０６と、樋門下の遮水矢板壁２０５を形成する各鋼矢板２０４が埋設される下部コンクリート固定部２１３との隙間に密着状態で配置されている態様も含む。すなわち、他の部材を介して樋門構造物２０１の下部と樋門下の遮水矢板壁２０５の上部との間に密着状態で配置されている態様を含む。

このようにクッション部材２０８が密着状態で配置され、かつ水平止水部材２０７を囲んでいることにより、クッション部材２０８は、充填材、並びに土砂及びコンクリートの変形範囲への侵入防止材としての機能を果たす。

また、クッション部材２０８として、許容応力が、樋門構造物２０１のコンクリート打設時のクッション部材２０８に掛かるグラウト自重圧力より大きいものを用いる。従って、クッション部材２０８は、施工時の仮支えとしての機能も果たす。ここで、グラウト自重圧力とは、グラウトの単位体積重量に打設高さを乗じ求められる圧力であり、一般的には打設高さは１０ｍを超えない。

また、クッション部材２０８として、圧縮応力度が、樋門構造物２０１のコンクリート構造物（上部コンクリート固定部２０６）の許容圧縮応力度未満であるものを用いる。従って、クッション部材２０８は、圧縮変形時に構造物の変位を阻害したり、破壊したりすることを防ぐことができる。

このようなクッション部材２０８としては、上記の要件を満たす中実品であってもよいが、例えば中空構造が挙げられる。また、材質としては、発泡ゴムが好ましい。図１のクッション部材２０８は、中空構造である。中空構造には、可撓性の止水部材の撓みを阻害しないように、圧縮される際に外側に折れ曲がるように起点を設けることが好ましい。この様な起点としては、クッション部材２０８が中空構造の縦方向の構造体の厚みを少なくとも一部分薄くしたものが挙げられる。例えば、図１に示すような円弧の窪み２１４やくさび状の凹部を設けたもの、縦方向の構造体を２枚の層で構成し、山折り２１５（図２参照）に折らせたい中央部分や付け根部分を１層にして凹部を設けたものが挙げられる。通常、図２に示すように凹部を設けた部分で、反対面側が山折り２１５になるように折らせることができる。このように、水平止水部材２０７の設置領域の両側に１番目に位置するクッション部材２０８の縦方向の構造体がそれぞれ外側に向かって、折れ曲がると好ましい。これにより、止水部材の設置領域に土砂が侵入することによる、クリアランス確保を阻害することを防ぐだけでなく、クッション部材２０８自体が水平止水部材２０７の撓みを阻害することを防ぐことが出来る。中空構造の中空空間には、前記の屈曲を阻害しない範囲で充填物を含むことができる。

図３及び図４は、クッション部材２０８’の折られ方の別の態様である。図３は常態の断面図であり、図４は図３の樋門構造物下部構造において、樋門と鋼矢板の相対変位が許容変位量Ａに達した状態を示す断面図である。この態様では、クッション部材２０８’の縦方向の構造体に設ける凹部を、水平止水部材２０７の設置領域側から外側に２番目以降について内側に設けて、内側に折る態様である。

次に、図５および図６を用いて、垂直部可撓遮水継手２１７について説明する。垂直部可撓遮水継手２１７は、垂直止水部材２１８を備えている。垂直止水部材２１８は、可撓性のゴムや合成樹脂などからなり、樋門構造物２０１の両側において樋門構造物２０１の上端部附近の高さ位置から樋門構造物２０１下端部の高さを越えて下方に延長する左右１対の部材である。

垂直止水部材２１８は、図５のＹ３−Ｙ３矢視図である図６に示すように、中央の膨出部２１８ａと両端の固定部２１８ｂ、２１８ｂ’とを備え、固定部２１８ｂ、２１８ｂ’において、鋼矢板を半割にした形状の左右１対の垂直部固定板２１９、２１９’に押え板２２０、２２０’を介してボルトナット２２１、２２１’により固定されている。内側の垂直部固定板２１９は垂直止水部材２１８と水平止水部材２０７の連結部２２２から上方の部分である上部垂直部固定板２１９−１と連結部２２２から下方の部分である下部垂直部固定板２１９−２の２部分に分割されている。外側の垂直部固定板２１９’は上下一体のものである。外側の垂直部固定板２１９’は樋門側部の遮水矢板壁２０３のうち、内端に位置する鋼矢板２０４−１に連結されており、内側の垂直部固定板２１９のうち、上部垂直部固定板２１９−１は樋門構造物２０１の両側部に部分的に埋設されるようにして樋門構造物２０１の両側部に固定される固定鋼矢板２２３に連結され、下部垂直部固定板２１９−２は樋門下の遮水矢板壁２０５の外端に位置する鋼矢板２０４−１に連結されている。

図５の態様では、垂直止水部材２１８が固定された垂直部固定板２１９、２１９’を打設する際に打設を容易にするとともに垂直止水部材２１８が岩石等との接触により損傷することを防止するために下部垂直部固定板２１９−２と外側の垂直部固定板２１９’の下半分を覆う保護板２２４が設けてある。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

１０１ 樋門本体部
１０２ コンクリート遮水壁部
１０３、１０３−１ 鋼矢板
１０４ 鋼矢板遮水壁
１０５ 堤防
１０６ 点線
２０１ 樋門構造物
２０２ 鋼矢板
２０３ 樋門側部の遮水矢板壁
２０４、２０４−１ 鋼矢板
２０５ 樋門下の遮水矢板壁
２０６ 上部コンクリート固定部
２０７ 水平止水部材
２０７ａ 中央の膨出部
２０７ｂ、２０７ｂ’ 両端の固定部
２０８、２０８’ クッション部材
２０９、２０９’ 押え板
２１０、２１０’ 断面Ｌ字形の固定板
２１１、２１１’ ボルトナット
２１２、２１２’ アンカーボルト
２１３ 下部コンクリート固定部
２１４ 窪み
２１５ 山折り
２１６、２１６’ ボルトナット
２１７ 垂直部可撓遮水継手
２１８ 垂直止水部材
２１８ａ 中央の膨出部
２１８ｂ、２１８ｂ’ 両端の固定部
２１９、２１９’ 垂直部固定板
２１９−１ 上部垂直部固定板
２１９−２ 下部垂直部固定板
２２０、２２０’ 押え板
２２１、２２１’ ボルトナット
２２２ 連結部
２２３ 固定鋼矢板
２２４ 保護板

Claims (4)

1. コンクリート製の樋門構造物の下部と前記樋門構造物の直下の遮水矢板壁とを継ぐ、遮水性可撓性の樋門構造物下部構造であって、
   前記樋門構造物の下部と前記遮水矢板壁とを継ぐ、ゴムや樹脂などからなる可撓性の止水部材、及び前記樋門構造物の下部と前記遮水矢板壁の上部との隙間に密着状態で配置されておりかつ前記止水部材を囲むクッション部材を備え、
   前記クッション部材は、縦方向の構造体を有する中空構造であり、前記止水部材の設置領域の両側に１番目に位置する前記縦方向の構造体には、それぞれ外側に向かって折れ曲がるように起点が設けられており、
   前記止水部材は、撓んで折り畳まれた総厚みｗ_ａｌｌが、前記樋門構造物と前記遮水矢板壁との間の許容変位量Ａと、前記樋門構造物の下部と前記遮水矢板壁の上部との隙間距離ｄとに対して、式１：ｗ_ａｌｌ＋Ａ＜ｄ の関係を満たし、
   前記クッション部材は、許容応力が、前記樋門構造物のコンクリート打設時の前記クッション部材に掛かるグラウト自重圧力より大きく、かつ圧縮応力度が、前記樋門構造物のコンクリートの許容圧縮応力度未満である、樋門構造物下部構造。
2. 前記止水部材は、蛇腹構造であり、
   前記蛇腹構造は、厚みｗのゴム板が山数ｎで折られた構造であり、前記ゴム板の厚みｗ、前記山数ｎ、前記許容変位量Ａ、および前記隙間距離ｄが、
   式２：ｗ×ｎ×２＋Ａ＜ｄ の関係を満たす、
   請求項１に記載の樋門構造物下部構造。
3. 前記止水部材は、平板構造であり、許容伸び率が１００％以内のゴム板で構成される、
   請求項１に記載の樋門構造物下部構造。
4. 前記止水部材の設置領域の両側から２番目に位置する前記縦方向の構造体には、それぞれ外側に向かって折れ曲がるように起点が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樋門構造物下部構造。