(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024113276
(43)【公開日】2024-08-22
(54)【発明の名称】防護柵
(51)【国際特許分類】
E01F 7/04 20060101AFI20240815BHJP
【FI】
E01F7/04
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023018137
(22)【出願日】2023-02-09
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-01-24
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用申請有り 原田紹臣と里深好文と水山高久が、令和4年8月30日発行の土砂災害に関するシンポジウム論文集,第11巻,第103~108頁(発行者:公益社団法人土木学会)にて、原田紹臣が発明した無流水渓流対策における透過型施設の構造に関する基礎的な実験をした結果について公開した。
(71)【出願人】
【識別番号】723001715
【氏名又は名称】原田 好也
(72)【発明者】
【氏名】原田 紹臣
【テーマコード(参考)】
2D001
【Fターム(参考)】
2D001PA06
2D001PC03
2D001PD05
2D001PD10
2D001PD11
(57)【要約】 (修正有)
【課題】比較的簡易な構造でコスト縮減や工期短縮を図り、土石流、土砂崩壊及び流木による被害を抑えること。また、小規模な渓谷部でも構築することができ、その結果、土石流、土砂崩壊及び流木による被害を効果的に低減することが可能な防護柵を提供すること。
【解決手段】山間部等の道路や居住地区に近接する小規模な渓谷等の谷(V)に設けられる防護柵(100)は、谷を横切る方向に沿って配置され、それぞれが地盤(G)に立設された2つ以上の柱部(1)と、柱部(1)との間に設置された網材(2)と、端部の柱部(1)と外側の地山(4)との間に板材(5)と、を備えている。なお、この板材(5)の設置による水制機能により、土石流、土砂及び流木の捕捉率を高めることができる。また、防護柵(100)周辺における地山(4)上の斜面の山脚の固定を図ることができる。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
谷に設けられる防護柵であって、
谷を横切る方向に沿って配置され、それぞれが地盤に立設された2つ以上の柱部と、
柱部の設置方向に沿って架け渡して設けられた網材と、
端部の柱部と外側の地山との間に設けられた板材と、
を備えることを特徴とする防護柵。
【請求項2】
前記網材の目が六角形の形状である請求項1に記載の防護柵。
【請求項3】
前記板材が側部の地山に設けられた留め具を介して支えられている請求項1に記載の防護柵。
【請求項4】
前記柱部を安定させるための上弦材を備えた請求項1に記載の防護柵。
【請求項5】
前記網材は、前記柱部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項1に記載の防護柵。
【請求項6】
前記板材は、前記柱部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項1に記載の防護柵。
【請求項7】
小規模な渓谷に設けられた請求項1に記載の防護柵。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、主に、道路や居住地区に近接する比較的に小さな渓谷に設置され、土石流、土砂崩壊及び流木による道路や居住地域の災害を抑える防護柵に関する。
【背景技術】
【0002】
山間部等においては、宅地造成や道路の新設によって谷地形が山の裾に進出している場合があり、その進出している領域が小規模な渓谷となっている。小規模な渓谷は、周囲が山の急斜面に囲まれていることから、降雨等によって斜面が崩壊した際に、土砂や流木等を含んだ土石流が小規模な渓谷に流れ込み、小規模な渓谷から住宅地や道路に広がった大きな土砂災害が発生する。
このような小規模な渓谷においては、斜面の崩壊による土砂の発生と、水や流木を含んだ土石流の発生とが想定され、従来の大規模な砂防堰堤ではなく、小規模な谷の地形条件に応じた透過性を有するそれぞれの多種の材料を用いた小規模な対策工が提案されている。
この対策工の方法として、谷中央部に鋼材を組み合わせて、剛な構造で土砂や流木を捕捉して防止している(例えば、特許文献1参照)。一方、支柱に金網やワイヤーロープを張ったフェンスを設けて、エネルギーを吸収して流木や土砂を捕捉している対策工がある。(例えば、特許文献2,3参照)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2017ー141568号公報(防護柵)
【特許文献2】特開2019ー157384号公報(堰堤)
【特許文献3】特許第6990474号公報(防護柵)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、これらは、次のような欠点があった。
従来、鋼製を組み立てられた防護柵と地山との端部に隙間がある場合、上流から流出してきた土砂はこれらの端部にある隙間から流出し、顕著に捕捉機能が低下することが確認されている。
一方、谷全面を透過性の網材のみで架け渡した場合、その網材のメッシュの間の隙間から細かい細粒分土砂が流水とともに網材を通過して下流へ流出し、十分な捕捉機能が期待できないおそれが確認されている。
また、小規模な渓谷において、コンクリート等の不透過性の特徴を有する擁壁構造のみを設置する場合、日常的な流水とともなって細粒分の土砂が流出することなく上流側で全て受け止めて捕捉されるため、頻繁な除石管理が必要となって維持管理費が増大する。
【0005】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡易な構造でコスト縮減や工期短縮を図った捕捉機能の高い構造により、土石流、土砂崩壊及び流木による被害を抑えることができる防護柵を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するため、本発明は、谷に設けられる防護柵であって、谷を横切る方向に沿って配置され、それぞれが地盤に立設された2つ以上の柱部と、柱部の設置方向に沿って架け渡して設けられた網材と、端部の柱部と外側の地山との間に設けられた板材と、を備えることを特徴とする。
【0007】
また、前記網材の目が六角形の形状であることが好ましい。
【0008】
また、前記板材が側部の地山に設けられた留め具を介して支えられていることが好ましい。
【0009】
また、前記柱部を安定させるための上弦材を設けることが好ましい。
【0010】
また、前記網材は前記柱部に対して着脱自在であることが好ましい。
【0011】
また、前記板材は前記柱部に対して着脱自在であることが好ましい。
【0012】
また、小規模な渓谷に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、谷に設けられる防護柵であって、谷を横切る方向に沿って配置され、それぞれが地盤に立設された2つ以上の柱部と、柱部の設置方向に沿って架け渡して設けられた網材と、端部の柱部と外側の地山との間に設けられた板材と、を備えることを特徴とする防護柵により、土石流、土砂崩壊及び流木による被害を効果的に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】(a)は、防護柵の正面図であり、(b)は、防護柵の一部の平面図(拡大した詳細図)である。
【
図4】柱部の設置方向に沿って架け渡して設けられた網材の一部を示す正面図である。
【
図5】端部の柱部と外側の地山との間に設けられた板材の斜視図であり、(a)は、単体の部材で構成された場合の板材で、(b)は、分割された部材で構成された場合を示す図である。
【
図6】板材を地山で支えるために地山に設けられた留め具の斜視図である。
【
図7】柱部の地盤への据え付けを示す斜視図である。
【
図8】(a)は、網材と柱部の上取付部における部分的な斜視図であり、(b)は、網材と柱部の下取付部における部分的な斜視図である。
【
図9】(a)は、上弦材と柱部の上取付部における部分的な断面図(側面図)であり、(b)は、上弦材と板材との接合部における部分的な断面図(側面図)ある。
【
図10】(a)は、防護柵の他の例を示す正面図であり、(b)は、その場合における防護柵の一部の平面図(拡大した詳細図)である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の形態を取り得る。
【0016】
<防護柵の構成>
図2は、防護柵が設置された谷を示す斜視図である。
図1(a)は、防護柵の正面図であり、(b)は、防護柵の一部の平面図(拡大した詳細図)である。
図3は、防護柵の一部を示す斜視図である.
図4は、柱部の設置方向に沿って架け渡して設けられた網材の正面図である。
図5は、端部の柱部と外側の地山との間に設けられた板材の斜視図であり、(a)は、単体の部材で構成された場合の板材で、(b)は、分割された部材で構成された場合を示す図である。
図6は、板材5を地山で支えるために地山に設けられた留め具の斜視図である。
図7は、柱部の地盤への据え付けを示す斜視図である。
図8(a)は、網材と柱部の上取付部における部分的な斜視図であり、(b)は、網材と柱部の下取付部における部分的な斜視図である。
図9(a)は、上弦材と柱部の上取付部における部分的な断面図(側面図)であり、(b)は、上弦材と板材との接合部における部分的な断面図(側面図)ある。
図2に示すように、防護柵100は、例えば、山間部の住居地域に近接する小規模な谷Vに設置されている。より具体的には、防護柵100は、宅地造成や道路の新設によって谷Vが山Mの裾に進出した、例えば、地山4に挟まれた地盤Gの上の小規模な渓谷(0字谷又は1字谷)に設置されていることが好ましい。なお、0字谷とは明瞭な谷地形を呈していないゆるやかな谷の地形であり、1字谷とは明瞭な谷地形を呈している最上流の地形である。防護柵100は、小規模な谷Vと居住地域を分断するよう、谷Vを横切るように構築されている。防護柵100は、降雨等による土石流や土砂、流木を捕捉して、居住地域の土砂災害を防ぐ。
図1に示すように、防護柵100は、谷Vの地盤Gに立設された柱部1と隣接する別の柱部1との間に設けられた着脱可能な網材2と、端部の柱部1と外側の地山4との間に着脱可能な板材5と、柱部1を安定させるために柱部1の設置方向に柱部1の上端付近に固定された上弦材3とを備えている。
【0017】
(柱部)
柱部1は、例えば、二本で一組となるように設けられており、この組が谷Vの幅方向に沿って、一組以上設けられている。
柱部1は、自身の強度で土砂や土石流等に対して捕捉可能な構造とし、例えば、H形鋼から形成されている。
図1に示すように、柱部1は、網材2と板材5を接合させることにより、上流からの土石流による網材2や板材5への作用や自重に対して安定させるものである。
図7に示すように、柱部1の下端は、地盤Gにおいて予めに設けた柱部1の外径以上である内径の円形状である地盤削孔81に柱部1を挿入し、そこに生じた隙間に、例えば、モルタルの地盤充填剤82を打設して固化することによって構築される。
全ての柱部1の上端付近は、例えば、一つの上弦材3と連結されて固定されているのが好ましい。
【0018】
(網材)
網材2は、土石流や土砂、流木を捕捉するものである。
図8に示すように、網材2は、柱部1の長さ及び間隔に合わせて、矩形状に組まれた枠組ロープ22と、この枠体22の内側に張られる線材61で構成されたメッシュと、を備えている。なお、線材61で組まれた網材2のメッシュ形状は、
図4に示すように、例えば、六角形の形状が捕捉性能の観点より好ましい。
図3に示すように、網材2は、一組の柱部1間に設けられたものであり、例えば、板材1間の全てに網材2を設置することが好ましい。
図8に示すように、網材2は、柱部1の上端及び下端付近に取り付けられた網材取付金具21と、枠組ロープ22端部とを用いて柱部1間に着脱可能に挿入され、網材2は柱部1に設けられる網材取付金具21によって土石流等の流れ方向への離脱を防いでいる。
【0019】
(上弦材)
上弦材3は、二つ以上設置された柱部1同士を連結させて一体化を図り、上流からの土石流による網材2や板材5への作用や自重に対して柱部1を安定させるものである。
図9に示すように、上弦材3は、柱部1の上端付近の下流側に設置された上弦材取付金具23によって取り付けられる。上弦材3は、例えば、鋼管から形成される。
上弦材3は、柱部1の設置方向(延在方向)に沿って、各柱部1の上端付近に固定されている。上弦材3は、その延在方向が谷Vの幅方向に沿うように、柱部1に互いにほぼ平行に設けられている。
上弦材3は、二つ以上の柱部1の上端付近に対して架け渡されて設けられており、上弦材3の両端がそれぞれ柱部1から突出するように設けられている。なお、上弦材3の端部は、例えば、地山4に挿入されていることが好ましい。
【0020】
(板材)
板材5は、谷Vの上流から流出してきた土砂や土石流、流木を谷Vの中央に集積させて、効果的に細粒分土砂等を捕捉させる水制工の役割を果たすものである。さらに、防護柵100周辺の地山4における斜面崩壊を予防する山脚の固定化の役割を果たすものである。
図-1に示すように、板材5の形状は、地山4の地形条件に応じて製作させるものであり、例えば、三角形の形状が好ましい。板材5は、例えば、防護柵100における谷V幅方向の端部に設置された柱部1と地山4との間に設けられるものである。具体的には、例えば、部材1のH型鋼のフランジ間での挟み込みと、板材5の下流側の面に接合させる地山4に構築された留め具6とで、上流からの土石流等の作用に対して流れ方向への離脱を防いでいる。なお、柱部1のフランジ間と板材5とに生じる隙間には、例えば、ゴム材料等で充填しておくことが好ましい。
板材5は、
図5(a)に示すように、単体の部材で構成される場合と、
図5(b)に示すように、分割された複数の部材で構成される場合がある。なお、複数の部材で構成される場合は、例えば、鉛直方向に対してそれぞれ部材の間における部材上下面の水平面がそれぞれ接合されるように設けられることが好ましい。
【0021】
(留め具)
留め具6は、板材5が谷Vにおいて発生する土石流の作用による流れ方向への移動を防ぐために地山4に挿入させて固定して設けるものである。留め具6は、例えば、円柱の金属体の棒材62から形成される。なお、留め具6は、一般的に想定される土砂や土石流、流木の作用を考慮すると、例えば、長さ300mm以上が好ましい。
また、留め具6は、地山4において予めに設けた棒材62の外径以上である内径の円形状である地山削孔63に棒材62を挿入し、そこに生じた隙間に、例えば、モルタルの地山充填剤64を打設して固化することによって構築される。
図1に示すように、留め具6は、地山4の鉛直方法に対して、例えば、500~1,000mmの間隔で板材5の上端から下端までの間を、地山4の地形条件に応じてほぼ等間隔で複数個が設置されていることが好ましい。ただし、
図5に示すような板材5を分割させて設ける場合は、例えば、分割されたそれぞれの板材5に対して2つ以上の留め具6を設けることが好ましい。
なお、地山4が凹凸な形状の形状を呈する地形において、板材5が地山4の凹凸により直接的に係止させることが可能な場合、留め具6を必要としない場合がある。
【0022】
以上のように、防護柵100によれば、谷Vにおいて土砂崩壊や土石流が発生した場合は、谷Vの幅方向の端部に設置された板材5の水制効果により、効果的に板材5及び谷Vの中央付近に設置された網材2の上流側において、網材2の網目隙間から下流へ流出することなく、細粒土砂も含めてこれらを捕捉することができる。一方、網材2の上下流方向の透過性より、防護柵100の上流側において土砂と一緒に捕捉された水分を下流側へ排水させることにより、防護柵100の上流側における堆積土からの水圧を低減させることができるので、簡単な構造で確実に土石流による被害を事前に抑えることができる。さらに、防護柵100の設置付近における地山4の山脚を固定化させる効果により、地山4における斜面崩壊を予防することができるため、防護柵100により捕捉する土砂量の低減に伴って、防護柵100の規模を小さくすることが可能となる。
【0023】
なお、本発明は、上記の形状に限られるものではなく、本発明の本質的な部分を変更しない範囲内で、自由に変更可能である。
【0024】
次に、防護柵100の変形例について示す。なお、上記の実施と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略する。
図10は、柱部を鋼管で構成した場合を示した図である。(a)は防護柵の正面図であり、(b)は防護柵の一部の平面図(拡大した詳細図)である。
図10に示すように、フランジのあるH型鋼ではなく鋼管を用いた柱部1の場合、例えば、柱部1の鋼管周囲を囲う形状で、柱部1の鋼管の上下流からそれぞれ取り付ける鋼管取付金具71により、網材2と板材5を挟み込んで固定させることが好ましい。なお、鋼管取付金具71は、柱部1の鋼管の上端付近と下端付近にそれぞれ設けている。なお、板材5を分割する場合、例えば、分割されたそれぞれの板材5において2つ以上の鋼管取付金具71を設置させることが好ましい。
このような防護柵100においては、柱部1の上流側における面形状が、直平面から半円形に変更ができるため、流水による抗力(抗力係数)を減じることが可能となり、土石流等に対する抵抗力をさらに強力にすることが可能となる。
【0025】
<実施例>
次に、上記の構成を有する防護柵100の実施例について説明する。防護柵100等の対策工の1/10スケールの模型を作成し、実施を行った。谷Vを想定して用いた水路は、幅200mm、長さ2,000mm、高さ100mmの直線水路とした。また、水路条件は、底部に土砂(直径7mm、4mm、0.6mmをそれぞれ同配分で混合させた砂礫)を敷き詰めて傾斜させた水路に上流から水を供給させて土石流を発生させ、水路下流部に設置された防護策100等の対策工で捕捉されずに、この対策工を通過して下流へ流出した土砂の重量を計測した。なお、対策工は、側方の板材5の設置有無の違いにおける捕捉機能の変化について把握した(ケース1:防護策100等の対策工なし、ケース2:板材5を設置しない網材2のみの場合、ケース3:網材2を中央約1/3と両端部1/3間を板材5で構築した防護柵100)。ここで、網材2はプラステック素材の線材61で形成し、板材5は厚みが5mmの木材とした。
ケース2及びケース3の網材2の形状については、捕捉時の応力が鉛直多方向へ分散することを期待した六角形(網目幅10mm、網目高さ12mm)とした。さらに、土石流と同時に流下してくると想定される流木についても着眼し、水路上流から併せて投入(ただし、円形支柱、直径3mm、流木長50mm、乾燥状態での比重が約0.75)し、防護柵100の捕捉機能について把握した。また、給水については、河床の土砂が全て侵食された土石流発生完了時点までの供給としている。また、実験結果におけるバラツキを考慮するため、同じ条件にて3回実施し、平均化している。
【0026】
表1は、防護策100等の対策工を設けないで実験土砂を土石流に模して流した場合(ケース1)と、板材5を設置しない網材2のみを設けた場合(ケース2)と、網材2と板材5の両方を設けた防護策100の場合(ケース3)と、の土砂及び流木の各捕捉率を計測した結果をまとめたものである。
表1に示すように、防護柵100を設けない場合(ケース1)の土砂及び流木の捕捉率は0%で、網材2のみ場合(ケース2)の土砂捕捉率は48%及び流木の捕捉率は81%であった。防護柵100(ケース3)を設けた場合、土砂の捕捉率は89%及び流木の捕捉率は96%であり、良好な結果が得られた。
【0027】
【0028】
以上のように、両端部の板材5を併用した防護柵100は、従来の網材2のみの対策工よりも土石流を堰き止める効果が大きく、有用な構造物であることが確認できた。
【符号の説明】
【0029】
1 柱部
2 網材
3 上弦材
4 地山
5 板材
6 留め具
21 網材取付金具
22 枠組ロープ
23 上弦材取付金具
61 線材
62 棒材
63 地山削孔
64 地山充填剤
71 鋼管取付金具
81 地盤削孔
82 地盤充填剤
100 防護柵
M 山
G 地盤
V 谷
【手続補正書】
【提出日】2023-07-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
谷に設けられる防護柵であって、
谷を横切る方向に沿って配置され、それぞれが地盤に立設された2つ以上の柱部と、
柱部の設置方向に沿って架け渡して設けられた網材と、
端部の柱部と外側の地山との隙間の全面を塞ぐように設けられた板材と、
を備えることを特徴とする防護柵。
【請求項2】
前記網材の目が六角形の形状である請求項1に記載の防護柵。
【請求項3】
前記板材が側部の地山に設けられた留め具を介して支えられている請求項1に記載の防護柵。
【請求項4】
前記柱部を安定させるための上弦材を備えた請求項1に記載の防護柵。
【請求項5】
前記網材は、前記柱部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項1に記載の防護柵。
【請求項6】
前記板材は、前記柱部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項1に記載の防護柵。
【請求項7】
小規模な渓谷に設けられた請求項1に記載の防護柵。
【手続補正書】
【提出日】2023-09-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
谷に設けられる防護柵であって、
谷を横切る方向に谷幅中央の約3分の1の幅で沿って配置され、それぞれが地盤に立設された2つ以上の柱部と、
柱部の設置方向に沿って架け渡して設けられ、前記防護柵に到達する最大礫径の1.5倍より小さい網材と、
端部の柱部と外側の地山との隙間の全面を塞ぐように設けられた不透過性の板材と、
を備えることを特徴とする防護柵。
【請求項2】
前記網材の目が六角形の形状である請求項1に記載の防護柵。
【請求項3】
前記板材が側部の地山に設けられた留め具を介して支えられている請求項1に記載の防護柵。
【請求項4】
前記柱部を安定させるための上弦材を備えた請求項1に記載の防護柵。
【請求項5】
前記網材は、前記柱部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項1に記載の防護柵。
【請求項6】
前記板材は、前記柱部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項1に記載の防護柵。
【請求項7】
小規模な渓谷に設けられた請求項1に記載の防護柵。
【手続補正書】
【提出日】2023-12-05
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
谷に設けられる防護柵であって、
谷を横切る方向に沿って配置され、それぞれが地盤に立設された2つ以上の柱部と、
柱部の設置方向に沿って防護柵の中央約1/3に架け渡して設けられ、前記防護柵に到達する最大礫径の1.5倍の大きさより小さい網目を有する網材と、
端部の柱部と外側の地山との隙間の全面を塞ぐように、防護柵の両端部1/3に設けられた不透過性の板材と、
を備えることを特徴とする防護柵。
【請求項2】
前記網材の目が六角形の形状である請求項1に記載の防護柵。
【請求項3】
前記板材が側部の地山に設けられた留め具を介して支えられている請求項1に記載の防護柵。
【請求項4】
前記柱部を安定させるための上弦材を備えた請求項1に記載の防護柵。
【請求項5】
前記網材は、前記柱部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項1に記載の防護柵。
【請求項6】
前記板材は、前記柱部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項1に記載の防護柵。
【請求項7】
小規模な渓谷に設けられた請求項1に記載の防護柵。