特許 7405786 護床工

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】護床工

(51)【国際特許分類】

   E01D 19/02 20060101AFI20231219BHJP

【ＦＩ】

E01D19/02

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021034562

(22)【出願日】2021-03-04

(65)【公開番号】P2022135008

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2023-02-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】神田 政幸

(72)【発明者】

【氏名】中島 進

(72)【発明者】

【氏名】佐名川 太亮

(72)【発明者】

【氏名】藤本 達貴

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 弘之

(72)【発明者】

【氏名】田島 新一

(72)【発明者】

【氏名】井出 雄介

(72)【発明者】

【氏名】林 宏延

(72)【発明者】

【氏名】吉田 裕亮

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０３７８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９０８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９４７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】佐溝昌彦，ほか３名，統計的手法による鉄道橋梁の増水時における被災注意橋脚抽出手法，土木学会論文集Ｄ３（土木計画学），Vol. 69, No. 3，日本，2013年，第237-249頁

【文献】宇多高明，ほか２名，治水上から見た橋脚問題に関する検討，土木研究所資料，第3225号，日本，建設省土木研究所河川部河川研究室，1993年11月

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０１Ｄ １／００－２４／００

Ｅ０２Ｂ １／００－ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

河川に設けられた橋脚の周囲に設置され、洗掘を防止する護床工であって、
前記河川の幅方向および水流方向に連結された鋼矢板で形成され、
連結された前記鋼矢板の上端部にコンクリート板が取り付けられていることを特徴とする、護床工。

【請求項2】

連結された前記鋼矢板のうち、隣接しない一部の鋼矢板の上端がそれ以外の鋼矢板の上端よりも高い位置に打設されており、
前記コンクリート板は、下面に窪みが設けられ、
前記窪みに前記一部の鋼矢板の上端がはめ込まれていることを特徴とする、請求項１に記載の護床工。

【請求項3】

連結された前記鋼矢板が、前記橋脚に対して前記河川の上流側と下流側とに打設されていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の護床工。

【請求項4】

前記河川の幅方向の前記橋脚の寸法をＤ（ｍｍ）としたとき、河川の水流による最大洗掘深さＺｓ（ｍｍ）、前記橋脚の洗掘に影響する水流の範囲を前記橋脚からの最大距離で表す洗掘範囲Ｌ（ｍｍ）は、それぞれ
Ｚｓ＝１．４５Ｄ
Ｌ＝Ｚｓ／tanθ，θ＝３０°
で求められ、
前記鋼矢板は、前記洗掘範囲内に、前記最大洗掘深さまで設置されていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の護床工。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、橋脚を保護し洗掘を防止する護床工に関する。

【背景技術】

【0002】

河川に設置された鉄道橋や道路橋等の橋脚において、河川の水流による洗掘を防止するために、橋脚の周囲の河床部に護床工が設置されている。殊に近年は豪雨の規模が拡大しており、洪水による激流から洗掘を防止することが求められている。

【0003】

従来、河川に設置された橋脚の洗掘防止対策として、例えば特許文献１等に開示されているように、橋脚の周囲の河床部にコンクリートブロックを敷き詰めた護床工が広く施工されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－８１２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、コンクリートブロックは重量が大きく、殊に山間部の鉄道橋など、狭隘な場所に設置する場合には、設置場所までの運搬や設置作業が困難であったり、大がかりな作業となり大きな負担が生じるという問題点がある。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、橋脚の河床部の洗掘を効果的に防止することができ、且つ、設置現場までの運搬や設置作業が簡易な護床工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】

【0007】

上記問題を解決するため、本発明は、河川に設けられた橋脚の周囲に設置され、洗掘を防止する護床工であって、前記河川の幅方向および水流方向に連結された鋼矢板で形成され、連結された前記鋼矢板の上端部にコンクリート板が取り付けられていることを特徴としている。

【0008】

連結された前記鋼矢板のうち、隣接しない一部の鋼矢板の上端がそれ以外の鋼矢板の上端よりも高い位置に打設されており、前記コンクリート板は、下面に窪みが設けられ、前記窪みに前記一部の鋼矢板の上端がはめ込まれてもよい。

【0009】

連結された前記鋼矢板が、前記橋脚に対して前記河川の上流側と下流側とに打設されてもよい。

【0010】

また、前記河川の幅方向の前記橋脚の寸法をＤ（ｍｍ）としたとき、河川の水流による最大洗掘深さＺｓ（ｍｍ）、前記橋脚の洗掘に影響する水流の範囲を前記橋脚からの最大距離で表す洗掘範囲Ｌ（ｍｍ）は、それぞれ
Ｚｓ＝１．４５Ｄ
Ｌ＝Ｚｓ／tanθ，θ＝３０°
で求められ、前記鋼矢板は、前記洗掘範囲内に、前記最大洗掘深さまで設置されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、橋脚の河床部の洗掘を効果的に防止することができるとともに、運搬や設置が簡易な護床工を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態の一例を示す平面図である。

【図2】図１の側面図である。

【図3】水流が洗掘に影響する範囲を説明する平面図である。

【図4】水流が洗掘に影響する範囲を説明する側面図である。

【図5】水流が洗掘に影響する範囲を説明する正面図である。

【図6】護床工の設置例を示す平面図である。

【図7】護床工の設置例を示す側面図である。

【図8】コンクリート板と鋼矢板との取り付け例を示す図であり、（ａ）はコンクリート板の下面図、（ｂ）は鋼矢板を（ａ）のコンクリート板にはめ込んだ状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0014】

図１および図２は、本発明の実施形態の一例を示し、図１は上方から見た図、図２は側方から見た図である。

【0015】

本発明の実施形態にかかる護床工１は、鋼矢板１１を連結して構成され、河川に設置された鉄道橋や道路橋等の橋脚２の直接基礎２１の周囲、殊に河川の上流側および下流側等、水流が洗掘に影響することが想定される位置に設置される。直接基礎２１が構築されている場所は、通常、河床３から基盤面４までがあまり深くなく、また堅固な基盤面４は洗掘されにくい。そのため、護床工１は、河床３から基盤面４までの深さに設ければよいので、護床工１を形成する鋼矢板は、それほど長尺のものは必要がなく、数ｍ程度の長さとされる。

【0016】

本実施形態では、護床工１は、図１に示すように、鋼矢板１１を、河川の幅方向Ｘおよび水流方向Ｙの二方向に、格子状に連結して形成される。このように鋼矢板１１を水流方向Ｙにも連結して設けることにより、河川の水流に抵抗できる剛性を確保できる。なお、水流に抵抗する剛性を得ることができれば、連結構造は格子状に限らず、例えばハニカム状に連結してもよい。

【0017】

護床工１は、上記のように鋼矢板１１を格子状に連結して打設するだけでもよいが、鋼矢板１１の上端部に、適宜厚さのコンクリート板１２を取り付けてもよい。これにより、鋼矢板１１同士の隙間を埋め、隙間から洗掘されるのを防止することができ、さらに水流による鋼矢板１１の流出を防ぐことができる。コンクリート板１２は、例えば、下面側に鋼矢板１１をはめ込むための窪みまたは溝を設けておくことで、鋼矢板１１の上端部に載置した際に、窪みまたは溝に鋼矢板１１の上端部がはめ込まれ、鋼矢板１１と一体化させることができる。なお、鋼矢板１１の上端部に取り付ける部材としては、コンクリートが好適であるが、水よりも比重が大きく、水流に対して十分な抵抗力を発揮できるものであれば、コンクリート以外の材質でもよい。

【0018】

以上のように形成された護床工１は、橋脚２に対して河川の上流側に設けられ、下流側にも設けることが好ましい。河川の水流に対して平行方向となる橋脚の側方には、設けた方が洗掘防止効果は高くなるが、無くても構わない。

【0019】

図３～図５は、河川の水流が洗掘に影響すると考えられる範囲を示す図である。図３は平面図、図４は側面図、図５は正面図であり、河川の水流方向は図３および図４に示す通りである。河川の幅方向すなわち水流に対して垂直方向となる橋脚２の幅をＤ（ｍｍ）、河床からの最大洗掘深さをＺｓ（ｍｍ）、洗掘範囲（橋脚２の洗掘に影響する水流の範囲の、橋脚２の側面からの最大距離）をＬ（ｍｍ）としたとき、
Ｚｓ＝１．４５Ｄ
Ｌ＝Ｚｓ／tanθ，一般にθ＝３０°
と想定することができる。したがって、護床工１は、最大洗掘深さＺｓまでの深さ、且つ、洗掘範囲Ｌまでの範囲に設けることが好ましい。

【0020】

図６は、上記計算によって求めた洗掘範囲Ｌに基づく護床工１の設置例を示す平面図であり、図７は最大洗掘深さＺｓに基づく護床工１の設置例を示す側面図である。本実施形態では、護床工１は、洗掘範囲Ｌのうち、橋脚２に対して河川の水流の上流側および下流側に、それぞれ鋼矢板１１を格子状に連結して設けられている。橋脚２の側方については、護床工１を設けた方が洗掘防止効果が向上するが、無くても構わない。

【0021】

なお、橋脚２のスパンと橋脚２の径との関係にもよるが、各橋脚２の周囲に設ける護床工１同士は、連続してもよいし、橋脚２毎に護床工１が分離していてもよい。護床工１を橋脚２同士の間に連続して形成した場合には、構造上は強固な構造物となるが、洗掘防止の観点からは、洗掘範囲Ｌの範囲外には護床工１を設けなくてもよい。

【0022】

以下、本発明の実施形態にかかる護床工１の施工手順の例について説明する。

【0023】

対象とする橋脚２の最大洗掘深さＺｓまで打設可能な長さの鋼矢板１１を施工場所まで運搬し、橋脚２の周囲の洗掘範囲に打設する。鋼矢板１１の打設は、通常鋼矢板を地中へ圧入する際に用いられる一般の杭圧入機等によって行えばよい。鋼矢板１１は、洗掘範囲内において、河川の幅方向および水流方向に格子状に連結して打設する。鋼矢板１１同士の連結は、通常の鋼矢板の連結方法と同様、セクション部で連結すればよい。

【0024】

そして、連結された鋼矢板１１の上端部に、コンクリート板１２を取り付ける。コンクリート板１２は、平面部の面積が、連結された複数の鋼矢板１１の適宜範囲を覆うサイズであり、下面側に、例えば図８（ａ）に示すように、１体の鋼矢板１１の断面の外周よりも少し大きい窪み１３を設けておく。一方、打設される鋼矢板１１のうち、上端部をコンクリート板１２の窪み１３にはめ込む鋼矢板１１ａを、コンクリート板１２の面積に応じて、隣接しないように適宜間隔で選択し、選択された鋼矢板１１ａは、他の鋼矢板１１よりも、上端の位置がコンクリート板１２の窪み１３の深さと略同程度、例えば３０ｃｍ程度高くなるように打設する。そして、上端が高く打設された鋼矢板１１ａの上端部の位置と、コンクリート板１２の窪み１３の位置とを合わせてコンクリート板１２を載置し、図８（ｂ）に示すように、コンクリート板１２を鋼矢板１１ａの上端部にはめ込む。これにより、鋼矢板１１同士を連結したままで、打設後の全ての鋼矢板１１の上端部にコンクリート板１２を取り付けることができる。

【0025】

本発明は、橋脚２自体の構造を補強するものではなく、洗掘防止のために設置するものである。したがって、鋼矢板１１を橋脚２に連結する必要はなく、上記のように、橋脚２の周囲に鋼矢板１１を打設するだけで施工できる。

【0026】

以上のように、例えば洪水の被害が想定される場所の橋脚２において、渇水期に鋼矢板１１を河床部に打設して護床工１を施工しておくことで、橋脚２の基礎部分の洗掘防止を図り、洪水時の橋脚２の転倒等の被害を防ぐことができる。本実施形態では、鋼矢板１１を河川の水流に対して垂直方向および平行方向に配置して格子状に連結することで、流水に対する抵抗力が向上し、十分な洗掘防止効果を発揮することができる。

【0027】

しかも、従来のコンクリートブロック製の護床工に比べて軽量な鋼矢板１１を用いることで、狭隘な山間部等に施工する場合でも、運搬や施工が簡易になり、作業性が向上する。さらに、鋼矢板１１の上端部にコンクリート板１２をはめ込めば、鋼矢板１１同士の隙間からの洗掘を防ぐとともに、軽量な鋼矢板１１が洪水時等に流されるのを防止することができる。

【0028】

なお、護床工１は、通常、水中に設置された橋脚２に対して施工されるが、洪水時に水流の発生が想定される橋台の周囲に設置してもよい。

【0029】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0030】

本発明は、鉄道橋や道路橋の橋脚の洗掘防止対策として有用である。

【符号の説明】

【0031】

１ 護床工
２ 橋脚
３ 河床
４ 基盤面
１１ 鋼矢板
１２ コンクリート板
１３ 窪み

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】