JP7239209B1 - 護岸構造及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜を有する河川等の法面を保護する護岸構造として使用しても、栗石等の自然石などからなる河床のような自然の環境と同様の生態環境を維持できる護岸構造及びその形成方法を提供する。【解決手段】樹脂からなる複数の帯部材３ｂを所定間隔毎に接合し、帯部材３ｂの非接合部位が互いに離間することによって形成される複数のセル３ａを有する略矩形状のセル構造体３と、複数のセル３ａに充填される充填物６と、を備えたセル構造ユニット４を複数有する河川を対象とした護岸構造１であって、少なくとも、低水敷領域における護岸構造１は、セル３ａの上方が開放された開放部３ｅを有し、セル３ａ内の充填物６が外部に露出しており、充填物６は低水敷領域にある複数の自然石、粒度調整された砕石、若しくは割栗石が用いられる。【選択図】図６

Description

本発明は、傾斜を有する河川等の法面を保護する護岸構造及びその形成方法に関する。

従来、河川等の法面を保護する護岸構造として、樹脂からなる複数の帯部材を所定間隔毎に接合し、前記帯部材の非接合部位が互いに離間することによって形成される複数のセルを有するセル構造体と、前記複数のセルに充填される石材と、を備えるセル構造ユニットを法面に複数敷設されるものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－７９６４６号公報（第３－５頁、図１－図３）

しかしながら、特許文献１の護岸構造においては、セル内の石材等の充填物の流出を防ぎ、セル構造体のセル形状を維持するために、セル構造体を網状部材により覆っているので、河川護岸などにおいて常に水が有る低水敷護岸においては、魚等の生物が入り込みにくく生息しにくいものとなり、大型の砂利や栗石（単粒の自然石）からなる河床のような自然の環境とは大きく異なった環境となるものであって、自然の環境と同様の生態環境を維持することが難しいという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、傾斜を有する河川等の法面を保護する護岸構造として使用しても、栗石等の自然石などからなる河床のような自然の環境と同様の生態環境を維持できる護岸構造及びその形成方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の護岸構造は、
樹脂からなる複数の帯部材を所定間隔毎に接合し、前記帯部材の非接合部位が互いに離間することによって形成される複数のセルを有する略矩形状のセル構造体と、前記複数のセルに充填される充填物と、を備えたセル構造ユニットを複数有する河川を対象とした護岸構造であって、
少なくとも、低水敷領域における護岸構造は、前記セルの上方が開放された開放部を有し、前記セル内の充填物が外部に露出しており、前記充填物は低水敷領域にある複数の自然石、粒度調整された砕石、若しくは割栗石が用いられることを特徴としている。
この特徴によれば、大型の砂利や栗石（単粒の自然石）などからなる河床のような自然の環境と同様の生態環境を維持できる護岸構造となるので、魚等の水生生物が入り込みやすく、生息しやすい環境を作ることができる。

前記セル内に充填される充填物は、前記セルの高さの略１／３の平均粒径であることを特徴としている。
この特徴によれば、充填される自然石の間に隙間を多く形成できるので、エビ、カニ、魚等の水生生物が入り込みやすい、河床のような自然の環境と同様の生態環境の護岸を作ることができる。また、自然石の粒径が揃っているので、充填時に法面に押し込まれた自然石が該法面に均等に食い込み、アンカー効果（セル構造体が法面に固定される効果）を奏することができる。

前記セル内に充填される充填物は、平均粒径が略１０ｃｍ又は略７ｃｍであることを特徴としている。
この特徴によれば、高さ３０ｃｍ又は２０ｃｍの汎用性の高いセル構造体を採用できるため、材料コストを抑制することができる。

前記セル内に充填される充填物は、一つのセル内（底面積Ａｃｍ^２・高さＺｃｍ）に平均個数が略２７Ａ／Ｚ^２個±１０％で充填されていることを特徴としている。
この特徴によれば、セルの大きさに対して、小粒の砂利や小石ではなく、適度な大きさ栗石などの自然石が選択されるので、自然石の間に形成された隙間に魚等の水生生物が入り込みやすい、河床のような自然の環境と同様の生態環境を作ることができる。また、自然石などの粒径が揃っているので、充填時に法面に押し込まれた自然石などが該法面に均等に食い込み、アンカー効果（セル構造体が法面に固定される効果）を奏することができる。

本発明の護岸構造の形成方法は、
河川等の法面を整形する第１工程と、
樹脂からなる複数の帯部材を所定間隔毎に接合し、前記帯部材の非接合部位が互いに離間することによって形成される複数のセルを有する略矩形状のセル構造体を、前記法面に固定する第２工程と、
前記セル構造体の前記セルの上端まで河川等の低水敷領域にある自然石、粒度調整された砕石、若しくは割栗石を充填する第３工程と、
前記セル構造体の前記セル内に充填されている前記充填物を上方から転圧する第４工程と、を有することを特徴としている。
この特徴によれば、セル内に充填されている河川等の低水敷領域にある自然石などの充填物を上方から転圧するので、充填時に法面に押し込まれた充填物が該法面に均等に食い込み、アンカー効果（セル構造体が法面に固定される効果）を奏することができる。

本発明に係る護岸構造の構成を示す断面図である。 セル構造体を示す斜視図である。 セル構造体の一部拡大図である。 セル構造体の敷設工程を示す説明図である。 セル構造体の連結についての説明図である。 セル内の石材の充填の様子を示す説明図である。 セル内の石材の充填個数を導くための模式図である。

本発明に係る護岸構造を実施するための形態を図１から図７を参照して説明する。

護岸構造１は、本実施例では河川に適用され、護岸対象となる法面２の表面が河川の流勢によって浸食されないように、当該法面２を保護するものである。図１及び図２に示されるように、護岸構造１は、複数のセル３ａを有する略矩形状のセル構造体３と、該複数のセル３ａの各々に充填される充填物としての石材６と、を備え、セル構造体３を法面２に敷設し、該セル構造体３のセル３ａに石材６を充填して構成されるセル構造ユニット４を法面２に複数敷設して構築される。以下、護岸構造１を構成するセル構造体３、石材６について説明する。

図２及び図３に示すように、セル構造体３は、耐候性、耐水性、耐久性に優れ、可撓性を有する高密度ポリエチレン等の合成樹脂で形成された複数枚の略帯状をなす帯部材３ｂにより構成されている。これらの帯部材３ｂがその幅方向が垂直を向くように配置されており、互いに帯部材３ｂが積層配置された状態で、その長手方向の所定間隔毎に接合されている。この接合部位は、圧力を加えながら溶着（若しくは圧着）された接合部３ｃとなっている。

セル構造体３は、製造時には、隣接する帯部材３ｂが積層された状態で、例えば、横幅361ｃｍ、縦幅15ｃｍのサイズに折り畳まれている。セル構造体３を使用のために前後方向に広げ展開すると、帯部材３ｂ同士の非接合部位が互いに離間されることで充填物としての石材６を拘束するためのセル３ａが形成される。そして、このセル３ａは、縦・横それぞれ所定列数の千鳥状または接合部３ｃに余剰の幅があればハニカム状に配置され、このセル３ａの各々に、石材６が充填される。石材６を十分に充填できるセル構造体３の左右方向の標準展開幅は、例えば、横幅220～280ｃｍであり、下方に展開するときの最小展開時の左右方向の横幅が280ｃｍであり、さらに下方に展開し、セル３ａの菱形の形状が正方形に近くなる展開時の左右方向の横幅が220ｃｍとなるまで展開することができる。このように、下方への展開の程度による左右方向の横幅のサイズによって、セル３ａの形状、すなわち石材６の充填容量が異なってくる。また、セル構造体３は、可撓性を有するので巻回してコンパクトにまとめた状態で搬送できるとともに、施工現場の状況に適した長さに切断することもできる。

図２及び図３に示されるように、このセル構造体３の帯部材３ｂには、高さ方向及び左右幅方向に複数列配列された複数の小さな貫通孔３ｄ（例えば、φ0.9～1ｃｍ）が全てのセル３ａのそれぞれに形成されている。よって、千鳥状に配列されて互いに隣接するセル３ａ同士がこれら複数の貫通孔３ｄにより連通されているので、セル３ａ内において高さ方向の全体に亘って通水性を有し、すなわち河川の水流が行き亘る。本発明の護岸構造は、常に水が有る河川等の低水敷領域における護岸構造を想定しているので、隣接するセル３ａ同士が貫通孔３ｄにより連通していることにより、各セル３ａ内の水が滞留することがなく、流勢が抑えられた状態であっても、河川と同様に常に新鮮な水が供給され、魚等の水生生物が入り込みやすい、河床のような自然の環境と同様の生態環境の護岸を作ることができる。

セル構造体３のセル３ａに充填される石材６は、本発明では河床のような自然の環境にある栗石等の自然石若しくは人工的に粒度調整された砕石や割栗石（例えば、平均粒径略１０ｃｍ又は７ｃｍ）から構成される。従来では、石材を業者から購入して、セル構造体の敷設施工現場まで運搬して、セル構造体の施工工事を行っていたが、本発明においては、自然石を現場で調達する場合、石材を業者から購入する必要がなく、また石材を現場まで運搬する必要がないことから、コストを大幅に低減させることができる。なお、現場で調達する自然石は、当該河川敷において集めた適度な大きさの石を篩にかけて選別し、用意されたものである。セル構造体３のセル３ａに充填される石材６の平均粒径は、流速、法面の傾斜等の条件により決定されるが、具体的には、洪水時の代表流速Ｖ_０に対して流出しないように安定した状態を保つことができる程度の大きさが必要であり、例えば、水深が２ｍ、法面の勾配が１：２、洪水時の代表流速Ｖ_０が４ｍ／ｓの場合を例にとると、平均粒径が12ｃｍ程度の石材６であれば、安定した状態を保つことができる。また、該石材６を収納するセル３ａの容積、すなわち、底面積（Ａ）、深さ（Ｚ）は、充填される石材６の平均粒径に応じて、セル３ａ内で石材６が安定して収納されるのに支障のないように決定される。

特に、常に水が有る低水敷護岸においては、流勢によって石材６がセル３ａ内において移動し、セル３ａの底面に接する法面２が崩壊して流出しないよう、石材６が充填された状態におけるセル３ａの高さは石材６の平均粒径（Ｄ）の３ 倍程度を確保するものとする。例えば、表１に示すように、平均粒径が１０ｃｍ程度の石材６であれば、セル３ａの高さは３０ｃｍ程度必要である。又は平均粒径が７ｃｍ程度の石材６であれば、セル３ａの高さは２０ｃｍ程度必要である。

このように、セル３ａ内に充填される石材６の平均粒径が略１０ｃｍ又は略７ｃｍであることで、高さ３０ｃｍ又は２０ｃｍの汎用性の高いセル構造体を採用できるため、材料コストを抑制することができる。

図６には、セル３ａ内にセル３ａの高さの１／３程度の平均粒径を有する石材６が充填されている様子を示しているが、粒径が大きい様々な形状の石材６でセル３ａ内が充填されることにより、各々の石材６の間に大きな隙間が形成される。ちなみに、図７を用いて模式的にセル３ａ’内に充填される石材６’の個数を説明すると、セル３ａ’の大きさを縦20ｃｍ、横30ｃｍ、高さ30ｃｍの直方体と仮定し、セル３ａ’内に充填される石材６’の粒径を10ｃｍの球体であると仮定すれば、図７に示されるようにセルの底面（底面積600ｃｍ^２）に敷き詰められる石材６’の個数は６個であり、セル３ａ’の高さは石材６’の粒径の３倍なので、セル３ａ’内（容積18,000ｃｍ^３）には粒径10ｃｍの石材６’が１８個充填されることとなる。

これを一般化して説明すると、一つのセル内（底面積Ａｃｍ^２・高さＺｃｍ）に、平均粒径（Ｄｃｍ）の石材６を充填する場合に、セル３ａの底面（Ａｃｍ^２）に敷かれる石材６は１個あたり、占有する面積は最大Ｄ^２ｃｍ^２であり、底面の１段目に敷かれる石材６の平均個数はＡ／Ｄ^２個である。またセル３ａ内に石材６を充填させるには（Ｚ／Ｄ）段必要であることから、セル３ａ内に充填される石材６の平均個数は、（Ａ／Ｄ^２）×（Ｚ／Ｄ）＝ＡＺ／Ｄ^３個となる。ここで、セル３ａの高さ（Ｚ）が石材６の平均粒径（Ｄ）の３ 倍だとすれば、Ｄ＝Ｚ／３なので、セル３ａ内に充填される石材６の平均個数は、２７Ａ／Ｚ^２個となる。実際には、石材６の形状は様々であることから、セル３ａ内に充填される石材６の平均個数は、略２７Ａ／Ｚ^２個±１０％程度となるものと考えられる。セル３ａ内に充填される石材６の平均粒径をセル３ａの高さの１／３程度とすることにより、セルの大きさに対して、小粒の砂利や小石ではなく、適度な大きさの栗石等の自然石が選択される（図６参照）ので、石材６の間に形成された隙間Ｃに魚等の生物が入り込みやすい、河床のような自然の環境と同様の生態環境の護岸を作ることができる。また、セル３ａへの充填時に法面２に押し込まれた石材６が該法面２に食い込み、アンカー効果（セル構造体が法面に固定される効果）を奏することができる。

セル構造体３は、樹脂からなる複数の帯部材３ｂを所定間隔毎に接合し、前記帯部材３ｂの非接合部位を互いに離間させて形成されるもので、前記帯部材３ｂの非接合部位の離間度合いでセル３ａの形状を自由に変えることができる。そのため、河川、池、湖沼またはダム等の１：１．５程度の比較的急な勾配を有する法面を保護する護岸構造として使用する場合には、法面の傾斜の影響や流水及び流下物等の外力により、セル構造体３のセル３ａの形状が変化してしまうことがある。すなわち、セル構造体３のセル３ａは圧縮力を受けても、セル３ａ内の石材６同士が互いに接触して圧縮力を保持できるので、セル３ａの形状は安定して維持できる。しかし、セル３ａが大きな引張力を受けると、セル３ａの変形により、セル３ａ内の石材６の間に隙間が生じて、石材６が動いてしまいセル３ａの形状は保持できなくなる。最悪の場合は、セル構造体３のめくれが生じてしまうおそれがある。

そこで、前出の特許文献１の護岸構造においては、セル内の石材等の充填物の流出を防ぎ、セル構造体のセル形状を維持するために、セル構造体を網状部材により覆っていた。しかしながら、網状部材は小石や砂利等の粒径の小さい充填物の流出を抑えるため、細かい網目からなっていたので、河川護岸などにおいて常に水が有る低水敷護岸においては、魚等の水生生物が入り込みにくく生息しにくいものとなっていた。これは、栗石等の自然石からなる河床のような自然の環境とは大きく異なった環境となるものであって、自然の環境と同様の生態環境を維持することが難しく、自然環境との調和が取れた川づくりという観点では、環境保全効果が損なわれていた。

そこで、本発明は、従来ではセル構造体を覆っていた網状部材を取り外し、セル構造体３の上端に開放部３ｅを形成することにより、セル３ａ内に充填する充填物としての石材６を露出させ、河川の魚やザリガニ等の水生生物が開放部３ｅからセル３ａの内部に入り、更に石材６間の比較的大きな隙間Ｃに入り込みやすくするとともに、該充填物として河川等の低水敷領域にある自然石や粒度調整された砕石、割栗石などを用いることにより、栗石等の自然石からなる河床のような自然の環境と同様の生態環境を維持できる護岸構造となるので、水生生物が生息しやすい環境を作ることができる。また、セル３ａ内に充填する充填物として、護岸対象となる法面２近傍の河川等にある栗石等の自然石を用いる場合、充填物の材料費、運搬費を大幅に削減し、施工コストを抑制することができる。

特に、各セル３ａの内部は、帯部材３ｂ及び石材６で周囲が覆われているため、河川の流勢の影響を受けることがなく安定しており、且つ各セル３ａに形成された貫通孔３ｄを介し河川側と連通しているのでセル３ａ内は水中の酸素に常に富み、また水生生物を捕食する大型の鳥や魚等の外敵からも守られるため、セル３ａ内の石材６間の隙間Ｃが水生生物の棲み処として適している。

また、本発明のセル構造ユニット４は、セル構造体３の内部に栗石等の自然石からなる石材６を充填する構成であるため、従来のようにコンクリート構造物を用いた護岸構造を不要としている。このようにすることで、コンクリートの製造に伴うセメント等の材料や電力を大幅に削減するとともに、二酸化炭素の排出を大幅に抑制し、すなわち脱炭素化を達成することができる。

ここで、セル構造体３と石材６を備える本発明に係る護岸構造１の構成について図４～６に基づいて説明する。なお、図４には、説明のため護岸構造１の設置工程（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）が同時に連続して進行するように記載しているが、これに限らず、先ず法面２の全体に亘り工程（Ａ）を完了し、その後に工程（Ｂ）を完了し、更にその後に順次工程（Ｃ）、工程（Ｄ）を行うようにしてもよい。

図４の工程（Ａ）では、まず、セル構造ユニット４を敷設する対象となる法面２の凹凸を整形して平らに均す。そして、法面２のサイズ（幅寸法×延長寸法）に合わせて、必要とするセル構造体３の数を決め、セル構造体３の展開幅（セルピッチ）を決める。前述したように、セル構造体３の左右方向の標準展開幅は、例えば、220～280ｃｍであり、展開幅によって、セル３ａの形状が異なってくる。そして、法面２にセル構造体３を支持するためのアンカー８（図１、４参照）を所定本数打設するが、まず、決められた展開幅（セルピッチ）に展開された法面２の最上部である施工始点部（１枚目セル）の天端部の各セル３ａ位置に、アンカー８を仮打ちする。なお、アンカー８の本数は、法面２に配置される石材６等が法面２を滑落する荷重を保持できるように決定される。

次に、図４の工程（Ｂ）では、セル構造体３の天端部の各セル３ａを仮打ちしたアンカー８にはめ込み固定して、法面２の傾斜に沿ってセル構造体３を下方に展開する。そして、図４の工程（Ｃ）において、セル構造体３の法尻部の各セル３ａをアンカー８で止める。また、セル構造体３の中間部にも、決められた密度でアンカー８を法面２に打設し、セル３ａを法面２に固定する。なお、アンカー８の本数は、法面２に配置される石材６等が法面２を滑落する荷重を保持できるように決定される。法面２の勾配が大きく荷重が大きくかかるものであれば、セル構造体３に対して密な状態のアンカーを打設する。また、法面２の勾配が小さくかかる荷重が小さいものであれば、セル構造体３に対して疎な状態のアンカーを打設する。最後に、セル構造体３の天端部に仮打ちしたアンカー８を打設する（最初のセル構造体３の施工終了）。さらに、図４の工程（Ｃ）では、石材６を充填した複数のセル構造体３の隣り合うセル構造体３を、ステープル９を用いて連結して（図５参照）、セル構造ユニット４を完成する。図４、５に示されるように、隣接して配置される複数のセル構造体３のセル構造体外周縁部同士が略一致して配置される場合には、隣接して配置される複数のセル構造体３のセル構造体外周縁部に重なり部３ｇを設け、隣接するセル構造体外周縁部同士の重なり部３ｇを、ステープル９を用いて連結し、隣接するセル構造体３を一体化してセル構造ユニット４を形成する。次に、図４（Ｃ）に示すように、敷設したセル構造体３のセル３ａ内に石材６（平均粒径がセル３ａの高さＺの１／３のサイズのもの）を上端に至るまで充填する。

そして、図４の工程（Ｄ）では、すべてのセル３ａ内に上端まで充填された石材６を、転圧機を用いて上方から転圧し、セル３ａ内に充填された上層部分の石材６の上面を均すとともに、下層部分の石材６の底部６ａを法面２に食い込ませ、上述した工程（Ａ）で整形した法面２に凹部２ａを形成することで、アンカー８に加え、上方から転圧された石材６の底部６ａを利用して、アンカー効果（セル構造体が法面に固定される効果）を高めることができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

たとえば、前記実施例では、常に水が有る河川等の低水敷領域における護岸構造について説明したが、当該低水敷領域に連続する上方の領域には、常時は水に晒されない高水敷領域があり、当該高水敷領域においても、同様に充填物として河川等の低水敷領域にある自然石を用いることができる。この場合は、充填物として自然石のほかに、土砂を加えてもよい。セル３ａ内に石材と土砂の混合物を充填することで、植物の自生を促し、護岸構造１を緑化することができる。さらに、植物の石材と土砂の混合物に植物の種子を蒔けば、早期に護岸構造１を緑化することができる。

１ 護岸構造
２ 法面
２ａ 凹部
３ セル構造体
３ａ セル
３ｂ 帯部材
３ｃ 接合部
３ｅ 開放部
３ｇ 重なり部
４ セル構造ユニット
６ 石材（充填物）
６ａ 底部
８ アンカー
９ ステープル

Claims (4)

1. 樹脂からなる複数の帯部材を所定間隔毎に接合し、前記帯部材の非接合部位が互いに離間することによって形成される複数のセルを有する略矩形状のセル構造体と、前記複数のセルに充填される充填物と、を備えたセル構造ユニットを複数有し、流勢による充填物の飛び出し防止と水生生物を生息させるために河川等の法面に敷設する護岸構造であって、
   前記複数のセルは上方が開放された開放部を有し、前記充填物は、粒径が５ｃｍ以上であって且つ平均粒径が前記セルの高さの略１／３である、現場の低水敷領域にある自然石、粒度調整された砕石、若しくは割栗石が用いられ、前記充填物は、前記セルの前記開放部の上端に到達し外部に露出していることを特徴とする護岸構造。
2. 前記セル内に充填される充填物は、平均粒径が略１０ｃｍ又は略７ｃｍであることを特徴とする請求項１に記載の護岸構造。
3. 前記セル内に充填される充填物は、一つのセル内（底面積Ａｃｍ^２・高さＺｃｍ）に平均個数が略２７Ａ／Ｚ^２個±１０％で充填されていることを特徴とする請求項１または２に記載の護岸構造。
4. 河川等の法面を整形する第１工程と、
   樹脂からなる複数の帯部材を所定間隔毎に接合し、前記帯部材の非接合部位が互いに離間することによって形成される複数の上方が開放されたセルを有する略矩形状のセル構造体を、前記法面に固定する第２工程と、
   前記セル構造体の前記セルに、粒径が５ｃｍ以上であって且つ平均粒径が前記セルの高さの略１／３である、現場の低水敷領域にある自然石、粒度調整された砕石、若しくは割栗石からなる充填物を、前記セルの上端に到達し外部に露出するように充填する第３工程と、
   前記セル構造体の前記セル内に充填されている前記充填物を上方から転圧し、法面に食い込ませる第４工程と、を有することを特徴とする、流勢による充填物の飛び出し防止と水生生物を生息させるために河川等の法面に敷設する護岸構造の形成方法。

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