JP7421670B1 - 防護柵 - Google Patents

Abstract

【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

Description

特許法第３０条第２項適用 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。

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。

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）

特開２０１７ー１４１５６８号公報（防護柵） 特開２０１９ー１５７３８４号公報（堰堤） 特許第６９９０４７４号公報（防護柵）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、小規模な渓谷に設けられていることが好ましい。

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。

（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。 防護柵が設置された谷を示す斜視図である。 防護柵の一部を示す斜視図である． 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。 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。 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。 柱部の地盤への据え付けを示す斜視図である。 （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。 （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。 （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。

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。

＜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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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

Claims (7)

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。
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。
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。
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。
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。
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。
7. 小規模な渓谷に設けられた請求項１に記載の防護柵。