説明

堤体構造物

【課題】急速施工を可能とし、大掛かりな施工や施工機械の必要もなく、また構造計算も可能とする。
【解決手段】立方体若しくは直方体を成す袋体1の中に、土砂などの粒状物5を充満して粒塊ブロック6とする。この粒塊ブロック6を地盤に複数個積み上げて前後左右に並設する。これらを貫通する連結柱7の下部を、地中に埋設してアンカー8とする。連結柱7の上部を、地山のアンカーや補助連結柱16と連結してもよい。袋体1の中に粒状物5を充満するため、簡易な施工機器だけで施工が出来、構造物としても計算が可能である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、落石、雪崩、崩壊土砂などの衝撃を吸収する堤体や、河川の堤体補修に適用可能な堤体構造物に関するものである。
【背景技術】
【0002】
落石、雪崩、崩壊土砂の荷重に抵抗し、これを食い止める土留め壁や、防護壁等が開発されている。これら土留め壁や防護壁には、特開2006−207174号公報に開示されているような、現場に型枠を組み、現場打ちのコンクリートで構築するものや、特開平7−62675号公報にて開示されているようなコンクリートブロックを積み上げるようなもの、或いは堤状に盛土して補強し、抵抗させるもの等、様々な構造が存在する。これらの堤体の課題は次の通りである。
【0003】
(1)これら従来の荷重に抵抗する構造物の共通の問題は、施工期間が長く、緊急性を要する現場への設置には現場には不適なことである。
(2)土嚢を積み上げて堤体を構築するような施工では、ひとつひとつの土嚢の抵抗力を確認することが出来ず、構造物全体の設計計算が出来なかった。
(3)コンクリートブロックを使用する方法であると、クレーンなどの大掛かりな施工機械が必要であった。
(4)補強盛土堤体であると、その盛土の展開や盛土の転圧に各種機器の使用を強いられていた。
【特許文献1】特開2006−207174号公報
【特許文献2】特開平7−62675号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明で解決しようとする課題は、急速施工を可能とすること。更に大型の施工機械の使用を回避して現場での施工の簡略化を図ること。更には、構造物全体の設計計算を可能とする堤体構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この発明にかかる堤体構造物は、
袋体内に粒状物を充満させて予め製作した複数の粒塊ブロックから成り、
縦横に並設した前記粒塊ブロック間を、外力を伝達可能に連結するものである。
また、この発明にかかる他の堤体構造物は、
袋材内に粒状物を充満させて予め製作した複数の粒塊ブロックと、
縦横に並設した前記複数の粒塊ブロック間を貫通して連結した連結柱とにより構成するものである。
前記した連結柱の下部を、地中に貫入することもある。
前記した連結柱の端部を緊張して定着することもある。
更に、連結柱の粒塊ブロックの上部から突出した一部を支柱として使用して、防護柵を構築することもある。
或いは、複数の粒塊ブロックに補助連結柱を貫入し、
支柱を兼ねた連結柱と補助連結柱の間を、控ロープで接続することもある。
更には、複数の粒塊ブロックを上下に貫通する連結柱の周囲にグラウト材を注入し、
連結柱とその周囲の粒塊ブロックの粒状物との間に、
グラウト材が浸透した粒状物により、筒状の拡張緩衝体を形成することもある。
【発明の効果】
【0006】
この発明に係る落石等の荷重抵抗壁は、以下の効果を得ることができる。
(イ)袋体の中に粒状物を充満して粒塊ブロックとし、これを縦横に並設するため、人力でも施工が行え、急速を要する施工にも対応可能である。
(ロ)人力での施工も可能で、転圧用の機械や、大型クレーン等の施工機械が不要で、クレーン付きのトラックなどで施工に対応できる。
(ハ)袋体の中に粒状物を詰めてこれを拘束することにより、粒状物同士にインターロッキング効果が発生して堤体として定形性が維持でき、粒塊ブロック自体を構造材料として設計計算することが可能である。
(ニ)袋体によって拘束された粒状物が相互に噛み合って、各粒塊ブロックが変形しにくいとともに、内部の粒状物間に生じる摩擦によるエネルギー吸収作用が発揮される。
(ホ)連結柱の上部と連結した控えロープを、地山等へ埋設してアンカーと固定することによって、落石等の荷重への抵抗力を高めることができる。
(ヘ)連結柱の上部を使用して防護柵を形成することによって、別途支柱部材を必要とせず、構成部材数の削減と、支柱立設作業の省略化が可能となる。また、連結分散柱の下部は地中に埋設してあるため、柵が安定し、基礎コンクリートを省略できる。
(ト)連結柱の周囲にグラウト材を注入することにより、連結柱と抵抗体を一体化、及び上下に積み上げた粒塊ブロック同士を一体化して、荷重への強度を高めることができる。
(チ)グラウト材を注入することによって、連結柱の周囲にグラウト材が筒状に硬化した拡張緩衝体が形成されることになり、衝撃を受ける面積が拡張され、衝撃エネルギー吸収性能が向上する。
(リ)また、グラウト材によって粒状物の一部を硬化させることによって、その周りの粒状物との挙動変化を少なくして、エネルギー吸収効率を高めることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
この発明にかかる堤体構造物は、立方体若しくは直方体を成す袋材に土砂などの粒状物を充満し、これを縦横に並設することによって構造計算が可能な壁とするものである。
【実施例1】
【0008】
<a>袋体
図において1は、袋体であって、中に詰める粒状物5の拘束部材である。立方体の形状を成している。袋体1の材質としては、ポリエステル織布製などの袋が採用できる。図2は、その袋体1の一実施例であるが、上面2の三辺がファスナーによって開閉可能となっており、その内部の中心には、袋体1の上下方向に貫通するパイプ3が立設されている。上面2の裏面には、パイプ3に被せて連結可能な繋ぎパイプ4が取付けられている。その他、袋体1の開閉には、袋体1の上面となる織布の縁に、紐をベルトのように通しておき、粒状物5を詰めた後、その紐を引いて上面2となる織布を巾着袋のように絞り、紐を縛って封入することも可能である。袋体1としては、上面を開口した形状のものも採用できる。
【0009】
<b>粒状物
上記した袋材1の中に粒状物5を充満する。粒状物5としては、袋体1に充満した状態で、容易に圧縮崩壊しない粒状の材料が広く採用でき、砕石、土砂、コンクリートガラ、溶融スラグ、など様々な材料が使用できる。その他、各種廃棄物を処理した粒体も広く使用できる。これら粒状物5を袋材1の中に充満して拘束し、立方体の粒塊ブロック6とする。粒塊ブロック6は、現場以外の場所で予め製作してストックしておく。粒塊ブロック6のサイズは一様でなく、様々な異なるサイズのものをストックしておき、現場の状況に応じて適宜サイズのものを選択して使用する。
【0010】
<c>連結柱
連結柱7は、金属製やコンクリート製の様々な材料が使用でき、連結柱7の長さは、複数の粒塊ブロック6を貫通する長さ以上の長さを備えている。連結柱7の下端部は、例えばスクリュー形状のアンカー8となっている。このような連結柱7のアンカー8を地盤に埋設して、地上に突出した連結柱7の中間部から上を起立させる。地中にはグラウト材を注入して定着する。
【0011】
<d>粒塊ブロックの積み上げ
粒塊ブロック6のパイプ3に連結柱7を通して、複数個を積み上げる。或いは、先に粒塊ブロック6を積み上げた後、その後、粒塊ブロック6を貫通するようにして、連結柱7を通し、下部を地中に埋設してもよい。粒塊ブロック6は縦にのみ並べるだけでなく、左右隣り合わせて連続して並べることもあり、その前後に並べることもある。このように積み上げ、並べた粒塊ブロック6によって、堤体構造物Aが構成される。また、粒塊ブロック6は、前後左右に自在に並べることが可能であるとともに、カーブや複雑な曲線やコーナーに対応して自在に並べることが可能である。また、地形表面に凹凸がある場合にも、その凹凸に対応して粒塊ブロック6を設置でき、その施工の自由性は格別なものとなる。上記した上面を開放した形状の袋体1を積み上げた場合は、一番上には上面も密封した粒塊ブロック6を載せて、堤体構造物Aとする。
【0012】
<e>連結柱による一体構造
前記したように、積み上げた粒塊ブロック6は、縦方向に貫通させた連結柱7が複数の粒塊ブロック6をまたがって配置されて一体化がなされる。連結された複数の粒塊ブロック6が個々のブロック6に作用した外力を、全ブロックへ分散伝達可能となることになる。つまりは、堤体構造物Aは、多数の粒塊ブロック6の集合体であるが、全体として擬似一体構造物として機能させることが可能となる。
【0013】
<f>横方向の連結
粒塊ブロック6は、図6〜図8に示すように、隣り合わせた粒塊ブロック6間を貫通させた鋼棒などの連結材18によって一体化させることもある。横或いは前後方向も連結することにより、前記した集合体としての機能は更に向上し、擬似一体構造物としてより良好に機能する。
【0014】
<g>受撃作用
粒塊ブロック6は、その中の粒状物5が袋体1に拘束されているため、粒状物5が互いに摩擦によってインターロッキング効果を生じ、粒塊ブロック6としての定形性を維持する。つまりは、その集合体である堤体構造物Aとしての形状が変わることなく、その形状が維持できる。堤体構造物Aに落石や雪崩などの衝撃が作用したとき、粒状物5が相互に噛み合って、各ブロック6が堅くなる。つまりは衝撃が作用しても容易には変形破壊しない。また、粒塊ブロック6の中に詰めた粒状物5の内部摩擦によって、衝撃エネルギーが吸収でき、大きな衝撃や荷重にも耐え得ることができる。更には、擬似一体構造物となった堤体構造物A自体の重量によって、大きな衝撃や荷重に抵抗する構造物となる。
【0015】
<h>防護柵
連結柱7の、粒塊ブロック6からの突出部分に、金網9を張って、防護柵10とする。図6に示すのは、連結柱7の上部に鋼線などの控えロープ12を連結し、この控えロープ12を地山に形成した孔13内に埋設して、グラウト材14などで固定し、アンカー15とした場合である。尚、この実施例では防護柵10を形成したが、防護柵10を設置せず、粒塊ブロック6を天端まで積み上げて堤体構造物Aとする場合もある。
【実施例2】
【0016】
<i>堤体構造物の他の一体化
以上の実施例1は、連結柱7を使用して複数の粒塊ブロック6を一体化した場合であるが、複数の粒塊ブロック6にベルトをかけて縛り、一体にすることも可能である。或いは、個々の袋体1に予めベルトを取付けておき、隣り合うブロック6間をこのベルトを結ぶことによって連結し、堤体構造物Aとして一体化することもある。
【実施例3】
【0017】
<j>グラウト材の注入
図3は、この発明の他の実施例を示すもので、袋材1のパイプ3として、多数の穴を有する部材、又はグラウトのしみ出る繊維部材を使用し、このパイプ3を通じて、粒塊ブロック6の充填材5にグラウト材11を注入して、連結柱7と粒塊ブロック6を一体化してある。このように、グラウト材11によって連結柱7と粒塊ブロック6の一体化を図ることによって、堤体構造物Aとしての強度が高くなることになる。図4及び図5に示すのは、グラウト材11による粒塊ブロック6内部の具体的作用を表わしたもので、連結柱7の周囲に、グラウト材11が硬化して粒状物5と一体となった筒状の拡張緩衝体Bとも言うべき構造部材が形成される。この拡張緩衝体Bの機能は、縦方向のブロック6間の連結機能を高め、それらブロック6間の一体組織化を図ることができる。
【0018】
<k>拡張緩衝体の機能
拡張緩衝体Bは連結柱7の周りにより太い円柱形状に形成されるため、連結柱7の直径よりもその直径は大きい。言い換えれば、連結柱7の外周の長さよりも、拡張緩衝体Bの外周の長さの方が遥かに長くなる。連結柱7の、その衝撃Fが作用したときの受撃面積S1よりも、拡張緩衝体Bの受撃面積S2の方が大きく、広い面積で衝撃を受け、衝撃を分散して受け止めることになり、緩衝作用を発揮することになる。また、硬度の高い中心の連結柱7から、その周りのグラウト材11によって硬化した緩衝層、更にその周りの未硬化の粒状物5と、中心に行くにつれて衝撃力を受けたときの粒状物5の挙動変化が少なくなっていく。このように粒状物5の挙動変化が少なくなることによって、エネルギーの吸収効果、つまりは緩衝効果を高めた。
【実施例4】
【0019】
<l>抵抗力の向上
図7に示すのは、袋材1として直方体の形状のものを使用し、堤体構造物Aの幅方向の長さを長くして、荷重への抵抗力を高めたものである。また、連結柱7よりも地山寄りに、同じく粒塊ブロック6を上下に貫通する補助連結柱16の下部を地盤に埋設してある。この補助連結柱16の上端と、連結柱7の上端とを鋼線などの控えロープ17によって連結して、ブロックの自重を利用して防護柵10の転倒モーメントに対抗することが可能となる。また、地山へのアンカー設置が不要となる。
【実施例5】
【0020】
<m>隣合う抵抗体の連結
図8〜図10に示すのは、隣り合って並ぶ粒塊ブロック6間に、PC鋼棒などの連結材料18を貫通させ、所望位置にてナットなどを螺合して連結した例である。このように、横方向に並ぶ粒塊ブロック6を連結することによって、抵抗壁A全体の一体化を高め、荷重が一部粒塊ブロック6に作用しても、抵抗壁A全体の強度によって抵抗することになる。
【実施例6】
【0021】
前記図3に示す実施例では、連結柱7の露出部分に鍔状の押え部材19を通し、プレストレス力を与えた状態で、この上にナット20を螺合して定着することが採用している。これにより、上下の粒塊ブロック6の一体化を促進する効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】粒塊ブロックを使用して構築した抵抗壁の斜視図である。
【図2】袋体の斜視図である。
【図3】堤体構造物の中にグラウト材を注入した場合の断面図である。
【図4】グラウト材によって拡張緩衝体を形成した状態の断面図である。
【図5】拡張緩衝体の水平断面図である。
【図6】連結柱の上端を地山のアンカーに連結した状態の断面図である。
【図7】連結柱の地山側に補助連結柱を配した状態の断面図である。
【図8】隣り合う抵抗体に連結材料を貫通した状態の正面図である。
【図9】連結材料を貫通させた状態の断面図である。
【図10】連結材料を貫通させた状態の断面図である。
【符号の説明】
【0023】
A:堤体構造物
B:拡張緩衝体
1:袋体
2:上面
3:パイプ
4:繋ぎパイプ
5:粒状物
6:粒塊ブロック
7:連結柱
8:アンカー
9:金網
10:防護柵
11:グラウト材
12:控えロープ
13:孔
14:グラウト材
15:アンカー
16:補助連結
17:控えロープ
18:連結材料
19:押え部材
20:ナット

【特許請求の範囲】
【請求項1】
袋体内に粒状物を充満させて予め製作した複数の粒塊ブロックから成り、
縦横に並設した前記粒塊ブロック間を、外力を伝達可能に連結した
堤体構造物。
【請求項2】
袋材内に粒状物を充満させて予め製作した複数の粒塊ブロックと、
縦横に並設した前記複数の粒塊ブロック間を貫通して連結した連結柱とによって構成した
堤体構造物。
【請求項3】
連結柱の下部を、地中に貫入したことを特徴とする請求項2記載の堤体構造物。
【請求項4】
連結柱の端部を緊張して定着したことを特徴とする請求項2記載の堤体構造物。
【請求項5】
連結柱の粒塊ブロックの上部から突出した一部を支柱として使用して、防護柵を構築したことを特徴とする請求項2記載の堤体構造物。
【請求項6】
複数の粒塊ブロックに補助連結柱を貫入し、
支柱を兼ねた連結柱と補助連結柱の間を、控ロープで接続したことを特徴とする請求項5記載の堤体構造物。
【請求項7】
複数の粒塊ブロックを上下に貫通する連結柱の周囲にグラウト材を注入し、
連結柱とその周囲の粒塊ブロックの粒状物との間に、
グラウト材が浸透した粒状物により、筒状の拡張緩衝体を形成したことを特徴とする請求項2記載の堤体構造物。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2008−121264(P2008−121264A)
【公開日】平成20年5月29日(2008.5.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−305786(P2006−305786)
【出願日】平成18年11月10日(2006.11.10)
【出願人】(398054845)株式会社プロテックエンジニアリング (42)
【出願人】(000201490)前田工繊株式会社 (118)
【Fターム(参考)】