JP2010168833A

JP2010168833A - 落石等防護柵

Info

Publication number: JP2010168833A
Application number: JP2009013389A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Okayama; 隆宏岡山; Yayoi Hinoki; 弥生檜
Original assignee: Tokyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: JP5144551B2

Abstract

【課題】コンパクトで落石等のエネルギーの吸収効率が高く、しかも強度面、機能面及び施工面、補修面ですぐれた落石等防護柵を提供する。
【解決手段】傾斜面の落石、土砂、雪崩等を防止すべき箇所に沿って間隔をおいて立設された端末支柱と、前記端末支柱間に間隔をおいて立設された複数本の中間支柱と、端末支柱と中間支柱の山側に沿って上下方向に間隔をあけて複数段張設された山側ケーブルと、破断時伸びが山側ケーブルの破断時伸びの４〜９倍を有し、端末支柱と中間支柱の道路側に沿って上下方向に間隔をあけて複数段張設された道路側ケーブルを備え、中間支柱間の道路側ケーブルと山側ケーブルのそれぞれに間隔保持材を取付けている。
【選択図】図１

Description

本発明は道路沿い等に設置されて落石、土砂、雪崩などの衝撃力をロープの破断エネルギー及び伸びエネルギーで吸収する形式の落石等防護柵に関する。

山間地の傾斜面に発生する落石、土砂、雪崩等から道路や家屋を守る手段として、支柱間に複数本の水平状の横ロープを上下に間隔をもって張設し、その張設した横ロープの表面に金網を取り付けて落石、土砂、雪崩を受け止めるようにした防護柵が用いられている。
こうした防護柵は、図７の荷重−伸び曲線に示すように、落石によりケーブルに加わる荷重が破断荷重の１／２以下の場合はケーブルが落石エネルギー（斜線部分）を吸収するが、１／２以上の荷重が加わると支柱を変形させて落石エネルギーを吸収する構造になっている。

また、巨大化する落石エネルギー等に対応するため、端末支柱間の谷側と道路側のそれぞれに横ロープを張設した防護柵が提案されている。
さらに、支柱と横ロープの係留部を、緩衝金具を介して結合した構造とし、山側から落下した落石がロープを直撃した際の張力によるロープと緩衝金具の滑り摩擦抵抗や金具の塑性変形により衝撃エネルギーを減衰吸収させるようにしたものも提案されている。

しかし、端末支柱間の谷側と道路側のそれぞれに横ロープを張設した方式は、落石を受けるロープの破断荷重は増大するが、ロープでのエネルギー吸収量が大きく増加するわけではないので、ロープ端末金具、端末支柱等の大型化を避けられず、工事が大掛かりで工事費が高くなる問題があった。
また、緩衝金具により衝突エネルギーを吸収する方法は、緩衝金具を塑性変形させるので、ロープ端末及び緩衝金具にはロープの破断荷重以上の強度が要求される。ロープの伸び（破断伸びは７％以下）ではエネルギー吸収はそれほど期待できず、緩衝金具及びロープ端末が衝撃エネルギーを直接受けることになるので、やはり端末金具や支柱の大型化は避けられない。

さらに、ロープの伸びにより衝撃エネルギーの吸収量を上げようとすると、支柱間の距離を、例えば３０〜６０ｍといった長スパン化することが必要となる。しかし、長スパンにすると落石発生可能性面積が広がり、落石量も増大するので、ロープ強度も上げる必要があり、ロープ強度増加に合わせたロープ端末金具や支柱の大型化が避けられなくなる。さらに、防護柵全体で衝撃エネルギーを吸収する構造では、部分補修の難度は高くなり、補修費用も嵩むことになる。

特開平８−１３４２５号公報

本発明は前記のような問題点を解消するために創案されたもので、その目的とするところは、コンパクトで落石等のエネルギーの吸収効率が高く、しかも強度面、機能面及び施工面、補修面ですぐれた落石等防護柵を提供することにある。
なお、本発明は、落石防止のほか土砂の落下、雪崩の防止にも用いられ得るので落石等防護柵としている。

上記目的を達成するため本発明の落石等防護柵は、傾斜面の落石、土砂、雪崩等を防止すべき箇所に沿って間隔をおいて立設された端末支柱と、前記端末支柱間に間隔をおいて立設された複数本の中間支柱と、端末支柱と中間支柱の山側に沿って上下方向に間隔をあけて複数段張設された山側ケーブルと、破断時伸びが山側ケーブルの破断時伸びの４〜９倍を有し、端末支柱と中間支柱の道路側に沿って上下方向に間隔をあけて複数段張設された道路側ケーブルを備え、中間支柱間の道路側ケーブルと山側ケーブルのそれぞれに間隔保持材が取り付けられていることを特徴としている。（請求項１）

本発明によれば、端末支柱間とこれらに間隔をおいて立設された複数本の中間支柱山側に沿って上下方向に間隔をあけて複数段山側ケーブルを張設する一方、破断時伸びが山側ケーブルの４倍から９倍のケーブルを道路側として使用し、端末支柱間とこれらに間隔をおいて立設された複数本の中間支柱と道路側に沿って山側に沿って上下方向に間隔をあけて複数段張設し間隔保持材で連結されていることにより、落石の直撃を受けたケーブルの衝撃エネルギーは間隔保持材を経由して他のケーブルに分散され、さらに山側ケーブルはケーブル破断に至る伸びすなわち塑性域での破断までの全てを落石エネルギーの吸収に費やすことができ、道路側ケーブルは、山側ケーブルの破断後の残存落石エネルギーを伸びで吸収することができる。
したがって、暴風雨などでの小規模な小石等の落下（１００ｋｊ以下）、年に数回程度発生する台風時での落石（５００ｋｊ以下）、数年に１度発生する地震などによる岩塊（１０００ｋｊ以下）などの多様な落石形態に1基で対応することができる。

すなわち、通常頻発する小規模な落石（１００ｋｊ以下）に対しては、山側ケーブル単独で対応できるので、メンテナンスフリーが可能となり、大規模な落石（１０００ｋｊ以下）時には、山側ケーブルは破断、道路側ケーブルは塑性変形を伴うエネルギー吸収機能を発揮する。
上記のようにケーブル自体のエネルギー吸収能力が高いため、端末金具や中間支柱として軽量な部材を使用して高い性能を発揮することができ、また、部材の塑性変形は数年に１度程度の大規模災害時なので、通常の維持管理や補修は大幅に軽減でき、コストも安価で済む。

（ａ）は本発明による落石等防護柵の第１実施例示す正面図、（ｂ）は平面図である。（ａ）は本発明の端末支持とロープ端末との連結関係を示す正面図、（ｂ）は平面図である。（ａ）は中間支柱とケーブルの取り合いを示す正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。（ａ）は間隔保持材とケーブルの取り合いを示す正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明の落石等防護柵に衝突した落石の挙動と防護柵の状態変化を示す模式図である。本発明の落石等防護柵の第２実施例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。従来の防護柵（通常のケーブルの安全率を加味したケーブルを使用）の吸収エネルギーを示す線図である。本発明の防護柵（通常ケーブルと伸びの大きいケーブルの併用）の吸収エネルギーを示す線図である。

好適には、道路側ケーブルはケーブル保護材を介して中間支柱に長手方向摺動可能に保持されている。
これによれば、中間支柱に取り付けられた道路側ケーブルは長手方向に摺動可能なので、一箇所の落石が端末支柱間のケーブル全長に確実に伝わり、落石エネルギーの吸収量を高めることができる。
さらに、ケーブル保護材は、両端がラッパ状に開口した半割パイプからなっているので、ケーブルが道路側に伸びたときにケーブル屈曲を防止することができ、スムーズなケーブル伸びが得られる。

山側ケーブルが中間支柱に縁切りして取り付けられている態様を含んでいる。これによれば、山側ケーブルに損傷がある場合は、損傷した中間支柱単位で補修できるので、暴風雨での小規模な小石等の落下（１００ｋｊ以下）による損傷では特に有効である。

好適には、山側ケーブルと道路側のケーブルのいずれか一方に網が張られている。
これによれば、通常頻発する小規模な落石や土砂が上下に張設したケーブルの間をすり抜けて道路上に到達することを防止することができる。また、落石による金網の塑性変形が落石エネルギーの吸収に役立つと同時に上下ロープへの張力伝達にも寄与する。

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１において、ａは道路側(谷側) ｂは山側である。符号1は道路と山側傾斜面との境界に沿って設置された本発明によるハイブリッド型高エネルギー吸収式の落石等防護柵である。
前記落石等防護柵1は、山の傾斜面から落石（土砂、雪崩など）を受け止め阻止すべき箇所に沿って両端部に端末支柱２、２が立設されるとともに、端末支柱２，２間に中間支柱３がほぼ等間隔で立設されており、中間支柱３，３間には、複数本の縦長の間隔保持材６が位置している。

端末支柱２，２の道路側ａには、中間支柱３に支架されつつ端末支柱２，２に伸びの大きいケーブル４Ａが上下方向に複数段掛け渡され、端末支柱２，２の山の斜面に面する山側ｂには、前記ケーブル４Ａよりも伸びの少ないケーブル４Ｂが掛け渡され、中間部分が中間支柱３に保持されている。
端末支柱２，２の道路側ａと山側ｂにそれぞれ上下方向に複数段に張設されたケーブル4Ａ，４Ｂは間隔保持材6に支持されており、また、少なくとも山側ケーブル４Ｂには全面に金網7が張られている。なお、本発明において、「ケーブル」はロープを含む概念である。

端末支柱２は、通常の支柱と同じように単一のＨ形鋼から構成されていてもよいが、頑強な防護柵とすべく、この実施例では、図２のように、道路側ａに左右に間隔をあけて２本の単位支柱２Ａ，２Ａを配すとともに、山側ｂに左右に間隔をあけて２本の単位支柱２Ｂ，２Ｂを配し、それら単位支柱は前後方向を当接させて溶接等により一体化するとともに、左右の単位支柱の道路側面と山側面にそれぞれプレート状の連結部材２１,２１を渡し、溶接などで固定することにより大断面で強度の高いボックス状支柱としている。

この例では、４本の単位支柱２Ａ，２Ｂはたとえば３００mm×３００mm×１０mm×１５mm、長さ４０００mmのＨ形鋼からなり、防食効果を高めるために亜鉛めっきが施されている。また、景観を維持するため、亜鉛めっきの上に樹脂塗装が施されていてもよい。
４本の単位支柱２Ａ，２Ｂは所要長さたとえば１０００mm の下部２１１がモルタルやコンクリートなどのセメント系基礎５０に埋め込まれ、強固に地盤に固定されている。もちろん、地盤が図1の仮想線のようにコンクリート基礎壁を有している場合には、これを利用して下部211が埋設される。なお、単位支柱2Ａ，2ＢはＨ形鋼でなく角鋼管でもよいし、溝形鋼を対向状に溶接したものでもよい。

中間支柱３は、図３のようなたとえば３００mm×３００mm×１０mm×１５mm、長さ４１５０mmのＨ形鋼あるいは図示しないが角鋼管や溝形鋼を対向状に溶接したものからなり、防食効果を高めるために亜鉛めっきが施されている。景観を維持し、さらに防食効果を高めるためにその上に樹脂塗装が施されていてもよい。
中間支柱３は所要長さたとえば１１５０mmの下部３１１がモルタルやコンクリートなどのセメント系基礎５０に埋め込まれることで強固に立設されている。
しかし、これに限らず、前記端末支柱と同じように地盤がコンクリート基礎壁を有している場合には、これを利用して下部３１１が埋設されておよいし、下部にステーつきのプレート金具を設け、これをセメント系基礎にアンカーされたプレート金物（図示せず）に剛結することで立設していてもよい。

図１はケーブル４と端末支柱２，２の連結状況を示しており、図１(ｂ)のように両端の端末支柱２，２間には防護施設の道路側、山側面において複数のケーブル４Ａ，４Ｂが上下に適当な間隔をあけてそれぞれ張設されている。
図２に示されるように、道路側aのケーブル４Ａは、端末支柱2の道路側にある単位支柱２A、２Aを貫通してナットで緊締固定された索端金具１１にターンバックル１０を介して連結されており、山側のケーブル４Ｂも同様に端末支柱２の山側にある単位支柱２Ｂ、２Ｂに端部が固定された索端金具１１にターンバックル１０を介して連結されており、それぞれターンバックル１０の操作により初期張力が加えられるようになっている。

山側に張設されるケーブル４Ｂは、たとえば亜鉛めっきされた構造が７×７、直径１６mm、破断時伸びが６．５％、破断荷重は１６５ｋＮ、吸収エネルギーが１１ｋＮ・ｍのケーブルやロープである。これに対して、道路側に張設されるケーブル４Ａは、破断時伸びが山側ケーブル４Ｂの４〜９倍の特性を有している。
すなわち、道路側ケーブル４Ａは、構成するワイヤの降伏比が０．５〜０．７（降伏点/引っ張り破断荷重）で、かつ、伸びＰが２５％≦Ｐ≦６０％の範囲にコントロールされた吸収エネルギーの大きなロープを用いることが望ましい。伸びの上限を６０％としたのは、これを超える伸びでは必要以上に道路側に落石がはみ出すからであり、下限を２５％としたのはこれ未満だとエネルギー吸収が少なく十分な効果が得られないからである。

道路側ケーブル４Ａの具体例をあげると、構造が３×７、直径１８mm、材質は軟質ステンレス（成分がＣ：0.001%〜0.15%、Ｓｉ：0.01%〜1.5%、Ｍｎ：0.3%〜3.0%、Ｐ：0.05%以下、Ｓ：0.02%以下、Ｃｒ：14.0%〜26.0%、Ｎｉ：6.0%〜22.0%、Ｎ：0.02%以下、残りが実質上Ｆｅ）であり、破断荷重は８４ｋＮ、伸びは５２％、吸収エネルギーは３５ｋＮ・ｍである。
ケーブル４Ａ、４Ｂは景観の効果を高めるため樹脂塗装が施されていてもよい。

図３は中間支柱３に対する道路側ケーブル４Ａと山側ケーブル４Ｂの支架状況を示しており、道路側ケーブル４Ａは中間支柱３に拘束されず、ケーブル保護材８を介して摺動自在に保持されている。これに対し、山側ケーブル４Ｂは、長手方向にみだりに摺動しないように中間支柱３に保持されている。
まず、道路側ケーブル４Ａについては、中間支柱３の道路側フランジ３１ＡにＵ字ボルト３３を挿通するための上下2個の穴がフランジ３２を挟んで左右2箇所設けられており、道路側ケーブル４Ａは前記上下穴の中央に配置するように道路側フランジ３１Ａに沿わされ、その状態で保護材８を被せ、左右2箇所の穴にＵ字ボルト３３を貫挿し、ナットで締結している。

保護材８はステンレス、亜鉛めっき鋼板、プラスチック等から作られていて、半割り管状ないしトラック状をなし、中間領域の内径は道路側ケーブル４Ａの径と同程度若しくは若干太めになっていて、道路側ケーブル４Ａが挿通されている。これで道路側ケーブル４Ａは長手方向に摺動可能となり、道路側ケーブル４Ａの全体が均等に伸びることができ、落石エネルギー吸収効率を高められるのである。そして、保護材８の両端部にはラッパ状の拡径部８０が形成されている。これは、落石で道路側ケーブル４Ａが道路側に伸びて移動するときに、中間支柱３の取り付部でのケーブル４Ａの屈曲による応力集中を緩和し、剪断破壊を防止するためである。

次に、中間支柱３に対する山側ケーブル４Ｂの取り付けは、山側フランジ３１Ｂに前述した道路側フランジ３１Ａと同様にＵ字ボルト３３を挿通する穴を設け、山側ケーブル４Ｂを山側フランジ３１Bに沿って配置し、Ｕ字ボルト３３で直接ケーブル４Ｂを囲み、中間支柱３にナットで締結することで押し付けている。
本発明では上記方法により、道路側ケーブル４Ａが上下１０段、山側ケーブル４Ｂが上下１０段配置してある。ケーブル及び保護材は景観の効果を高めるため樹脂塗装されていてもよい。

前記多段状の道路側ケーブル４Ａと山側ケーブル４Ｂには、隣り合う中間支柱３，３間において、中間支柱の間隔より狭い所定の間隔で間隔保持材6が取り付けられており、こうした間隔保持材６により、多段状の道路側ケーブル４Ａと山側ケーブル４Ｂは上下方向で所定の間隔が保たれるとともに、前後方向で所定の間隔が保たれるように保持される。したがい、落石を受けた一部のケーブルが道路側に変位しようとすると、間隔保持材６を通じて他のケーブルも変位を伴うことになる。
間隔保持材６は図４のように、たとえば１００mm×１００mm×６mm×８mm、長さ３０００mmの２本のＨ形鋼６１，６１を一方のフランジ面同士に間隙をもたせ、他のフランジ面が道路側と山側に面するように縦配置し、対向するフランジ面間の上下方向数箇所たとえば４箇所程度を、連結部材６２たとえば１００mm×１００mm×６mm×８mmのＨ形鋼で溶接により結合したものである。
ケーブル４Ａ，４Ｂの間隔保持材６への取り付けは、間隔保持材６の道路側ａ、山側ｂに面するそれぞれのフランジ面６１Ａ，６１ＢにＵ字ボルト６６を挿通する２個の上下穴をリブを挟んで左右２箇所設けておき、ケーブル４Ａ，４Ｂを上下穴の中央に配置し、左右２箇所の穴にＵ字ボルト６６を貫挿し、ナットで締結する。

そして、少なくとも山側ケーブル４Ｂの全面には、たとえば亜鉛めっきしたワイヤ径４．０mmで５０mm×５０mmに編んだ金網７が結合コイルで取り付けてある。好適には、落石時に間隔保持材６、山側ケーブル４Ｂおよび金網７が連動するように、間隔保持材６とケーブル４Ｂと金網７がＵ字ボルトを介して一体化されている。なお、金網は道路側ケーブル４Ａにも張設されていてもよい。

本実施例の落石防止柵に落石が衝突したときの様子を図５に模式的に示す。図５（ａ）に示すように落石Ｓが中間支柱３，３間の山側ケーブル４Ｂに衝突すると、図５（ｂ）のように山側ケーブル４Ｂと道路側ケーブル４Ａは間隔保持材６により間隔を保って道路側ａに伸び、ケーブルが6.5％程度伸びたときに、図５（ｃ）に示すように山側ケーブル４Ｂは破断する。図８に示すように山側ケーブル４Ｂが破断した時点で一点斜線のエネルギーが吸収される。
山側ケーブル４Ｂの破断後、落石Ｓは道路側ケーブル４Ａに衝突し、図５(ｄ)のように道路側ケーブル４Ａは伸びによりエネルギーを吸収する。道路側ケーブル４Ａが２８％まで伸びた時点で落石が停止したときのエネルギー吸収量は図８に示す斜線である。
本発明では、山側ケーブル４Ｂの破断までの伸びと、道路側ケーブル４Ａの伸びにより落石のエネルギー吸収量が飛躍的に増大するので中間支柱３、端末支柱２の塑性変形を大幅に抑えることが可能になった。

第２の実施例を図６に示す。これは第１実施例に示す防護柵において、端末支柱２，２間に中間支柱３を５ｍ間隔で設置し、道路側ケーブル４Ａについては実施例１と同じようにケーブル保護材８を介して中間支柱３に摺動自在に保持するが、山側ケーブル４Ｂについては、各中間支柱３で縁切りしている。
すなわち、中間支柱３の山側フランジ３１Ｂには帯板状のブラケット７０が溶接されており、山側ケーブル４Ｂの端末には環状に加工したトヨロック端末７２を設け、そのトヨロック端末７２をブラケット７０にシャックル７１を介して連結している。
この実施例は山側ケーブル４Ｂが短尺化するので伸びの絶対量は少なくなり、エネルギー吸収量は減るけれども、ケーブルの取替えなどの補修が容易になるメリットがある。従って、山側ケーブル４Ｂの破断に至らない程度の小規模な落石、土砂災害が多発するような箇所に適した防護柵である。

本発明の防護柵は、落石等のエネルギーが山側ケーブル４Ｂの弾性限度内の小さいときには、ロープのみの性能で伸びを抑えた形でエネルギーを吸収し、落石等のエネルギーが大きく山側ケーブル４Ｂの塑性域になれば、道路側ケーブル4Ａの機能も協働し、エネルギーが吸収される構造であり、山側ケーブル４Ｂが破断に到った後も、道路側ケーブル4Ａの高エネルギー吸収性能により持ち込まれるエネルギーを吸収することができる。山側ケーブル４Ｂは犠牲ロープとして破断までのエネルギー吸収に寄与させることができるので、高エネルギーの吸収が可能である。

そして、通常の落石等を受ける場合は支柱部材の塑性変形は起らないため補修などは必要でなく、台風や大きな地震の後に大きな落石エネルギーを受けたときのみ補修が必要であるから、補修・維持管理の費用がかからない。
そして、伸びが大きく破断荷重が低いロープを道路側に用いることで高い衝撃エネルギーを受けた際に端末部に伝わる反力は従来の柵よりも小さいため、柵の端末部をコンパクトにすることができ、またロープ自体のエネルギー吸収能力が高いため、構成部材として軽量なものを用いることができ、イニシャルコストも低減でき、躯体の大型化を抑止できる。すなわち、価格をあまり上げることなく性能が高くなり、また、メンテナンスの回数の低減も図ることができる。

本発明の落石エネルギーごとの作用効果をまとめると次のとおりであり、本発明は、これらの落石エネルギーによる災害を1種類の柵で対応可能である。
１）100ｋｊ程度の軽微な落石エネルギー：風雨などによる小石・岩の落下：頻発
従来の柵と同様に金網及び山側ケーブルの吸収エネルギーで受け止める。支柱などの柵の塑性変形がないため、補修は不要である。
２)100〜500ｋｊ程度のやや大きい落石エネルギー：台風時などに連続発生する岩塊の落下：年数回
山側ケーブルが塑性変形を始めると、道路側ケーブルの伸びもエネルギー吸収に加担し始める。山側ケーブル、道路側ケーブル、衝突前後のエネルギー差によるエネルギー吸収が働く域である。
３)500〜1000ｋｊの大きい落石エネルギー：大きな地震時に発生する岩塊の落下：通年に1回
山側ケーブルが破断してしまうと、道路側ケーブルの伸びと支柱の塑性変形によりエネルギーを吸収する。

２端末支柱
３中間支柱
４Ａ道路側ケーブル
４Ｂ山側ケーブル
６間隔保持材
７金網
８保護材

Claims

傾斜面の落石、土砂、雪崩等を防止すべき箇所に沿って間隔をおいて立設された端末支柱と、前記端末支柱間に間隔をおいて立設された複数本の中間支柱と、端末支柱と中間支柱の山側に沿って上下方向に間隔をあけて複数段張設された山側ケーブルと、破断時伸びが山側ケーブルの破断時伸びの４〜９倍を有し、端末支柱と中間支柱の道路側に沿って上下方向に間隔をあけて複数段張設された道路側ケーブルを備え、中間支柱間の道路側ケーブルと山側ケーブルのそれぞれに間隔保持材が取り付けられていることを特徴とする落石等防護柵。
道路側ケーブルはケーブル保護材を介して中間支柱に長手方向摺動可能に支架されている請求項１に記載の落石等防護柵。
ケーブル保護材は両端がラッパ状に開口した半割パイプからなっている請求項２に記載の落石等防護柵。
山側ケーブルが中間支柱に縁切りして取り付けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の落石等防護柵。
山側ケーブルと道路側のケーブルのいずれか一方に網が張られている請求項１ないし４のいずれかに記載の落石等防護柵。