JP2015048706A - ネット工法による沢状地形の雪崩減勢工柵 - Google Patents

Abstract

【課題】 沢状地形に発生する雪崩は沢等に架設されている橋梁を押し流し、又は道路や河川を埋め尽くす要因となっており、コンクリートダムや鋼製枠組等を設置して対策を図っているが工事費が高く、またポケットの土砂の取り除き等の維持管理が困難なことから、小型で経済的で維持管理の容易な雪崩減勢工柵を提供する。
【課題手段】 沢状のＶ字から成る地形に雪崩の衝撃力、積雪荷重（沈降力）に応じた太さを有するワイヤーロープと金網を張り、両側をアンカーで固定し、中間部に可動式（ヒンジ）の支柱を建てた弾性体から成る断面構造による柵を構成し、流下する沢状地形の雪崩の衝撃力を緩和し、柵背後にポケットを形成して流下してきた雪崩の堆積を収める断面構造からなる雪崩減勢工柵。
【選択図】図１

Description

本発明は沢状のＶ状地形における雪崩流下を防止する雪崩減勢工柵に関する。

雪崩危険区域を図５の様に雪崩発生区Ｊ１、走路Ｊ２、堆積区Ｊ３の３形体に区分すると、これまでの雪崩減勢工柵ｋの設置位置は雪崩が流下し堆積するＪ３の区間に設置して雪崩の勢いを弱める工法として使用されている。

また雪崩が流下する沢状のＶ状地形における走路Ｊ２区間には、沢を流下する土石流対策兼用の工作物としてコンクリートダム形式の断面構造等が設置されてきた。

しかし沢状のＶ状地形の走路区間に設置すると夏期の大雨等により土石流や流木等がコンクリートダム背後に堆積しポケットが埋め尽くされ冬期の雪崩減勢工の役割が減少してしまう。また山間部の沢状のＶ状地形は山林の管理路として、またはモノレールによる木材運搬路として使用している場合が多く、これまでの枠組やコンクリートダム式による減勢工では、管理路や運搬路としては使用困難となり、代行路として減勢工柵の上の斜面に切上して新設する必要があり、工事費が増大する要因となっていた。

そこで本発明は、図１の様にワイヤーロープと金網による減勢工柵を、沢を流れる水面以上に、また木材運搬作業路等に従来の状態で使用できるように下段のワイヤーロープ下に空間を設定した断面構造の減勢工柵を発明した。

参考文献

従来の雪崩減勢工柵の参考図（集落雪崩対策工冶技術指針（案）平成８年２月２８日発行・本編Ｐ７８参照）

これまでは雪崩の走路区間にあたる沢状のＶ状地形には土石流対策兼用の砂防ダムが構築されてきたが、経済的で沢を人路や運搬路として従来通り利用可能な断面構造の雪崩減勢工柵が必要とされている。

このようなことから沢状地形を流下し雪崩減勢工柵に作用する雪崩の衝撃力（水平荷重）や、雪崩減勢工柵が雪崩により埋没した場合の沈降荷重（垂直荷重）の現象に対応可能な断面構造や、沢の流水位や人路、運搬路の必要高さを確保した雪崩減勢工柵が必要とされた。

また雪崩減勢工柵に作用する雪崩の衝撃力や沈降荷重が大きく、ワイヤーロープやアンカーに大きな引張力が発生することから、引張力等の軽減を図る断面構造の検討が必要とされた。

このようなことから横ワイヤーロープの両端をアンカーで支え、柵に作用する雪荷重の軽減を図るために、可動式の支柱を設けた断面構造とし開発した。

沢状地形に設置する雪崩減勢工柵の効果や破損を予防するための手段として、沢状雪崩の現場調査により下記内容が挙げられた。
▲１▼減勢工柵Ａに作用する主な外力は、沢状地形の雪崩による衝撃荷重Ｆ（水平荷重）と柵Ａが雪崩により埋もれた場合に発生する沈降荷重Ｅ（垂直荷重）が挙げられた。柵Ａに作用する単位当たりの衝撃荷重ｆ（ｔ／ｍ^２）は雪崩が発生した走路付近の倒木状況や沢の下流に架設されている道路橋梁のボルトの破断状況、及び従来の衝撃荷重の参考資料により、本箇所の衝撃荷重はｆ≒２ｔ／ｍ^２と推測した。また雪崩の堆積Ｓ２により柵Ａが埋もれた場合にワイヤーロープ１に作用する沈降荷重ｅ（ｔ／ｍ）が想定された。
▲２▼雪崩減勢工柵Ａの設置位置と柵高さＨ２は、図４の様に雪崩が流下する走路区間のＶ字型の沢の勾配θ＜３０°が適しており、沢の勾配θが大きい場合には柵背後に堆積する雪崩量Ｓ１が少なく効果も小さくなることから、雪崩が流下してくる雪崩量を推測し減勢工柵の高さＨ２を設定する必要が有る。なお雪崩の雪質に応じて雪崩の流下速度が減速する動摩擦勾配θが違っており、雪質が柔らかい表層雪崩等は約θ＜１５°、及び雪質が比較的硬い全層雪崩等はθ＜２５°程度で検討する必要がある。
▲３▼減勢工柵Ａの最下段のワイヤーロープの高さＨ１は沢に降積った積雪深や大雨時の水位Ｄ以上とし、また水位の少ない時には山林管理路として使用している場合が多いので下段のワイヤーロープはアンカー４と取り外し取付けが可能断面構造として取付け金具７により接続する。
▲４▼全体の減勢工柵Ａの基数や柵高さＨ２は図４の様に、沢雪崩全体の雪崩量を推測して１基当たりの雪崩量を収める量Ｓ１により算出し決定する。
▲５▼ワイヤーロープ１等からなる横材の材質は弾力性に富み雪崩衝撃荷重を緩和し両端を固定するアンカー基礎等に直接衝撃力が作用しない断面構造の材質とする。
▲６▼金網２の網目は雪崩衝撃力を緩和するため５ｃｍ×５ｃｍ四方以上とし、全層雪崩が主体の沢状地形では５０ｃｍ×５０ｃｍ四方程度とする。
▲７▼弾性体からなるワイヤーロープ１の歪みや弛みを予防する支柱３の材質は剛性体からなり、沢の両岸の斜面に配置し、沢の流水や山林管理路に配慮し計画する。

発明の効果

以上に説明した様に、ネット型の沢状地形の雪崩減勢工柵は沢の流水や土石流を阻害しない空間を確保した断面により、沢状地形の斜面に合わせた台形型の形状を構成することにより地盤斜面に密着した無駄の無い経済的で安定した断面構造となる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態に係る沢状地形の雪崩減勢工柵、及び断面構造等のシステムについて説明する。

特許請求範囲第１項記載のネットによる沢状地形の雪崩減勢工柵は図１の正面図のように、アンカー４を沢の両岸にワイヤーロープ１を間隔ｈに設定し法枠コンクリート５を打設して形成し、打ち込みアンカー４にワイヤーロープ１を繋ぎ材７により連結する。
なお、ワイヤーロープやアンカーの強度は現場調査やこれまでの参考資料（一般的には衝撃力は５ｔ／ｍ^２未満が多い）により想定し検討する。

事例として減勢工柵上部から３段目のワイヤーロープ１の幅Ｗ≒１０ｍ、ワイヤーロープ間隔ｈ≒１ｍとし、図２の様に単位当たりの衝撃荷重ｆ≒５ｔ／ｍ^２がワイヤーロープ１を通しアンカー４に作用した場合の引張荷重Ｔを検討してみる。なお雪崩の衝撃荷重ｆは雪崩の流下する厚さを２ｍ程度とし、柵の下段より順次堆積しながら上部のワイヤーロープに衝突するものとし僅かながら柵に衝突する時の時間差があるものとする。また支柱３の底面は可動（ヒンジ）構造とし支柱の有無によりアンカー４に作用する引張力に大きな差が生じることから、支柱が無い場合と支柱が有る場合を区分して実施例を検討する。
▲１▼支柱３が無い場合のアンカー４に作用する引張荷重Ｔ
ワイヤーロープ１本に作用する衝撃荷重Ｆ＝Ｗ×ｈ×ｆ＝１０ｍ×１ｍ×５ｔ／ｍ^２＝５０ｔ／本
アンカー１本に作用する引張力 Ｔ＝５０ｔ／本÷２本（両岸）＝２５ｔ／本
以下、ワイヤーロープ１とアンカー４に作用する衝撃荷重を順次算出する。なおネット２の網目の寸法は雪崩の雪質に応じ設定する必要があるが、網目の大きさは５ｃｍ×５ｃｍ〜５０ｃｍ×５０ｃｍの範囲とする。網目の大きさにより衝撃力が左右されるが、現場においては雪崩の流下と伴に流木が混入している場合が多いので衝撃力の調整はしない。また柵を形成するネットの材質は雪崩の衝撃力に対応できる弾性体から成る材質であれば問題はない。

特許請求範囲第２項記載の雪崩減勢工柵の中間部の沢両岸斜面に設置する支柱３の低部を可動（ヒンジ）構造とすることにより、および支柱３をワイヤーロープ１にＵボルト８等により取付け固定して連結し建ちあげ構成することにより、支柱はワイヤーロープの歪みの動きに合わせ傾斜し、一本のワイヤーロープに作用した衝撃力を上下のワイヤーロープに伝達し分散することから、個々のアンカーの引張力が減少することにつながる。

実施例としては図１・２の様に支柱３の上部が沢の上下流に可動する支柱３を両岸に設置する。このことにより上から３段目のワイヤーロープ１に作用した衝撃力Ｆを上記で算出した様にＦ≒５０ｔとすると、３段目のワイヤーロープに作用した雪崩の衝撃力Ｆは、谷側に歪み支柱３に伝達し、支柱３は谷下流に傾斜してワイヤーロープの２段目と４段目に影響を与え順次に衝撃力は柵工全体に広がり、両岸のアンカー全体で対応することになり、アンカーに作用する引張力は大きく減少することになる。上記でアンカー４に作用する衝撃荷重による引張力Ｔ＝２５ｔ／本がワイヤーロープが歪むことにより順次、柵工全体に支柱３を通して伝達し分散してそれぞれ衝撃荷重に抵抗する断面構造となる。少なくともワイヤーロープ３段目に作用した衝撃荷重は２段目、４段目のワイヤーロープに影響しそれぞれのアンカーに影響を与えることになる。支柱が無い場合にはアンカー２本で負担するが、可動する支柱を設定すると少なくともアンカー６本で負担することになりアンカーに作用する引張力は大きく減少する。
▲２▼支柱３が有る場合アンカー４に作用する引張荷重Ｔ
ワイヤーロープ１本に作用する衝撃荷重Ｆ＝１０ｍ×１ｍ×５ｔ／ｍ^２＝５０ｔ／本
アンカー１本に作用する引張力 Ｔ１＝５０ｔ／本÷２本（両岸）＝２５ｔ／本（支柱が無い場合）
アンカー１本に作用する引張力 Ｔ２＝５０ｔ／本÷６本（両岸）＝８．３ｔ／本（支柱が有る場合）
なお従来の様に支柱１を地盤に固定すると従来の断面構造では、支柱の下部には大きな応力が作用することから支柱の構造は堅固な断面構造とする必要がある。

その他の支柱の役割については、図３・４の様に雪崩により減勢工柵が雪に埋没すると地熱融雪や軟らかい雪が時間の経過と伴に締め固まり沈下する現象により、上端のワイヤーロープには、学校の鉄棒が歪曲する様な沈降現象が発生して大きな沈降荷重が作用する。
柵工やアンカーに作用する沈降荷重の算出方法としては、沈降荷重の影響範囲線Ｂ２に囲まれた断面積をＳ２≒５４ｍ^２／ｍ、雪密度ρ≒０．３５（単位重量０．３５ｔ／ｍ^２）、ワイヤーロープの全体の平均長Ｗ≒１０ｍとし、上端ワイヤーロープに作用する沈降荷重ｅｔ／ｍ、及びアンカー４に作用するＴを算出する。なお積雪による沈降荷重の大半は、雪に埋もれた上端ガードパイプ等の場合には横パイプの真下は空洞になり、下段の２段目のパイプには殆ど沈降荷重が作用していない現象が発生していることから、本件の場合も同様に上端部のワイヤーロープに大半の沈降荷重が作用するものとして検討する。
▲１▼支柱１が無い場合のアンカー４（ワイヤーロープ１本）に作用する引張荷重Ｔ
上端ワイヤーロープ１本に作用する沈降荷重 ｅ＝Ｓ２×ρ＝５４ｍ^２×０．３５＝１８．９ｔ／ｍ
アンカー１に作用する沈降荷重 Ｔ≒Ｗ×ｅ＝１０ｍ×１８．９ｔ／ｍ×１／２（両側）＝９４．５ｔ／本

しかし図１の様にワイヤーロープの長さ方向に２本の支柱をワイヤーロープに固定し土台６に設置すると大半の沈降荷重は支柱上端部に集中し、ワイヤーロープのたわみを予防するだけでなく、アンカーの引張力も大きく減少する。ワイヤーロープ長さを３ブロックに区分すると、それぞれのブロックは１／２となった引張力がワイヤーロープに作用する引張力となり大きく減少する。
▲２▼支柱１が有る場合のアンカー４作用する引張荷重Ｔ
上端ワイヤーロープ１本に作用する沈降荷重ｅ＝Ｓ２×ρ＝５４ｍ^２×０．３５＝１８．９ｔ／ｍ
アンカー１に作用する沈降荷重
Ｔ≒Ｗ÷（３ブロック）÷（２両端）×ｅ
＝１０ｍ÷３÷２×１８．９ｔ／ｍ＝１５．７５ｔ／本
以上の様にこれまでは沢状地形には弾性体からなるネット工法等では沈降荷重に対応できないものと考えられてきたが、弾性体から成るワイヤーロープの中間部に支柱を固定することにより、支柱に作用する垂直荷重を土台６で支えることにより、ワイヤーロープやアンカーに作用する引張荷重Ｔを大きく軽減することが可能となった。

請求項３記載の雪崩減勢工柵の下部は、下段のワイヤーロープ１より河床までの空間部の高さＨ１を積雪深以上で、沢の流水や土砂の流下を阻害しない余裕高さを確保し、またアンカー４とワイヤーロープ１を取付け金具７により取付け、及び取り外し可能な断面構造として、沢を山林管理用路として使用する場合の高さの調整が可能な沢状地形の雪崩減勢工柵の断面構造としている。
なお、下段のワイヤーロープ１より河床までの空間部の高さの最小値はＨ１＜２ｍとし夏期には人の往来が可能な高さを確保する。

これまでの雪崩減勢工等は鋼管材等を組合せた枠組みの断面構造、及びコンクリートダム状の土石流対策を兼ねた断面構造で有ったことから時間が経過すると土砂や流木が堆積しポケット量が減少して雪崩減勢効果も減少する等の現象が発生していた。
また沢を山林の管理路として使用している場合が多く、コンクリートダム等の計画にあたり沢路が通れない状態となることから、コンクリートダム等の片側斜面に管理道路を確保する必要があり、大きな負担となっていた。

本来の雪崩減勢工柵は、雪崩の流下速度を減勢して減勢工柵の下流に雪崩を堆積させる工法であるが、これまでの現場調査では下流の沢勾配θが大きい場合には雪崩が再び流下して勢いを増す場合も有ることから、本発明は柵背後にポケットを形成し雪崩量を収める工法としている。

このようなことから図４の様に下流位置に架設された橋梁Ｃや道路等を、沢状地形の雪崩による埋設や破壊を予防するためには、雪崩発生区の雪崩発生量を想定し、柵工高さＨ２や設置範囲Ｌは沢勾配θにもよるがＬ≒５０ｍ〜１００ｍ範囲で計画し、また雪崩の堆積量Ｓ１≒５００ｍ^３〜１０００ｍ^３程度を目標に計画し、柵工の設置基数を計画する。
本発明は沢状地形の雪崩の流下量を想定し、雪崩減勢工柵の断面構造は、柵背後に雪崩量を収めるポケットを確保することにより沢状地形の雪崩減勢工柵の目的を達することが可能となった。

Ｖ字型の沢状地形に配置した雪崩減勢工柵の全体正面図 図１の平面図 図１のａ−ａ位置の断面図で柵に雪崩の衝撃荷重Ｆ、及び雪崩により埋設し沈降荷重Ｅが作用する状況を現している 図３の縮小図で沢状地形に雪崩減勢工柵を設置したことにより雪崩が流下してきた勢いを弱めたことによりる雪崩の堆積状況を現している。 雪崩危険区域を雪崩発生区、走路、堆積区の３形体に区分した模式図

１・ワイヤーロープ
２・金網
３・支柱
４・アンカー
５・法枠工
６・支柱の基礎工
７・ワイヤーロープ１とアンカー４を取付ける連結材
８・支柱３とワイヤーロープ１を取付けるＵボルト等
Ａ・雪崩減勢工柵全体
Ｂ１・雪面
Ｂ２・柵工に作用する沈降荷重の範囲を現す線
Ｃ・橋梁や道路
Ｄ・沢を流下する水位
Ｅ・積雪による沈降荷重（ｔ）
ｅ・積雪による沈降荷重（ｔ／ｍ）
Ｆ・雪崩の衝撃荷重（ｔ）
ｆ・雪崩の衝撃荷重（ｔ／ｍ^２）
Ｇ・地盤線
Ｈ１・雪崩減勢工柵下部と沢底の空間
Ｈ２・雪崩減勢工柵の高さ
Ｈ３・雪崩減勢工柵に作用する沈降力の範囲の高さ
ｈ１〜４・各ワイヤーロープ１の間隔
Ｊ１・雪崩発生区
Ｊ２・走路
Ｊ３・堆積区
Ｋ・従来の減勢工柵等の設置位置
Ｌ・雪崩減勢工柵の設置間隔
Ｌ１・雪崩減勢工柵に作用する沈降力の表面範囲
Ｓ１・雪崩減勢工柵により予防した雪崩量
Ｓ２・雪崩の堆積による雪崩減勢工柵に作用する沈降荷重の断面積
Ｔ・アンカーに作用する引張力
θ・沢状地形の勾配
ａ−ａ・断面位置

Claims (3)

1. 沢状のＶ字から成る地形に雪崩の衝撃力、積雪荷重（沈降力）に応じた太さを有するワイヤーロープと金網を張り、両側をアンカーで固定し、流下する沢状地形の雪崩の衝撃力を緩和し、柵背後にポケットを形成して流下してきた雪崩の堆積を収める断面構造からなるネットによる沢状地形の雪崩減勢工柵。
2. 請求項１記載の雪崩減勢工柵の中間部に支柱底部が可動（ヒンジ）する断面構造を形成し雪崩の衝撃を柵工全体に分散し、又は積雪荷重（沈降力）によるワイヤーロープの弛み予防を図ったネットによる沢状地形の雪崩減勢工柵。
3. 請求項１記載の雪崩減勢工柵の下部は積雪深以上で、沢の流水や土砂の流下を阻害しない余裕高さ、及び山林管理路を確保し、またワイヤーロープを取り外し余裕高さを調整可能な断面構造としたネットによる沢状地形の雪崩減勢工柵。

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