JP4802205B2 - 落石防止構造 - Google Patents

Description

本発明は落石防止構造に関し、より詳細には１００ｔ以上の巨大な岩塊や急峻斜面に点在する岩塊の落下防止工として好適な落石防止構造に関する。

巨大な岩塊の落下を防止する手段のひとつとして、図１０に示すグラウンドアンカー工法が知られている。
この工法は、岩塊ａから斜面ｂに貫通させて複数のグラウンドアンカーｃを設置し、各グラウンドアンカーｃを岩塊ａの表面側から緊張し、コンクリート製の支圧板ｄと公知の定着具ｅとを介して定着する工法で、岩塊ａと斜面ｂ間の摩擦抵抗で以って岩塊ａの滑落を防止するものである。
また、その他の落石防止工として、岩塊ａと斜面ｂの間に接着材を注入する接着方法も知られている。

前記した従来の落石防止工にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞岩塊ａと斜面ｂ間の摩擦抵抗を増大するには、グラウンドアンカーｃの設置数を増すことと、各グラウンドアンカーｃの緊張力を高める必要がある。
しかしながら、グラウンドアンカーｃの施工には、斜面に大きな作業構台を構築しなければならないこと、ボーリングと緊張に夫々大型機器を必要とすること、グラウンドアンカーｃが長尺物となること等の理由から、一本のグラウンドアンカーｃを施工するだけで多くの労力と時間とコストがかかる大規模工事となる。
上記した理由により従来の落石防止工は、岩塊ａの落下防止コストが非常に高くつくうえに、施工に長期間を要する問題がある。
＜２＞斜面に複数の岩塊ａが点在する場合は、岩塊ａ毎に構築した作業構台を解体して移設する必要があり、施工効率が悪い問題がある。
＜３＞長時間経過すると、岩塊ａの周辺地山や背面地山の一部が、風雨に晒されて侵食、流出、崩落等により欠落したり、グラウンドアンカーｃが伸び変形を起こす。
この現象を放置しておくと、岩塊ａと斜面ｂ間の摩擦抵抗力が低下して、岩塊ａの落下の危険度が増す。
殊に、岩塊ａと斜面ｂ間の摩擦抵抗力が低下すると、グラウンドアンカーｃに直接せん断力が作用して破断する危険がある。グラウンドアンカーに接着工を併用しても、落下の危険度を著しく低減するまでには至らない。
またこのような事態を回避するために、グラウンドアンカーｃの張力変化や地山の状態を管理すると、維持管理コストが別途発生する。
＜４＞作業者は、岩塊ａの下流側に設けた作業構台上や、岩塊ａの上に直接乗って作業を行っているが、作業中に何らかの原因で岩塊ａが動いたり、落下した場合には大事故に繋がる。
このように作業員は危険度の高い状況下で作業を強いられることになり、作業員の安全性確保の面でも改善技術の提案が切望されている。

本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な手法で以って岩塊の回転落下と滑落を確実に防止できる、落石防止技術を提供することにある。
また本発明の目的は、作業員の安全性を確保できる、落石防止技術を提供することにある。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。

上記のような課題を解決するために、本発明の落石防止構造は、岩塊と、該岩塊の上方斜面に設けた定着アンカーとの間に複数の吊りロープを張設して岩塊の回転と滑落を防止する落石防止構造であって、前記定着アンカーがロープ製の引張材を有する拡底アンカーであり、前記複数の吊りロープの上端を定着アンカーのロープ製のアンカー頭部に固定し、岩塊の外周面に巻き掛けるように這わせた前記複数の吊りロープの下端を岩塊の下部に固定し、岩塊の外周面に巻き掛けた前記複数の吊りロープを緊張して岩塊の回転を拘束固定することを特徴とするものである。
さらに本発明は前記した落石防止構造において、斜面にロープ製の引張材を定着して定着アンカーを構築し、吊りロープの上端を前記定着アンカーのロープ製の引張材に接続して固定したことを特徴とするものである。
さらに本発明は前記した何れかの落石防止構造において、前記吊りロープに対して交差方向に向けて補助ロープを追加して配置し、前記補助ロープの両端部を斜面に固定したことを特徴とするものである。
さらに本発明は前記した落石防止構造において、前記吊りロープまたは前記補助ロープの何れか一方に、補助網状物を追加して設けたことを特徴とするとするものである。
さらに本発明は前記した何れかの落石防止構造において、岩塊の下部と斜面との間の隙間に固結材を注入して、岩塊との接地面積を増大させたことを特徴とするとするものである。
さらに本発明は前記した何れかの落石防止構造において、岩塊と斜面との間に接続する複数の吊りロープに予め均等な張力を付与させておくことを特徴とするとするものである。

本発明は少なくとも次の効果を得ることができる。
＜１＞岩塊と上部斜面との間を吊りロープで接続する簡易な手法で以って、岩塊の回転落下と滑落を確実に防止することができる。
＜２＞岩塊の下流側での施工作業や岩塊上での施工作業を極力少なくしたので、従来と比べて作業の安全性を著しく改善できる。
＜３＞本発明の施工には、小型の機材で以ってアンカー工に対処でき、また大型の支持構台も要しないので、数箇所に点在した岩塊に対しても簡単に対処することができる。
＜４＞補助ロープや補助網状物を追加することで、岩塊の回転防止効果と滑落防止効果が高まるだけでなく、岩塊に縦方向にひび割れが生じている場合に、断片の剥離落石や小さな断片落下を効果的に防止できる。
＜５＞定着アンカーに拡底アンカーを採用した場合は、運搬や取り扱いに便利な小型機材を使用できる。
＜６＞岩塊と斜面との間に接続する複数の吊りロープに予め均等な張力を付与しておくだけで、岩塊の挙動時に全ての吊りロープに均等に荷重負担をさせることが可能となり、一部の吊りロープや一部の定着アンカーに過大荷重が作用することを回避できて、吊りロープの破断や定着アンカーの破損を未然に防止することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

＜１＞落下の防止原理
図１，２に、斜面１０上にある岩塊２０の落下防止工のモデル図を示す。
既述したように従来はグラウンドアンカーの緊張力で以って岩塊を地山へ強制的に押し付けていたが、本発明では岩塊２０に外力を加えて強制的に押し付けないで、岩塊２０の回転（転倒）落下と滑落を防止するものである。
また岩塊の全体をネットやロープ材で覆って岩塊の挙動を拘束する方法も提案されているが、この落石防止技術は、ネットやロープ材と岩塊表面との間の摩擦抵抗により岩塊の挙動を拘束しようとするものであるため、大きな拘束効果を得難い。
これに対して本発明は、岩塊２０を吊りロープ３０で吊り、岩塊２０の自重を利用した岩塊２０と斜面１０間の摩擦抵抗力と、吊りロープ３０の張力で以って岩塊２０の挙動を拘束するものであり、従来技術と比べて落石防止原理が本質的に異なるものである。

具体的な手段として本発明では、岩塊２０の上方の斜面１０と岩塊２０の下半部との間に単数または複数の吊りロープ３０を接続し、斜面１０上方から吊りロープ３０で岩塊２０を吊る方式である。
換言すれば、本発明は岩塊２０の周面に這わせたロープ３０の下端を岩塊２０の下部に固定することによって、岩塊２０の回転（転倒）を防止するだけでなく、岩塊２０の自重を利用して岩塊２０を斜面１０側へ押さえ込む拘束固定作用をも同時に働かせて、落石を防止するものである。

本発明における、「吊りロープ３０で吊る」こととは、吊りロープ３０に積極的に緊張力を導入した場合だけでなく、多少弛みのある状態で張った状態も含むものである。

本発明はこれにより、岩塊２０の自重を利用して、岩塊２０と斜面１０間の摩擦抵抗力の増大を図ると共に、岩塊２０の表面に這わせた吊りロープ３０で以って岩塊２０の回転（転倒）を確実に拘束することが可能となる。

＜２＞使用機材
本発明では、岩塊２０と斜面１０とを連結する吊りロープ３０と、吊りロープ３０の上端を斜面１０に係留するための定着アンカー４０と、吊りロープ３０の下端３１を岩塊２０に固定するための掛止手段５０とを使用する。以下に各機材について詳述する。

［吊りロープ］
岩塊２０と斜面１０上方とを連結する吊りロープ３０としては、引張耐力に優れた例えば公知のワイヤーロープ、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼線、高強度繊維製ロープ等が使用可能である。
また吊りロープ３０にチューブ状の保護材を被覆しておく場合もある。

［定着アンカー］
吊りロープ３０の上端を接続する定着アンカー４０は、引張材４１と固結材４２の組み合わせよりなるアンカーである。
図３に例示した定着アンカー４０は、引張材４１が可撓性を有するワイヤーロープ製で、吊りロープ３０と接続するためのリング形を呈するアンカー頭部４３も引張材４１と同一ロープで構成し、定着部が中心の操作索４４を牽引操作することで、複数のロープ単体４５が提灯形に拡張可能に構成されている。
アンカー頭部４３を含む引張材４１の自由長部に可撓性が付与してある。
定着アンカー４０の引張り材４１に可撓性を付与したのは、吊りアンカー３０と接続したときに、引張り材４１にせん断の発生を極力少なくして引張のみを作用させるためである。
尚、図中符号４６はシース管、４７は頭部補強パイプである。

また定着アンカー４０の定着部は公知の均一径のアンカー孔であってもよいが、図示するように孔底を拡張させた拡底アンカーを採用すると、深さの短いアンカー孔で以って大きなアンカー耐力（引抜き耐力）を確保できる。
拡底したアンカー孔は、形成火薬等の爆発力を利用して形成してもよいが、削孔径を可変可能な機械的削孔手段により形成してもよい。爆発力を利用して形成する手段を採用すると、簡単な削孔機器で対処することができる。
さらに定着アンカー４０の施工に大型の作業構台を準備する必要もない。

［掛止手段］
掛止手段５０は、吊りロープ３０の下端３１を岩塊２０に固定する固定部材である。
掛止手段５０には大きなせん断力が作用することが予想されるため、せん断補強したロックボルト工（例えばＲＣロックアンカー）等を使用できる。
図４に拡大して示すように掛止手段５０であるＲＣロックアンカーは、先端に先端キャップ５２を有するＲＣロッド５１と、このＲＣロッド５１に外装し、孔入口側に設置した補強パイプ５３を具備し、ＲＣロッド５１をグラウト５４を充填したアンカー孔５５に配置したもので、地表面に突出するＲＣロッド５１の基端部に設けたＵボルト取付締付治具５６に、Ｕボルト５７を介して吊りロープ３０の下端３１と接続可能になっている。

＜３＞作業方法
つぎに落石の防止工法について説明する。

［アンカー工］
まず図１，２に示すように、岩塊２０の位置から上方の斜面１０に上記した定着アンカー４０を設ける。定着アンカー４０は、岩塊２０から一定の距離だけ離隔して構築する。定着アンカー４０のロープ製のアンカー頭部４３は地表に露出しておく。
また定着アンカー４０の形成数は、岩塊２０の大きさや重量等を考慮して適宜決定する。

［吊りロープの上端の固定工］
各定着アンカー４０のロープ製のアンカー頭部４３に、吊りロープ３０の上端を接続する。単数または複数の吊りロープ３０が岩塊２０の周面を這うように、下方へ垂らしておく。

［吊りロープの下端の固定工］
吊りロープ３０の下端３１を、高いせん断強度の掛止手段５０を介して岩塊２０の下半部に固定する。
岩塊２０に対する吊りロープ３０の下端３１の固定位置は、図１に示すように吊りロープ３０の一部が岩塊２０の外周面に巻き掛けるように這わせて、岩塊２０の下半部の一部に固定してあればよい。固定作業性とモーメント性を考慮すると、岩塊２０の最下部（最下流側）に固定することが好適である。
また岩塊２０の表面側から回り込んでその背面側に吊りロープ３０の下端３１を固定する場合もある。要は岩塊２０のＡ方向への回転と、Ｂ方向への回転を抑制可能な位置に吊りロープ３０の下端３１が接続してあればよい。
また定着アンカー４０と岩塊２０の間を複数の各吊りロープ３０で接続する場合には、各吊りロープ３０の張力が均等になるようにする。各吊りロープ３０に導入する緊張力は、例えば１ｋＮ程度でよい。
吊りロープ３０に所要の緊張力を導入して施工を完了する。

吊りロープ３０の取り付け作業に、大型の支持構台を必要としないので、複数箇所に岩塊２０が点在する場合も、各岩塊２０に対して簡単に対処することができる。

吊りロープ３０の下端３１を岩塊２０に接続するときのみ、作業員が岩塊２０の下流側で作業することになるが、それ以外の作業時は岩塊２０の下流側にいなくてよいので、全体作業からみた場合の作業員の危険負担が著しく低減することができる。しかも吊りロープ３０の下端３１の接続作業は掛止手段５０を設けるだけの短い作業時間で済むため、作業員が危険にさらされる時間を大幅に短縮できる。
また掛止手段５０介した吊りロープ３０の下端３１の接続作業は、吊りロープ３０を作業用ロープに兼用して使用して行ってもよい。
また吊りロープ３０の下端３１の接続位置は、岩塊２０の下部であるため、作業台となる支持構台を省略して、或いは小規模の支持構台を用いて速やかに行うことができる。

＜４＞作用

［通常時］
図１に示すように、岩塊２０に外力が作用しない通常時においては、岩塊２０の自重に起因した岩塊２０と、斜面１０の斜線で示す背面地山間の摩擦抵抗により、岩塊２０の崩落（滑落）と回転（転倒）が防止されているとともに、岩塊２０にひび割れが生じている場合に、岩塊２０の断片の剥離落石を効果的に防止できる。

［挙動時］
図５に示すように、地震等により、岩塊２０の下流部と、これに接地する接地部１１を中心に、岩塊２０が矢印Ａ方向に向けて回転（転倒）しようとした場合の作用について説明する。
吊りロープ３０の上下端は定着アンカー４０と岩塊２０に夫々固定されている。
したがって、岩塊２０が矢印Ａ方向に向けて回転（転倒）しようとすると、吊りロープ３０の張力が増していき、岩塊２０が張りつめた吊りロープ３０に当接することで、岩塊２０の矢印Ａ方向へ向けた回転挙動を阻止することができる。

殊に、岩塊２０と接地部１１の回転中心から、岩塊２０と張り詰めた吊りロープ３０との当接地点までの距離が離れているため、小さな力で岩塊２０の矢印Ａ方向に向けた回転（転倒）を防止できる。
また岩塊２０と接地部１１間の摩擦抵抗が高まるので、岩塊２０の崩落（滑落）も併せて効果的に防止することができる。

また定着アンカー４０を構成する引張材４１は可撓性を有するため、定着アンカー４０に吊りロープ３０を通じて張力が作用したときは、アンカー頭部４３にせん断力はほとんど作用しない。アンカー頭部４３を含めた引張材４１に引張力だけが作用することになる。
このように引張材４１に可撓性を持たせたことで、引張耐力に優れた定着アンカー４０の設計に際して、引張力のみの計算でよいため、定着アンカー４０が設計し易くなるとともに、落石防止荷重の定量化を容易に行うことができる。
また、吊りロープ３０の下端３１の固定に用いた掛止手段５０は、予想されるせん断力に対抗可能な高いせん断強度を有しているため、吊りロープ３０の下端３１が岩塊２０から切り離される心配はない。

［背面土砂の流出時］
図６に示すように、岩塊２０の背面土砂の一部が徐々に流出する場合がある。
このような場合、岩塊２０には矢印Ａ方向に向けた回転（転倒）力や、矢印Ｂ方向に向けたて回転（転倒）力が働こうとするが、自重により岩塊２０は斜面１０の貫通方向へ向けて変位すると共に、岩塊２０が張り詰めた吊りロープ３０に当接することで、岩塊２０の矢印Ａ方向へ向けた回転が防止される。
また岩塊２０と斜面１０との接地部の摩擦抵抗により、岩塊２０の矢印Ｂ方向へ向けた回転と滑落も併せて防止することができる。
尚、図６では岩塊２０の背面土砂が大量に流出した極端な例を示すが、このような極端に流出した場合でも、岩塊２０の矢印Ａ、Ｂ方向へ向けた回転と、滑落を効果的に防止することが可能となる。

＜発明の他の実施の形態１＞
以上は、岩塊２０を斜面１０上方から吊りロープ３０で吊りこむ構造であるが、図７に示すようにこれに横方向へ張設する補助ロープ６０を追加して設けることもできる。

補助ロープ６０は吊りロープ３０と同様のロープ材で、岩塊２０の左右の斜面１０に、適当な間隔をおいて設置した定着アンカー７０に補助ロープ６０の両端部を接続する。
補助ロープ６０は岩塊２０の外周面に掛け渡して張設する。
この定着アンカー７０には、先の定着アンカー４０と同様のものを使用することができる。

本例においては、補助ロープ６０を追加した拘束した分だけ、岩塊２０の回転防止効果と滑落防止効果が高まるだけでなく、岩塊２０に縦方向にひび割れが生じている場合に、岩塊２０の断片の剥離落石を効果的に防止できるといった利点がある。

また、吊りロープ３０又は補助ロープ６０の一方に、金網などの補助網状物８０を配置すると、岩塊２０表面の小さな断片の落下を防止することができる。
補助網状物８０をロープ３０又は６０へ固定するには、らせん状のコイルや公知の結束具や固定具を用いて行う。

＜発明の他の実施の形態２＞
図８に示すように、斜面１０の傾斜方向に沿って複数の岩塊２０ａ，２０ｂが存在する場合は、各岩塊２０ａ，２０ｂに接続した吊りロープ３０ａ，３０ｂの上端を定着アンカー４０に接続してから斜面１０側から反力を得るようにしてもよい。
吊りロープ３０ａ，３０ｂを重複して配置した上位の岩塊２０ａは斜面１０側へ押し付ける拘束固定作用が増すので働くと同時に、岩塊の回転と滑落の両方を防止することができる。

なお、図示するのを省略するが、下位の岩塊２０ｂに接続した吊りロープ３０ｂの上端を、上位の岩塊２０ａに固定して上位の岩塊２０ａから反力を得る場合もある。

＜発明の他の実施の形態３＞
岩塊２０と斜面１０との間に発生した隙間を放置すると、岩塊２０が不安定な状態のままとなる。
そこで図９に示すように、岩塊２０と斜面１０の隙間に接着性が強い、耐圧縮特性に優れた固結材８０を注入して空隙処理を施す。
本例のように固結材８０を注入して岩塊２０と斜面１０との接地面積が増えることで、岩塊２０の摩擦抵抗面積が増大し、これにより岩塊２０の回転防止効果と滑落防止効果が高まることに役立つ。また斜面１０の風雨による崩落も防止できる。

本例では、岩塊２０と斜面１０との隙間が岩塊２０の下部にある場合を例示したが、隙間は岩塊２０の上部、或いは左右の何れかの部位にあるときも同様に処理する。

本発明の落石の防止構造の断面モデル図 図１の平面図 定着アンカーの断面図 掛止手段の拡大断面図 岩塊の挙動時における落石防止方法の説明図 背面土砂の流出時における落石防止方法の説明図 本発明の他の実施の形態１の説明図 本発明の実施の他の形態２の説明図 本発明の実施の他の形態３の説明図 従来の落石の抑制工法の説明図。

符号の説明

１０・・・斜面
２０・・・岩塊
３０・・・吊りロープ
４０・・・定着アンカー
５０・・・掛止手段
６０・・・補助ロープ

Claims (6)

1. 岩塊と、該岩塊の上方斜面に設けた定着アンカーとの間に複数の吊りロープを張設して岩塊の回転と滑落を防止する落石防止構造であって、
   前記定着アンカーがロープ製の引張材を有する拡底アンカーであり、
   前記複数の吊りロープの上端を定着アンカーのロープ製のアンカー頭部に固定し、
   岩塊の外周面に巻き掛けるように這わせた前記複数の吊りロープの下端を岩塊の下部に固定し、
   岩塊の外周面に巻き掛けた前記複数の吊りロープを緊張して岩塊の回転を拘束固定することを特徴とする、
   落石防止構造。
2. 請求項１において、斜面にロープ製の引張材を定着して定着アンカーを構築し、吊りロープの上端を前記定着アンカーのロープ製の引張材に接続して固定したことを特徴とする、落石防止構造。
3. 請求項１又は請求項２において、前記吊りロープに対して交差方向に向けて補助ロープを追加して配置し、前記補助ロープの両端部を斜面に固定したことを特徴とする、落石防止構造。
4. 請求項３において、前記吊りロープまたは前記補助ロープの何れか一方に、補助網状物を追加して設けたことを特徴とする、落石防止構造。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項において、岩塊の下部と斜面との間の隙間に固結材を注入して、岩塊との接地面積を増大させたことを特徴とする、落石防止構造。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか１項において、岩塊と斜面との間に接続する複数の吊りロープに予め均等な張力を付与させておくことを特徴とする、落石防止構造。

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