JP5328597B2

JP5328597B2 - 落石防護網

Info

Publication number: JP5328597B2
Application number: JP2009232470A
Authority: JP
Inventors: 隆宏岡山
Original assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-10-06
Also published as: JP2011080225A

Description

本発明は道路沿い等の傾斜面に設置されて落石、雪崩などの衝撃力をケーブルの伸びで吸収する形式の落石防護網に関する。

山間地の傾斜面に発生する落石から道路や家屋を守るための手段として、傾斜面の中腹に複数の支柱を間隔をもって立設し、支柱頭頂部に掛け渡したロープに金網を簾状に吊下ろし、傾斜面に金網で落石を受け容れるポケットを形成し、前記金網を縦横ロープで補強し、傾斜面上方から跳ねながら落下する落石を金網で下方に誘導して落石を受け止めるようにした落石防護網が用いられている。
こうした落石防護網においては、使用されるロープの端部に緩衝金具を取り付け、アンカー体の結合金具シャックルに緩衝金具を結合させ、緩衝金具をロープに張力が加わるとロープと緩衝金具の摩擦力を保持したまま相互に摩擦摺動するように構成し、それにより山側から落下した落石が金網を直撃するとロープに加わる衝撃エネルギーを摩擦摺動により減衰吸収させる落石防護網が提案されている。（特許文献１）

また、こうした落石防護網において、支柱をコンクリート基礎にベース金具を介してヒンジ結合することで施工中に支柱本体の法面に対する角度を自由に調整できるようにし、施工終了後ヒンジ結合ボルトを緊締することで支柱本体の角度を安定状態で保持できるようにした落石防護網が提案されている。（特許文献２）

実用新案登録３１４３８１６号公報実公昭５７−１２０１９号公報

前記特許文献１の衝撃吸収法は、ロープの摩擦摺動による摩擦抵抗で衝突エネルギーを吸収する方法であり、摩擦抵抗力が挟持具のロープを締め付け力に左右されるため、均一な安定した抵抗力値の確保が難しいという問題がある。
また、特許文献２の落石防護網は、コンクリート基礎の表面に配置されたベース金具に支柱を連結ボルトで緊締固定するため、金網への落石衝突エネルギーにより支柱が塑性変形や連結部が破壊されやすい等の問題がある。

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、コンパクトで落石エネルギーの吸収効率が高く、強度面、機能面及び施工面、補修面ですぐれた機能を発揮し得る落石防護網を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、落石を防止すべき傾斜面の中腹に沿って間隔をおいて傾斜面に略直角になるように立設された複数本の支柱と、前記支柱の頭部から垂下した複数の縦ロープと、前記縦ロープと略直交し、両端部が傾斜面のアンカー体に固定された複数段の横ロープと、最上段の前記横ロープに連結され傾斜面下方を覆うように垂下した金網とを備え、前記複数段の横ロープが、前記最上段の横ロープ、前記金網の下端が結合される最下段の押さえ横ロープ、及び、上下方向における前記最上段の横ロープと前記最下段の押さえ横ロープとの間に配置された複数の中段の横ロープからなり、前記最上段の横ロープおよび前記複数の中段の横ロープが、縦弾性係数Ａの岩受ロープと、これよりも小さな縦弾性係数Ｂを持ち前記岩受ロープの両端部に連結した緩衝ロープにより構成されており、前記複数の縦ロープ、及び、前記最下段の押さえ横ロープは、前記岩受ロープにより構成されており、前記緩衝ロープにより構成されていないことを特徴としている。

本発明によれば、傾斜面に略直角になるように立設された複数本の支柱頭部から垂下した複数の縦ロープと略直交し、両端部が傾斜面のアンカー体に固定された複数段の横ロープと、最上段の前記横ロープに連結され傾斜面下方を覆うように垂下した金網を備えた落石防護網において、前記横ロープが、縦弾性係数Ａの岩受ロープとこれよりも小さな縦弾性係数Ｂを持ち前記岩受けロープの両端部に連結した緩衝ロープにより構成しており、落石が直撃する網部には高弾性特性を持つ岩受ロープを配しているので、落石傷によるロープの剪断破断を回避でき、落石のほとんど無いアンカー近傍には低弾性特性を持つ緩衝ロープを配することにより落石傷の付きやすい弱点をカバーし、衝撃エネルギー吸収に優れた特性を十分に引き出すことができる。

従って衝撃エネルギー吸収量が高くなるので、金網およびロープに対する衝撃荷重を大きく緩和することができ、それによりアンカー体および支柱の小型化を図ることができる。また、強度、伸びなどの特性値にバラツキが少なく、落石エネルギーをロープ、金網、支柱のそれぞれに安定して分散できる。さらに、軽微な落石の場合では、ロープの伸びは初期値に戻り、補修を必要としないので、保守管理が容易である。

本発明による落石防護柵の実施例を示す斜視図である。（ａ）は本発明による落石防護網の正面図、（ｂ）は側面図である。（ａ）は本発明における支柱の正面図、（ｂ）は側面図である。（ａ）は本発明の緩衝ロープと岩受けロープの連結関係およびアンカー体との結合関係を示す正面図、（ｂ）は平面図である。（ａ）は本発明の主横ロープと金網の連結状態を示す正面図、（ｂ）は側面図である。アンカーロッドを示す正面図である。ターンバックルを示す正面図である。（ａ）はクロスクリップを示す正面図、（b）は側面図である。巻付グリップを示す正面図である。（ａ）は本発明の落石防護網における落石の衝突前の状態を示す模式図、(ｂ)は落石時におけるエネルギー吸収状態を示す模式図である。本発明で使用するロープの動的張力試験を示す説明図である。

好適には、緩衝ロープの伸びＰ１が２０％≦Ｐ１≦６５％、岩受ロープの伸びＰ２が４％≦Ｐ２≦６％の範囲である。
これによれば、岩受ロープのエネルギー吸収量より緩衝ロープのエネルギー吸収量を５〜１０ｋＪと大きくすることができ、ロープ全体の塑性変形によるエネルギー吸収が大きくなり、衝撃エネルギーの多くをロープが効率よく吸収でき、端末金具、支柱、支柱吊ロープに加わるエネルギーが減衰されるので、これらの金具、支柱、アンカー体等の小型化が可能である。

好適には、支柱基礎と支柱がヒンジ結合により支柱が上下に回動可能に一体化している。
これによれば、落石が金網を直撃し、支柱を下方へ曲げようとする荷重が支柱に加わるが、支柱が下方に回動することで支柱吊りロープにも引っ張り荷重が分散され支柱の破壊が避けられる。また、吊りロープが弾性変形の範囲で伸び、落石エネルギーの吸収効率がさらに高められる。

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と図２は本発明による落石防護網の実施例を示しており、ａは傾斜面、ｂは道路側である。符号１は、傾斜面に沿って設置された本発明による高エネルギー吸収式の落石防護網である。
前記落石防護網1においては、複数本の支柱２が傾斜面の中腹に間隔をおいて立設され、それら支柱２の頭部は吊りロープ４０により傾斜面上方のアンカー体３に連結されている。各支柱２には縦ロープ４３が垂下される一方、支柱２の近傍には主横ロープ４１（最上段の横ロープ）が略水平に張設され、前記縦ロープ４３との交差部が結合されており、主横ロープ４１の両端は傾斜面のアンカー３に連結されている。
隣り合う縦ロープ４３，４３の間には縦補強ロープ４３３が配され、上端は主横ロープ４１に連結されている。

主横ロープ４１には金網７が取り付けられ、傾斜面ａにポケットを形成するように垂下されている。
各支柱２頭部に結合された縦ロープ４３は金網７に沿うように下方に張設される一方、主横ロープ４１と略並行に複数段の横ロープ４２が金網７に沿うように張設され、両端部はアンカー体３に結合されている。横ロープ４２と縦ロープ４３の交点は後述するようにクロスクリップ７３で緊締されている。上下の横ロープ４２、４２間には横補強ロープ４３２が配され、該横補強ロープ４３２の両端は最外側の縦ロープ４３，４３に連結されている。

本発明の特徴は、前記支柱間２に張設される主横ロープ４１および横ロープ４２が、縦弾性係数Ａ，Ｂが異なり、Ａ＞Ｂの式を満足する2種類のロープ５，６を、弾性係数の大きいロープ６を防護網の主体用として中心を含む領域に配し、そうしたロープの両端に弾性係数の小さいロープ5を連結して衝撃エネルギー吸収の大きいロープとして構成されていることである。

相対的に縦弾性係数Ａが大きいロープ６は岩受ロープであり、相対的に縦弾性係数Ｂが小さいロープ５は緩衝ロープである。
弾性係数Ａは１２０，０００〜８０，０００Ｎ／ｍｍ²が望ましい。その理由は、１２０，０００Ｎ／ｍｍ²以上では硬くなりエネルギー吸収が期待できず、８０，０００Ｎ／ｍｍ²以下では落石の直撃で傷が付きやすく剪断破断が起きやすくなるからである。
弾性係数Ｂは６０，０００〜４０，０００Ｎ／ｍｍ²が望ましい。その理由は、６０，０００Ｎ／ｍｍ²以上では硬くなり十分なエネルギー吸収が期待できず、４０，０００Ｎ／ｍｍ²以下では十分な破断強度が得られないからである。

緩衝ロープ５は、たとえば素線が軟質ステンレス線（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：86.0%〜22.0%、Ｎ：0.02%以下、残部実質上Ｆｅ）であり、岩受ロープ６は、たとえば素線がＪＩＳＧ３５２１に規定される硬鋼線から構成された撚りロープからなる。

さらに好適には、緩衝ロープ５は、伸びＰ１が２０％≦Ｐ１≦６５％の吸収エネルギーの大きな特性を備えている。伸びの下限を２０％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り、上限を６５％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る。好適には、落石のはみ出しが大型車の交通の障害にならないように、上限を５５％程度に抑えることが望ましい。

岩受ロープ６は、伸びＰ２が３％≦Ｐ２≦６％である。下限を３％としたのはこれ未満だとエネルギー吸収が少なく脆くなるからであり、上限を６％としたのは岩石がロープを直撃したときロープにキズが付きやすくなるからである。上記伸びは撚りピッチをコントロールすることで達成できる。さらに、素線の熱処理のコントロールでも可能である。

具体例をあげると、岩受ロープ６は、構造が３×７、直径１８ｍｍ、亜鉛めっきしたロープで、撚りピッチは１５０ｍｍ、伸びが５％である。緩衝ロープ５，５は材質が軟質ステンレスであり、撚りピッチは１２６ｍｍ、伸びは５２％である。
なお、吊りロープ４０、縦ロープ４３および最下段の押さえ横ロープ４４は岩受ロープ６で、主横ロープ４１および横ロープ４２は中央が岩受ロープ６でその両端が緩衝ロープ５である。
横補助ロープ４３２と縦補助ロープ４３３は構造が３×７、直径１４ｍｍのロープである。

支柱２はたとえば１００ｍｍ×１００ｍｍ×６ｍｍ×８ｍｍ、長さ１９５０ｍｍのH形鋼からなり、防食の効果を高めるために亜鉛めっきが施されている。しかし、端末支柱は四角柱または角鋼管でもよいし、亜鉛めっきの上に樹脂塗装されていてもよい。
前記支柱２は図２と図３に示すように、傾斜面ａの中腹部に道路に沿って間隔をおいて配された支柱基礎２５のプレート金具２６から立ち上がる鞍にヒンジピン２８で連結されている。

支柱基礎２５はプレート金具２６を2本のロッド２７，２７で岩盤上にアンカーしたものである。ロッド２７は、岩層に穿孔した孔にモルタルやコンクリートなどの凝固剤と共に挿入されることで固定され、ロッド２７，２７の上端部にプレート金具２６が貫挿され、ロッド上端部の雄ねじに螺合したナットで剛結される。しかし、これに限らず、傾斜面が粘土層などの場合はパイプ状のロッドを打設し、プレート金物（図示せず）を剛結することで支柱基礎としていてもよい。

支柱２の頭頂部には、吊りロープ４０および縦ロープ４３と連結する吊りプレート２００が溶接固着されている。吊りプレート２００には図７に示すターンバック７４を連結する孔２０１と、縦ロープ４３を支柱２に連結するシャックルを取り付ける孔２０２を有している。アンカー体３に結合された吊りロープ４０はターンバックル７４を介して支柱２に連結される。支柱２の角度が傾斜面に対して略鉛直になるようにターンバックル７４で調節される。

縦ロープ４３の端部は吊りプレート２００の孔２０２に取り付けたシャックルに図９に示す巻付グリップ７５を介して支柱２に連結される。
各支柱２に連結された縦ロープ４３の最上部にポケット状の入り口を形成するように主横ロープ４１と縦ロープ４３の交差部は図８に示すクロスクリップ７３で結合される。主横ロープ４１，４１の両端部は傾斜面に図４に示すアンカー体３、３に結合される。

図５はカーテン状に垂下された金網７の各支柱２間に張設した主横ロープ４１への取付けを示しえおり、傾斜面ａ側にたとえば５０ｍｍ×５０ｍｍの菱形の金網７が配され、結合コイル７２で主横ロープ４１取り付けられる。
主横ロープ４１と略平行に複数段の横ロープ４２が張設されているが、図８に示すような横ロープ４２と縦ロープ４３の交差部はクロスクリップ７３で結合され、横ロープ４２，４２の両端部は傾斜面にアンカーされている。金網７はまた横ロープ４２および縦ロープ３と結合コイル７２で結合一体化される。

防護網１の下端の金網７は傾斜面ａと道路面ｂの境界に沿うように張設した押え横ロープ４４に結合されている。押え横ロープ４４は境界面付近に傾斜面ａと道路面ｂとの間に隙間が無いよう張設し、両端部はアンカー体３に結合されている。隙間が有る場合は、ロープ押えピンアンカー（図示せず）で地表に密着するようアンカーし、防護網１から落石が道路側ｂに流出しないようにする。

図４は主横ロープ４１および横ロープ４２の端末部分を示しており、緩衝ロープ５は端部にアンカー３に締結するためシンブル５２付のアルミ管ロック５１で加工され、他端部には岩受けロープ６と連結するための金具としてフォークエンド５３が取り付けられている。端部金具類はこれに限らず、ねじエンド、アイエンド、トヨロック等を選択できる。
緩衝ロープ５は１８００ｍｍ〜３０００ｍｍの長さが望ましい。短いと十分なエネルギー吸収が得られず、３０００ｍｍを超えると落石の直撃を受ける可能性が大きくなるからである。

岩受ロープ６の端部はクリップ６１留めによりシンブル６２が取り付けてある。緩衝ロープ５のフォークエンド５３と岩受けロープ６のシンブル６２がボルトナット６３を介して連結してある。緩衝ロープ５の端部に取り付けられたアルミ管ロック５１加工したシンブル５２を２枚のプレート３２で挟み、アンカーロッド３１に挿貫しナット３３で剛結される。

主横ロープ４１および横ロープ４２は、図１や図２のように傾斜面に垂下した金網７および縦ロープ４３でポケットを形成するよう、傾斜面を包み込むように上下等間隔で平行に張設され、その両端部は傾斜面にアンカーされている。
落石を受けるポッケト部は従来の金網および縦横ロープで構成されているが、主横ロープ４１および横ロープ４２の端部を構成する緩衝ロープ５、５は落石の直撃を受けることなく落石エネルギーを吸収の効率を高めることができる。
また、押え横ロープ４４は端部に到るまで伸びの少ないロープを使用するものであり、これにより落石が下方に滞留してもロープはほとんど伸びないため、落石の道路側ｂへの流出を抑えることができる。

傾斜面が高く小さな岩でも落石エネルギーが大きく金網を破壊する危険がある場合、金網を補強するために横補強ロープ４３２、縦補強ロープ４３３を縦横ロープ４３，４２間に張設することが好ましい。横補強ロープ４３２、縦補強ロープ４３３は、縦横ロープ４３，４２の間に適宜挿入し、縦横ロープ４３，４２及び縦横補強ロープ４３３，４３２の交差部はクロスクリップ７３で結合し、金網とは必要に応じ結合コイルで結合すればよい。

本発明の落石防護網の作用を説明すると、落石を受けた岩受ロープ６および金網７の衝撃エネルギーは、岩受ロープ両端部に連結した緩衝ロープ５，５を経由して端部のアンカー３，３に達するが、緩衝ロープ５，５および金網７の伸びによるエネルギー吸収で、アンカー３，３に加わる張力は大きく軽減される。さらに、支柱のヒンジ効果で支柱２に過度の曲げ応力が加わることを防止できる。

詳述すると、本実施例の落石防止網に落石が衝突したときの様子を図１０に示しており、図１０（ａ）の金網垂下状態から、落石９が金網７、横ロープ４２および縦ロープ４３に衝突すると、図１０（ｂ）のように金網７、横ロープ４２および縦ロープ４３を道路側に膨らませるように下方に誘導される。
落石９の衝突エネルギーは主横ロープ４１および横ロープ４２の端部領域を構成する緩衝ロープ５，５の伸びおよび金網７の膨らみで吸収される。支柱２が支柱基礎２５とヒンジ結合されているので、吊りロープ４０にエネルギーが伝達され、支柱２のダメージが緩和される。
緩衝ロープ５、５は落石傷が付きやすい性状であるが、落石の衝突が起りにくい垂下した金網の両端部に配されていおり、落石が直撃することが無いので弱点がカバーされ、エネルギー吸収特性の高い利点を十分に発揮することができる。
さらに、最下段の押え横ロープ４４は緩衝ロープ５を使用しないので伸びが少なく、落石の道路側ｂへの流出を的確に防止することができる。

図１１は前記岩受ロープ６および緩衝ロープ５に動的張力を印加した場合の張力を測定する実験方法を示しており、鋼製やぐら９０の天井部に張力計９１を取り付け、張力計９１に２ｍの岩受ロープ６を取り付け、端部に３ｋＮの錘９３を取り付けて落下させた。そのときの張力は２００ｋＮであった。同様に、緩衝ロープ５に２ｍを取り付け３ｋＮの錘９３を落下させると５８ｋＮの張力であった。
ロープ４１，４２が岩受ロープ６だけからなる場合、端末支柱２に２００ｋＮの張力が負荷されるのに対し、緩衝ロープ５だけの場合は端末支柱２には５８ｋＮの張力負荷ですむ。従って、従来は２００ｋＮに対応した端末支柱が必要であったが、本発明によれば５８ｋＮに対応する端末支柱で済むことになる。

ａ山側
ｂ道路側
１落石防護網
２支柱
３アンカー体
４０吊りロープ
４１主横ロープ
４２横ロープ
４３縦ロープ
５緩衝ロープ
６岩受ロープ
７金網

Claims

落石を防止すべき傾斜面の中腹に沿って間隔をおいて傾斜面に略直角になるように立設された複数本の支柱と、前記支柱の頭部から垂下した複数の縦ロープと、前記縦ロープと略直交し、両端部が傾斜面のアンカー体に固定された複数段の横ロープと、最上段の前記横ロープに連結され傾斜面下方を覆うように垂下した金網とを備え、前記複数段の横ロープが、前記最上段の横ロープ、前記金網の下端が結合される最下段の押さえ横ロープ、及び、上下方向における前記最上段の横ロープと前記最下段の押さえ横ロープとの間に配置された複数の中段の横ロープからなり、前記最上段の横ロープおよび前記複数の中段の横ロープが、縦弾性係数Ａの岩受ロープと、これよりも小さな縦弾性係数Ｂを持ち前記岩受ロープの両端部に連結した緩衝ロープにより構成されており、前記複数の縦ロープ、及び、前記最下段の押さえ横ロープは、前記岩受ロープにより構成されており、前記緩衝ロープにより構成されていないことを特徴とする落石防護網。
緩衝ロープの伸びＰ１が２０％≦Ｐ１≦６５％、岩受ロープの伸びＰ２が４％≦Ｐ２≦６％である請求項１に記載の落石防護網。
支柱基礎と支柱がヒンジ結合により支柱が上下に回動可能に一体化している請求項１に記載の落石防護網。