JP5628459B1 - 防護柵の支柱構造体 - Google Patents

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Abstract

[要約][課題]支柱の支持力と転倒モーメントに対する耐力を向上させつつ、支柱本体の全長を短くできること。[解決手段]防護柵にもいる支柱構造体20であって、地上に突出する支柱本体21と、支柱本体21を延長する疑似柱体25と、支柱本体21の下部を未硬化の疑似柱体25の上部に埋設して形成した補強連結部22とを具備し、補強連結部22は曲げモーメントおよび応力が最も作用する部位を中心にして疑似柱体25の上部の範囲に亘って形成する。

Description

本発明は雪崩、崩落土砂、落石等による災害を防止する防護柵の支柱構造体に関する。
防護柵を構成する支柱の基礎は、衝撃荷重に耐え得るだけの耐力が求められる。
一般的には斜面に重力式のコンクリート基礎を構築し、このコンクリート基礎に支柱の下部を埋設して立設している。
コンクリート基礎は施工費が嵩むことと工期が長くかかるといった難点がある。
支柱を短期間で経済的に立設する方法としては、山腹の斜面に穿孔した縦孔に支柱を直接建て込む方法が知られている(特許文献1,2)。
支柱を斜面に直接建て込む場合、支柱の根入れ深さは地表における支柱の高さの概ね数倍の長さが必要とされている。
特開2002−115213号公報 特開2008−31740号公報
従来の埋設式の支柱にはつぎの問題点がある。
<1>従来は支柱の強度と断面形状が支柱の全長に亘って均一であった。
殊に支柱の全体強度を、最も応力が集中する部位の強度に合せているため、過剰設計になり易く不経済である。
<2>支柱の根入れ深さが長くなるほど支柱の全長が長くなるため、支柱コストが嵩む。
殊に、単位長さの単価が高価な高剛性の支柱を使用する場合は、支柱コストが非常に高いものとなる。
<3>長尺な支柱を現場へ運搬、搬入して吊り込まなければならず、支柱の全長が長くなるほど現場への搬入性および現場での作業性が悪くなる。
<4>現場の地盤強度が低い場合は、支柱の建て込み深さをさらに増す必要がある。支柱の建て込み深さが長くなると上記した2,3の課題が顕著となる。
<5>岩塊や岩盤等の地中障害物が存在すると、支柱を所定の深さまで建て込みすることができないため、地中障害物が存在しない位置まで支柱の立設位置を移動している。
その結果、隣り合う支柱の間隔が過大に広くなって、防護柵としての強度が著しく低下する。
本発明は上記した問題点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、つぎの少なくともひとつの防護柵の支柱構造体を提供することにある。
<1>支柱の支持力と転倒モーメントに対する耐力を向上させつつ、支柱の全長を短くできること。
<2>地質が悪い現場でも良好な支持力を得て支柱を立設できること。
<3>経済性に優れ、作業効率を効果的に向上できること。
本発明は、地面に削孔した縦孔に立設した複数の支柱構造体を具備した防護柵において、前記支柱構造体は地上に突出する支柱本体と、前記縦孔に固結材を充填して形成した疑似柱体であって、支柱本体の下部と一体に固着して前記支柱本体を延長する疑似柱体とにより構成し、支柱本体の下部を未硬化の疑似柱体の上部に埋設して支柱本体と疑似柱体との重合する範囲に亘って補強連結部を形成する。
前記疑似柱体は縦孔に収容した有孔構造の埋設管と、縦孔内に充填した固結材とにより構成し、縦孔の内部に充填した内部固結材の一部が埋設管の周面に形成した開口を通じて管外へ流出して環状の外部固結材を形成し、埋設管の内外に位置する内部固結材と外部固結材とが前記開口を通じて一体構造を呈する。
補強連結部は曲げモーメントおよび応力が最も作用する部位を中心にして疑似柱体の上部の範囲に亘って形成する。
本発明の他の実施の形態において、補強連結部を形成した前記疑似柱体の上部の範囲の断面強度が、補強連結部を除く疑似柱体の下部の断面強度より大きい関係にある。
本発明の他の実施の形態において、前記補強連結部を除く疑似柱体の下部の軸長が補強連結部の軸長より長い関係にある。
本発明の他の実施の形態において、前記疑似柱体の径が前記支柱本体より大径であり、かつ前記疑似柱体の軸長が地上に突出する前記支柱本体の軸長より長い関係にある。
本発明の他の実施の形態において、前記埋設管の上縁部に嵌着した環状のスペーサを具備し、該スペーサを介して支柱本体をセンタリングする。
本発明の他の実施の形態において、前記疑似柱体の全長に亘って前記埋設管が埋設してある。
本発明の他の実施の形態において、支柱本体の下部が内部固結材、埋設管、外部固結材、および縦孔で拘束されている。
本発明の他の実施の形態において、前記支柱本体の断面強度は支柱本体の全長に亘って均一であり、また前記防護柵は複数の支柱構造体の間に横架した防護ネットを具備する。
本発明は上記した構成を有することから、少なくともつぎのひとつの効果を奏する。
<1>支柱構造体の支持力と転倒モーメントに対する耐力を向上させつつ、支柱本体の全長を短くできることができる。
<2>地盤強度が低い現場や地中障害物が存在する現場でも、大きな支持力を得て支柱構造体を立設できることができる。
<3>経済性に優れた支柱構造体を提供できるとともに、支柱構造体を構築する作業効率を効果的に向上させることができる。
本発明に係る支柱構造体を具備した防護柵の側面図 一部を省略した支柱構造体の斜視図 図2におけるIII−IIIの断面図 支柱構造体の構築方法の説明図であり、(A)は縦孔の削孔工程から縦孔内に埋設管の挿入工程までの説明図、(B)は縦孔内に固結材を充填する工程の説明図、(C)は固結材の上部に支柱本体の下部を貫入する工程の説明図 スペーサを使用した他の実施の形態に係る支柱構造体の説明図
図1〜4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>防護柵
図1〜3を参照して説明すると、本発明が前提とする防護柵は、斜面等の地面10に間隔を隔てて立設した複数の支柱構造体20と、これらの支柱構造体20の間に横架した防護ネット30とを具備する。
<1.1>防護ネット
本例では防護ネット30は支柱構造体20の間に横架した複数のロープ31と、複数のロープ31に付設した網体32とにより構成する。
防護ネット30は図示した形態に限定されず、ロープ製、網体製、またはこれらを組み合せた公知のネットを含む。
<1.2>防護ネットの架設方式
本例では防護ネット30の全体を隣り合う支柱構造体20の側面に付設して横架した形態を示すが、防護ネット30の他の架設方式は、防護ネット30の上辺のみを支柱構造体20の頭部間に吊り下げ、防護ネット30の裾部を支柱構造体20から離隔した斜面山側または斜面谷側に固定した懸架式を含む。
<2>支柱構造体
支柱構造体20は地上に突出する高剛性の支柱本体21と、地中に埋設し、支柱本体21の下部に一体に形成した疑似柱体25と、支柱本体21の下部と疑似柱体25の上部を重合させて形成した補強連結部22とにより構成する。
補強連結部22は曲げモーメントおよび応力が最も作用する部位を中心にして疑似柱体25の上部の所定の範囲に亘って形成する。
<3>支柱本体
支柱本体21はその全長に亘って断面強度が均一の支柱であり、例えば鋼や鋼管などの鋼製支柱の他に、コンクリート充填鋼管製支柱、コンクリート躯体にPC材を埋設した公知の支柱等を含む。図2ではコンクリート充填鋼管製の支柱本体21を示す。
<4>疑似柱体
疑似柱体25は支柱本体21の延長用の支柱であり、有孔構造の埋設管26と、地盤に穿設した縦孔11に収容可能な有孔構造の埋設管26と、縦孔11内に充填したモルタルやセメント等の固結材27とにより構成する。疑似柱体25は無筋構造であり、現場で製作する。
<4.1>埋設管
埋設管26は疑似柱体25の全長に亘って埋設した有孔構造の管体であり、縦孔11の孔壁の崩落防止作用、固結材27の補強作用、および内部固結材27aの拘束作用を有する。
埋設管26は例えば鋼管等の管体であり、その周面に固結材27の透過が可能な大きさの複数の開口226aを有する。
埋設管26を有孔構造としたのは、埋設管26内に充填した未硬化の固結材27を管外へ流出させるためと、埋設管26の内外に位置する内部固結材27aと外部固結材27bとを一体構造物とするためである。
<4.2>固結材
固結材27は現場の縦孔11に充填して疑似柱体25を形成するための固化材であり、例えばa.モルタル、コンクリート、流動化処理土等のセメント系固化材、b.アスファルト系固化材、c.ウレタン・シリカレジン、高発泡ウレタン等の樹脂系固化材等を使用することができる。
<5>補強連結部
図2,3を参照して説明する。補強連結部22は支柱本体21の下部と疑似柱体25の上部を重合させて強固に連結させて補強した部位である。
支柱本体21の下部の所定の長さ範囲を未硬化の内部固結材27aに貫入し、固結材27の自己接着力を利用して一体に固着する。補強連結部22の軸長については後述する。
<6>支柱構造体の各部の寸法関係
支柱構造体20の全長をL、支柱本体21の軸長をL1、疑似柱体25の軸長をL2、疑似柱体25の上部の補強連結部22の軸長をL3、補強連結部22を除いた疑似柱体25の下部の軸長をL4とした場合における各部の寸法関係について例示する。
図2に示した形態では、支柱本体21の軸長L1は、疑似柱体25の軸長L2より短く、補強連結部22の軸長L3より長い関係にある(L3<L1<L2
補強連結部22の断面強度は、支柱本体21が貫入しない疑似柱体28の下部と比べて高い関係にある。
疑似柱体28の下部はもともと応力が小さいことから、疑似柱体28の下部の断面強度を強度上問題にはならない程度まで低くすることができる。
補強連結部22の軸長L3は、支柱構造体20の応力や曲げモーメントに基づいて算出し、応力や曲げモーメントが大きくなる範囲を補強できる長さであればよい。
また、本例では疑似柱体25の軸長L2が支柱本体21の軸長L1より長い形態(L1<L2)について示したが、両軸長L1、L2は、逆の寸法関係(L1>L2)であったり、等しい寸法関係(L1=L2)であってもよい。
支柱本体21の軸長L1、疑似柱体25の軸長L2、補強連結部22の軸長L3、および補強連結部22を除いた疑似柱体25の軸長L4は、支柱構造体20に作用する荷重の大きさや地盤の強度等を考慮して適宜選択する。
<7>支柱構造体の各部の径の関係
図2,3を参照して説明する。支柱本体21の径をD1、埋設筒26の径をD2、固結材27の径をD3とした場合、埋設管26の径D2は支柱本体21の断面径D1より大きく、縦孔11の径D3より小さい関係にある(D1<D2<D3)。
固結材27の径D3は縦孔11の径と等しいから、縦孔11は埋設筒26の径D2と比べて大径の関係にある。
埋設筒26の径D2を縦孔11と比べて小径にしたのは、縦孔11と埋設筒26との間に環状の隙間を形成し、この隙間内に外部固結材27bを充填するためである。
固結材27の径D3と等しい疑似柱体25の径を支柱本体21の径D1と比べて大径にしたのは、地中に埋設した疑似柱体25の支持力を増すためである。
埋設筒26の径D2や固結材27の径D3は、柱構造体20に作用する荷重の大きさ等を考慮して適宜選択する。
[支柱構造体の構築方法]
図4を参照して支柱構造体の構築方法について説明する。
<1>縦孔の削孔(図4(A))
斜面等の地面10に間隔を隔てて所定の深さの縦孔11を削孔する。
<2>埋設管の建込み(図4(A))
縦孔11内に小径の埋設管26を建て込む。埋設管26が縦孔11より小径であるため、埋設管26を吊り込むだけで円滑にセットできて、圧入機械は不要である。
埋設管26は縦孔11の孔壁の崩落を抑制して、縦孔11の内部に開放空間を確保する。
<3>固結材の充填(図4(B))
埋設管26の内部に固結材27を充填して縦孔11と同形の疑似柱体25を形成する。
埋設管26と縦孔11の間に径差があり、埋設管26と縦孔11の周面間に狭小な環状隙間が形成されている。
有孔構造の埋設管26内に充填した内部固結材27aの一部は開口27を透過して管外の環状隙間へ流出して外部固結材27bとなる。
環状隙間内に地上から直接固結材27を充填することは困難であるが、埋設管26内に内部固結材27aを充填するだけの簡単な作業で以て、環状隙間の隅々まで外部固結材27bを充填することができる。
両固結材27a,27bは埋設管26の複数の開口27を通じて組織的に連続性を有していて、埋設管26の存在によって両固結材27a,27bが組織的に分断されことはない。
縦孔11の全域に固結材27を充填することで埋設した埋設管26は、固結材27の補強機能を発揮して、疑似柱体25の全体強度が高くなる。
<4>支柱本体の建込み(図4(C))
固結材27の充填直後において、内部固結材27aに支柱本体21の下部を所定の深さまで貫入する。支柱本体21は固結材27の全長に亘って貫入しない。
内部固結材27aに埋設された支柱本体21の下部の埋設長が図3に示した補強連結部22となる。
支柱本体21の建て込み前における疑似柱体25は全長に亘って断面強度が均一であるが、固結材27に支柱本体21の下部を建て込むことで、補強連結部22の形成範囲の断面強度が高くなる。
固結材27の自己接着力により支柱本体21の下部が疑似柱体25に固着し、支柱本体21の下部が疑似柱体25に一体化した支柱構造体20の施工を完了する。
内部固結材27aは埋設管26に拘束され、埋設管26は外部固結材27bに拘束され、外部固結材27bは縦孔11に拘束されている。
したがって、連結補強部22の形成範囲では、支柱本体21の下部が内部固結材27a、埋設管26、外部固結材27b、および縦孔11の四部材で拘束されることになるので、疑似柱体25に対して支柱本体21を強固に連結できる。
[支柱構造体の特性]
支柱構造体20の特性について説明する。
<1>支柱構造体の強度配分
本発明では、支柱構造体20の地上部を高剛性の支柱本体21で構成し、地中に埋設される疑似柱体25を安価な固結材27を主体に構築し、最も応力が集中する部位を中心に補強連結部22を形成して局所的に補強した。
したがって、支柱の過剰設計を回避して支柱構造体20を経済的に製作することができる。
<2>補強連結部の断面強度
全体強度が均一な疑似柱体25の上部に支柱本体21の下部を貫入することで、疑似柱体25の上部に形成した補強連結部22の断面強度が、補強連結部22の下方の部位の躯体とくらべて高くなる。
したがって、本発明では単に固結材に支柱本体21の下部を埋設しただけの単純連結構造と比較して、支柱本体21と疑似柱体とを強固に連結できて、支柱本体21と疑似柱体25の補強連結部22の断面強度(曲げ強度)が格段に高くなる。
<3>支柱構造体の支持力
従来の埋設式の支柱は全長に亘って断面形状が同一であった。
支柱構造体20では、支柱本体21に対して疑似柱体25が大径に形成してある。
したがって、大径の疑似柱体25を地中に埋設することで、疑似柱体25の摩擦力が増大する。
さらに疑似柱体25を構成する外部固結材27bが縦孔11の孔壁に浸透することでも、疑似柱体25と縦孔11間の摩擦力が増大する。
したがって、従来の埋設式の支柱と比べて支柱構造体20の支持力が増大する。
<4>支柱構造体の転倒モーメント
一般に支柱に曲げ荷重が作用した場合、埋設深度によって曲げモーメントおよび応力が異なり、支柱の地面10の直下付近が最大となり、それ以降は小さくなる。
本発明では支柱構造体20の曲げモーメントおよび応力が最大となる範囲を補強し得るように、支柱構造体20の一部に補強連結部22を形成して、補強連結部22の断面強度を高めた。
したがって、従来と比べて支柱構造体20の支持力が増大するだけでなく、曲げモーメントに対する耐力も著しく高めることができる。
<5>支柱本体の全長の短寸化
支柱構造体20の疑似柱体25は支柱本体21の延長用の支柱であり、安価な固結材27を主体としたとして製作した。
したがって、支柱本体21の全長を従来の半分以下に短くできて、資材コストも低減できる。
さらに支柱本体21の全長が短くなれば、経済性の面で優れるだけでなく、支柱本体21の現場への運搬性と現場での取扱性が非常によくなる。
<6>軟弱地盤や地中障害物が存在する場合
既述したように支柱構造体20の補強連結部22の軸長L4を選択することで、疑似柱体25の強度、支持力および曲げモーメントの耐力向上範囲を調整することができる。
さらに地質や衝撃荷重等を考慮して必要な補強連結部22の軸長L4を確保したまま、補強連結部22を除いた疑似柱体25の軸長L4の長さを調整することができる。
すなわち、設計上必要される支柱本体21の軸長L1、および補強連結部22の軸長L4を確保したまま、支柱構造体20の全長Lを短くすることが可能である。
したがって、現場が軟弱で地質が悪い場合であったり、岩塊や岩盤等の地中障害物が存在して支柱を所定の深さまで建て込みができなかったりしても、疑似柱体25を大径化して疑似柱体25の全長を短くすることで、支柱構造体20の設置が可能となる。
[他の実施の形態1]
以降に他の実施の形態について説明するが、その説明に際し、前記した実施の形態と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
図5を参照して支柱構造体20の他の実施の形態について説明する。
本例は埋設管26の上縁部に環状のスペーサ23を嵌着して支柱本体21のセンタリングをよくした形態を示す。
<1>スペーサ
スペーサ23は断面が逆U字形を呈するリング体であり、その下面中央には埋設管26と嵌着可能な環状溝24を形成している。
スペーサ23は環状溝24を介して埋設管26の上縁部に嵌着可能である。
スペーサ23の内周面23aは球状の湾曲面として形成されている。
スペーサ23の内径は、支柱本体21の外形とほぼ同径である。
<2>スペーサの機能
スペーサ23が存在しなければ、内部固結材27aに支柱本体21を建て込む際に、両者27a,21の中心を一致させることは困難であり、支柱本体21が内部固結材27aに対して偏心し易い。
埋設管26の上縁部にセンタリング用のスペーサ23が設けてあれば、スペーサ23に沿って支柱本体21の下部を挿入するだけの操作で、支柱本体21の中心を内部固結材27aの中心に一致させることができる。
本例にあっては、センタリング用のスペーサ23を使用することで、支柱本体21と疑似柱体25の中心を同一線上で一致した精度の高い支柱構造体20を得ることができる。
[他の実施の形態2]
固結材27に埋設する埋設管26は単管に限定されるものではなく、径の異なる複数の埋設管26を同心円状に埋設して疑似柱体25を構成してもよい。
この場合、各埋設管26の間に環状の固結材を形成し得るように、径差を設けておく。
本例のように固結材27に間隔を隔てて複数の埋設管26を多重に埋設することで、固結材27の品質を高めずに疑似柱体25の全体の剛性と補強連結部22の剛性を高めることができる。
[他の実施の形態3]
先の実施の形態では、埋設管26を疑似柱体25の全長に亘って埋設した形態について説明したが、埋設管26を補強連結部22の形成範囲に亘って埋設することも可能である。
本例にあっては最も応力が集中する疑似柱体25の上部のみを補強するので、補強連結部22の剛性を下げずに疑似柱体25を経済的に形成できるといった利点がある。
10・・・・・地面
11・・・・・縦孔
20・・・・・支柱構造体
21・・・・・支柱本体
22・・・・・補強連結部
23・・・・・スペーサ
24・・・・・環状溝
25・・・・・疑似柱体
26・・・・・埋設管
26a・・・・開口
27・・・・・固結材
27a・・・・内部固結材
27b・・・・外部固結材
30・・・・・防護ネット

Claims (10)

  1. 地面に削孔した縦孔に立設した複数の支柱構造体を具備した防護柵において、
    前記支柱構造体は地上に突出する支柱本体と、
    前記縦孔に固結材を充填して形成した疑似柱体であって、支柱本体の下部と一体に固着して前記支柱本体を延長する疑似柱体とにより構成し、
    支柱本体の下部を未硬化の疑似柱体の上部に埋設して支柱本体と疑似柱体との重合する範囲に亘って補強連結部を形成し
    前記疑似柱体は縦孔に収容した有孔構造の埋設管と、縦孔内に充填した固結材とにより構成し、
    縦孔の内部に充填した内部固結材の一部が埋設管の周面に形成した開口を通じて管外へ流出して環状の外部固結材を形成し、埋設管の内外に位置する内部固結材と外部固結材とが前記開口を通じて一体構造を呈することを特徴とする、
    防護柵の支柱構造体。
  2. 曲げモーメントおよび応力が最も作用する部位を中心にして疑似柱体の上部の範囲に亘って補強連結部を形成したことを特徴とする、請求項1に記載の防護柵の支柱構造体。
  3. 前記補強連結部を形成した疑似柱体の上部の範囲の断面強度が、補強連結部を除く疑似柱体の下部の断面強度より大きいことを特徴とする、請求項2に記載の防護柵の支柱構造体。
  4. 前記補強連結部を除く疑似柱体の下部の軸長が補強連結部の軸長より長いことを特徴とする、請求項3に記載の防護柵の支柱構造体。
  5. 前記疑似柱体の径が前記支柱本体より大径であり、かつ前記疑似柱体の軸長が地上に突出する前記支柱本体の軸長より長い関係にあることを特徴とする、請求項1に記載の防護柵の支柱構造体。
  6. 前記埋設管の上縁部に嵌着した環状のスペーサを具備し、該スペーサを介して支柱本体をセンタリングすることを特徴とする、請求項に記載の防護柵の支柱構造体。
  7. 前記疑似柱体の全長に亘って前記埋設管が埋設してあることを特徴とする、請求項に記載の防護柵の支柱構造体。
  8. 前記連結補強部の形成範囲において、支柱本体の下部が内部固結材、埋設管、外部固結材、および縦孔で拘束されていることを特徴とする、請求項に記載の防護柵の支柱構造体。
  9. 前記支柱本体の断面強度が支柱本体の全長に亘って均一であることを特徴とする、請求項1に記載の防護柵の支柱構造体。
  10. 前記防護柵が複数の支柱構造体の間に横架した防護ネットを具備することを特徴とする、請求項1に記載の防護柵の支柱構造体。
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