JP5801512B1 - 支柱構造体 - Google Patents

Abstract

[要約][課題]工費と工期を大幅に短縮して支柱構造体を構築できるとともに、支柱本体の交換を短時間のうちに簡易に行える支柱構造体を提供すること。[解決手段]支柱本体１０と、支柱本体１０の下部と切り離し可能に一体化したベースブロック２０と、地中から反力を得てベースブロック２０と連結する複数のアンカー４０ａ，４０ｂとを具備し、ベースブロック２０は函体２１と、固結材２５と、複数の補強ガイド管３０とを具備し、補強ガイド管３０内に固化性の充填材４１を充填してベースブロック２０と一体の補強支持杭を形成する。

Description

本発明は雪崩、崩落土砂、落石等の衝撃が作用する防護柵に適した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（特許文献１）。
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２，３）。
又、支柱を地中に建て込みせずに、杭体を先行して建て込み、杭体頭部に載置した支柱下部と杭体頭部との間をボルト連結した支柱構造体も知られている(特許文献４)

特開２００４−１９３６９号公報 特開２００２−１１５２１３号公報 特開２００８−３１７４０号公報 特開２００８−１０１４６７号公報

従来の支柱構造体にはつぎの問題点がある。
＜１＞特許文献１に代表されるコンクリート基礎に支柱を立設する形態にあっては、支柱の安定性確保が容易である反面、工事費が嵩むことと工期が長くかかるといった問題がある。
＜２＞特許文献２，３に開示されているような支柱を地中に直接建て込む形態では、支柱の耐力を確保するために支柱の根入れ深さが地表における支柱高さの概ね数倍の長さが必要とされている。
そのため、建込用の穴を深く削孔しなければならないだけでなく、根入れ深さに比例して支柱全長が長くなって支柱コストが嵩む。
＜３＞更に、建込用の穴の削孔や支柱の建て込み作業を行うには、削孔機械やクレーン等の大型重機の導入が必要であることにくわえて、これらの大型重機を搭載可能な作業構台を構築しなければならず、工事が大掛かりとなって施工コストが高くつく。
＜４＞特許文献４に開示されているような杭体の頭部に支柱をボルト連結する形態にあっては、支柱コストを低減できるものの、連結部に巨大な応力が作用する。
高強度ボルトを多用しても杭体と支柱間の連結強度に限界があるため、小規模用の防護柵に限られ、大規模用の防護柵には適用が難しい。
＜５＞従来の防護柵は、受撃後に変形した支柱を交換可能な構造にはなっていなかった。
そのため、支柱が変形すれば、支柱の支持形態に拘わらず、支柱全体を支持構造体から撤去して新たな支柱に建て替えており、支柱の交換に要する作業時間と作業コストが非常に嵩むといった問題を抱えている。

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、高い支持力を確保しつつ、支柱構造体を経済的に構築できて、工費と工期を大幅に短縮できる支柱構造体を提供することにある。
さらに本発明は変形した支柱本体の交換を短時間のうちに簡易に行える支柱構造体を提供することにある。

本発明は、支柱本体と、地面に接地し、支柱本体の下部と切り離し可能に一体化したベースブロックと、地中から反力を得てベースブロックと連結する複数のアンカーとを具備する防護柵用の支柱構造体であって、前記ベースブロックが内部を複数の補強板で区画して複数の区画室を形成した有底構造又は上下を開放した筒構造の函体と、前記函体内に充填した固結材と、前記函体の底面から下方へ向けて延出し、前記アンカーを挿通する複数の補強ガイド管とを具備し、前記函体の区画室内に支柱本体の下部の嵌挿部を嵌挿して、前記支柱本体をベースブロックに撤去可能に立設し、前記補強ガイド管内に固化性の充填材を充填してベースブロックと一体の補強支持杭を形成し、前記函体内の全域に充填した固結材を介して、支柱本体の嵌挿部とベースブロックの間と、前記複数の補強支持杭の基端とをベースブロックの間を連結したことを特徴とする。
本発明の他の形態において、前記函体に対して複数の補強ガイド管と前記複数のアンカーは放射状に配置してもよい。
本発明の他の形態において、前記函体の中央区画室の周囲に複数の周辺区画室を形成し、一部の周辺区画室に充填した固結材により前記アンカーの基端を分離不能に連結する。
本発明の他の形態において、前記支柱本体の嵌挿部をべースブロックの厚さより長く形成し、該嵌挿部の一部をべースブロックの底部から地中へ向けて真下に突出させてもよい。

本発明はつぎの効果を奏する。
＜１＞支柱本体は地中に根入れせずに高剛性のベースブロックに立設し、ベースブロックは複数のアンカーと補強ガイド管を介して地盤に支持させる構造である。
したがって、ベースブロックの定着作業に大型重機や大型の作業構台を必要とせずに、支柱構造体を経済的に構築できて工費と工期を大幅に短縮できる。
＜２＞支柱構造体を構成する支柱本体とベースブロックは分離可能である。
支柱本体が変形した場合には、支柱構造体の全体を交換する必要はなく、必要最小限の支柱本体のみを交換できるから、支柱本体の交換作業を短時間のうちに経済的に行うことができる。
＜３＞固結材に補強材を埋設することで、ベースブロックの強度と剛性が非常に高くなる。そのため、ベースブロックの厚さを薄くして軽量化できる。

本発明に係る支柱構造体の分解斜視図 斜面に立設した支柱構造体の縦断面図 斜面に立設した支柱構造体の横断面図 支柱構造体の構築方法の説明図であって、函体を固定する工程から支柱を函体に建て込む工程までの説明図 図４における函体の平面図 支柱本体の嵌挿部を地中に貫入した他の形態の説明図

図１〜５を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
尚、本発明では雪崩、崩落土砂、落石等の防護柵用の支柱構造体について説明するが、支柱構造体は防護柵以外の種々の用途に適用可能である。

＜１＞支柱構造体の概要
図１，２を参照して説明すると、支柱構造体は、斜面等の地面Ｇに間隔を隔てて立設した複数の支柱本体１０と、地面１０に接地して、これらの支柱本体１０の下部と切り離し可能に一体化したベースブロック２０と、地中から反力を得てベースブロック２０を固定する複数のアンカー４０ａ，４０ｂとを具備する。

＜２＞支柱本体
支柱本体１０は曲げ強度の大きな構造要素であり、例えば公知の鋼管、形鋼、コンクリート柱等からなる。
支柱本体１０の下部を除いた他の部位は公知の各種防護ネットの上下辺を横架したり、防護ネットの上辺を垂下したりして支持し得るように、防護ネットの支持構造に応じた構造要素を具備している。
支柱本体１０の下部は、その下端から離隔した位置に補強縦リブ１１を介して環状のフランジ１２が突設してあると共に、フランジ１２の下方の部位にベースブロック２０と嵌挿可能な嵌挿部１３を形成している。

＜３＞ベースブロック
複数のアンカー４０ａ，４０ｂで地中に反力を得ながら支柱本体１０を支持するベースブロック２０は、有底構造又は上下を開放した筒構造の函体２１と、函体２１の底面または側面を貫通して設置する複数の補強ガイド管３０と、支柱本体１０のフランジ２２を固定する複数の固定ボルト２６と、函体２１内に充填する固結材２５とを具備した合成構造のブロック体である。

＜３．１＞函体
函体２１は内部に複数の補強板２２を交差して配置してあって、内空を複数の区画室２３（中央区画室２３ａと周辺区画室２３ｂ）に画成した剛性構造体である。
本例では函体２１と各区画室２３の平面形状がそれぞれ四角形を呈する場合について示すが、他の多角形、円形、又は楕円形でもよい。

＜３．１．１＞補強板
補強板２２は函体２１の内空を複数に区画するための板材である。
補強板２２の高さは函体２１の高さより低ければよく、要は縦横方向に向けて格子状に配置した複数の補強板２２の端部が函体２１の側面に固着してあればよい。

＜３．１．２＞区画室
函体２１の中央には周囲を補強板２２で区画した中央区画室２３ａを形成し、中央区画室２３ａの周囲には函体２１との側面と補強板２２で区画した複数の周辺区画室２３ｂを形成している。
函体２１の中央区画室２３ａは、支柱本体１０の下部の嵌挿部２３を嵌挿可能である。
周辺区画室２３ｂはすべてが同一形状、同一容積である必要はなく、またその形成数も適宜選択が可能である。
又、周辺区画室２３ｂは、補強ガイド管３０及び複数のアンカー４０ａ，４０ｂを斜め方向から挿入設置する際に、補強板２２が補強ガイド管３０及びアンカー４０ａ，４０ｂと干渉しない寸法関係になっている。

＜３．２＞補強ガイド管
補強ガイド管３０は表層部の孔壁を保護する機能と、複数のアンカー４０ａ，４０ｂを挿入セットする際のガイド機能と、ベースブロック２０の支持地盤を補強するための機能と、せん断と曲げ抵抗が増す支持杭としての機能を併有する。

＜３．２．１＞補強ガイド管の配置方向
図２を参照しながら函体２１に対する補強ガイド管３０の配置方向について説明する。
補強ガイド管３０の配置方向は、複数のアンカー４０ａ，４０ｂを地中に放射状に案内して設置し得るように、函体２１の底面に対して垂直ではなく、斜め方向に傾斜している。

＜３．２．２＞補強ガイド管の位置決め手段
図２を参照しながら補強ガイド管３０を函体２１に位置決めする手段の一例について説明すると、函体２０の周辺区画室２３ｂ内には、板面に補強ガイド管３０を挿通可能な開口を有する中間取付板２４が斜めに固着してある。
函体２１の底板又は側板には補強ガイド管３０を挿通可能な開口が開設してある。
補強ガイド管３０は上記した中間取付板２４と、函体２１の底板又は側板の少なくとも二点で位置決してあればよい。
中間取付板２４は細幅の板体であり、中間取付板２４と函体２１との間に形成した隙間を通じて周辺区画室２３ｂの全域に固結材２５を充填することが可能である。
中間中間取付板２４は必須ではなく省略する場合もある。要は函体２０に対して補強ガイド管３０を所定の傾斜角度に保持できればよい。

＜３．２．３＞補強ガイド管と函体の関係
補強ガイド管３０は函体３１に対して、溶接等により予め一体に固着しておくか、又は固着せずに挿通する。

＜３．３＞固定ボルト
固定ボルト２６は函体２１の底面に上向きに固着したボルトであり、ボルト先端部が函体２１の上口面から上方に突出する全長を有する。
支柱本体１０のフランジ１２に挿通させた固定ボルト２５にナット２７を螺着することで支柱本体１０をべースブロック２０に固定することができる。

＜４＞アンカー
アンカー４０ａ，４０ｂは、ロックボルト、グラウンドアンカー等の公知のアンカーであり、アンカー孔内に充填した充填材４１を介して地中に定着する。
アンカー４０ａ，４０ｂは地中へ向けて放射状に配置し、その基端側をべースブロック２０内に埋設する。
本例では、支柱本体１０に対して斜面谷側に２本のアンカー４０ａを設置し、斜面山側に１本のアンカー４０ｂを設置した形態について示すが、べースブロック２０に対する各アンカー４０ａ，４０ｂの設置位置や設置本数は、現場の状況に応じて適宜選択するものとする。
べースブロック２０の固定手段として、複数のアンカー４０ａ，４０ｂを採用したのは、小型の施工機械を用いて工事を簡略化することと、地質の影響を受けずに高い支持反力を得るためである。

＜５＞固結材
固結材２５は、モルタル等のセメント系硬化材であり、後述するように現場で函体２１の全域に充填する。

［支柱構造体の構築方法］
つぎに支柱構造体の構築方法について説明する。

＜１＞函体の設置
図４，５を参照して説明すると、斜面等の地面Ｇに函体２１を水平に設置する。

＜２＞アンカー工
つぎに函体２１に付設した補強ガイド管３０の延長線上に向けて複数のアンカー孔４２を放射状に削孔する。
これらのアンカー孔４２は小型の構台と小型のボーリングマシンを使用して削孔する。

＜２．１＞アンカーの挿入
函体２１が地面Ｇに接地し、複数の補強ガイド管３０が各アンカー孔４０ａ，４０ｂの表層側に挿通された状態において、各補強ガイド管３０を通じてアンカー孔４２内にそれぞれアンカー４０ａ，４０ｂを挿入する。

＜２．２＞充填材の充填
アンカー孔４２内にモルタル等の充填材４１を充填して各アンカー４０ａ，４０ｂを地中に定着する。
さらに補強ガイド管３０内の全域に固化性の充填材４１を充填する。
各アンカー４０ａ，４０ｂの地表側において、補強ガイド管３０内に充填材４１を充填することで、補強ガイド管３０が高剛性の杭体を形成する。
このように、補強ガイド管３０内に充填材４１を充填するだけの作業で以て、複数の杭体をアンカー４０ａ，４０ｂと同一線上に形成することができる。

＜２．３＞アンカー基端の定着
充填材４１が未硬化の状態において、各補強ガイド管３０の基端に突出する各アンカー４０ａ，４０ｂの露出部に定着具４３を装着して、各アンカー４０ａ，４０ｂの基端を定着する。
このように地中に定着した複数のアンカー４０ａ，４０ｂの基端を函体２１に連結して函体２１を変位不能に固定する。

＜３＞支柱本体の立設
嵌挿部１３を函体２１の中央区画室２３ａ内に嵌挿して、支柱本体１０を函体２１の中央に立設する。
この際、函体２１に立設した固定ボルト２６をフランジ１２に貫通させてナット２７で締め付けて支柱本体１０を函体２１に固定する。
嵌挿部１３の径を中央区画室２３ａに内接可能に設定しておくと、支柱本体１０を函体２１に建て込んだときの安定性がよくなる。
支柱本体１の設置に際し、大型クレーンを必要とせず、人力、または小型重機類で支柱本体１０を建て込むことができる。

＜４＞固結材の充填
前記した支柱本体１０の立設作業の直前、又は支柱本体１０の立設作業の直後に、函体２１内の全域に固結材２５を充填して、図２，３に示すような合成構造のベースブロック２０を構築する。
各区画室２３ａ，２３ｂに充填した固結材２５が硬化することで、補強板２２と協働してベースブロック２０の剛性と強度が高まる。
中央区画室２３ａに充填した固結材２５は、支柱本体１０の嵌挿部１３に付着して支柱本体１０とベースブロック２０との一体化を高める。
更に固結材２５は、複数の補強ガイド管３０とベースブロック２０とを一体化する。
ベースブロック２０の底部に下方へ向けて延出した複数の補強ガイド管３０は、ベースブロック２０の支持地盤及びベースブロック２０に対して補強支持杭として機能する。

以上の要領で斜面等の地面Ｇに所定の間隔を隔てて支柱構造体を構築し、隣り合う支柱本体１０間に防護ネット等を取り付けて防護柵を構築する。

本発明の支柱構造体にあっては、支柱本体１０をベースブロック２０に立設するものであるから、従来の床掘を伴うコンクリート基礎や、長大な根入れ式の支柱は不要である。
したがって、本発明では従来の支柱の支持構造と比較して、工費と工期を大場に削減できる。

＜５＞支柱構造体の耐荷力について
図１，２を参照して支柱構造体の耐荷力について説明する。
支柱構造体を構成する支柱本体１０はその嵌挿部１３を合成構造のベースブロック２０に建て込んで強固に一体化されている。
支柱本体１０を支えるベースブロック２０は、複数の補強ガイド管３０と複数のアンカー４０ａ，４０ｂとにより、地中に反力を得て強固に支持されている。
殊に複数の補強ガイド管３０と複数のアンカー４０ａ，４０ｂは、支持力及び支持反力が増すようにベースブロック２０に対して放射状に向けて配置してある。
したがって、支柱本体１０に衝撃が作用した場合に、支柱本体１０が変形するもののベースプレート２０は複数の補強ガイド管３０と複数のアンカー４０ａ，４０ｂで強固に支持されるために横滑りや転倒を生じない。
このように支柱本体１０に作用した衝撃力は、ベースブロック２０の底面、及び複数の補強ガイド管３０と複数のアンカー４０ａ，４０ｂを通じて地面Ｇへ伝達される。
殊にベースブロック２０の支持手段として、複数のアンカー４０ａ，４０ｂのみを用いるのではなく、補強支持杭として機能する補強ガイド管３０を併用するものである。
したがって、ベースブロック２０の支持地盤が軟質であっても支持地盤の陥没を抑止してベースブロック２０を安定した姿勢で支持できる。

＜６＞ベースブロックの強度について
ベースブロック２０は、補強板２２を省略した函体２１と固結材２５とにより合成構造とすることも可能であるが、剛性が不足するためにベースブロック２０を厚くしなければならない。
本発明では函体２１に複数の補強板２２を配置したことで、ベースブロック２０の剛性と強度を高められるので、ベースブロック２０の厚さを薄くして固結材２５の充填量を削減することができる。
複数の補強板２２は函体２１の補強材として機能するだけでなく、函体２１内に充填した固結材２５を小区画の単位で拘束して固結材２５の拘束効果を高めるために機能する。
したがって、ベースブロック２０に大きな衝撃力が作用してもベースブロック２０の破壊を確実に防止できる。

又、支柱本体１０に作用した衝撃荷重は、支柱本体１０の下部とベースブロック２０の嵌合部に集中して作用する。
ベースブロック２０の中央区画室２３ａの周囲が、複数の補強板２２と固結材２５とにより補強されている。
そのため、支柱本体１０の下部とベースブロック２０の嵌合部に応力が集中しても、ベースブロック２０の嵌合部が破壊されずに済み、支柱本体１０からベースブロック２０へ向けて衝撃力を伝達することができる。

＜７＞支柱本体の交換について
上記したように支柱構造体に衝撃が作用した場合、ベースプレート２０、複数の補強ガイド管３０、及び複数のアンカー４０ａ，４０ｂは損傷を受けずに健全なままであり、支柱本体１０のみが変形する。
本発明では以下の要領で変形した支柱本体１０を撤去して新たなものと交換することができる。

変形した支柱本体１０を撤去するには、固定ボルト２６からナット２７を取り外した後に、支柱本体１０をベースプレート２０から抜き取る。
固結材２５が嵌挿部１３に付着している場合は、支柱本体１０を前後左右に揺れ動かすか、固結材２５の一部をはつる等して縁切りして支柱本体１０を撤去することができる。
支柱本体１０の撤去後において、ベースプレート２０の中央部には撤去跡に中央区画室２３ａが現れる。
中央区画室２３ａを利用して新たな支柱本体１０をベースプレート２０に立設する。 支柱本体１０の立設方法は既述したとおりであるので説明を省略する。

以上説明したように、支柱本体１０が変形した場合には、支柱本体１０のみを交換できて、既存のベースプレート２０、複数の補強ガイド管３０、及び複数のアンカー４０ａ，４０ｂを交換せずにそのまま活用できて、支柱本体１０を経済的で、かつ短時間に交換することができる。

［他の実施形態］
＜１＞アンカーの基端を露出させておく他の形態
先の形態では、複数のアンカー４０ａ，４０ｂの基端を固結材２５に埋め殺しする場合について説明したが、複数のアンカー４０ａ，４０ｂの基端のみを露出させておいてもよい。
函体２１内に固結材２５を充填する際に、複数のアンカー４０ａ，４０ｂの基端部に固結材２５が入り込まないように遮蔽しておけば、複数のアンカー４０ａ，４０ｂの基端のみを露出させることが可能である。
本例にあっては、複数のアンカー４０ａ，４０ｂの基端がベースブロック２０内で露出しているから、後発的理由で緩んだアンカー４０ａ，４０ｂを簡単に緊張できて、ベースブロック２０の良好な支持力を長期間に亘って保証することができる。

＜２＞支柱本体をベースブロックに固定する他の形態
先の形態では、固定ボルト２６をフランジ１２に連結することで支柱本体１０をべースブロック２０に固定する形態について説明したが、フランジ１２を固結材２５に埋設して固定してもよい。
又、フランジ１２を有しない嵌挿部１３を固結材２５に埋設して固定してもよい。

又、図６に示すように、支柱本体１０の嵌挿部１３をべースブロック２０の厚さより長く形成して、支柱本体１０の嵌挿部１３の一部をべースブロック２０の底部から地中へ向けて真下に突出させる場合もある。
本例にあっては、複数のアンカー４０ａ，４０ｂ、及び複数の補強ガイド管３０によってべースブロック２０の高い安定性が確保されているため、支柱本体１０の嵌挿部１３の突出長をそれほど長くしなくとも、支柱本体１０の安定性が格段に向上するといった利点がある。

又、上記した支柱本体１０とベースブロック２０の複数の固定手段を適宜組み合せてもよい。

＜３＞補強板と固結材の付着強度を高める他の形態
先の形態では、補強板２２が無孔の板体である場合について説明したが、補強板２２の板面に開口を開設したり、補強板２２の板面にジベル等の突起物を突設したりしてもよい。
補強板２２の開口を通じて隣り合う区画室２３ａ，２３ｂ間で固結材２５に連続性が付与され、又、補強板２２に突起物を突設することで補強板２２と固結材２５との付着強度が高まり、ベースブロック２０の全体としての剛性と強度がさらに高くなる。

Ｇ・・・・・・地面
１０・・・・・支柱本体
１１・・・・・補強縦リブ
１２・・・・・フランジ
１３・・・・・支柱本体の嵌挿部
２０・・・・・ベースブロック
２１・・・・・函体
２２・・・・・補強板
２３・・・・・区画室
２３ａ・・・・中央区画室
２３ｂ・・・・周辺区画室
２４・・・・・中間取付板
２５・・・・・固結材
２６・・・・・固定ボルト
２６ａ・・・・開口
２７・・・・・ナット
３０・・・・・補強ガイド管
４０ａ・・・・斜面谷側のアンカー
４０ｂ・・・・斜面谷側のアンカー
４１・・・・・充填材
４２・・・・・アンカー孔
４３・・・・・定着具

Claims (4)

1. 支柱本体と、地面に接地し、支柱本体の下部と切り離し可能に一体化したベースブロックと、地中から反力を得てベースブロックと連結する複数のアンカーとを具備する防護柵用の支柱構造体であって、
   前記ベースブロックが内部を複数の補強板で区画して複数の区画室を形成した有底構造又は上下を開放した筒構造の函体と、
   前記函体内に充填した固結材と、
   前記函体の底面から下方へ向けて延出し、前記アンカーを挿通する複数の補強ガイド管とを具備し、
   前記函体の区画室内に支柱本体の下部の嵌挿部を嵌挿して、前記支柱本体をベースブロックに撤去可能に立設し、
   前記補強ガイド管内に固化性の充填材を充填してベースブロックと一体の補強支持杭を形成し、
   前記函体内の全域に充填した固結材を介して、支柱本体の嵌挿部とベースブロックの間と、前記複数の補強支持杭の基端とベースブロックの間を連結したことを特徴とする、
   支柱構造体。
2. 前記函体に対して複数の補強ガイド管と前記複数のアンカーを放射状に配置したことを特徴とする、請求項１に記載の支柱構造体。
3. 前記函体の中央区画室の周囲に複数の周辺区画室を形成し、一部の周辺区画室に充填した固結材により前記アンカーの基端を分離不能に連結したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の支柱構造体。
4. 前記支柱本体の嵌挿部をべースブロックの厚さより長く形成し、該嵌挿部の一部をべースブロックの底部から地中へ向けて真下に突出させたことを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の支柱構造体。

Images