JP7430605B2 - 防護工及び防護工を構築する方法 - Google Patents

Description

本発明は、防護工及び防護工を構築する方法に関する。

近年、気候変動による異常気象が原因で全国各地において土砂災害が頻発しており、土砂災害の形態は、「広域化」、「激甚化」、「多発化」している。土砂災害に対して人的被害をなくすために、国や自治体は色々な対策を実施しているが、気候変動による集中豪雨や局所的豪雨、スーパー台風等が原因で、毎年全国各地で土砂災害が発生し、甚大な被害が発生している。
土砂災害発生後の２次災害を防止するため、緊急（応急）対策工として、コンクリート基礎を使用した土砂柵、コンクリートブロックによる堰堤、大型土嚢による堰堤が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１４１５６８号公報

ところで、土砂災害が発生した地域の復旧活動を行うにあたり、土砂災害発生後の土砂や流木の流出による２次災害を防止する対策を早急に講じる必要がある。

しかし、コンクリート基礎を使用した土砂柵は、地盤の掘削、型枠の設置、コンクリートの打設、コンクリートの養生、型枠の脱型の工程が必要であり、その後上部工の柵の設置（通常、コンクリート内部に支柱を埋め込む）となるため、施工に時間がかかる。また、土砂災害の状況によってはコンクリートの確保ができない恐れもある。
また、コンクリートブロックによる堰堤は、特殊な形状をしたコンクリートブロックを縦横に連続して設置していくため、形状をかみ合わせるのに技能が必要であり、施工に時間がかかる。
また、大型土嚢による対策は、緊急時に土砂を土嚢内部に入れる作業が必要であり、施工に時間がかかる。また、土石流・流木により土嚢が破損する恐れがある。
よって、上記の方法よりも早急に施工することができる緊急対策工が求められている。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、従来の手法よりも早急に施工することができる防護工及び防護工を構築する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る態様は、予想される土石流の流れに対向するように構築される防護工であって、施工位置に載置される基礎と、前記基礎に立設するように連結され、前記土石流中の物体を捕捉する捕捉体と、を備えることを特徴とする。

また、前記基礎は、コンクリートブロックであることが好ましい。

また、前記捕捉体は、前記基礎に立設された柱部材と、前記柱部材における前記土石流の流れ方向上流側で前記柱部材間に架け渡された梁部材と、を備えることが好ましい。

また、前記柱部材は、一端が前記基礎に連結され、前記梁部材が架け渡される上流柱部材と、一端が前記基礎に連結され、他端が前記上流柱部材に連結される下流柱部材と、を備えることが好ましい。

また、前記上流柱部材は、上方に向かうにつれて下流側に向かって斜めに延びており、前記下流柱部材は、上方に向かうにつれて前記上流柱部材に向かって斜めに延びている ことが好ましい。

また、前記基礎は、前記上流柱部材が連結される上流基礎と、前記下流柱部材が連結される下流基礎と、を備えることが好ましい。

また、前記上流基礎と前記下流基礎との間に形成された空間内にはソイルセメントが打設されていることが好ましい。

また、前記梁部材は、前記柱部材に対して着脱自在に設けられていることが好ましい。

また、前記柱部材は、Ｈ形鋼から形成されており、前記梁部材は、鋼管から形成されていることが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明に係る態様は、予想される土石流の流れに対向するように防護工を構築する方法であって、施工位置に基礎を載置するステップ（１）と、土石流中の物体を捕捉する捕捉体を載置された前記基礎に連結するステップ（２）と、を有することを特徴とする。

また、前記ステップ（１）は、施工位置に前記土石流の流れ方向に沿って所定の間隔をあけて上流基礎と下流基礎を載置し、前記ステップ（２）は、前記上流基礎に前記捕捉体の上流柱部材を連結し、前記下流基礎に前記捕捉体の下流柱部材を連結することが好ましい。

前記上流基礎と前記下流基礎との間に形成された空間内にソイルセメントを打設するステップを有することが好ましい。

本発明に係る態様によれば、従来の手法よりも早急に施工することができる。

災害発生地に設置された防護工を示す概略図である。 防護工を上流側から見た斜視図である。 防護工の側面図である。 上流基礎、上流柱部材、ベースプレートの関係を説明するための図であり、（ａ）は上流柱部材における横断面図であり、（ｂ）は上流基礎及び上流柱部材の側面図である。 下流基礎、下流柱部材、ベースプレートの関係を説明するための図であり、（ａ）は下流柱部材における横断面図であり、（ｂ）は下流基礎及び下流柱部材の側面図である。 保持具の構成を説明するための斜視図である。 基礎に捕捉体を連結する工程を示す図であり、（ａ）は捕捉体を基礎に接近させる状態を示す図であり、（ｂ）は捕捉体の柱部材を基礎に連結させた状態を示す図である。 防護工を幅方向に並べた状態を示す図である。 防護工の変形例を上流側から見た斜視図である。 基礎、柱部材、ベースプレートの関係を説明するための図であり、（ａ）は柱部材における横断面図であり、（ｂ）は基礎及び柱部材の側面図である。 梁部材の変形例を示す図である。 梁部材の変形例を示す図である。 防護工の変形例を示す図である。 防護工の変形例を示す図である。 防護工の他の利用方法を示す図である。

本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、本発明の範囲において、種々の実施の形態をとりうる。

＜防護工の構成＞
図１に示すように、防護工１は、例えば、土砂災害発生後の被災地において復旧活動を行うために緊急に構築された緊急対策工である。防護工１が構築される場所等は限定されないが、例えば、防護工１は、図１に示すような狭隘な山間部の災害発生地Ｘに設置されている。つまり、防護工１は、一度土石流が発生し、再び土石流の発生が予想される場所に、予想される土石流の流れに対向するように構築されている。
なお、説明の便宜上、予想される土石流の流れ方向を「Ｆ」とし、上流側を「Ｆ１」、下流側を「Ｆ２」とする。また、土石流の流れ方向Ｆに交差する方向を防護工１の幅方向として「Ｗ」とする。

図１においては、複数の防護工１が災害発生地Ｘで幅方向Ｗに並んで構築されている。防護工１は、土石流が発生した災害発生地Ｘに対して下流側Ｆ２に設置されている。図２、図３に示すように、防護工１は、予想される土石流の流れに対向するように構築されており、施工位置の地面に載置された基礎１０と、基礎１０に立設するように連結されて土石流中の物体を捕捉する捕捉体２０と、を備える。

基礎１０は、例えば、直方体状に形成されたコンクリートブロックである。図２、図３に示すように、基礎１０は、防護工１を設置した際に、上流側Ｆ１に設けられる上流基礎１１と、下流側Ｆ２に設けられる下流基礎１３とを備える。上流基礎１１と下流基礎１３は、間隔をあけて配置されており、それぞれの基礎１１，１２に捕捉体２０が連結されている。
上流基礎１１及び下流基礎１３は、それぞれトラック（好ましくは、４ｔトラック）の荷台に積載できる程度の大きさ（幅、奥行、高さ）に形成されており、使用時には比較的小さな重機で簡単に施工現場に設置することができると共に、災害発生前は備蓄倉庫に広大な場所を取らずに保管しておくことができる。
上流基礎１１と下流基礎１３との間に形成された空間Ｓ内には、洗掘防止のため、現場発生土とセメントを混合して作成されたソイルセメント１５が打設されている。

捕捉体２０は、基礎１０の上面に設けられている。捕捉体２０は、基礎１０に立設される柱部材２１，２３と、柱部材２１における土石流の流れ方向上流側Ｆ１で柱部材２１間に架け渡された梁部材２５と、を備える。図２に示すように、防護工１は、４本の柱部材２１，２３と、６本の梁部材２５とを備えているが、柱部材２１，２３及び梁部材２５の数は、特定の数に限定されない。

柱部材２１，２３は、例えば、Ｈ形鋼により形成されている。柱部材２１，２３は、基礎１０に連結されている。４本の柱部材２１，２３は、２本の上流柱部材２１と、２本の下流柱部材２３である。上流柱部材２１は、それぞれ一端が上流基礎１１に連結されて上流基礎１１に立設されている。下流柱部材２３は、それぞれ一端が下流基礎１３に連結されて下流基礎１３に立設されている。

上流柱部材２１は、上流基礎１１から上方に向かうにつれて下流側Ｆ２に向かって斜めに延びている。下流柱部材２３は、下流基礎１３から上方に向かうにつれて上流側Ｆ１に向かって斜めに延びている。上流柱部材２１及び下流柱部材２３はそれぞれ、上方に向かうにつれて互いに近づいていく。下流柱部材２３は、その上端（他端）において上流柱部材２１の上端近傍に連結されている。捕捉体２０は、防護工１を側方から見た場合、上流柱部材２１及び下流柱部材２３がλ形状に組まれている。

図４、図５に示すように、上流柱部材２１及び下流柱部材２３は、ベースプレート３０を有する。ベースプレート３０は、上流柱部材２１及び下流柱部材２３の断面よりも大きな平面視矩形状の面を有するように形成されている。ベースプレート３０は、上流柱部材２１及び下流柱部材２３それぞれの一端（下端）に溶接により取り付けられている。
ベースプレート３０の各角部近傍には、孔が形成されており、この孔にアンカー部材３５を挿通することにより、ベースプレート３０は基礎１０に取り付けられる。
上流柱部材２１及び下流柱部材２３は、ベースプレート３０の上面に溶接によって接合されている。上流柱部材２１及び下流柱部材２３は、Ｈ形鋼を形成するフランジ２２ａが上流側Ｆ１及び下流側Ｆ２に面するように設けられている。上流側Ｆ１に面する上流柱部材２１のフランジ２２ａには、後述する保持具４０が上流柱部材２１の延在方向に沿って所定の間隔をあけて取り付けられている。

梁部材２５は、上流柱部材２１において上流側Ｆ１に面するフランジ２２ａに保持具４０によって取り付けられている。梁部材２５は、断面視円形状の鋼管により形成されている。梁部材２５は、上流柱部材２１の延在方向に沿って、所定の間隔をあけて上流柱部材２１間に架け渡されている。梁部材２５はそれぞれ、延在方向が互いにほぼ平行になっている。梁部材２５の延在方向における両端部は、上流柱部材２１からそれぞれ延出している。より具体的には、梁部材２５の両端部は、上流基礎１１の幅方向Ｗ両端部と面一となる位置付近まで延出していることが好ましい。

保持具４０は、上流側Ｆ１に面する上流柱部材２１のフランジ２２ａにおいて上流柱部材２１の延在方向に沿って所定の間隔をあけて締結具（例えば、ボルト及びナット）により着脱自在に取り付けられている。
図６に示すように、保持具４０は、例えば、鋼材により形成されている。保持具４０は、底板４１と、保持板４２と、を有する。底板４１は、上流柱部材２１のフランジ２２ａに固定される。底板４１は、フランジ２２ａからはみ出さない程度に形成されており、締結具によって上流柱部材２１に固定されている。
保持板４２は、底板４１に上流側Ｆ１に向かって立設されており、梁部材２５を保持する。保持板４２は、底板４１の表面に溶接等によって接合された鋼板である。保持板４２には、梁部材２５を挿通する円形状の孔４３が形成されている。この孔４３に梁部材２５を挿通し、孔４３の位置で梁部材２５を保持板４２に溶接することにより、梁部材２５は上流柱部材２１に保持される。
なお、保持具４０に対する梁部材２５の固定は、溶接による固定に限定されず、例えば、ボルト等を用いてもよい。

＜防護工を構築する方法＞
次に、防護工１を構築する方法について説明する。
図７、図８に示すように、防護工１を構築する際には、災害発生地Ｘの近くにある備蓄倉庫からコンクリートブロックの基礎１０を重機及びトラックにより搬出し、災害発生地Ｘまで運搬する。
この運搬作業に並行して、又は予め災害発生した災害発生地Ｘを重機により整地する。整地した施工位置となる地盤Ｇに、基礎１０を載置していく（ステップ（１））。予想される土石流の上流側Ｆ１に載置される上流基礎１１と下流側Ｆ２に載置される下流基礎１３は、上流柱部材２１が上流基礎１１上に位置し、下流柱部材２３が下流基礎１３上に位置するように、土石流の流れ方向Ｆに沿って少し間隔をあけて配置する。一方、上流基礎１１同士、下流基礎１３同士は、幅方向Ｗに沿ってほぼ隙間なく並べて配置する。上流基礎１１及び下流基礎１３を載置した後、上流基礎１１と下流基礎１３との間に形成された空間Ｓ内にソイルセメント１５を打設する。
次に、捕捉体２０を載置された基礎１０に連結する（ステップ（２））。捕捉体２０は、工場で予め製造され被災地に搬送されてくる。捕捉体２０をクレーン等により吊り上げて、上流柱部材２１を上流基礎１１にアンカー部材３５を用いて取り付けると共に、下流柱部材２３を下流基礎１３にアンカー部材３５を用いて取り付ける。
上流柱部材２１及び下流柱部材２３を上流基礎１１及び下流基礎１３に取り付ける際には、ベースプレート３０に形成された孔に、コンクリートブロックから形成された上流基礎１１及び下流基礎１３に予め埋め込んだアンカー部材３５を挿通し、固定する。
次に、梁部材２５を上流柱部材２１に連結する。
以上により、防護工１が構築される。

なお、上記の防護工１の構築方法では、捕捉体２０は予め工場で製作されていたが、防護工１を施工する現場に備蓄しておいてもよい。

以上のように構築された防護工１によれば、基礎１０及び捕捉体２０は、事前に工場等で製作して、土石流が発生しそうな場所の近くに備蓄可能なため、土砂災害の発生時には、緊急対策工として防護工１を早急に構築することができる。これにより、土砂災害発生後の土砂・流木流出による２次災害防止、周辺住宅、工事場所の安全確保の早期化を図ることができる。
また、防護工１の全ての構成要素を備蓄できるので、施工時の準備期間を大幅に短縮できる。
また、コンクリートブロックを基礎１０として用いているので、施工現場でコンクリートを打設して養生する工程は不要となり、基礎１０を載置した後、すぐに捕捉体２０を基礎１０に取り付けることができる。
また、基礎１０の載置と、捕捉体２０の組み立てを互いの工程の進捗に関係なく行うことができるので、工期の短縮も可能である。
また、基礎１０と捕捉体２０の接続は、後施工のアンカー部材３５で行うため、後から基礎１０と捕捉体２０を容易に切り離すことができ、撤去が容易となり、他の場所への転用もしやすくなる。
また、基礎１０を上流基礎１１と下流基礎１３とに分けることで、コンクリートブロックのサイズを小さくすることができ、現場や工場で製作したものを小型のトラックで備蓄場所まで運搬できるようになる。
また、上流基礎１１と下流基礎１３との間にソイルセメント１５を打設することで、上流基礎１１と下流基礎１３との間の地盤の洗掘を防止することができる。このとき、上流基礎１１と下流基礎１３は、ソイルセメント１５を打設する際の型枠として機能する。なお、保護工１が比較的小型の場合には、上流基礎１１と下流基礎１３を一つのコンクリートブロックで形成すればよいので、ソイルセメントの打設は不要となる。

また、ユニット化されたものを対策すべき場所に設置するだけなので、整地に際しても重機による簡単な掘削程度でよく、施工精度をあまり厳しくすることなく、多少の地盤の不陸にも対応できる。
また、捕捉体２０において土石流・流木を捕捉する捕捉部は、鋼管から形成された梁部材２５をＨ形鋼から形成された上流柱部材２１にボルトで連結することにより構築される。ここで、捕捉体２０は、土石流・流木のエネルギーを捕捉部の鋼管の凹みと撓みで吸収し、その反力を下流柱部材２３で支える構造のため、防護工１全体は大きな変形を伴わないので、土石流・流木捕捉後に損傷のあった梁部材２５のみを簡単に取り替えることができる。
また、土石流・流木を捕捉後、捕捉した除石・除木をする場合、梁部材２５の上部より捕捉部の梁部材２５を順次取り外していくことにより除石・除木作業をスムーズに行うことができる。なお、梁部材２５の取り外しは、高さ方向においていずれの梁部材２５から始めてもよい。
また、防護工１は、上流柱部材２１に対して下流柱部材２３を斜めに連結してλ型に構成されており、現地で想定される土石流の荷重に応じて最適な形状とすることができる。つまり、防護工１をλ型に構成することにより、土石流の水平荷重を上流柱部材２１に対して平行な成分と、直角な成分とに分解することができる。

＜変形例＞
次に、防護工の変形例について説明する。なお、以下の説明においては上記実施の形態と異なる部分について説明し、同じ部分については同じ名称又は符号を用いてその説明を省略する。
図９に示すように、防護工１Ａは、基礎１０Ａと、捕捉体２０Ａと、を備える。
基礎１０Ａは、例えば、直方体状に形成されたコンクリートブロックである。基礎１０Ａは、上記実施の形態と異なり、柱部材は上流側と下流側に配置されておらず、幅方向Ｗに並んで配置されていることから、上流基礎１１と下流基礎１３とに分けられておらず、幅方向Ｗに２つの基礎１０Ａが設けられている。図９においては、基礎１０Ａ間の隙間はほとんどないが、間隔をあけて２つの基礎１０Ａを配置する場合には基礎１０Ａの間の空間にソイルセメントを打設しておくことが好ましい。
もちろん、捕捉体２０の大きさ等によっては、１つの捕捉体２０Ａに対して１つの基礎１０Ａを構築してもよい。
捕捉体２０Ａは、２本の柱部材２１Ａと、７本の梁部材２５と、を有する。柱部材２１Ａは、基礎１０Ａの上面から鉛直方向に沿って直線状に延びており、２本の柱部材２１Ａは互いに平行となるように配置されている。

図９、図１０に示すように、柱部材２１Ａは、ベースプレート３０Ａを有する。ベースプレート３０Ａは、柱部材２１Ａの断面よりも大きな平面視矩形状の面を有するように形成されている。ベースプレート３０Ａは、柱部材２１のそれぞれの一端（下端）に溶接により取り付けられている。
ベースプレート３０Ａの各角部近傍には、孔が形成されており、この孔にアンカー部材３５Ａを挿通することにより、ベースプレート３０Ａは基礎１０Ａに取り付けられる。
柱部材２１Ａは、ベースプレート３０Ａの上面に溶接によって接合されている。柱部材２１Ａは、Ｈ形鋼を形成するフランジ２２Ａａが上流側Ｆ１及び下流側Ｆ２に面するように設けられている。上流側Ｆ１に面する柱部材２１Ａのフランジ２２Ａａには、保持具４０が柱部材２１Ａの延在方向に沿って所定の間隔をあけて取り付けられている。
梁部材２５は、柱部材２１Ａにおいて上流側Ｆ１に面するフランジ２２Ａａに保持具４０によって取り付けられている。
なお、防護工１Ａは、２本の柱部材２１Ａを備えるが、柱部材２１Ａ及び梁部材２５の数は、構築する防護工１Ａの大きさによって決まり、特定の数に限定されない。
防護工１Ａの構築方法は、防護工１とほぼ同じである。

＜その他＞
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。
例えば、上記の実施の形態において梁部材２５は、断面視円形状の鋼管により形成されていたがこれに限定されない。
図１１に示すように、断面視四角形状の鋼管から形成された梁部材１２５としてもよい。梁部材１２５を保持する保持具１４０に形成された孔は、梁部材１２５の断面形状に対応した形状を有する。つまり、孔は、四角形状に形成されている。
図１２に示すように、Ｈ形鋼から形成された梁部材２２５としてもよい。梁部材２２５は、下流側Ｆ２のフランジ２２５ａにおいて上流柱部材２１の上流側Ｆ１のフランジ２２ａにボルト等により直接取り付けられている。

また、上流基礎１１及び下流基礎１３は、一つのコンクリートブロックで形成する必要はなく、図１３に示すように、備蓄されているコンクリートブロックが比較的小型で、一つでは基礎として重量が不足している場合には、基礎の幅方向Ｗ、土石流の流れ方向Ｆ、高さ方向Ｈに複数連結した上流基礎１１及び下流基礎１３としてもよい。この場合、コンクリートブロック同士は、ベースプレート３０と同様に、鋼板５１とアンカー部材５２を用いて連結するとよい。
また、基礎１０は、防護工１の大きさに応じて一つのコンクリートブロックで形成してもよいし、上記のように複数のコンクリートブロックで形成してもよい。
また、基礎１０の幅方向Ｗにおいては、隣接する基礎１０同士がほぼ隙間なく並べられているが、間隔をあけて配置し、基礎間にできた空間にソイルセメントを打設するようにしてもよい。この場合も基礎がソイルセメント打設時の型枠として機能する。
また、緊急対策工として防護工１を設置した後、この防護工１を恒久対策工として用いる場合には、図１４に示すように、基礎１０をコンクリート（又はソイルセメント）１７で根巻きして基礎１０を強固にすればよい。新たに恒久対策工を構築する場合に比べて、施工期間、コストを大幅に減らすことができる。なお、防護工１が十分な大きさ、強度を有している場合には、防護工１を緊急対策工としても恒久対策工としても利用することができる。

また、図１５に示すように、流水を通す水通し部１０１を有する堰堤１００の上流側に土砂や流木等の堆積物Ｄが堆積して堰堤としての機能を発揮できない状態となっている場所において、新たに堰堤を構築するまでの緊急対策工として、土砂や流木等の堆積物Ｄ上に防護工１を設置してもよい。この場合、捕捉体２０が堰堤１００の水通し部１０１に対向するように設置する。
また、基礎１０にナットを埋設しておき、捕捉体２０側からベースプレート３０を介してボルトを挿通させて当該ナットに螺合させてもよい。逆に、基礎１０に先端部（螺合部）が突出するようにボルトを埋設しておき、ベースプレート３０の孔に当該ボルトを挿通させて、捕捉体２０側からナットに螺合させてもよい。

１ 防護工
１０ 基礎
１１ 上流基礎
１３ 下流基礎
１５ ソイルセメント
２０ 捕捉体
２１ 上流柱部材
２３ 下流柱部材
２５ 梁部材

Claims (7)

1. 予想される土石流の流れに対向するように構築される防護工であって、
   施工位置に載置されるコンクリートブロックから構成される基礎と、
   前記基礎に立設するように連結され、前記土石流中の物体を捕捉する捕捉体と、を備え、
   前記捕捉体は、前記基礎に立設された柱部材と、前記柱部材における前記土石流の流れ方向上流側で前記柱部材間に架け渡された梁部材と、を有し、
   前記柱部材は、一端が前記基礎に連結され、前記梁部材が架け渡される上流柱部材と、一端が前記基礎に連結され、他端が前記上流柱部材に連結される下流柱部材と、を有し、
   前記基礎は、前記上流柱部材が連結される上流基礎と、前記下流柱部材が連結される下流基礎と、を有し、
   前記上流基礎と前記下流基礎との間に形成された空間内には洗掘防止処理が施されていることを特徴とする防護工。
2. 前記上流柱部材は、上方に向かうにつれて下流側に向かって斜めに延びており、
   前記下流柱部材は、上方に向かうにつれて前記上流柱部材に向かって斜めに延びていることを特徴とする請求項１に記載の防護工。
3. 前記洗掘防止処理は、前記空間内にソイルセメントが打設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の防護工。
4. 前記梁部材は、前記柱部材に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の防護工。
5. 前記柱部材は、Ｈ形鋼から形成されており、
   前記梁部材は、鋼管から形成されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の防護工。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の防護工を構築する方法であって、
   施工位置に前記土石流の流れ方向に沿って所定の間隔をあけて上流基礎と下流基礎を載置するステップ（１）と、
   前記上流基礎に前記捕捉体の上流柱部材を連結し、前記下流基礎に前記捕捉体の下流柱部材を連結するステップ（２）と、
   前記上流基礎と前記下流基礎との間に形成された空間内に洗掘防止処理を施すステップ（３）と、
   を有することを特徴とする防護工を構築する方法。
7. 前記洗掘防止処理は、前記空間内にソイルセメントを打設することを特徴とする請求項６に記載の防護工を構築する方法。

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