TW201425692A - 防護用堤體 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可兼顧低成本化、擴大衝擊之傳遞範圍而提高防護性能、以及使堤體本體小型化之防護用堤體。其具備堤體本體20與半硬質之緩衝拘束層30，緩衝拘束層30係藉由橫向之拘束籠31收容有硬質緩衝材32之複數個受衝擊體35而構成。相鄰接之受衝擊體35之間由連結材料34連結。當受到衝擊時，透過硬度自半硬質向硬質變化之緩衝拘束層30將衝擊傳遞至堤體本體20而使其衰減。

Description

防護用堤體

本發明係關於一種抵擋落石、沙土崩落、雪崩等而予以防護之防護用堤體。

於專利文獻1中揭示有一種抵擋保有落石等之巨大之衝擊之防護用堤體。該防護用堤體成為如下構造，即，反覆進行階層之填土工事與於填土中埋設地工織物等填土補強材料之填土補強材料之敷設工事而構築剖面梯形狀之填土堤體，並利用混凝土製板等硬質覆蓋材料覆蓋填土堤體之山側之受衝擊面整個面。

又，於專利文獻2、3中揭示有利用對形成有複數個網孔之樹脂製之框體填充粒狀物或沙土等填充材料而構成之緩衝層覆蓋填土堤體之山側之受衝擊面的防護用堤體。

專利文獻2、3之防護用堤體係藉由緩衝層之局部之塑性變形而使衝擊衰減。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2010-255200號公報

[專利文獻2]日本特開2011-47162號公報

[專利文獻3]日本特開2011-202496號公報

於上述先前之防護用堤體中存在如下問題點。

<1>專利文獻1之防護用堤體存在當受到衝擊時混凝土制之硬質覆蓋材料破裂之問題以及硬質覆蓋材料之成本增大之問題。

<2>於硬質覆蓋材料為複數個混凝土板之情形時，無法將作用於一部分之板之衝擊傳遞至填土堤體之受衝擊面之較廣範圍。

因此，必須以可耐受作用於局部之衝擊之方式將填土堤體設為大型。

<3>專利文獻2之防護用堤體無法將作用於緩衝層之一部分之衝擊遍及填土堤體之受衝擊面之較廣範圍而傳遞。

<4>專利文獻2中所記載之緩衝層階梯狀地堆積複數個框體，且各框體之上口之一部分被敞開。

因此，當受到衝擊時，緩衝層內之填充材料會通過敞開之上口而向外部飛出，故而緩衝層之緩衝性能降低。

<5>專利文獻2之防護用堤體存在若複數個落石碰撞，則隨著緩衝層之緩衝功能之降低而使緩衝層破裂之危險。

<6>專利文獻2之防護用堤體為了提高防護性能，而使填土堤體形成為大型構造物。

於堤體之支撐地基鬆軟而支撐耐力不足之情形時，必須進行地基改良，而於工程費及工期之兩方面增加負擔。

<7>於最近之嚴峻經濟環境下，不僅要求低成本化，亦要求兼顧防護用堤體之小型化與高性能化，但尚未提出有滿足該等複數個要求之較佳之技術。

本發明係為了解決以上問題點而成者，其目的在於提供一種可兼顧低成本化、擴大衝擊之傳遞範圍而提高防護性能、以及使堤體本體小型化之防護用堤體。

本發明係一種防護用堤體，具備具有受衝擊面之堤體本體、及覆蓋受衝擊面之半硬質之緩衝拘束層，其特徵在於：利用補強填土堤體構成上述堤體本體，上述緩衝拘束層係藉由橫向之拘束籠可拘束地收容有硬質緩衝材之複數個受衝擊體而構成，以荷重可於相鄰接之受衝擊體之彼此間傳遞之方式連結上述複數個受衝擊體，當受到衝擊時，透過硬度自半硬質向硬質變化之緩衝拘束層，將作用於該緩衝拘束層之衝擊分散傳遞至堤體本體。

尤其是於本發明之防護用堤體中，於緩衝拘束層之背面形成有硬質緩衝材之一部分自該背面向堤體本體之受衝擊面突出之凹凸推壓面，拘束籠之背面之開口與硬質緩衝材之大小，被賦予當受到衝擊時上述凹凸推壓面使堤體本體之受衝擊面加壓變形的關係。

藉由利用補強填土堤體構成上述堤體本體，而使與緩衝拘束層之滲透變得較佳，且能夠以低成本製作。

若併用連結材料與補強連結材料而連結相鄰接之受衝擊體之間，則緩衝拘束層中之荷重之傳遞性變得較佳。

本發明之防護用堤體藉由具備若受到衝擊則硬度自半硬質向硬質變化之緩衝拘束層，可兼顧低成本化、擴大衝擊之傳遞範圍而提高防護性能、以及使堤體本體小型化。

進而，於本發明中，藉由於半硬質之緩衝拘束層之背面形成有凹凸推壓面，而使堤體本體與緩衝拘束層之接觸面積大幅地增加，並且當受到衝擊時凹凸推壓面藉由使受衝擊之面之表層硬質化，而顯著提高緩衝拘束層與堤體本體之間之衝擊之分散傳遞性能。

10‧‧‧防護用堤體

20‧‧‧堤體本體

21‧‧‧填土層

22‧‧‧填土補強材料

23‧‧‧壁面材料

24‧‧‧固定銷

25‧‧‧防吸出片材

30‧‧‧緩衝拘束層

31‧‧‧拘束籠

32‧‧‧硬質緩衝材

35‧‧‧受衝擊體

36‧‧‧補強連結材料

37‧‧‧凹凸推壓面

圖1係將本發明之防護用堤體之一部分省略之立體圖。

圖2係防護用堤體之橫剖面。

圖3係拘束籠之立體圖。

圖4A係防護用堤體之說明圖，且係構築第一段受衝擊體時之模式圖。

圖4B係防護用堤體之說明圖，且係構築第一段填土層時之模式圖。

圖4C係防護用堤體之說明圖，且係構築第二段受衝擊體時之模式圖。

圖4D係防護用堤體之說明圖，且係構築第二段填土層時之模式圖。

圖5係用以說明防護用堤體之作用之防護用堤體之水平剖面。

圖6係利用補強連結材料連結受衝擊體之間之形態之說明圖，(a)係將一部分省略之防護用堤體之剖面圖，(b)係(a)之b-b之剖面圖。

圖7係對防護用堤體之山側之受衝擊面賦予梯度之形態之說明圖，且係將一部分省略之防護用堤體之剖面圖。

圖8係對防護用堤體之山側之受衝擊面賦予梯度之形態之說明圖，且係將一部分省略之防護用堤體之剖面圖。

以下，一面參照圖式一面對本發明之實施形態進行說明。

<1>防護用堤體之概要

若參照圖1、2進行說明，則本發明之防護用堤體10由堤體本體20及覆蓋堤體本體20之山側之受衝擊面20b之半硬質之緩衝拘束層30而構成。緩衝拘束層30具有若受到衝擊則其硬度增加之特性，可經由緩衝拘束層30將衝擊分散傳遞至堤體本體20之較廣範圍。

尤其是於本發明中，於半硬質之緩衝拘束層30之背面形成有凹凸推壓面37，藉由使堤體本體20之受衝擊面20b成形為與凹凸推壓面37相對應 之凹凸形狀，而增加堤體本體20與緩衝拘束層30之接觸面積，並且當受到衝擊時凹凸推壓面37使受衝擊面20b之表層硬質化，藉此，可顯著提高緩衝拘束層30與堤體本體20之間之衝擊的分散傳遞性。

<2>堤體本體

堤體本體20係抵擋落石等之衝擊之剖面呈大致梯形之阻力體。

於本例中，係對由補強填土堤體構成堤體本體20之情況進行說明，且該補強填土堤體具有：複數個填土層21，其係階層地構築；片狀填土補強材料22，其敷設於各填土層21之間；及壁面材料23，其覆蓋填土層21之傾斜之谷側之背面20a；但只要為與緩衝拘束層30相比硬度較小之重力式阻力體，便可使用任何公知之堤體構造物。

於本例中，係表示垂直地形成堤體本體20之山側之受衝擊面20b之情況，但亦可對山側之受衝擊面20b賦予梯度。

<2.1>填土補強材料

填土補強材料22係用以提高堤體本體20之剪斷阻力與彎曲阻力之補強構件，可使用以地工格網(geogrid)為代表之拉伸強度較大之公知之網狀物。

填土補強材料22與緩衝拘束層30之連接關係可為一體構造或分體構造中之任一者，若使壁面材料23之一端連接於緩衝拘束層30而一體化，則堤體本體20與緩衝拘束層30間之連結強度會提高，而使緩衝拘束層30之穩定性變得較佳。

<2.2>壁面材料

保護堤體本體20之坡面之壁面材料23係將長方形之擴張金屬板、焊 接金屬線網、編織製金屬線網、或有孔鋼板等剖面大致L字形地彎折而形成，於其水平部與立起部之間配置有補強用斜材23a。

又，視需要，於壁面材料23之內側附設公知之防吸出片材、綠化片材等。

<3>緩衝拘束層

緩衝拘束層30由剖面形狀呈方形之橫向之複數個受衝擊體35而構成，將複數個受衝擊體35縱橫地堆積而被覆堤體本體20之山側之受衝擊面20b。

受衝擊體35通常為半硬質，且具有若受到衝擊則其硬度增加之性質。

於本發明中，所謂「半硬質」，係指容許固定範圍之彎曲變形與壓密變形之狀態。

<3.1>受衝擊體

受衝擊體35具備：橫長之複數個拘束籠31，其剖面呈方形；硬質緩衝材32，其可拘束地被封入至拘束籠31內；及防吸出片材33，其附設於拘束籠31之內側；於受衝擊體35之背面，使硬質緩衝材32之一部分突出而形成有凹凸推壓面37。亦存在將防吸出片材33省略之情況。

<3.2>拘束籠

圖3中表示拘束籠31之一例。拘束籠31具有：底面板31a，其呈橫長之長方形；前面板31b及背面板31c，其等豎立設置於底面板31a之一對長邊；及端面板31d，其豎立設置於底面板31a之一對短邊中之一邊或兩邊。

又，亦存在於拘束籠31之中間部追加設置與端面板31d相同形狀之隔板(省略圖示)之情況。

拘束籠31具有當落石等碰撞時不容易破損之強度，例如將各種金屬線網、擴張金屬板或有孔鋼板等組合而形成。又，其素材亦不限於金屬製，亦可由耐候性及拉伸強度優異之樹脂製之網狀物而形成。

又，亦可將用於護岸工事之公知之墊籠、網箱、蛇籠轉用作拘束籠31。

拘束籠31之敞開之上口由專用之蓋31e封鎖、或將上位之拘束籠31之底面31a兼用作蓋而封鎖。

<3.2.1>拘束硬質緩衝材之理由

於本發明中，於拘束籠31內可拘束地封入有硬質緩衝材32。

其理由在於：為了防止硬質緩衝材32之飛出，以及為了當硬質緩衝材32之壓密變形達到極限時，使其鎖定，於維持受衝擊體35之形態之狀態下，使受衝擊體35之硬度自半硬質變化為硬質。

<3.2.2>使拘束籠橫長地形成之理由

使拘束籠31橫長地形成之原因在於：使經由受衝擊體35之衝擊之傳遞面積向堤體本體20之延長方向擴展。

<3.2.3>背面板之開口與硬質緩衝材之尺寸關係

於本發明中，不僅於拘束籠31內可拘束地封入有硬質緩衝材32，而且於拘束籠31之背面板31c側，使硬質緩衝材32之一部分向外部突出，而形成有凹凸推壓面37。

以可使硬質緩衝材32之一部分通過背面板31c之開口向外部突出，而於受衝擊體35之背面形成凹凸推壓面37之方式，對拘束籠31之背面板31c之開口尺寸與硬質緩衝材32之大小賦予關係。

換言之，拘束籠31之前面板31b及背面板31c均以可阻止硬質緩衝材 32之通過之方式成為較硬質緩衝材32之最大徑小之開口尺寸，進而，僅背面板31c成為可容許硬質緩衝材32之一部分露出之開口尺寸。

更佳為使拘束籠31之前面板31b之開口尺寸小於背面板31c之開口。 若以此方式設置前面板31b之開口尺寸，則當受到衝擊時可確實地防止硬質緩衝材32自拘束籠31之前面飛出。

<3.3>硬質緩衝材

可使用石、碎石、人工顆粒等硬質粒狀體作為硬質緩衝材32。若考慮緩衝性能，則較理想為單粒度之硬質粒狀體。

[施工方法]

其次，一面參照圖4A~4D，一面對防護用堤體10之施工方法進行說明。

<1>最下段之受衝擊體之構築

如圖4A所示，於設置現場之山側橫向一行地配置複數個拘束籠31，利用連結線圈等連結材料來連結鄰接之拘束籠31之間。

於僅敞開上口之各拘束籠31內附設防吸出片材33後，填充特定尺寸之硬質緩衝材32，而形成最下段之受衝擊體35。

當對拘束籠31內填充硬質緩衝材32時，使硬質緩衝材32之一部分通過背面板31c之開口向外部露出，而於受衝擊體35之背面形成凹凸推壓面37。

<2>最下段之填土層之構築

於最下段之受衝擊體35之背面(谷側)水平地敷設填土補強材料22， 並且於填土補強材料22之端部(右端)搭載壁面材料23，打入固定銷24而固定。

將沙土撒至填土補強材料22上，碾壓而構築達到最下段之受衝擊體35之高度之最下段之填土層21。當碾壓填土層21時，受衝擊面側之填土被壓抵於受衝擊體35之凹凸推壓面37而成形為凹凸形狀。

於最下段之受衝擊體35之背面與填土層21之間，配置另外之防吸出片材25而防止填土沙土被吸出。

圖4B係表示於最下段之受衝擊體35之背面構築有填土層21之形態。

當構築填土層21時，受衝擊體35與壁面材料23防止沙土之自由移動，故而可確實地進行填土層21之碾壓。

<3>第二段以後之受衝擊體與填土層之構築

如圖4C、4D所示，以與上述相同之步驟於最下段之受衝擊體35之正上方構築第二段受衝擊體35，並且使用填土補強材料22與壁面材料23於最下段之填土層21之正上方增建第二段填土層21。

當構築第二段受衝擊體35時，利用第二段拘束籠31之底面31a封鎖最下段之受衝擊體35之上口、或利用專用之蓋31e封鎖最下段之受衝擊體35之上口，而可拘束地封入硬質緩衝材32。

又，利用連結材料34可傳遞荷重地連結最下段與第二段受衝擊體35、35之間。

以後重複進行上述作業，而構築如圖2所示般具備具有凹凸狀之受衝擊面20b之補強填土堤體製之堤體本體20、及於背面形成有凹凸推壓面37之半硬質之緩衝拘束層30之防護用堤體10。最上段之受衝擊體35之上口係由專用之蓋31e封鎖。

[防護用堤體之作用]

<1>衝擊作用之前

如圖2所示，半硬質之緩衝拘束層30覆蓋堤體本體20之山側之受衝擊面20b。進而，構成緩衝拘束層30之於上下左右方向鄰接之受衝擊體35彼此間係利用連結材料34可傳遞荷重地連結。

緩衝拘束層30之凹凸推壓面37與堤體本體20之受衝擊面20b之間係以滲透之狀態而接觸。

於衝擊作用之前，緩衝拘束層30處於半硬質之狀態。

<2>衝擊之衰減作用

圖5係表示當作用衝擊F時之防護用堤體10之山側之水平剖面者。

若對緩衝拘束層30之一部分作用落石等之衝擊F，則封入至拘束籠31之內部之硬質緩衝材32由拘束籠31拘束而壓密變形，並且受衝擊體35整體自兩點鏈線所示之狀態彎曲而變形。藉由硬質緩衝材32之壓密變形阻力與受衝擊體35之彎曲阻力而使衝擊F衰減。

即便重複作用衝擊F，亦可藉由拘束籠31阻止硬質緩衝材32向外部飛出，而維持硬質緩衝材32之封入狀態。

<3>防護用堤體中之衝擊之分散傳遞範圍

參照圖5，對防護用堤體10中之衝擊F之分散傳遞範圍進行說明。

本發明之防護用堤體10不僅藉由硬質緩衝材32之壓密變形阻力與受衝擊體35之彎曲阻力使衝擊F衰減，亦可藉由以下所說明之複數個主要因素之組合，將作用於緩衝拘束層30之一部分之衝擊F分散至較廣範圍而向堤體本體20傳遞，從而高效地使其衰減。

<3.1>經硬化之緩衝拘束層之衝擊之分散傳遞作用

若對經由連結材料34連結複數個受衝擊體35之間而構成之緩衝拘束層30之一部分作用衝擊F，則衝擊F所直接作用之受衝擊體35自不必說，經由連結材料34與拘束籠31亦對位於其周圍之受衝擊體35連鎖地傳遞衝擊F。

於各受衝擊體35中，若利用橫長之拘束籠31所拘束之硬質緩衝材32之壓密變形達到極限，則硬質緩衝材32群鎖定，受衝擊體35之硬度自半硬質變化為如石柱般之硬質。緩衝拘束層30之硬化範圍與衝擊F之大小成正比而變大。

因此，作用於緩衝拘束層30之一部分之衝擊F經由橫長之經硬化之受衝擊體35對堤體本體20的受衝擊面20b較廣範圍地傳遞。

由於緩衝拘束層30與堤體本體20之受衝擊面20b之間係以滲透之狀態接觸，故而衝擊F之傳遞損失較少。

向堤體本體20傳遞之衝擊F可藉由填土層21之變形阻力與填土補強材料22之拉伸強度的協作而有效率地衰減，故而與先前相比使防護用堤體10之防護性能提高。

<3.2>受衝擊面積之增大之衝擊之分散傳遞作用

由於堤體本體20之受衝擊面20b並非平面形狀，而呈與緩衝拘束層30之凹凸推壓面37相對應之凹凸狀之立體形狀，故而與使受衝擊面20b形成為平面之情形時相比，大幅地增大堤體本體20與緩衝拘束層30之接地面積。

隨著堤體本體20與緩衝拘束層30之接地面積(受衝擊面積)增加，而使堤體本體20與緩衝拘束層30之間之衝擊F之分散傳遞面積增大，藉此提高衝擊F之衰減性能。

<3.3>受衝擊面之硬化之衝擊之分散傳遞作用

堤體本體20之受衝擊面20b藉由充分地碾壓填土而變硬為某程度，但藉由衝擊F經由經硬質化後之緩衝拘束層30傳遞至堤體本體20之受衝擊面20b，進一步增加受衝擊面20b之表層之硬度，而變得如石頭般堅硬。

其原因在於：藉由經由凹凸推壓面37瞬間對受衝擊面20b施加衝擊F，而使構成受衝擊面20b之沙土嚙合。

由於衝擊F經由受衝擊面20b之經硬化之表層被分散傳遞至堤體本體20之較廣範圍，且經由保持凹凸形狀而硬化之受衝擊面20b之表層，使堤體本體20之內部中之衝擊F之傳遞方向放射狀地擴展，故而進一步提高衝擊F之衰減性能。

<4>關於堤體本體之承重

若自堤體本體20側觀察，則衝擊F經由經硬化之單個或複數個受衝擊體35而傳遞。

若堤體本體20中之衝擊F之傳遞面積增加，則作為防護用堤體10之每單位面積之承重變小，於將防護用堤體10設計為小型輕量之方面有利。

只要可使防護用堤體10小型輕量化，便亦可減輕支撐地基之負擔，故而無需進行地基改良。

<5>關於作用於拘束籠之拉伸力

對當受到衝擊時作用於拘束籠31之拉伸力進行研究。

若對封入至拘束籠31之硬質緩衝材32作用外力，則產生連鎖現象而阻止自由變形。

連鎖現象係因硬質緩衝材32之內部摩擦而產生者，並不受拘束籠31之強度較大影響。即便利用強度較小之拘束籠31拘束，硬質緩衝材32亦會 產生鎖定現象。

如此，當硬質緩衝材32產生鎖定現象時，不會對拘束籠31作用過大之拉伸力，故而當受到衝擊時拘束籠31不會因拉伸力而破損。

[其他實施形態]

以後，對其他實施形態進行說明，於該說明時，對與上述實施例相同之部位標註相同符號，並省略其詳細說明。

圖6中表示於相鄰之受衝擊體35之接合部配置鋼棒等補強連結材料36而提高連結強度之形態。

於相鄰之受衝擊體35之間纏繞有線圈狀之連結材料34，故而於該連結材料34之內部空間插入補強連結材料36而設置。

補強連結材料36之設置範圍係設置為拘束籠31之各邊之全長或其一部分。

再者，圖中之符號31f係構成拘束籠31之框材。

補強連結材料36與連結材料34協作而提高受衝擊體35之間之一體性，故而與僅利用連結材料34連結之情形時相比使衝擊之傳遞性變得較佳。

於上述實施例中，對垂直地形成堤體本體20之山側之受衝擊面20b與緩衝拘束層30之情況進行了說明，但亦可如圖7、8所示般賦予梯度。

圖7係表示使用剖面菱形之拘束籠31平坦地形成緩衝拘束層30之前面之防護用堤體10，圖8係表示使用剖面矩形之拘束籠31階梯狀地形成緩衝拘束層30之前面之防護用堤體10。

藉由如本例般對緩衝拘束層30賦予梯度而構成為倚靠式，而增加防護用堤體10之穩定性。

又，以上對將複數個受衝擊體35配置成縱向一行之形態進 行了說明，但當所預想之衝擊F巨大時，亦可多重地列設複數個受衝擊體35。

10‧‧‧防護用堤體

20‧‧‧堤體本體

20a‧‧‧背面

20b‧‧‧受衝擊面

21‧‧‧填土層

22‧‧‧填土補強材料

23‧‧‧壁面材料

23a‧‧‧補強用斜材

24‧‧‧固定銷

25、33‧‧‧防吸出片材

30‧‧‧緩衝拘束層

31‧‧‧拘束籠

31e‧‧‧專用之蓋

32‧‧‧硬質緩衝材

34‧‧‧連結材料

35‧‧‧受衝擊體

Claims (5)

1. 一種防護用堤體，具備具有受衝擊面之堤體本體、及覆蓋受衝擊面之半硬質之緩衝拘束層者，其特徵在於：利用補強填土堤體構成該堤體本體；該緩衝拘束層係藉由橫長之拘束籠可拘束地收容有硬質緩衝材之複數個受衝擊體而構成；以荷重可於相鄰接之受衝擊體之彼此間傳遞之方式連結該複數個受衝擊體；當受到衝擊時，透過由硬度自半硬質向硬質變化之緩衝拘束層，將作用於該緩衝拘束層之衝擊分散傳遞至堤體本體。
2. 如申請專利範圍第1項之防護用堤體，其中，於緩衝拘束層之背面形成有硬質緩衝材之一部分自該背面向堤體本體之受衝擊面突出之凹凸推壓面，拘束籠之背面之開口與硬質緩衝材之大小，被賦予當受到衝擊時該凹凸推壓面使堤體本體之受衝擊面加壓變形的關係。
3. 如申請專利範圍第2項之防護用堤體，其中，該拘束籠之前面之開口小於該拘束籠之背面之開口。
4. 如申請專利範圍第2或3項之防護用堤體，其中，該補強填土堤體具備與受衝擊體之凹凸推壓面接觸而構築成階層狀之複數個填土層、及敷設於各填土層間之填土補強材料。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之防護用堤體，其中，該受衝擊體之剖面形狀為方形。