(57)【要約】【課題】大きな落石が道路側に飛び出すことがないよう岩石のエネルギーを完全吸収して確実に受け止めることができる落石対応型擁壁構造を提供する。【解決手段】強度支持用の支柱を有し、内部にエネルギー高吸収機能を充填した半台形上の擁壁を、その背面を落石飛来方向へ対峙させる形で山の斜面の麓に大きな落石を嵌入可能な空間を置いて配置する。【選択図】      図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
落石の可能性の有る山の斜面の道路脇に設置される落石対応型擁壁構造であって、
擁壁設置幅の内側で道路寄りの位置に強度支持用の支柱を立て、これを囲んでその道路側及び山手側並びに側面にプレキャストパネルを組立てて擁壁形状を造り、その内部にエネルギー高吸収機能材を充填して成り、擁壁背面を落石飛来方向に対峙させ、擁壁背面と斜面との間には、想定される最大寸法の岩石が十分嵌入可能で、かつ期間を通じて蓄積可能なだけの空間を配置したことを特徴とする落石対応型擁壁構造。
【請求項２】
請求項１に記載のエネルギー高吸収機能材は、見掛け比重1.5以下の発泡モルタルであることを特徴とする落石対応型擁壁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落石の可能性の有る山の斜面の道路脇に設置される落石対応型の擁壁構造に関し、落石を擁壁背面で受け止めて、その全エネルギーを擁壁内部で完全に吸収し道路側の安全を確保するようにした落石対応型擁壁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
擁壁には、単に法面仕上げするためだけのもの、土止め構造のもの、土砂崩落防止用のもの等各種のものが有る。山間部においては、山の斜面から土砂或いは石が落下してくる可能性があるので、コンクリート製の擁壁の上部に柵を設け、この柵で落下物を防ぐことが行われている。ただし、これら柵により落石防止できる石は、直径数十cm程度までのものに限定され、これ以上の大きな石に対しては、到底対応できない。
【０００３】
大きな岩石の落下に対応できる従来の擁壁構造の一例としては、例えば、特開2000-106770号公報（落石防止工法）、特開2000-160515号公報（衝撃吸収用盛土提体）に示されるものの例が有る。
【０００４】
特開2000-106770号公報の落石防止工法は、山の斜面の下方に捨て型枠を組立て、その中に異なる材料の衝撃吸収性充填材を充填して擁壁を作り、その上部に落石防止用柵を配置している。斜面より転がってきた岩石は、上面でエネルギー吸収され、柵で受け止められるとされている。しかし、岩石が衝撃吸収性充填材をめがけて真上より直下に落下することは稀であり、柵で受け止められる範囲は極めて小さく、大きな岩石に対しては適用困難であると考えられる。
【０００５】
特開2000-160515号公報の衝撃吸収用盛土提体では、岩石が柵を乗り越えてしまうのを防止するため、階層的に盛土して提体を作り、その上方に位置する受撃面を、山手側を下位置とする非水平面としている。しかし、それでも岩石の落下の在り方は一様でなく、道路に飛来してしまう恐れが残る。特に山の法面と非水平面との間の窪みは、土砂により埋まってしまうこともある。
【０００６】
同公報では、さらに同公報の図４、図５に示されるように、山の斜面と道路との間に十分な空間を保って補強材を組み込んで盛土による提体を作ることを提案している。このようにすれば、大きな岩石も確実に提体の後方に至るので、これを提体背面で処理することにより、対応できる。
【０００７】
しかしながら、落石が直径1mにも及ぶような場合を想定すると、それが有する保有エネルギーは多大であり、そのエネルギーを十分吸収するためには、提体の幅及び高さを相当大としなければならず、盛土による提体では、相当大きなスペースを必要とし、狭隘な山間部等では実施できないという問題点があった。加えて、盛土は、水分含有程度等によってその特性が変化するので、盛土と補強材の組合せでは、規格工法としての設計が困難である。
【特許文献１】特開2000-106770号公報、第１頁、図１
【特許文献２】特開2000-160515号公報、第１頁、図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、規格化可能であり、山の斜面から落下してくる大きな岩石を、計算された範囲で確実に受け止めて道路側に影響を与えることがない落石対応型擁壁構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の落石対応型擁壁構造は、落石の可能性の有る山の斜面の道路脇に設置される落石対応型の擁壁構造であって、
擁壁設置幅の内側で道路寄りの位置に強度支持用の支柱を立て、これを囲んでその道路側及び山手側並びに側面にプレキャストパネルを組立てて擁壁形状を造り、その内部にエネルギー高吸収機能材を充填して成り、擁壁背面を落石飛来方向に対峙させ、擁壁背面と斜面との間には、想定される最大寸法の岩石が十分嵌入可能で、かつ期間を通じて蓄積可能なだけの空間を配置したことを特徴とする。エネルギー高吸収機能材としては、見掛け比重1.5以下の発泡モルタルが最適である。
【００１０】
支柱を垂直に立てた場合、道路側のパネルは略垂直とできる。多少の傾斜を設けるのは構わない。擁壁背面の角度は、底面から上方を見て30度前後道路側に傾斜させる。この場合、擁壁断面形状は台形を2分割した半台形状となる。
【００１１】
パネル内部に充填するエネルギー高吸収機能材としては、吸収機能の高い発注モルタルを打設するのが最適であるが、吸収能力を計算でき、その性能を明確に規定できるものであればその他のものであっても利用できる。吸収能力は、モデルを作り、実験値で定めることも可能である。
【００１２】
山手側から岩石が落下してきたとすると、これは擁壁背面にぶつかる。そのときの岩石のエネルギーをＥとする。岩石が擁壁背面に当たると、そのエネルギーに応じ、背面パネルを破り、内部にめり込む。このめり込みに応じて発泡モルタルの硬化物は、局所的に崩れ、エネルギーの一部を吸収する。残りのエネルギーによる衝撃は、残り充填材を介してエネルギー減衰し、そして前方の支柱に伝播される。その合成力Ｆに伴うモーメントＭによって支柱が前方、即ち道路側に倒れようとする。支柱が倒れるときの合成力の限界値Ｆ０から岩石の最大エネルギーＥＭＡＸを定めることができる。
【００１３】
本発明の落石対応型の擁壁構造では、強度支持用の支柱を設けるので擁壁幅を比較的小さくすることができる。また、支柱をプレキャストパネルで囲いその内部に発泡モルタル等のエネルギー高吸収機能材を充填投設するので、工期短く、工費を安くすることができる。山手より落ちてくる落石及び土砂は、期間を通じて擁壁背面に堆積させることができるので、長期に亘り機能保持できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の落石対応型擁壁構造によれば、強度支持用の支柱を設けるので、擁壁幅を小さくでき、斜面から落下してくる岩石を背面で受け、その全エネルギーを完全に吸収できる擁壁を設計可能である。山の斜面の道路脇に設置される擁壁本体を、想定される最大寸法の岩石が十分嵌入可能で、かつ期間を通じて土砂を蓄積可能なだけの空間を置いて配置するので、岩石が道路上に飛び出す可能性を皆無とすることができる。
【００１５】
さらに、支柱をプレキャストパネルで囲み、その中にエネルギー高吸収機能材を充填するだけの構造であるので、半台形状とすることができて比較的幅狭く構築でき、かつ工期短縮できて、設置コストを安くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る落石対応型の擁壁構造を示す側面図である。
【００１７】
図示のように、本発明の落石対応型擁壁構造は、擁壁１を、落石（岩石）２の可能性のある山の斜面３の道路４脇に設置して成る。擁壁１の背面１Ｂと斜面３との間には、想定される最大寸法の岩石２が十分嵌入可能で、期間を通じて土砂が蓄積可能な空間５が配置されている。
【００１８】
擁壁１は、Ｈ形の鉄骨を垂直に立設して成る支柱６と、無鉄筋コンクリート製の基礎コンクリート７及びその内側に設置した基礎中敷８から成る基礎を有し、その前面（道路側）及び背面並びに側面にプレキャストコンクリート製のパネル９、９Ｂを組立て、その内側に発泡モルタル１０を投設硬化させて構成されている。中敷８は栗石及びモルタルから成る。
【００１９】
図示の擁壁１は、道路４の平面を基準として、その最内側点Ａ、最外側（山手側）点Ｂと、頂上点Ｃ１及びその山手側の点Ｃ２を定め、台形Ａ、Ｂ、Ｃ２、Ｃ１でモデル化することができる。高さをＨ、背面角度をθとする。パネル９の厚みをｄ１（前面）、パネル９Ｂの厚みをｄ２（背面）とする。発注モルタル１０は浸透性を有し、湿潤度に応じ特性変化するので、天端面にもパネル９を施し、防水処理するものとする。これにより、発泡モルタル１０の特性を一様のものとして計算できる。本擁壁１の寸法及び設計値の一例を示すと次表の通りである。支柱６の寸法をＤ、背面１Ｂの中間高さにおける斜面間の寸法をＷ、岩石２の直径をＳ、衝突連度をＶ、山の斜面の傾斜角をΘとする。
【表１】
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発泡モルタル１０の実施例を表２に示す。発泡モルタルは、ポーラスモルタルであり、その空隙率は、30〜50％又はそれ以上とすることができる。配合は、砂、セメント、フライアッシュ、その他の混合物である。
【表２】
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表２に示す発泡モルタルは、エネルギー高吸収機能を有し、岩石２の直撃を受けると局所的に崩れて砂となり、かつ支柱６方向へ伝播するエネルギーを再吸収し、支柱６へ与える力ｆを微小なものとすることができる。例えば、擁壁１の背面１Ｂに直交して衝突するときのエネルギーをＥとすると、直撃によってその値を1/2とし、さらに時間微分を伴って力を分散し、支柱６が受ける積分値をゼロに近い値まで低下させることができる。従って、支柱６に加わる力の積分値である合成モーメントＭの許容値から、岩石２の保有エネルギーの最大値を定めることができる。表１に示したモデルにおいて、表２に示す発泡モルタルを用いるとき、岩石衝突部分の擁壁幅をＬとして、岩石許容エネルギーＥＭＡＸを表３のように定めることができる。寸法Ｌmは、目安の直径を示す。パネル９の強度は無視する。これらの値は、実験により定めることができる。表３に示す値は、参考として示したものであり、具体的には石の直径2〜7mを対象として、例えばこれが高さ40mから直接落下するときのエネルギー200〜6000KJ級を想定して設計される。
【表３】
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擁壁１は、基礎中敷８及び支柱６の設置後、パネル９を組立て、回りを基礎コンクリート７で覆い、内部に発泡モルタル１０を投設し、次いで天端にパネル９を敷くことにより完成される。支柱６間には、桁が通され補強される。パネル９、９Ｂは規格サイズのものを複数組合せて作る。パネル９、９Ｂは、発泡モルタル１０の投設時の型枠としても利用される。投設後に取外す必要はない。従って、施工容易で安価に設置できる。特に、発泡モルタル１０は、微小な気泡を含み、空隙率大で、比重も小であるので、通常コンクリートに比べ数分の１の価格で投設できる。運送費も安い。
【００２０】
発泡モルタル１０の投設7日後、表２の強度を具現する。以上の設置手順により、擁壁１が完成する。設置位置は、図１に示した通りの規格位置とする。擁壁１の背面に形成される空間５の土間には、コンクリートの上面を覆う高さまで土砂１１で埋め立てる。
【００２１】
以上の如く構成された擁壁１は、背面１Ｂに岩石２が直撃したとき、表３に示す岩石２の許容エネルギーＥを受けるまで支柱６が変形し、パネル９の前面が破壊されることはない。
【００２２】
擁壁１の背面１Ｂに岩石２が衝突すると、背面パネル９Ｂを介して発注モルタル１０と衝突する。これにより、背面パネル９Ｂは割れ、発泡モルタル１０の接触部分は崩れて砂となる。岩石２はエネルギーの一部を失い、空間５の底部へ落下する。一方、発泡モルタル１０の内部では残りエネルギーを減衰し、力ｆを分散して支柱６へ与える。支柱６は、分散された力ｆを積分して受けるが、その合成力Ｆは限りなく小さくされているので、許容エネルギーＥＭＡＸ以下の岩石２に対しては何らの変形を受けず、擁壁機能を維持することができる。
【００２３】
岩石２の直撃により、擁壁１の背面１Ｂは、パネル９Ｂの１部が割れ、発泡モルタル１０が崩れるが、容易に修理できる。その部分に発泡モルタルを塗り、通常モルタルで表面仕上げすれば良い。直撃があった毎に修理する必要も無い。部分的な破損によって表面の１部が崩れるが、全体機能は維持されている。その部分から浸水があったとしても、表２に示す強度低下があるのみで、擁壁機能維持できる。浸水の影響を避けるため、縦方向にゴム板のような浸水遮断材（図示せず）を介在させておいても良い。
【００２４】
エネルギー高吸収機能材としては発泡モルタル１０の他、発泡コンクリートも利用できる。発泡モルタル１０としては、砂成分の他に木屑等有機成分を加えることもできる。形状保持でき、エネルギー高吸収機能を有し、かつ特性が安定していることが条件である。
【００２５】
擁壁背面の空間５の下面には、土砂１１の他、発泡ウレタンのようなクッション材を布設することもできる。併せて、背面パネル９Ｂの背面に発泡ウレタンのようなクッション材を配置するのも構わない。ただし、擁壁１本体中の発泡モルタル１０の機能部は、複層構造とせず、単一構造の方が好ましい。設計複雑になるばかりでコスト高となるからである。エネルギー吸収能力の高い単一材で作るのが基本である。
【００２６】
山間部の落石防止工法の一例として、傾斜面にネットを設けることが行われている。本発明は、このネット工法と組み合わせで、ネットでカバーしきれない場合の安全手段として利用することもできる。
【００２７】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計的変更を行うことができ、各種態様で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る擁壁構造を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  擁壁
１Ｂ  擁壁背面
２  岩石
３  斜面
４  道路
５  空間
６  支柱
７  基礎コンクリート
８  基礎中敷
９、９Ｂ  パネル
１０  発泡モルタル
１１  土砂
【図１】
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