JP2010144467A

JP2010144467A - 地盤アンカー

Info

Publication number: JP2010144467A
Application number: JP2008325232A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Mori; 利弘森; Norio Watanabe; 則雄渡辺
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】伝達部を複数備えた構成において、支圧板と耐荷体との結合部付近の負担を小さくできる地盤アンカーを提供する。
【解決手段】引張材（ＰＣ鋼撚り線２）と、引張材の下端部に設けられた支圧板３と、支圧板の引張材による引き抜き側と接触する耐荷体４とを備え、耐荷体が、耐荷体の周囲と地盤との間に設けられた注入材５との接触面に凹凸を有し、引張材の引き抜き荷重が、支圧板、耐荷体、注入材を介して地盤に伝達され地盤に定着される地盤アンカー１において、耐荷体として少なくとも上側耐荷体２６と下側耐荷体２４とを有し、上側耐荷体と下側耐荷体との間に、支圧板３と、注入材との付着力が耐荷体よりも小さい干渉緩和体１１とを備え、下側耐荷体の上端部と干渉緩和体の下端部とが連結され、干渉緩和体の上端部と支圧板の下端部とが連結され、支圧板の上端部と上側耐荷体の下端部とが連結されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震時における建物基礎の浮上り防止、地下水による建物基礎の浮上り防止に使用される地盤アンカーに関する。

図５に示すように、ＰＣ鋼材のような引張材２Ａと、引張材２Ａの下端部に設けられた支圧板３と、支圧板３の引張材２Ａによる引き抜き側と接触する耐荷体４とを備え、耐荷体４が耐荷体４の周囲と地盤との間に設けられたセメントミルクやグラウト等の注入材５との接触面に凹凸６を有し、引張材２Ａの引き抜き荷重を、支圧板３、耐荷体４、注入材５を介して地盤１０に伝達することによって地盤１０に定着される地盤アンカー１Ａにおいて、支圧板３及び耐荷体４からなる伝達部７を、上下方向に複数段に備えた地盤アンカー１Ａが知られている（例えば、特許文献１等参照）。当該地盤アンカー１Ａによれば、引張材２Ａの全体の引き抜き荷重を複数段の伝達部７により分散できる。例えば、耐荷体４を２段とすることにより、各耐荷体４の負担荷重は１／２となり、耐荷体４に必要な強度を小さく、あるいは、耐荷体４の断面寸法を小さくすることができるというものである。
特開昭６３−８９７２４号公報

しかしながら、上述した地盤アンカーによれば、支圧板３と耐荷体４とが互いに接触した状態で連結されて複数段の伝達部７を構成しているので、図２（ｂ）に示すように、支圧板３を挟んだ上下の耐荷体４；４間で耐荷体４と注入材５との付着力の相互干渉、及び、耐荷体４に位置する注入材５と地盤１０との摩擦力の相互干渉があり、下の耐荷体４の軸力が上の耐荷体４まで伝達されるため、実際には、上の耐荷体の負担荷重は１／ｎ（段数）にはならず、１／ｎ＋αとなるため、支圧板３と耐荷体４との結合部付近の負担が、単純に全体の引き抜き荷重に耐荷体４の段数を割った負担荷重よりも大きくなるといった課題があった。
そこで、本発明は、伝達部を複数備えた構成において、支圧板と耐荷体との結合部付近の負担を小さくできる地盤アンカーを提供することを目的とする。

本発明に係る地盤アンカーによれば、引張材と、引張材の下端部に設けられた支圧板と、支圧板の引張材による引き抜き側と接触する耐荷体とを備え、耐荷体が、耐荷体の周囲と地盤との間に設けられた注入材との接触面に凹凸を有し、引張材の引き抜き荷重が、支圧板、耐荷体、注入材を介して地盤に伝達され地盤に定着される地盤アンカーにおいて、耐荷体として少なくとも上側耐荷体と下側耐荷体とを有し、上側耐荷体と下側耐荷体との間に、支圧板と、注入材との付着力が耐荷体よりも小さい干渉緩和体とを備え、下側耐荷体の上端部と干渉緩和体の下端部とが連結され、干渉緩和体の上端部と支圧板の下端部とが連結され、支圧板の上端部と上側耐荷体の下端部とが連結されたので、下側耐荷体と注入材の付着力、及び、その箇所での注入材と地盤との摩擦力が上側耐荷体に干渉しないため、支圧板と耐荷体との結合部付近の負担を小さくでき、支圧板と上側耐荷体との結合部の耐力を上げる必要がなくなるので、地盤アンカーの設計が容易となる。
下側耐荷体と干渉緩和体とが連結されてなる合成構成部における干渉緩和体の部分で合成構成部の軸力が０となるようにしたので、上側耐荷体まで伝達される合成構成部の軸力が０となることで、支圧板と上側耐荷体との結合部付近の負担を更に小さくできる。

最良の形態１
図１（ａ）は地盤アンカーの断面を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示し、図２（ａ）は地盤アンカーの軸力分布を示す。

図１を参照し、地盤アンカー１の構成を説明する。地盤アンカー１は、引張材としてのＰＣ鋼撚り線２と、ＰＣ鋼撚り線２の下端部（先端部）に設けられた支圧板３と、支圧板３のＰＣ鋼撚り線２による引き抜き側（後述する支圧板の円形上面１４側）と接触する耐荷体４とを備え、耐荷体４が、耐荷体４の周囲と地盤１０との間に設けられたセメントミルクやグラウト等の注入材５との接触面に凹凸６を有し、ＰＣ鋼撚り線２による引き抜き荷重が、複数の伝達部７及び注入材５を介して地盤１０に伝達されて地盤１０に定着されるものである。

伝達部７は、耐荷体４と、干渉緩和体１１と、支圧板３とで構成される。耐荷体４は、注入材５との接触面となる外周面１２に凹凸６を有した円筒状に形成される。干渉緩和体１１は、外周面１３に凹凸を有しない円筒状に形成される。支圧板３は、円板状に形成され、円形上面１４と円形下面１５とに貫通する貫通孔１６を備える。耐荷体４、干渉緩和体１１、支圧板３は、円板や円筒の中心軸が上下方向に垂直に延長するように設置される。

地盤アンカー１は、支圧板３として、１つの下端側支圧板２０、１つ以上の中間側支圧板２１、１つの上端側支圧板２２を備え、耐荷体４として、中間側支圧板２１の上側に位置する上側耐荷体２６と中間側支圧板２１の下側に位置する下側耐荷体２４との組を、少なくとも１組以上備え、干渉緩和体１１を、中間側支圧板２１の数に対応した数だけ備える。尚、図１（ａ）では、中間側支圧板２１、干渉緩和体１１、上側耐荷体２６、下側耐荷体２４を、それぞれ１つだけ備えた構成を示している。以下、図１（ａ）に合わせて説明する。

下端側支圧板２０の円形上面１４側の外周面である上端部と下側耐荷体２４の円筒の下端部とが連結される。下側耐荷体２４の円筒の上端部と干渉緩和体１１の円筒の下端部とが連結される。干渉緩和体１１の円筒の上端部と中間側支圧板２１の円形下面１５側の外周面である下端部とが連結される。中間側支圧板２１の円形上面１４側の外周面である上端部と上側耐荷体２６の円筒の下端部とが連結される。上側耐荷体２６の円筒の上端部と円筒状のシース体２７の円筒の下端部とが連結される。シース体２７の円筒の上端部と上端側支圧板２２の円形下面１５とが連結される。上端側支圧板２２は、地盤表面４２上に打設形成された基礎コンクリート１９上に設置される。尚、上述した各連結は、円板や円筒の外周面あるいは内周面に円板や円筒の中心軸に沿って螺旋状に形成されたねじ部同士のねじ結合や、円板や円筒の外周面と内周面との嵌合とねじ止め、あるいは、溶接などで実現される。

ＰＣ鋼撚り線２は、下端側支圧板２０と中間側支圧板２１との合計数に対応した本数以上備える。少なくとも１本の第１のＰＣ鋼撚り線２８の下端部は、下端側支圧板２０の貫通孔１６を貫通して下端側支圧板２０よりも下方において圧着グリップ装置のような下端部固定装置３０により固定される。下端側支圧板２０の円筒の下端部には、下端部固定装置３０を覆う下端部キャップ３１が取付けられる。少なくとも１本の第２のＰＣ鋼撚り線２９は、中間側支圧板２１の貫通孔１６を貫通して中間側支圧板２１よりも下方において圧着グリップ装置のような中間部固定装置３４に固定される。尚、最良の形態１では、図１（ｂ）に示すように、第１のＰＣ鋼撚り線２８、及び、第２のＰＣ鋼撚り線２９を、それぞれ２本づつ備えた構成例を示した。

上端側支圧板２２の上面３２にはくさび式固定装置のような上端部固定装置３３が設けられる。第１のＰＣ鋼撚り線２８の上端部、及び、第２のＰＣ鋼撚り線２９の上端部は、上端側支圧板２２の貫通孔１６を貫通して、予め決められた引張力で上端側支圧板２２の上方に引っ張られた後に上端部固定装置３３により固定される。これにより、第１のＰＣ鋼撚り線２８、第２のＰＣ鋼撚り線２９にプレストレスが導入されて固定される。第１のＰＣ鋼撚り線２８にプレストレスが導入されて固定されたことで、下端部固定装置３０と下端側支圧板２０とが接触し、第１のＰＣ鋼撚り線２８による引き抜き荷重が、下端側支圧板２０、下側耐荷体２４、注入材５を介して地盤１０に伝達され、更に、第２のＰＣ鋼撚り線２９にプレストレスが導入されて固定されたことで、中間部固定装置３４と中間側支圧板２１とが接触し、第２のＰＣ鋼撚り線２９による引き抜き荷重が、中間側支圧板２１、上側耐荷体２６、注入材５を介して地盤１０に伝達されて、地盤アンカー１が地盤１０に定着される。

上端側支圧板２２の円形上面１４には、ＰＣ鋼撚り線２の上端部及び上端部固定装置３３を覆う上端部キャップ３５が取付けられる。

地盤アンカー１の設置方法を説明する。まず、図外の例えば二重管ケーシングと呼ばれる掘削機械で水とともに地盤１０に竪孔４０を形成する。その後、竪孔４０内の水中に地盤アンカー１を下端側から組み立てながら挿入した後に、竪孔４０内の水を注入材５と置換することで内壁４１と地盤アンカー１との間に注入材５が満たされる。尚、竪孔４０内の水を注入材５に置換することで内壁４１と地盤アンカー１との間に注入材５が満たされた後に、この注入材５の中に、地盤アンカー１を下端側から組み立てながら挿入していく場合もある。耐荷体周囲の注入材５を加圧して注入材５を地盤１０に浸透させることで、注入材５と竪孔４０の内壁４１との接触面の摩擦力、即ち、注入材５と地盤１０との接触面の摩擦力を維持させる。そして、地盤表面４２より突出するように地盤アンカー１の上端側を組み立てた後、地盤表面４２と上端側支圧板２２の円形下面１５との間、あるいは、地盤アンカー１を全て覆うように、基礎コンクリート１９を打設する。そして、予め決められた引張力でＰＣ鋼撚り線２を引っ張ってからＰＣ鋼撚り線２の上端部を上端部固定装置３３で固定することで、ＰＣ鋼撚り線２による引き抜き荷重が、支圧板３、耐荷体４、注入材５を介して地盤１０に伝達され、注入材５と地盤１０との摩擦力によって地盤アンカー１が地盤１０に定着される。

尚、地盤アンカー１の下端部キャップ３１と下端側支圧板２０の円形下面１５とで区画された先端空間には防錆油４５が充填され、下端側支圧板２０の円形上面１４から上端側支圧板２２の円形下面１５より若干下の位置までの間において耐荷体４、干渉緩和体１１、シース体２７で形成された中央側筒内空間にはグラウトのような防錆材４６が充填され、上端側支圧板２２の円形下面１５より若干下の位置から上端側支圧板２２の円形下面１５までの間においてシース体２７で形成された筒内空間、及び、上端側支圧板２２の円形上面１４と上端部キャップ３５とで囲まれた空間には、防錆油４５が充填される。中間側支圧板２１には、後述する合成構成部５０の筒内空間に防錆材４６を注入するための図外の注入ホースを当該筒内空間に導くための貫通孔５１を備える。

最良の形態１によれば、注入材５との付着力が耐荷体４よりも小さい干渉緩和体１１を用い、中間側支圧板２１と当該中間支圧板２１の下方に位置される下側耐荷体２４とが干渉緩和体１１を介して連結されたので、下側耐荷体２４と注入材５の付着力、及び、その箇所での注入材５と地盤１０との摩擦力が上側耐荷体２６に干渉しないため、図２（ａ）；（ａ）’に示すように、下側耐荷体２４と干渉緩和体１１とで形成される合成構成部５０における干渉緩和体１１の部分で合成構成部５０の軸力分布が小さくなる。従って、上側耐荷体２６まで伝達される合成構成部５０の軸力が小さくなり、中間側支圧板２１と上側耐荷体２６との結合部付近の負担を小さくできるので、中間側支圧板２１と上側耐荷体２６との結合部の耐力を上げる必要がなくなり、地盤アンカー１の設計が容易となる。

最良の形態２
図２（ａ）；（ａ）’に示すように、合成構成部５０における干渉緩和体１１の部分で合成構成部５０の軸力分布が０となる地盤アンカー１を構成した。図２（ａ）は、注入材５との付着力が下側耐荷体２４よりも小さい干渉緩和体１１を用いた場合の地盤アンカー１の軸力分布を示し、図２（ａ）’は、更に干渉緩和体１１の剛性と下側耐荷体２４の剛性とを同じにした場合の地盤アンカー１の軸力分布を示す。このように、干渉緩和体１１の剛性と下側耐荷体２４の剛性とを同じにすることで、上側耐荷体２６まで伝達される合成構成部５０の軸力が０となり、中間側支圧板２１と上側耐荷体２６との結合部付近の負担を更に小さくできるので、中間側支圧板２１と上側耐荷体２６との結合部の耐力を上げる必要がなくなり、設計が容易となる。更に、干渉緩和体１１の剛性と下側耐荷体２４の剛性を同じにすると、早い段階で軸力分布が０となるので、干渉緩和体１１の長さが短くてすむことになる。よって、長さの短い地盤アンカーにて建物基礎の浮上りが防止できる。

最良の形態３
最良の形態１の構成によれば、中間部固定装置３４で固定される第２のＰＣ鋼撚り線２９の周囲に防錆油を設ける構成を備えないので、第２のＰＣ鋼撚り線２９の防錆対策が不十分である。
最良の形態３では、図３（ａ）に示すように、中間側支圧板２１が、円形下面１５から円形上面１４に向けて延長するように形成されたＰＣ鋼撚り線下端部収納溝６０と、当該溝６０の円形底面６１と円形上面１４とに貫通する貫通孔１６ａと、当該溝６０の開口を塞ぐキャップ６２とを備えた構成とした。そして、地上において、円形底面６１側となる面側から中間部固定装置３４を取付けたＰＣ鋼撚り線２の上端部を貫通孔１６ａに通した後に、溝６０内に防錆油４５を充填し、当該溝６０の開口をキャップ６２で塞ぐことにより、第２のＰＣ鋼撚り線２９の中間部固定装置３４の周囲に防錆油４５を設けることが可能となる。よって、中間側支圧板２１の中間部固定装置３４で固定されるＰＣ鋼撚り線２の防錆対策を図ることができる。

最良の形態４
竪孔４０の深さが深くて地上における空間の高さが低い現場においては、長い耐荷体を一気に竪孔４０内に挿入できないので、短い耐荷体４を１本づつ継ぎ足すようにして竪孔４０内に挿入していくことにより、深い竪孔４０内に耐荷体４を設置できるようにした。即ち、図４に示すように、短い耐荷体４を下端側から竪孔４０に挿入して耐荷体４の上端部を地盤表面４２に設けられた支持具６５により支持して耐荷体４を吊るした状態として、その耐荷体４の上端に、次の短い耐荷体４を連結する。当該連結は、例えば、図１に示したような、嵌合とねじ止めによる連結とし、互いに嵌合し合う図外の嵌合片と嵌合片との間には図外のＯリングのようなシール部材を設ける。

最良の形態２のように、合成構成部５０を形成する干渉緩和体１１の剛性と下側耐荷体２４の剛性とを同じにすることが望ましいが、下側耐荷体２４と近い剛性を有した干渉緩和体１１を用いれば十分に効果が得られる。

（ａ）は地盤アンカーを示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図（最良の形態１）。（ａ）；（ａ）’は地盤アンカーの軸力分布を示す図（最良の形態１；２）、（ｂ）は地盤アンカーの軸力分布を示す図(従来例)。（ａ）は地盤アンカーの中間部分を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図（最良の形態３）。耐荷体の挿入方法を示す図（最良の形態４）。地盤アンカーを示す断面図（従来例）。

符号の説明

１地盤アンカー、２ＰＣ鋼撚り線（引張材）、３支圧板、４耐荷体、
５注入材、１０地盤、１１干渉緩和体、２４下側耐荷体、２６上側耐荷体、
５０合成構成部。

Claims

引張材と、引張材の下端部に設けられた支圧板と、支圧板の引張材による引き抜き側と接触する耐荷体とを備え、耐荷体が、耐荷体の周囲と地盤との間に設けられた注入材との接触面に凹凸を有し、引張材の引き抜き荷重が、支圧板、耐荷体、注入材を介して地盤に伝達され地盤に定着される地盤アンカーにおいて、耐荷体として少なくとも上側耐荷体と下側耐荷体とを有し、上側耐荷体と下側耐荷体との間に、支圧板と、注入材との付着力が耐荷体よりも小さい干渉緩和体とを備え、下側耐荷体の上端部と干渉緩和体の下端部とが連結され、干渉緩和体の上端部と支圧板の下端部とが連結され、支圧板の上端部と上側耐荷体の下端部とが連結されたことを特徴とする地盤アンカー。
下側耐荷体と干渉緩和体とが連結されてなる合成構成部における干渉緩和体の部分で合成構成部の軸力が０となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の地盤アンカー。