JP2010174555A - 防食ｐｃストランドを用いたアンカー構造とその構築方法、並びに防食ｐｃストランド組付体、および複合アンカー部材 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性が高く、構築の際の作業性に優れる防食ＰＣストランドを用いたアンカー構造、およびこのアンカー構造の構築方法を提供する。
【解決手段】施工面Ｓに形成される削孔Ｈ内に配置される複数の防食ＰＣストランド２を緊張した状態で削孔Ｈの開口部に定着することで、各ストランド２の緊張力を施工面Ｓに圧縮力として付与するためのアンカー構造Ａである。防食ＰＣストランド２は、コルゲートシース４内に配置されており、防食ＰＣストランド２とコルゲートシース４との間のコルゲートシース内領域は、仕切り部材５で領域Ｒ１と領域Ｒ２に区画されている。領域Ｒ１には１次グラウト１０が、領域Ｒ２には遅延硬化樹脂２０（防食材）が、削孔Ｈとコルゲートシース４との間の領域Ｒ３には２次グラウトが配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、既設のコンクリート構造物の耐久性を向上させるための防食ＰＣストランドを用いたアンカー構造とその構築方法、並びにこのアンカー構造に用いる防食ＰＣストランド組付体と複合アンカー部材に関するものである。特に、本発明は、ダムや防波堤、地下の駅舎など、改築の困難なコンクリート構造物を補強するためのアンカー構造、アンカー構造の構築方法、防食ＰＣストランド組付体、および複合アンカー部材に関するものである。

従来から、擁壁の法面を補強するためのアンカー構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。このアンカー構造は、施工面である擁壁の法面に形成される削孔内に配置される複数の防食ＰＣストランドを緊張した状態で削孔の開口部に定着することで構成される。そして、このアンカー構造は、各防食ＰＣストランドの緊張力を施工面に圧縮力として付与することで擁壁を補強する。

図３は、アンカー構造の一例を示す図である。このようなアンカー構造を形成する方法を以下に説明する。

アンカー構造Ｂを形成するには、まず、地盤Ｇの表面を覆うコンクリートの施工面Ｓから地盤Ｇに向かって形成した削孔Ｈに複数の防食ＰＣストランド１１０を配置する。各ストランド１１０は、スペーサ１２０により互いに離隔された状態で１本のシース１３０に収納される。ストランド１１０を削孔Ｈ内に配置する際は、シース１３０の一端側を所定の長さだけ剥がして、その部分でストランド１１０をむき出しの状態にする。剥がしたシース１３０の端部には、シース１３０とストランド１１０との隙間を封止する止水部１４０を形成する。

次に、削孔Ｈから外部に露出する防食ＰＣストランド１１０の端部をアンカーディスクＤとアンカープレートＰで地盤Ｇに仮固定し、削孔Ｈを封止する。ストランド１１０とアンカーディスクＤ、アンカープレートＰの配置が終了したら、削孔Ｈ内にグラウトを注入する。削孔Ｈへのグラウトの充填から所定時間が経過すると、グラウトが硬化する。ここで、例示したストランド１１０は、シース１３の開口部を封止する止水部１４０を境にして、むき出しの部分（定着長部）とシース１３０に覆われた部分（自由長部）とに分けられている。そのため、グラウトが硬化したときに、ストランド１１０のむき出しの部分のみが削孔Ｈに固着される。

最後に、アンカーディスクＤから突出するストランド１１０を緊張し、ウェッジＷでアンカーディスクＤに定着することで、アンカー構造Ｂを完成する。ストランド１１０に付与された緊張力は、ウェッジＷ、アンカーディスクＤ、アンカープレートＰを介して施工面Ｓに伝達される。

特開平５―１２５５６６号公報

近年では、阪神・淡路大震災の教訓から、特に、既設のダムや防波堤、地下の駅舎など、容易に改築することができない環境にあるコンクリート構造物にアンカー構造を適用して、コンクリート構造物を補強することが推奨されている。このようなコンクリート構造物にアンカー構造を適用する場合、求められる特性は、長期にわたる信頼性、即ち耐久力を備えることである。しかし、上述した特許文献１のような従来のアンカー構造をそのままダムなどのコンクリート構造物の補強に適用すると、アンカー構造の耐久性が十分でない虞がある。

図３に示すようにストランド１１０のむき出しの部分（定着長部）は、その周囲をグラウトが覆うのみであるので、地盤Ｇから削孔Ｈ内に染み出してくる水に対して、万全の防水対策が施されているとは言い難い。ストランド１１０が錆びると、アンカー構造Ｂの耐久性は低下するので、むき出しのストランド１１０に対する防水対策が重要である。特に、大量の水が存在する環境にあるダムや防波堤などのコンクリート構造物に設けられるアンカー構造Ｂでは、防水対策の重要度が高いことが予想される。

また、コンクリート構造物に削孔Ｈを形成する場合、削孔Ｈの内周面が硬いため、この削孔Ｈの内周面にむき出しのストランド１１０が接触して損傷する虞がある。そのため、削孔Ｈへのストランド１１０の挿入を慎重に行う必要があり、アンカー構造Ｂを構築する際の作業性が良くなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされてものであり、その目的の一つは耐久性が高く、構築の際の作業性に優れる防食ＰＣストランドを用いたアンカー構造、およびこのアンカー構造の構築方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記アンカー構造の構築に好適な防食ＰＣストランド組付体、および複合アンカー部材を提供することにある。

＜アンカー構造＞
本発明は、施工面に形成される削孔内に配置される防食ＰＣストランドを緊張した状態で削孔の開口部に定着することで、防食ＰＣストランドの緊張力を施工面に圧縮力として付与するための防食ＰＣストランドを用いたアンカー構造に係る。このアンカー構造に備わる防食ＰＣストランドは、樹脂被覆されたＰＣストランドである。そして、本発明のアンカー構造は、防食ＰＣストランドを内部に収納するコルゲートシースと、防食ＰＣストランドとコルゲートシースとの間のコルゲートシース内領域を防食ＰＣストランドの長手方向に仕切ることで、防食ＰＣストランドを削孔の開口部側の自由長部と削孔の奥側の定着長部に区画する仕切り部材と、コルゲートシース内領域において仕切り部材を挟んで削孔の奥側に充填された１次グラウトと、削孔とコルゲートシースとの間に充填された２次グラウトと、コルゲートシース内領域において仕切り部材を挟んで施工面側に充填された防食材とを備えることを特徴とする。

本発明の構成とすることにより、削孔内における防食ＰＣストランド全体がコルゲートシースに覆われており、むき出しの状態となっていないため、防食ＰＣストランドのＰＣストランドが非常に腐食し難い。また、本発明のアンカー構造における防食ＰＣストランドは、アンカー構造の構築作業の際にコルゲートシースで保護された状態にあるので、殆ど損傷のない状態で配置される。従って、本発明のアンカー構造は、非常に高い耐久性を誇り、長期にわたって所定の緊張力を施工面に付与し続けることができる。

また、本発明のアンカー構造によれば、従来のアンカー構造と比べて、同じ本数の防食ＰＣストランドを配置する場合でも削孔の内径を小さくすることができる。従来のアンカー構造では、１本のシース内に配置される各防食ＰＣストランド同士の間隔を所定値以上としなければならないし、全ての防食ＰＣストランドの緊張力をシースが受けるためシースと削孔の内周面との間にも所定の間隔を必要とする。これに対して、本発明のアンカー構造では、１本のコルゲートシースに１本の防食ＰＣストランドが収納される構成であるため、１本のシースが受ける緊張力は従来よりも小さい。従って、削孔内に配置される複数のコルゲートシース同士の間隔を所定値以上としなければならないものの、各シースを比較的密に配置できる。その結果、本発明のアンカー構造と従来のアンカー構造とを相対的に比較すれば、本発明のアンカー構造の方が小さい削孔で形成できる。

＜防食ＰＣストランド組付体＞
本発明の防食ＰＣストランド組付体は、樹脂被覆されたＰＣストランドからなる防食ＰＣストランドと、防食ＰＣストランドを内部に収納するコルゲートシースと、防食ＰＣストランドとコルゲートシースとの間のコルゲートシース内領域を防食ＰＣストランドの長手方向に仕切ることで、防食ＰＣストランドを定着長部と自由長部とに区画する仕切り部材とを備える。さらに、本発明の防食ＰＣストランドは、コルゲートシース内領域のうち、仕切り部材を挟んで一方に充填された既硬化の１次グラウトと、コルゲートシース内領域のうち、仕切り部材を挟んで他方に充填された防食材とを備える。

本発明の防食ＰＣストランド組付体によれば、防食ＰＣストランド全体がコルゲートシースに覆われているため、防食ＰＣストランドを削孔内に挿入する際、防食ＰＣストランドが損傷することが殆どない。また、防食ＰＣストランドを削孔内に配置した状態において、樹脂被覆・コルゲートシース・シース内の充填剤（１次グラウトもしくは防食材）の３重の防食構造によりＰＣストランドが保護されることになる。そのため、本発明の防食ＰＣストランド組付体を使用して形成したアンカー構造は、非常に耐久性が高く、長期にわたって所定の緊張力を施工面に付与し続けることができる。

本発明の防食ＰＣストランド組付体において、コルゲートシースは、透明樹脂で形成されることが好ましい。

この構成によれば、コルゲートシースの外部からシース内部のグラウトと防食材の充填状態を確認することができる。そのため、１次グラウトや防食材の充填が十分でない防食ＰＣストランド組付体を使用してアンカー構造を構築することがなくなる。

本発明の防食ＰＣストランド組付体において、防食材は遅延硬化樹脂としても良い。

上記防食ＰＣストランド組付体を使用してアンカー構造を構築すると、緊張された状態の防食ＰＣストランドがほぼ全長にわたって固定される。そのため、長期にわたって防食ＰＣストランドの緊張が弛み難い。

本発明の防食ＰＣストランド組付体において、防食材は、時間の経過により硬化することがない防錆剤としても良い。

上記防食ＰＣストランド組付体を使用してアンカー構造を構築すると、防錆剤により防食ＰＣストランドが拘束されないので、防食ＰＣストランドを再緊張することができる。そのため、所定期間ごとに防食ＰＣストランドの再緊張を行えば、施工面に対して所定の緊張力を長期にわたって付与することができる。

＜複合アンカー部材＞
上述した本発明の防食ＰＣストランド組付体は、複数本を一つにまとめた状態とした複合アンカー部材として扱うことができる。即ち、本発明の複合アンカー部材は、複数本の本発明防食ＰＣストランド組付体と、各防食ＰＣストランド組付体を離隔状態に保持するスペーサとを備えることを特徴とする。

複合アンカー部材とすることで、所定本数の防食ＰＣストランド組付体を一括して削孔内に配置することができる。そのため、簡単かつ短時間でアンカー構造を構築することができる。

＜アンカー構造の構築方法＞
また、本発明の防食ＰＣストランド組付体を使用してコンクリート構造物に圧縮力を付与し、当該構造物を補強するためのアンカー構造を構築することができる。即ち、本発明は、地盤に設置されるコンクリート構造物にプレストレスを付与してコンクリート構造物を補強するためのアンカー構造を構築する方法であって、以下の工程を備えることを特徴とする。
・本発明の防食ＰＣストランド組付体をコンクリート構造物の施工面に形成した削孔に挿入する工程。
・削孔内に２次グラウトを充填する工程。
・２次グラウトの硬化後に、防食ＰＣストランドを緊張して定着する工程。

本発明のアンカー構造の構築方法によれば、所定の耐久性を誇るアンカー構造を構築することができる。特に、この方法で使用する本発明の防食ＰＣストランド組付体は、防食ＰＣストランドがコルゲートシースにより保護されており、防食ＰＣストランドを削孔内に挿入する際、過度の慎重さを要求されない。そのため、本発明のアンカー構造の構築方法は、従来の方法よりも作業性に優れる。

また、本発明のアンカー構造の構築方法において、削孔に挿入する防食ＰＣストランド組付体を複数本とする場合、複合アンカー部材の状態で挿入すると良い。このようにすれば、必要な本数の防食ＰＣストランド組付体を一括して削孔内に挿入することができるので、作業性良くアンカー構造を構築できる。

本発明のアンカー構造は、非常に高い耐久性を誇り、長期にわたって所定の緊張力を施工面に付与し続けることができる。そのため、本発明のアンカー構造によれば、例えば、ダムや、防波堤、地下の駅舎など、改築が困難なコンクリート構造物を補強し、長期にわたってコンクリート構造物を維持することができる。

ダムの堤体（コンクリート構造物）に本発明のアンカー構造を適用した概略図を示す。 アンカー構造の主要な部分を示す概略構成図である。 従来のアンカー構造の概略図である。

以下、本発明アンカー構造をダムの補強に適用する例を図面に基づいて説明する。

図１は、ダムの堤体Ｃ（コンクリート構造物）に本発明のアンカー構造を適用した概略図を示す。また、図２は、アンカー構造の主要な部分を示す概略構成図である。

まず、堤体Ｃに削孔Ｈを形成する（図１参照）。削孔Ｈは、堤体Ｃを貫通し、堤体Ｃよりも深い位置の地盤Ｇにまで到達している。

次に、本発明の防食ＰＣストランド組付体１を用意する（図２を参照）。防食ＰＣストランド組付体１は、コルゲートシース４と、コルゲートシース４内に配される１本の防食ＰＣストランド２とを有する。コルゲートシース４は、例えば、コルゲートシース４内に充填される物質（後述する）の充填状態を確認する目的で、例えばポリエチレンなどの透明樹脂で形成しても良いし、強度を確保する目的で、例えばステンレスなどの金属で形成しても良い。また、防食ＰＣストランド２は、腐食対策として、その表面に樹脂被覆３を有している。樹脂被覆３としては、例えばエポキシ樹脂を挙げることができる。

防食ＰＣストランド組付体１のコルゲートシース４内には、防食ＰＣストランド２とコルゲートシース４との間に形成される領域を領域Ｒ１と領域Ｒ２の２つに区画して、両領域間で液状体の移動を規制する仕切り部材５（例えば、弾性ゴムやスポンジ、硬化樹脂など）を備える。この領域Ｒ１には既に硬化しているグラウト１０が配置されており、防食ＰＣストランド２がコルゲートシース４に対して固定されている。一方、領域Ｒ２には遅延硬化樹脂２０が充填されており、アンカー構造を構築後、数年の間に硬化するようになっている。上記仕切り部材５は通常、防食ＰＣストランド組付体１を削孔Ｈ内に配置したときに、堤体Ｃよりも下の地盤Ｇの位置になるように設けられている。

上記仕切り部材５は、例えば以下のように形成することができる。まず、防食ＰＣストランド２の仕切り部材取り付け位置に予めスポンジや弾性ゴムを取り付けて、当該部分に二液型発泡ウレタンなどの遅延硬化樹脂を塗布する。そして、樹脂の硬化前にストランド２の外周にコルゲートシース４を被せ、樹脂が硬化することによって仕切り部材５が形成される。このような仕切り部材５は、領域Ｒ１に充填した１次グラウトが漏れない程度の封止力を有していれば良い。

防食ＰＣストランド組付体１を削孔Ｈ内に挿入する際は、複数の防食ＰＣストランド組付体１を１つにまとめた複合アンカー部材を作り、この複合アンカー部材を削孔Ｈ内に挿入するようにする。ここで、上述した防食ＰＣストランド組付体１における仕切り部材５の位置により、削孔Ｈ内に挿入されたケーブル１における領域Ｒ１は完全に地盤Ｇに囲まれる位置に配置される。このように領域Ｒ１を設定することにより、防食ＰＣストランド組付体１の防食ＰＣストランド２を緊張・定着した際、堤体Ｃにプレストレスを付与することができる。

上記複合アンカー部材は、複数の防食ＰＣストランド組付体１を用意し、スペーサ６により各組付体１を離隔した状態で保持することで形成する。スペーサ６は、例えば、複数の貫通孔を有する板状の部材とすれば良い。この場合、各貫通孔に１本ずつ組付体１を挿通させた後、貫通孔と組付体１との隙間を樹脂などで埋めることで各組付体１とスペーサ６とを一体にすれば良い。なお、複合アンカー部材は、施工現場で組み立てても良いし、工場で組み立てて現場に持ち込んでも良い。

複合アンカー部材を削孔Ｈ内に配置した後、施工面Ｓに当接するようにアンカープレートＰを配置し、プレートＰの上に順次、ジョイント管Ｊ、アンカーディスクＤを配置する。

ジョイント管Ｊは、有底の管部と、管部の開口側で管部の径方向に伸びるフランジ部とを備え、管部の底には防食ＰＣストランド組付体１を１本ずつ挿通できる貫通孔を有する。アンカープレートＰは、平板状の部材であり、その中央部にジョイント管Ｊの管部を挿通することができる貫通孔を有する。アンカーディスクＤは、ジョイント管Ｊの貫通孔に対応する位置に、組付体１を１本ずつ挿通できる貫通孔を有する。

アンカープレートＰの上にジョイント管Ｊを配置すれば、ジョイント管Ｊの管部がアンカープレートＰの貫通孔を貫いて削孔Ｈ内に配置されると共に、ジョイント管Ｊの管部の貫通孔に組付体１が挿通される。そして、ジョイント管Ｊの貫通孔と組付体１との隙間を封止することで、ジョイント管Ｊの管部底面により、削孔Ｈと複合アンカー部材との間の領域Ｒ３が形成される。

また、ジョイント管Ｊのフランジ部にアンカーディスクＤを配置すれば、防食ＰＣストランド２がディスクＤの貫通孔から突出した状態で配置されると共に、ジョイント管Ｊの管部内に領域Ｒ４が形成される。

次に、上述した部材Ｐ、Ｊ、Ｄを配置した状態で、領域Ｒ３にセメント系の２次グラウトを注入する。２次グラウトの注入は、外部から領域Ｒ３に連通する連通管（例えば、部材Ｄ、Ｊを貫通するホース）により行えば良い。

領域Ｒ３に注入した２次グラウトが硬化したら、防食ＰＣストランド組付体１の防食ＰＣストランド２を緊張する。ここで、ストランド２は１次グラウト１０によりコルゲートシース４に固定されており、コルゲートシース４は２次グラウトにより削孔Ｈに固定されている。そのため、ストランド２を緊張しても、領域Ｒ１におけるストランド２は、殆ど伸びることなくその位置を保つ定着長部として機能する。一方、領域Ｒ２におけるストランド２は、その周囲を遅延硬化樹脂２０に囲まれているだけでコルゲートシース４に固定されていないので、伸びることができる自由長部として機能する。このように防食ＰＣストランド２を緊張した状態で、ウェッジＷによりストランド２をアンカーディスクＤに定着する。定着されたストランド２は、ウェッジＷ、アンカーディスクＤ、ジョイント管Ｊ、アンカープレートＰを介して施工面Ｓ（即ち、堤体Ｃ）に圧縮力を付与する。

最後に、アンカーディスクＤに設けたグラウト充填孔から領域Ｒ４に３次グラウトを充填してアンカー構造を完成する。このようにして完成したアンカー構造Ａは、削孔Ｈ内で防食ＰＣストランド２がむき出しになる箇所がないので、耐腐食性が高い。即ち、長期にわたってストランド２が健全な状態で維持されることになり、所定の緊張力を堤体Ｃに付与し続けることができる。また、本実施形態のアンカー構造Ａでは、構築した数年後に領域Ｒ２における遅延硬化樹脂２０が硬化することでストランド２を拘束する構成であるので、ストランド２に導入した緊張力が弛み難くなる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。例えば、領域Ｒ２に充填する防食材を経年硬化しない防錆剤（例えば、グリースなど）とすると、防食ＰＣストランド２を再緊張することが可能なアンカー構造Ａとすることができる。

本発明アンカー構造とその構築方法、並びに防食ＰＣストランド組付体および複合アンカー部材は、ダムや防波堤、地下の駅舎など、改築が容易でないコンクリート構造物の補強に好適に利用することができる。

Ｃ 堤体（コンクリート構造物） Ｇ 地盤 Ｓ 施工面 Ｈ 削孔
Ｗ ウェッジ Ｄ アンカーディスク Ｊ ジョイント管 Ｐ アンカープレート
Ａ アンカー構造
１ 防食ＰＣストランド組付体
２ 防食ＰＣストランド ３ 樹脂被覆 ４ コルゲートシース ５ 仕切り部材
６ スペーサ
１０ １次グラウト ２０ 遅延硬化樹脂（防食材）
Ｒ１〜Ｒ４ 領域
Ｂ アンカー構造
１１０ 防食ＰＣストランド １２０ スペーサ １３０ シース
１４０ 止水部

Claims (7)

1. 施工面に形成される削孔内に配置される防食ＰＣストランドを緊張した状態で削孔の開口部に定着することで、防食ＰＣストランドの緊張力を施工面に圧縮力として付与するための防食ＰＣストランドを用いたアンカー構造であって、
   防食ＰＣストランドは、樹脂被覆されたＰＣストランドであり、
   防食ＰＣストランドを内部に収納するコルゲートシースと、
   防食ＰＣストランドとコルゲートシースとの間のコルゲートシース内領域を防食ＰＣストランドの長手方向に仕切ることで、防食ＰＣストランドを削孔の開口部側の自由長部と削孔の奥側の定着長部に区画する仕切り部材と、
   コルゲートシース内領域において仕切り部材を挟んで削孔の奥側に充填された１次グラウトと、
   削孔とコルゲートシースとの間に充填された２次グラウトと、
   コルゲートシース内領域において仕切り部材を挟んで施工面側に充填される防食材と、
   を備えることを特徴とする防食ＰＣストランドを用いたアンカー構造。
2. 樹脂被覆されたＰＣストランドからなる防食ＰＣストランドと、
   防食ＰＣストランドを内部に収納するコルゲートシースと、
   防食ＰＣストランドとコルゲートシースとの間のコルゲートシース内領域を防食ＰＣストランドの長手方向に仕切ることで、防食ＰＣストランドを定着長部と自由長部とに区画する仕切り部材と、
   コルゲートシース内領域のうち、仕切り部材を挟んで一方に充填された既硬化の１次グラウトと、
   コルゲートシース内領域のうち、仕切り部材を挟んで他方に充填された防食材と、
   を備えることを特徴とする防食ＰＣストランド組付体。
3. 前記コルゲートシースは、透明樹脂で形成されることを特徴とする請求項２に記載の防食ＰＣストランド組付体。
4. 前記防食材は、遅延硬化樹脂であることを特徴とする請求項２または３に記載の防食ＰＣストランド組付体。
5. 前記防食材は、時間の経過により硬化することがない防錆剤であることを特徴とする請求項２または３に記載の防食ＰＣストランド組付体。
6. 複数本の、請求項２〜５のいずれか一項に記載の防食ＰＣストランド組付体と、
   各防食ＰＣストランド組付体を離隔状態に保持するスペーサとを備えることを特徴とする複合アンカー部材。
7. 地盤に設置されるコンクリート構造物にプレストレスを付与してコンクリート構造物を補強するためのアンカー構造の構築方法であって、
   請求項２〜５のいずれか一項に記載の防食ＰＣストランド組付体をコンクリート構造物の施工面に形成した削孔に挿入する工程と、
   削孔内に２次グラウトを充填する工程と、
   ２次グラウトの硬化後に、防食ＰＣストランドを緊張して定着する工程と、
   を備えることを特徴とするアンカー構造の構築方法。

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