JP2011021401A - 自穿式アンカー体およびそれを用いた土砂地盤補強工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のアンカー体は、排水機能を備えていないため、土砂地盤の排水を行うには、アンカー体とは別に排水管を土砂地盤に設置しなければならない。
【解決手段】 金属管１が、全長に連続した内部空間１ａを有し、内部空間１ａに通じるスリット１ｂが外周に形成されているため、このスリット１ｂおよび内部空間１ａを通って、土砂地盤中の地下水が排水される。このため、自穿式アンカー体３が地盤補強機能に加えて排水機能を兼ねるので、自穿式アンカー体３と排水管とを別々に土砂地盤中に設置する必要もなく、作業工期を短期化して安価に、土砂地盤を補強しつつ、土砂地盤の排水を行える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、補強土壁または盛土または切取法面等の土砂地盤を補強する補強材として用いる自穿式アンカー体、およびそれを用いた土砂地盤補強工法に関するものである。

従来、この種のアンカー体を土砂地盤に設置して土砂地盤を補強するには、先ず、削孔機に削孔ロッドを装着して土砂地盤を削孔する。その後、削孔ロッドを土砂地盤から引き抜いて、土砂地盤に形成された掘削孔に異形鋼棒や鋼管から成るアンカー体を挿入する。一方、特許文献１には、土砂地盤ではなく岩盤を対象とした地盤補強工法が開示されている。この地盤補強工法では、アンカー体であるロックボルトを削孔ロッドとして用いて岩盤を削孔し、アンカー体を岩盤中に残置する。

また、アンカー体の引抜抵抗力は、アンカー体とその周囲の地盤との付着力および周辺地盤のせん断抵抗力に依存している。アンカー体の引抜抵抗力を確保するために、特許文献２に開示された岩盤を対象とする地盤補強工法では、ロックボルトにより掘削孔を掘り進め、掘削孔の底側でロックボルトに対して打撃および回転を与えることで、掘削孔の底部に径方向に拡径した大径部を形成する。その後、掘削孔内のロックボルト周囲にセメントミルク等の固結材を充填する。

特開２００９−０９７２６０号公報 特開２００１−０９００６７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来の地盤補強工法におけるアンカー体は、排水機能を備えていない。このため、特許文献１に開示された岩盤を対象とした地盤補強工法を土砂地盤に適用し、アンカー体により土砂地盤を補強したとしても、さらに土砂地盤の排水を行うには、アンカー体とは別に排水管を土砂地盤に設置しなければならない。このため、このような工法では、作業工期が長期化し、また、コストが増大する。

また、特許文献２に開示された従来の地盤補強工法では、アンカー体の設置時に掘削孔の底部を部分的に拡径することで、引抜抵抗力を確保しているが、その後、長期間経過した後の引抜試験により、アンカー体の引抜抵抗力が不足していることが明らかになった場合などには、地盤の補強力を増加させるために、このアンカー体の近傍に新たなアンカー体を増設しなければならない。このため、補強地盤の維持管理に時間およびコストがかかる。また、アンカー体の設置時に、その周辺の地盤の地質が掘削孔の底部に設けた大径部によって引抜抵抗力を確保できない場合もある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
全長に連続した内部空間を有し、内部空間に通じる孔が外周に形成された、複数連結される金属管と、内部空間に連続する貫通空間を有し、金属管間に介挿されて、内部空間に挿入された拡径用の治具により貫通空間の外方へ押されて金属管の外径より大きく拡径する拡径装置とを備えて、自穿式アンカー体を構成した。

また、本発明は、全長に連続した内部空間を有し、内部空間に通じる孔が外周に形成された金属管を削孔ロッドとして削孔機に装着して削孔し、削孔後に金属管をアンカー体として地中に残置する土砂地盤補強工法を構成した。

本構成によれば、金属管が、全長に連続した内部空間を有し、内部空間に通じる孔が外周に形成されているため、この孔および内部空間を通って、土砂地盤中の地下水が排水される。このため、アンカー体が地盤補強機能に加えて排水機能を兼ねるので、アンカー体と排水管とを別々に土砂地盤中に設置する必要もなく、作業工期を短期化して安価に、土砂地盤を補強しつつ、土砂地盤の排水を行える。

また、金属管の内部空間に圧縮空気や圧力水を送り込むことによって、アンカー体内部を随時清掃することが可能になり、アンカー体内への流入物やバクテリアの発生などによって低下した排水等の機能を回復することができる。また、アンカー体内に清掃用治具を挿入して清掃することもできる。この結果、長期的にアンカー体の排水機能および地盤補強機能を保持し、アンカー体の長期的な維持管理が可能である。

また、削孔後に金属管の内部空間にボアホールカメラを挿入してアンカー体の内部を観察することが可能であり、金属管の詰まりや腐食の状況、および外周に形成された孔の開口状態等を随時確認することができるので、従来よりも綿密な施工時および施工後の品質管理が可能になる。

また、本発明は、内部空間に連続する貫通空間を有する拡径装置を金属管間に介挿して削孔し、地中に複数の金属管および拡径装置を残置した後に、金属管の内部空間に拡径用の治具を挿入し、挿入した拡径用の治具により任意の拡径装置を貫通空間の外方へ押して金属管の外径より大きく拡径させる土砂地盤補強工法を構成した。

本構成によれば、削孔後に、金属管の内部空間に拡径用の治具を挿入し、挿入した拡径用の治具により任意の拡径装置を外方へ押して、金属管の外径より大きく拡径させ、土砂地盤に対するアンカー体の引抜抵抗力を増大させることができる。このため、アンカー体を地盤中に残置後、長期間経過してアンカー体の引抜抵抗力が不足してきた場合でも、従来のように、アンカー体近傍に新たなアンカー体を増設する必要もなく、拡径用の治具により、拡径装置を金属管の外径より大きく拡径させることで、時間およびコストをかけることなく、容易にアンカー体の引抜抵抗力を増大できる。また、アンカー体の設置時、または設置後に、アンカー体周囲の設置時の地盤の軟硬に応じて、または、設置後の地質の変化に応じて、任意の位置に介挿されている拡径装置を拡径させることにより、従来のように、アンカー体周囲にセメントミルク等の固結剤を充填することなく、必要な引抜抵抗力を確保できる。

本発明によれば、上記のように、アンカー体が地盤補強機能に加えて排水機能を兼ねるので、アンカー体と排水管とを別々に土砂地盤中に設置する必要もなく、作業工期を短期化して安価に、土砂地盤を補強しつつ、土砂地盤の排水を行える。また、金属管の内部空間に圧縮空気や圧力水を送り込むことなどによって、長期的にアンカー体の排水機能および地盤補強機能を保持し、アンカー体の長期的な維持管理が可能である。また、削孔後に金属管の内部空間にボアホールカメラを挿入してアンカー体の内部を観察することが可能であり、従来よりも綿密な施工時および施工後の品質管理が可能になる。

（ａ）は、本発明の一実施形態による自穿式アンカー体を構成する金属管の側面図、（ｂ）はその正面図である。 図１に示す金属管が拡径装置を介して複数連結された自穿式アンカー体の拡径前後の断面図および正面図である。 （ａ）は、本発明の変形例による自穿式アンカー体の側面図、（ｂ）はその正面図である。

次に、本発明による自穿式アンカー体およびそれを用いた土砂地盤補強工法の一実施の形態について説明する。

図１（ａ）は、この一実施形態による自穿式アンカー体を構成する金属管１の側面図、同図（ｂ）はその正面図である。

金属管１は、全長に連続した内部空間１ａを有し、内部空間１ａに通じる孔がスリット１ｂとして外周に形成されている。この金属管１は、例えば、直径４８［ｍｍ］の円筒形状で長さが１〜３ｍ程度の鋼管から形成されている。

図２は、金属管１が拡径装置２を介して複数連結された自穿式アンカー体３の拡径する前後の断面図および正面図である。なお、同図において図１と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。自穿式アンカー体３は、先端にキャップ４が設けられている。

同図（ｂ）は、自穿式アンカー体３の後端部に削孔機５を接続した際の、拡径前の正面図、同図（ａ）は、同図（ｂ）のａ−ａ線破断矢視断面図である。

自穿式アンカー体３は、削孔ロッドとして削孔機５に装着されて、土砂地盤を削孔する。この際、キャップ４により、自穿式アンカー体３が円滑に土砂地盤中を推進させられる。削孔機５は、削孔後に自穿式アンカー体３が土砂地盤中に残置される際、自穿式アンカー体３から取り外される。

拡径装置２は、幅方向中央で折れ曲がり可能な金属板２ａが円周方向に等間隔に配置され、これら金属板２ａの両端に２個のソケット２ｂにより接合されて構成されている。拡径装置２は、４枚の金属板２ａに囲まれて内部空間１ａに連続する貫通空間を有した略管状の形状をしており、ソケット２ｂを介して金属管１またはキャップ４と接合している。拡径装置２は、例えば幅が１０〜３０ｃｍ程度の大きさに形成される。金属管１は土砂地盤の補強に必要な本数が連結され、例えば、自穿式アンカー体３の全長が１０〜１５ｍ程度にされる。金属管１間に介挿される拡径装置２の位置は、自穿式アンカー体３が挿入される土砂地盤の硬軟によって決定され、必要によっては各金属管１の長さが不揃いとされて、拡径装置２が必要な位置に設置される。なお、拡径装置２の折れ曲がり可能な金属板２ａの枚数は４枚に限らず、例えば２枚や３枚などであってもよい。

同図（ｄ）は、削孔機５により土砂地盤を削孔後、土砂地盤に残置された自穿式アンカー体３の拡径前の正面図、同図（ｃ）は、同図（ｄ）のｃ−ｃ線破断矢視断面図である。

拡径装置２を拡径させ、自穿式アンカー体３の引抜抵抗力を増加する際には、金属管１の内部空間１ａに拡径用の治具７が挿入される。拡径用の治具７は、棒状の挿入用ロッド７ａ、挿入用ロッド７ａの先端に接合された十字状のジャッキ７ｂ、およびジャッキ７ｂ内部に格納された４本の伸縮棒７ｃから成る。挿入用ロッド７ａは、土砂地盤に残置された各拡径装置２のうち、拡径させたい位置にある拡径装置２の貫通空間にジャッキ７ｂが位置するよう、伸ばされる。なお、拡径装置２の折り曲げ可能な金属板２ａの枚数が例えば２枚や３枚などの場合には、十字状のジャッキ７ｂは３方向や２方向のものを用いる。

同図（ｆ）は、拡径装置２が拡径された際の自穿式アンカー体３の正面図、同図（ｅ）は、同図（ｆ）のｅ−ｅ線破断矢視断面図である。

挿入用ロッド７ａを介してジャッキ７ｂに圧油を送ることにより、ジャッキ７ｂ内に収納された４本の伸縮棒７ｃが金属管１の外径の外側方向に押し出される。この各伸縮棒７ｃの伸張により、例えば、厚さが２〜５ｍｍ程度の鋼管が４枚に分割されて形成された各金属板２ａが押されて折れ曲がり、周囲の土砂地盤を押し退けて金属管１の外径より大きく各金属板２ａが拡径する。

引き続き自穿式アンカー体３の他の位置にある拡径装置２を拡径させたい場合、拡径用の治具７の伸張した各伸縮棒７ｃを圧油により縮小させた後、挿入ロッド７ａを自穿式アンカー体３に沿って押し込みまたは引き抜くことにより、拡径させたい拡径装置２の位置までジャッキ７ｂを移動して、上述した同様の操作を行う。

同図（ｈ）は、拡径用の治具７を取り除いた自穿式アンカー体３の拡径後の正面図、同図（ｇ）は、同図（ｈ）のｇ−ｇ線破断矢視断面図である。

拡径装置２の各金属板２ａは、拡径用の治具７が自穿式アンカー体３から取り除かれると、同図に示すように、折れ曲がって拡径した状態を保持する。拡径装置２がこのように周囲の土砂地盤を押し退けた状態で土砂地盤中に残置されることで、自穿式アンカー体３には強い引抜抵抗力が生じる。なお、拡径用の治具７が自穿式アンカー体３から取り除かれる際、拡径用の治具７の十字状のジャッキ７ｂを分離、残置して、挿入用ロッド７ａのみ引き抜かれる構成であってもよい。

本実施形態による上記の自穿式アンカー体３を用いた土砂地盤補強工法では、金属管１を削孔ロッドとして削孔機５に装着して削孔し、削孔後に金属管１を自穿式アンカー体３として地中に残置する。

このため、本実施形態による自穿式アンカー体３およびそれを用いた土砂地盤補強工法によれば、金属管１が、全長に連続した内部空間１ａを有し、内部空間１ａに通じるスリット１ｂが外周に形成されているため、このスリット１ｂおよび内部空間１ａを通って、土砂地盤中の地下水が排水される。このため、自穿式アンカー体３が地盤補強機能に加えて排水機能を兼ねるので、自穿式アンカー体３と排水管とを別々に土砂地盤中に設置する必要もなく、作業工期を短期化して安価に、土砂地盤を補強しつつ、土砂地盤の排水を行える。

また、従来の、削孔機５に削孔ロッドを装着して土砂地盤を削孔し、削孔ロッドを土砂地盤から引き抜いてアンカー体を掘削孔に挿入する工程を省略することにより、工程を大幅に短縮できて、作業効率が向上する。また、削孔後に限らず、削孔中にスリット１ｂを介して土砂地盤中の地下水を排水することも可能である。

また、金属管１の内部空間１ａに圧縮空気や圧力水を送り込むことによって、自穿式アンカー体３内部を随時清掃することが可能になり、自穿式アンカー体３内への流入物やバクテリアの発生などによって低下した排水等の機能を回復することができる。また、自穿式アンカー体３内に清掃用治具を挿入して清掃することもできる。この結果、長期的に自穿式アンカー体３の排水機能および地盤補強機能を保持し、自穿式アンカー体３の長期的な維持管理が可能である。

また、削孔後に金属管１の内部空間にボアホールカメラを挿入して自穿式アンカー体３の内部を観察することが可能であり、金属管１の詰まりや腐食の状況、および外周に形成されたスリット１ｂの開口状態等を随時確認することができるので、従来よりも綿密な施工時および施工後の品質管理が可能になる。

また、本実施形態による土砂地盤補強工法では、内部空間１ａに連続する貫通空間を有する拡径装置２を金属管１間に介挿して削孔し、地中に複数の金属管１および拡径装置２を残置した後に、金属管１の内部空間１ａに拡径用の治具７を挿入し、挿入した拡径用の治具７により任意の拡径装置２を貫通空間の外方へ押して、金属管１の外径より大きく拡径させる。

このため、本実施形態による自穿式アンカー体３およびそれを用いた土砂地盤補強工法によれば、削孔後に、金属管１の内部空間１ａに拡径用の治具７を挿入し、挿入した拡径用の治具７により任意の拡径装置２を外方へ押して、金属管１の外径より大きく拡径させ、土砂地盤に対する自穿式アンカー体３の引抜抵抗力を増大させることができる。このため、自穿式アンカー体３を地盤中に残置後、長期間経過して自穿式アンカー体３の引抜抵抗力が不足してきた場合でも、従来のように、自穿式アンカー体３の近傍に新たなアンカー体を増設する必要もなく、拡径用の治具７により、拡径装置２を金属管１の外径より大きく拡径させることで、時間およびコストをかけることなく、容易に自穿式アンカー体３の引抜抵抗力を増大できる。また、自穿式アンカー体３の設置時、または設置後に、自穿式アンカー体３周囲の設置時の地盤の軟硬に応じて、または、設置後の地質の変化に応じて、任意の位置に介挿されている拡径装置２を拡径させることにより、必要な引抜抵抗力を確保できる。

なお、上記の実施形態では、金属管１に１本のスリット１ｂを設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されることはない。図３（ａ）および（ｂ）は、本発明の変形例による自穿式アンカー体を構成する金属管１１の側面図および正面図である。この変形例では、内部空間１１ａを有する金属管１１は、中央部分にスリット１１ｃを１つ備え、両端部分にはそれぞれスリット１１ｂを４つ備えている。このような金属管１１の構成によっても、上記の実施形態と同様な作用・効果が奏される。

１…金属管
１ａ…内部空間
１ｂ…スリット
２…拡径装置
２ａ…金属板
２ｂ…ソケット
３…自穿式アンカー体
４…キャップ
５…削孔機
７…拡径用の治具
７ａ…挿入用ロッド
７ｂ…ジャッキ
７ｃ…伸縮棒
１１…金属管
１１ａ…内部空間
１１ｂ、１１ｃ…スリット

Claims (3)

1. 全長に連続した内部空間を有し、前記内部空間に通じる孔が外周に形成された、複数連結される金属管と、
   前記内部空間に連続する貫通空間を有し、前記金属管間に介挿されて、前記内部空間に挿入された拡径用の治具により前記貫通空間の外方へ押されて前記金属管の外径より大きく拡径する拡径装置と
   から構成される自穿式アンカー体。
2. 全長に連続した内部空間を有し、前記内部空間に通じる孔が外周に形成された金属管を削孔ロッドとして削孔機に装着して削孔し、削孔後に前記金属管をアンカー体として地中に残置する自穿式アンカー体を用いた土砂地盤補強工法。
3. 前記内部空間に連続する貫通空間を有する拡径装置を前記金属管間に介挿して削孔し、地中に複数の前記金属管および前記拡径装置を残置した後に、前記金属管の前記内部空間に拡径用の治具を挿入し、挿入した拡径用の前記治具により任意の前記拡径装置を前記貫通空間の外方へ押して前記金属管の外径より大きく拡径させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の自穿式アンカー体を用いた土砂地盤補強工法。

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