JP2017155414A

JP2017155414A - アースアンカーの定着方法

Info

Publication number: JP2017155414A
Application number: JP2016037041A
Authority: JP
Inventors: 信夫福島; Nobuo Fukushima; 良一深川; Ryoichi Fukagawa
Original assignee: NAKAKURA CO Ltd; Ritsumeikan Trust
Current assignee: NAKAKURA CO Ltd; Ritsumeikan Trust
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2017-09-07

Abstract

【課題】長期耐久性に優れており、簡易且つ強固に地盤に定着させることができるアースアンカーの定着方法を提供する。【解決手段】地盤に掘削孔を形成し、引張りロッド２と、引張りロッド２の先端側に一端側が回動可能に取り付けられ、他端側が引張りロッド２に対して近接している閉鎖状態から引張りロッド２に対して離隔する方向へ拡翼する複数の定着部材３と、定着部材３が所定角度以上は拡翼しないように規制するストッパ部４とを備え、定着部材３の他端側の先端部は閉鎖状態において引張りロッド２と対向する腹部３１側よりも反対側の背部３２側が長尺になるように傾斜面３３が形成されているアースアンカー１を掘削孔内に挿入し、掘削孔内に粒状物を充填した後、引張りロッド２を地表側に引張ることにより、粒状物から傾斜面又は／及び腹部に抗力を受けて定着部材３を拡翼させることによってアースアンカー１を地盤に定着させるアースアンカーの定着方法。【選択図】図１

Description

本発明は、盛土や切土の法面が地盤の緩み等によって崩れないように補強を行う際等に使用されるアースアンカーの定着方法に関する。

従来から、宅地造成等に伴って、盛土や切土によって形成された人工的斜面（法面）が、地震等による地盤の緩み等によって崩壊することを防止するために、法面を安定化するための様々な手法が提案されている。このような法面の安定化のための手法としては、例えば、アースアンカー工法が知られている。

このアースアンカー工法は、例えば、ワイヤロープ等を係留して落石防護網を地盤にしっかりと固定させることによって法面を安定化させたり、或いは、擁壁を地盤にしっかりと固定させるため等に用いられるものである。一般的なアースアンカー工法では、例えば、法面にボーリングマシンによって複数の掘削孔を形成し、これらの掘削孔にアースアンカーをそれぞれ挿入して地盤に定着させた後、地盤表面に露出したそれぞれのアースアンカーの頭部に定着金具をそれぞれ取り付けて、最後に、それぞれの定着金具同士を互いにワイヤロープ等で連結させて落石防護網を地盤に固定することによって法面を安定化させている。

このようなアースアンカー工法に用いるアースアンカーとして、本発明者らは、土壌の性状に拘わらず確実に地盤に定着させることができ、施工も簡易且つ迅速に行うことができるアースアンカーを提案している（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のアースアンカーは、掘削孔内に挿入される所要長さの引っ張りロッドと、この引っ張りロッドの先端部に設けられた取付部と、前記引っ張りロッドの円周方向に等配され、前記取付部にそれぞれ一端部が回動可能に取着されて、引っ張りロッドに対して拡開する複数本の棒状定着部材と、前記引っ張りロッド先端部の取付部に設けられ、棒状定着部材の拡開動作を規制するストッパ部と、前記引っ張りロッドに固設され、前記棒状定着部材を、引っ張りロッドに対して拡開する方向へ付勢する弾発手段と、この弾発手段の付勢力に抗して、前記棒状定着部材が前記引っ張りロッドに対して拡開するのを阻止し棒状定着部材を引っ張りロッドに対して閉じた状態に拘束する拘止手段と、この拘止手段による前記棒状定着部材の拘束状態を解除して、前記弾発手段の付勢力によって棒状定着部材を一気に拡開させる拘束解除手段とを備えている。

このような特許文献１のアースアンカーを用いた工法では、棒状定着部材の側を前方にして引っ張りロッドを掘削孔内に挿入した後、拘束解除手段によって拘止手段による棒状定着部材の拘束状態を解除すると、弾発手段によって複数本の棒状定着部材が拡開する方向へ付勢され、各棒状定着部材の先端部が掘削孔の周壁面に押し付けられ突き刺さる。これと同時もしくはその直後に、引っ張りロッドを地表側に引っ張ると、各先端部が掘削孔の周壁面に突き刺さった複数本の棒状定着部材が大きく拡開することにより、アースアンカーを地盤に簡易且つ迅速に定着させることができる。

特開２０１５−０１４１８０号公報

しかしながら、特許文献１のアースアンカーでは、棒状定着部材を拡開させるために、板バネ等の弾発手段の付勢力を用いているので、長期耐久性が低いという問題がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、長期耐久性に優れており、簡易且つ強固に地盤に定着させることができるアースアンカーの定着方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るアースアンカーの定着方法は、地盤に掘削孔を形成する掘削工程と、所定の長さを有する引張りロッドと、前記引張りロッドの先端側に一端側がそれぞれ回動可能に取り付けられ、他端側がそれぞれ前記引張りロッドに対して近接している閉鎖状態から前記引張りロッドに対して離隔する方向へ拡翼する複数の定着部材と、前記定着部材が所定角度以上は拡翼しないように規制するストッパ部とを備え、前記定着部材の前記他端側の先端部は、前記閉鎖状態において前記引張りロッドと対向する腹部側よりも反対側の背部側の方が長尺になるように傾斜面が形成されているアースアンカーを前記掘削孔内に前記定着部材を前記閉鎖状態で、前記引張りロッドの先端側から挿入する挿入工程と、前記アースアンカーが前記掘削孔内に挿入されている状態で、前記掘削孔内に粒状物を充填する充填工程と、前記引張りロッドを地表側に引張ることにより、前記粒状物から前記傾斜面又は／及び前記腹部に抗力を受けて前記定着部材を拡翼させることによって前記アースアンカーを前記地盤に定着させる定着工程と、を含むことを特徴としている。

また、本発明に係るアースアンカーの定着方法では、前記定着部材は、前記背部側の横断面形状が山形形状又は三角形状に形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係るアースアンカーの定着方法では、前記定着部材は、前記他端側の先端部に形成されている前記傾斜面の傾斜角度が３０〜６０度であることを特徴としている。

また、本発明に係るアースアンカーの定着方法では、前記アースアンカーは、前記定着部材が拡翼する際の前記定着部材の前記閉鎖状態からの回動角度を計測するための回動角度計測手段を備えることを特徴としている。

本発明に係るアースアンカーの定着方法によれば、一端側が引張りロッドの先端側に回動可能に取り付けられ、他端側が引張りロッドに対して近接している閉鎖状態から引張りロッドに対して離隔する方向へ拡翼する定着部材の他端側の先端部は、閉鎖状態において引張りロッドと対向する腹部側よりも反対側の背部側の方が長尺になるように傾斜面が形成されているので、アースアンカーを地盤に形成した掘削孔内に定着部材を閉鎖状態で、引張りロッドの先端側から挿入し、掘削孔内に粒状物を充填した後、引張りロッドを地表側に引張ることで、粒状物からの抗力の一部が定着部材を拡翼させる方向（引張り方向に対して直交する方向）の分力として傾斜面に働くことによって閉鎖状態から定着部材を拡翼させ始めることができる。そして、本発明に係るアースアンカーの定着方法では、定着部材が拡翼し始めてから、定着部材が傾斜面の傾斜角度と同じ角度だけ拡翼するまでの間は、粒状物から傾斜面や定着部材の腹部に抗力を受けて定着部材が拡翼し、その後は、粒状物から腹部に抗力を受けて定着部材が拡翼することによってアースアンカーを地盤に定着させることができる。このように本発明に係るアースアンカーの定着方法によれば、定着部材を拡翼させるためにバネ等の部材を用いる必要がなく、引張りロッドを地表側に引張るだけで、掘削孔内に充填された粒状物からの抗力を利用して定着部材を拡翼させることができるので、長期耐久性に優れており、簡易且つ強固にアースアンカーを地盤に定着させることができる。また、アースアンカーは、定着部材が所定角度以上は拡翼しないように規制するストッパ部を備えているので、地盤への定着を安定的に行うことができると共に、定着部材が必要以上に拡翼して破損すること等を防止することができる。

また、本発明に係るアースアンカーの定着方法によれば、定着部材は、背部側の横断面形状が山形形状又は三角形状に形成されているので、定着部材が掘削孔内に充填された粒状物や地盤中の土等に食い込みながら拡翼する際の抵抗を小さくすることができるため、地盤中での定着部材の拡翼が容易になる。

また、本発明に係るアースアンカーの定着方法によれば、定着部材は、他端側の先端部に形成されている傾斜面の傾斜角度が３０〜６０度であるので、アースアンカーを地盤に形成した掘削孔内に定着部材を閉鎖状態で、引張りロッドの先端側から挿入し、掘削孔内に粒状物を充填した後、引張りロッドを地表側に引張ることで、粒状物からの抗力の一部を定着部材を拡翼させる方向（引張り方向に対して直交する方向）の分力として傾斜面に効率的に作用させることができるので、定着部材を閉鎖状態から容易に拡翼させることができる。

また、本発明に係るアースアンカーの定着方法によれば、アースアンカーは、定着部材が拡翼する際の定着部材の閉鎖状態からの回動角度を計測するための回動角度計測手段を備えているので、定着部材の拡翼状態を確認しながら、作業を行うことできるため、アースアンカーをより確実且つ効率的に地盤に定着させることができる。

本発明に係るアースアンカーの定着方法に用いるアースアンカーの要部である先端側の閉鎖状態の一例を示す概略側面図である。本発明に係るアースアンカーの定着方法に用いるアースアンカーの要部である先端側の拡翼状態の一例を示す概略側面図である。図１におけるA−A線断面図である。本発明に係るアースアンカーの定着方法の工程の一例を示す概略模式図である。本発明に係るアースアンカーの定着方法の掘削工程について説明するための概略模式図である。本発明に係るアースアンカーの定着方法の挿入工程について説明するための概略模式図である。本発明に係るアースアンカーの定着方法の充填工程について説明するための概略模式図である。本発明に係るアースアンカーの定着方法の定着工程における定着部材の拡翼動作の一例について説明するための概略模式図である。本発明に係るアースアンカーの定着方法の定着工程について説明するための概略模式図である。定着部材が拡翼する際に作用する分力の一例について説明するための概略模式図であって、（ａ）は定着部材の回動角度が小さい場合を示しており、（ｂ）は定着部材が所定の回動角度α付近まで回動した場合を示している。

以下、本発明に係るアースアンカーの定着方法について、図面を参照しつつ説明する。本発明に係るアースアンカーの定着方法に用いるアースアンカー１は、例えば、図１〜３に示すように、所定の長さを有する引張りロッド２と、引張りロッド２の先端側に一端側がそれぞれ回動可能に取り付けられていることによって拡翼可能な複数の定着部材３と、定着部材３が所定角度以上は拡翼しないように規制するストッパ部４とを備えている。

引張りロッド２は、後述する掘削孔内に挿入されるものであって、例えば、長尺な角棒状に形成されており、その全長は挿入される掘削孔の長さに対応するよう形成されている。この引張りロッド２の先端側の各外周面には、略矩形状の金属片２１がそれぞれ一体的に固設されている。金属片２１には、折り曲げ可能な薄板状に形成されている金属製薄板２２の一方の片面側（内面側）における高さ方向の下約半分にあたる前半部が、例えば、溶接によって固着されている。また、金属製薄板２２の他方の片面側（外面側）における高さ方向の上約半分にあたる後半部には、定着部材３の一端側が溶接によって固着されている。尚、引張りロッド２の形状は、角棒状に限定されるものではなく、掘削孔内に挿入可能な形状であれば良く、例えば、円柱状に形成されていても良い。

定着部材３は、例えば、回動して地盤に定着するために必要な所定の長さを有する棒状の部材であって、引張りロッド２の周方向に等配されて４本設けられている。尚、図３以外の図面では、説明の便宜のため、２本の定着部材３のみを図示し、他の２本については省略している。定着部材３は、その一端側が引張りロッド２の先端側の金属片２１に金属製薄板２２を介して回動可能に取り付けられている。これにより、それぞれの定着部材３は、金属製薄板２２が高さ方向の略中央部分で折り曲がることによって、図１に示すように、定着部材３の他端側がそれぞれ引張りロッド２に対して近接している閉鎖状態から図２に示すように、他端側が引張りロッドに対して離隔する方向へ拡翼するように構成されている。尚、拡翼とは、定着部材３の他端側が引張りロッド２から離隔するように定着部材３が一端側を基点として回動することを意味するものである。

また、定着部材３の他端側の先端部には、図１に示すように、閉鎖状態において引張りロッド２と対向する腹部３１側よりも反対側の背部３２側の方が長尺になるように傾斜面３３が形成されている。つまり、図１において、傾斜面３３は、腹部３１から背部３２へ向かって上向きに傾斜するように形成されている。この傾斜面３３の傾斜角度θとしては、例えば、後述するアースアンカー１の定着方法において、傾斜面３３が効率的に粒状物からの抗力を受けて定着部材３の閉鎖状態からの拡翼がスムーズに行えるように、３０〜６０度に設定されていることが好ましく、背部３２側の先端が鋭角になるように４５〜６０度に設定されることがより好ましい。尚、傾斜面３３は、必ずしも全体が平面である必要はなく、若干の曲面を有するように形成されていても良い。

また、定着部材３は、地盤中で拡翼する際の抵抗を小さくするために、図３に示すように、背部３２側の横断面形状が長さ方向の全体にわたって、又は長さ方向の一部において山形形状又は三角形状に形成されている。これにより、定着部材３は、地盤中の土等に食い込みながら拡翼する際の抵抗を小さくすることができるので、地盤中での拡翼が容易になる。尚、本実施形態では、アースアンカー１は、４本の定着部材３を備えている場合を例にしているが、定着部材３の個数は４本に限定されるものではなく、少なくとも２本以上設けられていれば良い。また、本実施形態のアースアンカー１では、定着部材３を回動可能に構成するために、折り曲げ可能な金属製薄板２２を用いる場合を例にしているが、定着部材３を回動させるための構成はこれに限定されるものではなく、例えば、ヒンジ等を用いて、定着部材３の一端側を軸回転させるように構成しても良い。

ストッパ部４は、定着部材３が所定の回動角度α以上は拡翼しないように規制するためのものであって、図１及び図２に示すように、引張りロッド２の先端側の金属片２１に溶着されている金属製薄板２２の外面側における高さ方向の前半部にそれぞれ固着されている。従って、金属製薄板２２がその略中央部分で折れ曲がることによりその折曲位置を中心として回動した定着部材３は、図２に示すように、その後端面がストッパ部４に当接することによって停止し、引張りロッド２に対して所定の回動角度αを超えて拡翼しないように構成されている。図１及び図２では、アースアンカー１は、傾斜面３３の傾斜角度θ及び回動角度αは共に同じ角度（例えば、６０度）になる場合を示しており、定着部材３が所定の回動角度αでストッパ部４に当接して停止した際に、傾斜面３３が引張りロッド２の長尺方向に対して直交する平面上に位置するように構成されている。尚、定着部材３の回動が規制させる所定の回動角度αは、特に限定されるものではないが、強固にアースアンカー１を地盤に定着できるように、６０〜９０度の範囲で停止するようにストッパ部４が構成されることが好ましい。

以下、このようなアースアンカー１を用いた本発明に係るアースアンカーの定着方法の一例について、図面を参照しつつ説明する。まず、図４（ａ）及び図５に示すように、法面や石積み擁壁等の斜面１０の地盤１１に細長い掘削孔１２を形成する。この掘削工程では、例えば、ボーリングマシン等を用いて削孔を行うことによって掘削孔１２を形成する。掘削孔１２は、例えば、長さが数ｍ〜十数ｍ程度に形成され、掘削孔１２の径ｄが、数十ｍｍ〜百数十ｍｍ程度に形成される。このような掘削孔１２は、斜面１０の地盤１１に複数個形成され、例えば、高さ方向に１．５ｍ〜２．０ｍの間隔、水平方向に３ｍ〜４ｍの間隔で千鳥状に配置して複数個の掘削孔１２を形成される。

次に、図４（ｂ）及び図５に示すように、アースアンカー１を掘削孔１２内に定着部材３を閉鎖状態で、引張りロッド２の先端側から挿入し、アースアンカー１の先端が図４（ｃ）及び図６に示すように、掘削孔１２の底部に接触する状態で設置する。

そして、図４（ｄ）及び図７に示すように、掘削孔１２内に砂等の粒状物１３を充填する。この際、掘削孔１２内の粒状物１３が密実な状態で充填されるように、打撃や振動を利用して掘削孔１２内の粒状物１３を突き固める。

次に、図４（ｅ）及び図８に示すように、引張りロッド２を地表側の矢印Ｂ方向にジャッキ等を用いて引張る。この際、定着部材３の傾斜面３３には、掘削孔１２内に充填されている粒状物１３からの抗力の一部が図１に示すように、引張り方向Bに対して直交する矢印C１及びC２方向の分力として働く。これにより、定着部材３は、図７に示す閉鎖状態から図８に示すように、引張りロッド２の引張り方向への移動に伴って定着部材３の背部３２が粒状物１３及び地盤１１中の土等に食い込みながら拡翼し始める。この際、図８に示すように、引張りロッド２の移動及び定着部材３の拡翼に伴って、粒状物１３は押し上げられて圧縮され、掘削孔１２の底部と引張りロッド２の先端の間には空洞１４が形成されることになる。

その後、更に、引張りロッド２を地表側の矢印Ｂ方向に引張り続けることにより、定着部材３が拡翼し始めてから定着部材３が傾斜面３３の傾斜角度θと同じ角度だけ拡翼するまでの間は、粒状物１３から傾斜面３３や腹部３１に抗力を受けて定着部材３が拡翼し続ける。また、定着部材３が傾斜面３３の傾斜角度θと同じ角度だけ拡翼すると、傾斜面３３は引張り方向Bと直交する方向の平面上に位置するため、図２に示すように、腹部３１にだけ粒状物１３からの抗力の一部が引張り方向Bに対して直交する矢印C１及びC２方向の分力として働くようになる。このようにアースアンカー１では、引張りロッド２を地表側の矢印Ｂ方向に引張ることにより、定着部材３が拡翼し始めると、定着部材３の腹部３１に作用する粒状物１３からの抗力の引張り方向Bに対して直交する方向の水平分力が定着部材３の拡翼の源となる。

以下、アースアンカー１の定着部材３が拡翼する際の力の作用について、図１０を参照しつつ説明する。図１０は、定着部材３が拡翼する際に作用する力の一例を模式的に示したものであって、図１０（ａ）は、定着部材３の回動角度が小さい回動初期の場合を示しており、図１０（ｂ）は、定着部材３が所定の回動角度α付近まで回動した場合を示している。尚、図１０では、説明の便宜のため、１つの定着部材３のみを示しており、粒状物１３や他の定着部材３については省略して図示している。

図１０では、腹部３１の面、背部３２の面、及び、傾斜面３３のそれぞれに作用する力をＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３とし、それぞれの水平分力をＰ_１ｈ、Ｐ_２ｈ、Ｐ_３ｈ、それぞれの鉛直分力をＰ_１ｖ、Ｐ_２ｖ、Ｐ_３ｖとして示している。また、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３の着力点は、それぞれが作用する面の中点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３と仮定し、力の方向はそれぞれの法線方向ｌ_１、ｌ_２、ｌ_３に対して摩擦角δだけ傾斜している。また、これらの力の方向は、引張りロッド２を地表側に引張る際に、相対する粒状物１３が下向きに動くことから決定される。

図１０（ａ）に示すように、定着部材３の回動初期において、定着部材３の上部は粒状物１３が充填され、且つ、十分に突き固められていることから、Ｐ_１、Ｐ_３の水平分力Ｐ_１ｈ、Ｐ_３ｈの和は、Ｐ_２ｈよりも大きくなることが予想できる。また、Ｏ点回りの力のモーメントも図１０中の反時計回り（定着部材３を拡翼させる方向）の動きを促す方向に作用する。これにより、定着部材３は拡翼することになる。尚、仮に定着部材３の上部を粒状物１３で充填しないとすると、Ｐ_１はほとんど期待できないことになり、定着部材３を反時計回りに回動させるモーメントを確保できなくなる。また、背部３２の面と傾斜面３３のなす角が、ある程度鋭角であることが望ましいのは、図１０（ａ）に示すように、Ｐ_３ｈが大きくなり、定着部材３の拡翼に対する寄与も大きいからである。

また、図１０（ｂ）に示すように、定着部材３がある程度まで回動すると、アースアンカー１の全体が常に上向きに引き上げられることを考えれば、腹部３１の面及び傾斜面３３には、それぞれかなり大きな力Ｐ_１、Ｐ_３が作用することになる。逆に背部３２の面に作用するＰ_２の寄与は相対的に小さくなってくる。従って、定着部材３は、限度一杯（回動角度α）に拡翼する状態にまで容易に到達することができる。

そして、図４（ｆ）及び図９に示すように、定着部材３が所定の回動角度αまで回動すると、ストッパ部４に当接して拡翼が規制され、それぞれの定着部材３が引張り力に対する大きな抵抗となって、引張りロッド２の動きが止められ、アースアンカー１が地盤１１中に定着することになる。定着部材３の拡翼動作がストッパ部４によって停止した後、アースアンカーが地盤中に強固に定着されているかを確認するために引き抜き抵抗力を計測して確認することが好ましい。
また、アースアンカー１では、図１及び図２に示すように、定着部材３の拡翼状態を確認するために、定着部材３の閉鎖状態からの回動角度を計測するための手段として、例えば、引張りロッド２と、定着部材３の傾斜面３３側とに、それぞれ小型の電波発信機１５を装着しておき、それぞれの電波を受信して、定着部材３の電波の発信位置を３次元で計測することによって、地表からも定着部材３の回動角度を算出して確認できるようにしても良い

その後、図４（ｇ）に示すように、斜面１０における地盤１１表面に露出したアースアンカー１の頭部に定着金具５を取り付ける。そして、複数個のアースアンカー１の定着金具５同士を相互にワイヤロープ（不図示）等で連結させ、格子状にワイヤーロープを編成して斜面１０の地盤１１の緩みを防止し安定化させる。

尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

１アースアンカー
２引張りロッド
３定着部材
３１腹部
３２背部
３３傾斜面
４ストッパ部
１１地盤
１２掘削孔
１３砂（粒状物）
１５電波発信機

Claims

地盤に掘削孔を形成する掘削工程と、
所定の長さを有する引張りロッドと、前記引張りロッドの先端側に一端側がそれぞれ回動可能に取り付けられ、他端側がそれぞれ前記引張りロッドに対して近接している閉鎖状態から前記引張りロッドに対して離隔する方向へ拡翼する複数の定着部材と、前記定着部材が所定角度以上は拡翼しないように規制するストッパ部とを備え、前記定着部材の前記他端側の先端部は、前記閉鎖状態において前記引張りロッドと対向する腹部側よりも反対側の背部側の方が長尺になるように傾斜面が形成されているアースアンカーを前記掘削孔内に前記定着部材を前記閉鎖状態で、前記引張りロッドの先端側から挿入する挿入工程と、
前記アースアンカーが前記掘削孔内に挿入されている状態で、前記掘削孔内に粒状物を充填する充填工程と、
前記引張りロッドを地表側に引張ることにより、前記粒状物から前記傾斜面又は／及び前記腹部に抗力を受けて前記定着部材を拡翼させることによって前記アースアンカーを前記地盤に定着させる定着工程と、を含むことを特徴とするアースアンカーの定着方法。
前記定着部材は、前記背部側の横断面形状が山形形状又は三角形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアースアンカーの定着方法。
前記定着部材は、前記他端側の先端部に形成されている前記傾斜面の傾斜角度が３０〜６０度であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアースアンカーの定着方法。
前記アースアンカーは、前記定着部材が拡翼する際の前記定着部材の前記閉鎖状態からの回動角度を計測するための回動角度計測手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアースアンカーの定着方法。