JP2019011597A - あと施工アンカー構造およびあと施工アンカーの施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート除去を最小限に抑えつつ、脱落防止効果を発現するあと施工アンカー構造とあと施工アンカーの施工方法を提案する。【解決手段】覆工２に形成された凹部３と、凹部３の底面３１に植設されたアンカー本体４と、凹部３内に露出する一対の配力筋２３，２３に横架された受材５と、凹部３に充填された充填固化材６とを備えるあと施工アンカー構造１であって、アンカー本体４には、受材５と底面３１との間に配置された拡幅部４１が形成されており、受材５の端部には、配力筋２３に係止された係止部５２が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、あと施工アンカー構造およびあと施工アンカーの施工方法に関する。

あと施工アンカーは、既設構造物に対して新設部材等を固定する場合に有効な技術である。例えば、既設構造物の補強工事では、あと施工アンカーを利用して補強部材を固定する場合がある。老朽化したコンクリートに対してあと施工アンカーを設置する場合等には、脱落防止効果を有するアンカー材を採用するのが望ましい。
脱落防止効果を有するアンカー材として、例えば、特許文献１には、端部にプレート状の定着部が形成された吊アンカーが開示されている。この吊アンカーでは、定着部をコンクリートの補強筋の背面側に配置している。この吊アンカーによれば、何らかの原因でコンクリートが破損した場合であっても、定着部が補強筋に係止されるため、吊アンカーの脱落を防止できる。

特開２０１５−１６９０１７号公報

補強筋に対してプレートを確実に係止させるためには、格子状に配筋された補強筋同士の空間よりもプレートの面積を大きくするか、プレートの長さを補強筋同士の間隔よりも十分に大きくするのが望ましい。ところが、鉄筋同士の間に形成された空間（格子の開口）よりも大きな面積を有したプレートを、あと施工により格子の背面に配設するのは困難である。また、長いプレートをあと施工により設置するためには、プレートの大きさに応じて広範囲にコンクリートを除去する必要があるが、広範囲にコンクリートを除去するには手間がかかるとともに、断面欠損による耐力低下が懸念される。
このような観点から、本発明は、コンクリート除去を最小限に抑えつつ、脱落防止効果を発現するあと施工アンカー構造とあと施工アンカーの施工方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明のあと施工アンカー構造は、鉄筋コンクリート部材を切削することにより形成された凹部と、前記凹部に設けられたアンカー本体と、前記凹部内に露出する複数の配力筋に横架された受材と、前記凹部に充填された充填固化材とを備えるものである。前記アンカー本体には、前記受材と前記凹部の底面との間に配置される拡幅部が形成されており、前記受材の端部には、前記配力筋に係止された係止部が形成されている。なお、前記アンカー本体は、前記凹部の底面に植設されているのが望ましい。
かかるあと施工アンカー構造によれば、受材を介してアンカー本体が配力筋に係止されているため、何らかの原因によりアンカー本体が支持力を失った場合であっても、脱落が防止される。また、凹部は、配力筋に横架する受材の形状に応じて形成するため、コンクリート除去を必要最小限に抑えることができる。

前記受材が、前記アンカー本体を挟む一対の棒状部材であれば、配力筋に横架させる際に施工しやすい。棒状部材として鉄筋を使用すれば、比較的入手し易いため、材料費を抑えることができる。
また、前記拡幅部が、前記アンカー本体を貫通させた板状部材であれば、拡幅部を容易に形成することができる。
なお、前記鉄筋コンクリート部材は、例えば、トンネルの覆工であってもよい。

また、本発明のあと施工アンカーの施工方法は、鉄筋コンクリート部材を切削して複数の配力筋が露出する凹部を形成する切削作業と、前記配力筋同士の間にアンカー本体を植設する植設作業と、複数の前記配力筋に受材を横架する横架作業と、前記凹部を充填固化材で充填する充填作業とを備えるものである。前記受材の端部には、係止部が形成されている。前記横架作業においては、前記配力筋と前記凹部の底面との間に前記受材の端部を挿入して前記係止部を前記配力筋に係止させるとともに、前記アンカー本体に形成された拡幅部の表面に前記受材を添設することを特徴とする。
かかるあと施工アンカーの施工方法によれば、受材の形状に応じた細幅の凹部を形成すればよい。こうすることで、コンクリートの除去範囲を必要最小限に抑えることができる。そのため、凹部を形成する際の手間を最小限に抑えることができる。また、受材を介してアンカー本体を配力筋に係止させるため、脱落防止効果を有するあと施工アンカーを形成することができる。

本発明のあと施工アンカーの施工方法では、前記横架作業の前に拡幅部形成作業を行うことが望ましい。拡幅部形成作業は、前記アンカー本体を貫通させた板状部材を当該アンカー本体に固定して前記拡幅部を形成する作業である。
また、前記横架作業では、前記配力筋に横架させた前記受材の端部に係止部材を固定することで前記係止部を形成するとともに当該係止部を前記配力筋に係止するとよい。

本発明のあと施工アンカー構造およびあと施工アンカーの施工方法によれば、コンクリート除去を最小限に抑えつつ、脱落防止効果を発現するあと施工アンカーを形成することができる。

本発明の実施形態に係るあと施工アンカー構造を適用した覆工の補強構造の概要を示す斜視図である。 第一実施形態のあと施工アンカー構造を示す斜視図である。 同じくあと施工アンカー構造の断面図である。 あと施工アンカーの施工方法の各作業状況を示す斜視図であって、（ａ）は切削作業、（ｂ）は植設作業である。 あと施工アンカーの施工方法の各作業状況を示す斜視図であって、（ａ）は拡幅部形成作業、（ｂ）は横架作業である。 図５（ｂ）に続く横架作業を示す斜視図である。 第二実施形態のあと施工アンカー構造を示す斜視図である。

＜第一実施形態＞
本実施形態では、図１に示すように、既設トンネルＴの補強を目的として覆工２に補強部材Ｂを設ける場合において、当該補強部材Ｂを固定するためのあと施工アンカー構造１について説明する。本実施形態の覆工２は、複数の鉄筋コンクリート製のセグメント（鉄筋コンクリート部材）２１を組み合わせることにより構成されている。セグメント２１には、図２に示すように、トンネル周方向に沿って配筋された主筋２２と、トンネル軸方向に沿って配筋された配力筋２３とが格子状に配筋されている。なお、主筋２２および配力筋２３の鉄筋径や配筋ピッチ等は限定されるものではない。
本実施形態のあと施工アンカー構造１は、覆工２（セグメント２１）の凹部３を利用して形成されており、アンカー本体４と、受材５と、充填固化材６とを備えている。

凹部３は、セグメント２１を内空側から切削することにより形成された溝３２である。凹部３は、隣り合う主筋２２同士の間において、主筋２２と略平行となるように形成されている。凹部３の幅は、主筋２２同士の隙間よりも小さい。また、図３に示すように、凹部３の長さはセグメント２１に配筋された配力筋２３同士の間隔よりも大きく、凹部３の深さは配力筋２３の被りコンクリート厚さよりも大きい。そのため、凹部３には、一対の配力筋２３，２３が露出しているとともに、凹部３の底面３１と配力筋２３との間には隙間が形成されている。

アンカー本体４は、セグメント２１に植設された棒状部材である。アンカー本体４の基端側は、凹部３の底面３１からセグメント２１内に埋め込まれていて、アンカー本体４の先端側は、セグメント２１の表面から突出している。さらに、アンカー本体４の中間部には、拡幅部４１が形成されている。
本実施形態の拡幅部４１は、アンカー本体４に固定された鋼板（板状部材）からなり、凹部３の底面３１に添設されている。拡幅部４１は、受材５への係止が可能となるように、アンカー本体４からトンネル軸方向に張り出すように形成されている。拡幅部４１は、少なくとも受材５の幅（鉄筋棒５１の外径）よりも大きく張り出している。なお、拡幅部４１の構成は、受材５への係止が可能であれば限定されるものではなく、例えば、アンカー本体４の中間部に形成された突起やフランジ等であってもよい。

受材５は、図２および図３に示すように、凹部３内に露出する一対の配力筋２３，２３に横架されている。本実施形態の受材５は、配力筋２３同士の間隔よりも長い一対の鉄筋棒５１，５１（棒状部材）からなる。受材５は、配力筋２３よりも凹部３の底面３１側に配設されている。受材５の端部は、凹部３の底面３１と配力筋２３との間に挿入されている。受材５を構成する一対の鉄筋棒５１，５１は、アンカー本体４を挟むように配設されているとともに、拡幅部４１の表面（トンネル内空側の面）に添設されている。本実施形態の鉄筋棒５１の端部には、係止部５２が形成されている。係止部５２は、鉄筋棒５１に固定された係止部材５３からなる。
係止部材５３は、プレート（鋼板）である。係止部材５３には、鉄筋棒５１の端部が挿通されている。本実施形態の係止部材５３は、円形のプレートであるが、係止部材５３の形状は限定されるものではなく、例えば矩形であってもよい。図３に示すように、受材５は、鉄筋棒５１と係止部材５３との角部（係止部５２）において配力筋２３に係止されている。

充填固化材６は、凹部３に充填された固化材である。本実施形態の充填固化材６は、グラウトからなる。なお、充填固化材６を構成する材料は、凹部３に充填可能な流動性を有していて、固化後に所望の強度を発現する材料であればグラウトに限定されるものではなく、例えば、モルタルやコンクリート等であってもよい。

以下、あと施工アンカーの施工方法について説明する。
本実施形態のあと施工アンカーの施工方法は、切削作業と、植設作業と、拡幅部形成作業と、横架作業と、充填作業とを備えている。
切削作業では、図４（ａ）に示すように、覆工２（セグメント２１）を内空側から切削して溝３２（凹部３）を形成する。溝３２は、覆工２の主筋２２と略平行で、かつ、溝３２の端部にそれぞれ配力筋２３が露出するように形成する。溝３２は、主筋２２を傷つけることがないように、セグメント２１の設計図等のデータに基づいて、主筋２２同士の間を斫ることにより形成する。本実施形態では、隣り合う主筋２２，２２の中間付近に溝３２を形成する。なお、溝３２の形成個所は限定されるものではなく、主筋２２同士の中間である必要もない。溝３２は、受材５を配設可能な形状となるように形成する。すなわち、溝３２の深さは、図３に示すように、配力筋２３の背面（地山側）に受材５を挿入することが可能な深さとする。また、溝３２の長さ（トンネル周方向の長さ）は、配力筋２３の配筋ピッチよりも長く、溝３２の両端がそれぞれ配力筋２３よりもトンネル周方向に突出する長さとする。配力筋２３と溝３２との間の空間は、受材５の端部に係止部材５３を後付けするために必要な大きさとする。また、溝３２の長手方向中央部の幅（トンネル軸方向の長さ）は、受材５の幅（本実施形態では、一対の鉄筋棒５１，５１の外径とアンカー本体４の外径の合計）よりも大きな幅とする。

植設作業では、図４（ｂ）に示すように、溝３２の底面３１にアンカー本体４を植設する。アンカー本体４の植設方法は限定されるものではない。例えば、アンカー本体４を打設することにより植設してもよいし、溝３２の底面３１を削孔することにより形成されたアンカー挿入孔にアンカー本体４を挿入するとともに固化材を注入することにより植設してもよい。アンカー本体４は、溝３２内に露出する一対の配力筋２３，２３の間（溝３２の中央部）に植設する。なお、アンカー本体４の配置は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、本実施形態では、溝３２内に１本のアンカー本体４を設けるものとするが、溝３２内に複数本のアンカー本体４を配設してもよい。

拡幅部形成作業では、図５（ａ）に示すように、アンカー本体４に拡幅部４１を形成する。本実施形態では、鋼板をアンカー本体４に固定することにより拡幅部４１を形成する。本実施形態の鋼板は、矩形状を呈していて、中央部には貫通孔が形成されている。本実施形態では、鋼板の貫通孔にアンカー本体４を挿通させた状態で、鋼板とアンカー本体４とを固定する。なお、鋼板の形状は限定されるものではなく、例えば、円形であってもよい。また、拡幅部４１を構成する材料は鋼板に限定されるものではなく、例えば、ナット状の部材でもよい。この場合には、アンカー本体４に雄ネジを形成し、アンカー本体４にナット状の部材を螺着する。また、拡幅部４１の形成方法は限定されるものではなく、例えば、棒状または板状の部材をアンカー本体４に溶接してもよい。さらに、拡幅部４１は、底面３１に当接させてもよいし、底面３１との間に隙間を有していてもよい。

横架作業では、図５（ｂ）に示すように、一対の配力筋２３，２３に受材５（一対の鉄筋棒５１，５１）を横架する。本実施形態では、配力筋２３の底面３１側に鉄筋棒５１の端部を挿入させた後、横方向に当該鉄筋棒５１をずらしてアンカー本体４に当接させることで鉄筋棒５１を一対の配力筋２３，２３に横架する。このとき、鉄筋棒５１の中間部は、拡幅部４１と重なり合う。なお、一対の鉄筋棒５１，５１（受材５）は、拡幅部４１の表面に当接していてもよいし、拡幅部４１の表面との間に隙間を有していてもよい。また、鉄筋棒５１の配設方法は限定されるものではない。

鉄筋棒５１の端部を配力筋２３の底面３１側に挿入したら、図６に示すように、鉄筋棒５１の端部に係止部材５３を固定する。係止部材５３の中央部には貫通孔が形成されていて、当該貫通孔に鉄筋棒５１の端部を貫通させるとともに、係止部材５３を配力筋２３に当接させた状態で係止部材５３を固定する。係止部材５３の固定方法は限定されるものではなく、例えば、鉄筋棒５１の端部に予め雄ネジを形成するとともに、係止部材５３の貫通孔の雌ネジを形成しておき、係止部材５３を鉄筋棒５１に螺着してもよい。または、係止部材５３の貫通孔に鉄筋棒５１の端部を貫通させた状態で溶接してもよい。
充填作業では、溝３２（凹部３）を充填固化材６で充填する（図２参照）。

以上、本実施形態のあと施工アンカー構造１によれば、受材５を介してアンカー本体４が配力筋２３に係止されているため、何らかの原因によりアンカー本体４が支持力を失った場合であっても、脱落が防止される。
また、受材５は、一対の棒状部材（鉄筋棒５１，５１）により構成されているため、取り扱いやすく、配力筋２３に横架させやすい。棒状部材として鉄筋棒５１を使用しているため、比較的入手し易くかつ安価である。
あと施工アンカー構造１の形成個所は、主筋２２同士の間で適宜設定することができるため、あと施工アンカーの設置個所の自由度が高い。

溝３２（凹部３）は、配力筋２３に横架する受材５の形状に応じて形成するため、コンクリートの除去範囲を必要最小限に抑えることができる。そのため、施工時の手間を省略することができるとともに、覆工２の断面欠損を最小限に抑えることができる。また、溝３２（凹部３）は、主筋２２と平行に細く形成するため、断面欠損を小さくすることができる。したがって、覆工２に軸圧縮力が作用している場合であっても、安全に溝３２（凹部３）を形成することができる。
拡幅部４１は、アンカー本体４を挿通させることで簡易に形成することができる。また、拡幅部４１として鋼板を使用しているため、比較的安価である。

＜第二実施形態＞
第二実施形態のあと施工アンカー構造１は、受材５を構成する鉄筋棒５１（棒状部材）の端部に係止部５２が予め形成されている点で、係止部材５３を後付けすることにより係止部５２を形成する第一実施形態のあと施工アンカー構造１と異なっている。
本実施形態の鉄筋棒５１は、図７に示すように、端部を折り曲げることによりフック状の係止部５２が形成されている。なお、フック状の係止部５２の形状（折り曲げる角度等）は限定されるものではない。
この他の第二実施形態のあと施工アンカー構造１の構成は、第一実施形態で示したあと施工アンカー構造１と同様なため、詳細な説明は省略する。

本実施形態のあと施工アンカー構造１によれば、係止部材５３を固定する手間および係止部材５３の材料費を省略することができる。
この他の第二実施形態のあと施工アンカー構造１の作用効果は、第一実施形態のあと施工アンカー構造１と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記実施形態では、既設トンネルＴの覆工２に本発明のあと施工アンカー構造１を形成する場合について説明したが、あと施工アンカー構造１が形成される鉄筋コンクリート部材は、覆工２に限定されるものではない。
受材５は、必ずしも一対の棒状部材（一対の鉄筋棒５１，５１）により構成する必要はなく、配力筋２３に横架が可能であれば、受材５を構成する材料は限定されない。受材５の長さを大きくすることで、３本以上の配力筋２３に受材５を横架させることも可能である。このとき、凹部３は、３本以上の配力筋２３が露出するように形成する。
植設作業では、拡幅部４１が予め形成されたアンカー本体４を植設してもよい。なお、アンカー本体４に拡幅部４１が予め形成されている場合には、拡幅部形成作業は省略する。なお、アンカー本体４は、必ずしも凹部３の底面３１（躯体）に植設する必要はない。

１ あと施工アンカー構造
２ 覆工（鉄筋コンクリート部材）
２１ セグメント
２２ 主筋
２３ 配力筋
３ 凹部
３１ 底面
３２ 溝
４ アンカー本体
４１ 拡幅部
５ 受材
５１ 鉄筋棒（棒状部材）
５２ 係止部
５３ 係止部材
６ 充填固化材
Ｂ 補強部材
Ｔ 既設トンネル

Claims (8)

1. 鉄筋コンクリート部材に形成された凹部と、
   前記凹部に設けられたアンカー本体と、
   前記凹部内に露出する複数の配力筋に横架された受材と、
   前記凹部に充填された充填固化材と、を備えるあと施工アンカー構造であって、
   前記アンカー本体には、前記受材と前記凹部の底面との間に配置された拡幅部が形成されており、
   前記受材の端部には、前記配力筋に係止された係止部が形成されていることを特徴とする、あと施工アンカー構造。
2. 前記アンカー本体が、前記凹部の底面に植設されていることを特徴とする、請求項１に記載のあと施工アンカー構造。
3. 前記受材が、前記アンカー本体を挟む一対の棒状部材であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のあと施工アンカー構造。
4. 前記拡幅部が、板状部材からなることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のあと施工アンカー構造。
5. 前記鉄筋コンクリート部材が、トンネルの覆工であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のあと施工アンカー構造。
6. 鉄筋コンクリート部材を切削して複数の配力筋が露出する凹部を形成する切削作業と、
   前記配力筋同士の間にアンカー本体を植設する植設作業と、
   複数の前記配力筋に受材を横架する横架作業と、
   前記凹部を充填固化材で充填する充填作業と、を備えるあと施工アンカーの施工方法であって、
   前記受材の端部には係止部が形成されており、
   前記横架作業では、前記配力筋と前記凹部の底面との間に前記受材の端部を挿入して前記係止部を前記配力筋に係止させるとともに、前記アンカー本体に形成された拡幅部の表面に前記受材を添設することを特徴とする、あと施工アンカーの施工方法。
7. 前記横架作業の前に、前記アンカー本体を貫通させた板状部材を当該アンカー本体に固定して前記拡幅部を形成する拡幅部形成作業をさらに備えていることを特徴とする、請求項６に記載のあと施工アンカーの施工方法。
8. 前記横架作業では、前記配力筋に横架させた前記受材の端部に係止部材を固定することで前記係止部を形成するとともに当該係止部を前記配力筋に係止することを特徴とする、請求項６または請求項７に記載のあと施工アンカーの施工方法。

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