JP3594054B2

JP3594054B2 - グラウンドアンカー及びその施工方法

Info

Publication number: JP3594054B2
Application number: JP10315796A
Authority: JP
Inventors: 光雄川崎; 伸弘本多; 康司藤江; 裕子川原井
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH09264019A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、グラウンドアンカー及びその施工方法に係り、特に地中に造成した２箇所のアンカー体により地中構造物等を確実に定着可能なグラウンドアンカー及び該グラウンドアンカーを効率よくするための施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既設管路等の地中構造物の周囲を掘削する場合に、掘削により地表に露出した地中構造物の浮き上がりを防止するためにグラウンドアンカーが施工されることが多い。ところで、グラウンドアンカーのアンカー頭部は、一般に地上部分の台座等に定着させる。このため、地中構造物の一部にアンカー定着部を設けて支持を図る場合には、地中構造物のアンカー定着部となる部分を、一旦地表に露出させるまで掘削し、グラウンドアンカーを施工しなければならなかった。したがって、地中構造物の掘削進行過程では、構造物が一時的に無支保状態に置かれ、部材応力が過大になり、構造物が破壊に至るおそれもあった。
【０００３】
この問題を解決するために、出願人は地中部に２箇所のアンカー定着部を造成し、これら２箇所のアンカー定着部間に所定のアンカー緊張力を導入できるようにしたグラウンドアンカーおよびその施工方法を提案している（特願平８−４０４６３号明細書参照）。
【０００４】
このグラウンドアンカーの施工方法について図３を参照して説明する。
まず、図３（ａ）に示したように、設計アンカー長に相当する深さのアンカー孔１３０をケーシングパイプ１３１で孔壁を保護しながら削孔する。その後、ケーシングパイプ１３１内を水洗浄し、引張鋼材１１１の所定位置にシース１１２、１１３が固定されたテンドン１１０をケーシングパイプ１３１内に挿入する（図３（ｂ）参照）。このときシース１１２のアンカー口元側には折り畳まれた状態の公知の布パッカー１１５が装着されている。この状態から、「１期注入」としての１次注入、２次注入を行う。まず、ケーシングパイプ１３１内にグラウト材を充填する１次注入を行う。さらに、所定本数のケーシングパイプ１３１を引き抜き、ケーシング口元に加圧ヘッド１３３を取付け、ポンプ（図示せず）により２次注入（ヘッド加圧）を行う。これにより、アンカー先端の第１定着長部１２０にアンカー体が造成される（図３（ｃ）参照）。
【０００５】
次いで、シース１１２の周囲にグラウトを無加圧注入しながら、ケーシングパイプ１３１を順次引き抜く（１次引抜）。ケーシングパイプ１３１をシース１１２の孔口側端位置まで引き抜いた段階で、布パッカー１１５内にセメントミルクを加圧注入し、アンカー孔１３０の閉塞を行う（図３（ｄ）参照）。閉塞後、布パッカー１１５より口元側のケーシングパイプ内の水洗い洗浄を行い、スライム及び孔壁、引張鋼材１１１の表面の汚れを除去する。そして、アンカー先端の第１定着長部１２０にアンカー体の強度がでるまで所定の養生期間をおく。
さらに、ケーシングパイプ１３１の引き抜き（２次引抜）を行い、「２期注入」としてシース１１２とシース１１３との間のアンカー孔内に加圧注入を行い、第２のアンカー体を造成し、第２定着長部１２２を形成する。さらにシース１１３の周囲に無加圧注入を行う。これにより地表面位置までのアンカー孔１３０のグラウト注入を行って余剰自由長部１２３を造成する。（図３（ｅ）参照）。
このグラウト注入が完了したら、緊張ジャッキ１４１により所定の緊張力をアンカーに導入し、緊張を行う（図３（ｆ）参照）。
さらに、所定の養生期間をあけて、緊張ジャッキ１４１を取り外し、地上部に露出しているアンカー余長分を切断する（図３（ｇ）参照）。
以上の手順でグラウンドアンカーを施工することにより、グラウト注入及びアンカー緊張作業後の所定の養生期間後に、図３（ｇ）に示した余剰自由長部１２３に相当する地山部分１４３の掘削を安全に行うことができ、適正に配置されたグラウンドアンカーにより地中構造物（図示せず）の浮き上がり等を確実に防止することができる。
なお、第２定着長部１２２に相当する地盤の強度が十分である場合や、この範囲に地盤改良を行った場合には、２期注入作業である第２のアンカー体の造成をを無加圧注入によって実施することができる。これにより、アンカー作業の工程の簡略化を図ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の２期注入を行う際、布パッカーより上部に埋設されているケーシングパイプを引き抜く作業において、以下の問題がある。
（１）１期注入の定着材が地山とケーシングパイプとの隙間に浸透すると、ケーシングパイプと地山とが密着して引き抜きが困難になる。
（２）テンドンの緊張作業とケーシングパイプの引き抜き作業とを並行して行う計画とすると、地上設備が大がかりになり、作業も煩雑になる。
（３）ケーシングパイプの引き抜き作業が完了した後に、テンドンの緊張作業を行う計画にすると、ケーシングパイプの引き抜き作業が遅れると、定着材が固化してしまい、緊張力が導入できなくなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、地中において２箇所のアンカー定着部を確実に設けることができるようにしたグラウンドアンカー及びこのグラウンドアンカーを確実かつ効率よく施工できるようにした施工方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、地山中に削孔されたアンカー孔内に挿入された引張鋼材を心材として前記アンカー孔内に定着材を注入し、前記引張鋼材の先端位置に第１のアンカー体を造成し、該第１のアンカー体を地中先端定着端とした第１の定着長部と、該第１の定着長部からの所定の範囲をアンカー自由長部とするために前記引張鋼材を覆うように設けられた第１の遮断被覆体と、該第１の遮断被覆体と所定の離れをとって前記引張鋼材を覆うようにアンカー孔口部側に設けられた第２の遮断被覆体と、前記第１の遮断被覆体と第２の遮断被覆体との間に位置する前記引張鋼材を心材として定着材を注入して第２のアンカー体を造成して第２の定着長部とし、前記引張鋼材に所定の張力が導入された際に、該張力を前記第１の定着長部と前記第２の定着長部との間で保持するようにしたグラウンドアンカーにおいて、前記地山中には、地表面から所定深さの範囲に埋設され、内部に前記引張鋼材の一部と前記第２の遮断被覆体とを位置させたガイド管と、ケーシングパイプが引き抜かれた前記アンカー孔内及び前記ガイド管で孔壁保護された地山範囲に定着材を無加圧注入して造成された前記第２のアンカー体と余剰自由長部とが位置させるようにしたものである。
【０００９】
また、少なくとも地表面に近い側でアンカー体を造成する地山範囲に地盤改良が施された地山中にアンカー孔を削孔し、該アンカー孔内に、所定範囲をアンカー自由長部とするための第１の遮断被覆体と、管内部に前記第１の遮断被覆体と所定の離れをとってアンカー孔口部側に取り付けられた第２の遮断被覆体とが取り付けられた引張鋼材を挿入し、前記アンカー孔内に定着材を加圧注入し、前記引張鋼材の先端位置を心材として第１のアンカー体を造成して該第１のアンカー体を第１の定着長部とし、その後、埋設されているケーシングパイプが完全に引き抜かれたアンカー孔内及びガイド管で孔壁保護されている範囲に定着材を無加圧注入し、前記第１の定着長部を定着端として前記引張鋼材に所定の張力を導入し、さらにその地表面側に前記引張鋼材を心材とした第２のアンカー体を造成し、前記第２のアンカー体を第２の定着長部とし、前記引張鋼材に導入された張力を第１の定着長部と第２の定着長部の間で保持させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の態様】
以下、本発明によるグラウンドアンカーの構成及びその施工方法の一実施の態様について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明に用いられるグラウンドアンカー１のテンドン１０（本明細書では、所定長さのアンカー用引張材を所定本数に束ね、アンカー孔に挿入できるようにユニット化したものをテンドンと呼ぶ）及びこのテンドン１０を地山内に施工した状態のグラウンドアンカー１の断面を示したものである（以下、地中に完成したアンカーをグラウンドアンカー１、引張材ユニットの状態をテンドン１０と表す）。
【００１１】
同図（ａ）に示したテンドン１０は、所定の長さのアンカー長分の引張鋼材１１と、この引張鋼材１１が内部に挿通され所定位置に固定された遮断被覆体としてのシース１２、１３と、シース１２の端部に取り付けられた布パッカー１５とから構成されている。
このうち引張鋼材１１の鋼線本数及び断面積は、設計アンカー力が許容アンカー引張力を越えないような範囲で設計されている。引張鋼材１１にはＰＣ鋼線、異形ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒等、耐久性に富む種々の線材、棒材を使用することができる。
また、本実施の形態では、第１の遮断被覆体及び第２の遮断被覆体として管状体たるシース１２、１３が使用されている。このシース１２、１３は、テンドン１０が挿入されたアンカー孔内にグラウト材を充填した際に、グラウト材とテンドン１０との縁を切る役割を果たし、この部分がアンカー自由長部２１、余剰自由長部２３を構成する。シース１２、１３はポリエステル等の合成樹脂製管からなり、このシース内には防錆オイル等が充填されている。これによりシース位置内に挿通されている引張鋼材１１はアンボンド部材として機能する。なお、図示しないが、シース１２、１３に代えて、引張鋼材１１の表面に十分粘性の高いグリースを所定厚さに塗布し、さらにその周囲を防食テープで巻回して被覆した構成を遮断被覆体としてもよい。
【００１２】
さらに、シース１２のアンカー口元側には、公知の布パッカー１５が折り畳んだ状態で装着されている。そして、この布パッカー１５には注入用ホース１６が連結され、テンドン１０に沿ってアンカー口元側まで延設されている。
シース１２から先端側にかけての引張鋼材１１部分は周囲にグラウト材が加圧注入された場合に、アンカー体を構成するようになっている。このアンカー体は本発明でいう第１定着長部２０として機能する。また、シース１２とシース１３との間には、引張鋼材１１が露出している。この露出部分が第２定着長部２２を構成する。
【００１３】
擁壁、土留壁のような抗土圧構造物では、第１定着長部２０はグラウンドアンカー１によって支持される構造物等の外的安定を考慮して決定することが好ましく、少なくとも構造物背面の主働すべり面より深い位置にアンカー先端が定着されるようにアンカー長を設定することが好ましい。
【００１４】
次に、図１（ｂ）を参照して地山中に施工されたグラウンドアンカー１の構成について説明する。
グラウンドアンカー１の先端周囲のアンカー孔内には定着材としてのセメント系グラウトが加圧注入され、引張鋼材１１を心材としたアンカー体が造成されている。このアンカー体が第１定着部２０として機能する。さらに第１の遮断被覆体としてのシース１２の周囲のアンカー孔内にはグラウト材が無加圧注入されている。これにより、地山とシース１２との一体化が図られる。このときシース１２内の引張鋼材１１と地山とは確実に遮断されて縁が切られている。これによりシース１２の位置にアンカー自由長部２１が形成される。
【００１５】
シース１２とシース１３との間の引張鋼材１１が露出した部分には第２定着長部２２が形成されている。この第２定着長部２２は、すでにケーシングパイプが引き抜かれたアンカー孔内にセメントミルクを無加圧注入して所定のアンカー体としたものである。本実施の形態では、第２定着長部２２が形成される地盤範囲に公知の地盤改良対策工が施されている。対象地盤の土質にもよるが、改良後の地山の一軸圧縮強度はｑｕ＝２〜３０ｋｇｆ／ｃｍ２程度が見込まれる。したがって、第２定着長部２２となるアンカー体を造成する場合、定着材を加圧注入しなくても、十分な定着効果が得られる。なお、原地盤の地山状態が良好であれば、地盤改良を行わないでも無加圧注入が可能である。
【００１６】
また、地表面から所定の深さの範囲にはガイド管１７が埋設されている。このガイド管１７は、アンカー孔削孔時には、ケーシングパイプ（図示せず）が精度よく地山内に圧入されるのを案内する役割を果たす。さらに、２期注入においては、シース１３位置の孔壁保護の役割を果たし、セメントミルクが注入された際に、シース１３の周囲のガイド管１７との間の一体化が図られる。この部分が第２定着長部２２と地表面との間の余剰自由長部２３となる。この余剰自由長部２３では、セメントミルクと引張鋼材１１との縁が切れているため、原地盤から所定深さの掘削盤までの掘削作業において、ガイド管１７を撤去するとともに、固化したセメントミルク部分を破砕して、容易に引張鋼材１１を撤去することができる。
なお、本実施の形態では、ガイド管１７には既製の配管用炭素鋼鋼管（ＳＧＰ）が使用されている。その寸法は、ケーシングパイプが挿通できる程度の内径及び、余剰自由長部２３の長さとほぼ等しい全長に設定されている。
【００１７】
なお、アンカー体部分を造成する定着材はアンカー緊張時及び設計地山荷重作用時において、モルタルあるいはセメントペーストの圧縮強度が所定の設計強度以上になるように配合することが好ましい。
また、第１定着長部２０と第２定着長部２２では、引張鋼材１１と定着材とが直接付着するため、この部分における所定の付着強度が発揮できるようにグラウト強度を設定したり、周辺地山の地盤改良を図ったりすることが重要である。
【００１８】
次に、図１に示したグラウンドアンカー１を地山に施工する手順について図２を参照して説明する。
まず、図１（ａ）に示したように、グラウンドアンカー施工位置の地山にガイド管１７を埋設し、このガイド管１７をガイドとしてケーシングパイプ３１を埋設しながら、設計アンカー長に相当するアンカー孔３０を地盤に削孔する。このアンカー孔３０の削孔は、地上部に設置されたクローラータイプのベースマシーンに搭載された削孔機（図示せず）を用いて行う。この削孔機により削孔ロッドが内部に収容されたケーシングパイプ３１に回転と押し込み力とを加えて地中に圧入し、ケーシングパイプ３１で孔壁が支保された所定長さのアンカー孔３０を構築する。ケーシングパイプ３１の直径は設計アンカーの本数、断面積に適した径に設定することが好ましい。
【００１９】
アンカー孔３０の削孔において、地下水位より深い位置までアンカー孔３０を削孔する場合には、地下水が逆流して地盤が乱れるのを防止するために、被圧下削孔として所定の対策工をとることが好ましい。たとえば、地下水の逆流を防止することができるクローネンビットや、逆止弁がついたビットを使用して削孔したり、アンカー孔３０の口元位置に止水ボックスを設け、孔口からの地下水の噴出を防止することが好ましい。
所定の深さまでアンカー孔３０を削孔したら、アンカー孔３０内を水洗浄し、孔底に残った土砂と孔壁に付着したスライムとを除去する。
【００２０】
次に、図２（ｂ）に示したように、引張鋼材１１の所定の位置にシース１２、シース１３が取り付けられたテンドン１０（一例として図１（ａ）参照）をアンカー孔３０内に挿入する。引き続き、１期注入としてケーシングパイプ内に定着材としてのグラウト材の注入を行う（１次注入）。
さらに、この状態でアンカー口元位置３２にケーシング引抜き用ジャッキ（図示せず）を配置し、ケーシングパイプ３１の引き抜き作業を行う。所定本数のケーシングパイプ３１を取りはずした後に、ケーシング引抜き用ジャッキの後端に加圧ヘッド３３を取付け、ポンプ（図示せず）により加圧力Ｐ＝２〜５ｋｇｆ／ｃｍ２で２次注入を行う。これにより、アンカー先端位置の第１定着長部２０には、アンカー体が造成される（図２（ｃ）参照）。
【００２１】
次いで、シース１２の周囲に無加圧グラウトを施しながら、すべてのケーシングパイプ３１を順次引き抜く（全長引抜）。ケーシングパイプ３１が完全に引き抜かれた段階で布パッカー１５内にセメントミルクを加圧注入し、アンカー孔３０の閉塞を行う。閉塞後、布パッカー１５位置で閉塞された布パッカー１５位置より上側のアンカー孔３０の水洗い洗浄を行い、孔内のスライム及び孔壁、引張鋼材１１の表面の汚れを除去する（図２（ｄ）。このとき、ケーシングパイプはすでに除去されているが、地盤改良がなされているため、地山孔壁は崩落することなく、保持されている。さらに第１定着長部２０及びアンカー自由長部２１のグラウト強度が所定の圧縮強度に達するまで所定の養生期間をおく。
【００２２】
その後、地上のアンカー孔口付近に反力架台４０を据え付け、反力架台４０上に緊張ジャッキ４１を装備する。緊張ジャッキ４１によって第１定着長部２０に一端が定着されているテンドン１０に所定の緊張力を導入し、アンカー緊張を行う（図２（ｅ）参照）。緊張後、２期注入としてシース１２とシース１３との間に位置するアンカー孔内に無加圧注入を行って第２の定着部としての第２のアンカー体を造成し、さらにシース１３から地表面までの範囲の注入を行い、余剰自由長部２３を形成し、グラウンドアンカーの打設を完了する。
【００２３】
アンカー孔内に注入されたグラウトが所定強度に達するまで約１日程度の養生期間をおく。所定の養生期間を経たら、緊張ジャッキ４１を取り外し、地上部に露出しているアンカー余長分を切断し（図２（ｆ）参照）、余剰自由長部２３に相当する地山部分４３の掘削を行うことができる。この掘削の進行においても、グラウンドアンカー１に導入された緊張力により地中構造物は確実に地盤に保持される。
【００２４】
このグラウト材注入は、ヘッド加圧により行う。
以上に述べたグラウンドアンカーによって地中での安定化を図れる地中構造物としては、既設管路、新設大断面トンネル、山留めの底盤工等、種々の構造物にが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるグラウンドアンカーの構造の一実施の態様を示した説明図。
【図２】図１に示したグラウンドアンカーの施工フローを示した施工順序説明図。
【図３】従来のグラウンドアンカーの施工フローを示した施工順序説明図。
【符号の説明】
１グラウンドアンカー
１０テンドン
１１引張鋼材
１２，１３シース
１７ガイド管
２０第１の定着長部
２１アンカー自由長部
２２第２の定着長部
２３余剰自由長部

Claims

地山中に削孔されたアンカー孔内に挿入された引張鋼材を心材として前記アンカー孔内に定着材を注入し、前記引張鋼材の先端位置に第１のアンカー体を造成し、該第１のアンカー体を地中先端定着端とした第１の定着長部と、
該第１の定着長部からの所定の範囲をアンカー自由長部とするために前記引張鋼材を覆うように設けられた第１の遮断被覆体と、
該第１の遮断被覆体と所定の離れをとって前記引張鋼材を覆うようにアンカー孔口部側に設けられた第２の遮断被覆体と、
前記第１の遮断被覆体と第２の遮断被覆体との間に位置する前記引張鋼材を心材として定着材を注入して第２のアンカー体を造成して第２の定着長部とし、前記引張鋼材に所定の張力が導入された際に、該張力を前記第１の定着長部と前記第２の定着長部との間で保持するようにしたグラウンドアンカーにおいて、
前記地山中には、地表面から所定深さの範囲に埋設され、内部に前記引張鋼材の一部と前記第２の遮断被覆体とを位置させたガイド管と、ケーシングパイプが引き抜かれた前記アンカー孔内及び前記ガイド管で孔壁保護された地山範囲に定着材を無加圧注入して造成された前記第２のアンカー体と余剰自由長部とが位置するようにしたことを特徴とするグラウンドアンカー。
少なくとも地表面に近い側でアンカー体を造成する地山範囲に地盤改良が施された地山中にアンカー孔を削孔し、
該アンカー孔内に、所定範囲をアンカー自由長部とするための第１の遮断被覆体と、管内部に前記第１の遮断被覆体と所定の離れをとってアンカー孔口部側に取り付けられた第２の遮断被覆体とが取り付けられた引張鋼材を挿入し、
前記アンカー孔内に定着材を加圧注入し、前記引張鋼材の先端位置を心材として第１のアンカー体を造成して該第１のアンカー体を第１の定着長部とし、
その後、埋設されているケーシングパイプが完全に引き抜かれたアンカー孔内及びガイド管で孔壁保護されている範囲に定着材を無加圧注入し、前記第１の定着長部を定着端として前記引張鋼材に所定の張力を導入し、さらにその地表面側に前記引張鋼材を心材とした第２のアンカー体を造成し、前記第２のアンカー体を第２の定着長部とし、
前記引張鋼材に導入された張力を第１の定着長部と第２の定着長部の間で保持させるようにしたことを特徴とするグラウンドアンカーの施工方法。