JP4097031B2 - アンカー引張材およびアースアンカーの構造 - Google Patents

Description

本発明は、アンカー耐力に優れたアースアンカー技術に関し、より詳細には機材の搬入が困難な山岳地域等での使用に好適なアンカー引張材およびアースアンカーの構造に関するものである。

図４に示すように落石や雪崩、崩落土砂の抑制手段として衝撃吸収柵ａが古くから知られている。この種の衝撃吸収柵ａは斜面に構築した反力源となるアンカーｂと衝撃吸収柵ａの支柱等の間を控えロープｃで接続していて、衝撃吸収柵ａに作用する転倒モーメントを最終的にアンカーｂで支持する構造になっている。
この種の衝撃吸収柵ａの用途に供されるアンカーｂは、大きな落石エネルギーに対抗するため、大きなアンカー耐力が要求され、一般にはアースアンカーが用いられる。

前記した従来のアンカー技術にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞作業環境が整った平地では特別問題とならないが、衝撃吸収柵の設置現場は急峻な地域が大半であり、施工機材や資材の搬入が困難で、しかも作業環境も悪い。
このような作業環境下でアンカー工を行うのは、工費および工期両面において負担が大きい。
＜２＞アンカー耐力を向上させるには、アンカー孔の削孔径を大きくしたり、削孔長を深くしたりする方法が知られている。
この従来方法を採用した場合には、ボーリングマシンが大型化し、斜面上への搬入および斜面上での運搬が困難であったり、斜面に大型の作業足場を構築する必要があり、また，アンカー引張材（アンカーテンドン）の全長が長くなるため、アンカー工の施工コストが高くつく。
＜３＞高アンカー耐力を得る他の手段として、複数箇所にアンカーを設け、これらの複数のアンカーから反力を得る方法も知られている。
しかしながら、この方法は引張力の作用方向によって、各アンカーに作用する引張力に差が生じる。そのため、一部のアンカーに引張力が集中すると一部のアンカーが破壊し、以降は連鎖的に他のアンカーが破壊するため、一瞬にして全アンカーの破壊につながるという致命的な問題がある。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは機材の搬入が困難な山岳地域等での使用に好適で、かつアンカー耐力に優れたアンカー引張材およびアースアンカーの構造を提供することにある。

上記のような課題を解決するために、本発明のアンカー引張材は、アンカー孔内に充填した固結材に引張材の端部を定着すると共に、引張材の一部に係留部を形成したアンカー引張材であって、引張材の両端部に、複数のアンカー孔に夫々挿入して定着するアンカー孔と同数の定着長部を形成し、両端部各々に定着長部を有する引張材の中央部に係留部を形成し、前記係留部を介して引張材の両端部の定着長部に連続性を持たせたことを特徴とする。

また、本発明のアンカー引張材は、前記した引張材が一本の引張材で構成していることを特徴とする。

さらに、本発明のアンカー引張材は、前記したアンカー引張材において、前記引張材の定着長部を拡径可能に構成したことを特徴とする。

さらに、本発明のアースアンカーの構造は、アンカー孔内に充填した固結材にアンカー引張材の端部を定着すると共に、アンカー引張材の一部に係留部を形成したアースアンカーの構造であって、前記した何れかのアンカー引張材を使用し、地表から複数のアンカー孔を削孔し、前記アンカー引張材の両端部に形成した各定着長部を各アンカー孔に挿入して定着し、アンカー引張材の係留部を被反力源と接続可能なように地表に露出させ、前記係留部に作用する力を、該係留部を通じてアンカー引張材の両端部の定着長部と定着長部に均等に分散可能に構成したことを特徴とする。

さらに、本発明のアースアンカーの構造は、前記したアンカー引張材を使用すると共に、前記アンカー孔がアンカー孔より大径の拡幅部を形成していて、前記アンカー孔の拡幅部内にてアンカー引張材の定着長部を拡径させて定着したことを特徴とする。

本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞両端部に定着長部を形成したアンカー引張材を使用することで、高いアンカー耐力を確保することができる。
＜２＞アンカー引張材は両端部に形成した定着長部をそれぞれ各アンカー孔へ挿入して定着するので、従来のアースアンカーと比べてアンカー孔の孔径を小径化でき、しかも従来のアースアンカーと比べてアンカー引張材の挿入長が短くて済む。
そのため、作業環境が厳しい急斜面においても小型で簡易な穿孔機で以って、アンカー耐力の高いアンカーを構築することができる。
＜３＞定着長部と定着長部が連続性を有しているため、引張力を各定着長部に均等に分散させて支持できる。
＜４＞アンカー引張材の係留部に作用する引張力の作用方向が異なっても、引張力を均等に分散できると共に、安定したアンカー耐力を維持することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

＜１＞全体の構成
図１にアースアンカー１０を地盤に構築した断面図を示す。
本発明に係るアースアンカー１０は、地表の一箇所から地盤内に向けて放射状（逆Ｖ字形）に削孔した二つのアンカー孔２０、２０と、自由長部３２の両端に拡径可能な定着長部３１、３１を設けたアンカー引張材３０と、アンカー孔２０とアンカー引張材３０とを固結して一体化する固結材４０とより構成している。
アンカー引張材３０は、自由長部３２を中央で折り曲げて、両端の定着長部３１、３１をそれぞれ別のアンカー孔２０、２０に挿入、定着して、地表に露出する自由長部３２部分を係留部３３として用いる。
また、この係留部３３の内側には、アンカー引張材３０の断面形状および曲がり具合に沿って形成した形状の保護鋼板５０を配置しても良い。
以下、各部詳細について説明する。

＜２＞アンカー孔
アンカー孔２０は、アンカー引張材３０を挿入、配置する掘削孔であり、地表の一箇所から地盤内に向けて放射状に削孔している（図１）。
各アンカー孔２０は地表面に形成する開口部２２の間に、一定の間隔を保持して削孔するのが好ましい。
アンカー孔２０は、必要に応じてアンカー引張材３０の定着長部３１の配置する箇所を拡幅して形成することもできる。
拡幅掘削の方法としては、破砕剤から発生する水蒸気の圧力によって拡幅する方法、火薬などを所定の場所で爆発または膨張させることによって拡幅する方法、所定の場所で横方向にウォータージェットを噴射して拡幅する方法、公知の拡幅翼を有する掘削機を使用して所定の箇所を拡幅する方法などがある。

＜３＞アンカー引張材
アンカー引張材３０は、公知の各種構造のアンカーが適用可能である。
アンカー引張材３０は、地盤や構造物に定着するための定着長部３１と、引張力を各定着長部３１、３１に伝達する連続した形態の自由長部３２とからなり、自由長部３２の中央部を折り曲げ、この折り曲げ箇所を所望の荷重を作用させる係留部３３として用いる。
定着長部３１、３１と自由長部３２は、連続したＰＣ鋼撚り線などで一体に形成する。
図１に示したアンカー引張材３０は、複数の素線３０１を縒って形成した一本のＰＣ鋼撚り線からなるが、この他にもアンカー孔２０の穿孔方向に沿って挿入可能なものであれば、特に制約を受けない。

定着長部３１は、固結材４０を介して地盤等に形成した孔壁にアンカー引張材３０の引張力を伝達させる部分をいい、定着長部３１の伝達力の大きさは固結材４０との接触面積の広さに比例する。このため、定着長部３１の接触面積はできるだけ広くとり、たとえばＰＣ鋼撚り線を用いる場合、素線３０１・・を解いて外側に広げタマネギ状若しくはホウキ状などに拡幅して固結材４０との接触面積を増大させると良い。
なお、図１ではアンカー引張材３０の自由長部３２の範囲を露出状態で示すが、実際にはシースやテープ等で被覆してアンボンド構造を呈している。また、保護鋼板５０を配置する箇所、若しくは全長に亘って露出状態として、ボンド構造として用いても良い。

＜１＞アンカー孔の削孔
所要の穿孔機材を用いて、斜面に所定の深さのアンカー孔２０を削孔する。
アンカー孔２０は、斜面の上方若しくは下方の何れかから見て、地表より地盤内に向けて斜め方向に削孔する。
削孔後、今度は先の地表面の開口部２２から所定の間隔をおいた地点より、もう一本のアンカー孔２０を削孔する。このアンカー孔２０は、斜面の勾配方向を中心として先に削孔したアンカー孔２０に対し、反対方向に拡がるように斜めに削孔して、二本のアンカー孔２０、２０で地中内にハの字を形成する。各アンカー孔２０は、地表面との間に形成する角度が等しくなるように削孔するのが好ましい。

次に、アンカー孔２０にアンカー引張材３０の定着長部３１を配置する拡幅部２１を形成する。
各アンカー孔２０、２０の奥底に、破砕剤を装填する（図示せず）。破砕剤の上方には砂等の詰め物を充填し、破砕剤の破壊力が逃げないようにすると共に孔壁の崩壊を保護する。
破砕剤には、予めリード線を繋いでおき、遠隔操作によって破砕剤の反応を介しできるようにしておく。
破砕剤によって拡幅部２１、２１を形成した後、圧搾空気の吹き込みや掘削するなどにより詰め物を撤去する。

＜２＞固結剤の注入
次に、各アンカー孔２０、２０に定着長部３１、３１をそれぞれ配置して拡幅させる。
各定着長部３１、３１は、地表からの挿入長さが等しくなるようにそれぞれアンカー孔２０、２０に挿入する。
各定着長部３１、３１を所要の方法によって拡幅させた後、アンカー引張材３０の定着長部３１が配置されたアンカー孔２０の拡幅部２１に、セメントミルク又はモルタルなどの固結材４０を注入する。固結剤４０の注入は、注入パイプなどを使用して行う。
なお、本発明のようにアンカー孔２０の孔径が小さくて良く、アンカー引張材３０の他に注入パイプを挿入できない場合は、アンカー引張材３０を挿入する前に注入を行っても良い。
各孔２０、２０の固結剤４０が硬化すると、アンカー引張材３０の定着長部３１は固結材４０を介してアンカー孔２０の孔壁に固着する。

固着後、地表に突出するアンカー引張材３０の係留部３３の内側に、保護鋼板５０を図２に示すように配置し、ここにシャックルなどを介して引張力のかかったワイヤーを係留させ、所望の利用に供する。被反力源となる引張力は保護鋼板５０を介してアンカー引張材３０に伝達されるので、アンカー引張材３０の表面が傷ついたり摩耗することはなく、また衝撃によりシャックルがアンカー引張材３０の途上を摺動した場合でも、同様の効果を得ることができる。この保護鋼板５０は、アンカー孔２０に挿入する前に予めアンカー引張材３０の中央に取り付けておいても良く、この場合保護鋼板５０の位置により定着長部３１、３１を挿入する指標とできる。
定着長部３１、３１は、係留部３３を通じて自由長部３２によって連続して繋がれているため、係留部３３を中心としてどの方向から係留する場合でも、恰も係留部３３に滑車を取り付けて係留したような張力分散作用を示すことができる。

この点、類似する形態として、ハの字形に穿孔したアンカー孔２０、２０に、一端にのみ定着部３１を有する二本のアンカー引張材３０、３０をそれぞれの孔２０に定着させて、それぞれの緊張端部を地上で一まとめにする形態も考えられるが、この場合二本のアンカー引張材３０、３０は断続しており、アンカー引張材３０，３０の相互間では力の伝達がなされず、ひいては各定着部３１、３１に均等な負荷がかかる機構とならないため、本発明ほどアンカー孔２０およびアンカー引張材３０の径、長さを小さくすることはできず、施工および製作コストを低減することはできない。また安定したアンカー耐力を得ることもできない。
しかし、本発明においてはアンカー引張材３０の両端に定着長部３１、３１を形成し、自由長部３２を通じて連続性を保持するため、各定着長部３１、３１にかかる負荷は均等となり、アンカー耐力は安定する。このため、同一のアンカー耐力を得るにも、アンカー孔２０およびアンカー引張材３０の径、長さは小さくて良く、この結果削孔機材は小型化し、穿孔作業をはじめ、搬入、運搬性の面においても扱いが容易となるから、施工コストを削減することができる。
さらに、係留部３３に作用する引張力が複数であってこれらの作用方向が図３の矢印のように異なる場合や、また係留部３３に係留させた掛止点が移動して変動した場合でも、二箇所の定着長部３１，３１に均等に力を分散できると共に、安定した高いアンカー耐力を示すことができる。

なお、二本のアンカー孔２０、２０は、斜面方向に切断した矢視において逆Ｖ字形を呈するように配置させても良い。

＜その他の実施の形態＞
以上は一本のアンカー引張材３０の両端に定着長部３１，３１を形成し、各定着部３１、３１をそれぞれのアンカー孔２０、２０に定着させる形態について説明したが、この定着長部３１の員数は二箇所に限らず、複数とすることもできる。

たとえば、定着長部３１を四箇所に配置する形態では、地表の一箇所からそれぞれ四角推の稜線に沿って配置するようにアンカー孔２０、２０・・を削孔し、この各孔２０、２０・・に自由長部３２で連続性を持たせたアンカー引張材３０の各定着長部３１、３１を配置する。この形態では、四方向に自由長部３２、３２・・を延設する始点部分（交点）が係留部３３となり、実施の形態１と同様、係留部３３を介して各定着長部３１，３１・・に均等な応力を分散させて負荷させることができる。
かかる形態では、定着長部３１を二箇所に設ける場合と比べて、一つの定着長部３１にかかる負担は小さくなるため、アンカー孔２０およびアンカー引張材３０をそれぞれ小さくすることができ、そしてさらに高いアンカー耐力を示すことができる。
なお、この定着長部の員数は上記の員数に限定されるものではなく、このほかＰＣ鋼撚り線を三椏に形成して交点から等距離の位置にそれぞれ定着長部３１、３１、３１を配置する形態とできることは勿論である。

本発明のアースアンカーの実施例の説明図。 係留部を示した部分拡大図。 アースアンカーに作用する力の関係図。 従来のアースアンカーの実施例を示した図。

符号の説明

１０・・アースアンカー
２０・・アンカー孔
２１・・拡幅部
３０・・アンカー引張材
３１・・定着長部
３２・・自由長部
３３・・係留部
４０・・固結材

Claims (5)

1. アンカー孔内に充填した固結材に引張材の端部を定着すると共に、引張材の一部に係留部を形成したアンカー引張材であって、
   引張材の両端部に、複数のアンカー孔に夫々挿入して定着するアンカー孔と同数の定着長部を形成し、
   両端部各々に定着長部を有する引張材の中央部に係留部を形成し、
   前記係留部を介して引張材の両端部の定着長部に連続性を持たせたことを特徴とする、
   アンカー引張材。
   
2. 前記引張材が一本の引張材で構成することを特徴とする、請求項１に記載のアンカー引張材。
3. 前記引張材の定着長部を拡径可能に構成したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のアンカー引張材。
4. アンカー孔内に充填した固結材にアンカー引張材の端部を定着すると共に、アンカー引張材の一部に係留部を形成したアースアンカーの構造であって、
   請求項１乃至請求項３の何れかに記載のアンカー引張材を使用し、
   地表から複数のアンカー孔を削孔し、
   前記アンカー引張材の両端部に形成した各定着長部を各アンカー孔に挿入して定着し、
   アンカー引張材の係留部を被反力源と接続可能なように地表に露出させ、
   前記係留部に作用する力を、該係留部を通じてアンカー引張材の両端部の定着長部と定着長部に均等に分散可能に構成したことを特徴とする、
   アースアンカーの構造。
5. 請求項３に記載のアンカー引張材を使用すると共に、前記アンカー孔がアンカー孔より大径の拡幅部を形成していて、前記アンカー孔の拡幅部内にてアンカー引張材の定着長部を拡径させて定着したことを特徴とする、アースアンカーの構造。

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