JP4262041B2 - アンカ埋設用固結剤及びそれを用いたアンカの埋設方法 - Google Patents

Description

本発明は、アンカ埋設用固結剤及びそれを用いたアンカの埋設方法に係り、特に、軟弱な地盤を改良してアンカを埋設するときに用いられるものに関する。

本出願人らの中の一人は、配電線や電話線等の電柱、あるいは信号機のポール等の柱状物（以下、電柱で説明する。）の支線を支持するのに好適なアンカ（地中アンカ）を提案している（特許文献１〜３参照。）。このアンカは、地中に埋設される鋳鉄製の軸棒（支持棒）の地中進入方向先端側に間欠的に螺旋状の掘削刃を一体的に設けて構成されている。

すなわち、この提案に係るアンカは、鋳鉄製の軸棒に所定の間隔を保って、かつ、先端側よりも上部（地中進入方向と反対側）ほど直径が大きくなる螺旋状の掘削刃を一体的に設けて構成されている。そして、このアンカは、電柱を立設するときの穴掘建柱車の回転部を用いて地中の任意の深さに簡単に埋設できる特長を有している。また、この提案に係るアンカは、螺旋状の掘削刃の大きさ（直径）を大きくすると、その分だけ支線の耐張力（引張力）が増加するという特長を有しているので、Ｎ値が５以下のような軟弱な地盤（地中あるいは地面というときもある。）であってもアンカを埋設できるという特長がある。

しかしながら、上記提案に係るアンカは、そのアンカの螺旋状の掘削刃の直径を大きくすると軟弱な地盤であっても適用できるという特長を有しているが、螺旋状の掘削刃が大きくなるとアンカ全体が大型化し、質量も大きくなって扱いにくくなるという問題点を有している。

そこで、本出願人らの中の一人は、上記問題点を解決するために、特願２００２−３５５２４６号において、比較的小型のアンカ、例えば螺旋状の掘削刃の直径が１４０ｍｍのアンカ（以下、１４０φのアンカのように表現する。）であっても軟弱な地盤用のアンカとして採用することができるようにしたアンカの埋設方法を提案している。

上記提案に係るアンカの埋設方法は、アンカを埋設する地面の箇所に所定の穴径を有する下穴を所定深さあけ、そのあけられた下穴に所定の粒径を有する骨材を投入し、その投入された骨材を、下端に超硬チップを有する工具を回転しながら押圧することにより破砕するとともに、破砕された骨材の一部をその下穴の壁面に圧入させ、次いで、その下穴に軸棒に螺旋状の掘削刃を有するアンカを埋設することを特徴としている。

さらにまた、本出願人らの中の一人は、特願２００３−７３９４１号において、上述の骨材の他に、その骨材同士を固結させることのできるセメント又はセメントモルタル及び水を下穴に投入し、工具で押圧しながら回転させるアンカの埋設方法も提案している。この提案に係るアンカの埋設方法は、アンカの周囲に形成される骨材の塊が強固で大きな塊となるため、支線（アンカ）の耐張力をより高めることができるという特長がある。
特開２０００−１８５０号公報 特開２００１−５９２２１号公報 特開２００１−１８２０５８号公報

上述のように、上記提案に係るアンカの埋設方法は、骨材の他にセメントやセメントモルタルからなる固結剤を用いると、アンカの耐張力を高めることができるという特長を有しているが、普通、電柱に用いられる支線は、地面に対して垂直以外の所定の角度を有しているために、アンカを埋設するときの下穴も軸方向が斜めにあけられ、したがって、セメントやセメントモルタルからなる粉状の固結剤の投入がしづらいという問題点があるとともに、下穴が斜めにあけられているので、骨材とセメント又はセメントモルタルを混練するための水も、その下穴の底部に到達しにくいという問題点があった。

そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、下穴が斜めに設けられていても、その下穴に容易に投入することができるアンカ埋設用固結剤を提供するとともに、そのアンカ埋設用固結剤を用いるアンカの埋設方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、アンカを埋設する箇所に下穴をあけ、水硬性物質を有効成分とする固結剤を封入した袋又は容器に水を浸透させて前記固結剤に水を含浸させ、その固結剤に水を含浸させた袋又は容器と骨材とを前記下穴に投入し、その投入された袋又は容器と骨材を、所定の工具を回転しながら押圧してその袋又は容器と骨材を破砕するとともにその下穴の壁面に圧入させ、次いで、その下穴に軸棒に螺旋状の掘削刃を有するアンカを埋設するときに用いられる、前記水硬性物質を有効成分とする固結剤を前記袋又は容器に封入してなるアンカ埋設用固結剤であって、前記袋又は容器を、透水性を有する材質で構成することにより下穴への投入前に水を浸透させて前記固結剤に水を含浸させることを可能にするとともに、前記工具で破砕される材質で構成したことを特徴としている。
また、本発明は、上記水硬性物質を有効成分とする固結剤が、急硬成分を含有するセメント又はセメントモルタルであることを特徴としている。
さらに、本発明は、上記袋又は容器が、不織布からなることを特徴としている。
そして、本発明によるアンカの埋設方法は、上記目的を達成するために、（イ）アンカを埋設する地面の所定の箇所に所定の穴径を有する下穴を所定深さまであける下穴あけ工程、（ロ）水硬性物質を有効成分とする固結剤を、透水性を有し、かつ、工具で破砕可能な袋又は容器に封入してなるアンカ埋設用固結剤に水を含浸させ、その水を前記固結剤に浸透させる含浸工程、（ハ）その水を含浸させたアンカ埋設用固結剤と骨材とを、前記下穴あけ工程によりあけられた下穴に投入する投入工程、（ニ）前記下穴に投入された骨材及び固結剤を所定の工具を用いて混合撹拌してその骨材を破砕させてその下穴の壁面に圧入させる混合破砕工程、（ホ）前記投入工程及び前記混合破砕工程を複数回繰返す繰返工程、（ヘ）前記繰返工程終了後に、軸棒に螺旋状の掘削刃を有するアンカを埋設するアンカ埋設工程、（ト）前記アンカ埋設工程後に、前記固結剤が固化するまで養生する養生工程とからなることを特徴としている。
上記水硬性物質を有効成分とする固結剤も、急硬成分を含有するセメント又はセメントモルタルであることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、水硬性物質を有効成分とする固結剤が、透水性を有し、かつ工具で破砕される材質からなる袋又は容器に封入されていて、下穴への投入前に袋又は容器に水を含浸させて前記固結剤に水を浸透させることができるので、傾斜している下穴であっても固結剤を容易に投入することができるとともに、その固結剤に水を容易に含浸させることができる。
請求項２の発明によれば、水硬性物質を有効成分とする固結剤が、急硬成分を含有するセメント又はセメントモルタルであるので、養生期間を短縮することができる。
請求項３の発明によれば、アンカ埋設用固結剤の袋又は容器が、不織布からなるので、水を容易に含浸させることができるとともに、所定の工具で袋を容易に破砕することができる。
請求項４の発明によれば、アンカの埋設方法は、下穴あけ工程、投入工程、混合破砕工程、繰返工程、アンカ埋設工程、及び養生工程からなるので、アンカ埋設用固結剤及び水の投入が容易で、アンカの埋設作業を容易に行うことができる。
請求項５の発明によれば、水硬性物質を有効成分とするアンカ埋設用固結剤は、急硬成分を含有するセメント又はセメントモルタルであるので、養生期間を短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は、本発明に係るアンカ埋設用固結剤を用いたアンカの埋設方法を実施する工程を示し、図５は、アンカを地中に埋設した状態を示している。図１〜図４の工程に従って説明するが、本発明に係るアンカ埋設用固結剤については、後に、図２を用いて説明する。

図１は、アンカＡ（図５参照）を埋設する地面Ｇの所定位置に工具１を用いて図２に示されるような所定の深さ、例えば１００ｃｍの深さで、所定の直径、例えば１２０φの下穴（前穴と呼ばれていることもある。）Ｈが地面Ｇに対して所定の傾きを有して、すなわち、図５に示される支線棒イの傾きに合わせてあけられる状態を示している。この下穴Ｈの掘削作業で用いられる工具１は、通常、超硬ビットと呼ばれているものであり、本出願人が特願２００２−１８４２０号で提案しているものであって、鋼製の棒状体１ａの先端及び上部のつば部下部に超硬チップ１ｂ，１ｃをそれぞれ有している。この工具１には、パイプ状の補助工具（この補助工具については、本出願に係る特開２００１−２７１３４５号公報に詳述されている。）Ｍが工具１の頂部に設けられている角柱部１ｄに嵌められるように構成されている。そして、その工具１を、図示しない穴掘建柱車の回転部が補助工具Ｍを介して押圧しながら回転すると、工具１が地中Ｇ内に圧入され、所定深さの下穴Ｈが簡単に形成される（図２参照）。

地面Ｇに下穴Ｈを形成する工具には、上述したような超硬チップを有する工具１に代えて、所定の深さと所定の直径の穴を掘ることができる他のものを採用することができる。例えば、電柱の穴掘建柱車に設けられる螺旋状掘削刃を小型化したようなものを用いることができる。しかし、後述する骨材の破砕と圧入を兼ねることができるので、上述の超硬チップ１ｂ，１ｃを有する工具１の方が便利である。

下穴Ｈの深さは、通常、１００〜２００ｃｍ前後とされる。これは、Ｎ値が１０以下の普通地盤や軟弱（軟質）地盤では、地表から１００ｃｍの深さまでが最も硬く、それよりも深くなると軟らかくなり、２００ｃｍよりも深く下穴Ｈを形成しても支線の耐張力を高める効果がそれほど期待できないからである。

また、工具１であけられる下穴Ｈの直径（穴径）Ｄ1 は、後述するアンカＡ（図５参照）の螺旋状の掘削刃（上部の最も大きな直径の掘削刃）の直径Ｄ2 によって決められる。すなわち、下穴Ｈの直径Ｄ1 とアンカＡの直径Ｄ2 との関係は、Ｄ2 ＝Ｄ1 ×１．１〜１．５とされる。例えば、１４０φの規格品のアンカＡの場合、上部の超硬チップ１ｃの設けられているつば部の直径が１２０ｍｍの規格型の工具（超硬チップ）１が用いられる。

工具１を用いてあけられた下穴Ｈには、所定量の骨材Ｃ、及び本発明に係るアンカ埋設用固結剤である固結剤Ｂが投入され、その後、工具１で破砕圧入される（図３参照）。ここで用いられる骨材Ｃとしては、粒径５０ｍｍ程度の礫や砕石、あるいは同程度に破砕されたコンクリート廃材でもよく、ある程度硬質のものであればその種類は問わない。また、アンカＡがアース装置の電極と兼用されるようなときは、その骨材としてコークスを用いることもできる。なお、粒径が５０ｍｍを大きく越えるような骨材のときは、工具１による破砕に時間がかかって好ましくなく、また、砂のように小さすぎると、工具１により骨材Ｃを下穴Ｈの壁面に効果的に圧入することができない。

固結剤Ｂは、袋又は容器（以下、容器で説明する。）ｂ1 に封入される。この容器としては、使用に際して外部から水を容易に内部に通過させることのできる材質であれば特に限定されず、例えば、和紙等の紙類やプラスチックの人工紙等の吸水性物質、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリビニールピロリドン等の水溶性合成物質、セルロース、デキストリン等の水溶性多糖物質、ポリヒドロキシ酪酸系や合成ポリエステル系のプラスチック等の生分解性物質、多孔質物質等からなる不織布が使用できる。この容器ｂ1 は、工具１によって破砕され、かつ、倉庫等に保管中は、内部の材質の品質を保持することができ、さらに、使用に際して外部から水を容易に内部に通過させることのできる不織布や和紙等からなる容器ｂ1 内に、例えばセメント又はセメントモルタル（以下、セメントモルタルで説明する。）ｂ2 が封入された構成となる。すなわち、この固結剤Ｂは、使用に際しては、所定の容量の水槽２に水Ｗと固結剤Ｂを入れ、固結剤Ｂを数分間、例えば３〜１０分間水に浸漬させると、容器ｂ1 を通して水がセメントモルタルｂ2 に含浸させられる。この水の含浸量は、骨剤Ｃ及びセメントモルタルｂ2 を混練するに十分なので、斜めにあけられている下穴Ｈに別途水を注入する必要はない。

容器ｂ1 の大きさは、少なくとも工具１であけられた下穴Ｈに挿入できる大きさに決められている。標準的な大きさの工具１であけられる下穴Ｈの穴径が１２０φの場合、容器ｂ1 は、セメントモルタルを０．５ｋｇ詰めの大きさとすることができる。固結剤Ｂの使用量が簡単に分るように、容器ｂ1 は、０．５ｋｇ詰め、１ｋｇ詰め、１．５ｋｇ詰め、あるいは２ｋｇ詰めのように区切りのよい量にすることが好ましい。

容器ｂ1 内に挿入される固結剤としては、無機系の水硬性物質を有効成分とするものであれば特に限定されず、例えば各種ポルトランドセメント、混合セメント、アルミナセメント等をあげることができる。好ましくは、カルシウムアルミネートやカルシウムサルホアルミネート等の急硬成分を含むセメント又は急硬成分を配合してなるセメントモルタルが養生時間を短縮できるので好ましい。また、この固結剤には、減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、強度促進剤、増粘剤、防錆剤、収縮低減剤、スラグ等の潜在水硬性物質、フライアッシュやシリカフューム等のポゾラン物質、セッコウなどの無機硫酸塩、膨脹材、炭酸カルシウム、消石灰等のカルシウム化合物、各種繊維等、一般にセメント・モルタル・コンクリートで使用することができる混和剤・材を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で適宜配合することができる。さらに、本方法では、砂のみを封入した容器ｂ1 を使用することもでき、この砂を封入した容器ｂ1 を使用する場合は、下穴Ｈにはセメント又はセメントモルタルの挿入された容器ｂ1 も投入される。この砂の容器ｂ1 も必要に応じて水が含浸される。

下穴Ｈに投入される固結剤Ｂの投入量は、その下穴Ｈに投入される骨材Ｃの量によって決められる。なぜならば、この固結剤Ｂは、骨材Ｃ及び水Ｗと混練されてコンクリート塊を生成するために用いられるものだからである。したがって、投入される骨材Ｃ、固結剤Ｂ及びその固結剤に含まれる水Ｗの量も、周知のコンクリート形成のための混合比によって必然的に決まる性質を有している。

下穴Ｈに投入される１回分の骨材Ｃ及び固結剤Ｂ（水を含んだセメントモルタルｂ2 ）の投入量は、下穴Ｈの穴径にもよるが、その下穴Ｈの穴径が１２０φのときは、スコップ１杯分の骨材量（骨材が礫や砕石の場合は、約５ｋｇ）に対し、１ｋｇのセメントモルタルｂ2 （５００ｃｃの水Ｗを含む）で足りる。そして、これら骨材Ｃ及び固結剤Ｂの投入後に工具１で押圧しながら回転すると（図３参照）、骨材Ｃは破砕されるとともに、下穴Ｈの内壁面内に圧入される（図４のＣ′は、破砕された骨材Ｃの状態を示している。）。

工具１による骨材Ｃの破砕圧入処理後、下穴Ｈには、上述と同量の骨材Ｃ及び固結剤Ｂが投入され、工具１を用いて上述と同様に破砕圧入処理が行われる（図２及び図３参照）。

図４は、骨材Ｃ及び固結剤Ｂの投入と工具１を用いた破砕圧入を複数回繰返して得られた下穴Ｈの下部に形成された骨材Ｃの圧密化された状態を示している。下穴Ｈの下部における圧密化をする深さ、すなわち、下穴Ｈの底から圧密化する高さは、アンカＡの長さ分あれば十分である（後述の図５参照）。

骨材Ｃ及び固結剤Ｂを分割して投入し、その投入の都度、工具１で破砕と圧入を繰返すようにすると、破砕されて細片化された骨材Ｃ′をまんべんなく下穴Ｈの壁面に圧入させて、下穴Ｈの下部に硬い大きな塊（コンクリート塊）を作ることができる。なお、上述の破砕と圧入は、通常、超硬ビットと呼ばれている工具１を用いるが、周知のエアハンマ等の破砕と圧入ができる他の工具を用いることもできる。

図５は、下穴Ｈの下部部が骨材Ｃで圧密化された後に、その下穴Ｈに骨材Ｃを投入後、アンカＡを埋設した状態を示している。このアンカＡは、鋳鉄製の軸棒ａ1 の先端側（図５において下部側）に間欠的に所定の間隔を保って螺旋状の掘削刃ａ2 ，ａ2 …を複数個（図示の例では４個）一体的に設けて構成されている。また、このアンカＡの先端（図５において下端部）は、硬質のドリルで形成され、また、掘削刃ａ2 ，ａ2 …も硬質で、かつ、その外周は尖鋭に形成されているので、上述の工具１と同様の作用を有することができる。したがって、アンカＡの埋設の際（アンカＡのねじ込みの際）、骨材Ｃを破砕し、その破片を下穴Ｈの壁面に圧入させることができる。

上述のようにして下部が骨材Ｃの細片で圧密化された下穴Ｈには、アンカＡが埋設される。このアンカＡの埋設は、アンカＡの角柱部ａ3 に設けられているアイ部に支線棒イを接続し、その支線棒イを補助工具Ｍ（図５では省略。図１及び図３参照。）の内部に収納しながらその補助工具Ｍを角柱部ａ3 に嵌め、その補助工具Ｍを図示しない穴掘建柱車の回転部で押圧しながら回転して行われる。そして、アンカＡが所定深さに埋設された後、補助工具Ｍが外されると、地上には支線棒イの先端部が現れる。次いで、その支線棒イの先端に設けられているリング部に図示しないシンブルを介して支線（図示せず）が取付けられる。

下穴をあける工程図である。 下穴に骨材、固結剤及び水を投入する工程図である。 工具で骨材を破砕する工程図である。 工具で骨材を破砕して下穴に圧入させた状態を示す工程図である。 下穴にアンカを埋設したときの断面図である。

符号の説明

１ 工具（超硬ビット）
２ 水槽
Ｈ 下穴
Ｇ 地面
Ａ アンカ
Ｃ 骨材
Ｂ 固結剤
ｂ1 容器（袋）
ｂ2 セメントモルタル（セメント）
Ｗ 水

Claims (5)

1. アンカを埋設する箇所に下穴をあけ、水硬性物質を有効成分とする固結剤を封入した袋又は容器に水を浸透させて前記固結剤に水を含浸させ、その固結剤に水を含浸させた袋又は容器と骨材とを前記下穴に投入し、その投入された袋又は容器と骨材を、所定の工具を回転しながら押圧してその袋又は容器と骨材を破砕するとともにその下穴の壁面に圧入させ、次いで、その下穴に軸棒に螺旋状の掘削刃を有するアンカを埋設するときに用いられる、前記水硬性物質を有効成分とする固結剤を前記袋又は容器に封入してなるアンカ埋設用固結剤であって、
   前記袋又は容器を、透水性を有する材質で構成することにより下穴への投入前に水を浸透させて前記固結剤に水を含浸させることを可能にするとともに、前記工具で破砕される材質で構成したことを特徴とするアンカ埋設用固結剤。
2. 請求項１に記載のアンカ埋設用固結剤において、水硬性物質を有効成分とする固結剤は、急硬成分を含有するセメント又はセメントモルタルであることを特徴とするアンカ埋設用固結剤。
3. 請求項１又は２に記載のアンカ埋設用固結剤は、袋又は容器が、不織布からなることを特徴とするアンカ埋設用固結剤。
4. 下記の（イ）〜（ト）の工程からなることを特徴とするアンカの埋設方法。
   （イ）アンカを埋設する地面の所定の箇所に所定の穴径を有する下穴を所定深さまであける下穴あけ工程。
   （ロ）水硬性物質を有効成分とする固結剤を、透水性を有し、かつ、工具で破砕可能な袋又は容器に封入してなるアンカ埋設用固結剤に水を含浸させ、その水を前記固結剤に浸透させる含浸工程。
   （ハ）その水を含浸させたアンカ埋設用固結剤と骨材とを、前記下穴あけ工程によりあけられた下穴に投入する投入工程。
   （ニ）前記下穴に投入された骨材及び固結剤を所定の工具を用いて混合撹拌してその骨材を破砕させてその下穴の壁面に圧入させる混合破砕工程。
   （ホ）前記投入工程及び前記混合破砕工程を複数回繰返す繰返工程。
   （ヘ）前記繰返工程終了後に、軸棒に螺旋状の掘削刃を有するアンカを埋設するアンカ埋設工程。
   （ト）前記アンカ埋設工程後に、前記固結剤が固化するまで養生する養生工程。
5. 請求項４に記載のアンカの埋設方法において、水硬性物質を有効成分とする固結剤は、急硬成分を含有するセメント又はセメントモルタルであることを特徴とするアンカの埋設方法。

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