JP4519083B2

JP4519083B2 - グラウンドアンカーテンドン

Info

Publication number: JP4519083B2
Application number: JP2006040692A
Authority: JP
Inventors: 俊朗木戸; 眞人山田; 雅司及川
Original assignee: Sumitomo SEI Steel Wire Corp
Current assignee: Sumitomo SEI Steel Wire Corp
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: JP2007217981A

Description

本発明は、ダムや防波堤、防潮堤などのコンクリート構造物の補強や嵩上げ等に用いられるグラウンドアンカーテンドンに関し、特に、高い設計荷重への対応（大容量化）が可能であり、さらに、施工現場への運搬、施工現場での組立、アンカー設置孔への挿入などがいずれも容易に行えるうえ、しかも防食性に優れたグラウンドアンカーテンドンに関する。

グラウンドアンカー工法は、例えば、図１に示すように、造成した構造物（図１ではダム堤体）８０を地盤８２に定着させるために、構造物から地盤に向けて緊張材（ＰＣ鋼より線など）２３を埋設固定するとともに緊張材を定着部Ｈにより構造物自体に定着させ、該構造物に地盤方向へのプレストレス（引っ張り力）を与えることにより、外圧（土圧、水圧など）に対向して構造物を安定させるものである。

このようなグラウンドアンカー工法に用いられるグラウンドアンカーテンドン２（以下、単に「テンドン」とも言う）は、引っ張り力を伝達する緊張材２３とその周辺部品（該緊張材を埋設固定する部品等）とで構成されている。

図２（図１のグラウンドアンカーテンドンの拡大図）に示すように、緊張材２３は、シース７２４により下方の領域（アンカー体長部：ＣＲ）ではグラウト２８と一体化しているが、上方の領域（自由長部：ＮＲ）ではグラウト２８と一体化していない。この緊張材２３を所定の荷重まで緊張させることで、構造物にプレストレスを与えることができる。
また、緊張材２３は、通常、錆の発生を抑えるために合成樹脂等の防食層で被覆されており、アンカー体長部ＣＲと自由長部ＮＲとの境界部Ｂでは、シース７２４を固定し、かつ該シース内への進水を防ぐために、止水チューブ２９等により止水加工がなされている。

このようなグラウンドアンカーテンドンを用いて、図１のようなダムや防波堤などを補強したり嵩上げする際には、緊張材２３にはより大きなプレストレスが要求される。このため、グラウンドアンカーテンドンには大容量のものが必要とされる。
例えば、山の斜面（法面）の地すべり防止（土留め）においては、最大でも設計荷重が約１９００ｋＮ容量のグラウンドアンカーテンドンが使用されているのに対し、ダム堤体では、約１５６６０ｋＮ容量のものが必要になる。

このような高い設計荷重へ対応するために、例えば、直径１５ｍｍ程度の緊張材を１００本結束させたものを、１つのアンカー設置孔に１本のグラウンドアンカーテンドンとして供給すると、
１）１００本×掘孔数の緊張材を運ぶ必要があるため輸送に手間取る、
２）輸送時などに緊張材同士が摩擦し合うことで、防食層が損傷し、品質的欠陥が生じやすい、
３）１００本結束させる分（太くなる分）、削孔や挿入に特別な機械が必要になる、等の問題が発生する。

また、コンクリート構造物の中でも、図１に示すように、ダム堤体８０に使用されるテンドン２の長さは、ダムの堤頂部８４からダムの基礎部８５に至るため、少なくとも３０ｍを超え、１００ｍまで及ぶものもある。
このため、テンドン２の施工時には、シースに覆われている自由長部ＮＲと覆われていないアンカー体長部ＣＲとの境界部Ｂにおいて、テンドンの自重のために折損したり、止水チューブ２９のねじれ現象などが生じ止水性が損なわれることがあった。この境界部における折損やねじれ現象は外からは見えないので、施工中に気付かないことが多い。

さらに、前述のように、従来の緊張材２３では、自由長部ＮＲはシース７２４に覆われているのに対し、アンカー体長部ＣＲは覆われていないため、アンカー設置孔８３への挿入時に、このアンカー体長部における合成樹脂（防食層）が剥げる問題があった。
加えて、ダムや防波堤、防潮堤などのコンクリート構造物では、該構造物の隙間からの水漏れによる緊張材の腐食が進行しやすく、耐久性確保が重要であるため、従来のテンドン（例えば、地すべり防止等などに使用されるテンドン）に比較して、より高い防食性が要求される。

本発明は、以上のような諸状を考慮してなされたもので、ダムや防波堤、防潮堤などのコンクリート構造物の補強や嵩上げ等に用いられる防食性に優れたグラウンドアンカーテンドンであって、高い設計荷重（大容量）を有するにも拘わらず、施工現場への運搬・施工現場での組立・アンカー設置孔への挿入、等がいずれも容易に行うことができるグラウンドアンカーテンドンを提供することを目的とする。

本発明のグラウンドアンカーテンドンは、以下を要旨とする。
（１）「複数本の緊張材を束ねて構成するテンドンを、コンクリート構造物におけるアンカー設置孔の中で複数組み合わせて使用するグラウンドアンカーテンドンであって、前記アンカー設置孔の底部側領域に一体固定されるアンカー体長部と、当該アンカー体長部に連続し地表面側がアンカー頭部の定着部に固定される自由長部とを有し、前記アンカー体長部と前記自由長部との境界に各テンドンの外周部または全てのテンドンの外周部を覆う保護体を設け、当該保護体がテンドン全体の長さの１／３０〜１／２０の長さを有することを特徴とするグラウンドアンカーテンドン。」
（２）「前記緊張材はエポキシ樹脂で被覆され、
前記アンカー体長部において、前記テンドンの外周部が合成樹脂製シースで被覆され、当該エポキシ樹脂で被覆された前記緊張材と前記合成樹脂製シースとの間に防食材が充填されることを特徴とする（１）に記載のグラウンドアンカーテンドン。」
（３）「前記自由長部において、前記エポキシ樹脂で被覆された前記緊張材の外周部がさらに合成樹脂製シースで被覆され、当該エポキシ樹脂で被覆された前記緊張材と前期合成樹脂製シースとの間に防食材が充填されることを特徴とする（１）または（２）に記載のグラウンドアンカーテンドン。」

本発明のグラウンドアンカーテンドンは、防食性に優れているうえ、高い設計荷重に対応できる。また、大容量であるにも拘わらず、施工現場への運搬、施工現場での組立、アンカー設置孔への挿入、等がいずれも容易に行うことができ、削孔や挿入に現行の機械を用いることができる。
従って、ダムや防波堤、防潮堤などのコンクリート構造物の補強や嵩上げ等に好適に用いることができる。

本発明のグラウンドアンカーテンドンの第１実施形態を、図３および図４（図３の要部拡大図）により説明する。

図３において、グラウンドアンカーテンドン２２は、ダムや防波堤、防潮堤などのコンクリート構造物５０の補強や嵩上げ等に使用される。図３では、コンクリート構造物５０や地盤５２に対して垂直に形成されているが、斜めに形成して使用することもできる。
本発明のグラウンドアンカーテンドン２２は、既存のコンクリート構造物５０から地盤５２に向けて削孔機等で設けられたアンカー設置孔５３に挿入され、グラウト５８を注入して硬化させることにより形成される。

図３，４において、グラウンドアンカーテンドン２２は、複数のテンドン５１からなるテンドン本体部Ｔと、地表面側に位置する定着部Ｈとを備えている。
各テンドン５１は、スペーサー５４などで束ねられた複数の緊張材５５で構成されている。結束される緊張材５５の本数は、特に限定されないが、多すぎると、前述のとおり、互いに摩擦し合い防食層が損傷しやすいうえ、輸送や施工上の問題が多いため、本発明では、１〜９本程度が好ましく、より好ましくは７本である。

緊張材５５の材料としては、ＰＣ鋼より線やＰＣ鋼棒、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）棒等が使用でき、直径１２．７〜１５．２ｍｍ程度のものが好適に用いられる。
また、発錆を防ぐために、エポキシ樹脂、ポリエチレンなどの合成樹脂で被覆されたものが好ましく、中でも、エポキシ樹脂がより好ましい。
このような合成樹脂による被覆の表面に、固形粒子を埋設することによって、緊張材５５とグラウト２８との一体化を強固にしてもよい。

本発明では、テンドン５１を（１つのアンカー設置孔５３の中において）複数組み合わせて使用することが重要である。
組み合わせられるテンドン５１の本数は、特に限定されないが、少なすぎると、大容量化するために各テンドンを構成する緊張材５５の数を増やす必要が生じ、また、多すぎると、削孔径を巨大化する必要があるため、本発明では、３〜２０本が好ましく、より好ましくは３〜１０本である。

各テンドン５１は、現場で組立てても、あらかじめ工場で組立てたものを運搬してきてもよいが、挿入時の容易性を考慮し、アンカー設置孔５３に挿入する前に結合具１により互いを固定し、１つのグラウンドアンカーテンドン２２として供給される。
固定するにあたり、テンドン５１同士は密着していても、互いに離れた状態でもよいが、テンドン同士間にもグラウト２８が注入された方がより確実に固定されるうえ、グラウト注入後に緊張材５５にプレストレスをかける時にも都合がいいため、離れている方が好ましい。

このように、テンドン５１を複数組み合わせたものを、１つのグラウンドアンカーテンドン２２とする（例えば、後述する施工例のように、緊張材７本からなるテンドンを３本組み合わせて１つのグラウンドアンカーテンドンとする）ことで、１つのアンカー設置孔に（グラウンドアンカー）テンドンを１本のみ設置していた従来方法（テンドン１本は、多数の緊張材からなる。図１，２参照）に比べると、
１）１つのテンドンに用いられる緊張材の本数はそれほど増えないため、輸送が容易で、
２）緊張材同士の摩擦も少ないので、防食層の損傷が抑えられ、
３）削孔や挿入に現行の機械を用いることができ、
４）掘孔数も増えないため、
高い設計荷重への対応（大容量化）が可能で、品質の高いグラウンドアンカーテンドンを供給することができる。

図３，４に示すように、本実施形態のグラウンドアンカーテンドン２２は、アンカー設置孔の底部側領域に一体固定されるアンカー体長部ＣＲと、アンカー体長部ＣＲに連続し地表面側がアンカー定着部に固定される自由長部ＮＲとを有し、アンカー体長部ＣＲと自由長部ＮＲとの境界に保護体Ｐが設けられる。
保護体Ｐは、アンカー体長部ＣＲと自由長部ＮＲとの境界であれば、図３，４に示すように、各テンドン５１の外周部を覆ってもよく、図５に示すようにグラウンドアンカーテンドン３３の総てのテンドン６１の外周部を覆ってもよい。なお、図５では、孔を符号６３で、スペーサを符号６４で、ＰＣ鋼より線を符号６５で示してある。
このような保護体Ｐを設けることで、テンドンが３０ｍを超す長さであっても、アンカー体長部ＣＲと自由長部ＮＲとの境界における直線性が保持され、折損はもとより止水チューブのねじれ現象が防止され、確実な止水性を得ることができる。

保護体Ｐのサイズとしては、長さが１ｍ未満、厚みが１０ｍｍ未満であると、十分に直線性を保持できず、折損やねじれ現象が生じる虞がある。長さや厚みの上限は、特に限定されないが、実用上は、テンドン全体（アンカー体長部ＣＲ＋自由長部ＮＲ）の長さの１／３０〜１／２０程度の長さと１０〜２０ｍｍ程度の厚みがあれば十分である。
保護体Ｐの材質としては、後述する（アンカー体長部ＣＲや自由長部ＮＲの防食層である）合成樹脂製シース５２４，５２５を傷つけないものであれば、特に限定されず、ポリエチレン、アクリルなどの合成樹脂や、鋼、ステンレスなどの弾性を有する金属などが好適に用いられ、中でも、コストや頑丈性の面からポリエチレンが特に好ましい。

図６は、保護体Ｐの横断面図である。
保護体Ｐの形状としては、図６（Ａ）に示すように円筒体でもよい。
あるいは、図５のように総てのテンドン６１の外周部を覆った場合には、図６（Ｂ）に示すようにテンドン６１が固定した状態（図６（Ｂ）ではテンドンを３本組合わせた例を示す）に沿った形状でもよい。

図７は、図４における１本のテンドンの断面図である。
本発明のグラウンドアンカーテンドン２２では、図４，図７に示すように、アンカー体長部ＣＲにおいて、テンドン５１の外周部が合成樹脂製シース５２５で被覆され、エポキシ樹脂で被覆された緊張材５５と合成樹脂製シース５２５との間に防食材５２６が充填されていてもよい。
すなわち、アンカー体長部ＣＲにおいては、
第一の防食層として、緊張材５５をエポキシ樹脂で被覆し、
第二の防食層として、テンドン５１の外周部を合成樹脂製シース５２５で被覆し、
第三の防食層として、緊張材５５と合成樹脂製シース５２５との間に防食材５２６を充填することになり、三層構造の防食構造をとるため、優れた防食性を得ることができる。また、自由長部のようにシースで覆われていなかった従来のアンカー体長部と違って、アンカー設置孔への挿入時に、アンカー体長部におけるエポキシ樹脂（第一の防食層）が剥げることが無い。

合成樹脂製シース５２５の材料としては、例えば、ポリエチレン、アクリルなどの合成樹脂が挙げられ、中でも、ポリエチレンが好ましい。
また、グラウト５８との付着性を考慮し、図４，７に示すように、側面を蛇腹状とすることが好ましく、長さはアンカー体長部ＣＲの長さと同一で、厚みは５〜２０ｍｍ程度であればよい。

防食材５２６としては、セメントミルクやエポキシ樹脂などの合成樹脂を好適に用いることができる。

また、本発明のグラウンドアンカーテンドン２２では、図４，図７に示すように、自由長部ＮＲにおいて、緊張材５５の外周部がさらに合成樹脂製シース５２４で被覆され、エポキシ樹脂で被覆された緊張材５５と合成樹脂製シース５２４との間に防食材５２７が充填されていてもよい。
すなわち、自由長部ＮＲにおいても、
第一の防食層として、緊張材５５をエポキシ樹脂で被覆し、
第二の防食層として、緊張材５５の外周部を合成樹脂製シース５２４で被覆し、
第三の防食層として、緊張材５５と合成樹脂製シース５２４との間に防食材５２７が充填されることになり、三層構造の防食構造をとるため、優れた防食性を得ることができる。

合成樹脂製シース５２４の材料としては、例えば、ポリエチレン、アクリルなどの合成樹脂が挙げられ、中でも、ポリエチレンが好ましい。

防食材５２７としては、緊張材５５にプレストレスをかけるためには粘性のあるものが好ましく、例えば、ワックス、グリースなどが挙げられ、中でも、防食性が高いワックスがより好ましい。

本発明のグラウンドアンカーテンドンの第１実施形態（図３，４,７）に対応する第１施工例を説明する。
本施工例では、現場組み立ての場合である。

≪テンドン５１の形成≫
断面の直径が１５.２ｍｍのＰＣ鋼より線７本からなる緊張材５５を、４３ｍの長さに（７本）切断した。緊張材５５は、静電粉体塗装によりエポキシ樹脂で被覆され、さらに、ポリエチレン製のシース５２４で被覆されたものを使用した。
各（７本の）緊張材５５において、長さ７ｍのアンカー体長部ＣＲと、長さ３６ｍの自由長部ＮＲとを有するように体長部ＣＲにおけるシース５２４を切断加工し、シース５２４の先端部分にポリエチレン製熱収縮チューブ５２９により止水処理を施し、スペーサ−５４等にて７本を１つのテンドン５１として結束させた。

テンドン５１のアンカー体長部ＣＲに、蛇腹状のポリエチレン製のシース５２５を装着しこのシース５２５と緊張材５５との間に防食材としてセメントミルク５２６を充填した。

テンドン５１のアンカー体長部ＣＲと自由長部ＮＲとの境界部Ｂに、長さが１ｍ、厚さが１０ｍｍであるポリエチレン製の保護体Ｐを嵌着した。

≪グラウンドアンカーテンドン２２の形成≫
以上のようなテンドン５１を３本作製し、結合具１により互いを一定の間隔を空けて固定し、組合わせることで、グラウンドアンカーテンドン２２を得た。

≪アンカー設置孔５３の形成およびグラウンドアンカーテンドン２２の挿入≫
コンクリート構造物であるダム堤体５０と地盤５２に、ロータリパカションで直径２５０ｍｍ、深さ４０ｍのグラウンドアンカーテンドン用のアンカー設置孔５３を形成した。
このアンカー設置孔５３に、グラウンドアンカーテンドン２２を挿入し、自由長部ＮＲにおける緊張材５５とシース５２４との間に防食材としてワックス５２７を充填した。なお、ワックスを予めするようにしてもよい。又、アンカー設置孔５３の中心にグラウンドアンカーテンドンを配置するためにセントラライザを使用してもよい。

≪アンカー設置孔５３への定着≫
アンカー設置孔５３の先端側にグラウト５８を注入した。
このグラウト５８が各テンドン５１と一体化した後に、各テンドン５１の７本の緊張材５５をそれぞれ所定の荷重まで緊張し、コンクリート構造物５０の堤体に緊張力を与えた。

本発明のグラウンドアンカーテンドンの第１実施形態（図３，４,７）に対応する第２施工例を説明する。
本施工例では、断面の直径が１５.２ｍｍのＰＣ鋼より線７本からなる緊張材５５を、１００ｍの長さに（７本）切断する以外は、第１施工例と同様にしてアンカー構造体を設置した。

本発明は、ビル等の一般建築物をはじめ、ダムや防波堤、防潮堤、橋梁、ＬＮＧタンク用のハイダイクなどのコンクリート構造物の補強や嵩上げ等に適用できる。

従来のグラウンドアンカーテンドンをダム構造物に適用する場合の説明図である。従来のグラウンドアンカーテンドンの拡大図である。本発明の第１実施形態のグラウンドアンカーテンドンをダム構造物に適用した例を示す図である。本発明のグラウンドアンカーテンドンの第１の実施形態の説明図である。本発明のグラウンドアンカーテンドンの第２の実施形態の説明図である。本発明のグラウンドアンカーテンドンにおける保護体の実施形態を示す横断面図である。本発明のグラウンドアンカーテンドンにおける防食層を説明する図であり、１つのテンドンの縦断面図である。

符号の説明

１結合具
２，２２，３３グラウンドアンカーテンドン
２３，５５，６５緊張材
２４，５４，６４スペーサー
２８，５８グラウト
２９，５２９止水チューブ
５０，８０コンクリート構造物（ダム堤体）
５１，６１テンドン
５２，８２地盤
５３，６３，８３アンカー設置孔
５２４，７２４（自由長部における）シース
５２５（アンカー体長部における）シース
５２６，５２７防食材
８４堤頂部
８５基礎部
Ｂ境界部
ＣＲアンカー体長部
Ｈ定着部
ＮＲ自由長部
Ｐ保護体
Ｔテンドン本体部

Claims

複数本の緊張材を束ねて構成するテンドンを、コンクリート構造物におけるアンカー設置孔の中で複数組み合わせて使用するグラウンドアンカーテンドンであって、
前記アンカー設置孔の底部側領域に一体固定されるアンカー体長部と、当該アンカー体長部に連続し地表面側がアンカー頭部の定着部に固定される自由長部とを有し、
前記アンカー体長部と前記自由長部との境界に各テンドンの外周部または総てのテンドンの外周部を覆う保護体を設け、当該保護体がテンドン全体の長さの１／３０〜１／２０の長さを有することを特徴とするグラウンドアンカーテンドン。
前記緊張材はエポキシ樹脂で被覆され、
前記アンカー体長部において、前記テンドンの外周部が合成樹脂製シースで被覆され、当該エポキシ樹脂で被覆された前記緊張材と前記合成樹脂製シースとの間に防食材が充填されることを特徴とする請求項１に記載のグラウンドアンカーテンドン。
前記自由長部において、前記エポキシ樹脂で被覆された前記緊張材の外周部がさらに合成樹脂製シースで被覆され、当該エポキシ樹脂で被覆された前記緊張材と前記合成樹脂製シースとの間に防食材が充填されることを特徴とする請求項１または２に記載のグラウンドアンカーテンドン。