JP4653690B2 - グラウンドアンカー構造及びその工法 - Google Patents

Description

この発明は、ＰＣ鋼材等からなる緊張材を用いて地盤、岩盤に地上からの引張力を伝達し、構造物の安定化や斜面の崩壊防止をするグラウンドアンカー構造及びその工法に関する。

グラウンドアンカーは、一般にＰＣ鋼材等の高張力材料からなる緊張材の一端を地中に埋設し、地盤と緊張材を一体化した後、緊張材のもう一端に張力を加えて構造物の安定化や斜面崩壊を防止するアンカー工法により形成され、そのグラウンドアンカー構造は、緊張材と地盤が注入材で一体化される拘束長部Ｌ_１、緊張材に導入される緊張力を保持する自由長部Ｌ_２、緊張力を構造物に伝達するアンカー頭部Ｌ_３で構成される。このグラウンドアンカー構造は、図４に示すように、地中に埋設する端部の構造により（ａ）引張型と（ｂ）圧縮型に分類される。

グラウンドアンカーの一般的な施工方法は、図５に示すように、（ａ）削孔（Ｂｍ：ボーリングマシン）、（ｂ）アンカーテンドン挿入(Ｔ：アンカー体)、（ｃ）注入材注入(Ｇｕ：グラウト)、（ｄ）注入材硬化後緊張(Ｐ：ジャッキポンプ)の順で施工されるが、地盤の状況によっては（ｂ）アンカーテンドン挿入と（ｃ）注入材注入の順序が入れ替わることもある。グラウンドアンカーの拘束長部Ｌ_１は、緊張材と地盤が一体化されなければならないため、緊張材と注入材との付着力や、緊張材先端部側に取り付けた耐荷体と注入材との引抜抵抗力が、グラウンドアンカーに導入される緊張力に対して十分に耐えられる性能を有しなければならない。

グラウンドアンカーの自由長部Ｌ_２は、拘束長部の注入材が硬化後、アンカー頭部Ｌ_３より導入される緊張力を拘束長部Ｌ_１に伝達しなければならないため、緊張材をポリエチレンパイプ等のような耐食性に優れた筒などが被され、内部の空洞に潤滑性のある材料が充填され、これにより周囲の注入材や地盤などから絶縁し、緊張時の摩擦損失が軽減されるように構成されている。又、この自由長部Ｌ_２には、地盤のクリープと緊張材のリラクセーション等による緊張力の損失等、アンカー頭部に加わる荷重を自由長部Ｌ_２全長に分散させる機能が要求される。

地盤のクリープと緊張材のリラクセーション、グラウンドアンカーが施工される下方の土砂の掘削後の状態変化などは、アンカーテンドンに加わる荷重が増減する要因であるが、これらの荷重の増減は経時的に所定の荷重に収束する傾向にあり、これを予測して自由長部Ｌ_２内にもセメントグラウト等の硬化性の注入材を充填し、自由長部Ｌ_２の緊張材を拘束する場合がある。これは、自由長部Ｌ_２での緊張材の防錆とアンカーテンドンが破断したときに、緊張材がアンカー頭部側に飛び出すことを防止し、自由長部Ｌ_２での緊張材の変位を拘束するためである。

アンカー頭部は緊張力を圧縮力として地盤に伝達しなければならないため、緊張材を保持するグリップやナット、保持力を地盤に伝達する支持プレート、及び支持板等で構成されるというのが一般的である。又、アンカー頭部Ｌ_３が腐食すると緊張力を長期に亘って保持することができない。このため、防食及び外力からの保護を目的として、金属製等のキャップを設置し、内面に防錆材を充填した後、その外側をコンクリートキャップ等で保護される。

ところで、上記従来のグランドアンカーの構成では、次のような問題がある。
（１）テンドンが破断した場合、テンドンが頭部側へ突出し、二次災害を生じる虞がある。その理由として、自由長部は拘束長部へ伝達される緊張力を保持しなければならないため、アンボンド構造となっている。アンカー頭部に過度の変位が加わると、自由長部で緊張材が破断する。緊張材が破断した場合、自由長部に蓄えられた歪が瞬時に解放され、アンカー頭部側へ破断した緊張材とアンカー頭部部品が突出する。アンカー頭部側に道路や建築構造物などがある場合、交通障害や構造物破損、人身障害などの災害を引き起こす虞がある。テンドンの突出を頭部側で防止するためにはキャップ（構成、コンクリート製など）を取り付けなければならず、突出するエネルギーに抵抗するためには強固かつ大型のキャップが必要となる。

（２）自由長部内への注入材充填までに時間を要する。その理由は、次の通りである。即ち、緊張材の防錆と緊張材が破断したときの突出防止を目的に自由長部内にセメントグラウト等の硬化性注入材を充填する場合は、一般的にアンカー緊張後にアンカー頭部側から筒内に硬化性注入材を注入するため、注入材が硬化する際に、頭部背後に数センチ〜数十センチの空隙が生じる。グラウンドアンカーは通常、複数本施工されるため、それぞれの空隙は均一でないと考えられる。

そして、これにより生じる不具合は、
（ａ）地盤や頭部構造のクリープ、緊張材のリラクセーション等で緊張力が減少し、アンカー頭部側の支圧力が極端に減少する、
（ｂ）グラウンドアンカーを施工しながら下方の土砂を掘削する場合、掘削部上方のアンカー頭部に加わる緊張荷重が増加する
ことである。

そこで、これに抵抗するグラウンドアンカーの自由長部が数センチ〜数十センチとばらついた場合、隣接するグラウンドアンカーの緊張力がアンバランスとなり、自由長部が短いものから逐次、緊張材が破断する。このため、グラウンドアンカー緊張後、自由長部を形成する筒内に注入材を注入するアンカー構造では、上記（ａ）、（ｂ）の変化が安定し、自由長部の張力が安定するまで注入を待たなければならず、時間を要することとなる。

（３）注入材充填までの期間が長期に亘る場合、緊張材が腐食する虞がある。腐食の虞がある材料を緊張材に使用する場合、グラウンドアンカーの荷重変動が安定するまでは、自由長部にセメントグラウト等の注入材を充填できない。この期間が長期にわたると、緊張材が腐食し、その機械的性能が著しく低下するばかりか、注入材を充填する前に緊張材が破断する危険性がある。

上記の一般的なグラウンドアンカーの一例として、特許文献１の「ＰＳアンカーの防食方法」が公知である。この公報に記載されているグラウンドアンカーは、ＰＣ鋼材であるＰＣ鋼撚り線の外周にその長さ方向に沿って全長にエポキシ、ポリエチレン等の防食性樹脂を静電塗装又は流動性浸漬粉体塗装をして薄膜被覆し、ＰＣ鋼材の一部のアンボンド部である自由長部の外周にさらに防食性樹脂被覆を被せ、この防食性樹脂被覆とＰＣ鋼撚り線との間にグリースを充填し、この鋼材を削孔内に挿入して注入材のグラウトを注入し、拘束長部のボンド部をグラウトで硬化させるというものであり、引張り型グラウンドアンカー構造である。

この公報のＰＳアンカーは、自由長部の長さ部分に亘ってグリースが被覆膜との空隙間に充填されているため、上述した一般的な引張り型グラウンドアンカー構造である。従って、上記自由長部の空隙にグラウトのような注入材を充填してＰＣ鋼材と注入材を一体化させるという構成ではなく、グリースによる防錆効果は得られるが、強度的には不十分である。また、防食性樹脂被覆はポリエチレン樹脂とされているが、これは予め工場で製作されて挿入されるものであり、ＰＣ鋼材の緊張作用付加後に硬化するものではない。
特開昭６０−１１０３８１号公報

この発明は、上記の問題点に留意して、グラウンドアンカー緊張後、アンカー頭部の荷重変動が安定する１週間から数年後に自由長部の緊張材周辺にセメントグラウト等の硬化性注入材を充填して自由長部で緊張材を拘束する作業を必要とせず、グラウンドアンカー緊張後に注入材を注入する手間をなくして注入材充填の手間を省略化し、かつ充填までの緊張材の防錆を達成するグラウンドアンカー構造及びその工法を提供することを課題とする。

この発明は、上記の課題を解決する手段として、常温或いは湿気で硬化する硬化性樹脂層を全長に塗布した緊張材の周りを、外周に凹凸を有する樹脂又は鋼製の被覆筒で被覆したアンカー部材と、緊張材の自由長部の上端の頭部に定着具と、アンカー部材の下端に圧着部と、その下端寄り位置の外周に耐荷体とを備え、上記硬化性樹脂層は、緊張時に流動性を有し、緊張作用付加後予め設定された期間の経過後に硬化する樹脂とし、上記アンカー部材を土砂又は岩盤に設けた削孔内に挿置し、さらにこの緊張材の拘束長部周囲に硬化性充填材を充填し、硬化性充填材の硬化後緊張材の自由長部の上端の頭部に装着した定着具により緊張材に張力を加え、その後所定の時期に張力調整した後上記硬化性樹脂層が硬化することにより緊張材の変位を拘束し、被覆筒、硬化性充填材を介して緊張材と周囲の地盤又は岩盤を一体化する圧縮型グラウンドアンカー構造としたのである。

上記課題を解決するもう１つの手段として、常温或いは湿気で硬化する硬化性樹脂層を緊張材の自由長部に対応する長さに塗布した緊張材の周りを、外周に凹凸を有する樹脂又は鋼製の被服筒で被覆したアンカー部材と、緊張材の自由長部の上端の頭部に定着具とを備え、上記硬化性樹脂層は、緊張時に流動性を有し、緊張作用付加後予め設定された期間の経過後に硬化する樹脂とし、上記アンカー部材を地盤又は岩盤に設けた削孔内に挿置し、さらにこの緊張材の拘束長部周囲に硬化性充填材を充填し、硬化性充填材の硬化後緊張材の自由長部の上端の頭部に装着した定着具により緊張材に張力を加え、その後所定の時期に張力調整した後上記硬化性樹脂層が硬化することにより緊張材の変位を拘束し、被覆筒、硬化性充填材を介して緊張材と周囲の地盤又は岩盤を一体化する引張型グラウンドアンカー構造とすることもできる。

上記構成の圧縮型又は引っ張り型のグラウンドアンカー構造は、下記のグラウンドアンカー工法により形成される。即ち、このグラウンドアンカー工法では、常温或いは湿気で硬化する硬化性樹脂層を緊張材の全長又は一部に塗布し、その外周を、凹凸を有する樹脂又は鋼製の被覆筒により被覆し、この被覆筒で被覆された緊張材を地盤又は岩盤に設けた削孔内に挿置し、さらにこの緊張材の拘束長部周囲に硬化性充填材を充填し、緊張材の自由長部の上端の頭部に装着した定着具により緊張材に張力を加え、上記硬化性樹脂層は、緊張時に流動性を有し、緊張作用付加後予め設定された期間の経過後に硬化する樹脂とし、硬化性充填材の硬化後所定の時期に張力調整した後、この硬化性樹脂層が硬化することにより緊張材の変位を拘束し、被覆筒、硬化性充填材を介して緊張材と周囲の地盤又は岩盤を一体化する。

この工法では、地盤又は岩盤の斜面に掘削された削孔内に緊張材を有するアンカー部材の拘束長部と自由長部を挿入し、拘束長部の外周にセメントグラウトのような硬化性充填材を充填し、硬化性充填材が硬化後にアンカー部材の頭部により引張力を加えてアンカー部材を緊張させて定着させる。なお、圧縮型グランドアンカー構造体では、硬化性充填材が全長に亘り圧縮力を受け、緊張作用を付加した際に、緊張材による引張力が耐荷体を介して硬化性充填材の全体に伝達され、周囲の地盤、岩盤に圧縮力として分散して応力が伝えられるため、地盤内のせん断すべり抵抗が大きく、引張特性やクリープ特性に優れている。

上記緊張作用付加後所定期間が経過すると、緊張材がクリープ等で弛緩する（約１ヶ月で全クリープの９０％が進行する）ため、その所定期間経過後さらに定着具により張力を調整し、その後予め塗付された常温又は湿気で硬化する硬化性樹脂層（アフターボンド）が、緊張作用付加後予め設定された期間（緊張後１週間〜数年後）の経過後に硬化する。
従って、上記最初の緊張作用付加後、上記の設定期間経過までは、アンカー部材内で硬化性樹脂層は流動状である。このため、緊張作用の付加後の張力の再調整時がその設定期間内であれば、張力の再調整時に硬化性樹脂層は未硬化であり、かつ緊張材はその表面を硬化性樹脂層で覆われているため、防食状態が保持される。

従って、緊張材の防錆と緊張材が破断したときの突出防止のため、自由長部内へセメントグラウト等の硬化性注入材を充填する従来のグラウンドアンカー工法においては、緊張材の緊張後に自由長部へ硬化性注入材を充填する際に、自由長部の張力が安定するまでは注入を待たなければならないという時期的な制約があるのに対し、上記グラウンドアンカー工法では、従来の硬化性注入材に相当する材料が予め被覆筒内に挿入され緊張材に付着されているため、最初の張力の付加、再張力調整のいずれの時期にも、自由長部へ硬化性注入材を注入する必要がなく、時期的な制約を受けることがない。

この発明の圧縮型グラウンドアンカー構造は、硬化性樹脂層を全長に塗布した緊張材の周りを、外周に凹凸を有する被覆筒で被覆したアンカー部材と、緊張材の自由長部の上端の頭部に定着具と、アンカー部材の下端に圧着部と、その下端寄り位置の外周に耐荷体とを備え、又引張型グラウンドアンカー構造は、硬化性樹脂層を緊張材の自由長部に対応する長さに塗布した緊張材の周りを、外周に凹凸を有する被覆筒で被覆したアンカー部材と、緊張材の自由長部の上端の頭部に定着具とを備えている。

上記いずれのグラウンドアンカー構造も、上記硬化性樹脂層は、緊張時に流動性を有し、緊張作用付加後予め設定された期間の経過後に硬化する樹脂とし、上記アンカー部材を土砂又は岩盤に設けた削孔内に挿置し、さらにこの緊張材の拘束長部周囲に硬化性充填材を充填し、硬化性充填材の硬化後緊張材の自由長部の上端の頭部に装着した定着具により緊張材に張力を加え、その後所定の時期に張力調整した後上記硬化性樹脂層が硬化することにより緊張材の変位を拘束し、被覆筒、硬化性充填材を介して緊張材と周囲の地盤又は岩盤を一体化するように構成したから、従来のように自由長部内への注入材充填までに時期的な制約から時間が掛かるという不都合が全く生じることがない。

このため工期が短縮でき、さらに予め被覆筒内に硬化性樹脂が緊張材に塗布されているため、十分な防錆が行われており、従って緊張材が腐食することがなく、従来のように、注入材充填までの期間が長期に亘るため、緊張材が腐食し、腐食により緊張材の機械的性能が低下し、注入材を充填する前に緊張材が破断するなどの危険性も生じることがないという利点がある。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_１の（ａ）主断面図、（ｂ）（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂからの断面図を示す。図示のように、圧縮型グランドアンカー構造体Ａ_１は、緊張材１を有するアンカー部材１０の拘束長部Ｌ_１と自由長部Ｌ_２、そしてこのアンカー部材を定着させるための定着具４を有する頭部Ｌ_３とからなる。アンカー部材１０は、緊張材１の全長の外周面上に常温又は湿気で硬化する硬化性樹脂層１ａを予め塗布し、その周りをポリエチレン又は鋼製で、かつ外周が凹凸状の被覆筒２で被覆している。

上記アンカー部材１０は、その拘束長部Ｌ_１と自由長部Ｌ_２を地盤又は岩盤Ｇの斜面Ｇｍに掘削された削孔Ｈ内に挿入し、拘束長部Ｌ_１の外周にセメントグラウトのような硬化性充填材３が充填される。硬化性充填材３が硬化後にこの定着具４により張力を加えてアンカー部材１０を定着させ、地盤又は岩盤Ｇの斜面Ｇｍを固定するように圧縮型グランドアンカー構造体Ａ_１は構成されている。なお、この例のアンカー部材１０は、圧縮型のアンカー部材であり、緊張材１の全長に亘って凹凸状の被覆筒２が延びて設けられている。

又、硬化性樹脂層１ａを用いたグラウンドアンカー構造体は、引張型にも適用できるが、これについては後で説明する。アンカー部材１０の拘束長部Ｌ_１の先端には緊張材１の端部に圧着される鋼製のスリーブである圧着部５ａが凹凸状の被覆筒２の端に連続して設けられ、この圧着部５ａの被覆筒２側端には耐荷体７が連結して取り付けられている。耐荷体７は、削孔径内に設置できる細径で、圧着部５ａから伝達される支圧力に耐え得る強度を有し、引き抜き抵抗力として拘束長部Ｌ_１に分散でき、かつ周囲のグラウトとの付着性に優れたものでなければならない。

図示の例では、耐荷体７は、凹凸状の被覆筒２の外周面に密着する外筒７ａと、外筒７ａには多数の小孔７ｈが設けられ、この小孔７ｈにグラウトが埋まることによりグラウトとの付着力を増加させている。また、耐荷体７は、その一端が開放状であり、もう一端は支圧板である端板７ｂで閉じられ、この端板７ｂに設けた挿通孔７ｃを圧着部５ａに挿入し、圧着部５ａの外周に刻設されたねじ部に係合されるナット６で端板７ｂを被覆筒２の端部に押圧して取り付けられている。

アンカー部材１０の自由長部Ｌ_２の凹凸状の被覆筒２の外周には適宜間隔で複数個所に、アンカー部材１０を削孔Ｈ内に挿入する際に凹凸状の被覆筒２の外周を傷付けないようにガイドするためのスペーサ８が取り付けられている。また、アンカー部材１０の自由長部Ｌ_２の上端には緊張材１に圧着される鋼製のスリーブである圧着部５ｂが設けられている。上記スペーサ８は、アンカー部材１０を削孔Ｈ内に挿入するアンカー施工時に、凹凸状の被覆筒２の外周がケーシングや孔壁の角に擦って損傷し、内部の樹脂が流出する虞があり、この擦れによる損傷を防止すべく、被覆筒２の外径と同等以上の直径を有する螺旋状、又は籠状、或いは複数の孔を有する鋼製の保護スペーサとして設けられている。

そして、圧着部５ｂの端には、定着具４のアンカープレート４ａが接するように置かれ、その外側にねじ定着部材４ｂが設けられている。このねじ定着部４ｂは、圧着部５ｂの延長部がアンカープレート４ａを挿通して外部へ突出した部分にねじ部４ｍを予め刻設しておき、このねじ部４ｍにナット４ｎを螺合させて固定し、その後ナット４ｎ外周に防食材のコンクリート４ｄを充填し、さらにその外端にキャップ４ｃを被せて保護する。

上記常温又は湿気で硬化する硬化性樹脂層１ａは、緊張時は流動性を有し、緊張作用付加後予め設定された期間（緊張後１週間〜数年後）の経過後に硬化する樹脂からなり、例えば特開２０００−２８１９６７号公報、あるいは特開２００２−６０４６５号公報の「プレストレストコンクリート緊張材用硬化性組成物及び緊張材」の発明に記載された硬化性組成物を用いる。上記硬化性組成物はいわゆるアフターボンド（商標）と呼ばれる樹脂組成物であリ、硬化後の強度は一般的にグラウンドアンカーで使用されるセメントグラウトの強度（１２Ｎ/ｍｍ^２）以上である。

上記特開２０００−２８１９６７号公報のプレストレスト緊張材用硬化性組成物は、エポキシ樹脂と湿気硬化型硬化剤とを含み、かつ硬化性組成物の９０℃の粘度増加係数ｋ及び常温での硬化所要日数Ｍが、ｋ≦０．２、Ｍ≦７３０、ただし、ｋはｌｏｇρ＝ｋＴ（ρ：粘度（ｐｓ）、Ｔ：時間（ｈｒｓ））で表され、上記関係を満足する硬化性組成物である。

この硬化性組成物は、エポキシ樹脂を主成分とし、エポキシ樹脂は、例えばビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン等である。これらの中でも低コストのビスフェノールＡジグリシジルエーテルや低粘度で緊張が容易となるビスフェノールＦジグリシジルエーテルが好適とされている。又、湿気型硬化剤とは、大気中等に存在する水分と反応して、反応性生物として硬化剤を生成し、これによりエポキシ樹脂の硬化反応が開始する機能を持つものである。

このような機能を持つものとして、ケチミン化合物があり、ケチミン化合物とはカルボニル化合物でブロックされた第１級アミノ基を１分子中に少なくとも１個有するアミン化合物である。ケチミン化合物は、アミン化合物とカルボニル化合物との脱水縮合反応により得られ、この反応はアミンとアルデヒド又はケトンとの脱水縮合反応と同様の条件化で行うことができ、脱水縮合反応は例えばアミン化合物と、その論理反応量以上のケトン又はアルデヒドとを混合し、反応生成水を除去しながら反応させることにより行われる。

上記硬化組成物は,９０℃での粘度係数ｋ及び硬化所要日数Ｍが上記関係を満足するものとし、上記特性は湿気硬化型硬化剤の配合量を調整することにより得ることが出来る。
上記粘度増加係数ｋ及び硬化所要日数Ｍの具体的な調整例として、油化シェルエポキシ（株）社製の“エピコート８２８”のエポキシ樹脂に湿気硬化型硬化剤“エピキュアＨ３”を配合する割合を変化させたときに上記数式ｋの変化曲線で表されるような調整を行うこととなる。

樹脂組成物層に採用し得る他の例として特開２００２―６０４６５号公報の「プレストレスト緊張材用硬化性組成物」が知られている。この硬化性組成物は、エポキシ樹脂を主成分とし、エポキシ樹脂と湿気硬化型硬化剤を含む点では基本的に特開２０００−２８１９６７号公報の硬化性組成物と同じであるが、この硬化性組成物は、エポキシ樹脂と湿気硬化型硬化剤とを含み、かつ硬化性組成物の９０℃での緊張可能時間Ｌ並びに常温での硬化所要日数Ｍが、Ｌ（時間）≧２０、Ｍ（日）≦１０９５、ただし、Ｌは硬化性組成物の粘度が１万ｐｓに達する時間、で表わされる関係を満足する硬化性組成物である。

しかし、この硬化性組成物は、上記に規定される緊張可能時間Ｌと常温での硬化所要日数Ｍとなるように、その組成物の具体的な素材の配合割合において、エポキシ樹脂に対して湿気硬化型硬化剤“エピキュアＨ３”の配合割合を少なくしたものであり、これにより特開２００２―６０４６５号公報の「プレストレスト緊張材用硬化性組成物」より緊張可能時間Ｌ、硬化所要日数Ｍを大きく伸ばしたものである。

図２Ａに第１変形例の耐荷体７’の（ａ）部分縦断面を含む正面図、（ｂ）図に側面図を示す。この変形例では、耐荷体７’を第１実施形態の外筒に相当する挿入管７ａ’と、その外側に二重管として設けた拘束管７ａ”と、この両部材の一端を閉じる支圧板である端板７ｂとからなり、他端は開放状とし、支圧板の直下に発生する割裂応力を分散して伝達する拘束管７ａ”、支圧板の端板７ｂ、挿入管７ａ’とが一体として形成されている。なお、支圧板の端板７ｂには小孔は設けられていない。その他の構成は、第１実施形態と同じであり同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。

図２Ｂに第２変形例の耐荷体７”の（ａ）部分縦断面を含む正面図、（ｂ）側面図を示す。ただし、この例では、グラウンドアンカー構造体は、緊張材１の周りに塗布した硬化性樹脂層１ａの外周を、表面が凹凸状の被覆筒２で被覆して形成したアンカー部材１０の２本（鋼棒）を、互いに隣接して配置した構造体を対象とし、このグラウンドアンカー構造体の拘束長部に配設される耐荷体７”の構成を示している。この例の耐荷体７”は、第１変形例と同様な拘束管７ａ”を有し、その一端を閉じる支圧板の端板７ｂの内方にはアンカー部材１０（鋼棒）の平行性を保持するための保持プレート７ｐが図示断面内で上下２枚に設けられている。ただし、上記アンカー部材（鋼棒）、保持プレート７ｐは２本以上、２枚以上としてもよい。

上記構成の拘束長部では、アンカー部材１０（鋼棒）の一端に圧着部５ａが設けられ、その圧着部５ａから直接支圧力を受ける支圧板の端板７ｂは、円盤状で、かつ圧着部５ａの径よりも小径の突出端部（グリップ）が挿通される程度の穴を有する支圧プレートから成り、耐荷体７”はこの支圧プレートと拘束管７ａ”とが一体に形成される。また、この耐荷体７”は、拘束長部の長さより短くし、耐荷体７”の全長又は一部にはアンカーテンドン外周に注入されるセメントグラウトとの付着力を向上させる目的で、０．１ｍｍ〜４０ｍｍ程度の孔をこの耐荷体７”を貫通して設ける加工を施している。

図２Ｃに耐荷体７の第３変形例の正面図を示す。この変形例では、耐荷体７”は第２変形例のものと基本的に同じ構成であり、グラウンドアンカー構造体も同一であるが、上記孔に替えて同程度の寸法の高低差を持つ凹凸、環状又は螺旋状の突起を設けている。そして、支圧プレートより荷重が伝達された際に、グラウトに発生する割裂応力を低減するために、この耐荷体７”の外周には螺旋状の補強筋７ｋが配置されている。

上記第１実施形態及びそれぞれの変形例を含む各構成の圧縮型グランドアンカー構造体Ａ_１は、従来の工法と同様に、地盤又は岩盤Ｇの斜面Ｇｍに掘削された削孔Ｈ内に緊張材１を有するアンカー部材１０の拘束長部Ｌ_１と自由長部Ｌ_２を挿入し、拘束長部Ｌ_１の外周にセメントグラウトのような硬化性充填材３を充填し、硬化性充填材３が硬化後にアンカー部材１０の頭部Ｌ_３により引張力を加えてアンカー部材１０を緊張させて定着させる。

なお、圧縮型グランドアンカー構造体では、硬化性充填材が全長に亘り圧縮力を受けるためテンションクラックが生じないという特性を有する。これは、緊張作用を付加した際に、緊張材１による引張力が耐荷体７を介して硬化性充填材３の全体に伝達され、周囲の地盤、岩盤Ｇに圧縮力として分散して応力が伝えられるからである。このため、地盤内のせん断すべり抵抗が大きく、引張特性やクリープ特性に優れ、繰り返し荷重に対して安定である。

しかし、緊張作用付加後、所定期間経過すると緊張材１がクリープ等で弛緩する（約１ヶ月で全クリープの９０％が進行する）ため、その期間経過後さらに定着具４により張力を調整し、その後予め塗付された常温又は湿気で硬化する硬化性樹脂層１ａ（アフターボンド）が、緊張作用付加後予め設定された期間（緊張後１週間〜数年後）の経過後に硬化し、この樹脂が覆われた部分の緊張材の変位を拘束し、被覆筒２、セメントグラウト等の硬化性充填材３を通じて緊張材１と周囲の地盤又は岩盤Ｇが一体化され、その斜面Ｇｍを固定するグラウンドアンカー工法により形成される。

このグラウンドアンカー工法においては、予め緊張材１に塗付された常温又は湿気で硬化する硬化性樹脂層１ａ（アフターボンド）は、硬化性充填材３が硬化した後に緊張作用を付加した後、さらに予め設定された期間（緊張後１週間〜数年後）の経過後に硬化する。従って、上記最初の緊張作用付加後に上記の設定期間経過までは、アンカー部材１０内で硬化性樹脂層１ａは流動状である。このため、緊張作用の付加後の張力の再調整時がその設定期間内であれば、張力の再調整時に硬化性樹脂層１ａは未硬化であり、かつ緊張材１はその表面を硬化性樹脂層１ａで覆われているため、完全な防食状態が保持される。

また、緊張材１が緊張作用付加後、所定期間経過するとクリープ等で弛緩する（約１ヶ月で全クリープの９０％が進行する）ため、その期間経過後さらに定着具４により張力を調整し、上記のような未硬化の状態で張力の再調整が行われた後は、硬化性樹脂層１ａが徐々に硬化を開始して所定の期間後に完全に硬化する。この硬化によって、緊張材１は、被覆筒２、圧着部５ａ、耐荷体７、硬化性充填材３等を介して周囲の地盤や岩盤Ｇと一体化し、その斜面Ｇｍが固定される。

このため、従来のグラウンドアンカー工法では、緊張材の防錆と緊張材が破断したときの突出防止のため、自由長部内へセメントグラウト等の硬化性注入材を充填するグラウンドアンカー工法においては、緊張材の緊張後に自由長部へ硬化性注入材を充填する際に、自由長部の張力が安定するまでは注入を待たなければならないという時期的な制約があるのに対して、上記実施形態のグラウンドアンカー工法によるグラウンドアンカー構造では、従来の硬化性注入材に相当する材料が予め被覆筒内に挿入され緊張材に付着されているため、最初の張力の付加、再張力調整のいずれの時期にも、自由長部へ硬化性注入材を注入する必要がなく、時期的な制約を受けることがない。

従って、従来のように自由長部内への注入材充填までに時期的な制約から時間が掛かるという不都合が全く生じることがない。また、このためグラウンドアンカー工法としての工期が短縮できることとなる。さらに、予め被覆筒内に硬化性樹脂層１ａが緊張材１に塗布されているため、十分な防錆が行われており、従って緊張材１が腐食することがなく、従来のように、注入材充填までの期間が長期に亘るため、緊張材１が腐食し、腐食により緊張材１の機械的性能が低下し、注入材を充填する前に緊張材１が破断するなどの危険性も全く生じることがない。

なお、自由長部を形成する被覆筒２内に常温又は湿気で硬化する硬化性樹脂層１ａが充填された圧縮型グラウンドアンカー構造体では、硬化性樹脂層１ａが硬化した後は設計荷重よりも低い荷重でグラウンドアンカーに緊張力を導入する場合に、緊張直後で硬化性樹脂層１ａが硬化する前における力のバランスは、支圧力＋自由長部の摩擦力≒引抜き抵抗力となるが、樹脂が硬化した後は、支圧力＋自由長部の付着力≒引き抜き抵抗力となる。この際、自由長部の付着力を高める目的で、自由長部を形成する被覆筒２の構造は、ＰＣ鋼材に接触しない程度の間隙を有し、かつ外周に凹凸を有した形状となる。この被覆筒２の材質は、ポリエチレンの合成樹脂製か、鋼製であり、その被覆筒２の内部には予め工場において硬化性樹脂層及びＰＣ鋼材が内包される。

図３Ａに第２実施形態の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_２の主断面図を示す。この例の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_２も、第１実施形態の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_１と同じように、緊張材１を有するアンカー部材１０の拘束長部Ｌ_１と自由長部Ｌ_２、そしてこのアンカー部材１０を定着させるための定着具４を有する頭部Ｌ_３とからなる。又、アンカー部材１０は、緊張材１の全長の外周面上に常温又は湿気で硬化する硬化性樹脂層１ａを予め塗布し、その周りをポリエチレン又は鋼製で、かつ外周が凹凸状の被覆筒２で被覆している。

そして、アンカー部材１０は、その拘束長部Ｌ_１と自由長部Ｌ_２を地盤又は岩盤Ｇの斜面Ｇｍに掘削された削孔Ｈ内に挿入し、拘束長部Ｌ_１の外周にセメントグラウトのような硬化性充填材３が充填され、硬化性充填材３が硬化後にこの定着具４により張力を加えてアンカー部材１０を定着させ、地盤又は岩盤Ｇの斜面Ｇｍを固定するように構成されている点も第１実施形態の圧縮型グランドアンカー構造体Ａ_１と同様である。なお、この例のアンカー部材１０も、圧縮型のアンカー部材であり、緊張材１の全長に亘って凹凸状の被覆筒２が延びて設けられている。

しかし、アンカー部材１０の自由長部Ｌ_２の上端に圧着部が設けられていないこと、又定着部４がねじ式から楔式としている点が第１実施形態の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_１と異なる。なお、この形式の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_２も、第１実施形態の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_１の場合と同じように、耐荷体７に第１〜第３変形例の耐荷体７’、７”、螺旋状の補強筋７ｋを有する耐荷体７”のいずれかを有する構成を含むものとする。この圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_２を形成するグラウンドアンカー工法は、第１実施形態と同じグラウンドアンカー工法により形成され、従ってその工法については説明を省略する。

図３Ｂに第３実施形態の引張型グラウンドアンカー構造体Ａ_３の主断面図を示す。この実施形態の引張型グラウンドアンカー構造体Ａ_３では、従来のグラウンドアンカー構造体と同様に、アンカー部材１０’の自由長部Ｌ_２には、硬化性樹脂層１ａ、被覆筒２が設けられ、被覆筒２の端末は閉じられているが、アンカー部材１０’の拘束長部Ｌ_１には硬化性樹脂層１ａ、被覆筒２、耐荷体７は設けられていない。引張型グラウンドアンカー構造体は、被覆筒２が剥がされて露出した緊張材１に硬化性充填材３が直接硬化し、固定される。

この引張型グラウンドアンカー構造体Ａ_３では、緊張材１と一体の硬化性充填材３を介して地盤又は岩盤Ｇに引張力が伝達される形式のものである。従って、引張型グラウンドアンカー構造体Ａ_３を形成するグラウンドアンカー工法においては、拘束長部Ｌ_１を介して付加される引張力と圧縮力の作用の違いがあるが、定着具４により緊張材１に緊張作用を付加した後、さらに調整張力を付加する際にも、アンカー部材１０の自由長部Ｌ_２内では硬化性樹脂層１ａが未硬化であり、調整張力を付加した後に硬化性樹脂層１ａが硬化を開始することについては第１実施形態と同じである。従って重複する説明は省略する。

図１に第４実施形態の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_４を、図１の圧縮型グランドアンカー構造を併用して示す。この圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_４は、アンカー部材１０の自由長部Ｌ_２に点線で示すアンボンド部Ｌを有する。グラウンドアンカーの施工時において、グラウンドアンカーによって抑止される地盤及び構造物の変位を想定して、施工当初の緊張荷重を設計荷重×２０％〜８０％とする場合がある。このような設計を予定する場合に、予め設定された自由長部Ｌ_２の硬化性樹脂層の硬化時期を超過した後に変位が生じた場合、拘束された緊張材はその変位に追随できないために鋼材が破断する虞がある。

そこで、第１実施形態の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_１の被覆筒２内の一部に上記点線で示すアンボンド部Ｌを設け、このアンボンド部Ｌに半永久的に硬化しないグリ−スを塗布することにより、緊張材１の伸縮が可能となる区間を設け、地盤及び構造物の変位を吸収できる構成としている。このアンボンド部の長さは、次式にて算出される。
Ｌ＝ΔＬ×Ｅ×Ａ/（Ｔｄ−Ｐｔ）
ここで、Ｌ：アンボンド部長さ、
ΔＬ：予測される変位量
Ｅ：弾性係数
Ａ：緊張材の断面積
Ｔｄ：設計荷重
Ｐｔ：緊張荷重

このような緊張材に常温又は湿気で硬化する硬化性樹脂層１ａが塗布されたボンド部と、硬化しないグリ−スが塗布されたアンボンド部Ｌを有するグラウンドアンカー構造体では、予想される変位量ΔＬが大きい場合に、ボンド部が短くなり、滑動する地盤又は岩盤への伝達荷重が局部的に増加して、グラウトが破壊し、緊張力が低下する虞がある。これを解決するために、伝達荷重が増加する部分に図示しない螺旋状、籠状、或いは複数の孔を有する鋼製の補強筋が配置される。

なお、第１実施形態の耐荷体７の第１変形例の耐荷体７’、第２、第３変形例の耐荷体７”も第４実施形態に適用されるものとする。また、第３実施形態の引張型グラウンドアンカー構造体Ａ_３では、スペーサ８は省略しているが、スペーサ８を設けてもよい。さらに、上記発明は上記各種実施形態以外にもこの発明の趣旨の範囲内で適用できる各種変形例に適用されることは勿論である。

この発明のグラウンドアンカー構造は、硬化性樹脂層を全長に塗布した緊張材、その外周に凹凸を有する樹脂又は鋼製の被覆筒で被覆したアンカー部材を備え、上記硬化性樹脂層は、緊張時に流動性を有し、緊張作用付加後予め設定された期間の経過後に硬化する樹脂とし、硬化性充填材の硬化後緊張材に張力を加え、その後所定の時期に張力調整した後上記硬化性樹脂層が硬化することにより緊張材の変位を拘束し、被覆筒、硬化性充填材を介して緊張材と周囲の地盤又は岩盤を一体化する構造としたから、広くグラウンドアンカー構造として利用される。

第１、第４実施形態の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_１、Ａ_４の（ａ）主要断面図、（ｂ）（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂの断面図 耐荷体７の第１変形例の耐荷体７’の（ａ）主縦断面図、（ｂ）側面図 耐荷体７の第２変形例の耐荷体７”の（ａ）主縦断面図（ｂ）左側面図 耐荷体７の第３変形例の螺旋筋７ｋを有する耐荷体７”の正面図 第２実施形態の圧縮型グラウンドアンカー構造体Ａ_２の主要断面図 第３実施形態の引張型グラウンドアンカー構造体Ａ_３の主要断面図 従来例のグラウンドアンカー構造体の（ａ）引張型、（ｂ）圧縮型の模式図 従来例のグラウンドアンカー工法の説明図

符号の説明

１ 緊張材
１ａ 硬化性樹脂層
２ 被覆筒
３ 硬化性充填材
４ 定着具
５ａ、５ｂ 圧着部
６ ナット
７ 耐荷体
７’ 第１変形例の耐荷体
７” 第２、第３変形例の耐荷体
８ スペーサ
１０ アンカー部材
Ｌ_１ 拘束長部
Ｌ_２ 自由長部
Ｌ_３ 頭部
Ｈ 削孔
Ａ_１、Ａ_２、Ａ_４ 圧縮型グラウンドアンカー構造体
Ａ_３ 引張型グラウンドアンカー構造体

Claims (9)

1. 常温或いは湿気で硬化する硬化性樹脂層１ａを全長に塗布した緊張材１の周りを、外周に凹凸を有する樹脂又は鋼製の被覆筒２で被覆したアンカー部材１０と、緊張材１の自由長部Ｌ_２の上端の頭部Ｌ_３に定着具４と、アンカー部材１０の下端に圧着部５ａと、その下端寄り位置の外周に耐荷体７とを備え、上記硬化性樹脂層１ａは、緊張時に流動性を有し、緊張作用付加後予め設定された期間の経過後に硬化する樹脂とし、上記アンカー部材１０を地盤又は岩盤に設けた削孔Ｈ内に挿置し、さらにこの緊張材１の拘束長部Ｌ_１周囲に硬化性充填材３を充填し、硬化性充填材３の硬化後緊張材１の自由長部Ｌ_２の上端の頭部Ｌ_３に装着した定着具４により緊張材１に張力を加え、その後所定の時期に張力調整した後上記硬化性樹脂層１ａが硬化することにより緊張材１の変位を拘束し、被覆筒２、硬化性充填材３を介して緊張材１と周囲の地盤又は岩盤を一体化する圧縮型グラウンドアンカー構造。
2. 前記緊張材１の両端は鋼製スリーブ状の圧着部５ａ、５ｂで圧着され、アンカー部材１０の拘束長部Ｌ_１側の外周にはスリーブ状の圧着部５ａの上方に硬化性充填材との付着力を増加させる耐荷体７、７’を設け、頭部Ｌ_３側のスリーブ状の圧着部５ｂにはねじ定着具４を連結したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮型グラウンドアンカー構造。
3. 前記緊張材１の拘束長部Ｌ_１側の端部は鋼製のスリーブ状の圧着部５ａで圧着され、スリーブ状の圧着部５ａの上方のアンカー部材１０外周に硬化性充填材３との付着力を増加させる耐荷体７、７’を設け、頭部Ｌ_３側の緊張材１端部に楔型定着具４を設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮型グラウンドアンカー構造。
4. 前記外周に凹凸を有する樹脂又は鋼製の被覆筒２で被覆した複数本のアンカー部材１０の緊張材１の両端が鋼製スリーブ状の圧着部５ａ、５ｂで圧着され、拘束長部Ｌ_１側はスリーブ状の圧着部５ａの上方のアンカー部材１０外周に硬化性充填材３との付着力を増加させる耐荷体７”を設け、この耐荷体７”は、支圧板７ｂと、上記複数本のアンカー部材１０の平行性を保持する複数の保持部材７ｐを有し、頭部Ｌ_３側のスリーブ状の圧着部５ｂにはねじ定着具４を連結したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮型グラウンドアンカー構造。
5. 前記外周に凹凸を有する樹脂又は鋼製の被覆筒２で被覆した複数本のアンカー部材１０の緊張材１の拘束長部Ｌ_１側の端部が鋼製のスリーブ状の圧着部５ａで圧着され、スリーブ状の圧着部５ａの上方のアンカー部材１０外周に硬化性充填材３との付着力を増加させる耐荷体７”を設け、頭部Ｌ_３側の緊張材１端部に楔型定着具４を設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮型グラウンドアンカー構造。
6. 前記緊張材１の両端は鋼製スリーブ状の圧着部５ａ、５ｂで圧着され、アンカー部材１０の拘束長部Ｌ_１側の外周にはスリーブ状の圧着部５ａの上方に支圧板７ｂと、外周に凹凸を有する鋼管からなる拘束管７ａ”と、この拘束管の周囲に螺旋状の補強筋７ｋとを有し、硬化性充填材との付着力を増加させる耐荷体７”を設け、頭部側のスリーブ状の圧着部にはねじ定着具４を連結したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮型グラウンドアンカー構造。
7. 前記緊張材１の自由長部Ｌ_２の一部に硬化性樹脂層１ａを塗布しない長さ部分Ｌを設け、この長さ部分Ｌにグリースを塗布し、この長さ部分で硬化性樹脂層１ａの硬化後に生じる変位に対応する張力調整を自在としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の圧縮型グラウンドアンカー構造。
8. 常温或いは湿気で硬化する硬化性樹脂層を緊張材１の自由長部Ｌ_２に対応する長さに塗布した緊張材１の周りを、外周に凹凸を有する樹脂又は鋼製の被覆筒２で被覆したアンカー部材１０と、緊張材１の自由長部Ｌ_２の上端の頭部Ｌ_３に定着具４とを備え、上記硬化性樹脂層１ａは、緊張時に流動性を有し、緊張作用付加後予め設定された期間の経過後に硬化する樹脂とし、上記アンカー部材１０を地盤又は岩盤に設けた削孔Ｈ内に挿置し、さらにこの緊張材の拘束長部Ｌ_１周囲に硬化性充填材３を充填し、硬化性充填材３の硬化後緊張材１の自由長部Ｌ_２の上端の頭部Ｌ_３に装着した定着具４により緊張材１に張力を加え、その後所定の時期に張力調整した後上記硬化性樹脂層１ａが硬化することにより緊張材１の変位を拘束し、被覆筒２、硬化性充填材３を介して緊張材１と周囲の地盤又は岩盤を一体化する引張型グラウンドアンカー構造。
9. 常温或いは湿気で硬化する硬化性樹脂層１ａを緊張材１の全長又は一部に塗布し、その外周を、凹凸を有する樹脂又は鋼製の被覆筒２により被覆し、この被覆筒２で被覆された緊張材１を地盤又は岩盤に設けた削孔Ｈ内に挿置し、さらにこの緊張材１の拘束長部Ｌ_１周囲に硬化性充填材３を充填し、緊張材１の自由長部Ｌ_２の上端の頭部Ｌ_３に装着した定着具４により緊張材１に張力を加え、上記硬化性樹脂層１ａは、緊張時に流動性を有し、緊張作用付加後予め設定された期間の経過後に硬化する樹脂とし、硬化性充填材３の硬化後所定の時期に張力調整した後、この硬化性樹脂層１ａが硬化することにより緊張材１の変位を拘束し、被覆筒２、硬化性充填材３を介して緊張材１と周囲の地盤又は岩盤を一体化するグラウンドアンカー工法。

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