JP4815134B2 - アンカー工法 - Google Patents

Description

本発明はアンカー工法に関し、特にグラウト材の強度をアップして大きな基礎強度が得られるようにした工法に関する。

例えば、高層建築物やタンクの建設、擁壁の山留や法面の保護等にはアンカー工法がよく採用されている。

従来のアンカー工法では削岩機やボーリングマシンで地盤や岩盤を削孔し、その孔内にアンカーを挿入し、セメントミルク等のグラウト材や固着性の流動資材（以下、単に「基礎構成材」という）でアンカーを固定して基礎を形成する方法が一般的であったが、削孔とアンカーの固定という２つの作業が必要である。

これに対し、中空棒鋼の先端にビットを取付け、注入孔から冷却水を与えてビットを冷却しつつ該ビットによって地盤や岩盤を削孔し、中空棒鋼を掘孔した孔内に挿入した後、中空棒鋼内からビットの注入孔を経て中空棒鋼の周囲に基礎構成材を注入し、中空棒鋼を固定して基礎を形成するようにした自穿孔アンカー工法が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

特開昭５０−１３３６１４号公報 特開昭６１−９２２１１号公報 特開昭６１−１９１７２１号公報

しかるに、従来の自穿孔アンカー工法ではアンカーの固定強度、つまり基礎の強度は中空棒鋼の周囲に注入され固化した基礎構成材の強度に依存すると考えられるものの、基礎構成材を強度アップすることができないという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑み、基礎構成材の強度をアップして大きな基礎強度が得られるようにしたアンカー工法を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係るアンカー工法は、地盤、岩盤又はコンクリート構造体を削孔した孔内にアンカーを挿入し、アンカー内部から先端部の注入孔を経てアンカーの周囲に流動性の基礎構成材を注入して固化させ、アンカーを地盤、岩盤又はコンクリート構造体に固定するにあたり、上記アンカー内に中空状のストレス棒材が挿入され該ストレス棒材が圧縮されることによって上記アンカーに引張応力が加えられたアンカーユニットを用い、上記削孔した孔内に上記アンカーユニットを挿入し、上記ストレス棒材の内部から上記アンカー先端の注入孔を経て上記アンカーユニットの周囲に基礎構成材を注入して固化させた後、上記ストレス棒材を引き抜き、上記アンカーの引張応力を解放することによって上記固化した基礎構成材に圧縮応力を作用させるようにしたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つはアンカーを地盤又は岩盤の孔内に基礎構成材で固定した後、アンカーの引張応力を解放して基礎構成材に圧縮応力を作用させるようにした点にある。これにより、基礎構成材の強度をアップすることができるので、強固な基礎を形成することができる。

上記ではアンカーに予め引張応力を加えたアンカーユニットを用いるようにしたが、穿孔した孔にアンカーを挿入した後グラウト材の注入前に、アンカー内に中空状のストレス棒材を挿入しこのストレス棒材を圧縮することによってアンカーに引張応力を加え、基礎構成材の注入固化後にアンカーの引張応力を解放するようにしてもよい。

即ち、本発明に係るアンカー工法は、地盤、岩盤又はコンクリート構造体を削孔した孔内にアンカーを挿入し、アンカー内部から先端部の注入孔を経てアンカーの周囲に流動性の基礎構成材を注入して固化させ、アンカーを地盤、岩盤又はコンクリート構造体に固定するにあたり、上記削孔した孔内に上記アンカーを挿入した後、該アンカー内に中空状のストレス棒材を挿入して該ストレス棒材を圧縮することによって上記アンカーに引張応力を加えたアンカーユニットを構成し、上記ストレス棒材の内部から上記アンカー先端の注入孔を経て上記アンカーユニットの周囲に基礎構成材を注入して固化させ、上記ストレス棒材を引き抜き、上記アンカーの引張応力を解放することによって上記固化した基礎構成材に圧縮応力を作用させるようにしたことを特徴とする。

通常は地盤又は岩盤を掘孔し、その孔内にアンカーユニット又はアンカーを挿入し、基礎構成材を注入して基礎を形成するが、出来上がったコンクリート構造体に対して後で孔をあけ、その中に、予め引張応力を加えたアンカーユニット（又はアンカー）を挿入してから、基礎構成材を注入して基礎を形成するようにしてもよい。

また、地盤や岩盤、コンクリート製品を削岩機やボーリングマシン等の穿孔機で削孔した後、その孔内にアンカーユニット又はアンカーを挿入し、基礎構成材を注入して基礎を形成してもよく、又アンカーの先端にビットを設け、ビットによって地盤や岩盤、コンクリート製品を削孔しながら孔内に挿入するようにしてもよい。

即ち、アンカーユニットとして、中空棒状のアンカーの先端にビットを設け該ビットにビット冷却水及び基礎構成材を注入する注入穴を形成した自穿孔アンカーユニットを用い、ビットによって地盤、岩盤又はコンクリート構造体を削孔しながら、アンカーユニット又はアンカーを孔内に挿入することができる。

また、上記の工法において用いる自穿孔アンカーユニットも斬新である。即ち、本発明に係る自穿孔アンカーユニットは、中空棒状のアンカーの先端に設けたビットによって地盤、岩盤又はコンクリート構造体を削孔しながら、アンカーを孔内に挿入し、アンカー内部からビットの注入孔を経てアンカーの周囲に基礎構成材を注入して固化させるようにした自穿孔アンカーユニットにおいて、上記アンカー内には中空状のストレス棒材が挿入され、該ストレス棒材はその内部から上記ビットの注入孔を経て上記アンカーの周囲に基礎構成材を注入可能である一方、上記アンカーの後端には上記アンカーを穿孔機に連結するための連結ユニット、及び上記ストレス棒材を圧縮することによって上記アンカーに引張応力を加えるための応力付加ユニットが設けられており、上記ストレス棒材を引き抜き、上記アンカーの引張応力を解放することによって上記アンカー周囲の基礎構成材に圧縮応力を作用させ得るようにしたことを特徴とする。

アンカー、ビット及び連結ユニットは従来公知の自穿孔アンカーユニットと同様のものを用いることができる。また、ストレス棒材及び応力付加ユニットの材料は特に限定されず、穿孔時の衝撃等に耐え得る材料を用いることができる。

応力圧縮ユニットの機構はストレス棒材を圧縮することによってアンカーに引張応力を加えることができればどのような機構でもよい。例えば、アンカーの後端部外面に固定され内面に雌ねじが形成された筒状部材と、筒状部材の雌ねじに螺合されその螺進によってアンカー先端内面との間でストレス棒材を圧縮するねじ部材とから構成されることができる。

また、上述のように応力付加ユニットを筒状部材とねじ部材とで構成する場合、連結ユニットは穿孔機のロッドと応力付加ユニットの筒状部材とを例えば螺合によって連結するように構成するのがよい。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図３は本発明に係るアンカー工法の好ましい実施形態を示す。図において、アンカー１０は中空棒鋼を用いて製作され、アンカー１０の先端にはビット１１が取付けられ、ビット１１には注入孔１１Ａがアンカー１０の内部と連通するように穿設されている。なお、アンカー１０のの外周面には突条部１０Ａが螺旋状に形成されているが、この突条部１０Ａは必ずしも設けなくともよい。また、アンカー１０とビット１１とは螺合ではなく、圧入や溶接等によって取付けるようにしてもよい。

また、アンカー１０内にはストレス棒材１２が挿入され、ストレス棒材１２は中空棒鋼を用いて製作され、ストレス棒材１２の先端はビット１１の後端面に当接され、ストレス棒材１２の内部はビット１１の注入孔１１Ａに連通されている。

このストレス棒材１２の後端部内面には雌ねじ１２Ａが形成され、先端部外面には雄ねじ１２Ｂが形成され、雌ねじ１２Ａと雄ねじ１２Ｂを螺合させることによって複数のストレス棒材１２を接続できるようになっている。

また、アンカー１０の両端部外面には雄ねじ１０Ｂが形成され、ジョイント（筒状部材）１３が螺合されるようになっている。なお、２つのアンカー１０はジョイント１３ではなく、圧入や溶接等によって相互に固定するようにしてもよい。

このジョイント１３の内面には雌ねじ１３Ａが、外面には雄ねじ１３Ｂが形成され、ジョイント１３の雌ねじ１３Ａにはねじ部材１４が螺合され、このねじ部材１４の螺進によってねじ部材１４の先端面とビット１１の後端面との間でストレス棒材１２を圧縮しこれによってアンカー１０に引張応力を作用させることができるようになっており、こうしてジョイント１３及びねじ部材１４によって応力付加ユニットが構成されている。

さらに、ジョイント１３の雌ねじ１３Ａにはセメントミルク等のグラウト材（基礎構成材）１７の注入用のカップラー１８が螺合できるようになっており、又ジョイント１３の雄ねじ１３Ｂには連結ナット（連結ユニット）１５が螺合され、連結ナット１５には穿孔機、例えば削岩機のロッド１６が連結されるようになっている。なお、穿孔機のロッド１６とアンカー１０とは連結ナット１５による螺合ではなく、圧入や溶接等によって相互に固定するようにしてもよい。また、セメントミルク等のグラウト材１７ではなく、固着性の流動資材を用いることもできる。

アンカーを固定する場合、図３の(a)に示されるように、連結ナット１５に削岩機のロッド１６の先端部を連結し、削岩機を作動させ、注入孔１１Ａから冷却水を送給することによってビット１１を冷却し、このビット１１によって地盤又は岩盤２０を削孔しながらその孔２１内に自穿孔アンカーユニットを挿入する。

１本のアンカー１０を挿入できると、連結ナット１５をジョイント１３から外すとともに、ねじ部材１４を外した後、ストレス棒材１２に次のストレス棒材１２を連結するとともに、ジョイント１３に次のアンカー１０を連結し、２段目のアンカー１０の後端にジョイント１３及びねじ部材１４を取付け、この２段目のジョイント１３に連結ナット１５を連結し、上記と同様にすることにより、図３の(b)に示されるように２段目のアンカー１０を穿孔した地盤又は岩盤２０の孔２１内に挿入することができる。

次に、図３の(c)に示されるように、連結ナット１５を外し、ねじ部材１４を螺進させてストレス棒材１２をねじ部材１４の先端とビット１１の後端面との間で圧縮し、これによってアンカー１０に引張応力を作用させることができる。

その後、図３の(d)に示されるように、ねじ部材１４にカップラー１８を螺合させ、カップラー１８からストレス棒材１２内にグラウト材１７を注入すると、グラウト材１７はストレス棒材１２の内部を前方に圧送され、ビット１１の注入孔１１Ａから吐出され、自穿孔アンカーユニットの周囲に注入され、所定の時間が経過すると、グラウト材１７が固化する。

グラウト材１７が固化すると、カップラー１８及びねじ部材１４を外し、ストレス棒材１２をアンカー１０から引き抜くと、アンカー１０の引張応力が解放され、固化したグラウト材１７には圧縮応力を作用させることができ、これによって基礎の強度を大幅に向上させることができる。

最後に、従来の自穿孔アンカー工法と同様に、ジョイント１３をキャップ等でカバーすればよい。

なお、本例ではアンカー１０を１本ずつ段階的に孔２１内に挿入するようにしているが、予め必要な本数のアンカー１０をジョイント１３、圧入又は溶接等によって相互に固定するとともに、必要な本数のストレス棒材１２を溶接等によって固定しておいてもよい。また、ビット１１付きのアンカー１０を孔２１内の所定の位置まで挿入した後、アンカー１０内にストレス棒材１２を挿入し、ストレス棒材１２を圧縮してねじ部材等で固定し、その後ストレス棒材１２の中からグラウト材１７を注入するようにしてもよい。

図４はアンカーを固定する他の工法を示す。本工法では図４の(a)に示されるように、アンカー１０及びストレス棒材１２を予め複数段、例えば２段に連結し、ねじ部材１４を螺進させてストレス棒材１２をねじ部材１４の先端とビット１１の後端面との間で圧縮し、これによってアンカー１０に予め引張応力を作用させておく。

次に、図４の(b)に示されるように、連結ナット１５に削岩機のロッド１６の先端部を連結し、削岩機を作動させ、ビット１１によって地盤又は岩盤２０を削孔しながらその孔２１内に自穿孔アンカーユニットを挿入する。

その後、図４の(c)に示されるように、ねじ部材１４にカップラー１８を螺合させ、カップラー１８からストレス棒材１２内にセメントミルク等のグラウト材１７を圧送して自穿孔アンカーユニットの周囲に注入し、グラウト材１７が固化すると、図４の(d)に示されるように、カプラー１８及びねじ部材１４を外し、ストレス棒材１２をアンカー１０から引き抜いてアンカー１０の引張応力を解放し、グラウト材１７には圧縮応力を作用させる。

このように複数のアンカー１０を予め連結できる場合には削孔前に予めストレス棒材１２を圧縮しておき、この自穿孔アンカーユニットを用いて削孔しグラウト材１７を注入するようにしてもよい。

また、上記の例ではねじ部材１４の螺進によってストレス棒材１２を圧縮するようにしたが、図５に示されるように、ストレス棒材１２をプレス機２４によって直接加圧して圧縮し、その圧縮状態をねじ部材２３で固定するようにしてもよい。

本発明に係るアンカー工法の好ましい実施形態に用いる自穿孔アンカーユニットを示す概略斜視図である。 上記自穿孔アンカーユニットを示す断面構成図である。 上記実施形態のアンカー工法を示す模式図である。 他の実施形態のアンカー工法を示す模式図である。 参考例を説明するための図である。

符号の説明

１０ アンカー
１０Ａ 突状部
１０Ｂ 雄ねじ
１１ ビット
１１Ａ 注入孔
１２ ストレス棒材
１２Ａ 雄ねじ
１２Ｂ 雌ねじ
１３ ジョイント（応力付加ユニット）
１４ ねじ部材（応力付加ユニット）
１５ 連結ナット（連結ユニット）
１６ さく岩機（穿孔機）のロッド
１７ グラウト材
１８ カップラー
２０ 地盤又は岩盤
２１ 孔

Claims (3)

1. 地盤、岩盤又はコンクリート構造体を削孔した孔内にアンカーを挿入し、アンカー内部から先端部の注入孔を経てアンカーの周囲に流動性の基礎構成材を注入して固化させ、アンカーを地盤、岩盤又はコンクリート構造体に固定するにあたり、
   後端部外周面の雄ねじにジョイント（１３）内周面の雌ねじ（１３Ａ）が螺合され、ジョイント（１３）外周面には削岩機のロッド（１６）を連結するための連結ナット（１５）が螺合され得る雄ねじ（１３Ｂ）が形成され、上記アンカー（１０）内には中空状のストレス棒材（１２）が挿入され、上記ジョイント（１３）の雌ねじ（１３Ａ）に螺合された中空ねじ（１４）が螺進されて上記ストレス棒材（１２）が圧縮されることによって上記アンカー（１０）に引張応力が加えられたアンカーユニットを用い、
   上記削孔した孔（２１）内に上記アンカーユニットを挿入し、上記中空ねじ（１４）に連結されたカプラー（１８）を介し上記中空ねじ（１４）を通して上記ストレス棒材（１２）の内部から上記アンカー（１０）先端の注入孔（１１Ａ）を経て上記アンカーユニットの周囲に基礎構成材（１７）を注入して固化させた後、
   上記カプラー（１８）及び中空ねじ（１４）を取り外すとともに上記ストレス棒材（１２）を引き抜き、上記アンカー（１０）の引張応力を解放することによって上記固化した基礎構成材（１７）に圧縮応力を作用させるようにしたことを特徴とするアンカー工法。
   
2. 地盤、岩盤又はコンクリート構造体を削孔した孔内にアンカーを挿入し、アンカー内部から先端部の注入孔を経てアンカーの周囲に流動性の基礎構成材を注入して固化させ、アンカーを地盤、岩盤又はコンクリート構造体に固定するにあたり、
   上記アンカー（１０）後端部外周面の雄ねじにジョイント（１３）内周面の雌ねじ（１３Ａ）を螺合させ、ジョイント（１３）外周面には削岩機のロッド（１６）を連結するための連結ナット（１５）を螺合させ得る雄ねじ（１３Ｂ）を形成し、上記アンカー（１０）内に中空状のストレス棒材（１２）を挿入するとともに、上記ジョイント（１３）の雌ねじ（１３Ａ）に中空ねじ（１４）を螺合させ、
   上記削孔した孔（２１）内に上記アンカー（１０）を挿入した後、
   上記中空ねじ（１４）を螺進させて上記ストレス棒材（１２）を圧縮することによって上記アンカー（１０）に引張応力を加えたアンカーユニットを構成し、
   上記中空ねじ（１４）にカプラー（１８）を連結し、該カプラー（１８）を介し上記中空ねじ（１４）を通して上記ストレス棒材（１２）の内部から上記アンカー（１０）先端の注入孔（１１Ａ）を経て上記アンカーユニットの周囲に基礎構成材（１７）を注入して固化させ、
   上記カプラー（１８）及び中空ねじ（１４）を取り外すとともに上記ストレス棒材（１２）を引き抜き、上記アンカー（１０）の引張応力を解放することによって上記固化した基礎構成材（１７）に圧縮応力を作用させるようにしたことを特徴とするアンカー工法。
   
3. 上記アンカーユニットが、中空棒状のアンカー（１０）の先端にビット（１１）を設け該ビット（１１）にビット冷却水及び基礎構成材（１７）を注入する注入孔（１１Ａ）を形成した自穿孔アンカーユニットであり、
   上記連結ナット（１５）に連結された穿孔機によって作動される上記ビット（１１）によって地盤、岩盤又はコンクリート構造体を削孔しながら、上記アンカーユニット又は上記アンカー（１０）を孔（２１）内に挿入するようにした請求項１又は２記載のアンカー工法。

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