JP5145738B2 - 構造物の耐震工法、構造物の耐震構造 - Google Patents

構造物の耐震工法、構造物の耐震構造 Download PDF

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本発明は、構造物の耐震工法、及び構造物の耐震構造に関する。
構造物に耐振補強を施す耐震工法の一例として、アンカーによる耐震工法が特許文献1に開示されている。
すなわち、この耐震工法は、フーチングと杭により地盤に支持される構造物に対して、フーチング及び杭を貫通する孔を設けて、この孔内にアンカーを打設し、アンカーの先端を地盤の定着地盤に定着させ、アンカーに緊張力を付与した状態でアンカーの上端をフーチングに締め付け金具により定着させることで、構造物に耐震補強を施すように構成したものである。
上記の場合、グラウンドアンカーの先端のみが定着地盤に定着される定着長部に形成され、グラウンドアンカーの先端以外の部分は伸縮可能な自由長部に形成されており、このような構成により、グラウンドアンカーに緊張力を付与する際に、自由長部の伸縮によって緊張力の調整を可能にしている。
特開平10−82056号公報
ところで、上記のような構成の耐震工法にあっては、構造物に大地震による過大な水平力が入力した場合に、その水平力によってアンカーの自由長部に伸びが発生する。そこで、大地震の際にアンカーが過大に伸縮して構造物が倒壊等するのを防止すべく、その伸びに相当する緊張力(例えば、100トン〜200トン)を予めアンカーに与えておく必要がある。その際、地盤が軟弱の場合には、アンカーの緊張力に耐えられるように、地盤改良を行って地盤の耐力を高めなければならず、その工事に時間と手間がかかり、耐震補強の工事に要する費用が高く付くことになる。
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、アンカーにより構造物の耐震性能を向上させる場合に、アンカーに予め付与する緊張力を低減することができるようにすることを目的とする。
上記のような課題を解決するために、本発明は、地盤に構築される構造物の耐震工法であって、記構造物を支持して下端がアンカーの定着地盤内に挿入される杭に鉛直方向の貫通孔を設け、該貫通孔を通して前記定着地盤に達する孔を設け、前記貫通孔の内側から前記孔内にアンカーを打設し、該アンカーの前記杭から下方に突出した部分の全体を前記定着地盤に定着させ、前記アンカーの前記杭の内部に位置する部分の少なくとも一部を前記杭に定着されるボンド部とし、該アンカーの上端を前記構造物の構造体に定着させることを特徴とする。
本発明による構造物の耐震工法によれば、構造物を支持する杭の内部に貫通孔を設け、貫通孔を通して定着地盤に達する孔を設け、この孔内に貫通孔の内側からアンカーを打設し、アンカーの杭から下方に突出した部分の全体を定着地盤に定着させ、アンカーの杭の内部に位置する部分の少なくとも一部を杭に定着されるボンド部とし、アンカーの上端を構造体に定着させることで、構造物に耐震補強を施すことができる。
この場合、アンカーの杭の内部に位置する部分少なくとも一部を杭に定着させているので、アンカーの伸縮可能な自由長部の長さを短くすることができる。
従って、自由長部が短くなった分、大地震の際のアンカーの伸び量が小さくなるので、アンカーの先端のみを定着地盤に定着させ、他の部分はすべて地盤に定着せず自由長部としていた従来の工法に比べて、アンカーに付与すべき緊張力を大幅に小さくすることができる。
本発明において、前記貫通孔の内側に管状部材を前記杭と一体に設けてもよい。
また、本発明は、地盤に構築される構造物の耐震構造であって、前記構造物の構造体と、前記構造物を支持して下端がアンカーの定着地盤内に挿入される杭とを貫通して前記定着地盤に達する孔が設けられ、の内側に打設されるアンカーの前記孔から下方に突出した部分の全体が前記定着地盤に定着され、該アンカーの前記杭の内部に位置する部分の少なくとも一部が前記に定着されるボンド部であり、該アンカーに緊張力が付与された状態で又は該アンカーに緊張力が付与されない状態で該アンカーの上端が前記構造体に定着されていることを特徴とする。
以上、説明したように、本発明によれば、構造物の構造体又は構造物を支持する杭とをアンカーで補強するにあたり、アンカーの伸縮可能な自由長部の長さを短くすることができる。従って、アンカーに大地震に対応する緊張力を付与する際に、従来の先端のみが定着地盤に定着されていたアンカーに比べて、付与する緊張力を小さくすることができるので、構造物の耐震補強に要する手間を削減することができるとともに、構造体又は杭に要求される耐力を低減できるので、構造物の耐震補強に要する費用を安く抑えることができることになる。
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。
図1〜図7には、本発明による構造物の耐震工法の一実施の形態が示されていて、図1は基礎及び杭の構築工程、及び孔の削孔工程を示す説明図、図2はアンカー挿入工程を示す説明図、図3はインナーグラウト注入工程を示す説明図、図4はアウターグラウト注入工程を示す説明図、図5はケーシングの引き抜き工程を示す説明図、図6は緊張力付与工程を示す説明図、図7はグラウンドアンカーの打設後の状態を示す説明図である。
すなわち、本実施の形態に示す構造物の耐震工法は、図7に示すように、地盤1の上部に新設の構造体(例えば、基礎2)と杭3とにより支持される建物等の構造物4に耐震補強を施すのに有効なものであって、永久アンカー5を基礎2と杭3とを貫通させて地盤1のアンカーの定着地盤1a(例えば、支持層)に到達させ、この永久アンカー5により構造物4の耐震性能を向上させるものである。
なお、本実施の形態に示す構造物の耐震工法は、新設の構造体(例えば、基礎2)と地盤改良部とにより支持される建物等の構造物4に耐震補強を施す場合にも適用可能である。
この場合、永久アンカー5の地盤1の定着地盤1a内に位置している部分と、杭3を貫通している部分とが伸縮不能な定着長部15として構成され、その他の部分を伸縮可能な自由長部16として構成されている。なお、基礎2と地盤1の定着地盤1aとの間の地盤(本実施の形態では、例えば、軟弱地盤1bとする。)となっており、杭4は軟弱地盤1bを貫通して上端が基礎2に一体に連結され、下端が地盤1の定着地盤1a内に挿入され、定着地盤1aと一体化されている。
本実施の形態の永久アンカー5は、図7に示すように、内外周面に凹凸を有する合成樹脂製のシース管6(例えば、蛇腹管状のコルゲートシース)と、シース管6の先端部近傍内周側に設けられる第1止水材7と、シース管6の上端部近傍の内周側に設けられる第2止水材8と、第2止水材8を貫通してシース管6内に挿入される複数本の鋼線9(例えば、PC鋼より線)と、鋼線9の第2止水材8の上方に位置している部分に装着される定着具22と、第2止水材8を貫通してシース管6内のその下端部近傍まで先端が挿入されるインナー注入管18と、第2止水材8及び第1止水材7を貫通して先端がシース管6の先端から下方に突出するアウター注入管19とを備えている。
上記のような構成の永久アンカー5の打設は、後述する基礎及び杭の構築工程、削孔工程、アンカー挿入工程、インナーグラウト注入工程、アウターグラウト注入工程、ケーシング引き抜き工程、緊張力付与工程により行われる。
(1)基礎及び杭の構築工程
図1に示すように、後述する削孔工程を行う前に、予め、基礎2、及び基礎2の下方の軟弱地盤1bにその軟弱地盤1bを貫通する杭3を新設しておき、杭3の上端を基礎2に一体に連結し、下端を定着地盤1aに挿入して定着地盤1aと一体化しておく。この基礎2及び杭3を構築する際に、基礎2及び杭3の中心部に鉛直方向に貫通する孔20を同時に設けるとともに、孔20の内面に後述する管状部材25を同時に一体に設けておく。
管状部材25は、図7に示すように、内外周面に凹凸を有する管状(例えば、蛇腹管状)をなすものであって、この管状部材25の内外周面の凹凸により、管状部材25と基礎2及び杭3とが強固に一体化され、管状部材25と基礎2及び杭3との間に軸線方向への滑りが生じるのが阻止される。
(2)削孔工程
次に、削孔機(図示せず)を用いて、基礎2及び杭3を貫通する孔20内にケーシング21を挿入し、ケーシング21を下降させることによってケーシング21の先端の切削刃(図示せず)により杭3の下方の地盤1の定着地盤1aを所定の深さまで削孔し、基礎2及び杭3を貫通して下端が定着地盤1a内に達する孔20を形成する。なお、本実施の形態においては、削孔機とグラウト材とを注入する注入装置とが一体化されたロータリーパーカッション自走式の削孔機を用いている。
(3)アンカー挿入工程
次に、図2に示すように、各孔20のケーシング21の内側に予め組み立てておいた永久アンカー5を挿入し、永久アンカー5のシース管6及び各鋼線9の先端を地盤1の定着地盤1a内に到達させ、シース管6及び各鋼線9の上端を構造物4の基礎2よりも上方に突出させる。
(4)インナーグラウト注入工程
次に、図3に示すように、注入装置(図示せず)を駆動させ、注入装置からインナー注入管18を介してシース管6内にグラウト材10を注入し、シース管6内の第1止水材7と第2止水材8との間にグラウト材10を充填し、硬化させる。
この場合、図7に示すように、予め、各鋼線9の定着地盤1a内に位置している部分と杭3内に位置している部分とをボンド部9aに形成しておき、各鋼線9のその他の部分をアンボンド部9bに形成しておく。
図8はボンド部9aの断面図を示し、図9はアンボンド部9bの断面図を示している。図8及び図9に示すように、ボンド部9aは表面が露出し、アンボンド部9bは表面が被覆材9cで被覆されている。
各鋼線9を上記図8及び図9のような構造に形成しておくことにより、各ボンド部9aでは各鋼線9がグラウト材10を介してシース管6に定着され、各アンボンド部9bでは、各鋼線9とシース管6との間に被覆材9cが介在するので、各鋼線9はシース管6に定着されることはなく、自由に伸縮することができる。
なお、本実施の形態においては、各鋼線9の定着地盤1aの孔20内に位置している部分、及び杭3の孔20内に位置している部分の全体をボンド部9aに形成し、各鋼線9の基礎2内に位置している部分、及び基礎2よりも上方に位置している部分をアンボンド部9bに形成している。従って、各鋼線9の地盤1の定着地盤1a及び杭3内に位置している部分が伸縮不能な定着長部15となり、各鋼線9の基礎2内に位置している部分、及び基礎2よりも上方に位置している部分が伸縮可能な自由長部16となる。
(5)アウターグラウト注入工程、ケーシング引き抜き工程
次に、図4及び図5に示すように、注入装置(図示せず)からアウター注入管19を介して第1止水材7の下方の孔20の底部にグラウト材10を加圧注入しながら孔20内からケーシング21を引き抜き、グラウト材10を孔20の底部及び孔20の内周面とシース管6の外周面との間の空隙内の全体に充填し、硬化させる。
この場合、シース管6は、内外周面に凹凸を有する管状に形成されているので、孔20の内周面、及び管状部材25の内周面にグラウト材10を介して強固に固着され、シース管6が地盤1と一体化され、孔20の内周面とシース管6の外周面との間に軸線方向への滑りが生じるのが阻止される。
なお、シース管6は、内外周面に凹凸を有する管状をなしていればよい。
このようにして、複数本の鋼線9のボンド部9aをグラウト材10を介してシース管6の内周面に定着させ、シース管6の外周面をグラウト材10を介して孔20の内周面、及び管状部材25の内周面に定着させることで、複数本の鋼線9のボンド部9aが地盤1の定着地盤1a、及び杭3の孔20の内面の管状部材25に定着され、複数本の鋼線9の地盤1内に位置している部分が地盤1と完全に一体化されることになる。
(6)緊張力付与工程
そして、図6に示すように、複数本の鋼線9のボンド部9aを地盤1の定着地盤1a、及び杭3の孔20の内面側の管状部材25に定着させた後に、複数本の鋼線9の基礎2の上部から上方に突出している部分にジャッキ(図示せず)を装着し、ジャッキの操作によって複数本の鋼線9に所定の緊張力を付与し、この状態で上記のように複数本の鋼線9の上端を定着具22によって基礎2に頭部定着させる。
この場合、定着具22としては、基礎2の上部に載置されるとともに、各鋼線9を挿通させる孔(図示せず)が複数箇所に設けられる支圧板23と、支圧板23の各孔内に係合されるクサビ状の係止爪(図示せず)と、支圧板23の上部に装着されるキャップ24とからなるものを使用している。但し、これに限定することなく、各鋼線9を緊張した状態で基礎2に頭部定着できる機能を有するものであればよい。
このようにして、構造物4が永久アンカーを介して地盤1の定着地盤1a及び杭3と一体化され、構造物4に耐震補強を施すことができる。
上記のように構成した本実施の形態による構造物の耐震工法にあっては、永久アンカー5の各鋼線9の地盤1の定着地盤1a内に位置している部分、及び杭3の孔20内に位置している部分をボンド部9aに形成し、各鋼線9の基礎2内に位置している部分をアンボンド部9bに形成し、ボンド部9aを地盤1と一体化した定着長部15とし、アンボンド部9bを自由長部16としているので、各鋼線9の先端のみを定着地盤に定着させて定着長部とした従来の工法に比べて、自由長部16の長さを大幅に短くすることができる。
従って、大地震の際に、永久アンカー5の各鋼線9が過大に伸びるのを防止するために、各鋼線9に予め付与しておく緊張力を大幅に小さくすることができるので、杭3の耐力を低減することができ、地盤改良等施すことなく構造物4の耐震補強を行うことができ、構造物4の耐震補強に要する費用を削減することができる。
なお、上記の説明においては、各鋼線9の杭3の孔20内に位置している部分の全体をボンド部9aに形成したが、各鋼線9の杭3の孔20内に位置している部分の一部をボンド部9aに形成してもよい。要は、地盤1の状態に応じてボンド部9aに形成する部分を適宜設定すればよい。
また、上記の説明においては、完全な防食、防錆処理を施した永久アンカー5を使用したが、図示はしないが、構造物4が設置される地盤の状態によっては、簡易な防食、防錆処理を施し、あるいは防食、防錆処理を全く施していない仮設アンカーを使用してもよい。仮設アンカーは、シース管を有していないので、各鋼線のボンド部がグラウト材を介して地盤に設けた孔の内面及び管状部材の内面に直接に定着され、アンボンド部がその表面を被覆している被覆材を介してグラウト材により孔の内面及び管状部材の内面に定着されることになり、この場合にも、上記した永久アンカー5と同様の作用効果が得られる。
また、上記の説明においては、各鋼線9の上端部を基礎2に定着させたが、基礎2と杭3とが完全に一体化されている場合には、永久アンカー5が定着された杭3から基礎2へ力が伝達されるので、必ずしも鋼線9を基礎2に定着する必要はない。
さらに、上記の説明においては、新設の基礎2と杭3とを貫通する孔20の内面に管状部材25を一体に設けたが、既設の基礎と杭とを貫通する孔を設け、その孔の内面に上記の管状部材25を一体に設け、この管状部材25の内側に上記の永久アンカー5を打設するようにしてもよいし、新設又は既設の基礎と地盤改良部とを貫通する孔を設け、その孔の内面に上記管状部材25を一体に設け、この管状部材25の内側に上記の永久アンカー5を打設するようにしてもよい。
さらに、上記の説明においては、基礎2及び杭3を貫通する孔20の内面に管状部材25を設けたが、管状部材25の下端が杭3よりも下方に突出して定着地盤1a内に位置するように構成してもよい。
さらに、上記の説明においては、基礎2及び杭3を貫通する孔20の内面に管状部材25を設けたが、管状部材25を設けずに永久アンカー5のボンド部を基礎2又は杭3又は地盤改良部に直接に定着させてもよい。
さらに、上記の説明においては、永久アンカー5に緊張力を付与した状態で永久アンカー5の上端を基礎2に定着させたが、永久アンカー5に緊張力を付与しない状態で永久アンカー5の上端を基礎2に定着させるようにしてもよい。
さらに、上記の説明においては、構造物を支持する支持体として基礎2を例にとって説明したが、基礎2に限らず、構造物を支持する地中梁、耐圧版等を構造体としてもよい。
さらに、本発明を構造物の耐震補強に適用する場合には、杭又は地盤改良部を構築し、構造物の構造体(基礎)又は杭又は地盤改良部にアンカーの定着地盤に達する孔を設け、この孔を利用してアンカーを打設して、アンカーの先端を定着地盤に定着させ、アンカーの定着地盤よりも上方に位置し、かつ、構造物の構造体(基礎等)又は杭又は地盤改良部に位置する部分の少なくとも一部をボンド部として定着し、アンカーの上端を構造体に定着させればよい。
本発明による構造物の耐震補強工法の一実施の形態を示した説明図であって、孔の削孔工程を示す説明図である。 アンカー挿入工程を示した説明図である。 インナーグラウト注入工程を示した説明図である。 アウターグラウト注入工程を示した説明図である。 ケーシングの引き抜き工程を示した説明図である。 緊張力付与工程を示した説明図である。 グラウンドアンカーの打設後の状態を示した説明図である。 図7の永久アンカーの自由長部のA−A断面図である。 図7の永久アンカーの定着長部のB−B断面図である。
符号の説明
1 地盤
1a 定着地盤
1b 軟弱地盤
2 基礎
3 杭
4 構造物
5 永久アンカー
6 シース管
7 第1止水材
8 第2止水材
9 鋼線
9a ボンド部
9b アンボンド部
9c 被覆材
10 グラウト材
15 定着長部
16 自由長部
18 インナー注入管
19 アウター注入管
20 孔
21 ケーシング
22 定着具
23 支圧板
24 キャップ
25 管状部材

Claims (3)

  1. 地盤に構築される構造物の耐震工法であって、
    記構造物を支持して下端がアンカーの定着地盤内に挿入される杭に鉛直方向の貫通孔を設け、
    貫通孔を通して前記定着地盤に達する孔を設け、
    前記貫通孔の内側から前記孔内にアンカーを打設し、
    該アンカーの前記杭から下方に突出した部分の全体を前記定着地盤に定着させ、
    前記アンカーの前記杭の内部に位置する部分の少なくとも一部を前記杭に定着されるボンド部とし、
    該アンカーの上端を前記構造物の構造体に定着させることを特徴とする構造物の耐震工法。
  2. 前記貫通孔の内側に管状部材を前記杭と一体に設けたことを特徴とする請求項1に記載の構造物の耐震工法。
  3. 地盤に構築される構造物の耐震構造であって、
    前記構造物の構造体と、前記構造物を支持して下端がアンカーの定着地盤内に挿入される杭とを貫通して前記定着地盤に達する孔が設けられ、の内側に打設されるアンカーの前記孔から下方に突出した部分の全体が前記定着地盤に定着され、該アンカーの前記杭の内部に位置する部分の少なくとも一部が前記に定着されるボンド部であり、該アンカーに緊張力が付与された状態で又は該アンカーに緊張力が付与されない状態で該アンカーの上端が前記構造体に定着されていることを特徴とする構造物の耐震構造。
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