JP5266585B2 - アンカー構造、アンカーケーブル組付体、およびアンカー構造の構築方法 - Google Patents

アンカー構造、アンカーケーブル組付体、およびアンカー構造の構築方法 Download PDF

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Description

本発明は、既設のコンクリート構造物の耐久性を向上させるためのアンカー構造、そのアンカー構造に使用されるアンカーケーブル組付体、およびそのアンカー構造の構築方法に関するものである。特に、本発明は、ダムや防波堤、地下の駅舎など、改築の困難なコンクリート構造物を補強するためのアンカー構造、そのアンカー構造に使用されるアンカーケーブル組付体、およびそのアンカー構造の構築方法に関するものである。
従来から、擁壁の法面を補強するためのアンカー構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。このアンカー構造は、施工面である擁壁の法面に形成される削孔内に配置される複数のアンカーケーブルを緊張した状態で削孔の開口部に定着することで構成される。そして、このアンカー構造は、各アンカーケーブルの緊張力を施工面に圧縮力として付与することで擁壁を補強する。
図3は、アンカー構造の一例を示す図である。このようなアンカー構造を形成する方法を以下に説明する。
アンカー構造Bを形成するには、まず、地盤Gの表面を覆うコンクリートの施工面Sから地盤Gに向かって形成した削孔Hに複数のアンカーケーブル110を配置する。各アンカーケーブル110は、スペーサ120により互いに離隔された状態で1本のシース130に収納される。アンカーケーブル110を削孔H内に配置する際は、シース130の一端側を所定の長さだけ剥がして、その部分でケーブル110をむき出しの状態にする。剥がしたシース130の端部には、シース130とケーブル110との隙間を封止する止水部140を形成する。
次に、削孔Hから外部に露出するアンカーケーブル110の端部をアンカーディスクDとアンカープレートPで地盤Gに仮固定し、削孔Hを封止する。アンカーケーブル110とアンカーディスクD、アンカープレートPの配置が終了したら、削孔H内にグラウトを注入する。削孔Hへのグラウトの充填から所定時間が経過すると、グラウトが硬化する。ここで、例示したアンカーケーブル110は、シース130の開口部を封止する止水部140を境にして、むき出しの部分(定着長部)とシース130に覆われた部分(自由長部)とに分けられている。そのため、グラウトが硬化したときに、アンカーケーブル110のむき出しの部分のみが削孔Hに固着される。
最後に、アンカーディスクDから突出するアンカーケーブル110を緊張し、ウェッジWでアンカーディスクDに定着することで、アンカー構造Bを完成する。ケーブル110に付与された緊張力は、ウェッジW、アンカーディスクD、アンカープレートPを介して施工面Sに伝達される。
特開平5―125566号公報
近年では、阪神・淡路大震災の教訓から、特に、既設のダムや防波堤、地下の駅舎など、容易に改築することができない環境にあるコンクリート構造物にアンカー構造を適用して、コンクリート構造物を補強することが推奨されている。このようなコンクリート構造物にアンカー構造を適用する場合、求められる特性は、長期にわたる信頼性、即ち耐久力を備えることである。しかし、上述した特許文献1のような従来のアンカー構造をそのままダムなどのコンクリート構造物の補強に適用すると、アンカー構造の耐久性が十分でない虞がある。
図3に示すようにケーブル110のむき出しの部分(定着長部)は、その周囲をグラウトが覆うのみであるので、地盤Gから削孔H内に染み出してくる水に対して、万全の防水対策が施されているとは言い難い。ケーブル110が錆びると、アンカー構造Bの耐久性は低下するので、むき出しのケーブル110に対する防水対策が重要である。特に、大量の水が存在する環境にあるダムや防波堤などのコンクリート構造物に設けられるアンカー構造Bでは、防水対策の重要度が高いことが予想される。
また、コンクリート構造物に削孔Hを形成する場合、削孔Hの内周面が硬いため、この削孔Hの内周面にむき出しのアンカーケーブル110が接触して損傷する虞がある。そのため、削孔Hへのアンカーケーブル110の挿入を慎重に行う必要があり、アンカー構造Bを構築する際の作業性が良くなかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは耐久性が高く、構築の際の作業性に優れるアンカー構造、およびこのアンカー構造の構築方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記アンカー構造の構築に好適なアンカーケーブル組付体を提供することにある。
<アンカー構造>
本発明は、施工面に形成される削孔内に配置される複数のアンカーケーブルを緊張した状態で削孔の開口部に定着することで、アンカーケーブルの緊張力を施工面に圧縮力として付与するためのアンカー構造に係る。このアンカー構造に備わるアンカーケーブルは、樹脂被覆を有するストランドである。この本発明のアンカー構造は、複数のアンカーケーブルを内部に収納する管状のコルゲートシースと、各アンカーケーブルとコルゲートシースとの間のコルゲートシース内領域をアンカーケーブルの長手方向に仕切ることで、アンカーケーブルを削孔の開口部側の自由長部と削孔の奥側の定着長部とに区画する第一仕切り部材とを備える。さらに、本発明のアンカー構造は、コルゲートシース内領域において第一仕切り部材を挟んで削孔の奥側に充填されて、アンカーケーブルの定着長部をコルゲートシースに固定する1次グラウトと、削孔とコルゲートシースとの間に充填されて、コルゲートシースを削孔に固定する2次グラウトと、コルゲートシース内領域において第一仕切り部材を挟んで施工面側に充填されて、アンカーケーブルの腐食を防止する防食材とを備える。
本発明の構成とすることにより、削孔内におけるアンカーケーブル全体がコルゲートシースに覆われており、むき出しの状態となっていないため、アンカーケーブル(ストランド)が非常に腐食し難い。また、本発明のアンカー構造におけるアンカーケーブルは、アンカー構造の構築作業の際にコルゲートシースで保護された状態にあるので、殆ど損傷のない状態で配置される。従って、本発明のアンカー構造は、非常に高い耐久性を誇り、長期にわたって所定の緊張力を施工面に付与し続けることができる。
本発明のアンカー構造において、1次グラウトと2次グラウトは、別々に充填されて繋がっていない別体物であっても良いし、一部が繋がる一体物であっても良い。前者の場合、コルゲートシースを、内外に連通する貫通部を有しない構成とし、後者の場合、コルゲートシースを、内外に連通する貫通部を有する構成とすれば良い。1次グラウトと2次グラウトとを別体物とする構成の方が、後述する実施形態に示すように、1次グラウトを高圧で充填できるので、1次グラウトによるコルゲートシースへのストランドの固定(アンカーケーブルの固定)をより強固にすることができる。
本発明のアンカー構造において、第一仕切り部材を挟んで施工面側に充填された防食材は、例えばセメント系グラウトや、遅延硬化性の樹脂系グラウト(例えば、サーモスルー;商品名)などの時間の経過に伴って硬化する材質であっても良いし、グリースなどの時間の経過により硬化しない材質であっても良い。硬化する防食材であれば、硬化後に防食材によりケーブルを拘束できるのでケーブルに導入された緊張が弛み難い。これに対して、硬化しない防食材であれば、防食材によりケーブルが固定されないのでケーブルを再緊張することができる。いずれにしても、長期にわたって所定の緊張力を施工面に付与することができる。
<アンカーケーブル組付体>
本発明のアンカーケーブル組付体は、複数のアンカーケーブルと、コルゲートシースと、第一仕切り部材と、スペーサとを備える。アンカーケーブルは、ストランドの表面に樹脂被覆を形成した構成を備える。コルゲートシースは、複数のアンカーケーブルを一括して収納する管状部材である。第一仕切り部材は、各アンカーケーブルとコルゲートシースとの間のコルゲートシース内領域をアンカーケーブルの長手方向に仕切ることで、アンカーケーブルを自由長部と定着長部とに区画する部材である。そして、スペーサは、コルゲートシース内で各アンカーケーブルを離隔状態に保持する部材である。
本発明のアンカーケーブル組付体によれば、アンカーケーブルのほぼ全体がコルゲートシースに覆われているため、ケーブルを削孔内に挿入する際、アンカーケーブルを損傷することが殆どない。また、ケーブルを削孔内に配置し、アンカー構造を構築した状態において、3重の防食構造(樹脂被覆・コルゲートシース・シース内に充填される1次グラウトもしくは防食材)によりストランドが保護されることになる。そのため、本発明のアンカーケーブルを使用して形成したアンカー構造は、非常に耐久性が高く、長期にわたって所定の緊張力を施工面に付与し続けることができる。
本発明のアンカーケーブル組付体において、コルゲートシースを有底管状とし、その底部が封止されている構成としても良い。この場合、アンカーケーブルにおける第一仕切り部材と底部との間が定着長部として規定される。
このような構成によれば、コルゲートシース内領域のうち、コルゲートシースの底部と第一仕切り部材との間の領域を外部に対して封止できる。即ち、1次グラウトと2次グラウトとを別々に充填することができる。この場合、ケーブルをコルゲートシースに固定するための1次グラウトを高圧で充填することができ、ケーブルとコルゲートシースとを強固に固定することができる。
底部を有するコルゲートシースを備えるアンカーケーブル組付体において、第一仕切り部材と底部で仕切られたコルゲートシース内領域に1次グラウトを充填しておいても良い。
この構成によれば、アンカー構造の構築現場における1次グラウトの充填を省略できる。
また、本発明のアンカーケーブル組付体において、第一仕切り部材よりもアンカーケーブルの先端側でコルゲートシース内領域を長手方向に仕切る第二仕切り部材を備える構成としても良い。この場合、アンカーケーブルにおける第一仕切り部材と第二仕切り部材との間が定着長部として規定される。
このような構成によれば、コルゲートシース内領域のうち、第一仕切り部材と第二仕切り部材と間の領域を外部に対して封止できる。その結果、コルゲートシースに封止された底部を設けた場合と同様の効果を奏する。
第二仕切り部材を備えるアンカーケーブル組付体において、第一仕切り部材と第二仕切り部材とで仕切られたコルゲートシース内領域に1次グラウトを充填しておいても良い。
この構成によれば、アンカー構造の構築現場における1次グラウトの充填を省略できる。
<アンカー構造の構築方法>
また、本発明のアンカーケーブルを使用してコンクリート構造物に圧縮力を付与し、当該構造物を補強するためのアンカー構造を構築することができる。即ち、本発明は、地盤に設置されるコンクリート構造物にプレストレスを付与してコンクリート構造物を補強するためのアンカー構造を構築する方法であって、以下の工程を備えることを特徴とする。
・コンクリート構造物の施工面からコンクリート構造物を貫通して地盤に到達する削孔を形成する工程。
・本発明のアンカーケーブル組付体を削孔に挿入して、アンカーケーブルの定着長部を地盤内の位置に配置する工程。
・定着長部をコルゲートシースに固定するための1次グラウトが、第一仕切り部材よりも削孔の奥側のコルゲートシース内領域に充填されていない場合、当該領域に1次グラウトを充填する工程。
・コルゲートシースを削孔に固定するための2次グラウトを削孔内に充填する工程。
・1次グラウトおよび2次グラウトの硬化後に、アンカーケーブルの自由長部側端部を緊張して施工面に定着する工程。
・第一仕切り部材よりも施工面側のコルゲートシース内領域に防食材を充填する工程。
本発明のアンカー構造の構築方法によれば、所定の耐久性を誇るアンカー構造を構築することができる。特に、この方法で使用する本発明のアンカーケーブル組付体は、アンカーケーブル(ストランド)がコルゲートシースにより保護されており、ケーブルを削孔内に挿入する際、過度の慎重さを要求されない。そのため、本発明のアンカー構造の構築方法は、従来の方法よりも作業性に優れる。
本発明のアンカー構造は、非常に高い耐久性を誇り、長期にわたって所定の緊張力を施工面に付与し続けることができる。そのため、本発明のアンカー構造によれば、例えば、ダムや、防波堤、地下の駅舎など、改築が困難なコンクリート構造物を補強し、長期にわたってコンクリート構造物を維持することができる。
ダムの堤体(コンクリート構造物)に本発明のアンカーを適用した概略図を示す。 アンカー構造の主要な部分を示す概略構成図である。 従来のアンカー構造の概略図である。
以下、本発明アンカー構造をダムの補強に適用する例を図面に基づいて説明する。
図1は、ダムの堤体C(コンクリート構造物)に本発明のアンカー構造を適用した概略図を示す。また、図2は、アンカー構造の主要な部分を示す概略構成図である。
まず、堤体Cに削孔Hを形成する(図1参照)。削孔Hは、堤体Cを貫通し、堤体Cよりも深い位置の地盤Gにまで到達している。
次に、本発明のアンカーケーブル組付体1を用意する(図2を参照)。アンカーケーブル組付体1は、コルゲートシース4と、コルゲートシース4内に配される複数本のアンカーケーブル2と、第一仕切り部材5Aと、第二仕切り部材5Bと、スペーサ6とを有する。
アンカーケーブル2は、ストランド2tと、ストランド2tの表面に防食対策として施された樹脂被覆2rとからなる。樹脂被覆2rとしては、例えばエポキシ樹脂を挙げることができる。
アンカーケーブル2を収納するコルゲートシース4は、一端側が開口した構成を備える有底管状の部材である。このコルゲートシース4の開口部からは、アンカーケーブル2の一端が突出している。また、コルゲートシース4の底部は厳密に封止されておらず、底部を挟んでコルゲートシース4の内外間で1次グラウトの移動は遮断されない。このようなコルゲートシース4は、例えばポリエチレンなどの透明樹脂で形成しても良いし、例えばステンレスなどの金属で形成しても良い。コルゲートシース4を透明樹脂で構成すれば、コルゲートシース4内のアンカーケーブル2の配置状態を確認することができる。また、コルゲートシース4を金属で構成すれば、コルゲートシース4の強度を確保できる。
コルゲートシース4内の各アンカーケーブル2は、複数のスペーサ6および第一・第二仕切り部材5A,5Bにより離隔状態に保持されている。スペーサ6は、コルゲートシース4内で所定の間隔を空けて複数設けられている。
第一仕切り部材5Aと第二仕切り部材5Bは、アンカーケーブル2を離隔状態に保持する機能に加え、コルゲートシース4の内部の空間をコルゲートシース4(アンカーケーブル2)の長手方向に仕切る機能を有する。これら仕切り部材5A,5Bにより、コルゲートシース内領域における仕切り部材5A,5B間の領域R1が区画された状態で封止される。この領域R1の形成と同時に、アンカーケーブル2は、削孔Hの奥側に配される定着長部3Aと、削孔Hの開口部側に配される自由長部3Bとに区画される。通常、これら仕切り部材5A,5Bは両方とも、アンカーケーブル組付体1を削孔H内に配置したときに、堤体Cよりも下の地盤Gの位置になるように形成されている。
上記スペーサ6、第一仕切り部材5Aおよび第二仕切り部材5Bは、例えば以下のようにコルゲートシース4内に配置できる。まず、コルゲートシース4の内径よりも小さい外径で複数の貫通孔を有する円環状部材を用意する。この円環状部材の各貫通孔に1本ずつアンカーケーブル2を挿通して、貫通孔とケーブル2との隙間を封止して一体化する。その際、円環状部材とコルゲートシース4の内周面との隙間付近に二液型発泡ウレタンなどの樹脂を塗布して、この一体化物をコルゲートシース4内に挿通した後、樹脂が硬化するのを待つ。この場合、円環状部材がスペーサ6や部材5A,5Bになる。ここで、スペーサ6には、ケーブル2が配置されない貫通孔も設けられており、コルゲートシース4内における後述する1次グラウトや防食材の移動を規制しない。
その他、アンカーケーブル2の定着長部3A側の端部には、キャップや熱収縮チューブなどを被せてストランド2tの端面がむき出しとならないようにしておくことが好ましい。
上述したアンカーケーブル2を用意したら、次にケーブル2のコルゲートシース4の開口端にジョイント管Jを取り付ける。ジョイント管Jは、管部と、管部の一端側で管部の径方向に伸びるフランジ部とを備える。ジョイント管Jをコルゲートシース4に取り付けるときは、管部にアンカーケーブル2を挿通させ、かつ、管部の一部がコルゲートシース4の内部に配されるようにする。そして、管部とコルゲートシース4との隙間を封止することでジョイント管Jとアンカーケーブル組付体1とを一体化する。
次に、平板状のアンカープレートPを施工面Sに当接するように配置する。アンカープレートPの中央には貫通孔が形成されており、この貫通孔は、上述したジョイント管Jの管部の径よりも大きく、フランジ部の外径よりも小さい。
次いで、アンカープレートPの貫通孔を介して、ジョイント管Jと一体化したアンカーケーブル組付体1を削孔H内に挿入する。このとき、ジョイント管Jのフランジ部がアンカープレートPに係合し、削孔H内でのアンカーケーブル組付体1の位置が決まると共に、ケーブル組付体1のコルゲートシース4と削孔Hとの間の領域R2が区画される。挿入されたアンカーケーブル1の領域R1は通常、完全に地盤Gに囲まれる位置に配置される。このように領域R1を設定することにより、アンカーケーブル組付体1のアンカーケーブル2を緊張・定着した際、堤体Cにプレストレスを付与することができる。
さらに、ジョイント管Jのフランジ部の上にアンカーディスクDを配置する。アンカーディスクDは、アンカーケーブル組付体1のアンカーケーブル2に対応する位置にケーブル2を1本ずつ挿通できる貫通孔を有する。そのため、ジョイント管Jのフランジ部にアンカーディスクDを配置すれば、ケーブル2がディスクDの貫通孔から突出した状態で配置されると共に、アンカーディスクDの一面、ジョイント管Jの管部の内周面、コルゲートシース4の内周面、および仕切り部材5Aで囲まれる領域R3が形成される。
削孔H内にアンカーケーブル組付体1を配置したら、コルゲートシース4の領域R1にセメント系の1次グラウトを充填すると共に、コルゲートシース4と削孔Hとの間の領域R2にセメント系の2次グラウトを充填する。1次グラウトの注入は、外部から領域R1に連通する連通管(図示略)、例えば、部材D、Jを貫通するホースにより行えば良い。また、2次グラウトの注入も、外部から領域R2に連通する連通管(図示略)、例えば、部材D、Jを貫通し、さらにコルゲートシース4内に伸びてコルゲートシース4の底部を貫通するホースにより行えば良い。
ここで、領域R1は、仕切り部材5A,5Bで完全に仕切られているため、1次グラウトを高圧で充填することができる。そのため、領域R1における定着長部3Aとコルゲートシース4とを非常に強固に固定することができる。
1次グラウトと2次グラウトは、同時に充填しても良いし、時間差を設けて充填しても良い。但し、時間差を設ける場合、2次グラウトを先に充填すると2次グラウトの充填圧力によりコルゲートシース4が圧壊する虞があるため、1次グラウトの充填を先に行うことが好ましい。なお、1次グラウトは、現場ではなく工場で予め充填しておいても良い。
充填した1次グラウトと2次グラウトの両方が硬化したら、アンカーケーブル組付体1のアンカーケーブル2を緊張する。ここで、アンカーケーブル2の定着長部3Aは1次グラウトによりコルゲートシース4に固定されており、コルゲートシース4は2次グラウトにより削孔Hに固定されている。そのため、アンカーケーブル2を緊張しても、定着長部3Aは殆ど伸びることなくその位置を保つ。一方、ケーブル2の自由長部3Bは、コルゲートシース4に固定されていないので、伸びることができる。
上述のようにアンカーケーブル2を緊張した状態で、ウェッジWによりケーブル2をアンカーディスクDに定着する。定着されたアンカーケーブル2は、ウェッジW、アンカーディスクD、ジョイント管J、アンカープレートPを介して施工面S(即ち、堤体C)に圧縮力を付与する。
最後に、アンカーディスクDに設けた充填孔(図示略)から領域R3に3次グラウトを充填してアンカー構造Aを完成する。このようにして完成したアンカー構造Aは、削孔H内でアンカーケーブル2がむき出しになる箇所がないので、耐腐食性が高い。即ち、長期にわたってケーブル2(ストランド2t)が健全な状態で維持されることになり、所定の緊張力を堤体Cに付与し続けることができる。また、このアンカー構造Aは、緊張されたケーブル2がほぼ全長にわたってグラウトにより固定されているので、ケーブル2の緊張力が弛み難い。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。例えば、第二仕切り部材5Bを省略し、コルゲートシース4の底部を封止する構成としても良く、この場合も、上述した実施形態と同様の効果を奏する。
本発明アンカー構造は、ダムや防波堤、地下の駅舎など、改築が容易でないコンクリート構造物の補強に好適に利用することができる。
C 堤体(コンクリート構造物) G 地盤 S 施工面 H 削孔
W ウェッジ D アンカーディスク J ジョイント管 P アンカープレート
A アンカー構造
1 アンカーケーブル組付体
2 アンカーケーブル 2t ストランド 2r 樹脂被覆
3A 定着長部 3B 自由長部 4 コルゲートシース
5A 第一仕切り部材 5B 第二仕切り部材 6 スペーサ
R1〜R3 領域
B アンカー構造
110 アンカーケーブル 120 スペーサ 130 シース
140 止水部

Claims (4)

  1. ストランドの表面に樹脂被覆を形成した構成を備える複数のアンカーケーブルと、
    これらアンカーケーブルを内部に収納する有底管状体であり、その底部が封止されたコルゲートシースと、
    アンカーケーブルとコルゲートシースとの間のコルゲートシース内領域をアンカーケーブルの長手方向に仕切ることで、アンカーケーブルを定着長部と自由長部とに区画する第一仕切り部材と、
    コルゲートシース内領域における第一仕切り部材とコルゲートシースの底部との間に充填され、アンカーケーブルの定着長部をコルゲートシースに固定する1次グラウトと、
    コルゲートシース内で各アンカーケーブルを離隔状態に保持するスペーサと、
    を備え
    前記コルゲートシースは、前記アンカーケーブルの定着長部、および自由長部のうちの前記定着長部とは反対側の端部近傍までを収納する長さを有することを特徴とするアンカーケーブル組付体。
  2. ストランドの表面に樹脂被覆を形成した構成を備える複数のアンカーケーブルと、
    これらアンカーケーブルを内部に収納する管状のコルゲートシースと、
    アンカーケーブルとコルゲートシースとの間のコルゲートシース内領域をアンカーケーブルの長手方向に仕切ることで、アンカーケーブルを定着長部と自由長部とに区画する第一仕切り部材と、
    第一仕切り部材よりもアンカーケーブルの先端側でコルゲートシース内領域を長手方向に区画する第二仕切り部材と、
    コルゲートシース内領域における第一仕切り部材と第二仕切り部材との間に充填され、アンカーケーブルの定着長部をコルゲートシースに固定する1次グラウトと、
    コルゲートシース内で各アンカーケーブルを離隔状態に保持するスペーサと、
    を備え
    前記コルゲートシースは、前記アンカーケーブルの定着長部、および自由長部のうちの前記定着長部とは反対側の端部近傍までを収納する長さを有することを特徴とするアンカーケーブル組付体。
  3. 地盤に設置されるコンクリート構造物にプレストレスを付与してコンクリート構造物を補強するためのアンカー構造の構築方法であって、
    コンクリート構造物の施工面からコンクリート構造物を貫通して地盤に到達する削孔を形成する工程と、
    請求項1または2に記載のアンカーケーブル組付体を削孔に挿入して、アンカーケーブルの定着長部を地盤内の位置に配置する工程と、
    コルゲートシースを削孔に固定するための2次グラウトを削孔内に充填する工程と、
    1次グラウトおよび2次グラウトの硬化後に、アンカーケーブルの自由長部側端部を緊張して施工面に定着する工程と、
    第一仕切り部材よりも施工面側のコルゲートシース内領域に防食材を充填する工程と、
    を備えることを特徴とするアンカー構造の構築方法。
  4. 施工面に形成される削孔内に配置される複数のアンカーケーブルを緊張した状態で削孔の開口部に定着することで、アンカーケーブルの緊張力を施工面に圧縮力として付与するためのアンカー構造であって、
    請求項3に記載のアンカー構造の構築方法により構築されたことを特徴とするアンカー構造。
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