JP5394311B2 - 耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤と接する既設構造物の耐震補強に係り、特に、耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法に関するものである。

兵庫県南部地震及び中越地震により鉄道構造物が多大な被害を受けた。これらの震災による被害に鑑み、既設構造物の補強工事が逐次実施されてきた。しかしながら、地下鉄駅部や高架下の土留め壁など、様々な周辺環境の制約により、補強を必要としながら工事が未着手である箇所も多々見受けられる。その主な原因は、有効な補強工法がまだ開発されていないことである。

図５は従来の地下鉄駅部の断面模式図である。
現在行われている一面せん断補強工法では、図５に示すように、地下鉄駅部１０２における地盤１０１と接するＲＣ側壁１０３に対して、ＲＣ側壁１０３内側の表面に鋼板１０５を貼り付け、ＲＣ側壁１０３を貫通しない後施工アンカー１０４で定着させることにより、ＲＣ側壁１０３のせん断耐力を部分的に上げることができる。なお、１０６は地表面である。

また、直線状の部材をヘの字状に拡開する拡開アンカーを有する構築用基礎材が提案されている（下記特許文献１，２参照）。この拡開アンカーを有する構築用基礎材は、棒状の第１座屈材を同一半径上に複数配置し、その両端部を固定する一対の第１プレートと、この一対の第１プレートの一方に固定され、メネジが形成されたメネジ部材と、からなる第１座屈材と、棒状の第２座屈材を前記半径上に複数配置し、その両端部を固定する一対の第２プレートとからなり、この第２プレートに、外周側に開口し、第１座屈材が設置される溝を設け、第１座屈材より軸方向長さが短い第２座屈材と、第１、第２座屈材を貫通し、その外周部にメネジ部材と螺合するオネジを設けたロッドとを備えるようにしている。

特開平６−０２６０４１号公報 特開２００７−２３９３４０号公報

しかしながら、上記した一面せん断補強工法では、後施工アンカー１０４がＲＣ側壁１０３を貫通しないため、地下鉄駅部１０２におけるＲＣ側壁１０３の地盤１０１側の表面１０７に対する補強ができないので、ＲＣ側壁１０３の主鉄筋の座屈防止効果が得られない。また、後施工アンカー１０４による鋼板１０５の定着効果には限界があり、必ずしも合理的な補強工法とは言えないのが現状である。

また、上記した拡開アンカーを有する構築用基礎材は、第１の座屈部材がその中央部から「く」の字状に外側に座屈するように構成されており、建築物とは関係なく地中などにおいて実施する拡開アンカーとしては有効であるが、地中内のＲＣ側壁の補強には向かないものである。
本発明は、上記状況に鑑みて、地盤と接する構造物において、鋼板補強のできない地盤側の構造物表面に対して、地盤に達する先端部拡開アンカーにより抑え力を与え、構造物の側壁の補強を行うことができる、耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法において、構造物の側壁に地盤まで達する穿孔を形成し、中空ロッド及び先端拡大部を具備する枝鉄筋座屈先端部拡開アンカーを前記穿孔に植設し、前記中空ロッドの先端側に配置された拡開可能な枝鉄筋を前記中空ロッドの後端部に引張荷重をかけて前記中空ロッドの先端部を中心に一定角度で座屈させて拡開することにより、前記先端拡大部を形成して、前記構造物の側壁の地盤側表面に定着させ、前記構造物の側壁の構造物側表面側から前記中空ロッドの内部穴を介して前記先端拡大部にセメントを充填して鉄筋・セメント拡大部を形成し、側壁補強鋼板及びナットを設置して前記構造物の側壁を前記地盤に強固に固定することを特徴とする地盤と接する。

〔２〕上記〔１〕記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法において、前記構造物の側壁が地下鉄駅部のＲＣ側壁であることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法において、前記構造物の側壁が土留め壁であることを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する地中構造物の耐震補強工法において、前記中空ロッドの先端の基部が前記枝鉄筋を束ねるネジ部であることを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法において、前記中空ロッドの外径が２５．４ｍｍであることを特徴とする。

〔６〕上記〔１〕記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法において、前記枝鉄筋の直径が１３〜１５ｍｍであることを特徴とする。
〔７〕上記〔１〕記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する地中構造物の耐震補強工法において、前記先端拡大部の枝鉄筋の拡開後の直径が５００〜８００ｍｍであることを特徴とする。

本発明によれば、耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物において、鋼板補強のできない地盤側の構造物表面に対して、地盤に達する先端部拡開アンカーにより抑え力を与える。これにより、構造物の側壁の補強を行うことができ、既設の地下鉄駅部や土留め壁の耐震補強に寄与することができる。

本発明の第１実施例を示す枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いるＲＣ側壁の耐震補強配置を示す断面図である。 図１に示す耐震補強配置の地盤側から見た側面図である。 本発明の実施例を示す枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた構造物の耐震補強工法の工程図である。 本発明の第２実施例を示す枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた土留め壁の耐震補強の様子を示す図である。 従来の地下鉄駅部の断面模式図である。

本発明の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法は、構造物の側壁に地盤まで達する穿孔を形成し、中空ロッド及び先端拡大部を具備する枝鉄筋座屈先端部拡開アンカーを前記穿孔に植設し、前記中空ロッドの先端側に配置された拡開可能な枝鉄筋を、前記中空ロッドの後端部に引張荷重をかけて前記中空ロッドの先端部を中心に一定角度で座屈させて拡開することにより、前記先端拡大部を形成して、前記構造物の側壁の地盤側表面に定着させ、前記構造物の側壁の構造物側表面側から前記中空ロッドの内部穴を介して前記先端拡大部にセメントを充填して鉄筋・セメント拡大部を形成し、側壁補強鋼板及びナットを設置して前記構造物の側壁を前記地盤に強固に固定する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示す枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いるＲＣ側壁の耐震補強配置を示す断面図、図２はその耐震補強配置の地盤側から見た側面図である。
これらの図において、１は地盤、２は地下鉄駅部のＲＣ側壁、２ＡはＲＣ側壁２の地下鉄駅部側表面、２ＢはＲＣ側壁２の地盤側表面、３はＲＣ側壁の縦方向鉄筋、４は穿孔、５は枝鉄筋６の座屈による先端部拡開アンカーであり、この先端部拡開アンカー５は中空ロッド７と先端拡大部８（図３参照）から構成されている。１０は中空ロッド７の先端ネジ部、１１は枝鉄筋６先端の座屈部位、１２はセメント、１３は先端拡大部８にセメント１２を充填して形成される鉄筋・セメント拡大部、１４はＲＣ側壁２の地下鉄駅部側表面２Ａの内側補強鋼板としてのベアリング・プレート、１５はワッシャー、１６はナット（ここでは、六角ナット）である。

図３は本発明の実施例を示す枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた構造物の耐震補強工法の工程図である。ここでは、地下鉄駅部のＲＣ側壁の耐震補強工法について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（１）まず、図３（ａ）に示すように、地盤１に接する地下鉄駅部のＲＣ側壁（例えば、厚さ１５０〜３５０ｍｍ）２の縦方向鉄筋３の位置の点検やＲＣ側壁２の地下鉄駅部側表面の清掃を行う。

（２）次に、図３（ｂ）に示すように、ＲＣ側壁２の地下鉄駅部側表面からＲＣ側壁２を貫通して地盤１に深く届くまでドリル（図示なし）で穿孔４を形成する。ここで、穿孔４は縦方向鉄筋３の位置を外すように形成する。この穿孔４は、例えば、直径が６５〜１００ｍｍ、長さはＲＣ側壁２の厚さに応じても変わるが、２５０ｍｍ〜５００ｍｍである。

（３）次いで、図３（ｃ）に示すように、先端拡大部８及び中空ロッド７から構成される先端部拡開アンカー５を穿孔４に挿入して設置する。この中空ロッド７の外径は、例えば、２５．４ｍｍである。先端部拡開アンカー５が穿孔４に打設されると、先端部拡開アンカー５の下端は少しばらけてＲＣ側壁２の地盤側表面の縁に係合する。なお、ＲＣ側壁２の地盤側表面の近傍の地盤が硬いような場合には、ＲＣ側壁２の地下鉄駅部側表面から穿孔４を介して水噴射や機械による地盤の攪乱と緩め（図示なし）を行って、その硬い地盤を弱めることにより、先端部拡開アンカー５の先端拡大部８が開き易いようにしてもよい。

（４）次に、センター・ホール型ジャッキ（図示なし）を設置して、中空ロッド７の後端部（ＲＣ側壁２の地下鉄駅部側端部）に引張荷重を掛けて、図３（ｄ）に示すように、中空ロッド７の先端部の枝鉄筋６を一定角度で座屈させて大きく開き、先端拡大部８を形成する。この時、中空ロッド７の先端ネジ部１０に束ねられている枝鉄筋６は、その先端ネジ部１０を中心にして枝鉄筋６の後端である座屈部位１１が傘が開くように拡開し、この枝鉄筋６の座屈部位１１がＲＣ側壁２の地盤側表面に固定される。ここで、座屈される枝鉄筋６の直径は、例えば、１３〜１５ｍｍである。拡開した先端拡大部８は側面が三角形状の傘の形状となり、その直径Ｄは既設ＲＣ側壁２の鉄筋の座屈を抑えるために大きく設定する必要があり、例えば、５００〜８００ｍｍである。

（５）次に、高圧の圧縮空気にてエアーブローを行い、先端拡大部８の残存土砂を除去する。エアーブローが完了した後に、図３（ｅ）に示すように、ＲＣ側壁２の地下鉄駅部側表面側から、中空ロッド７の内部穴７Ａを通してセメント１２の注入を行う。すると、中空ロッド７の先頭穴７Ｂから先端拡大部８にセメント１２が流失して、鉄筋・セメント拡大部を造成することができる。地盤１と先端拡大部８とはセメント１２により一体化され、枝鉄筋６の座屈部位１１がＲＣ側壁２の地盤側表面に強固に固定される。

（６）図３（ｆ）に示すように、ＲＣ側壁２の地下鉄駅部側表面に、補強鋼板であるベアリング・プレート１４を配置し、ワッシャー１５を介して中空ロッド７の後端部にナット１６を螺着して、大きな締め付け力を与える。これによって、構造物の耐震補強工法を完了とする。
このように、本発明の構造物の耐震補強工法では、先端拡大部８を拡大させる前の先端部拡開アンカー５を地盤１に挿入した後、中空ロッド７の後端部に引張荷重を掛けて、枝鉄筋６の後端部を一定角度で座屈させて大きく開く。次いで、その部位にセメント１２を注入し、最後に、中空ロッド７の後端部においてＲＣ側壁２の地下鉄駅部側補強鋼板としてのベアリング・プレート１４、ワッシャー１５などを設置してナット１６で定着する。

この仕組みによって、中空ロッド７に作用する引張定着力は、鉄筋・セメント拡大部１３を介して、ベアリング・プレート１４を定着させるとともに、ＲＣ側壁２の地盤側表面２Ｂを地盤１に対して抑え付ける効果をもたらす。すなわち、ロッド７を介して大きな締め付け力を付与することによって、補強鋼板としてのベアリング・プレート１４の定着とＲＣ側壁２の拘束を行うことができる。また、鉄筋セメント・拡大部１３は、地盤１との接触面が増えることにより、地盤抵抗が増加し、壁面の抑えに有利に働くことになる。したがって、この先端部拡開アンカーは、側壁の構造物側補強鋼板の定着と地盤側の鉄筋の座屈防止を両立する効果がある。

図４は本発明の第２実施例を示す枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた土留め壁の耐震補強の様子を示す図である。
上記実施例では、地下鉄駅部の側壁へ本発明の先端部拡開アンカーを適用した場合について説明したが、この実施例では、地盤（地山）の土留め壁の耐震補強に適用する場合について述べる。

図４に示すように、地盤（地山）２１の壁面２３に土留め壁２４を構築する場合、第１実施例に示した枝鉄筋の座屈による先端部拡開アンカー２５を用いて、土留め壁の耐震補強工法を施す。そうすることにより、土留め壁２４を地盤２１に強固に固定することができる。なお、２２は地表を示している。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法は、側壁への構造物側補強鋼板の定着と地盤側の壁鉄筋の座屈防止を両立するツールとして利用可能である。

１ 地盤
２ 地下鉄駅部のＲＣ側壁
２Ａ ＲＣ側壁２の地下鉄駅部側表面
２Ｂ ＲＣ側壁２の地盤側表面
３ ＲＣ側壁の縦方向鉄筋
４ 穿孔
５，２５ 先端部拡開アンカー
６ 枝鉄筋
７ 中空ロッド
７Ａ 中空ロッドの内部穴
７Ｂ 中空ロッドの先頭穴
８ 先端拡大部
１０ 先端ネジ部
１１ 枝鉄筋の先端の座屈部位
１２ セメント
１３ 鉄筋・セメント拡大部
１４ 側壁補強鋼板（ベアリング・プレート）
１５ ワッシャー
１６ ナット（六角ナット）
２１ 地盤（地山）
２２ 地表
２３ 地盤の壁面
２４ 土留め壁

Claims (7)

1. （ａ）構造物の側壁に地盤まで達する穿孔を形成し、
   （ｂ）中空ロッド及び先端拡大部を具備する枝鉄筋座屈先端部拡開アンカーを前記穿孔に植設し、
   （ｃ）前記中空ロッドの先端側に配置された拡開可能な枝鉄筋を、前記中空ロッドの後端部に引張荷重をかけて前記中空ロッドの先端部を中心に一定角度で座屈させて拡開することにより、前記先端拡大部を形成して、前記構造物の側壁の地盤側表面に定着させ、
   （ｄ）前記構造物の側壁の構造物側表面側から前記中空ロッドの内部穴を介して前記先端拡大部にセメントを充填して鉄筋・セメント拡大部を形成し、
   （ｅ）側壁補強鋼板及びナットを設置して前記構造物の側壁を前記地盤に強固に固定することを特徴とする耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法。
2. 請求項１記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法において、前記構造物の側壁が地下鉄駅部のＲＣ側壁であることを特徴とする耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法。
3. 請求項１記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法において、前記構造物の側壁が土留め壁であることを特徴とする耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法。
4. 請求項１記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する地中構造物の耐震補強工法において、前記中空ロッドの先端の基部が前記枝鉄筋を束ねるネジ部であることを特徴とする耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法。
   物の耐震補強工法。
5. 請求項１記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法において、前記中空ロッドの外径が２５．４ｍｍであることを特徴とする耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法。
6. 請求項１記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法において、前記枝鉄筋の直径が１３〜１５ｍｍであることを特徴とする耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法。
7. 請求項１記載の耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する地中構造物の耐震補強工法において、前記先端拡大部の枝鉄筋の拡開後の直径が５００〜８００ｍｍであることを特徴とする耐震補強用枝鉄筋座屈による先端部拡開アンカーを用いた地盤と接する構造物の耐震補強工法。

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