JP5468818B2 - グラウンドアンカーおよびその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、引張材を緊張してコンクリート構造物や地盤を補強するアンカー構造体を構築する際のグラウンドアンカー及びその施工手順に関するものであり、特に、アンカー構造体をメンテナンスフリーに構築し、コンクリート構造物や地盤を恒久的に補強する場合に関するものである。

既設構造物の補強を行う場合、構造物に作用する外力によって起こる構造物の転倒や滑動等を防止するため、グラウンドアンカーを打設して構造物を地盤に固定する。構造物と地盤との間に構築されるグラウンドアンカーは、グラウンドアンカーの先端を定着地盤に定着させ、グラウンドアンカーに緊張力を付与した状態でグラウンドアンカーの上端を構造物に定着させることで、グラウンドアンカーに上記転倒や滑動に抵抗する力を構造物に与え、構造物を安定させることが行われている。

下記非特許文献１は前記のような構造物に対して永久アンカーとしてのグラウンドアンカーにより耐震性能を付与する場合の建築基準法で定められた設計、施工の指針であり、施工者は永久アンカーの設計をし、構造物の設計をした後に、指定の検査機関に対して建築確認の申請をし、建築確認を受けた後に永久アンカーの施工、及び構造物の施工を行っている。
建築地盤アンカー設計施工指針・同解説、２００１年１月２０日、第２版第１刷、発行所；日本建築学会

コンクリート構造物をグラウンドアンカーで補強する場合、この定着構造は、下記特許文献１にも示すように、補強するコンクリート構造物の地上側端面に受圧構造物の配置し、その上に支圧板を配置し、その上に定着具を配置する。
特開２００８−２５５６１５号公報

この特許文献１によれば、図６に示すように、地盤２５の上部に構造体（例えば、基礎２０を介して支持される建物等の構造物（図示せず）を耐震補強するのに有効なものであって、グラウンドアンカーによる永久アンカー１として、内外周面に凹凸を有する合成樹脂製のシース管２と、シース管２内に挿入される複数本の鋼線３（例えば、ＰＣ鋼より線）と、鋼線３の上端部に装着される定着具４と、シース管２の先端部及び上端部の内周側に装着される止水材（図示せず）と、シース管２内に挿入されるインナーグラウト注入管（図示せず）及びアウターグラウト注入管（図示せず）とを備えたものを使用している。

基礎２０を貫通して地盤２５のアンカーの定着地盤（図示せず）に達する所定の直径、深さの孔２１を複数箇所に設け、各孔２１内に予め組み立てておいた永久アンカー１を挿入し、永久アンカー１のシース管２及び各鋼線３の先端を定着地盤内に到達させ、シース管２及び各鋼線３の上端を構造物の基礎２０よりも上方に突出させる。

注入装置からインナーグラウト注入管を介してシース管２内にグラウト材を注入し、シース管２の内周側の下端部の止水材と上端部の止水材との間にグラウト材１５を充填する。

注入装置からアウターグラウト注入管を介して孔２１の底部にグラウト材１５を注入し、このグラウト材１５を孔２１の底部からシース管２の外周面側に回り込ませ、シース管２の外周面と孔２１の内周面との間に充填する。

このようにして、シース管２の内周側及び外周側にグラウト材１５を充填することにより、シース管２の外周面がグラウト材１５を介して孔２１の内周面に定着され、複数本の鋼線３がグラウト材１５を介してアンカーの定着地盤に定着されることになる。

シース管２の内外周面にグラウト材１５を充填した後、シース管２の上端部外周面に止水材１９を設け、この止水材１９の上部に防錆油１６を充填し、複数の鋼線３の基礎２０から上方に突出している部分に定着具４を取り付ける。

ジャッキの操作によって鋼線３に緊張力を付与し、この状態で鋼線３の上端を定着具４を介して基礎２０に頭部定着させる。

より詳細には、定着具４は、各鋼線３を挿通させる孔５ａが複数箇所に設けられる板状の支圧板５と、支圧板５の各孔５ａ内に係合されるクサビ状の係止爪７と、支圧板５の上部に装着されるキャップ８とを備えており、支圧板５が基礎２０の上面に載置される。そして、ジャッキにより各鋼線３に緊張力を付与し、この状態で各鋼線３の上端を係止爪７により支圧板５の各孔５ａに係止させることで、各鋼線３の上端が支圧板５を介して基礎２０に頭部定着される。

支圧板５の上部にキャップ８を取り付け、このキャップ８により複数本の鋼線３の上端部を被包し、キャップ８内に防錆油１６を充填する。そして、必要に応じて、定着具４全体が埋設されるように基礎２０の上部に保護コンクリート１８を打設する。

このように従来から行われているアンカーの定着方法では、次のような問題点がある。緊張側で定着するためのアンカープレート、ナット又はくさび等、精密な加工を施した部材が数多く必要となる。

そして、アンカーを永久構造として用いる場合には、緊張側定着部及び緊張材の防食を施す必要があり、アンカーキャップ８、キャップを固定するためのキャップナット、キャップ内に充填する充填材等が必要となる。このため、工事費用が高くなるという問題がある。

また、防錆処理が困難なアンカーヘッドがあることで、アンカーの長寿命化が難しいので、それを回避する構造を考えねばならない。

さらに、前記緊張側の定着部が壁体等の構造物又はコンクリートブロックから突出し、構造物付近の空間の利用に支障を生じることがある。例えば、地盤掘削の際の山留め壁の安定を図るためにグラウンドアンカーを用いた場合では、掘削した孔内にアンカーの緊張側定着部が突出しており、孔内が狭い場合には、邪魔になることがある。工事用機械の動作によって緊張側定着部が損傷することもある。一方、斜面の安定のためにグラウンドアンカーを用いた場合にも、落石等によって緊張側定着部が損傷することもある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、緊張力の非常に大きな引張材を定着するにあたっても、構造物への応力集中を避けることができるとともに、アンカー頭部の防錆処理を簡易に行うことができるグラウンドアンカーおよびその施工方法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、グラウンドアンカーとしては、アンカー緊張力を保持する機構として、定着地盤に定着した定着長部からの引張反力を、緊張力を保持した状態で自由長をグラウトして構造物に付着させた頭部側定着長部での範囲で持たせ自由長部を持たないものであり、既往のアンカー構造において自由長としていた箇所を構造物の引張材の貫通・固定部をもって頭部側定着長部とし、この部分で引張材の緊張力を受け、それを構造物や地盤への補強力とし、地盤での定着長部からの力の伝達と、頭部側定着長部であるアンカー頭部からの力の伝達とが地表である弱面で作用・反作用として釣り合うものとしたことを要旨とするものである。

グラウンドアンカーの施工方法としては、第１に、アンカー緊張力を保持する機構として、定着地盤に定着した定着長部からの引張反力を、緊張力を保持した状態で自由長をグラウトして構造物に付着させた頭部側定着長部での範囲で持たせ自由長部を持たないものであり、既往のアンカー構造において自由長としていた箇所を構造物の引張材の貫通・固定部をもって頭部側定着長部とし、この部分で引張材の緊張力を受け、それを構造物や地盤への補強力とし、地盤での定着長部からの力の伝達と、頭部側定着長部であるアンカー頭部からの力の伝達とが地表である弱面で作用・反作用として釣り合うものとしたグラウンドアンカーについて、構造物より突出した余分な引張材を切断し、簡易な防錆処理として対処できるようにしたこと、第２に、前記のグラウンドアンカーのアンカー定着構造を形成するために行う、引張材の緊張力を保持した状態でグラウトを孔内に注入し、頭部側定着長部を造成し、グラウト硬化後に緊張力保持機構を撤去することを要旨とするものである。

本発明によれば、コンクリート構造物や地盤へのアンカー力の応力集中を避けるため、緊張力を保持する定着具の使用に換え、既往のアンカー構造において自由長としていた箇所（範囲）を頭部側定着部とし、頭部側定着部長にわたって引張材の緊張力を受け、それをコンクリート構造物や地盤への補強力とする。

また、緊張力の保持は、頭部側定着長の摩擦によって保持されるため、定着具、くさび、支圧板、受圧構造物が不要となる。このことから、防錆処理が困難であったアンカー頭部を省略することにより、防錆不要となり、アンカーの防錆処理に関する問題を解決することができる。

以上述べたように本発明のグラウンドアンカーおよびその施工方法は、緊張力の非常に大きな引張材を定着するにあたっても、構造物への応力集中を避けることができるとともに、アンカー頭部の防錆 処理を簡易に行うことができるものである。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のグラウンドアンカーおよびその施工方法で、地盤上に建設された重力式コンクリートダムの構造物をＰＣ鋼より線を引張材とするアンカーにより、構造物の滑動や転倒に対する補強を実施する場合の説明図である。また、図２〜図４は定着法の概略を示す縦断正面図である。

本発明の施工方法としては、通常のアンカー施工と同様に、引張材を挿入する孔を設け、その中に引張材を挿入する。その後、定着長のみにグラウトを注入し、地盤と引張材を付着させ、定着長部とする。

定着長部の硬化が終えたところで、引張材を頭部側から引張装置によって緊張し、所定の緊張力を引張材に導入する。

引張装置によって引張材に緊張力を導入している間に、グラウトを注入し、構造物と引張材を付着させ、頭部側定着長部とする。

頭部側定着長部の硬化が終えたところで、引張装置を撤去し、構造物から突出している余分な引張材を切断し、引張材端部の防錆処理を行い完成とする。

本発明は、コンクリート構造体に引張材を全面定着することで、緊張力の伝達を分散させ、コンクリート構造物への応力集中を避けるものである。

また、頭部定着構造を省略することでその部位の防錆処理の必要性を省略し、アンカー構造物体の長寿命化を図るものである。

用いる引張材は、ナットを用いるＰＣ鋼棒や多重ＰＣ鋼より線、連続繊維補強材などでも良い。また、用いる引張材は、防錆機能を向上させるために樹脂塗装やメッキ加工されたもの、腐食に強い連続繊維補強材などでも良い。

さらに、頭部側定着長部の造成にあたり、グラウトが硬化するまでの間、引張材の緊張力を保持する方法としては、油圧ジャッキによる方法や、いったん仮の定着具及びくさびを用いて保持する方法が考えられる。ただし、これらはあくまでも一時的な引張材の緊張力を保持するための機構である。

コンクリートダム２６の天端から引張材２７を挿入するための孔２８を削孔して設ける。なお、削孔方向、削孔位置については、補強の目的、メカニズムによって違った方法をとることができる。

孔２８は、コンクリートダム２６を貫き、必要な定着長及び余裕長を足した長さだけ地盤２９まで削孔される。

孔２８内には、緊張材２７を挿通し、地表面側には緊張装置を取り付ける長さ分だけ余長を確保しておく。

まず、図２に示すように、定着長部３０に１次グラウト注入ホース３２を使って１次グラウト３１ａを注入し、定着長部３０を造成する。定着長部３０におけるＰＣ鋼より線による緊張材（引張材）２７はグラウトと付着させるため、シース管は設けられていない。図２において、２６′は図１のコンクリートダム２６に相当するコンクリート構造物を示す。

グラウトの注入は、緊張力を与えた時にグラウトする領域と施工段階を分けるために緊張材２７（ＰＣ鋼より線）に取り付けられた止水具（パッカー）３３を膨張させ、限定して定着長部３０にグラウトが実施できるようにする。

グラウトの注入方法には、アンカー挿入後に注入パイプを使って注入する方法（注入パイプ方式）と、先にグラウトを注入しておき、そこにアンカー体を挿入する方法（どぶ漬け方式）がある。本発明方式においては、注入パイプ方式を採用する。

定着長部３０のグラウトが硬化した後、地表面から緊張材２７を緊張装置により所定の荷重まで緊張する。

緊張装置により緊張力を保持している間に２次グラウト注入ホース３４から２次グラウト３１ｂを注入する。

先にグラウトを行った後に緊張力を与える方法もあるが、前者の施工方法のほうが望ましい。緊張装置は、２次グラウト３１ｂが硬化するまで緊張力を保持しておく。

緊張装置は、図３に示すように油圧ジャッキ３５を用いても良い。また、仮設的にくさび３７を用いる定着具３６、支圧板３８を用いてもよい。この時、仮設的に用いる定着具３６、支圧板３８は、油圧ジャッキ３５を用いることなく定着具３６が外せるような機構を備える。

緊張材（引張材）２７は、いずれの場所においてもグラウトと付着するようシース管を設けない構造とする。緊張材（引張材）２７は、防食機能を高めるために合成樹脂を付着させたものや、防錆機能が高い連続繊維補強材を用いても良い。

緊張材（引張材）２７は、防食機能を高めるためにシース管３９の中に納めても良い。この場合のシース管３９は、自由長を確保するものではなく、シース管３９の内部にもグラウトを行う。この場合、シース管３９の内側と外側にグラウトを行うための方法が必要である。

緊張材（引張材）２７は、グラウトとの付着力を増強させるためのグリップを所定の間隔で設置しても良い。

図４に示すように、２次グラウト３１ｂが硬化した後、緊張装置を解放し、撤去する。地表面から突出している緊張材（引張材）２７であるＰＣ鋼より線を切断する。切断面を防錆処理し、完成とする。

このようにして、本発明のグラウンドアンカーは、既往のアンカー構造において自由長としていた箇所（範囲）をコンクリート構造物であるコンクリートダム２６の緊張材（引張材）２７の貫通・固定部をもって頭部側定着長部４０とし、この部分で緊張材（引張材）２７の緊張力を受け、それをコンクリートダム２６や地盤２９への補強力とする。

地盤２９での定着長部３０からの力の伝達と、頭部側定着長部４０であるアンカー頭部からの力の伝達とが地表である弱面４１で作用・反作用として釣り合うものである。

図５は既往アンカー工法によるコンクリートダムの補強例であり、シース管４２による自由長部４３を有し、支圧板４４によるアンカー頭部からの力の伝達をもって地盤２９での定着長部３０からの力の伝達と弱面４１で作用・反作用として釣り合うようにしている。

本発明はこのように自由長部４３を持たないところが特徴であり、緊張力の保持は、頭部側定着長の摩擦によって保持されるため、定着具、くさび、支圧板、受圧構造物が不要となる。このことから、防錆処理が困難であったアンカー頭部を省略することにより、防錆不要となり、アンカーの防錆処理に関する問題を解決することができる。

以上述べたように本発明の本発明のグラウンドアンカーおよびその施工方法は、応力集中を避ける必要があるコンクリート構造物をアンカーで補強する際の定着方法、既往アンカー構造におけるアンカー頭部の防錆処理の不確実性を排除し、恒久的な防錆処理を実施する際の定着方法として好適に利用することができるもので、斜面防災においては、頭部定着長において有効な付着力が期待できる岩盤地すべりなどに用いることができる。

また、対象は、自由長が定着できるコンクリートダム、コンクリート防波堤、橋台、接岸ブロック、基礎、岩盤地すべり、岩盤斜面など多岐に渡る。

また、引張材（ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、多重ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒、連続繊維補強材など）を定着具に定着する構造として、くさびと定着具を用いる方法や、マンションとナットを用いる方法、くさびと定着具及びナットを用いる方法があるが、本発明はこれらの定着構造をもつ引張材においても適用可能なものである。

本発明のグラウンドアンカーおよびその施工方法で、コンクリートダムの場合の説明図である。 本発明のグラウンドアンカーの施工方法で、前工程を示す縦断正面図である。 本発明のグラウンドアンカーの施工方法で、後工程を示す縦断正面図である。 本発明のグラウンドアンカーの施工方法で、完成状態を示す縦断正面図である。 従来例で、コンクリートダムの場合の説明図である。 従来例を示す縦断正面図である。

１…永久アンカー ２… シース管
３…鋼線 ４…定着具
５…支圧板 ５ａ…孔
６…補強板 ７…係止爪
８…キャップ １０…管部材
１１…本体部 １１ａ… 孔
１２…フランジ部 １５…グラウト材
１６…防錆油 １８…保護コンクリート
１９…止水材 ２０…構造体（基礎）
２１…孔 ２５…地盤
２６…コンクリートダム ２６′…コンクリート構造物
２７…引張材
２８…孔 ２９…地盤
３０…定着長部 ３１ａ…１次グラウト
３１ｂ…２次グラウト ３２…１次グラウト注入ホース
３３…止水具（パッカー） ３４…２次グラウト注入ホース
３５…油圧ジャッキ ３６…定着具
３７…くさび ３８…支圧板
４０…頭部側定着長部 ４１…弱面
４２…シース管 ４３…自由長部
４４…支圧板

Claims (3)

1. アンカー緊張力を保持する機構として、定着地盤に定着した定着長部からの引張反力を、緊張力を保持した状態で自由長をグラウトして構造物に付着させた頭部側定着長部での範囲で持たせ自由長部を持たないものであり、既往のアンカー構造において自由長としていた箇所を構造物の引張材の貫通・固定部をもって頭部側定着長部とし、この部分で引張材の緊張力を受け、それを構造物や地盤への補強力とし、地盤での定着長部からの力の伝達と、頭部側定着長部であるアンカー頭部からの力の伝達とが地表である弱面で作用・反作用として釣り合うものとしたことを特徴とするグラウンドアンカー。
2. アンカー緊張力を保持する機構として、定着地盤に定着した定着長部からの引張反力を、緊張力を保持した状態で自由長をグラウトして構造物に付着させた頭部側定着長部での範囲で持たせ自由長部を持たないものであり、既往のアンカー構造において自由長としていた箇所を構造物の引張材の貫通・固定部をもって頭部側定着長部とし、この部分で引張材の緊張力を受け、それを構造物や地盤への補強力とし、地盤での定着長部からの力の伝達と、頭部側定着長部であるアンカー頭部からの力の伝達とが地表である弱面で作用・反作用として釣り合うものとしたグラウンドアンカーについて、構造物より突出した余分な引張材を切断し、簡易な防錆処理として対処できるようにしたことを特徴とするグラウンドアンカーの施工方法。
3. 前記のグラウンドアンカーのアンカー定着構造を形成するために行う、引張材の緊張力を保持した状態でグラウトを孔内に注入し、頭部側定着長部を造成し、グラウト硬化後に緊張力保持機構を撤去する請求項２記載のグラウンドアンカーの施工方法。

Images