JP6198474B2 - アンカーの補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、アンカーの補強構造に関する。

土構造物は、地震により被災した場合でも比較的復旧が容易なことから、耐震補強はあまり行われていない。しかし、今後発生が予想される東海、東南海、南海地震などによって広域的な被害が発生した場合には、土構造物と言えども復旧にはかなりの時間を要することが懸念されている。

従来の対策で土構造物を補強する場合、限られた費用で施工可能な対策箇所は限られてしまう。また、道路や鉄道などの線状構造物では、高架橋や橋梁などとともにネットワークとしての耐震性向上が必要であり、できるだけ広範囲の対策を行うために、対策の費用対効果を向上させることが重要である。

土構造物の耐震補強の一つとしての斜面対策（補強法）は、大きく抑制工と抑止工に分けられる。抑制工は、地すべりの活動を活発化させる要因である地下水などを排水させるなど、移動土塊類の推進力を低減させるための自然条件を変化させる工法を言う。抑止工は、通常、恒久的な対策工事として地盤を定着させることを目的として施工されるものであって、杭工、シャフト工やアンカー工などがある。

これらの方法は、施工が大規模となる傾向があり、施設を供用しながらの補強法として適用するのは困難であった。また、抑止工の技術で補強効果を向上させるには、杭やシャフトやアンカーの対策間隔（設置間隔）を小さくしたり断面を拡大させたりするなど、部材や材料の数量を増す必要がある。数量の増加は費用の増加に繋がるため、必ずしも補強効果の向上が費用対効果の向上に連動するわけではない。

アンカー工の一つとしてグランドアンカーによる補強法がある（例えば特許文献１，２参照）。グランドアンカーによる補強は、施工時の占有面積が比較的小さいため、供用中の道路など既設斜面での施工が可能である。グランドアンカーの分類としては、定着地盤の支持方法により、「摩擦型」と「支圧型」およびこれらを組み合わせた「複合型」に分けられる。

「摩擦型」は、アンカー体（改良体）の周面と周辺地盤との摩擦もしくは付着によるアンカー力を確保するものであり、堅固な支持地盤に定着させる必要があり、地盤条件にもよるがアンカー長が非常に長くなる傾向があった。

「支圧型」は文字通り地盤中のアンカー体（改良体）の支圧効果によりアンカー力を期待するものであり、アンカー長を長くしなくても支圧効果を確保できる。「支圧型」は概念的にはよく知られているが、地盤を対象とした工法は確立されておらず、実績も殆んどなかった。これは、アンカー体の造成時において、地中にて撹拌翼を拡径させて地盤を撹拌することにより支圧部を形成する必要があり、実務に耐え得る拡径・撹拌の施工機械が確立されていなかったからである。

そこで、本発明者は、支圧部を備えたアンカー体を施工できる機械を開発した（例えば、特許文献３参照）。

特開２００９−７９４１５号公報 特開２０１１−２５６６０４号公報 特開２０１３−１４９３４号公報

支圧型アンカーにおいてアンカー力を向上させるには、基本的に支圧面積を大きくすればよい。支圧型アンカーでは、地盤物性に多少は依存するものの、支持地盤として充分な強度を有しない地盤においても、支圧面積を大きくすることにより相応のアンカー力を確保することは可能である。支圧面積を大きくするには、アンカー造成用の攪拌翼を長くする方法が考えられる。現状では、φ１２００ｍｍのアンカー体の施工が可能であるが、それ以上の径にするには、相応の回転トルクに耐え得る堅固な撹拌翼が必要となり、さらに削孔径の拡大が必要など、実用面で現実的ではない。

このような観点から、本発明は、支圧型アンカーにおいてアンカー力を向上できるアンカーの補強構造を提供することを課題とする。

このような課題を解決するための本発明は、アンカー頭部と引張部とアンカー体とを有するアンカーと、前記アンカー体の支圧面側に設けられた柱状の補強改良体とを備え、前記補強改良体は、互いに平行になるように二つ形成されており、前記引張部は、前記補強改良体の側部である一対の前記補強改良体の間を通過して前記補強改良体より奥に位置する前記アンカー体に接続されていることを特徴とするアンカーの補強構造である。このような構成によれば、見かけ上の支圧面は、アンカー頭部から見た補強改良体の投影面となるため支圧面積がアンカー体の支圧面と比較して大幅に大きくなる。これによってアンカー力が向上して補強効果が大きくなる。さらに、引張部の両側で補強改良体が配置されるので、アンカー体に作用する引張力を補強改良体でバランスよく支持できる。

請求項２に係る発明は、前記補強改良体の外周面は、前記アンカー体の支圧面と当接していることを特徴とする。このような構成によれば、アンカー体に作用する引張力を直接補強改良体に伝達することができる。

請求項３に係る発明は、前記補強改良体は、地中に埋設されており、前記アンカー体は、補強改良体の中間部に当接することを特徴とする

本発明によれば、アンカー力を向上させることができる。

本発明の第一実施形態に係るアンカーの補強構造を示した図であって、（ａ）は縦方向断面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は後面図である。 補強改良体を形成する状態を示した断面図である。 本発明の第一実施形態に係るアンカーの補強構造を形成する状態を示した図であって、（ａ）はアンカー体を形成するための撹拌装置の挿入工程を示した水平方向断面図、（ｂ）はアンカー体を形成する撹拌工程を示した水平方向断面図、（ｃ）はアンカー体が完成した状態を示した水平方向断面図である。 （ａ）は発明の第二実施形態に係るアンカーの補強構造を示した縦方向断面図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示した縦方向断面図である。

以下、本発明の第一実施形態に係るアンカーの補強構造を、添付した図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態に係るアンカーの補強構造は、新設される支圧型アンカーを補強する構造であって、支圧型アンカー１０と補強改良体２０とを備えて構成されている。支圧型アンカー１０は、法面１から地盤２の内部に向けて延在して形成されている。支圧型アンカー１０は、アンカー頭部１１と引張部１２とアンカー体１３とを有している。支圧型アンカー１０は、水平方向に近い傾斜角度で打設されている。

アンカー頭部１１は、法面１の表面に敷設されており、引張部１２を法面１に係止している。アンカー頭部１１には、引張部１２が接続されている。

引張部１２は、アンカー頭部１１とアンカー体１３とを連結するものである。引張部１２は、ＰＣ鋼より線やＰＣ鋼棒からなる線状のテンドンにて構成されている。引張部１２の基端部は、アンカー頭部１１に対して、くさびまたはナットなどの定着具によって固定されている。引張部１２の先端部は、アンカー体１３内に埋設されており、フリクションパッカー（布パッカー）を介してアンカー体１３に定着されている。引張部１２は、法面１の表面から想定すべり面３（図１の（ａ）参照）を貫通して、想定すべり面３よりも奥まで延在している。引張部１２は、補強改良体２０の側部を通過して、補強改良体２０より奥まで延在し、その先端部がアンカー体１３に接続されている。

アンカー体１３は、引張部１２からの引張力を地盤に伝達するための抵抗部材である。アンカー体１３は、想定すべり面３よりも奥に位置する地盤２内に形成されている。アンカー体１３は、円柱状を呈しており、アンカー頭部１１側の平面が支圧面１４を構成している。

補強改良体２０は、円柱状を呈し、アンカー体１３の延長線上に交差するように配置されている。補強改良体２０は、本実施形態では鉛直方向に延在しており、外周面の一部が、アンカー体１３の支圧面１４と当接している。補強改良体２０は、その長手方向の略中間部がアンカー体１３と当接するように配置されている。補強改良体２０は、引張部１２の左右両側に一つずつ（すなわち、一つのアンカー体１３に対して二つ）設けられている。つまり、一対の補強改良体２０，２０の間を引張部１２が通過している。補強改良体２０は、上端部が想定すべり面を横切るように配置されている。

次に、補強改良体２０を形成する手順を、図２を参照しながら説明する。補強改良体２０は、その形成予定位置上方の地上に設置した施工機４によって施工する。施工機４に設置した二重管スイベル２１を用いて送水しながら所定の深さまで削孔する。その後、インナーケーシング２１ａにエキステンションロッド（図示せず）を取り付け、インナーケーシング２１ａの先端に装着された拡径ビット２２をアウターケーシング２１ｂより突出させた後、インナーケーシング２１ａに圧力をかけて拡径ビット２２を拡径させる。そして、アウターケーシング２１ｂとインナーケーシング２１ａの間からセメントミルクを注入して地山と混合撹拌させる。混合撹拌は、拡径ビット２２を回転させながら上下移動させることで行う（図２の状態）。

補強改良体２０の造成が完了したなら、拡径ビット２２を改良体の上端まで引き上げた後、インナーケーシング２１ａ内の内圧を解放して拡径ビット２２を閉じ、二重管スイベル２１を施工機４から切り離す。これで補強改良体２０の形成が完了する。なお、補強改良体２０は、間隔をあけて互いに平行になるように二つ形成する。

次に、支圧型アンカー１０を形成する手順を説明する。図３の（ａ）に示すように、まず、二重管スイベル２１を用いて法面から一対の補強改良体２０，２０の間まで削孔する。次に、図３の（ｂ）に示すように、インナーケーシング２１ａの先端に装着された拡径ビット２２をアウターケーシング２１ｂより突出させる。その後、インナーケーシング２１ａに圧力をかけて拡径ビット２２を拡径させ、回転させながら軸方向に進退させて地山とセメントミルクを混合撹拌する。ここで、地山の撹拌は、先に形成している補強改良体２０の外周面に接する位置まで行う。

アンカー体１３の形成が完了したなら、インナーケーシング２１ａ内の内圧を解放して拡径ビット２２を閉じ、二重管スイベル２１を施工機４から切り離す。インナーケーシング２１ａと拡径ビット２２を回収した後、引張部１２となるテンドンの先端に設けたフリクションパッカー（布パッカー）を、アウターケーシング２１ｂを通してアンカー体１３の内部に挿入し、フリクションパッカーにグラウトを注入して膨らませる。所定量のグラウトを注入した後、外側のケーシング２１ｂを回収してアンカー体１３の形成が完了する（図３の（ｃ）参照）。

なお、本実施形態では、先に補強改良体２０，２０を形成した後に、支圧型アンカー１０を形成したが、これに限定されるものではなく、支圧型アンカーを先に形成した後に、補強改良体を形成してもよい。

以上のような構成のアンカーの補強構造によれば、アンカー体１３が補強改良体２０に当接していることによって、支圧型アンカー１０の見かけ上の支圧面は、アンカー頭部１１から見た補強改良体２０，２０の投影面となるため支圧面積がアンカー体１３の支圧面１４と比較して大幅に大きくなる。これによって補強効果が向上する。

また、補強を行うに際してアンカー体１３を大きくする必要はない。さらに、補強改良体２０の長さもそれ程長くなくて済むので、摩擦型アンカーと比較して、アンカー体１３と補強改良体２０を合わせた改良体の全長は短くて済む。したがって、施工費用の増加を抑制できるとともに、補強効果も大きくできる。また、支圧型アンカー１０一本当たりのアンカー力が大きくなったので、支圧型アンカー１０の設置本数を減らすことができる（隣り合う支圧型アンカー１０の間隔寸法を大きくできる）。以上のことより、補強対策の費用対効果を高くできるので、これまで復旧の容易性から行われてこなかった土構造物の補強が実施される機会が増えることに繋がる。

さらに、支圧型アンカー１０の設置本数の低減は、斜面およびその周辺での作業エリアが最小限となり施工上有利になるとともに、既設斜面の植生への影響を最小限に抑えられるなど、景観上のメリットも得られる。

また、一対の補強改良体２０，２０の間を引張部１２が通過していることによって、引張部１２の両側でアンカー体１３が補強改良体２０に当接することになる。これによって補強改良体２０がバランスよくアンカー体１３を係止することができる。

さらに、補強改良体２０は、支圧型アンカー１０のアンカー体１３を形成する施工機４を用いて形成できるので、別途の機械を準備する必要がなく、施工費用の上昇を抑制することができる。

次に、本発明の第二実施形態に係るアンカーの補強構造を説明する。かかるアンカーの補強構造は、図４の（ａ）に示すように、地盤２上に形成された盛土５を補強する構造として採用されている。盛土５の両側の法面１，１から支圧型アンカー１０，１０がそれぞれ設置されている。支圧型アンカー１０は、盛土５の中央部下方に向かって傾斜して形成されている。アンカー体１３の支圧面１４側には、補強改良体２０が形成されている。支圧型アンカー１０と補強改良体２０の構造は前記実施形態と同様である。このように、補強改良体２０を設けたことによって、支圧型アンカー１０一本当たりのアンカー力が大きくできたので、支圧型アンカーを地盤内でクロスさせることなく必要なアンカー力を確保することができる。

一方、図４の（ｂ）に示すように、支圧型アンカー１０をクロスさせた状態で、補強改良体２０を形成するようにしてもよい。このような構成によっても、支圧型アンカー１０一本当たりのアンカー力が大きくできるので、支圧型アンカー１０の設置本数を減らすことができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記実施形態では、支圧型アンカー１０を例にあげて、補強構造を説明したが、本発明に係るアンカーの補強構造は、支圧型アンカー１０以外の複合型アンカーにも適用可能である。複合型アンカーに適用した場合は、支圧面積を大きくできるので、アンカー力が向上する。

また、前記実施形態では、補強改良体２０は、鉛直方向に延在しているが、支圧型アンカー１０の軸方向に直交する方向に延在させてもよい。このようにすれば、アンカー頭部１１から見た補強改良体２０，２０の投影面である支圧面積をより一層大きくできる。

さらに、前記実施形態では、アンカー体１３の支圧面１４を補強改良体２０の外周面に当接させているが、隙間をあけて配置してもよい。このような構成によっても、アンカー体１３に作用する引張力は、支圧面１４から地盤を伝わって補強改良体２０に伝達されるので、支圧型アンカー１０の見かけ上の支圧面積を大きくすることができる。

また、前記実施形態では、二つの補強改良体２０が間をあけて形成されているが、二つの補強改良体を連接させてもよい。この場合、補強改良体同士の接続部分を掘削するように支圧型アンカーを形成すればよい。さらに、前記実施形態では、補強改良体２０を引張部１２の両側に一対形成しているが、これに限定されるものではなく、必要なアンカー力が確保できるのであれば、補強改良体２０を一つだけ設けてもよい。このようにすれば、施工手間および施工費用が低減できる。

前記実施形態では、アンカーの補強構造を新たに構築する場合を説明したが、既存のアンカーを補強することも可能である。具体的には、既存のアンカーが耐震基準の変更等で耐力不足となった場合に、既存のアンカー体の手前側に補強改良体を形成することで、支圧面積を大きくでき、これによって補強効果が向上する。

また、補強改良体を新設せずとも、既存杭（鋼管杭や地盤改良杭）を利用して、アンカーの補強構造を構築することもできる。既存杭の側部に引張部を通過させてアンカーを形成することで、既存杭が補強改良体の役目を果たすので、アンカー体の支圧面積を大きくでき、これによって補強効果が向上する。

１０ 支圧型アンカー
１１ アンカー頭部
１２ 引張部
１３ アンカー体
１４ 支圧面
２０ 補強改良体

Claims (3)

1. アンカー頭部と引張部とアンカー体とを有するアンカーと、前記アンカー体の支圧面側に設けられた柱状の補強改良体とを備え、
   前記補強改良体は、互いに平行になるように二つ形成されており、
   前記引張部は、前記補強改良体の側部である一対の前記補強改良体の間を通過して前記補強改良体より奥に位置する前記アンカー体に接続されている
   ことを特徴とするアンカーの補強構造。
2. 前記補強改良体の外周面は、前記アンカー体の支圧面と当接している
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンカーの補強構造。
3. 前記補強改良体は、地中に埋設されており、
   前記アンカー体は、補強改良体の中間部に当接する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンカーの補強構造。

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