JP6243648B2

JP6243648B2 - 地盤アンカーの施工方法

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Publication number: JP6243648B2
Application number: JP2013157409A
Authority: JP
Inventors: 利弘森; 庸夫新井
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: JP2015028242A

Description

本発明は、地震時や暴風時等における建物基礎の浮上り防止用、地下水による建物基礎の浮上り防止用等に使用される地盤アンカーの施工方法に関する。

従来、地震時や暴風時等における建物基礎の浮上り防止用、地下水による建物基礎の浮上り防止用、塔状建物の転倒防止用等に使用される地盤アンカーを地盤に固定するための地盤アンカーの施工方法が知られている（特許文献１など参照）。
地盤アンカーの施工方法は、下端側に削孔ビットが取付けられたケーシングを用い、地盤に水を供給しながら削孔ビットで地盤を削孔して地盤に孔を形成し、当該削孔された孔内に設置された地盤アンカーと孔壁との間に注入された注入材と孔壁との摩擦力によって地盤アンカーを地盤に定着させる。
地盤アンカーの施工方法として、例えば、地盤に削孔された孔内にセメントミルクやモルタル等の注入材を注入した後、当該孔内に地盤アンカーを挿入する方法（以下、方法Ａと言う）や、地盤に削孔された孔内に地盤アンカーを挿入した後に、当該孔内に注入材を注入する方法（以下、方法Ｂと言う）等がある。

特開２０１０−１４４４６７号公報

しかしながら、上述した方法Ａでは、孔内に注入材を注入して孔内の水を全て注入材に置換した後に当該孔内の注入材中に地盤アンカーを挿入するが、注入材の比重が水に比べて大きいため、孔内の水中に地盤アンカーを挿入する場合と比べて地盤アンカーの孔内への挿入抵抗が大きくなることから、地盤アンカーの高止まり（地盤アンカーの下端が所望とする孔底側の位置まで到達していない状態となること）などの不具合を生じる虞がある。
また、上述した方法Ｂでは、孔内の水中に地盤アンカーが設置された状態で孔内に注入材を注入するので、方法Ａと比べて、地盤アンカーの孔内への挿入抵抗が小さくなり、地盤アンカーの高止まりなどの不具合を生じる虞は少なくなる。しかしながら、方法Ｂでは、削孔の際に水中に浮遊したスライムが孔底に沈降して、孔内に設置された地盤アンカーの周囲に堆積し、孔内に設置された地盤アンカーの下端側の周囲の任意の箇所から注入管を介して孔底側に注入材を注入した場合、地盤アンカーが障害となって地盤アンカーの下端側の周囲の前記任意の箇所から離れた箇所においてはスライムが注入材と置換されずに残ってしまうことがあり、特に、地盤アンカーの定着長部の回りにスライムが残ってしまう場合、地盤アンカーの引抜き耐力が低下するといった課題があった。
そこで、本発明は、地盤アンカーの孔内への挿入抵抗を小さくできるとともに、地盤アンカーの引抜き耐力低下を防止できる地盤アンカーの施工方法を提供するものである。

本発明に係る地盤アンカーの施工方法によれば、削孔手段及び液体を用いて地盤に地盤アンカー挿入用の孔を形成する削孔ステップと、削孔された孔内に注入材を注入する第１の注入材注入ステップと、第１の注入材注入ステップ終了後に孔内に地盤アンカーを挿入する地盤アンカー挿入ステップと、孔内に地盤アンカーが挿入された後に当該孔内の液体が全て注入材に置換されるまで孔内に注入材を注入する第２の注入材注入ステップとを備え、第１の注入材注入ステップにおいては、地盤アンカー挿入ステップにおいて孔内に地盤アンカーを挿入して地盤アンカーの下端を孔底に接触させた場合に孔内の液体中で浮遊するスライムを地盤アンカーの定着長部の上端位置よりも上方に移動させるために必要な量の注入材として、地盤アンカーの下端を孔底に接触させた状態における地盤アンカーの定着長部の上端位置に相当する孔内高さ位置と孔底との間の孔内下端側部分の容積から地盤アンカーの下端と地盤アンカーの定着長部の上端位置との間の地盤アンカー下端側部分の体積を引いた量の１．１倍〜１．２倍の量の注入材を孔内に注入したので、当該孔内の液体が全て注入材に置換された後に地盤アンカーを孔内に挿入する場合と比べて挿入抵抗を小さくできるとともに、孔内に地盤アンカーを挿入して地盤アンカーの下端を孔底に接触させた場合に孔内の液体中で浮遊するスライムを地盤アンカーの定着長部の上端位置よりも上方に移動させることができるので、地盤アンカーの定着長部の回りにスライムが残りにくくなり、地盤アンカーの引抜き耐力低下を防止できる。
地盤アンカー挿入ステップにおいては、第１の注入材注入ステップにおいて孔内に注入材を注入するために用いた注入管を除去した後に、地盤アンカーを孔内に挿入したので、地盤アンカーの挿入作業をスムーズに行える。

地盤アンカーの施工方法を示す図。施工後の地盤アンカーの一例を示す断面図。

地盤アンカー１の施工方法は、図１に示すように、孔壁崩落防止のための円筒形状のケーシング２と当該ケーシング２の下端側に設けられた削孔ビット３とを備えた削孔体４を用いて地盤アンカー１を挿入するための孔５を地盤１０に形成する削孔ステップＡと、孔５を削孔した後に孔５内に残置されたケーシング２の円筒内側（以下、ケーシング孔６という）に注入材７を注入する第１の注入材注入ステップＢと、第１の注入材注入ステップＢの終了後にケーシング孔６に地盤アンカー１を挿入する地盤アンカー挿入ステップＣと、ケーシング孔６に地盤アンカー１が挿入された後に当該地盤アンカー１の外周面とケーシング孔６の内周面との間に注入材７を注入する第２の注入材注入ステップＤと、地盤アンカー定着ステップＥとを備える。

削孔ステップＡでは、図１（ａ）に示すように、削孔体４を削孔機８に取付けて構成された削孔手段を用いて、ケーシング２の円筒の上端開口からケーシング２内経由で地盤１０に図外の液体としての水（削孔水）を供給しながら、ケーシング２の円筒の中心軸線２Ｃを回転中心として当該削孔体４を回転させることによって、削孔ビット３が地盤１０を削孔して支持層まで到達する孔５が形成される。尚、削孔ビット３は、当該ケーシング２の円筒の下端に設けられた外周側環状削孔ビット３ａと当該外周側環状削孔ビット３ａの内側に配置されて図外のロッドの下端に設けられた内側削孔ビット３ｂとを備えて構成され、ケーシング２及びロッドの両方を回転させることによって外周側環状削孔ビット３ａ及び内側削孔ビット３ｂが地盤１０を削孔して支持層まで到達する孔５が形成される。そして、孔５を削孔後、ロッド及び内側削孔ビット３ｂを孔５内より引抜いてから孔５内に残置されたケーシング２のケーシング孔６内に注入材７を注入する第１の注入材注入ステップＢを行う。また、ケーシング２の外径は、例えば、１３５ｍｍ〜２２５ｍｍ程度である。

第１の注入材注入ステップＢでは、図１（ｂ）に示すように、削孔ステップＡにより形成された孔５内に残置されたケーシング２のケーシング孔６に注入ホース等の注入管９Ａを挿入し、注入管９Ａの下端開口を孔５の孔底５ａ付近まで到達させた後、注入管９Ａ経由でセメントミルクやモルタル等の注入材７をケーシング孔６の水中に注入する。

第１の注入材注入ステップＢにおいては、地盤アンカー挿入ステップＣにおいてケーシング孔６内に地盤アンカー１を挿入して地盤アンカー１の下端１ａを孔底５ａに接触させた場合にケーシング孔６内の水中で浮遊するスライムを地盤アンカー１の定着長部１０１の上端位置４０ｔよりも上方に移動させるために必要な量の注入材７をケーシング孔６内に注入する。
即ち、第１の注入材注入ステップＢにおいては、ケーシング孔６内の水が全て注入材７に置換されるまでケーシング孔６内に注入材７を注入するのではなく、図１（ｃ）に示すように、地盤アンカー挿入ステップＣにおいてケーシング孔６内に地盤アンカー１を挿入して地盤アンカー１の下端１ａを孔底５ａに接触させた場合に、ケーシング孔６内に注入されて水と置換される注入材７の上端位置Ｔが地盤アンカー１の定着長部１０１の上端位置４０ｔよりも若干上方に位置される量だけ注入材７を注入すれば良いので、ケーシング孔６内の水を全て当該水よりも比重の大きい注入材７に置換した後に当該注入材７中に地盤アンカー１を挿入する場合と比べて、地盤アンカー１のケーシング孔６内への挿入抵抗を小さくできる。さらに、ケーシング孔６内の水中で浮遊するスライムは比重が小さく地盤アンカー１の定着長部１０１の上端位置４０ｔよりも上方に移動するので、地盤アンカー１の定着長部１０１の回りにスライムが残ってしまうことを防止でき、地盤アンカー１の引抜き耐力の低下を防止できるようになる。
尚、スライムとは、地盤削孔によりケーシング孔６内に残った削孔水に混じった土（堀屑）を言う。

第１の注入材注入ステップＢでの注入材７の注入量Ｘは、例えば、以下のように定義される量Ａから量Ｂを引いた量Ｃの１．１倍〜１．２倍の量とする。
・量Ａは、地盤アンカー１の下端１ａを孔５の孔底５ａに接触させた状態における地盤アンカー１の定着長部１０１の上端位置４０ｔに相当するケーシング孔内高さ位置と孔底５ａとの間のケーシング孔内下側部分の容積。
・量Ｂは、地盤アンカー１の下端１ａと地盤アンカー１の定着長部１０１の上端位置４０ｔとの間の地盤アンカー下側部分の体積。

このように、削孔ステップＡの終了後に第１の注入材注入ステップＢを行うようにすれば、孔５内に残置されたケーシング孔６内に、孔５の削孔後直ちに注入材７を注入できるので、孔底５ａに沈降するスライムの量を少なくできるとともに水中に浮遊するスライムを注入材７で地盤アンカー１の定着長部１０１の上端位置４０ｔよりも上方に追いやることができるようになり、地盤アンカー挿入ステップＣでケーシング孔６内に挿入された地盤アンカー１の定着長部１０１の周囲にスライムが残りにくくなるので、地盤アンカー１の引抜き耐力が低下してしまうことを防止できる。

第１の注入材注入ステップＢにおいて、注入材７を注入量Ｃ＝量Ａ−量Ｂだけケーシング孔６に注入した後に、地盤アンカー挿入ステップＣで地盤アンカー１の下端１ａが孔底５ａに接触するように地盤アンカー１をケーシング孔６に挿入して設置した場合、ケーシング孔６内で水と置換された注入材７の上端位置Ｔとケーシング孔６に挿入されて設置された地盤アンカー１の定着長部１０１の上端位置４０ｔとが一致することが想定される。しかしながら、この場合、ケーシング孔６に挿入されて設置された地盤アンカー１の定着長部１０１の上端部の周囲にスライムが残る可能性があり、地盤アンカー１による所望の引抜き耐力が得られない可能性がある。

そこで、実施形態では、第１の注入材注入ステップＢにおいて注入材７をケーシング孔６に注入した後に、地盤アンカー挿入ステップＣで地盤アンカー１の下端１ａが孔底５ａに接触するように地盤アンカー１をケーシング孔６に挿入して設置した場合に、ケーシング孔６内で水と置換された注入材７の上端位置Ｔがケーシング孔６に挿入されて設置された地盤アンカー１の定着長部１０１の上端位置４０ｔよりも上方に位置して、スライムが定着長部１０１の上端位置４０ｔと注入材７の上端位置Ｔとの間に浮遊するように、第１の注入材注入ステップＢにおいて、注入材７を注入量Ｘ＝１．１Ｃ〜１．２Ｃだけケーシング孔６の孔底５ａ側に注入するようにした。
従って、実施形態では、ケーシング孔６に挿入されて設置された地盤アンカー１の定着長部１０１の周囲にスライムを残さないようにすることが可能となり、所望の引抜き耐力が得られるように地盤アンカー１を地盤１０に設置することが可能となる。

地盤アンカー挿入ステップＣでは、注入管９Ａをケーシング内側孔内から撤去した後に、図１（ｃ）に示すように、地盤アンカー１を下端１ａ側（下端（先端）支圧部１００（図２参照）側）からケーシング孔６の内側に挿入し、地盤アンカー１の下端１ａを孔底５ａに接触させるようにして地盤アンカー１をケーシング孔６に設置する。
このように、注入管９Ａをケーシング孔６内から撤去し後に地盤アンカー１をケーシング孔６に挿入すれば、ケーシング孔６に地盤アンカー１を挿入する際の障害物が無くなるので、地盤アンカー１の挿入作業をスムーズに行える。

第２の注入材注入ステップＤでは、図１（ｄ）に示すように、ケーシング孔６に挿入された地盤アンカー１の外周面とケーシング孔６の内周面との間に注入材７を注入する。即ち、ケーシング孔６内の水が全て注入材７に置換されるまでケーシング孔６内に注入材７を注入する。
尚、第２の注入材注入ステップＤにおける注入材注入作業は、注入材７を注入するための注入ホース等の注入管９Ｂを地盤アンカー１の側面に取付けて注入管９Ｂと地盤アンカー１とを一緒にケーシング孔６に挿入した後に注入材７を当該注入管９Ｂを介してケーシング孔６内に注入したり、あるいは、地盤アンカー１をケーシング孔６に挿入した後に注入管９Ｂをケーシング孔６に挿入して注入材７を当該注入管９Ｂを介してケーシング孔６内に注入したり、あるいは、地盤アンカー１の後述する下端（先端）部キャップ６１の周面や耐荷体４０の周面に地盤アンカー１の内側と外側とに貫通する図外の注入口を備えた地盤アンカー１を用いて地盤アンカー１の内側に注入材７を注入することで当該注入口を介して注入材７をケーシング孔６内に注入すればよい。
また、注入管９Ｂとしては、ケーシング孔６への地盤アンカー１の挿入作業性や注入管９Ｂの挿入作業性を良くするために断面扁平形状の注入ホースを用いることが好ましい。

地盤アンカー定着ステップＥは、地盤アンカー加圧注入ステップと地盤アンカー緊張定着ステップとを備える。
地盤アンカー加圧注入ステップでは、下端１ａが孔５の孔底５ａに接触するように孔５内に設置されている地盤アンカー１の定着長部１０１の上端位置４０ｔの位置までケーシング２の下端が位置されるようにケーシング２を引き上げた後に、ケーシング２の上端開口を図外のキャップ（蓋）で塞いで当該キャップに設けられた注入孔に図外の注入管を通し、当該注入管を介して注入材７を加圧注入して注入材７を地盤１０に浸透させることで、注入材７と孔５の内壁との接触面の摩擦力、即ち、注入材７と地盤１０との接触面の摩擦力を維持させ、さらに、ケーシング２を孔５内から引抜いた後、孔５の上端まで注入材７を追加注入する。
地盤アンカー緊張定着ステップでは、孔５の上端まで注入材７を注入した後、注入材７が所定の強度に達するのを待ってから（例えば、孔５の上端まで注入材７を注入した後、７日〜２８日程度経過するのを待ってから）、孔５の上端開口より上方に突出する地盤アンカー１の頭部の周囲に建物の基礎を構築して当該建物の基礎に地盤アンカー１の頭部を固定する。例えば、予め決められた引張力で引張材としてのＰＣ鋼撚り線２０を引っ張ってからＰＣ鋼撚り線２０の上端部を後述する上端部固定装置３３で固定することで、ＰＣ鋼撚り線２０による引き抜き荷重が、後述する下端側支圧板３０Ａ、耐荷体４０、注入材７を介して地盤１０に伝達され、注入材７と地盤１０との摩擦力によって地盤アンカー１が地盤１０に定着される。

図２を参照し、地盤アンカー１の一例を説明する。
図２に示す地盤アンカー１は、引張材としての複数のＰＣ鋼撚り線２０と、複数のＰＣ鋼撚り線２０の下端部に設けられた下端側支圧板３０Ａと、複数のＰＣ鋼撚り線２０の上端部に設けられた上端側支圧板３０Ｂと、下端側支圧板３０ＡのＰＣ鋼撚り線２０による引き抜き側（上面３１側）と接触する耐荷体４０とを備え、耐荷体４０の外周面が凹凸面４１に形成され、ＰＣ鋼撚り線２０による引き抜き荷重が耐荷体４０の凹凸面４１、注入材７、孔５の壁面を介して地盤１０に伝達されることによって地盤１０に定着される構成のアンカーである。
下端側支圧板３０Ａの上面３１側の外周面である上端部と耐荷体４０の円筒の下端部とが連結される。耐荷体４０の円筒の上端部と円筒状のシース体５０の円筒の下端部とが連結される。シース体５０の円筒の上端部と上端側支圧板３０Ｂの下面３２とが連結される。上端側支圧板３０Ｂは、地盤表面４２上に打設形成された基礎コンクリート１９上に設置される。尚、上述した各連結は、円板や円筒の外周面あるいは内周面に円板や円筒の中心軸に沿って螺旋状に形成されたねじ部同士のねじ結合や、円板や円筒の外周面と内周面との嵌合とねじ止め、あるいは、溶接などで実現される。
各ＰＣ鋼撚り線２０の下端部は、下端側支圧板３０Ａに形成された貫通孔１６を貫通して下端側支圧板３０Ａよりも下方において圧着グリップ装置のような下端部固定装置６０により固定される。下端側支圧板３０Ａの円筒の下端部には、下端部固定装置６０を覆う下端部キャップ６１が取付けられる。
上端側支圧板３０Ｂの上面１４にはくさび式固定装置のような上端部固定装置３３が設けられる。複数の各ＰＣ鋼撚り線２０；２０の上端部は、上端側支圧板３０Ｂの貫通孔１７を貫通して、予め決められた引張力で上端側支圧板３０Ｂの上方に引っ張られた後に上端部固定装置３３により固定される。これにより、各ＰＣ鋼撚り線２０にプレストレスが導入されて固定される。
ＰＣ鋼撚り線２０にプレストレスが導入されて固定されたことで、下端部固定装置６０と下端側支圧板３０Ａとが接触し、ＰＣ鋼撚り線２０による引き抜き荷重が、下端側支圧板３０Ａ、耐荷体４０、注入材７、孔５の壁面を介して地盤１０に伝達されて、地盤アンカー１が地盤１０に定着される。
上端側支圧板３０Ｂの上面１４には、ＰＣ鋼撚り線２０の上端部及び上端部固定装置３３を覆う上端部キャップ３５が取付けられる。
地盤アンカー１の下端部キャップ６１と下端側支圧板３０Ａの下面１５とで区画された先端空間には防錆油４５が充填され、下端側支圧板３０Ａの上面３１から上端側支圧板３０Ｂの下面３２より若干下の位置までの間において耐荷体４０及びシース体５０で区画された中央側筒内空間にはグラウトのような防錆材４６が充填され、上端側支圧板３０Ｂの下面３２より若干下の位置から上端側支圧板３０Ｂの下面３２までの間においてシース体５０で区画された筒内空間、及び、上端側支圧板３０Ｂの上面１４と上端部キャップ３５とで囲まれた空間には、防錆油４５が充填される。

尚、図２に示すように、孔５内に挿入されて地盤１０に定着された地盤アンカー１において、下端側支圧板３０Ａの上面３１と下端１ａとの間の部分を下端（先端）支圧部１００、下端側支圧板３０Ａの上面３１と耐荷体４０の上端位置４０ｔとの間の部分を定着長部１０１、耐荷体４０の上端位置４０ｔと地盤１０の表面（地上表面４２）との間の部分を自由長部１０２、地盤１０の表面と上端部キャップ３５の上端との間の部分をアンカー頭部１０３という。
地盤アンカー１における下端１ａから上端部キャップ３５の上端までの長さをＬとした場合、例えば、下端支圧部１００の長さはＬ／１００程度、定着長部１０１の長さはＬ／３程度、自由長部１０２の長さはＬ／１．７程度、アンカー頭部１０３の長さはＬ／１５程度である。

孔５はケーシング２を使用せずに、安定液を使用して削孔された孔でもよい。即ち、この場合、アースオーガーや打撃回転式の削孔機械等の削孔手段及び液体としての安定液を用いて地盤１０に地盤アンカー挿入用の孔５を削孔した後、当該孔５内に地盤アンカー１を挿入して地盤アンカー１の下端１ａを孔底５ａに接触させた場合に孔５内の安定液中で浮遊するスライムを地盤アンカー１の定着長部１０１の上端位置４０ｔよりも上方に移動させるために必要な量の注入材７を孔５内に注入する。その後、孔５内に地盤アンカー１を挿入し、孔５内に挿入された当該地盤アンカー１の外周面と孔５の内周面との間に注入材７を注入して安定液を注入材７に置換した後に、地盤アンカー１を定着させればよい。

１地盤アンカー、１ａ地盤アンカーの下端、５孔、５ａ孔底、
６ケーシング孔（孔）、７注入材、９Ａ注入管、１０地盤、
４０ｔ地盤アンカーの定着長部の上端位置。

Claims

削孔手段及び液体を用いて地盤に地盤アンカー挿入用の孔を形成する削孔ステップと、
削孔された孔内に注入材を注入する第１の注入材注入ステップと、
第１の注入材注入ステップ終了後に孔内に地盤アンカーを挿入する地盤アンカー挿入ステップと、
孔内に地盤アンカーが挿入された後に当該孔内の液体が全て注入材に置換されるまで孔内に注入材を注入する第２の注入材注入ステップとを備え、
第１の注入材注入ステップにおいては、地盤アンカー挿入ステップにおいて孔内に地盤アンカーを挿入して地盤アンカーの下端を孔底に接触させた場合に孔内の液体中で浮遊するスライムを地盤アンカーの定着長部の上端位置よりも上方に移動させるために必要な量の注入材として、地盤アンカーの下端を孔底に接触させた状態における地盤アンカーの定着長部の上端位置に相当する孔内高さ位置と孔底との間の孔内下端側部分の容積から地盤アンカーの下端と地盤アンカーの定着長部の上端位置との間の地盤アンカー下端側部分の体積を引いた量の１．１倍〜１．２倍の量の注入材を孔内に注入したことを特徴とする地盤アンカーの施工方法。
地盤アンカー挿入ステップにおいては、第１の注入材注入ステップにおいて孔内に注入材を注入するために用いた注入管を除去した後に、地盤アンカーを孔内に挿入したことを特徴とする請求項１に記載の地盤アンカーの施工方法。