JPH0771034A - 地盤アンカー構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地盤アンカー構造において、引張り型および
圧縮型のアンカー構造に見られる応力分布の不均一を是
正し効率的な荷重導入が実現できるようにする。 【構成】 ＰＣ鋼棒５に一定間隔をおいて複数の耐荷体
４をねじ込み装着するとともに、これら耐荷体４ごとに
係合したアンカーケーブル３を地表から緊張してアンカ
ー孔２に充填したグラウト材６、ＰＣ鋼棒５および各耐
荷体４からなるアンカー体７を対象地盤Ｇに定着させ
る。ＰＣ鋼棒５を介して圧縮応力と引張り応力とが相殺
され、均一な荷重の応力分布が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地上構造物や山留壁等
を地盤に定着させる地盤アンカー構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】地盤の安定を図るいわゆる地盤アンカー
においては、期間的に、仮設構造物に応じた仮設アンカ
ーと、永久構造物に応じた永久アンカーとに大別され、
さらに永久アンカーには、地盤の状態や構造物の種類に
応じて引張り型アンカーと圧縮型アンカーの２種類が用
いられている。

【０００３】これら引張り型アンカーと圧縮型アンカー
の違いを概略的に説明すると、引張り型アンカーは、図
６（ａ）に示すように、アンカーケーブル５０の定着長
部Ｌ１をカプセル５１で、自由長部Ｌ２をシース管５２
でそれぞれ被覆し、カプセル５１内に充填したグラウト
材５３でアンカーケーブル５０とカプセル５１とを一体
化してアンカーケーブル５０を引張る構造である。

【０００４】一方、圧縮型アンカーは、図７（ａ）ある
いは図８（ａ）に示すように、鋼製パイプ等からなる耐
圧部材である耐荷体５４を、定着長部Ｌ１の地中側の端
部に１つか、あるいは複数配してこれらに複数のアンカ
ーケーブル５０を装着し、アンカーケーブル５０および
耐荷体５４をシース管５２で被覆するとともに、耐荷体
５４とシース管５２とを、自由長部Ｌ２を残した状態で
シース管５２に充填したグラウト材５３等により一体化
させ、アンカーケーブル５０を引張る構造である。な
お、図６〜図８で５５はアンカー孔、５６はアンカー孔
５５に充填されるグラウト材である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記引張り型アンカー
においては、図６（ｂ）に示すように、アンカーケーブ
ル５０を引張ると定着長部Ｌ１と自由長部Ｌ２との境目
部分に応力が集中することにより、この境目部分の周辺
のグラウト材５６に局部的な引張り応力が加わりクラッ
クが発生する。そしてこのクラックが発生すると、応力
は一旦解放されるものの、引張力は持続しているから引
き続き定着長部Ｌ１の地中側の端部方向へ伝播してい
き、クラックが順次発生していく。つまりはグラウト材
５６の複数箇所にクラックが発生することが避けられな
い。したがって、このグラウト材５６を防食材とみなす
ことができず、故にカプセル５１を被覆しているわけで
ある。また、グラウト材５６のクラックの発生により、
周面摩擦抵抗は、定着長部Ｌ１が短い場合に比べて低下
するため、定着長部Ｌ１を長くとっても引張り応力の伝
達が効率的でない。

【０００６】また、圧縮型アンカーの場合、図７
（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、グラウト材５６には
圧縮応力がかかるのでクラックの発生がなく、図８
（ａ）のように複数の耐荷体５４を用いれば耐荷体５４
への荷重の負担が軽減でき軟弱地盤でも施工が可能であ
る等の利点を備える。しかしながら、耐荷体５４は鋼製
であることから弾性（ヤング係数比）を有しており、こ
の耐荷体５４の弾性はグラウト材５６のそれに比べると
当然大きいことから、これに起因して、先端から加えら
れた応力は短い距離（例えば１．２メートル程度）しか
伝達されず、グラウト材５６にかかる圧縮応力には著し
い偏り（不均一）が生じる。よって、計算上の定着長部
が６〜１０メートルと長い場合では、設計時において理
論的な定着長部を算定できないといった問題があり、耐
荷体５４が１つあるいは複数のいずれの場合であって
も、実際に機能している定着長部Ｌ１は理論上のそれよ
り短い。

【０００７】上述の如く、引張り型および圧縮型いずれ
のアンカー構造の場合も、定着長部Ｌ１の一部に応力分
布が集中することによる不具合が生じるわけである。な
お、図６（ｂ）においてＰ１は引張り応力、図７
（ｂ）、図８（ｂ）においてＰ２は圧縮応力の分布状態
をそれぞれ示す曲線である。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、上記引張り型および圧縮型のアンカー構造に見
られる応力分布の不均一を是正して、つまり応力分布の
均一化が図られ、もって効率的な荷重導入が実現できる
地盤アンカー構造を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであって、対象地盤に掘削形成
したアンカー孔内に挿入されるＰＣ鋼棒等の応力伝達材
に設定される定着長部に、地中側の端部から地表側の端
部に向かう長手方向に沿って一定間隔おきに複数の耐荷
体を一体に装着するとともに、これら耐荷体ごとにアン
カーケーブルを係合し、前記応力伝達材に沿って地表に
引き出した複数の前記アンカーケーブルを緊張すること
により、前記アンカー孔に充填されたグラウト材、前記
応力伝達材および前記耐荷体からなるアンカー体を前記
対象地盤に定着した構造を特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明によれば、アンカーケーブル緊張された
状態で、応力伝達材に一定間隔おきに装着された複数の
耐荷体から、応力伝達材に圧縮応力と引張り応力が同時
にかつ平均的に伝達されるとともに互いに相殺され、そ
の結果、応力伝達材には結果的に緊張力が加わらない状
態でアンカー孔内のグラウト材に緊張荷重がかかる。そ
の結果、アンカー体の定着長部全体には、圧縮応力と引
張り応力である応力が均等に分散して等分布荷重が与え
られ、定着長部が有効に機能する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は、本実施例方法によって得られた永久ア
ンカー構造を示しており、符号Ｇは土留めを施す対象地
盤、１が対象地盤Ｇの表面に設けた土留め壁、２は対象
地盤Ｇに掘削形成されたアンカー孔、３はアンカー孔に
その孔底まで挿入されたされたアンカーケーブル、４は
耐荷体、５は耐荷体４が装着されたＰＣ鋼棒（応力伝達
材）、６はアンカー孔に充填されたグラウト材であり、
耐荷体４、ＰＣ鋼棒５およびグラウト材６により、本実
施例のアンカー体７が構成されている。

【００１２】このアンカー構造によれば、アンカーケー
ブル３の地表側の端部を、土留め壁１に当てた台座８お
よびアンカーヘッド９に通して図示せぬジャッキで緊張
し、その状態を、アンカーケーブル３の突出端外周に装
着したくさび１０をアンカーヘッド９に係合させること
により、対象地盤Ｇの土留めが図られている。アンカー
ヘッド９から突出するアンカーケーブル３の端部は、オ
イルキャップ１１で覆われている。

【００１３】アンカーケーブル３は、図３に示すよう
に、ＰＣ鋼より線３ａからなるアンボンドＰＣストラン
ドであり、表面は、波型管であるＣＤシース１２が被覆
されて防食処理がなされて内部にはグリス３ｂが充填さ
れており、その一端部には、円筒状のコンプレッション
リング１３が固定されている。本実施例の場合、アンカ
ーケーブル３は６本用いられている。

【００１４】耐荷体４は、たとえばダクタイル鋳鉄製で
表面が亜鉛メッキによる防食処理が施されており、図４
および図５に示すように、円筒状の軸体２１上に、地表
側の端部となる一端側（図４で右側）から複数（この場
合３つ）の支圧体２２および一対のケーブル係合部２３
が一体に形成されて構成されている。支圧体２２は、軸
体２１と同軸的な鍔状をなすもので、側方から見ると、
一端側の面は軸体２１に直交する平面の支圧面２２ａが
形成され、他端側の面は漸次小径となるテーパ面２２ｂ
となっている。各支圧体２２には、外周側に開口する複
数（この場合８つ）のＵ字状の溝２４が、円周等分複数
箇所（この場合８箇所）に形成されている。各溝２４
は、３つの支圧体２２にわたり軸体２１と平行に一直線
状に並ぶよう形成されている。ケーブル係合部２３は、
支圧体２２と外径を同一とする略扇状に形成され、軸体
２１に対し互いに１８０度の角度相異する位置に配され
ている。ケーブル係合部２３には、アンカーケーブル３
が通されるケーブル挿通孔２５が、軸体２１と平行に形
成されている。このケーブル挿通孔２５は、一直線状に
並ぶ各支圧体２２の１組（３つ）の溝２４に対応してそ
の延長線上に同軸的に位置している。軸体２１の内周面
には、ねじが形成されている。また軸体２１の地中側の
端部には、パイロットキャップ２６が嵌められている。

【００１５】上記構成の耐荷体４は、所定長さを有する
１本の前記ＰＣ鋼棒５に装着されている。このＰＣ鋼棒
５は、全面にわたってエポキシ等の樹脂材がコーティン
グされているとともに、その周面には全長にわたってね
じが形成されており、耐荷体４は、方向を揃えてこのね
じにねじ込まれることにより、ＰＣ鋼棒５の両端部およ
び中央に１つずつ計３つが配されて装着されている。Ｐ
Ｃ鋼棒５に耐荷体４をねじ込んで装着する構成なので、
耐荷体４をＰＣ鋼棒５の任意の位置に装着できる利点が
ある。ここで、地中側の端部から配された順に、第１の
耐荷体４Ａ、第２の耐荷体４Ｂ、第３の耐荷体４Ｃとす
る。

【００１６】そして、各耐荷体４の一対のケーブル係合
部２３における各ケーブル挿通孔２５に、その地中側よ
り、コンプレッションリング１３が固定されていない端
部からアンカーケーブル３が１本ずつ挿入され、コンプ
レッションリング１３がケーブル係合部２３に係合され
ている。各アンカーケーブル３は、ＰＣ鋼棒５に沿って
地表側に引き出され、その延びる方向に応じた耐荷体４
における支圧体２２の溝２４に通されている。３つの耐
荷体４には、２本のアンカーケーブル３が係合されてい
るわけであり、各耐荷体４に係合されて延びるアンカー
ケーブル３どうしの干渉を防ぐため、耐荷体４は軸回り
に位相をずらしてある。

【００１７】上記のように２本のアンカーケーブル３が
係合された３つの耐荷体４が装着されたＰＣ鋼棒５は、
各耐荷体４の地中側の端部すなわちパイロットキャップ
２６側を地中側に向けて、アンカー孔２に挿入されてい
る。なお、耐荷体４のパイロットキャップ２６が装着さ
れた側の端部には、コンプレッションリング１３を覆っ
て防食用のカバー（図示略）が嵌合される。

【００１８】以上が本実施例のアンカー構造であり、こ
のアンカー構造によれば、前述の如く、アンカーケーブ
ル３の地表側の端部を土留め壁１に当てた台座８および
アンカーヘッド９に通して図示せぬジャッキで緊張し、
その状態を、アンカーケーブル３の突出端外周に装着し
たくさび１０をアンカーヘッド９に係合させることによ
り、対象地盤Ｇの土留めが図られている。このアンカー
構造においては、図１に示すように、地中側の最先端か
ら第３の耐荷体４Ｃによるグラウト材６への圧縮応力が
伝達する部分（第３の耐荷体４Ｃからやや地表側寄りの
部分）までが定着長部Ｌ１、この定着長部Ｌ１からアン
カーヘッド９までの部分が自由長部Ｌ２と設定される。

【００１９】さて、アンカーケーブル３が緊張・定着さ
れた状態における上記アンカー構造の定着長部Ｌ１にお
いては、第１、第２および第３の耐荷体４Ａ、４Ｂ、４
Ｃにより以下のような作用が発生する。

【００２０】各耐荷体４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、引張り応力
あるいは圧縮応力をグラウト材６ないしはＰＣ鋼棒５に
伝達し、引張り応力あるいは圧縮応力の伝達力の分布状
態を図２においてそれぞれＰ１、Ｐ２で指している。

【００２１】まず、地中側の最先端の第１の耐荷体４Ａ
は、地表側への圧縮応力のみを直接グラウト材６に伝達
するとともに、ＰＣ鋼棒５に対し、その長さ方向に沿っ
て地表側へ圧縮応力を与える。次に、第２の耐荷体４Ｂ
は、同様に地表側への圧縮応力を直接グラウト材６に伝
達し、かつ自身から地中側の部分のＰＣ鋼棒５に対し引
張り応力を与え、さらに自身から地表側の部分のＰＣ鋼
棒５に対し圧縮応力を与える。次に、第３の耐荷体４Ｃ
は、同様に地表側への圧縮応力を直接グラウト材６に伝
達するとともに、自身から地中側の部分ＰＣ鋼棒５すな
わちＰＣ鋼棒５のほぼ全長に引張り応力を与える。

【００２２】このように圧縮応力と引張り応力とが作用
すると、第１の耐荷体４Ａと第２の耐荷体４Ｂの間、第
２の耐荷体４Ｂと第３の耐荷体４Ｃの間においては、圧
縮応力と引張り応力とが同時に発生し、双方が合成され
て地表側（自由長部Ｌ２側）への応力が発生する。ここ
で、ＰＣ鋼棒５に対する引張り応力は圧縮応力に相殺さ
れ、その結果、ＰＣ鋼棒５そのものに荷重（緊張力）は
ほとんどかからないながらも、グラウト材６に対しては
荷重を伝達する。つまり、ＰＣ鋼棒５には、圧縮応力が
かかると同時にこれと同じ大きさで引張り応力が加わ
り、かつその状態が保たれることで全体的な引張り応力
がグラウト材６に伝達する。したがって、ＰＣ鋼棒５に
は伸びが生じない状態で完全にグラウト材６と一体化
し、ＰＣ鋼棒５とグラウト材６との間に生じるいわゆる
周面摩擦抵抗が最大限に発揮される。

【００２３】以上の作用を要約すると、第１〜第３の耐
荷体４Ａ、４Ｂ、４Ｃによる圧縮応力が、第２、第３の
耐荷体４Ｂ、４ＣからＰＣ鋼棒５を介して発生する引張
り応力により相殺され、ＰＣ鋼棒５には結果的に緊張力
が加わらない（伸びが生じない状態）状態でグラウト材
６に緊張荷重がかかる。その結果、定着長部Ｌ１の全体
には圧縮応力と引張り応力である応力が均等に分散する
ことになり、すなわち定着長部Ｌ１には等分布荷重が与
えられ、定着長部Ｌ１が有効に機能する。

【００２４】したがって、従来の引張り型アンカーと圧
縮型アンカーが合成された構造が得られ、これら従来型
が有する短所が解消する。すなわち、定着長部Ｌ１と自
由長部Ｌ２との境目部分に応力が集中せず、この境目部
分の周辺のグラウト材６に局部的な引張り応力が加わっ
てクラックが発生することが抑制され、このため、地中
側へのクラックの伝播がグラウト材６には発生しにくく
なる。その結果、クラックの発生がないグラウト材６を
防食材とみなすことが可能になり、あえて定着長部Ｌ１
にカプセルを被覆する必要がなくなるとともに、アンカ
ー寿命を長く設定できる。このように、引張り型アンカ
ーの短所が解決される。

【００２５】また、圧縮応力と引張り応力の相殺作用に
より、各耐荷体４Ａ、４Ｂ、４ＣおよびＰＣ鋼棒５の弾
性（ヤング係数比）をほとんど無視できるレベル（特に
この場合、長尺なＰＣ鋼棒５のヤング係数比を無視でき
る作用が著しい）にまで達成されるので、各耐荷体４
Ａ、４Ｂ、４Ｃの圧縮応力の伝達距離は従来よりも長く
なる。つまりグラウト材６へ圧縮応力を有効に伝達する
ことが可能となり、それがため定着長部Ｌ１全体を短く
設定することができるとともに、設計時において理論的
な定着長部Ｌ１を算定できるようになる。このように、
圧縮型アンカーの短所が解決される。また、定着長部Ｌ
１が有効に機能するので、従来に比べてより軟弱な地盤
への適用が可能であるとともに、施工の安全化も図れ
る。

【００２６】さらに、アンカーケーブル３はＣＤシース
１２とグラウト材６により、ＰＣ鋼棒５は自身にコーテ
ィングされたエポキシ等の樹脂とグラウト材６により、
それぞれ２重の防食処理がなされているので永久アンカ
ー構造として満足しており、これは、上述のごとく、Ｐ
Ｃ鋼棒５には伸びが生じない状態でグラウト材６に応力
が加わることからＰＣ鋼棒５のヤング係数比を無視でき
るため、グラウト材６へのクラックの発生がないことに
より可能となっている。したがって、アンカーケーブル
および耐荷体をカプセルで被覆する必要がないととも
に、防食性に優れている新素材を材料とするアンカーケ
ーブルを用いる必要もないと言える。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のアンカー構
造によれば、対象地盤に掘削形成したアンカー孔内に挿
入されるＰＣ鋼棒等の応力伝達材に設定される定着長部
に、地中側の端部から地表側の端部に向かう長手方向に
沿って一定間隔おきに複数の耐荷体を装着するととも
に、これら耐荷体ごとにアンカーケーブルを係合し、前
記応力伝達材に沿って地表に引き出した複数の前記アン
カーケーブルを緊張することにより、前記アンカー孔に
充填されたグラウト材、前記応力伝達材および前記耐荷
体からなるアンカー体を前記対象地盤に定着した構造を
特徴とするもので、アンカー体の定着長部全体に、圧縮
応力と引張り応力が同時にかつ平均的に伝達されるとと
もに互いに相殺されることにより等分布荷重が与えられ
定着長部が有効に機能するので、引張り型および圧縮型
のアンカー構造が有する短所が解消されて均一な荷重導
入が実現できるとともに、アンカーとして長寿命が可能
で、かつ安全な施工も実施し得るといった効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の側面図である。

【図２】 一実施例によるアンカー構造の応力分布図で
ある。

【図３】 アンカーケーブルの構成を説明するための側
面図である。

【図４】 耐荷体の側面図である。

【図５】 耐荷体の断面図である。

【図６】 従来の引張り型アンカー構造の（ａ）側面
図、（ｂ）応力分布図である。

【図７】 耐荷体が１つの場合である従来の圧縮型アン
カー構造の（ａ）側面図、（ｂ）応力分布図である。

【図８】 耐荷体が複数の場合である従来の圧縮型アン
カー構造の（ａ）側面図、（ｂ）応力分布図である。

【符号の説明】

１ 土留め壁 ２ アンカー孔 ３ アンカーケーブル ４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ） 耐荷体 ５ ＰＣ鋼棒（応力伝達材） ６ グラウト材 ７ アンカー体 Ｇ 対象地盤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象地盤に掘削形成したアンカー孔内に
   挿入されるＰＣ鋼棒等の応力伝達材に設定される定着長
   部に、地中側の端部から地表側の端部に向かう長手方向
   に沿って一定間隔おきに複数の耐荷体が一体に装着され
   るとともに、これら耐荷体ごとにアンカーケーブルが係
   合され、前記応力伝達材に沿って地表に引き出された複
   数の前記アンカーケーブルが緊張されることにより、前
   記アンカー孔に充填されたグラウト材、前記応力伝達材
   および前記耐荷体からなるアンカー体が前記対象地盤に
   定着されていることを特徴とする地盤アンカー構造。