JP2014055420A - 腐食したアンカーボルト定着基礎の補修工法 - Google Patents

Abstract

【課題】設計引抜き応力と同程度の応力を全ての補修箇所に保証することができる補修工法の提供。
【解決手段】基礎コンクリートに埋設された既設アンカーボルトの表面露出オネジ部に構造物のベースプレートがナットにより固定されている構造物の基礎の補修工法であって、既設アンカーボルトの周囲のコンクリートを該表面から所定の深さまで除去して、その周囲に円筒状の穴を形成する工程；円筒状の穴の底面から所定の位置で、アンカーボルトの上部を切断・除去する工程；メネジ部を一端側に有する所定長の中空円筒状連結具をメネジ部を上方にして既設アンカーボルトに覆い被せるように、円筒状の穴に挿入する工程；円筒上の穴内に樹脂を充填し、硬化させることにより、連結具を基礎コンクリートに定着させる工程；及び基礎コンクリートに定着した連結具のメネジ部に、構造物のベースプレートをボルトにより締結固定する工程；を含む構造物基礎の補修工法。
【選択図】図２３

Description

本発明は、腐食したアンカーボルト定着基礎の補修工法に関する。

過去の震災では、標識・照明柱等の転倒が確認されている。かかる転倒した標識・照明柱等の構造物は、一般に、そのベースプレートが、基礎コンクリートに埋設された既設アンカーボルトにナットにより固定された耐震構造設計されたものである。過去の震災事例を検討した結果、標識、照明柱等の構造物は、上載荷重が小さく最小結合構造であるため、震度に対し自由面が多く、応力拡散がたわみで受けられる構造であるため、剛結構造の定着部（アンカー固定）が設計どおりであれば、基礎部のコンクリート構造物が健全である限り、将来予想される地震に対して耐えられることが判明した。

そこで、既設アンカーボルトが健全であるかが問題となる。アンカーボルトは一般に鋼製であるため、設置環境下、長年の使用に伴い腐食や割れが発生する。一般に、かかる健全性の確認は、目視・打音確認や、例えば、ＤＡＢ−１アンカーボルト腐食量測定装置（中日本ハイウェイ・エンジニアリング東京株式会社）を用いた腐食調査により行われている。

かかる腐食や割れは、図１に示すように、構造物のベースプレートと基礎コンクリートの境界面での断面欠損、ベースプレート内部での断面欠損、ベースプレートの基礎コンクリートの境界面での割れ等である。
既存アンカーボルトが健全でないことが確認された場合には、該アンカーボルト定着基礎を補修する必要がある。

かかる補修工法としては、既存工法であるカプラー接続工法が知られている。以下、図２〜９を参照して、既存工法を説明する。
図２と図３に示すように、既設アンカーボルトに腐食胞性箇所がある場合には、既設アンカーボルトを図３に示す箇所で切断する。図４に示す基礎コンクリートの所定箇所を、簡易的なコンクリート破砕機、例えば、電動ピックで、取壊す（はつりする）。図５に示すように、所定の位置で既設アンカーボルトを切断し、図６に示すように、腐食が進行している場合には必要に応じて、ねじ切りクリップにより、ねじ切りを切り直した後、図７に示すように、両端内部にメスネジを切った接続カプラーを取り付ける。その後、図８に示すように、はつり部分に無収縮モルタルを間詰めとして充填し、その後、元の構造物のベースプレートを、図９に示すように、接続カプラーに、固定ボルトを取り付けることにより、固定する。

かかるカプラー接続工法は、簡易的な機械で施工でき、簡単な施工で、特殊な工種もなく、人編成を多くすることにより、施工数量を多くすることが可能であり、多少の既設アンカーが不良でも臨機応変に対応することができる等の、施工性での利点がある。また、施工範囲が小さく、防護メガネやマスクを装着していれば作業安全性に優れ、耐候性に優れた材料のみを使用しているため耐久性にも優れ、さらに経済性にも優れている。このように、かかる工法は、既存工法で施工実績があり構造上多少の弱体化はあるものの、施工性、経済性に優れているため、大規模地震等を想定しなければ、問題のない工法であるといえる。
しかしながら、かかる既存工法は、既設アンカーボルトへの機械的接続により引抜き応力を得るものであり、間詰めによる付着力は期待できない。また、将来予想される大規模地震等を想定したとき、既設アンカーボルトの腐食が基礎コンクリートの内部深くまで生じていた場合や、ねじ切り直しをした場合に、接続カプラーによる接続により設計引抜き応力と同程度の応力を、全ての補修箇所に保証することは困難である。

他の補修工法として、以下の特許文献１に開示される再生アンカーボルト工法が知られている。以下、図１０〜１６を参照して、かかる再生アンカーボルト工法を説明する。
既設アンカーボルトに腐食胞性箇所がある場合に、既設アンカーボルトを切断することは、前記した既存工法と同様である（図２と図３参照）。
図１０に示すように、コアボーリングで所定の深さにのみ最小限のはつりを行う。例えば、既設のアンカーボルト径がＤ２４である場合、取壊し深さは４５ｍｍであり、Ｄ２２の場合、４０ｍｍであり、Ｄ２０の場合、３５ｍｍであり、そしてＤ１６の場合、３０ｍｍである。図１１に示すように、特殊ねじ切り装置（引用文献１の図１５の符号７０、図１８の符号８０参照）によりねじ切りを行う。但し、特許文献１には、ねじ切りを行わず、縮径により既設アンカーボルト２に特殊再生アンカーボルト（引用文献１の図６の符合１１連結金具参照）を固定する態様も記載されている（引用文献１の図１、図５、図８参照）。かかる固定にも、特殊な圧入装置が使用される（引用文献１の図９の符合３０参照）。図１２に示すように、ねじ込み（螺合締結）又は縮径による食い込み結合（圧入れ）により、既設アンカーボルトに特殊再生アンカーボルトを接続し、はつり箇所にシール材を注入する。その後、必要により、図１４に示すように、特殊パッキンを、特殊再生アンカーボルトに被せ、さらに図１５に示すように、ライナープレートを設置する。尚、かかる特殊シールパッキンやライナープレートに代えて、樹脂やモルタルを用いる場合がある（引用文献１の段落００３８、図１参照）。その後、図１６に示すように、特殊再生アンカーボルトに、構造物のベースプレートを普通ナットにより固定する。

特許文献１に記載された工法は、施工範囲も小さく、防護メガネやマスクを装着していれば作業安全性に優れ、耐候性に優れた材料のみを使用しているため耐久性にも優れ、精密なパーツである特殊再生アンカーボルトを使用することにより完成度は高いものの、施工に複雑で特殊な装置、工種が必要であり、施工性が悪く、経済性が悪い。さらに、特許文献１に記載された工法は、既設アンカーボルトへの機械的接続により引抜き応力を得るものであり、間詰めによる付着力は期待できない。また、かかる機械的接続による引抜き強度は、縮径による食い込み結合（圧入れ）による場合には、保証の限りでない。さらに、将来予想される大規模地震等を想定したとき、既設アンカーボルトの腐食が基礎コンクリートの内部深くまで生じていた場合や、ねじ切り直しをした場合に、特殊再生アンカーボルトによる接続により設計引抜き応力と同程度の応力を、全ての補修箇所に保証することは困難である。さらに、使用する特殊シールパッキンの材質にも拠るが、経年腐食により水が浸透し、既存アンカーボルトの腐食を促進する虞がある。さらに、特殊再生アンカーボルトは特殊なボルトであるため、非常に高価であり、交換は可能であるものの維持管理費が高くなる。

このように、いくつかの補修工法は知られているものの、将来予想される大規模地震等を想定したとき、既設アンカーボルトの腐食が基礎コンクリートの内部深くまで生じていた場合であっても設計引抜き応力と同程度の応力を全ての補修箇所に保証することのできるさらなる補修工法を提供する必要性が未だある。

特開２００４−１８３２９３号公報

以上の従来技術の問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、将来予想される大規模地震等を想定したとき、既設アンカーボルトの腐食が基礎コンクリートの内部深くまで生じていた場合であっても設計引抜き応力と同程度の応力を全ての補修箇所に保証することができ、施工性、作業安全性、経済性にも優れるさらなる補修工法を提供することである。

本願発明者らは、前記課題を解決すべく、鋭意検討し実験を重ねた結果、以下の補修工法により、前記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の通りのものである。
［１］基礎コンクリートに埋設された既設アンカーボルトの表面露出オネジ部に構造物のベースプレートがナットにより固定されている該構造物の基礎の補修工法であって、以下の工程：
（１）前記既設アンカーボルトの周囲のコンクリートを該表面から所定の深さまで除去して、前記既設アンカーボルトの周囲に円筒状の穴を形成する工程；
（２）前記円筒状の穴の底面から所定の位置で、前記アンカーボルトの上部を切断・除去する工程；
（３）メネジ部を一端側に有する所定長の中空円筒状連結具を、該メネジ部を上方にして、露出した既設アンカーボルトに覆い被せるように、前記円筒状の穴に挿入する工程；
（４）前記円筒状の穴内に樹脂を充填し、硬化させることにより、前記連結具を前記基礎コンクリートに定着させる工程；及び
（５）前記基礎コンクリートに定着した前記連結具のメネジ部に、前記構造物のベースプレートをボルトにより締結固定する工程；
を含む、構造物基礎の補修工法。

［２］前記工程（１）に先立ち、前記既設アンカーボルトの表面露出オネジ部を切断・除去する工程をさらに含む、前記［１］に記載の補修工法。

［３］前記工程（３）と（４）に代えて、以下の工程：
（３’）前記円筒状の穴内に樹脂を充填する工程；及び
（４’）メネジ部を一端側に有する所定長の中空円筒状連結具を、該メネジ部を上方にして、既設アンカーボルトに覆い被せるように、前記樹脂が充填された円筒状の穴に、挿入し、該樹脂を硬化させて、前記連結具を前記基礎コンクリートに定着させる工程；
を含む、前記［１］又は［２］に記載の補修工法。

［４］前記円筒状の穴の深さが１５０ｍｍ〜４００ｍｍである、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の補修工法。

［５］前記連結具の外側面と前記円筒状の穴の内側面との隙間が、５ｍｍ〜３０ｍｍである、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の補修工法。

［６］前記樹脂がエポキシ樹脂である、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の補修工法。

［７］前記工程（１）において、前記既設アンカーボルトの周囲に所定長の円筒状の穴を形成する前又は後に、該円筒上の穴の直径よりも大きな径の穴を前記基礎コンクリート表面から所定深さまで形成することをさらに含む、前記［１］〜［６］のいずれかに記載の補修工法。

［８］前記基礎コンクリート表面から所定深さまで形成された、前記該円筒状の穴の直径よりも大きな径の穴内に、モルタルを該表面まで充填して、前記硬化樹脂を保護する工程を前記工程（５）の前にさらに含む、前記［７］に記載の補修工法。

本発明の構造物基礎の補修工法は、簡易的な機械で施工でき、簡単な施工で、特殊な工種が必要であるものの人編成を多くすることにより、施工数量を多くすることが可能である。また、施工範囲も小さく、防護メガネやマスクを装着していれば作業安全性に優れ、耐候性に優れた材料のみを使用しているため耐久性にも優れ、さらに経済性にも優れている。本発明の構造物基礎の補修工法は、既設アンカーボルトの腐食状態等に拘らず、施工が可能であり、将来想定される大規模地震にも耐えられるよう、補修箇所の全てにおいて、連結具の定着長さに比例した均質な引抜き応力を保証することができる。

コンクリート基礎に埋設された既存アンカーボルトに標識・照明等の構造物のベースプレートがナットにより固定されている基礎における、腐食等による該アンカーボルトの断面欠損又は疲労割れ状態を説明する図である。 既設アンカーボルトの腐食状態を示す図である。 既設アンカーボルトの不要箇所の切断を示す図である。 既存工法であるカプラー接続工法における、既設基礎コンクリート箇所の取壊し（コンクリート手はつり）を説明する図である。 既存工法であるカプラー接続工法における、既設アンカーボルトの切断を説明する図である。 既存工法であるカプラー接続工法における、切断箇所から下方向への接続カプラー用のねじ切りを説明する図である。 既存工法であるカプラー接続工法における、既設アンカーボルトに接続カプラーを取り付けた状態を示す図である。 既存工法であるカプラー接続工法における、はつりされた箇所を無収縮モルタルで埋め戻した状態を示す図である。 既存工法であるカプラー接続工法における、接続カプラーに固定ボルトを取り付けた状態を示す図である。 従来技術である再生アンカーボルト工法における、既存基礎コンクリート箇所の取壊し（コアボーリング）を説明する図である。 従来技術である再生アンカーボルト工法における、特殊ねじ切り機による既存アンカーボルトのねじ切り直しを説明する図である。 従来技術である再生アンカーボルト工法における、特殊再生アンカーボルトの取り付けを説明する図である。 従来技術である再生アンカーボルト工法における、はつりされた箇所にシール材を注入した状態を示す図である。 従来技術である再生アンカーボルト工法における、特殊再生アンカーボルトに特殊パッキンを取り付けた状態を示す図である。 従来技術である再生アンカーボルト工法における、特殊パッキンにライナープレートを取り付けた状態を示す図である。 従来技術である再生アンカーボルト工法における、特殊再生アンカーボルトに固定ナットを取り付けた状態を示す図である。 本発明の工法において、コアボーリングにより円筒状の穴を形成した状態を示す図である。 本発明の工法において、コアボーリングにより、円筒状の穴の径よりも大きな径の穴をさらに形成した状態を示す図である。尚、円筒状の穴の形成に先立って、径の大きな穴を形成してもよい。 本発明の工法において、既設アンカーボルトを所定箇所で切断した状態を示す図である。 本発明の工法において、既設アンカーボルトに中空円筒状連結具を挿入した状態を示す図である。 本発明の工法において、円筒状の穴に樹脂を充填し、硬化させて、連結具を基礎コンクリートに定着させた状態を示す図である。尚、連結具の挿入に先立って、樹脂を充填してもよい。 本発明の工法において、径の大きな穴に無収縮モルタルを充填した状態を示す図である。 本発明の工法において、連結具に固定ボルトを取り付けた状態を示す図である。 本発明の工法に使用する、連結具の具体例を示す図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、基礎コンクリートに埋設された既設アンカーボルトの表面露出オネジ部に構造物のベースプレートがナットにより固定されている該構造物の基礎の補修工法であって、以下の工程：
（１）前記既設アンカーボルトの周囲のコンクリートを該表面から所定の深さまで除去して、前記既設アンカーボルトの周囲に円筒状の穴を形成する工程；
（２）前記円筒状の穴の底面から所定の位置で、前記アンカーボルトの上部を切断・除去する工程；
（３）メネジ部を一端側に有する所定長の中空円筒状連結具を、該メネジ部を上方にして、露出した既設アンカーボルトに覆い被せるように、前記円筒状の穴に挿入する工程；
（４）前記円筒状の穴内に樹脂を充填し、硬化させることにより、前記連結具を前記基礎コンクリートに定着させる工程；及び
（５）前記基礎コンクリートに定着した前記連結具のメネジ部に、前記構造物のベースプレートをボルトにより締結固定する工程；
を含む、構造物基礎の補修工法である。

以下、図１７〜２３を参照して、本発明の構造物基礎の補修工法を説明する。
既設アンカーボルトに腐食胞性箇所がある場合に、既設アンカーボルトを切断することは、前記した既存工法と同様である（図２と図３参照）。
図１７に示すように、コアボーリングで所定の深さ（せん孔又は削孔長さ）に円筒状の穴を形成する。かかるせん孔又は削孔長さは、以下に説明する連結具をエポキシ樹脂等の樹脂で基礎に定着させる定着長さに相当する。円筒状の穴の深さは、好ましくは、１５０ｍｍ〜４００ｍｍである。例えば、既設のアンカーボルト径がＤ２４である場合、せん孔長さは３００ｍｍであり、Ｄ２２の場合、２７０ｍｍであり、Ｄ２０の場合、２５０ｍｍであり、そしてＤ１６の場合、２００ｍｍであることができる。次いで、図１８に示すように、必要により、形成された円筒状の穴の直径よりも大きな径の穴を基礎コンクリート表面から所定深さまで形成する。これは、前記円筒状の穴の形成の前に、実施してもよい。かかる円筒状の穴の直径よりも大きな径の穴の形成は、以下の作業の場所を確保する必要がある場合に行うことができる。

次いで、図１９に示すように、円筒状の穴の底面から所定の位置で、前記アンカーボルトの上部を切断・除去する。切断・除去する長さは、連結具のメネジ部に構造物のベースプレートを締結固定するための、メネジ部とボルトの嵌合長さに相当するものとなる。例えば、アンカーボルト径がＤ２４の場合、嵌合長さは、４０ｍｍであり、Ｄ２２の場合、３５ｍｍであり、Ｄ２０の場合、３０ｍｍであり、そしてＤ１６の場合、２５ｍｍであることができる（図２４参照）。
次いで、図２０に示すように、メネジ部を一端側に有する所定長の中空円筒状連結具を、該メネジ部を上方にして、露出した既設アンカーボルトに覆い被せるように、円筒状の穴に挿入する。そして図２１に示すように、円筒状の穴内に樹脂を充填し、硬化させることにより、前記連結具を前記基礎コンクリートに定着させる。尚、円筒状の穴内に樹脂を充填した後に、メネジ部を一端側に有する所定長の中空円筒状連結具を、該メネジ部を上方にして、既設アンカーボルトに覆い被せるように、前記樹脂が充填された円筒状の穴に、挿入し、該樹脂を硬化させて、前記連結具を前記基礎コンクリートに定着させてもよい。連結具の外側面と円筒状の穴の内側面との隙間は、好ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍである。かかる隙間に、例えば、エポキシ樹脂を充填し、前記した連結具の所定定着長さにわたり、硬化させることにより、連結具を基礎に、将来予想される地震に対して耐えられる強度で、強固に定着させることができる。

次いで、図２２に示すように、基礎コンクリート表面から所定深さまで形成された、円筒状の穴の直径よりも大きな径の穴内に、モルタルを該表面まで充填して、硬化樹脂を保護する。モルタルは無収縮性であることが好ましい。樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合、エポキシ樹脂は有機物であり、紫外線による劣化する虞があるが、かかる無収縮モルタルの充填により、かかる紫外線劣化を防ぎ、水食に対する影響を抑制することができる。
最後に、図２３に示すように、基礎コンクリートに定着させた連結具のメネジ部に、構造物のベースプレートをボルトにより締結固定することにより、本発明の補修工法は完結する。但し、図２３には、構造物のベースプレートは図示していない。
構造物のベースプレートをボルトで固定することにより、ボルトに腐食があった場合、該ボルトだけの交換で足りるので、維持管理は、ナット連結よりも有利である。

図２４に、本発明の工法に使用する、Ｄ２４である既存アンカーボルト用の連結具と、これと嵌合するボルトの具体例を示す。連結具の外側面に溝を設けることにより、基礎の円筒状穴の内側面との隙間に充填され、硬化されるエポキシ樹脂による定着力を高めることができる。連結具、ボルトの材質は問わないが、耐腐食性のあるステンレス鋼等であることが好ましい。

本発明の補修工法は、簡易的な機械で施工でき、特殊な工種が必要であるものの人編成を多くすることにより、施工数量を多くすることが可能である。また、施工範囲も小さく、防護メガネやマスクを装着していれば作業安全性に優れ、耐候性に優れた材料のみを使用しているため耐久性にも優れ、さらに経済性にも優れている。さらに、本発明の補修工法は、既設アンカーボルトに頼らないため、既設アンカーボルトの腐食状態等に拘らず、施工が可能である。設計思想は、後施工アンカーであり、将来想定される大規模地震にも耐えられる。最も重要なことは、本発明の補修工法においては、補修箇所の全てにおいて、連結具の定着長さに比例した均質な引抜き応力が保証されることである。これは、前記した既存工法や特許文献１に記載された特殊再生アンカーボルトを使用する工法では、なし得ない。この点で、本発明の補修工法は、従来技術の補修工法に比較して優れている。

本発明の構造物基礎の補修工法は、既設アンカーボルトの腐食状態等に拘らず、施工が可能であり、補修箇所の全てにおいて、連結具の定着長さに比例した均質な引抜き応力が保証されるため、補修された構造物は、将来想定される大規模地震にも耐えられる。よって、本発明の構造物基礎の補修工法は、標識・照明柱等の構造物、例えば、高速道路の鋼製高柵、防護柵の固定用アンカー等の補修に好適に利用可能である。

Claims (8)

1. 基礎コンクリートに埋設された既設アンカーボルトの表面露出オネジ部に構造物のベースプレートがナットにより固定されている該構造物の基礎の補修工法であって、以下の工程：
   （１）前記既設アンカーボルトの周囲のコンクリートを該表面から所定の深さまで除去して、前記既設アンカーボルトの周囲に円筒状の穴を形成する工程；
   （２）前記円筒状の穴の底面から所定の位置で、前記アンカーボルトの上部を切断・除去する工程；
   （３）メネジ部を一端側に有する所定長の中空円筒状連結具を、該メネジ部を上方にして、露出した既設アンカーボルトに覆い被せるように、前記円筒状の穴に挿入する工程；
   （４）前記円筒状の穴内に樹脂を充填し、硬化させることにより、前記連結具を前記基礎コンクリートに定着させる工程；及び
   （５）前記基礎コンクリートに定着した前記連結具のメネジ部に、前記構造物のベースプレートをボルトにより締結固定する工程；
   を含む、構造物基礎の補修工法。
2. 前記工程（１）に先立ち、前記既設アンカーボルトの表面露出オネジ部を切断・除去する工程をさらに含む、請求項１に記載の補修工法。
3. 前記工程（３）と（４）に代えて、以下の工程：
   （３’）前記円筒状の穴内に樹脂を充填する工程；及び
   （４’）メネジ部を一端側に有する所定長の中空円筒状連結具を、該メネジ部を上方にして、既設アンカーボルトに覆い被せるように、前記樹脂が充填された円筒状の穴に、挿入し、該樹脂を硬化させて、前記連結具を前記基礎コンクリートに定着させる工程；
   を含む、請求項１又は２に記載の補修工法。
4. 前記円筒状の穴の深さが１５０ｍｍ〜４００ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の補修工法。
5. 前記連結具の外側面と前記円筒状の穴の内側面との隙間が、５ｍｍ〜３０ｍｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の補修工法。
6. 前記樹脂がエポキシ樹脂である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の補修工法。
7. 前記工程（１）において、前記既設アンカーボルトの周囲に所定長の円筒状の穴を形成する前又は後に、該円筒上の穴の直径よりも大きな径の穴を前記基礎コンクリート表面から所定深さまで形成することをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の補修工法。
8. 前記基礎コンクリート表面から所定深さまで形成された、前記該円筒状の穴の直径よりも大きな径の穴内に、モルタルを該表面まで充填して、前記硬化樹脂を保護する工程を前記工程（５）の前にさらに含む、請求項７に記載の補修工法。

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