JP2018009320A - Ｕターン複合抵抗機構型グラウンドアンカー - Google Patents

Abstract

【課題】錆の発生を考慮する必要をなくし、かつ、施工性を高め、低コストで引き抜き耐力の大きなＵターン型グラウンドアンカーを構築する。【解決手段】ＰＣ鋼より線の芯線及び側線が合成樹脂塗膜で保護されたＰＣ鋼より線４０を折り曲げてＵターン状にした緊張材４のＵターン部５に支圧具を設けずに地盤内のアンカー体３１に直接埋設し、引張力がＵターン部５からアンカー体３１に直接伝達されるようにすると共にＵターン部５より先に延びる先端スパイラル７１を有するスパイラル筋７が緊張材４の定着長部３を包囲しており、また、スパイラル筋７の先端スパイラル７１のスパイラル径をＵターン部５のそれより小さなものとして削孔に挿入する際のガイドとし、グラウンドアンカーの設置を迅速に行なうことを可能にした。Ｕターン部５の支圧具を省略したので軽量化され、施工しやすく、低コストとなった。【選択図】図1

Description

本発明は、引張力を緊張材からアンカー体に伝達する耐荷体を省略したＵターン型グラウンドアンカーに関する。

グラウンドアンカーがアンカー力を得る機構として圧縮型、引張型、支圧型があり、それぞれ長所と欠点を有している。また、引張型と圧縮型のアンカー体を多段とした分散型グラウンドアンカーも実用化されている。
圧縮型として特許文献１（特公平５−３０９３２号公報）に示されるように、緊張材を耐荷体に巻き掛けたＵターン型グラウンドアンカーは、緊張材に作用する引張力を耐荷体を介してアンカー体に伝達し、更に、アンカー体から周囲の地盤に伝えており、引張力はアンカー体に圧縮力として作用している。
耐荷体は、鋼製または鋳鉄製であり緊張材を掛け回す半円形の湾曲体が形成されている。

グラウンドアンカーを地中に設置する際には、鋳鉄製の耐荷体と緊張材を削孔中に挿入するものであり、比較的重量のあるアンカー体を地上で組み立てて挿入するので施工に時間を要し、また、耐荷体の部材を必要とするのでコストがかかっていた。

特公平５−３０９３２号公報 特許第２９１２８８１号公報

従来のＵターン型グラウンドアンカーは、緊張材のＰＣ鋼より線が引張方向に対して断面が小さいので耐荷体を介さずに直接アンカー体に埋設すると応力がＵターン部に集中してアンカー体が破壊されと考えられており、引張力を分散してアンカー体に伝達するための耐荷体や支圧板などの支圧部材を用いて引張力をアンカー体に伝達していた。
アンカー体はセメントグラウト等を固化させた固化体であるため、錆の問題は生じないが、支圧部材及びＰＣ鋼より線は鋼鉄製のため、アンカー体に何らかの原因でひび割れが生じてアンカー体内に地中水が浸透すると錆が発生するという問題がある。錆が発生するとグラウンドアンカーの機能を低下させ、寿命を短くすることがある。
本発明は、Ｕターン型グラウンドアンカーの施工時の取り扱いを容易にし、部品点数を少なくすることによって低コストでグラウンドアンカーを構築できるようにすると共にアンカー体にひび割れが生じた場合であっても錆が発生しにくいものとするものである。

ＰＣ鋼より線をＵターンさせた緊張材のＵターン部に支圧具を設けずに定着長部とし、この定着長部にはＵターン部の先まで延びる先端スパイラルを有し、緊張材を包囲するスパイラル筋が設けてあって緊張材を拘束すると共にアンカー体のグラウトを補強しており、先端スパイラルのスパイラル径が、Ｕターン部のそれより小さくしてあるＵターン型グラウンドアンカーユニットであり、また、このＵターン型グラウンドアンカーユニットを削孔内に設置してＵターン部をアンカー体内に設置したＵターン複合抵抗機構型グラウンドアンカーである。

本発明のＵターン型グラウンドアンカーユニットを用いたＵターン型グラウンドアンカーは、Ｕターン部の支圧具を省略したことにより支圧具の錆の問題が解消されており、かつ、Ｕターン部の緊張材を包囲するスパイラル筋が設けてあり、グラウトからなるアンカー体の割裂ひび割れの発生を防止することができるため、Ｕターン部の内側面が支圧板と同様に機能することからＵターン部は安定した支圧抵抗機構となって圧縮型アンカーとして機能し、それより上側の緊張材は、包囲されているスパイラル筋の拘束によってグラウトと緊張材との付着力が大幅にアップされて安定した摩擦抵抗機構が得られ、アンカー体は引張型となり、アンカー体全体としては、圧縮型と引張型が複合化されたアンカー体として引張力を有効に地盤に伝達することができることから、アンカー体を小型化でき、コストの低減及び工期の短縮を図ることができる。
更に、支圧具を省略したのでグラウンドアンカーユニットが軽量化されており、施工時の取り扱いが容易となり施工効率を高めることができ、工期の短縮およびコストの削減となる。
緊張材の外周にスパイラル筋が被せてあることによって引張力が回転方向の力に変換されるのでアンカー体との摩擦抵抗が増大することによって従来のＰＣ鋼より線の付着力を超える引き抜き力を得ることができるので、アンカー体の長さを短縮することが可能となり、コストを削減することができる。
また、定着長部に設けられたスパイラル筋がＵターン部の先まで延びる先端スパイラルを有すると共に、先端スパイラルのスパイラル径がＵターン部のそれより小さくしてあることによって、アンカーユニットを削孔に挿入するときのガイドとなって挿入作業を円滑に実施できると共に、先端スパイラルが削孔の底部に到達して停止すると、Ｕターン部は余長部の上部のスライムなどが無い位置に確実に停止させることが可能となる。

本発明のグラウンドアンカーの設置状態の正面図。 本発明のグラウンドアンカーの定着部の拡大図。 本発明のスパイラル筋の正面図。 本発明のグラウンドアンカーの断面図。 比較例の荷重−変位グラフ。 実施例の荷重−変位グラフ。

本発明のＵターン型グラウンドアンカーの緊張材４は、ＰＣ鋼より線４０がポリエチレン製の被覆４２で被覆されたもの、所謂アンボンドＰＣ鋼より線を使用する。グラウンドアンカーの自由長部２（Ｌ_１）においては、ポリエチレン被覆４２によってＰＣ鋼より線４０にグラウトは付着することがなく、自由に変形することができる。定着長部３（Ｌ_２）においては、ポリエチレン被覆４２は除去されており、ＰＣ鋼より線４０にグラウトが付着して一体化されており、ＰＣ鋼より線４０に作用する引張力はグラウトを介して地盤に伝達されるようにしてある。本発明においては、このＰＣ鋼より線４０の芯線及び側線がそれぞれ全周に単独に合成樹脂塗膜が形成された防錆機能の高いものであって、地中水がＰＣ鋼より線４０の素線の間に浸入した場合であっても錆が生ずることがないものである。
このＰＣ鋼より線４０は、例えば、特公平７−１０３６４３号公報に示された素線を撚り合わせてブルーイングしたＰＣ鋼より線の撚りを部分的に一時的にほぐし、各素線にエポキシ樹脂静電粉体塗装法によってエポキシ樹脂塗膜を形成したものであり、本発明のＵターン型グラウンドアンカーの緊張材として好ましいものである。但し、これに限ることは無く、亜鉛メッキ防請処理したＰＣ鋼より線を使用することも可能であり、また、裸線に適切な防錆処理を施したものであればよい。

図１は、本発明のグラウンドアンカーユニット１を地中に設置した状態の全体図であり、図２はグラウンドアンカーの先端部の定着長部の拡大図である。グラウンドアンカーは、アンカー頭部定着具１０、自由長部２（Ｌ_１）定着長部３（Ｌ_２）及び削孔余長部Ｌ_３からなるものであり、アンカー長はＬ_０である。
緊張材４は、自由長部Ｌ_１においては、アンボンドＰＣ鋼より線のポリエチレン被覆４２を残したままとしてあり、定着長部Ｌ_２においては、ポリエチレン被覆４２が除去されてＰＣ鋼より線４０が露出した状態としてある。
このポリエチレン被覆を除去したＰＣ鋼より線４０をベンダーで１８０度折り曲げてＵターン部５を形成し、ＰＣ鋼より線を所定の間隔で平行にし、ＰＣ鋼より線をガイドする溝６１が形成された円形のスペーサー６によって緊張材４の間隔を保持し、結束バンド６２で固定してその状態を維持するものとしてある。図に示した例は、Ｕターン部５を形成したＰＣ鋼より線２本を９０°ずらして配置したものを緊張材４としたものであるが、グラウンドアンカーに要求される引抜耐力に応じて所要のＰＣ鋼より線の直径及び本数を決定することができる。

Ｕターン部５は耐荷体を設けずに定着長部３（Ｌ_２）の先端に配置されており、このＵターン部５には所用の長さまでスパイラル筋７を被せてグラウトと一体化されてアンカー体３１が形成される。Ｕターン部５が支圧抵抗機構として引張力をアンカー体３１に伝達させるものである。平行に延びるＰＣ鋼より線４０の間隔が２０〜４０ｍｍと小さく、Ｕターン部５の曲率半径が２０〜３０ｍｍと小さいので素線の撚りが緩んで素線間に隙間が生じており、この隙間にグラウトが入り込みＰＣ鋼より線と一体化するので、引張方向に対するＵターン部５の断面が大きくなって引張力がアンカー体３１に効率よく伝達される。

図２の定着長部３の拡大図に示すように、定着長部３（Ｌ_２）はスパイラル筋７によって包囲されている。スパイラル筋７は、直径４〜８ｍｍの鉄筋をスパイラルに加工したものであり、スパイラル径はＵターンさせた緊張材４を包囲する大きさとしてある。

削孔の先端部にはグラウトとＰＣ鋼より線の付着を阻害するスライムや泥土、ごみが残留しているため、グラウトの強度が十分でなく、ＰＣ鋼より線４０との十分な付着力が得られないので、従来の技術では余長部として緊張鋼材、耐荷体及び定着長部が余長部に位置しないようにグラウンドアンカーの先端にスペーサーとなるパイロットキャップを取付けてグラウンドアンカーの先端が削孔底から一定間隔離れるようにし、Ｕターン部がスライム等が存在している余長部Ｌ_３に位置しないようにしている。そのため、本発明では、先端スパイラル７１の径はＵターン部５が通り抜け不可能な大きさとしてありＵターン部５が削孔底より所定の距離（Ｌ_３）隔てた位置に設置される。

図示はしていないが、スパイラル筋７は、緊張材４の削孔への挿入時に位置がずれたり脱落したりしないように結束バンドなどの適宜の固定手段によって緊張材４に固定してあり、グラウトの充填固化後はアンカー体３１と一体化されるものである。

グラウンドアンカーの施工は、地盤にボーリング装置でアンカー長（Ｌ_０）に余長部（Ｌ_３）の長さを加えた深さの削孔を形成し、この削孔にアンカーユニット１を挿入する。スパイラル筋７の先端スパイラル７１の直径が小さなものとしてあるので、削孔に挿入するときのガイドとなって挿入作業を容易にすると共に、先端スパイラル７１が削孔の底部に到達して停止すると、Ｕターン部５は余長部（Ｌ_３）より上のスライムなどが無い位置に確実に停止した状態にすることが可能となる。
グラウトを注入して削孔内にアンカー体３１を形成し、Ｕターン部５及びスパイラル筋７をアンカー体内に埋設する。グラウトが硬化し、Ｕターン部５がアンカー体３１に固定された後に緊張材４を緊張してアンカーヘッドなどの定着具１０に緊張定着する。

実験例及び比較例
本発明のアンカーの引張耐力を以下の条件で施工し、アンカー体による緊張材４の拘束力を測定して従来技術による比較例と比較した。
比較例及び実施例ともにφ１５．２ｍｍの素線の全周を塗膜で保護してあるＳＣストランド（商品名）を用い、φ９０ｍｍの削孔を鉛直に形成し、自由長部と定着長部の境界部にはチューブのゴム製のパッカーを装着して設置し、自由長部２（Ｌ_２）にはグラウトが充填されないようにして摩擦抵抗が生じないようにした。
試験に用いたグラウンドアンカーの諸元を表１に示す。見掛けの周長とは、ＰＣ鋼より線の直径を１５．２ｍｍとし、２本のＰＣ鋼より線の周囲の長さである。
比較例は２本のＳＣストランドからなる引張型のグラウンドアンカーであり、実施例は１本のＳＣストランドをＵターンさせたものである。

グラウトを充填してグラウンドアンカーを設置した後、４週間後に実施例と比較例各々について引き抜き試験を実施したところ、以下の結果が得られた。
図５及び図６は比較例と実施例の引抜試験の荷重−変位量のグラフであり、▲は試験体のグラウンドアンカーの計測値を示し、●はアンカーヘッドの変位の開始時点から緊張材４に引張力が作用したものとして計算した値を示している。

図５に示す比較例の引抜試験の結果からは、引抜荷重２８０ｋＮまでは荷重とアンカーヘッドにおける緊張材の変位量は比例関係にあり直線的であるが、２８０ｋＮを超えたところでアンカー体による緊張材の拘束が失われており、緊張材がアンカー体から抜け始めたものと推定される。
一方、図６に示す本発明の実施例の試験結果では、緊張材４のＰＣ鋼より線の降伏引張荷重４４４ｋＮまで直線的な変位を示している。それ以上の引抜荷重は緊張材４が破断して計測機器を破損するおそれがあるので引抜試験を中止した。
以上の結果から、本発明のグラウンドアンカーは、表１に示すように、自由長、アンカー体長、及びアンカー体のグラウトモルタルの圧縮強度を同一条件とした従来の引張型アンカーの少なくとも１．５７倍の引張荷重に耐えることができたものといえる。

１ アンカーユニット
１０ 定着具
２ 自由長部
３ 定着長部
３１ アンカー体
４ 緊張材
４０ ＰＣ鋼より線
４２ ポリエチレン被覆
５ Ｕターン部
６ スペーサー
６１ 溝
６２ 結束バンド
７ スパイラル筋
７１ 先端スパイラル

Claims (3)

1. ＰＣ鋼より線をＵターンさせた緊張材であり、このＵターン部に支圧具を設けずに定着長部としてあり、この定着長部にはＵターン部の先まで延びる先端スパイラルを有し、緊張材を包囲するスパイラル筋が設けてあって緊張材を拘束すると共にアンカー体のグラウトを補強するものであり、先端スパイラルのスパイラル径がＵターン部のそれより小さくしてあるＵターン複合抵抗機構型グラウンドアンカーユニット。
2. 請求項１において、Ｕターン状にした緊張材が少なくとも２本以上を配設したものであるＵターン複合抵抗機構型グラウンドアンカーユニット。
3. 請求項１または２のＵターン複合抵抗機構型グラウンドアンカーユニットが削孔内に挿入してあり、Ｕターン部が削孔底より先端スパイラルによって離れた位置に設置されており、Ｕターン部及びスパイラル筋がグラウトからなるアンカー体内に固定されているＵターン複合抵抗機構型グラウンドアンカーユニット。