JP5324927B2 - 繊維アンカー及びそれを使用したアンカーの施工法 - Google Patents

Description

本発明は、合成繊維を使用したアンカーと、そのアンカーの施工法に関するものである。

切土補強土工は、鉄筋やロックボルトなどの比較的短い棒状補強材（アンカー材）を地山に多数挿入することにより、地山と補強材との相互作用により、切土のり面全体の安定性を高める工法である。
また、地山の上の構造体を、引張力（締付け力・引止め力）を利用して固定する斜面安定工法として、グラウンドアンカー工法がある。
グラウンドアンカーでは、地中に埋設する引張材としてＰＣ鋼より線などを採用している。
これらアンカー材として使用される鋼製材料の大きな課題は、腐食環境下の土中において防食対策が必須であることである。
防食処理として、これら鋼製材料の表面に亜鉛アルミニウムメッキ処理を施したり、防食材を塗布したりする必要があるが、万全ではない。

これらアンカーの他の課題は、アンカー材を削孔穴内に定着するために、削孔穴内にグラウト材を注入するのであるが、通常、孔壁の崩壊などにより十分な注入・定着に至らないことがある。
削孔穴は削孔機などによって形成するのであるが、孔壁には多くの凹凸が形成され、パイプをアンカー材と孔壁との小さな隙間に挿入することに、非常な困難を伴うからである。

前記した腐食という課題を解決するために、アンカー材として、腐食しない合成樹脂製の材料によるアンカー材も開発されている。
例えば特開２００３−２２１８３１号公報に記載されているような樹脂製のロッド状のものや、特開平８−１９９７３３号公報に記載されているような合成樹脂繊維に樹脂を含浸して中空のロッド状としたものがある。
しかしながら、これらロッド状のものは、表面が硬質の柱状面であるため、グラウト材との付着が切れ易く、アンカー材の引張耐力が必ずしも大きいものではなかった。

特開２００３−２２１８３１号公報 特開平８−１９９７３３号公報

解決しようとする課題は、アンカー材の腐食を無くし、削孔穴の奥までグラウト材の充填を確実に行え、更に大きなアンカーの引張耐力を得るものである。

本発明にかかる繊維アンカーは、削孔穴内に配置して、前記削孔穴内にグラウト材を注入して定着するアンカーであって、アンカーの長さ方向に伸びる合成繊維を、該合成繊維と交差する方向の拘束糸によって繋いだ筒状アンカー材を使用してなり、前記筒状アンカー材は、アンカーの長さ方向に伸びる複数本のほぼ平行に配した合成繊維を複数本づつ束ねた合成繊維束と、該合成繊維束と平行な縦方向拘束糸とを交互に配して筒状とし、前記合成繊維束の長さ方向に適宜間隔づつ離れて複数箇所を、それらと交差する方向に渡した横方向拘束糸によって一体に繋いだことを特徴とする。
本発明にかかる他の繊維アンカーは、削孔穴内に配置して、前記削孔穴内にグラウト材を注入して定着するアンカーであって、多孔筒状の形状維持具の外側に、アンカーの長さ方向に伸びる合成繊維を、該合成繊維と交差する方向の拘束糸によって繋いだ筒状アンカー材を配してなり、前記筒状アンカー材は、アンカーの長さ方向に伸びる複数本のほぼ平行に配した合成繊維を複数本づつ束ねた合成繊維束と、該合成繊維束と平行な縦方向拘束糸とを交互に配して筒状とし、前記合成繊維束の長さ方向に適宜間隔づつ離れて複数箇所を、それらと交差する方向に渡した横方向拘束糸によって一体に繋いだことを特徴とする。
また、本発明にかかる他の繊維アンカーは、削孔穴内に配置して、前記削孔穴内にグラウト材を注入して定着するアンカーであって、アンカーの長さ方向に伸びる合成繊維を、該合成繊維と交差する方向の拘束糸によって繋いだ筒状アンカー材を使用してなり、前記筒状アンカー材は、アンカーの長さ方向に伸びる複数本の平行に配した合成繊維を複数本づつ束ねた合成繊維束を、該合成繊維束と交差する比較的剛性の高い単一繊維の横方向拘束糸によって組んで繋いだことを特徴とする。
また、本発明にかかる他の繊維アンカーは、筒状アンカー材の内側にグラウト材の注入パイプを挿入することを特徴とする。
本発明にかかる繊維アンカーの施工法は、上記した何れかの発明にかかる繊維アンカーを使用し、内側にグラウト材の注入パイプを配置した繊維アンカーを削孔穴に挿入し、グラウト材が前記繊維アンカーの繊維に絡み付いて付着するように、前記注入パイプを通じてグラウト材を削孔穴内に充填して前記繊維アンカーを定着し、前記グラウト材の硬化後、繊維アンカーを緊張して削孔穴から突出する繊維アンカーの頭部を定着することを特徴とする。
また、本発明にかかる他の繊維アンカーの施工法は、繊維アンカーの頭部に付設した中空構造の頭部ボルトと、該頭部ボルトに螺着するナットを使用して、前記繊維アンカーの頭部を定着することを特徴とする。
また、本発明にかかる他の繊維アンカーの施工法は、繊維アンカーの頭部を収容可能なスリットを有する受圧板と、テーパ状に形成した前記スリットに内挿して前記繊維アンカーの頭部を挟持可能なクサビを使用して、前記繊維アンカーの頭部を定着することを特徴とする。

本発明は、以上のような構成を有し、次のうちの少なくとも一つの効果を得ることができる。
＜ａ＞合成繊維を使用したアンカー材であるので、腐食することがなく、防食の処理の必要もない。
＜ｂ＞合成繊維を使用した筒状アンカー材を、形状維持具の外側に配するため、繊維を使用した比較的剛性の低い筒状アンカー材は、その形状を維持して、削孔穴内にて筒形を維持して定着することが出来る。
＜ｃ＞筒状のアンカー材の内側に注入パイプを配することにより、パイプをアンカー材の外側に添わす必要がなく、削孔穴内に挿入するのが容易である。
＜ｄ＞アンカー材は、ロッド状のものでなく、バラける繊維であるため、繊維の一本一本がグラウト材と付着して、付着が極めて切れ難く、アンカーに作用する大きな荷重に耐え得ることが可能である。
＜ｅ＞繊維アンカーの内側に挿入した注入パイプから注入したグラウト材は、多孔の形状維持具の孔や、筒状アンカー材の繊維の間の隙間を抜け、削孔穴の奥まで確実に充填を行え、繊維の一本一本にグラウト材がからんで、アンカー材とグラウト材との付着が良好となる。
＜ｆ＞筒状アンカー材は、複数本の平行に配した合成繊維を、その合成繊維の長さ方向に適宜間隔づつ離れて複数箇所を、横方向拘束糸によって一体に繋いだため、平行に配した合成樹脂糸間の隙間から、グラウト材が抜け易く、アンカー材とグラウト材との付着は更に良好となる。
＜ｇ＞複数本づつ束ねた合成樹脂繊維らを、それらと交差する比較的剛性の高い単一繊維の横方向拘束糸によって組んで繋ぐことによって、剛性の高い合成繊維によって筒形が維持されるため、形状維持具を使用する必要がなくなる。

本発明にかかる繊維アンカーの一部断面図 削孔穴内に定着した繊維アンカーの横断面図 繊維アンカーの頭部の斜視図 繊維アンカーの先端部の斜視図 アンカー材の一実施例の斜視図 図５の一部拡大斜視図 アンカー材の他の実施例の一部拡大側面図 受圧板の一実施例の斜視図 クサビ定着した繊維アンカーの断面図

以下、図に示す実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。
＜１＞ アンカー材
本願発明において、引張荷重を受けるアンカー材１としては、合成繊維製のアンカー材１を使用する。
図５に示すのは、合成繊維であるアラミド繊維を、アンカーの長さ方向とほぼ平行なるよう多数本を束ねて合成繊維束３とする。
合成繊維は、撚りをかけて糸状にしてもよい。
前記した合成繊維束３を、適宜間隔づつ離して、合成繊維束３とその隣の合成繊維束３との間に、それら合成繊維束３と平行にポリエステルなどの合成繊維を編んだ縦方向拘束糸４を交互に配する。
それら合成繊維束３と縦方向拘束糸４とを交互に配置して、全体で筒状を成すようにしてある。
筒状を成すよう配置した合成繊維束３と縦方向拘束糸４とを、縦方向拘束糸４から引き出し、周方向に渡して編んだ横方向拘束糸５によって繋ぎ、一体化してある。
横方向拘束糸５は、アンカー材１の長さ方向に適宜間隔づつ離れて配してある。
合成繊維であるアンカーの材料としては、アラミド繊維の他に、炭素繊維、セラミック繊維、ポリエステル繊維、高強度ポリオレフィン繊維、ポリアミド繊維又はポリビニルアルコール繊維などが使用でき、それらの二種以上の繊維を使用することも可能である。

＜２＞ 形状維持具
図において６は形状維持具であって、合成樹脂によってメッシュ状の円筒形状を成している。
形状維持具６は、アンカー材１の形状を維持する部材であって、その表面に多数個の孔を有していればよく、この実施例のようにメッシュ状であってもよいし、或いは多数個の孔を形成したようなものでもよい。

＜３＞ 注入パイプ
注入パイプ７はグラウト材８を削孔穴９内に注入する部材であって、円筒形状のパイプである。

＜４＞ 頭部ボルト
頭部ボルト１０は、外周に雄ネジ１１を有するとともに、中心線方向に孔１２が貫通する中空円筒形状を成している。
頭部ボルト１０の一端部は直径が細くなるよう段差が形成されており、この径の細い部分に形状維持具６の一端部が被され、エポキシ樹脂接着材によって固着されている。
形状維持具６の外周には、アンカー材１が被せてあり、形状維持具６とアンカー材１との二重筒となっている。
アンカー材１の一端部も、頭部ボルト１０の外周にエポキシ樹脂接着材によって固着されている。
図１のＬが、固着代である。

＜５＞ 設置
注入パイプ７をアンカー材１の内側に挿入する。
実施例では、ボルト１０の孔１２を貫通させ、形状維持具６の内側に挿入する。
以上のような状態で地盤に形成した削孔９内に、固定ボルト１０側を後方にして、先端側から挿入する。
注入パイプ７はアンカー材１の中心にあるので、削孔穴９への挿入に困難がない。
地上の構造体１４に形成した孔１５に固定ボルト１０を位置させ、構造体１４表面に設置した受圧板１６の孔を貫通させる。

＜６＞定着
固定ボルト１０の地表側にナット１７を螺合し、注入パイプ７を引き抜きながら、その先端からグラウト材８であるセメントミルクを削孔穴９内に注入する。
グラウト材８は、形状維持具６の孔を抜け、アンカー材１の繊維の間隙を抜け、削孔穴９内に充満していく。
グラウト材８がアンカー材１の繊維の一本一本にからむように付着するため、グラウト材８とアンカー材１との付着が極めて良好となり、大きな引張耐力を得ることとなる。

＜７＞ 緊張
グラウト材８が固化した後、ボルト１０を掴んでアンカー材１を緊張する。
ナット１７を締めて緊張による伸びを吸収して、定着を完了する。

図８及び図９に示すのは、クサビ１８を使用してアンカー材１を定着した実施例であって、受圧板１６には外周の一辺に開口するスリット１９が形成されている。
スリット１９を挟んで向き合う左右側面２０・２０は、下方へ行くにつれて互いに近接するようテーパ状面となっている。
前記した手順で削孔穴９内に定着したアンカー材１の地表への突出部分の一部に合成樹脂を含浸させてＦＲＰ２１処理する。
ＦＲＰ２１処理した部分を受圧板１６のスリット１９内に位置させ、アンカー材１をジャッキによって緊張した状態で、スリット１９内にクサビ１８を挿入してアンカー材１のＦＲＰ２１部分を挟持する。
図において２２はボルトであるが、クサビ１８による定着の場合、必ずしもボルト２２は必要でない。

図７に示すのはアンカー材１の他の実施例であって、アンカーの長さ方向に伸びる多数本のアラミド繊維の束３を、適宜間隔づつ離隔して複数を円筒状に配置する。
それらアラミド繊維の束３の間に、ポリエチレンの比較的幅広の一本物である単一繊維の横方向拘束糸２３を配して織り込み、隣り合う束３同士を繋ぐようにして円筒形状に成形したものである。
ポリエチレンの単一繊維である横方向拘束糸２３は比較的剛性があり、それによってアンカー材１の形状が円筒状に維持できるので、前記したような形状維持具６を使用しなくてもよい。
このようなアンカー材１を使用した場合は、アンカー材１の内側に直に注入パイプ７を配する。

１：アンカー材
３：合成樹脂繊維束
４：縦方向拘束糸
５：横方向拘束糸
６：形状維持具
７：注入パイプ
８：グラウト材
９：削孔穴
１０：頭部ボルト
１１：雄ネジ
１２：孔
１４：構造体
１５：孔
１６：受圧板
１７：ナット
１８：クサビ
１９：スリット
２０：側面
２１：ＦＲＰ
２２：ボルト
２３：横方向拘束糸

Claims (7)

1. 削孔穴内に配置して、前記削孔穴内にグラウト材を注入して定着するアンカーであって、
   アンカーの長さ方向に伸びる合成繊維を、該合成繊維と交差する方向の拘束糸によって繋いだ筒状アンカー材を使用してなり、
   前記筒状アンカー材は、アンカーの長さ方向に伸びる複数本のほぼ平行に配した合成繊維を複数本づつ束ねた合成繊維束と、
   該合成繊維束と平行な縦方向拘束糸とを交互に配して筒状とし、
   前記合成繊維束の長さ方向に適宜間隔づつ離れて複数箇所を、それらと交差する方向に渡した横方向拘束糸によって一体に繋いだことを特徴とする、
   繊維アンカー。
2. 削孔穴内に配置して、前記削孔穴内にグラウト材を注入して定着するアンカーであって、
   多孔筒状の形状維持具の外側に、アンカーの長さ方向に伸びる合成繊維を、該合成繊維と交差する方向の拘束糸によって繋いだ筒状アンカー材を配してなり、
   前記筒状アンカー材は、アンカーの長さ方向に伸びる複数本のほぼ平行に配した合成繊維を複数本づつ束ねた合成繊維束と、
   該合成繊維束と平行な縦方向拘束糸とを交互に配して筒状とし、
   前記合成繊維束の長さ方向に適宜間隔づつ離れて複数箇所を、それらと交差する方向に渡した横方向拘束糸によって一体に繋いだことを特徴とする、
   繊維アンカー。
3. 削孔穴内に配置して、前記削孔穴内にグラウト材を注入して定着するアンカーであって、
   アンカーの長さ方向に伸びる合成繊維を、該合成繊維と交差する方向の拘束糸によって繋いだ筒状アンカー材を使用してなり、
   前記筒状アンカー材は、アンカーの長さ方向に伸びる複数本の平行に配した合成繊維を複数本づつ束ねた合成繊維束を、該合成繊維束と交差する比較的剛性の高い単一繊維の横方向拘束糸によって組んで繋いだことを特徴とする、
   繊維アンカー。
4. 筒状アンカー材の内側にグラウト材の注入パイプを挿入することを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の繊維アンカー。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載した繊維アンカーを使用し、
   内側にグラウト材の注入パイプを配置した繊維アンカーを削孔穴に挿入し、
   グラウト材が前記繊維アンカーの繊維に絡み付いて付着するように、前記注入パイプを通じてグラウト材を削孔穴内に充填して前記繊維アンカーを定着し、
   前記グラウト材の硬化後、繊維アンカーを緊張して削孔穴から突出する繊維アンカーの頭部を定着することを特徴とする、
   繊維アンカーの施工法。
6. 繊維アンカーの頭部に付設した中空構造の頭部ボルトと、該頭部ボルトに螺着するナットを使用して、前記繊維アンカーの頭部を定着することを特徴とする、請求項５に記載の繊維アンカーの施工法。
7. 繊維アンカーの頭部を収容可能なスリットを有する受圧板と、テーパ状に形成した前記スリットに内挿して前記繊維アンカーの頭部を挟持可能なクサビを使用して、前記繊維アンカーの頭部を定着することを特徴とする、請求項５に記載の繊維アンカーの施工法。

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