(57)【要約】【目的】地表面変動による保護機能の低下、および棒状支持体の健全度の低下等を防止可能とする。【構成】地山１２の凍上領域Ｌ３を越える深度の支持体挿入孔２２に中空ロックボルト１６を挿入配置し、この中空ロックボルトに対して内部グラウト２０、外部グラウト３０を行う。そして、地山定着に耐え得る引張耐力を持った素材からなる弾性引張材１８を、この中空棒状鋼材１６の中空部１６ａに内挿し、その定着長部Ｌ１をその内部グラウト２０によって中空棒状鋼材と一体化させることにより、これを棒状支持体１０とするとともに、中空棒状鋼材の固定長部Ｌ５を、外部グラウト３０によって地山１２に一体的に固定する。さらに、弾性引張材１８を所定の引張荷重のもとで緊張し、構造物表面の支圧板３６を介して延出された弾性引張材の頭部を、ナット３８の螺着等のもとで支圧板に係合保持させることにより、地表面１２ａ上での構造物１４の固定的な保持をはかる。【選択図】　　　　　図１
2004084407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山の地表面上に構築された構造物を、地山に設置した棒状支持体の緊張、およびその定着によってその地表面上に固定的に保持する棒状支持体の施工方法であり、
地表面から所定深度までの範囲として、その地山における凍上領域を予め想定するとともに、この凍上領域を越える深度の支持体挿入孔を、地表面上の構造物から連続して形成し、
中空のパイプ状部材としてなる中空棒状鋼材を、構造物との非一体形態を維持しつつ支持体挿入孔のほぼ全長に亘って挿入配置して、この中空棒状鋼材の内外にグラウトを行い、
地山定着に耐え得る引張耐力を持った素材からなる弾性引張材を、この中空棒状鋼材の中空部に内挿し、その先端側に規定した弾性引張材の定着長部を、その内部グラウトによって中空棒状鋼材と一体化させることにより、少なくとも中空棒状鋼材に対する、その自由長部における弾性引張材の伸縮性の確保された棒状支持体を構成させるとともに、凍上領域との非整列部として中空棒状鋼材の先端側に規定された固定長部を、その外部グラウトによって地山に一体的に固定することにより、これを地山に対する棒状支持体の設置とし、
その後、弾性引張材を所定の引張荷重のもとで緊張し、構造物表面の支圧板を介して延出された弾性引張材の頭部を、定着具により支圧板に係合保持させることによって、構造物を地表面上に固定的に保持する棒状支持体の施工方法。
【請求項２】
弾性引張材の自由長部に、グラウトの付着を抑止するアンボンド加工を施し、この弾性引張材の先端側に設けたその露出部分を、少なくとも中空棒状鋼材と一体化させる弾性引張材の定着長部として規定した請求項１記載の棒状支持体の施工方法。
【請求項３】
弾性引張材が、より線ワイヤを被覆チューブで部分的に被覆した部分アンボンドより線としてなり、この弾性引張材の先端側に設けた、この部分アンボンドより線のより線ワイヤ露出部を、少なくとも中空棒状鋼材と一体化させる弾性引張材の定着長部として規定した請求項１記載の棒状支持体の施工方法。
【請求項４】
弾性引張材の素材が、異形棒鋼、ＰＣ鋼材、炭素繊維、およびアラミド繊維のいずれかである請求項１ないし３のいずれか記載の棒状支持体の施工方法。
【請求項５】
地山の凍上により受ける構造物側の凍上受圧を、地表面に対する構造物の接地面積に基づいて算出するとともに、その地山の凍上量を予め実測、あるいは推定し、
この凍上受圧と凍上量と、弾性引張材の断面積、およびその素材のヤング率とに基づいて、弾性引張材の自由長部の長さを算出し、その地山において可能な支持体挿入孔の深度と要求される自由長部の長さとを考慮して、弾性引張材に要求される伸び量を確保可能な素材を選定し、これを中空棒状鋼材に組み合わせる請求項４記載の棒状支持体の施工方法。
【請求項６】
自立する地層の地山においては、単管削孔のみにより支持体挿入孔を掘削形成し、その形成された支持体挿入孔に対し、中空棒状鋼材を挿入するとともに、
自立しない地層の地山においては、１回目削孔として単管削孔による下孔形成を行い、その後、２回目削孔として中空棒状鋼材自体をドリルパイプとした削孔のもとで、その挿入を同時に行うものとした請求項１ないし５のいずれか記載の棒状支持体の施工方法。
【請求項７】
中空棒状鋼材の全長のうち、少なくとも地山の凍上領域と構造物とに整列する部分の外周面を、その先端側の固定長部に対する非付着長部として規定し、この非付着長部に、周辺他部材の付着を抑止するアンボンド加工を予め施した請求項１ないし６のいずれか記載の棒状支持体の施工方法。
【請求項８】
中空棒状鋼材に、地山定着に耐え得る引張耐力を持った素材からなる弾性引張材を内挿し、この弾性引張材の先端側に規定された定着長部を、中空棒状鋼材の中空部に対する内部グラウトのもとで中空棒状鋼材に一体化することにより、弾性引張材の自由長部での伸縮性を確保した内外二重構造としてなり、
地山に想定された凍上領域との非整列部としてこの中空棒状鋼材の先端側に規定された固定長部が、その外周部に対する外部グラウトによって地山に一体的に固定されるとともに、所定の引張荷重のもとで緊張された弾性引張材の頭部が、構造物表面の支圧板に、定着具によって係合保持された棒状支持体。
【請求項９】
弾性引張材の自由長部に、グラウトの付着を抑止するアンボンド加工が施されるとともに、この弾性引張材の先端側に設けたその露出部分が、少なくとも中空棒状鋼材と一体化される弾性引張材の定着長部として規定された請求項８記載の棒状支持体。
【請求項１０】
弾性引張材が、より線ワイヤを被覆チューブで部分的に被覆した部分アンボンドより線としてなり、この弾性引張材の先端側に設けた、この部分アンボンドより線のより線ワイヤ露出部が、少なくとも中空棒状鋼材と一体化される弾性引張材の定着長部として規定された請求項８記載の棒状支持体。
【請求項１１】
弾性引張材の素材が、異形棒鋼、ＰＣ鋼材、炭素繊維、およびアラミド繊維のいずれかである請求項８ないし１０のいずれか記載の棒状支持体。
【請求項１２】
中空棒状鋼材の全長のうち、少なくとも地山の凍上領域と構造物とに整列する部分の外周面が、周辺他部材の付着を抑止するアンボンド加工により、その先端側の固定長部に対する非付着長部として規定された請求項８ないし１１のいずれか記載の棒状支持体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、棒状支持体を、地すべり対策工において地山に設置する施工方法であり、特に寒冷地等での施工に適した棒状支持体の施工方法、およびその棒状支持体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地表面に法枠等の構造物を構築し、地山に設置した、たとえばロックボルト等の棒状支持体によってこの構造物を固定的に保持する工法が、地山を保護、補強する、いわゆる地すべり対策工として知られている。
【０００３】
このような、ロックボルト（棒状支持体）を用いる地すべり対策工においては、通常、このロックボルトが、法枠の、たとえば十字状の交点毎等に、地山へのその全長付着のもとで設置、定着されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、降雨や日照り等の自然現象を直接的に受ける地山の地表面は、これら自然現象による微小な動き、たとえば膨張、収縮等の地表面変動を絶えず繰り返している。そして、その自然現象の中でも地表面の動きが特に著しいのは、地山の凍結によりその地表面を隆起させる、いわゆる凍上であり、地山の凍上の生じやすい寒冷地等においては、この凍上が原因と見られるロックボルト、および構造物の浮き上がり、あるいはロックボルトの破断や構造物の損壊等が多く確認されている。
【０００５】
地山に対するロックボルトの固定強度が地山の凍上により生じる力、つまり凍上圧に満たなければ、前者のような、地山の凍上に伴ったロックボルト、および構造物の浮き上がりは生じる。そして、地山は、その凍上部分の融解により元の体積に戻るが、一旦浮き上がったロックボルトは地山の融解後も元の位置に戻ることなくその浮き上がった状態で残されるため、このロックボルトでの支持状態にある構造物にも、元の位置に戻る力は十分に得られない。
【０００６】
このようなロックボルトの浮き上がりに起因する地表面からの構造物の浮き上がりは、地表面と構造物との間に隙間を生じさせる原因となることから、それに伴った地表面に対する保護機能の低下、および構造物の破損、損壊や地表面の崩壊等を招く虞れが否定できない。
【０００７】
そして、ロックボルトは、この隙間での露出部分において錆びやすく、この錆に起因する腐食等がこのロックボルトに発生しやすいため、ロックボルトの健全度の低下も避けられない。
【０００８】
また、地山に対するロックボルトの固定強度が地山の凍上圧以上であれば、凍上に起因するロックボルトの浮き上がりは十分に防止できる。しかし、この場合の凍上圧は、他に吸収されることなくロックボルト、あるいは構造物に直接的に作用されるため、地山に対するロックボルトの固定強度を地山の凍上圧以上とした場合においては、ロックボルトの浮き上がりが防止できる反面、後者のような、ロックボルトの破断や構造物の損壊等が避けられなくなる。
【０００９】
つまり、いずれにしても、ロックボルトを棒状支持体として用いた公知の地すべり対策工においては、この凍上に対する対策が十分にはかられていないのが現状である。
【００１０】
ここで、このような凍上対策として、たとえば、ロックボルトに弾性部材（コイルスプリング等）を組み合わせ、この弾性部材の弾性変形によって地山の凍上分を吸収しようとする構成が、特開２０００−８７３５０号公報に開示されている。
【００１１】
確かに、この構成においては、構造物に所定範囲の移動ストロークが確保できるため、凍上に起因する増加荷重の吸収により、構造物、およびロックボルトへの過剰な引張荷重の付与、伝達は十分に防止可能となる。
【００１２】
ところで、地表面から浮き上がった構造物を元の位置に押し戻すためには、その自重や変形分等を考慮すると、およそ数トンの押し戻し力が必要と推定されている。しかし、コイルスプリングでの付勢力は一般に３００〜５００ｋｇ程度とされ、１ｔを越える付勢力をコイルスプリングによって得るには経済的、および構造的に困難であることから、このコイルスプリング等の弾性部材をロックボルトに組み合わせた公知の構成では、浮き上がった構造物の押し戻しは期待できない。
【００１３】
つまり、コイルスプリングの弾性変形のもとで引張荷重の増加分が吸収できたとしても、浮き上がり方向に移動した構造物に対する押し戻しが十分に得られないことから、この公知の構成においても、地山融解後の不十分な戻りに起因する保護機能の低下、およびロックボルトの健全度の低下等は避けられない。
【００１４】
この発明は、地表面変動による保護機能の低下、および棒状支持体の健全度の低下等を防止可能とする棒状支持体の施工方法、およびその棒状支持体の提供を目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係るこの発明の棒状支持体の施工方法によれば、地表面から所定深度までの範囲として、その地山における凍上領域を予め想定するとともに、この凍上領域を越える深度の支持体挿入孔を、地表面上の構造物から連続して形成する。そして、中空のパイプ状部材としてなる中空棒状鋼材を、構造物との非一体形態を維持しつつ支持体挿入孔のほぼ全長に亘って挿入配置して、この中空棒状鋼材の内外にグラウトを行う。
【００１６】
さらに、地山定着に耐え得る引張耐力を持った素材からなる弾性引張材を、この中空棒状鋼材の中空部に内挿し、その先端側に規定した弾性引張材の定着長部を、その内部グラウトによって中空棒状鋼材と一体化させることにより、少なくとも中空棒状鋼材に対する、その自由長部における弾性引張材の伸縮性の確保された棒状支持体を構成させるとともに、凍上領域との非整列部として中空棒状鋼材の先端側に規定された固定長部を、その外部グラウトによって地山に一体的に固定することにより、これを地山に対する棒状支持体の設置とする。そして、その後、弾性引張材を所定の引張荷重のもとで緊張し、構造物表面の支圧板を介して延出された弾性引張材の頭部を、定着具により支圧板に係合保持させることによって、構造物を地表面上に固定的に保持するものとしている。
【００１７】
また、この発明の請求項２においては、弾性引張材の自由長部に、グラウトの付着を抑止するアンボンド加工を施し、この弾性引張材の先端側に設けたその露出部分を、少なくとも中空棒状鋼材と一体化させる弾性引張材の定着長部として規定するものとしている。
【００１８】
さらに、この発明の請求項３においては、弾性引張材を、より線ワイヤを被覆チューブで部分的に被覆した部分アンボンドより線とし、この弾性引張材の先端側に設けた、この部分アンボンドより線のより線ワイヤ露出部を、少なくとも中空棒状鋼材と一体化させる弾性引張材の定着長部として規定するものとしている。
【００１９】
そして、この発明の請求項４においては、弾性引張材の素材を、異形棒鋼、ＰＣ鋼材、炭素繊維、およびアラミド繊維のいずれかとして具体化し、さらに、この発明の請求項５においては、地山の凍上により受ける構造物側の凍上受圧を、地表面に対する構造物の接地面積に基づいて算出するとともに、その地山の凍上量を予め実測、あるいは推定し、この凍上受圧と凍上量と、弾性引張材の断面積、およびその素材のヤング率とに基づいて、弾性引張材の自由長部の長さを算出するとともに、その地山において可能な支持体挿入孔の深度と要求される自由長部の長さとを考慮して、弾性引張材に要求される伸び量を確保可能な素材を選定し、これを中空棒状鋼材に組み合わせるものとしている。
【００２０】
また、この発明の請求項６では、自立する地層の地山においては、単管削孔のみにより支持体挿入孔を掘削形成し、その形成された支持体挿入孔に対し、中空棒状鋼材を挿入するものとし、自立しない地層の地山においては、１回目削孔として単管削孔による下孔形成を行い、その後、２回目削孔として中空棒状鋼材自体をドリルパイプとした削孔のもとで、その挿入を同時に行うものとしている。
【００２１】
そして、この発明の請求項７においては、中空棒状鋼材の全長のうち、少なくとも地山の凍上領域と構造物とに整列する部分の外周面を、その先端側の固定長部に対する非付着長部として規定し、この非付着長部に、周辺他部材の付着を抑止するアンボンド加工を予め施すものとしている。
【００２２】
さらに、請求項８に係るこの発明の棒状支持体によれば、中空棒状鋼材に、地山定着に耐え得る引張耐力を持った素材からなる弾性引張材を内挿し、この弾性引張材の先端側に規定された定着長部を、中空棒状鋼材の中空部に対する内部グラウトのもとで中空棒状鋼材に一体化することによりなる、弾性引張材の自由長部での伸縮性を確保した内外二重構造とされている。そして、地山に想定された凍上領域との非整列部としてこの中空棒状鋼材の先端側に規定された固定長部が、その外周部に対する外部グラウトによって地山に一体的に固定されるとともに、所定の引張荷重のもとで緊張された弾性引張材の頭部が、構造物表面の支圧板に、定着具によって係合保持されるものとして、この棒状支持体は構成されている。
【００２３】
また、この発明の請求項９においては、弾性引張材の自由長部に、グラウトの付着を抑止するアンボンド加工が施されるとともに、この弾性引張材の先端側に設けたその露出部分が、少なくとも中空棒状鋼材と一体化される弾性引張材の定着長部として規定されている。
【００２４】
さらに、この発明の請求項１０においては、弾性引張材が、より線ワイヤを被覆チューブで部分的に被覆した部分アンボンドより線としてなり、この弾性引張材の先端側に設けた、この部分アンボンドより線のより線ワイヤ露出部が、少なくとも中空棒状鋼材と一体化される弾性引張材の定着長部として規定されている。
【００２５】
そして、この発明の請求項１１においては、弾性引張材の素材が、異形棒鋼、ＰＣ鋼材、炭素繊維、およびアラミド繊維のいずれかとして具体化されている。
【００２６】
さらに、この発明の請求項１２においては、中空棒状鋼材の全長のうち、少なくとも地山の凍上領域と構造物とに整列する部分の外周面が、周辺他部材の付着を抑止するアンボンド加工により、その先端側の固定長部に対する非付着長部として規定されている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
図１に示すように、この発明に係る棒状支持体の施工方法において施工される棒状支持体１０は、おもに地山１２の保護、補強をはかる地山の地すべり対策工等において広く採用されるものであり、地山に対するその設置、定着のもとで、地山の地表面１２ａに沿って構築された所定の構造物１４を地表面上に固定的に保持しようとするものである。
【００２９】
なお、地山の地表面（法面とも称する）に法枠、あるいは擁壁等の構造物を構築し、それを地山に設置、定着させた、たとえばロックボルト等の棒状支持体によって固定的に保持すること自体は公知であり、また、地表面上に構築される法枠等の構造物の基本構造自体はこの発明の趣旨でないため、これらに対するここでの詳細な説明はいずれも省略するものとする。
【００３０】
図１を見るとわかるように、この発明における棒状支持体１０は、中空のパイプ状部材としてなる中空棒状鋼材、たとえば、その外周面にねじ部を持つ中空ロックボルト１６をその主体として使用するものであり、この中空ロックボルトの中空部１６ａに、地山定着に耐え得る引張耐力を持った素材からなる弾性引張材１８を副資材として内挿した、いわゆる内外二重構造として具体化されている。
【００３１】
この中空ロックボルト（中空棒状鋼材）１６に内挿される弾性引張材１８には、たとえば、後述する内部グラウト２０のもとで中空ロックボルトに一体化される定着長部Ｌ１と、この中空ロックボルトに対する伸縮性の確保される自由長部Ｌ２とが予め規定されている。つまり、中空ロックボルト１６に弾性引張材１８を内挿してなるこの内外二重構造の棒状支持体１０は、弾性引張材の先端側に位置するその定着長部Ｌ１を中空ロックボルトに部分的に一体化させた、いわゆる部分一体ものとして形成されている。
【００３２】
この弾性引張材１８としては、各種弾性素材からなるより線ワイヤ、あるいはロッド等が利用でき、この弾性引張材となり得る素材としては、異形棒鋼、ＰＣ鋼材、炭素繊維、およびアラミド繊維等が例示できる。
【００３３】
なお、ＰＣ鋼材、あるいは炭素繊維がその素材である場合においては、より線ワイヤ形態が一般的であり、また、異形棒鋼、およびアラミド繊維がその素材である場合においては、ロッド形態が一般的となっている。
【００３４】
この発明の実施の形態においては、ＰＣ鋼材からなるより線ワイヤ（ＰＣ鋼より線）１８ａを被覆チューブ（アンボンドチューブ）１８ｂで部分的に被覆し、かつこの被覆チューブ内にグリース等の潤滑材を充填することにより形成された、いわゆる部分アンボンドＰＣ鋼より線を、弾性引張材１８として具体的に示す。そして、このような部分アンボンドＰＣ鋼より線としてなる弾性引張材１８においては、その先端側に設けたより線ワイヤ１８ａの露出部が、中空ロックボルト１６と一体化される弾性引張材の定着長部Ｌ１として、また、被覆チューブ１８ｂによる被覆部分が、中空ロックボルトに対して伸縮される自由長部Ｌ２として、それぞれ規定されている。
【００３５】
このような棒状支持体１０は、構造物１４、および地山１２に連続して形成した所定深度の支持体挿入孔２２ヘの挿入配置を伴って、その地山に対して設置、定着される。
【００３６】
構造物１４、および地山１２に対する支持体挿入孔２２の掘削手法としては、削孔機、たとえばインバータチゼルによる単管削孔が例示できる。
【００３７】
たとえば、図２に示すように、先端にビット２４を有したロッド２６を削孔機（インバータチゼル）２８の駆動部３０にセットし、このロッドを介して、先端のビットに打撃力、および回転力を付与しながらこれを推進させることにより、対応径の支持体挿入孔２２が地山１２に形成される。
【００３８】
なお、このような支持体挿入孔の掘削工程は従来のアンカー工法等において行われているものと何等変わりなく、また、削孔機自体も従来のものが利用できるため、これらに対する、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３９】
ここで、図１、および図２に示すように、この発明においては、まず、地山１２の凍結によって体積の膨張されるであろう領域、つまり凍上領域Ｌ３を、地表面１２ａから所定深度までの範囲として予め想定する。そして、図３に示すような、この地山１２の凍上領域Ｌ３を越える深度となる、全長Ｌ４の支持体挿入孔２２を、前出の削孔機２８による、たとえば単管削孔のもとで掘削する。
【００４０】
なお、凍上領域Ｌ３としては、通常、５０ｃｍ程度の深度の領域が想定される。
【００４１】
この支持体挿入孔２２の径は、単管削孔機のロッド先端に設けられたビット２４の有効外径によりほぼ決定されるが、一般的な有効外径である６５ｍｍのビットの使用により掘削された支持体挿入孔２２であれば、たとえば外径４２．７ｍｍ、あるいは外径４８．６ｍｍ程度の中空ロックボルト１６の挿入が可能となる。
【００４２】
図３に示すような、所定長（全長Ｌ４）の支持体挿入孔２２を掘削した後、ロッド２６はこの支持体挿入孔から引き抜かれ、図４に示すように、次に、支持体挿入孔の全長Ｌ４にほぼ相当する長さＬ４′の中空ロックボルト１６を、構造物１４との非一体形態を維持しつつ、この支持体挿入孔内に挿入配置する。
【００４３】
ここで、この中空ロックボルト１６においては、先端側の固定長部Ｌ５と後端側の非付着長部Ｌ６とが連続規定されている。図１を見るとわかるように、この中空ロックボルト１６の固定長部Ｌ５は、地山１２の凍上領域Ｌ３との非整列部として規定され、たとえば、他方の非付着長部Ｌ６に、周辺他部材の付着を抑止するアンボンド加工を施すことによって、これらは明確に区分されている（図４参照）。
【００４４】
図１、および図４を見るとわかるように、この、中空ロックボルト１６の非付着長部Ｌ６に対するアンボンド加工としては、被覆部材２８による非付着長部周りの被覆が具体化できる。そして、この被覆部材２８としては、薄肉管やフィルム状テープ等が例示でき、この被覆部材と中空ロックボルト１６の周面との間には、防錆材が塗布される。
【００４５】
図５に示すように、支持体挿入孔２２への中空ロックボルト１６の挿入配置後においては、たとえば、この中空ロックボルトの中空部１６ａを介して、中空ロックボルトに対する内部グラウト２０、および外部グラウト３０がそれぞれ施される（図１参照）。
【００４６】
この内部グラウト２０、および外部グラウト３０となるグラウト材は、中空ロックボルト１６の端末に連結された、グラウトポンプ（図示しない）からのグラウトホース３２を介して、中空ロックボルトの中空部１６ａ内に圧送、注入され、そのグラウト材を、中空ロックボルトの先端からその外部に流出させることによって、内部グラウト、および外部グラウトの連続注入がはかられる。
【００４７】
なお、内部グラウト２０、および外部グラウト３０のグラウト材としては、たとえばセメントミルク等が例示できる。
【００４８】
そして、図６に示すように、内部グラウト２０、および外部グラウト３０の終了後、詳細にいえば、グラウト材の注入後でこのグラウト材の固結前に、定着長部Ｌ１、および自由長部Ｌ２の規定された弾性引張材（部分アンボンドＰＣ鋼より線）１８を、中空ロックボルトの中空部１６ａに、少なくともその全長に亘って内挿して、その後、内部グラウト、および外部グラウトとしたグラウト材の固結を待つ。
【００４９】
内部グラウト２０が固結すると、弾性引張材１８の定着長部Ｌ１が中空ロックボルト１６に対して一体化され、また、外部グラウト３０が固結すると、中空ロックボルトの固定長部Ｌ５が地山１２に対して一体的に固定される。
【００５０】
なお、内部グラウト２０が弾性引張材１８の自由長部Ｌ２周りに達し、これが固結しても、この弾性引張材の自由長部Ｌ２は被覆チューブ１８ｂにより隔離されているため、その内部におけるより線ワイヤ１８ａの伸縮は円滑に確保される。また、同様に、外部グラウト３０が中空ロックボルト１６の非付着長部Ｌ６周りに達しても、この非付着長部Ｌ６には被覆部材２８でのアンボンド加工が施されているため、この非付着長部Ｌ６の中空ロックボルトに対する周辺他部材の付着、たとえば外部グラウト３０の付着は確実に防止可能となる。
【００５１】
ところで、図６に示すように、弾性引張材１８の端部には、たとえば、周面をねじ部としたグリップ３４が頭部定着体として一体的に固着されている。そして、図１に示すように、このグリップ３４を、構造物１４の表面に配した支圧板３６を介して支持体挿入孔２２の外部に延出、露出させ、このグリップに対する、保持具となるナット３８の螺着、およびその螺進によって、弾性引張材１８を所定の引張荷重のもとで緊張するとともに、このナットを支圧板に係合保持させることによって、棒状支持体１０が地山１２に対して施工され、この弾性引張材に付与された引張荷重のもとで、構造物が地表面１２ａ上に固定的に保持される。
【００５２】
このように施工された棒状支持体１０においては、中空ロックボルト１６の固定長部Ｌ５が外部グラウト３０により地山１２に一体的に固定されるとともに、弾性引張材１８の定着長部Ｌ１が内部グラウト２０により中空ロックボルトに対して一体化されるため、弾性引張材の定着長部Ｌ１は、地山に対しても一体的に固定されることになる。
【００５３】
つまり、図１に示す状態において、地山１２に凍上が生じると、その凍上圧は、地表面１２ａから構造物１４、受圧板３６、およびナット３８を経て弾性引張材１８に作用し、この弾性引張材においては、中空ロックボルト１６に対する伸縮性の確保されたその自由長部Ｌ２が、この凍上圧での地山の凍上に追従して伸長される。
【００５４】
なお、中空ロックボルト１６の固定長部Ｌ５は、凍上領域Ｌ３との非整列位置で地山１２に対して一体的に固定されているため、たとえ地山に凍上が生じても、その凍上の影響は受けず、その凍上に追従して浮き上がることなく元の位置に残される。そして、地山１２に固定されたこの中空ロックボルト１６は、地すべり抑止材としての機能を十分に持つ剛体であるため、棒状支持体１０としての機能を損なうことはない。
【００５５】
また、地山１２の凍上領域Ｌ３が融解し、地山の体積が元に戻れば、弾性引張材１８の自由長部Ｌ２に発生した復元力のもとで、構造物１４は地表面１２ａの復元に追従して元の位置に戻される。
【００５６】
この弾性引張材１８の自由長部Ｌ２に発生する復元力によれば、数トン以上の復元力、つまり構造物１４に対する押し戻し力は容易に確保できる。つまり、数トンとして推定される押し戻し力が、この弾性引張材１８によれば十分に確保できるものとなる。
【００５７】
上記のように、この発明の施工方法によりなる棒状支持体１０によれば、地山１２が凍上を生じた際、地表面１２ａの構造物１４が、弾性引張材１８の自由長部Ｌ２での伸長のもとで、中空ロックボルト１６を伴うことなく地表面の変動に追従して移動される。そして、地山１２の融解後、弾性引張材１８の自由長部Ｌ２に発生した押し戻し力のもとで、地表面上の構造物１４は地山の体積減少に追従して元の位置に押し戻されるため、この棒状支持体１０によれば、凍上時における、中空ロックボルト１６を伴うことのない構造物１４の移動、および融解時におけるその押し戻しの双方が円滑に確保可能となる。
【００５８】
このように、地山１２の凍上時に、中空ロックボルト１６の浮き上がりを伴うことなく構造物１４を凍上方向に移動させれば、この移動による荷重の吸収により、中空ロックボルトに対する過度の引張荷重の付与、伝達が確実に防止されるため、中空ロックボルトの浮き上がり、および中空ロックボルトの破断や構造物の損壊等が防止される。そして、地山１２の融解時、弾性引張材１８からの押し戻し力のもとで構造物１４を押し戻せば、地山の体積減少に追従した構造物の移動が容易に確保できるため、融解後における、地表面１２ａからの構造物の浮き上がり、つまり地表面、構造物間の隙間の形成が十分に防止されることから、錆の発生等に起因する棒状支持体１０の健全度の低下が、これによれば確実に防止可能となる。
【００５９】
従って、この発明によれば、凍上等の地表面変動による保護機能の低下、および棒状支持体１０の健全度の低下等が確実に防止される。
【００６０】
なお、この発明の実施の形態においては、いわゆる凍上を、地山１２における地表面変動として具体化しているが、降雨や日照り等による膨張、収縮等の微小な地表面変動に対しても、この発明が有効であることはいうまでもない。
【００６１】
ここで、この発明の実施の形態においては、弾性引張材１８の自由長部Ｌ２、および中空ロックボルト１６の非付着長部Ｌ６にアンボンド加工を施すことで、自由長部Ｌ２における弾性引張材の伸縮性、および非付着長部Ｌ６に対する周辺他部材の付着規制を行っているが、弾性引張材の自由長部Ｌ２が伸縮自在であり、また、中空ロックボルトが地山１２の凍上領域から確実に隔離されれば足りるため、たとえば、これらのアンボンド加工を特に施さず、この弾性引張材の定着長部Ｌ１、および中空ロックボルトの固定長部Ｌ５のみに内部グラウト２０、外部グラウト３０をそれぞれ施す構成としてもよい。
【００６２】
しかしながら、この実施の形態のように、弾性引張材１８の自由長部Ｌ２、および中空ロックボルト１６の非付着長部Ｌ６にそれぞれのアンボンド加工を施せば、各部の長さの明確化が容易に可能となり、その機能性が容易に確保できる。そして、内部グラウト２０、および外部グラウト３０の充填作業が簡単化でき、また、ほぼ全長に亘るグラウトのもとで弾性引張材１８、および中空ロックボルト１６の安定性が容易に確保できるため、その機能性の一層の向上も容易にはかられる。
【００６３】
また、この発明の実施の形態においては、中空ロックボルト１６を中空棒状鋼材として具体化しているが、その内部に弾性引張材１８の内挿可能な中空のパイプ状部材であれば足りるため、これに限定されず、たとえばガス管等の鋼管を、ここでいう中空棒状鋼材として利用してもよい。
【００６４】
しかしながら、外周面をねじ部とした中空ロックボルト１６を中空棒状鋼材として利用すれば、その外周面に対する、外部グラウト３０の付着力が確実に増強されるため、地山１２に対する中空棒状鋼材の固定の確実性が一層向上される。
【００６５】
なお、この実施の形態においては、繋ぎのない、いわゆる一本ものとして、中空ロックボルト１６を図示しているが、要求されるその全長、つまり支持体挿入孔２２の全長に応じて、中空ロックボルトを必要本数だけ繋ぎ合わせてもよい。
【００６６】
さらに、この実施の形態においては、周面をねじ部としたグリップ３４を、頭部定着体として弾性引張材１８の端部に設け、このグリップに対するナット３８の螺着のもとでその緊張、および保持をはかっているが、弾性引張材の頭部定着部の構造はこれに限定されず、たとえば、アンボンドＰＣ鋼より線等のより線ワイヤとしてなる弾性引張材であれば、くさび、およびアンカーヘッドの組み合わせ等を保持具として支圧板３６に保持、係合させる構造も採用できる。
【００６７】
しかしながら、この実施の形態のように、弾性引張材１８のグリップ３４にナット３８を螺着させる構成であれば、ナットの螺進によって弾性引張材の緊張も得られるため、弾性引張材の緊張、保持作業が確実に簡素化される。
【００６８】
ここで、この発明の実施の形態においては、ＰＣ鋼材を素材とした部分アンボンドＰＣ鋼より線を弾性引張材１８として具体化しているが、この弾性引張材は、地山定着に耐え得る引張耐力を持った素材からなるものであれば足りるため、これに限定されず、前述のような、異形棒鋼、炭素繊維、およびアラミド繊維等を素材としたより線ワイヤ、あるいはロッドを、この弾性引張材として利用してもよい。
【００６９】
ところで、弾性引張材１８の素材としてここで具体的にあげたうちの、たとえばＰＣ鋼材、炭素繊維、およびアラミド繊維は、それぞれ異なるヤング率等を持つ、性質の異なる素材であるため、棒状支持体１０として得られる特性も、組み合わせる素材によって大きく異なることになる。
【００７０】
たとえば、弾性引張材１８の自由長部Ｌ２の長さは、たとえば、構造物１４の接地面積や地山１２に発生する凍上圧等に基づいた算出結果により決定される。
【００７１】
たとえば、図７に示すような形状、大きさの法枠を、１体当たりの棒状支持体１０が受け持つ構造物１４と仮定した場合、地表面１２ａに対するこの構造物の接地面積は、たとえば、
４０×２００＋４０×８０×２＝８０００＋６４００＝１４，４００ｃｍ２
として算出され、地山１２に生じる凍上圧を０．２ｋｇ／ｃｍ２と仮定すれば、この構造物の受ける地表面からの凍上受圧は、
０．２×１４４００＝２，８８０ｋｇ
として算出される。
【００７２】
そして、地山１２の凍上領域Ｌ３における凍上量、つまりは凍上時における地表面１２ａの移動量を、たとえば３０ｍｍと仮定するとともに、融解後に構造物１４を戻す力を、凍上時における凍上受圧と同一と考えれば、２，８８０ｋｇの荷重が掛かったときに伸び量が３０ｍｍとなるような自由長部Ｌ２の長さを選定すればよいため、たとえば直径１２．７ｍｍ、および断面積９８．７１ｍｍ２の部分アンボンドＰＣ鋼より線を弾性引張材１８として使用する場合においては、ＰＣ鋼材のヤング率が約２０，０００であるから、これらの数値を
（伸び量）＝｛（自由長部Ｌ２）×（荷重）｝／｛（断面積）×（ヤング率）｝
の数式に当てはめることで、
３０＝｛（自由長部Ｌ２）×２８８０｝／（９８．７１×２００００）
（自由長部Ｌ２）＝２０，５６４ｍｍ
が算出される。つまり、この種の部分アンボンドＰＣ鋼より線を弾性引張材１８として使用する場合においては、自由長部Ｌ２を約２０．５ｍとすることによって、３０ｍｍの凍上に追従したこの自由長部Ｌ２の伸長、および３０ｍｍの復元に追従した構造物１４の押し戻しを得ることが可能となる。
【００７３】
また、ヤング率が約１５，０００である炭素繊維を素材とした、直径１２．５ｍｍ、断面積７０　ｍｍ２の部分アンボンドより線の場合においては、
３０＝｛（自由長部Ｌ２）×２８８０｝／（７０×１５０００）
（自由長部Ｌ２）＝１０，９３７ｍｍ
が算出される。つまり、この炭素繊維を素材とした部分アンボンドより線の場合においては、自由長部Ｌ２を約１０．９ｍとすることによって、３０ｍｍの凍上、および復元に追従した構造物１４の移動を得ることが可能となる。
【００７４】
さらに、ヤング率が約５，４００であるアラミド繊維を素材とした、直径７．４ｍｍ、断面積４２，４ｍｍ２の部分アンボンドロッドの場合においては、
３０＝｛（自由長部Ｌ２）×２８８０｝／（４２．４×５４００）
（自由長部Ｌ２）＝２，３８５ｍｍ
が算出される。つまり、このアラミド繊維を素材とした部分アンボンドロッドの場合においては、自由長部Ｌ２を約２．４ｍとすることによって、３０ｍｍの凍上、および復元に追従した構造物１４の移動を得ることが可能となる。
【００７５】
このように、凍上受圧と凍上量と、弾性引張材１８の断面積、およびその素材のヤング率とに基づいて、弾性引張材の自由長部Ｌ２の長さを算出し、その地山１２において可能な支持体挿入孔２２の深度と要求される自由長部Ｌ２の長さとを考慮して、弾性引張材に要求される伸び量を確保可能な素材を選定すれば、同じ構造であっても種々の態様に適応可能な棒状支持体１０が提供できるため、棒状支持体としての汎用性が一層向上される。
【００７６】
なお、ここでは、現時点での主力素材であるＰＣ鋼材、炭素繊維、およびアラミド繊維を、弾性引張材１８の素材として具体的にあげてその算出例を示しているが、これに限定されず、これ以外の素材から弾性引張材を形成してもよいことはいうまでもない。
【００７７】
ところで、この発明の実施の形態においては、支持体挿入孔２２の掘削手法として、単管削孔を具体化している。しかし、この単管削孔は、自立する地層の地山１２において有効な手法であるため、自立しない地層の地山ヘの適用は多少の困難を伴うことが否定できない。
【００７８】
自立しない地層の地山に有効なものとして、たとえば、ロックボルトの先端にビットを固定することでこのロックボルト自体をドリルパイプとして兼用する、いわゆる自穿孔ロックボルトが例示できる。この自穿孔ロックボルトであれば、支持体挿入孔の掘削とロックボルトの挿入とが同時に行われるため、自立しない地層の地山であっても、その地山に対するロックボルト、つまりは中空棒状鋼材の挿入が容易に可能となる。
【００７９】
しかしながら、この種の自穿孔ロックボルトは、そのまま地山に残される、いわゆるロストビットを先端に有したものであり、また、ドリルパイプを兼ねるこのロックボルト自体に、削孔に耐え得るに十分な剛性が要求されるため、コスト面での有効性に劣ることも起り得る。
【００８０】
そこで、自立しない地層の地山に有効な他の手法として、たとえば、１回目削孔として単管削孔による下孔形成を行い、その後、２回目削孔として中空棒状鋼材１６自体をドリルパイプとした削孔、およびその挿入を同時に行う、いわゆる２段階削孔による手法が例示できる。
【００８１】
この２段階削孔においては、単管削孔による１回目削孔後、この単管削孔に使用したロッドを一旦抜くため、自立しない地層の地山では、掘削した孔周壁の崩れが多分に起り得る。しかし、この発明の実施の形態で示す２段階削孔においては、単管削孔により形成した下孔に沿って、中空棒状鋼材１６を打設し挿入すれば足りるため、ビット等を先端に設けることなく、またドリルパイプとしての剛性を有することなく、中空棒状鋼材を地山に対して打設、挿入することが可能となる。
【００８２】
つまり、このような２段階削孔によれば、自穿孔ロックボルトのような高価な部材、および手法を用いることなく、自立しない地層の地山１２に対する中空棒状鋼材１６の打設、挿入、つまりは棒状支持体１０の設置、施工が行えるため、自立しない地層の地山に対する施工であっても、その作業コストの上昇は十分に抑制できる。
【００８３】
そして、単管削孔によって形成された下孔に中空棒状鋼材１６を打設すれば足りるため、この中空棒状鋼材に対する剛性はさほど高く要求されない。従って、この点においても、作業コストの上昇が十分に抑制でき、また、中空棒状鋼材１６の打設も容易となることから、その作業性の向上も十分にはかられる。
【００８４】
なお、この実施の形態においては、棒状支持体１０を、ロックボルト等の従来の棒状鋼材に代わるものとして具体化している。しかし、弾性引張材１８を所定の引張荷重のもとで緊張し保持する点においては、ＰＣ鋼より線等を引張材とする従来の一般的なアンカーと共通することから、グラウンドアンカー等におけるアンカー体に代わるものとして、この発明の棒状支持体１０を用いてもよい。
【００８５】
上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明を何等限定するものでなく、この発明の技術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発明に包含されることはいうまでもない。
【００８６】
【発明の効果】
上記のように、この発明によれば、地表面変動を生じた際、地表面上の構造物が、弾性引張材の自由長部での伸縮、およびその押し戻し力のもとで、中空棒状鋼材を伴うことなく地表面変動に追従して移動される。
【００８７】
特に、地山の凍上時に、中空棒状鋼材の浮き上がりを伴うことなく構造物を凍上方向に移動させれば、この移動による荷重の吸収により、中空棒状鋼材に対する過度の引張荷重の付与、伝達が確実に防止されるため、中空棒状鋼材の浮き上がり、および中空棒状鋼材の破断や構造物の損壊等が防止される。そして、地山の融解時、弾性引張材からの押し戻し力のもとで構造物を押し戻せば、地山の体積減少に追従した構造物の移動が容易に確保できるため、融解後における、地表面からの構造物の浮き上がりに起因する地表面、構造物間の隙間の形成が十分に防止されることから、錆の発生等に起因する棒状支持体の健全度の低下が、これによれば確実に防止可能となる。
【００８８】
従って、この発明によれば、地表面変動による保護機能の低下、および棒状支持体の健全度の低下等が確実に防止される。
【００８９】
そして、弾性引張材の自由長部、あるいは中空棒状鋼材の非付着長部にアンボンド加工を施せば、各部の長さの明確化が容易に可能となり、その機能性が容易に確保できる。さらに、内部グラウト、および外部グラウトの充填作業が簡単化でき、また、ほぼ全長に亘るグラウトのもとで弾性引張材、および中空棒状鋼材の安定性が容易に確保できるため、その機能性の一層の向上も容易にはかられる。
【００９０】
また、その地山において可能な支持体挿入孔の深度と要求される自由長部の長さとを考慮して、弾性引張材に要求される伸び量を確保可能な素材を選定すれば、同じ構造であっても種々の態様に適応可能な棒状支持体が提供できるため、棒状支持体としての汎用性が一層向上される。
【００９１】
さらに、自立する地層の地山においては、単管削孔のみにより支持体挿入孔を掘削形成し、また、自立しない地層の地山においては、単管削孔のもとでの下孔削孔、およびこの下孔に沿った中空棒状鋼材の打設による２段階削孔を行えば足りるため、いずれの地層の地山に対してもこの棒状支持体の施工が容易に可能となる。
【００９２】
そして、下孔を形成する２段階削孔であれば、自立しない地層の地山に対する支持体挿入孔の掘削が、自穿孔ロックボルトのような高価な部材を用いることなく行えるため、作業コストの上昇が十分に抑制できる。さらに、２回目削孔に用いる中空棒状鋼材にさほど高い剛性は要求されないため、この点においても、作業コストの上昇が十分に抑制でき、また、中空棒状鋼材の打設も容易となることから、その作業性の向上も十分にはかられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る棒状支持体の概略縦断面図である。
【図２】この発明に係る棒状支持体の施工方法における、概略の工程図である。
【図３】この発明に係る棒状支持体の施工方法における、概略の工程図である。
【図４】この発明に係る棒状支持体の施工方法における、概略の工程図である。
【図５】この発明に係る棒状支持体の施工方法における、概略の工程図である。
【図６】この発明に係る棒状支持体の施工方法における、概略の工程図である。
【図７】構造物の一例を示す、その概略斜視図である。
【符号の説明】
１０　棒状支持体
１２　地山
１４　構造物
１６　中空棒状鋼材（中空ロックボルト）
１８　弾性引張材
２０　内部グラウト
２２　支持体挿入孔
２８　被覆部材
３０　外部グラウト
【図１】
2004084407.tif 000003
【図２】
2004084407.tif 000004
【図３】
2004084407.tif 000005
【図４】
2004084407.tif 000006
【図５】
2004084407.tif 000007
【図６】
2004084407.tif 000008
【図７】
2004084407.tif 000009