(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼棒の一端側が地盤に固定され、頭部側が支圧板を介して頭部定着具によって前記地盤に反力を取って緊張、定着され、凍上により前記支圧板および頭部定着具を介して前記鋼棒に加わる緊張力の増加を緩和する凍上緩和構造であって、
前記頭部定着具と前記支圧板との間に、弾性復元力により前記鋼棒に前記緊張力を生じさせる弾性部材が、少なくとも前記地盤の凍上により前記支圧板が移動したときの移動長に対応する弾性変形長を有した状態で介装され、
前記支圧板の背面側には、前記頭部側に開口して前記弾性部材を収容する有底円筒状の円筒部が設けられ、該円筒部は、前記鋼棒の一端側が挿入されるアンカー孔内に配置され、該有底円筒状の円筒部の底部と前記頭部定着具との間に前記弾性部材が介装され、
凍上時に前記鋼棒に加わる緊張力を、前記弾性部材が弾性変形して該緊張力の増加を緩和することを特徴とする凍上緩和構造。
【請求項２】
請求項１記載の凍上緩和構造において、
前記支圧板の頭部側には、防錆剤貯留用のヘッドキャップを装着するための突起が、前記支圧板から立設されてかつ該支圧板と一体に形成されていることを特徴とする凍上緩和構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凍上により定着頭部背面の地盤が膨張し、アンカーやロックボルト等の定着力が増大して破断に到ることを防止する凍上緩和構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、掘削した斜面等の地盤の崩壊を防ぐために施す、いわゆる土留めには、地盤にアンカー孔を掘削し、このアンカー孔に、アンカーテンドンを挿入するとともに、端部を地表に引き出した状態とし、次いで、セメントペースト等のグラウト材をアンカー孔内に充填して硬化させ、この後、ジャッキにより土留め壁に反力を取ってアンカーテンドンを緊張・定着させる、いわゆる地盤アンカー工法が多く用いられている。このアンカーテンドンとしては、ＰＣ鋼棒やＰＣストランドが通常用いられている。
【０００３】
図４に、アンカー構造の一例を示す。
この図に示すように、地盤１には、断面略円形のアンカー孔２が地表から傾斜させて削孔されており、アンカー孔２にはＰＣ鋼棒等の鋼棒３が挿入されている。
鋼棒３の下端側（一端側）は、グラウト等によって地盤１に一体的に定着、固定されている。そして、鋼棒３の頭部側は、地盤１の表層に沿って形成された土留め壁５および支圧板６を貫通して地表に引き出されるとともに、鋼棒３に螺着する頭部定着具７により支圧板６を介して土留め壁５に反力を取った状態で緊張、定着されている。
【０００４】
鋼棒３の上端および頭部定着具７は、支圧板６の上面に取付ネジ１０，１０で固定されたヘッドキャップ１１内に形成された貯留空間１２に収納されている。そして、貯留空間１２には、鋼棒３に錆が発生することを防止するために防錆油１３が充填されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなアンカー構造には、以下のような問題が存在する。
寒冷地においては、地盤１の表層が凍結して氷の結晶が膨張することにより地盤面が盛り上がる、いわゆる凍上が発生する。
この凍上が地盤１と土留め壁５との間に発生すると、土留め壁５が持ち上げられることにより、下端側が地盤１に固定された鋼棒３には、支圧板６および頭部定着具７を介して頭部側に引張する力が働く。
【０００６】
ところが、この鋼棒３には、頭部定着部７によって予め緊張力が加えられているので、上記凍上によってさらに引張力が加わると、鋼棒３の弾性限度を越えてしまい所定の有効緊張力が維持できなかったり、凍上による盛り上がりが大きい場合には、頭部定着部７と支圧板６との間で鋼棒３が破断してしまうという可能性もあった。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、凍上により地盤が盛り上がった際にも、鋼棒が破断することなく、有効緊張力を維持することのできる凍上緩和構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
請求項１記載の凍上緩和構造は、鋼棒の一端側が地盤に固定され、頭部側が支圧板を介して頭部定着具によって前記地盤に反力を取って緊張、定着され、凍上により前記支圧板および頭部定着具を介して前記鋼棒に加わる緊張力の増加を緩和する凍上緩和構造であって、前記頭部定着具と前記支圧板との間に、弾性復元力により前記鋼棒に前記緊張力を生じさせる弾性部材が、少なくとも前記地盤の凍上により前記支圧板が移動したときの移動長に対応する弾性変形長を有した状態で介装され、前記支圧板の背面側には、前記頭部側に開口して前記弾性部材を収容する有底円筒状の円筒部が設けられ、該円筒部は、前記鋼棒の一端側が挿入されるアンカー孔内に配置され、該有底円筒状の円筒部の底部と前記頭部定着具との間に前記弾性部材が介装され、凍上時に前記鋼棒に加わる緊張力を、前記弾性部材が弾性変形して該緊張力の増加を緩和することを特徴とするものである。
【０００９】
従って、本発明の凍上緩和構造では、常態において、鋼棒の頭部側が弾性部材の弾性復元力により地盤に反力を取った状態で緊張、定着される。そして、凍上時に支圧板が頭部側に移動すると弾性部材が弾性変形する。これにより、頭部定着具を介して鋼棒が支圧板の移動長分、引張されることを防止する。
また、本発明の凍上緩和構造では、円筒部に収容された弾性部材の一端側がアンカー孔内に位置することになるので、弾性部材の頭部側が地盤から突出する量を小さくすることができる。
【００１２】
請求項２記載の凍上緩和構造は、請求項１記載の凍上緩和構造において、前記支圧板の頭部側には、防錆剤貯留用のヘッドキャップを装着するための突起が、前記支圧板から立設されてかつ該支圧板と一体に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
従って、本発明の凍上緩和構造では、凍上が発生しても、一端が地盤に固定された鋼棒の頭部側端縁は移動しないが、支圧板は上記頭部側へ凍上厚さ分移動する。そのため、鋼棒の頭部側端縁と、支圧板の突部の頭部側端縁との間の距離変化により、凍上による移動長を測定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の凍上緩和構造の実施の形態を、図１および図２を参照して説明する。
これらの図において、従来例として示した図４と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を簡略化する。
図１に示すように、土留め壁５の表面には、鋼棒３の緊張力を支圧する支圧板１８が配置されている。支圧板１８の背面側には、頭部側に開口する有底円筒状の円筒部２５がアンカー孔２内に位置するように突設されている。円筒部２５の底部２８には、鋼棒３が貫通する貫通孔２９が形成されている。
【００１５】
また、支圧板１８の頭部側には、外周に雄ネジが形成された突部３０が立設されている。この突部３０には、ヘッドキャップ２１が支圧板１８との間にＯリング３２を介して螺着している。ヘッドキャップ２１の内部には、鋼棒３を防錆する防錆剤が貯留される貯留空間３１が鋼棒３の頭部側を収納するように形成されている。
【００１６】
鋼棒３の頭部側には、頭部定着具７が螺着しており、頭部定着具７の下端にはカラー１９が配置されている。カラー１９には、鋼棒３が挿通する挿通孔２２と、背面側に向けて開口する段部２３とが形成されている。
そして、頭部定着具７と支圧板１８との間には、カラー１９を介してコイルスプリング（弾性部材）２０が介装されている。
【００１７】
コイルスプリング２０は、頭部側がカラー１９の段部２３に、背面側が支圧板１８の円筒部２５の底部２８に圧縮状態で係合した状態で支圧板１８の円筒部２５内に収容されている
コイルスプリング２０のバネ定数は、鋼棒３の有効緊張力を出力可能、且つ鋼棒３の引張り強度に対して十分小さくなるように設定されている。
【００１８】
すなわち、鋼棒３の断面積をＡ、自由長をＬ、ヤング係数をＥとすると、引張り荷重Ｐと伸びλの関係は次式で表される。
Ｐ＝λ×（Ａ×Ｅ／Ｌ）        …（１）
この式における（Ａ×Ｅ／Ｌ）は、バネ定数に相当しており、コイルスプリング２０のバネ定数は鋼棒３の（Ａ×Ｅ／Ｌ）で算出される値よりも十分小さく設定されている。
また、コイルスプリング２０は、凍上が発生していない常時には所定の常時設計力が、凍上が発生してコイルスプリング２０が所定量撓んだ時には所定の凍上時設計力が鋼棒３に伝達されるように、バネ定数および圧縮量が設定されている。
【００１９】
上記の構成の凍上緩和構造の作用について以下に説明する。
図２に示すように、凍上により地盤１の表層に、例えば厚さＬ１の凍上部１ａが発生すると、土留め壁５、支圧板１８、ヘッドキャップ２１もこれに追従して頭部側へ移動する。
これにより、支圧板１８の底部２８も頭部側へ移動するが、下端側が凍上の発生していない地盤１に固定されている鋼棒３は移動しない。従って、カラー１９と底部２８とが長さＬ１接近することになり、コイルスプリング２０が長さＬ１だけ弾性変形して圧縮される。
【００２０】
この圧縮によりコイルスプリング２０の弾性復元力がバネ定数に長さＬ１を乗じた量増加して、鋼棒３にはカラー１９、頭部定着具７を介して緊張力が増す方向への荷重が加わる。
すなわち、凍上前に常時設計力が作用していた鋼棒３には、凍上によって所定の凍上時設計力が伝達されることになる。しかしながら、コイルスプリング２０のバネ定数が鋼棒３と比較して十分小さいため、この荷重を鋼棒３の引張り強度に対して十分小さい弾性範囲内に抑えることができる。
【００２１】
一方、図２に示すように、凍上前の鋼棒３の頭部側端縁と突部３０の頭部側端縁との距離は長さＬ３であるが、凍上後の鋼棒３の頭部側端縁と突部３０の頭部側端縁との距離は長さＬ２に変化する。
したがって、上記の長さＬ２、Ｌ３を測定して、これらの差を算出することにより、支圧板１８の移動長、すなわち、凍上部１ａの厚さＬ１を求めることができ、さらに、既知のコイルスプリング２０のバネ定数に厚さＬ１を乗じることにより、凍上により鋼棒３に加わった荷重も求めることができる。
【００２２】
本実施の形態の凍上緩和構造では、コイルスプリング２０がその弾性復元力により鋼棒３を緊張、定着させることができるとともに、凍上により支圧板１８が長さＬ１移動しても、コイルスプリング２０が弾性変形してこの移動量を吸収するため、鋼棒３にはこの移動が伝達されない。
そのため、鋼棒３に加わる緊張力を、鋼棒３の引張りによる多大なものではなく、これよりも数十分の一程度の大きさであるコイルスプリング２０の弾性変形によるものに大幅に緩和することができるので、緊張力が弾性限度を限度を越えて所定の有効緊張力を維持できなくなったり、鋼棒３自体が破断してしまうことを防止できる。また、上記のように、凍上時、コイルスプリング２０の弾性変形よる荷重が鋼棒３に加わっても、この荷重は所定の凍上時設計力なので、鋼棒３は適正な有効緊張力を維持することができる。
【００２３】
また、本実施の形態の凍上緩和構造では、鋼棒３の頭部側端縁と突部３０の頭部側端縁との距離を測定するだけで、土留め壁５の背面側で発生するため通常目視できない凍上の有無や、凍上厚さ、さらには、凍上により鋼棒３に加わった荷重も容易に確認することができる。
さらに、本実施の形態の凍上緩和構造では、コイルスプリング２０を収容する支圧板１８の円筒部２５がアンカー孔内に配置されているので、地表に突出する鋼棒３の長さも短くすることができ、外観性も向上する。加えて、本構造では、鋼棒３、頭部定着具７およびコイルスプリング２０がヘッドキャップ２１に内蔵されて防錆剤に浸漬されるので、これらを長期間防錆することもでき、従って凍上による事故も長期間防止することができる。
【００２４】
なお、上記実施の形態において、弾性部材をコイルスプリングとする構成としたが、これに限られることなく、皿バネやウレタンゴム等の弾性部材であってもよい。また鋼棒としては、ＰＣ鋼棒や異形ＰＣ鋼棒や図３に示すように、異形丸鋼にネジを形成したもの、さらにロックボルトを用いる構成であってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る凍上緩和構造は、頭部定着具と支圧板との間に、弾性復元力により鋼棒に緊張力を生じさせる弾性部材が介装され、凍上時に鋼棒に加わる緊張力を弾性部材が弾性変形して緊張力の増加を緩和する構成となっている。
これにより、この凍上緩和構造では、地山の凍結等が発生する寒冷地で、凍結上昇が発生しても、鋼棒の有効緊張力を保ち、また凍上による鋼棒の破断事故を防止できるという効果が得られる。
【００２６】
また、前記支圧板の背面側には、前記頭部側に開口して前記弾性部材を収容する有底円筒状の円筒部が設けられ、該円筒部は、前記鋼棒の一端側が挿入されるアンカー孔内に配置され、該有底円筒状の円筒部の底部と前記頭部定着具との間に前記弾性部材が介装された構成となっており、これにより、この凍上緩和構造では、地表に突出する鋼棒の長さも短くすることができ、外観性が向上するという効果が得られる。
【００２７】
請求項２に係る凍上緩和構造は、前記支圧板の頭部側には、防錆剤貯留用のヘッドキャップを装着するための突起が、前記支圧板から立設されてかつ該支圧板と一体に形成されている構成となっている。
これにより、この凍上緩和構造では、鋼棒、弾性部材等を長期間防錆することができるので、凍上による事故も長期間防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示す図であって、支圧板と頭部定着具との間にコイルスプリングが介装された断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態を示す図であって、凍上によりコイルスプリングが弾性変形した断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態を示す図であって、鋼棒として異形丸鋼が用いられた断面図である。
【図４】  従来技術による凍上緩和構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  地盤
２  アンカー孔
３  鋼棒
７  頭部定着具
１８  支圧板
２０  コイルスプリング（弾性部材）
２１  ヘッドキャップ
２５  円筒部
３０  突部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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