4.1 堤体 PS アンカーの体系化に関する研究
研 究 年 度：平成 30 年度
研 究 分 野：補強工法に関する調査研究
調 査 研 究 名：堤体 PS アンカーの体系化に関する研究
研究者：川﨑秀明【要約】
当センターでは、海外で事例の多い堤体 PS アンカーの国内ダムの堤体補強への適用のための研究を 10 年前から行っており、これまで、海外事例の研究や設計法の国内適用に関する提案を「アンカー工法によるダム堤体の補強方法に関する研究」（平成 22 年 9 月、ダム技術研究所報告第201001 号）を通じて行うとともに、ダム堤体や基礎岩盤におけるポストテンションアンカー（通称：PS アンカー）の国内適用について先進的に検討してきた。それらの成果は「各年度のダム技術研究所調査研究活動」の年報において公表してきた。
近年は、M 市からの受託を受けて S ダム堤体補強工への国内初となる PS アンカー（通称：堤体PS アンカー）の実適用検討を進めており、当年報には、平成 28 年度に S ダム堤体補強工への PSアンカー実適用をモデルに設計に関する研究成果を投稿し、平成 29 年度には S ダムのアンカー工事モデルの施工計画の研究成果を投稿した。平成 30 年度においては、S ダムの堤体 PS アンカーの実施設計と施工計画の具現化を進めたが、本論文では堤体 PS アンカーについて工学的な体系化を図るための整理を行うこととし、従来アンカーとの違いを要求性能、仕様、設計、施工等の面から区分するとともに、国内の類似事例と海外の同種事例について収集整理を行った。
国内のダムにおいても耐震対策や旧基準ダムの安定化対策の必要性から堤体補強の需要が増すと予想されるが、本論文が取り扱う堤体 PS アンカーが、それらの対策工検討時の参考になれば幸甚である。
【背景（内外情勢）】
欧米豪のダムにおいては，耐震性能や設計対象流量等のダム安全基準の見直しやリスク評価に伴い，ダム堤体や周辺岩盤を補強する事例が増えている。
それらのコンクリートダム補強の大半を占めるのが堤体 PS アンカーであり、1989 年頃から採用数が急速に増えている。米国・カナダの採用例だが、1990年以降，2012 年までの北米（米国＋カナダ）のダム用アンカー工事の総数は 470 にもなる（文献 1））。海外の堤体 PS アンカーの多くは、設計荷重 2,000kN以上，長さ 40m 以上に達する大容量で長尺アンカーである。
（海外では PS アンカーやポストテンションアンカーの呼称が多い。
）
一方、国内においては、ダムにおける PS アンカ
ーの適用は古く、藤原ダム・副ダム（1957 年施工）や川俣ダム・左岸基礎（1965 年完成）、安波ダム・右岸基礎（1978 年完成）において、経済性向上や地山の安定確保の目的で PS アンカーが用いられた。
しかし、ダム堤体に対するアンカー適用事例は無く、堤体 PS アンカーの国内適用は大きく遅れている。
その理由としては、耐久性（錆腐食）への懸念があげられるが、その他に、大口径・大容量ゆえに削孔精度や緊張力保持への懸念があったと考えられる。
同様の懸念は、欧米のダムでもあったが、1988 年頃からアンカー防錆の２重化が始まり、防錆性能が格段に向上するとともに、高精度削孔技術、緊張力4-1計測や再緊張の技術が急速に発展したことでほぼ克服され、90 年代以降の堤体 PS アンカーの適用例は大きく増えている。
このような新展開となったアンカー補強工法の先進例となったのがドイツのエダーダム（補強工事1990 年完成）である（図-1 参照）。

設計アンカー力 4.5 MN（450ton）、テンドン（φ15.2mm鋼より線 x34 本）を天端から2.5m 間隔で 104 本打設）
アンカーの設計耐用年数は約100 年

図-1 エダ―ダム（Eder dam,ドイツ、堤高 44m、1914 年完成）の補強 1991-92 年

4-2

２．海外と国内のアンカーの考え方の違い
欧米豪と国内でプレストレスの意識が違っており、技術分野上の位置づけも異なる。
海外： 構造物補強を用途としたロックアンカーが多く、プレストレスの意識が高い。PC
橋梁とアンカーは類似技術として、同一の技術部門が取り扱うことが多い。
国内： 斜面安定を用途としたソイルアンカーが大半を占めるため、プレストレスの意識が少ない。PC橋梁技術とは別系統であり、両者の技術部門も基本的に異なる。
上記の位置づけの違いは、主にポストテンションやプレストレスへの意識の違いから来ている。その違いを海外、国内で記すと以下の感じとなる。
• 海外（欧米豪）： 構造物固定用のアンカーは、Post Tensioned Anchor（or Post TensioningAnchor）と呼ばれ、ダム用アンカーはこれに属する。その基本的な設計思想は、アンカーのプレストレストで対象物を締めつけて構造体としての安定を図るという考え方である。
一方、斜面安定用アンカーも含めてアンカーは、プレストレストロックアンカー／プレストレストソイルアンカー（PTI、米国ポストテンション学会）、プレストレストグラウンドアンカー（fib：国際コンクリート学会） と呼ばれ、プレストレスの意識が高い。欧州基準（EN）では、グラウンドアンカーと呼ばれるが、ソイルアンカーが主対象である。
• 国内： グラウンドアンカー（地盤工学会）または地盤アンカー（建築学会）と呼ばれ、主対象は斜面安定用のソイルアンカーである。ポストテンションやプレストレストを付けることは無いが、その理由として「主な対象物が土砂などの塑性体であることから、常時の締付けはあまり高くせず、地すべり時に待ち受け的にアンカーを機能させたほうが効果的である」ことがある。
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３．アンカーの機能分類
アンカーの用途と定着地盤によってアンカーの設計は違ってくる。
・ アンカーの用途は斜面安定用と構造物固定用に大きく区分すべきである。
・ 定着地盤によってロックアンカーとソイルアンカーに分けるべきである。
以下に設計アンカー力（＝必要な緊張力）等の基本的な設計方法の違いを示す。

1. 斜面安定用のアンカーの設計 （現行：地盤工学会のグラウンドアンカー基準に準拠）
道路、地すべり、貯水池等の斜面の安定に使用され、国内アンカーの大半を占める。各アンカーは群アンカーとして補完し合うように地盤表面に配置される。
a. 定着地盤が土砂の場合（ソイルアンカー）： 円弧すべりに対抗できるアンカー力を設定する。すべり発生時の荷重増大（待ち受け）に対応して設計アンカー力以下で管理する。
b. 定着地盤が岩盤の場合（ロックアンカー）： 弱層面の挙動に対抗できるアンカー力を設定する。 ダム・貯水池周辺の法面アンカーは斜面安定用であるのでソイルアンカーの設計法を用いている。

2. 構造物固定用アンカーの設計（現行：建築用は建築学会の地盤アンカー指針に準拠）
ダム堤体、堤体周辺岩盤、港湾の岸壁、長大橋の橋台、建築物の本設・仮設、浮上がり防止等の用途がある。各アンカーは独立して対象物に荷重を伝えるように配置される。
a. 定着地盤が土砂の場合（ソイルアンカー）： 構造物の不安定化（転倒、滑動、浮き等）に対抗できるアンカー力を設定する。地盤内は必要に応じて円弧すべり面を想定する。
b. 定着地盤が岩盤・コンクリートの場合（ロックアンカー）： 構造物の不安定化（転倒、滑動、浮き等）に対抗できるアンカー力を設定する。地盤内は必要に応じて弱層面を想定する。
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４．ダム用アンカーとは何か？
ダム用アンカーとは、ダム堤体、周辺基礎岩盤、ゲート固定部の補強や固定に用いられるアンカーを総称したものである。共通点として、「構造物固定用、かつロックアンカー（岩盤やコンクリートを対象）であること」がある。
多くは大容量かつ長尺であり、より高い品質管理と耐久性が要求される。
ダム用アンカーの目的としては、堤体補強だけでなく、岩盤基礎を支える地山の補強、ダムの関連構造物（取水・放流設備、洪水吐き、門柱等）の補強などを含む。
ダム用アンカーは、用途によって「堤体補強、周辺岩盤補強、ゲート固定」の３つに区分できる。
その特徴は、海外の堤体アンカーに見られるように、設計荷重 2,000kN以上、長さ50m以上にも達する大容量で長尺アンカーが主流を占めることです。一方、国内の法面用アンカーの大半は、設計荷重1,000kN以下、長さ25m以下でアンカー群として設置される。
緊張管理上の違いで言うと、斜面安定用アンカーが待ち受けを想定して許容緊張力に対して少なめの荷重を与えるのに対して、構造物固定用アンカーは堤体構造物を常時安定的に支えるものとして斜面用アンカーよりも高い緊張力で管理する必要がある。つまり、設計アンカー力より上か下かで両者の長期的な緊張管理方法が違う。
以上のような、大容量・長尺、緊張力管理等の面で、ダム用アンカーは防食・防錆、削孔精度、水密性、緊張・定着方法、試験などにおいてより高度な技術が要求される。
なお、ダムにおいて最も多く使われているアンカーとして、堤体や貯水池の周辺における斜面安定用アンカーがあり、大半は岩盤対象です。ただし、構造物固定用ではないのでグラウンドアンカーとしての現状の設計法で良いと考えられる。
次ページ以降にこれらダム用アンカーの種類別に概要を記す。

4-574-64-7

4-8

4-9

4-10

4-11設置経過年数と旧タイプアンカーの状況
900
800
700
600
施工件数

国内の全アンカーの種類別の普及経緯について図に示すが、1988年の土質工学会技術基準改定による二重防食化を受けて、1990年頃から防錆仕様アンカーが大きく伸びてきている。近年
は、新設・仮設を合わせて概略、アンカー施工件数で3,000～4,000件、総延長で2,000～3,000kmで推移している。
堤体PSアンカーについて
は、古い時代の施工による旧タイプアンカーが多いことから、その劣化対策は、今後一層重要性を増すと考えられる。

500

その他
港湾
砂防河川
ダム
橋梁
道路

400

防錆仕様アンカー（2重防食）

旧タイプアンカー

300
200
1000

昭和58年 昭和59年 昭和60年 昭和61年 昭和62年 昭和63年 平成元年 平成２年 平成３年 平成４年 平成５年

1983

1985

19871989

1991

1993年

アンカーの施工実績（対象物別）
図：グラウンドアンカー維持管理マニュアルP13に加筆

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