特許 6916570 引張分散型グラウンドアンカー補強法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6916570

(24)【登録日】2021年7月20日

(45)【発行日】2021年8月11日

(54)【発明の名称】引張分散型グラウンドアンカー補強法

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/80 20060101AFI20210729BHJP

【ＦＩ】

   E02D5/80 Z

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2021-45818(P2021-45818)

(22)【出願日】2021年3月19日

【審査請求日】2021年3月19日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000170772

【氏名又は名称】黒沢建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108327

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 良和

(72)【発明者】

【氏名】黒沢 亮平

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特許第２６５５８２０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０９−０８８０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１４４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０７１０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２８４７０４３（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ５／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンカー頭部とアンカー自由長部とアンカー体長部とで形成される引張分散型グラウンドアンカーにおいて、
ＰＣ鋼より線からなる複数の緊張材が削孔内に挿入してあり、それぞれの緊張材のアンカー頭部側がＰＥ被覆されたアンボンド部分が自由長としてあり、緊張材の削孔の奥側がＰＥ被覆されていないボンド部分を定着長としてあり、それぞれの自由長の長さが異なり、前記複数の緊張材の自由長と定着長との境界位置が前記アンカー体長部より削孔の奥側方向に所定の分散間隔で互いにずらして配置してあり、削孔内に注入したグラウトの硬化後に前記それぞれの緊張材を緊張定着することによって前記アンカー体長部におけるグラウト内に発生する応力分布から応力度が所定の許容値（Ｆａ）を超えた部分を補強範囲として補強材を配置することを特徴とする引張分散型グラウンドアンカーの補強法であって、
補強材を鋼製として、下記の式（１）によって補強材の仕様や数量を定めることを特徴とする引張分散型グラウンドアンカーの補強法。
ｆｓ×Ａｓ ≧ σ_０×Ａ_０ （１）
式（１）において、
ｆｓ ：補強材の許容応力度
Ａｓ ：補強材の断面積
σ_０ ：所定の許容値を超過した値 σ_０＝σmax−Ｆａ
σmax ：上記応力分布における応力度の最大値（山部の値）
Ｆａ ：所定の許容値
Ａ_０ ：σ_０の発生位置の有効断面積 Ａ_０＝Ａｈ−ｎＡｐ
Ａｈ ：σ_０の発生位置の削孔断面積 Ａｈ＝削孔径φ^２×π/４
Ａｐ ：緊張材（ＰＣ鋼より線）の断面積
ｎ ：σ_０の発生位置の断面における緊張材（ＰＣ鋼より線）の数量

【請求項2】

請求項１において、前記所定の許容値（Ｆａ）は、グラウトの設計基準強度（ｆｃｋ）に割り増し係数（γ）を乗じたものとし、割り増し係数（γ）は地盤の種類によって定め、かつ、２．０以下とすることを特徴とする引張分散型グラウンドアンカーの補強法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、引張分散型グラウンドアンカーの補強法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

引張分散型グラウンドアンカーは、先行技術文献に示されるように多くの方式が提案されている。
以下グラウンドアンカーをアンカーと略称する。
従来の引張型アンカーにおいて、アンボンド部分をアンカー自由長部といい、ボンド部分をアンカー体長部という。本明細書においては、各緊張材のアンボンド部分を自由長といい、ボンド部分を定着長という。アンカー全体に含まれる複数の緊張材の中で最もアンカー頭部側にある自由長と定着長との境界位置をアンカー自由長部とアンカー体長部との境界位置とし、アンカー頭部側のアンカー体長部の端から各緊張材の自由長と定着長との境界位置を順次に分散間隔を設けて互いにずらした部分を応力分散部という。
先行技術文献１（特許第２６５５８２０号公報）の図２には基本的な従来の引張型アンカーが示されている。（図７（１）参照。）
引張型アンカーは、アンカー頭部、引張り部（アンカー自由長部）とアンカー体（アンカー体長部）で構成される。アンカー体は、テンドン（緊張材）とグラウトとの付着力によって一体的に形成され、引張り部からの引張り力（緊張力）を設置地盤との摩擦抵抗により地盤に伝達するものである。アンカー体に引張り力（緊張力）が加えられた時に、グラウト内に生じる応力は、アンカー自由長部（１１）とアンカー体長部（１２）との境界位置付近に集中して応力度の最大値ｂになり、アンカー体抵抗（引き抜きせん断抵抗）の設計値ａを超過するものとなることが多い。この現象を解消するため先行技術文献１の図１に示されるように、長さの異なる複数の緊張鋼材を使用することによって各緊張鋼材の自由長と定着長との境界付近で発生する応力を深さ方向に分散させて応力度の最大値が設計値を超えないようにした引張分散型アンカーが提案された。（図７（２）参照。）

【0003】

特許文献２（特許第２８４７０５４号公報）では、アンカー体に大きな応力が局部的に集中して発生するのを防ぎ、応力分布をアンカー体全長に渡って平均化させるために、各緊張鋼材の自由長と定着長の境界位置をずらして配置し、いわゆる引張分散型とするとともに、アンカー体に有害なひび割れが発生するのを防止するために線材を隙間なく螺旋状に巻いて形成した筒体または鋼管によって緊張鋼材を包囲してアンカー定着長部を形成する。こうすることによって、筒体または鋼管の拘束効果によって筒体内のグラウトの強度が大きくなることと、自由長部における筒体がポアソン比分だけ外側に膨張するためアンカー体の引き抜き抵抗を大きくすることができる。ようするに、自由長部から定着長部の全長にわたって、緊張鋼材の外周に拘束鋼材を設けることによって、グラウトのひび割れ発生を防止している。

【0004】

特許文献３（特許第２８４７０４３号公報）には、特許文献２の技術と同様に、定着長部の全長にわたって緊張鋼材の外周に鋼管を設けてアンカー体を拘束することによって、鋼管内のグラウトに生ずる応力を平均化させてグラウト部分にクラックを発生させず、緊張鋼材と鋼管内のグラウトを一体化することによって定着力を増大させている。
先行技術文献４（特許第３８６０９４１号公報）には、引張分散型アンカーの緊張方法として、異時緊張方法や差分法が提案されている。
なお、グラウンドアンカーにおいては、種々の定着方式が提案されているが、本発明の補強方法に直接関係しないものについては、以下の説明においては対象外とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第２６５５８２０号公報

【特許文献2】特許第２８４７０５４号公報

【特許文献3】特許第２８４７０４３号公報

【特許文献4】特許第３８６０９４１号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の引張（集中）型アンカーは、図７（１）に示されるように、グラウト内の応力分布は、アンカー自由長部とアンカー体長部との境界付近に集中して応力度の最大値ｂ（山部）となっており、削孔の深さ方向に向かうにつれて小さくなる波状となる。
しかし、現行のアンカー設計法ではアンカー体長部の全長に対して平均化した引き抜きせん断抵抗とする設計値ａとして計算してアンカー体長部の定着長さを確認することになっている。この設計方法で算出した値は前述のように、実際の応力分布と比較すると、自由長と定着長との境界付近の応力度の最大値（山部）は、グラウトの設計許容値を超えることが多いため、合理的な設計法とはいえない。

【0007】

特許文献１（特許第２６５５８２０号公報）（図７（２）参照）に示される引張分散型アンカーであって、第１、第２及び第３緊張材の自由長（１ａ、１ｂ、１ｃ）と定着長（２ａ、２ｂ、２ｃ）との境界位置をそれぞれ隣接する緊張材の定着長の長さ分でずらして配置することによって、グラウト内に生じる応力が分散され、各緊張材の自由長と定着長との境界付近の最大応力度（波状の山部）が小さくなり、合理的な応力分布が形成された。
しかし、長手方向においてこのように定着長２（２ａ、２ｂ、２ｃ）分で各緊張材の自由長と定着長との境界位置をずらして配置することは、場合によってアンカーの全長が長くなる可能性があり、従って削孔長が従来の引張（集中）型よりも長くなり、コストがかかるという問題が生じる。

【0008】

特許文献２（特許第２８４７０５４号公報）及び特許文献３（特許第２８４７０４３号公報）には、この問題を解消する方法が開示されており、各緊張材の自由長と定着長との境界位置を所定の間隔でずらし、各緊張材の定着長を重ねて、いわゆる応力分散部Ｌ_３を設けることによって、アンカー全体の長さが短くなると共に、従来の引張（集中）型に比べて応力が分散されたものになる。
更に、図７（３）に示すように、特許文献３（特許第２８４７０４３号公報）においては、引張分散型の配置に加えて、グラウトにひび割れが発生することを防ぐため、自由長（１ａ、１ｂ、１ｃ）からアンカー体長部の全長（定着長２ａ、２ｂ、２ｃ）に渡って鋼管や螺旋状筒体からなる補強材４を配置して補強することが提案されている。

【0009】

しかし、従来の補強方法では、応力分布や応力の大きさに関係なくアンカー体長部の全長にわたって補強材４を設けることでグラウトに生じるひび割れを防止することが安全側になるが、過剰設計となりがちである。この補強方法によって長い補強材４が必要となることからコストがかかるという問題がある。
つまり、引張分散型アンカーについて、応力が分散されたものの合理かつ経済的に補強材の補強範囲と必要とする鋼材の仕様や数量等を定める設計法は、未だ確立されていないといえる。

【0010】

本発明は、以上に述べた引張分散型アンカーの補強方法について、グラウト内に分散された応力分布状況によって補強材を設ける範囲や鋼材量を合理かつ経済的に定める補強方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

アンカー頭部とアンカー自由長部とアンカー体長部とで形成される引張分散型グラウンドアンカーにおいて、
ＰＣ鋼より線からなる複数の緊張材が削孔内に挿入してあり、それぞれの緊張材のアンカー頭部側がＰＥ被覆されたアンボンド部分が自由長としてあり、緊張材の削孔の奥側がＰＥ被覆されていないボンド部分を定着長としてあり、それぞれの自由長の長さが異なり、前記複数の緊張材の自由長と定着長との境界位置が前記アンカー体長部より削孔の奥側方向に所定の分散間隔で互いにずらして配置してあり、
削孔内に注入したグラウトの硬化後に前記それぞれの緊張材を緊張定着することによって前記アンカー体長部におけるグラウト内に発生する応力分布から応力度が所定の許容値（Ｆａ）を超えた部分を補強範囲として補強材を配置することを特徴とする引張分散型グラウンドアンカーの補強法である。
また、更に前記補強法において、補強材を鋼製とし、下記の式（１）によって補強材の仕様や数量を定めることを特徴とする引張分散型グラウンドアンカーの補強法である。
ｆｓ×Ａｓ ≧ σ_０×Ａ_０ （１）
式（１）において、
ｆｓ ：補強材の許容応力度
Ａｓ ：補強材の断面積
σ_０ ：所定の許容値を超過した値 σ_０＝σmax−Ｆａ
σmax ：上記応力分布における応力度の最大値（山部の値）
Ｆａ ：所定の許容値
Ａ_０ ：σ_０の発生位置の有効断面積 Ａ_０＝Ａｈ−ｎＡｐ
Ａｈ ：σ_０の発生位置の削孔断面積 Ａｈ＝削孔径φ^２×π/４
Ａｐ ：緊張材（ＰＣ鋼より線）の断面積
ｎ ：σ_０の発生位置の断面における緊張材（ＰＣ鋼より線）の数量
また、更に前記補強法において、
前記所定の許容値（Ｆａ）は、グラウトの設計基準強度（ｆｃｋ）に割り増し係数（γ）を乗じたものとし、割り増し係数（γ）は地盤の種類によって定め、かつ、２．０以下とすることを特徴とする引張分散型グラウンドアンカーの補強法である。

【発明の効果】

【0012】

本発明の効果として以下の事項を挙げることができる。
（１）本発明の補強法は、分散された上でのグラウト内に生じた応力の大きさが、所定の許容値を超えた部分を補強範囲とし、その超えた部分において最大応力度（σmax）が所定の許容値（Ｆａ）を超過した値（σ_０＝σmax−Ｆａ）と、最大応力度の発生位置の有効断面積（Ａ_０＝Ａｈ−ｎＡｐ）との積（σ_０×Ａ_０）に基づいて補強材の仕様及び数量を定めることによって、必要な範囲だけで必要な数量の補強材を合理かつ経済的に定めることができる。
（２）本発明の補強法は、結果的にグラウトに生じる波状の応力分布における山部（ピーク）のみが補強されるものであるので補強材が短くて済み、削孔内への緊張材の挿入が簡便であるので施工性が大幅に向上し、また、補強材の加工等が簡便となりコストの低減となる。
（３）本発明の補強法により、応力分布の谷部には補強材が不要であるので、結果的に緊張材の大半以上、特に削孔内の奥側の緊張材の外周に補強材が不要となり、補強材を挿入するためにアンカー孔を拡径することなく従来同様の削孔径であっても緊張材とグラウトとを確実に定着して一体化することができるので経済的である。
（４）グラウト内に生じる応力に対して、発生する応力度の最大値を所定の許容値まで抑え、過大な応力によるひび割れの発生を防げることによって、テンドン（緊張材）とグラウトとの引き抜きせん断抵抗力（付着力）を確保し、付着破壊によるテンドンがグラウトからの引き抜ける恐れが解消され、信頼性が高い安全な引張分散型アンカーとなる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の引張分散型アンカーの側面図、断面図及び応力分布図。

【図2】緊張材とするＰＣ鋼より線の断面図。

【図3】本発明の緊張管理図。

【図4】本発明の引張分散型アンカーの応力分布図。

【図5】本発明の補強法の設計実施例。

【図6】斜面安定に適用した実施例の断面図。

【図7】従来技術の引張分散型アンカーの断面図及び応力分布図。

【発明を実施するための最良の形態】

【0014】

本明細書において、特に断らない限り、「長手方向」とは引張分散型アンカーの長手方向を意味し、「断面」とは、長手方向に垂直な断面を意味するものである。
また、各緊張材の自由長１（アンボンド部分）と定着長２（ボンド部分）との境界位置を以下単に境界位置という。
図１（１）に引張分散型アンカーの側面を、図１（２）に緊張定着完了時の長手方向に沿ったグラウト内の応力分布図を、図１（３）に引張分散型アンカーの長手方向に沿った図１（１）に示すＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅの各断面を示す。
緊張材１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃは、それぞれＰＣ鋼より線を用いたものであり、ＰＣ鋼より線を折り曲げてＵターンさせて先端部にそれぞれＵターン部２ｕを形成したものである。
図１（２）の定着体長部１２の応力分布図においては、各緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃのそれぞれの境界位置に応力度の最大値（ピーク）σｍａｘ（σ１、σ２、σ３）が生じていることを示したものである。
図１（３）の断面図においては、緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃは一対として示してあり、計６本のＰＣ鋼より線（１Ａ〜１Ｃ）の断面が示されている。

【0015】

図１（３）に引張分散型アンカーの断面Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅを示す。Ａ−Ａ断面では、各緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃとも被覆部３、具体的には後述のＰＥ（ポリエチレン）被覆６が存在しており、各緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃはアンボンドの状態である。Ｂ−Ｂ断面では、緊張材１Ａ、１Ａが、図２に示す防錆処理されたＰＣ鋼より線５００のＰＥ被覆６が剥離除去されてＰＣ鋼線５０が露出されたいわゆるボンドの状態としてある。Ｃ−Ｃ断面では、緊張材１Ｃ、１Ｃの被覆部３が除去されており、ＰＣ鋼より線が露出されたボンドの状態である。Ｄ−Ｄ断面においては、緊張材１Ｂ、１Ｂも被覆部３が除去されており、ボンド状態となっており、緊張材１Ａ〜１Ｃ全てがボンド状態である。
このように、各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）が所定の分散間隔（Ｌ_１、Ｌ_２）を設けて境界位置を長手方向でずらして配置される。
各緊張材１Ａ、１Ｂ、及び１ＣのＵターン部２ｕは、削孔Ｈの奥側に位置するように削孔Ｈ内に挿入される。他端はアンカー頭部１０で緊張定着できるように削孔から所要の長さを突出させてある。

【0016】

実施例としての引張分散型アンカーは、アンカー頭部（緊張定着端）１０、アンカー自由長部１１、アンカー体長部１２、削孔余長Ｈｘから構成される。削孔内にはグラウトＧが充填されており、グラウトＧが硬化し後に緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃをアンカー頭部にて後述の手順で緊張定着する。

【0017】

緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、防錆処理されたＰＣ鋼より線を使用することが好ましい。防錆処理された各種のＰＣ鋼より線の断面を図２に示す。上段が防錆処理されたＰＣ鋼より線であり、下段が上段に示すＰＣ鋼より線の外周にさらにポリエチレン被覆（ＰＥ被覆）６で覆い、その間に充填材７としてグリースまたはワックスを充填して形成されたものであり、いわゆるアンボンドタイプである。
以下の説明は防錆処理されたＰＣ鋼より線５００についてのものである。アンボンドタイプは、上記のＰＣ鋼より線の外周にポリエチレン被覆（ＰＥ被覆）６が設けられるものである。
Ａタイプは、中心となる心線５Ｃに６本の側線５Ｓを巻き付けた７本よりのＰＣ鋼より線５０であり、ＰＣ鋼撚り線５０を構成する素線５にそれぞれ合成樹脂防錆層５Ｐを形成したものである。
Ｂタイプは、素線に亜鉛メッキ防錆層５Ｚを形成した上に、更に合成樹脂防錆層５Ｐを形成した２重防錆層を有するものである。
Ｃタイプは、７本よりのＰＣ鋼より線の外周に包括的な合成樹脂防錆層５Ｐｃを形成すると共に、素線５Ｓと素線５Ｓの間に合成樹脂を充填したものである。
なお、このＣタイプは、合成樹脂防錆層が形成された後の素線間の外周溝が浅くなり、Ａタイプ、Ｂタイプと比較してボンド効果（グラウトとの付着力）が低いため、合成樹脂防錆層５Ｐｃの表面に砂粒Ｓａを固着させて付着力を増大させたものとすることが好ましい。

【0018】

図１に示す引張分散型アンカーにおいて、アンカー頭部で定着具（アンカーヘッド、クサビ、アンカープレート等）を用いて緊張材を緊張定着することは、従来技術と同様であり、本発明の解決課題とは直接関係するものではないため、詳しい説明は省略する。

【0019】

図１に示すように、引張分散型アンカーの緊張材（１Ａ〜１Ｃ）は、自由長１ａ、１ｂ、１ｃにおいてＰＥ被覆６が設けてあってアンボンド状態としてあり、防錆層５Ｐ付のＰＣ鋼より線とグラウトＧが付着しないものとしてあり、定着長２ａ、２ｂ、２ｃにおいては、ＰＥ被覆６を剥離して内部の防錆されたＰＣ鋼より線５００を露出させてグラウトＧと付着させ、いわゆるボンド状態にしている。これは従来の引張型と同じであり、引張型アンカーの基本構成である。
また、アンカー頭部１０から自由長が一番短い緊張材の境界位置までをアンカー自由長部１１とし、そこから定着長が一番長い緊張材の定着長の末端部までをアンカー体長部１２とする。アンカー体長部１２の始点から応力分散部Ｌ_３が形成されることになる。

【0020】

応力分散部Ｌ_３は、各々の緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃ（断面において一対のＰＣ鋼より線からなる）の境界位置を長手方向に所定の分散間隔（Ｌ_１、Ｌ_２）で互いにずらして配置する部分である。つまり、応力分散部Ｌ_３は、分散間隔Ｌ_１、Ｌ_２の合計した部分である。図示例では、Ｌ_３＝Ｌ_１+Ｌ_２となる。
図１の実施例では、緊張材１Ａ（自由長が最も短いもの）と緊張材１Ｂとを分散間隔Ｌ_１を設けて境界位置をずらしている。また、同様に緊張材１Ｂと緊張材１Ｃ（自由長が最も長いもの）とを分散間隔Ｌ_２を設けて境界位置をずらしている。このようにして引張分散型アンカーを形成している。

【0021】

各分散間隔（Ｌ_１、Ｌ_２）は、各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の境界位置に生じる応力の状況によって定めることが望ましい。分散間隔はすべて同じ間隔としてもよいが、異なる間隔とすることも可能である。
緊張材の定着長２について、図１の実施例は、同じ長さ（２ａ＝２ｂ＝２ｃ）としたものであるが、これに限らず、異なる長さとしてもよいのはいうまでもない。例えば、２ａ＝２ｃ＋Ｌ_１+Ｌ_２、２ｂ＝２ｃ+Ｌ_２とすることもできる。つまり、削孔の底にて各緊張材の長さを揃えた状態にしてもよい。
要するに、各緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃの緊張力によってＰＣ鋼より線とグラウトとの付着力が十分に取れるようにその定着長Ｌを定めることとする。

【0022】

また、実際の工事現場においては、グラウト充填不良や透水層の影響等、また、施工誤差や地盤の不均質性等によって、緊張材とグラウトとの付着が不十分となり、引き抜け事故等が発生することが想定されるので、これを防ぐために各緊張材の定着長部の先端をＵターン状としてＵターン部２ｕを形成することが好ましい。本発明は、この形態に限定されるものでなく、グラウトと緊張材との付着が十分確保できる場合は、Ｕターン部２ｕを設けず、緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の先端をストレート状としてもよい。

【0023】

図１に示す引張分散型グラウンドアンカーにおいて、各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）が緊張定着完了時に各々の境界位置に形成されたグラウト内の最大応力度σｍａｘ（山部）が図１（２）のグラウト応力分布図に示すように、それぞれσ１、σ２、σ３であり、その値は異なるが各緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃの緊張力と分散間隔によって変動することになる。この点については、図３の緊張管理図及び図４の応力分布図と共に詳しく説明する。

【0024】

図１（２）のグラウト内の応力分布図に示すように、各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の境界位置における最大応力度σｍａｘがそれぞれσ１、σ２、σ３であるとし、例えば、自由長１ｃが一番長い緊張材１Ｃの境界位置に応力度の最大値σ１のみがグラウトＧの所定の許容値（Ｆａ＝γｆｃｋ）を超えた場合、この許容値を示す点線より上方にある細かいハッチング領域を補強範囲ａとして必要な補強材４を設置するものである。
また、図示は省略するが、緊張材１Ａまたは１Ｂにおいても、境界位置の最大応力度σ２またはσ３が所定の許容値（Ｆａ）を超えるような場合は、その領域を同様に補強範囲として必要な補強材を設置する。
補強材の仕様や数量は下記の式（１）によって定める。
ｆｓ×Ａｓ ≧ σ_０×Ａ_０ （１）
式（１）において、
ｆｓ ：補強材の許容応力度
（補強材に用いる鋼材の長期許容応力度とすることが望ましい）
Ａｓ ：補強材の断面積（例えば、補強材に用いる鋼管の有効断面積）
σ_０ ：所定の許容値を超過した値 σ_０＝σmax−Ｆａ
図１（２）では、σ_０＝σ１−γｆｃｋ
σｍａｘ ：上記応力分布における応力度の最大値（山部の値）
図１（２）では、σ１、σ２、σ３のいずれもσｍａｘである。
Ｆａ ：所定の許容値（Ｆａ＝γｆｃｋ）
Ａ_０ ：σ_０の発生位置の有効断面積 Ａ_０＝Ａｈ−ｎＡｐ
図１では、σ３の発生位置の有効断面積である。
Ａｈ ：σ_０の発生位置の削孔断面積 Ａｈ＝削孔径φ^２×π/４
Ａｐ ：緊張材（ＰＣ鋼より線）の断面積
ｎ ：σ_０の発生位置の断面における緊張材（ＰＣ鋼より線）の数量

【0025】

補強材４は、鋼製部材のものとすることが好ましい。例えば、表面凹凸状のリブ付鋼管、スバイラル筋、波形鋼製シース等から適宜に選択して使用することができる。補強材４の長さは補強範囲ａの両端より適切に長くすることが望ましい。

【0026】

次いで、図３の緊張管理図に基づいて緊張材の緊張方法と応力分布について説明する。
図３は、特許文献４（特許第３８６０９４１号公報）の緊張管理図（図１）に倣って作成した本願の引張分散型アンカーの緊張管理図であり、図１に示す引張分散型アンカーの緊張材の配置に基づいて作成したものである。
図４は、図３の緊張管理図に示した緊張方法によってグラウトに生じた応力分布のイメージ図である。

【0027】

図１に示すように、各緊張材の境界位置を互いに分散間隔Ｌ_１、Ｌ_２でずらして配置して応力分散部Ｌ_３を設けることによって、各緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃの自由長１は、１ａ〜１ｃと異なるものとなるため、特許文献４に開示された異時緊張法を用いることが必要である。

【0028】

図３に示す最大荷重（Ｐｍａｘ）とは、各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）に生じた最大張力の合計値である。最大荷重（Ｐｍａｘ）は、例えば、緊張材の降伏荷重の（Ｐｙ）とし、設計上の最大地震荷重を上回るように緊張材の仕様と数量を定める。定着時荷重（Ｐｔ）とは、各緊張材に導入された定着完了時緊張力の合計値（Ｐ１+Ｐ２+Ｐ３）である。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の引張荷重の６０％（０．６Ｐｕ）とする。

【0029】

なお、一つのアンカーに複数の緊張材を使用する場合には、同じ仕様の緊張材を使用することは基本としており、本発明においても同様である。
従来の境界位置を分散させない引張型アンカーでは、複数の緊張材の自由長が同じとしてあるため、導入された張力による伸びが同じであり、複数の緊張材を所定の定着時荷重まで同時に緊張した場合、各緊張材に同じ緊張力が導入されるので、同時緊張とすることができる。地震荷重等の外力が発生した場合、各緊張材に均等に張力が付加されるから、アンカーの緊張材の緊張方法について特に注意することはない。

【0030】

しかし、引張分散型アンカーでは、図１に示すように、各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の境界位置を分散間隔（Ｌ_１、Ｌ_２）でずらして配置しており、自由長（アンボンド部分）の長さが（１ａ、１ｂ_、１ｃ）と異なるものとしてあるので各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）に同じ張力が発生する伸び量が異なるものとなる。図示の実施例では、最大荷重（Ｐｍａｘ）は、各緊張材の最大張力（Ｔｂ＝Ｐｙ）の合計値（３×Ｔｂ）である。
各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の最大張力Ｔｂが同じとすることが設計の必須条件である。つまり、各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）が同時に降伏することが設計条件である。
この条件を満たすために、各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の伸び差分を解消することが必要であり、特許文献４に開示されたいわゆる異時緊張法を用いることが必要となる。

【0031】

以下に手順を具体的に説明する。
自由長が最長の緊張材１Ｃに生じる張力がＴｂになるまでの伸びをδ_１とし、
緊張材１Ｂに生じる張力がＴｂになるまでの伸びをδ_２とし、
緊張材１Ａに生じる張力がＴｂになるまでの伸びをδ_３とし、
それぞれを算出する。
分散間隔によって、各伸びδが異なるものとなる。
次に、緊張材１Ｃと緊張材１Ｂとの伸び差分をΔ_１（Δ_１＝δ_１−δ_２）とし、緊張材１Ｂと緊張材１Ａとの伸び差分をΔ_２（Δ_２＝δ_２−δ_３）としてそれぞれを算出する。

【0032】

次に、以下に述べる緊張方法によって各緊張材を緊張する。
まず、自由長が最も長い緊張材１Ｃを緊張力Ｔ_１として緊張する。緊張力Ｔ_１は、伸びΔ_１分だけ（図３のグラフの第一折点（第一黒丸））とする。こうして緊張材１Ｃと緊張材１Ｂとの伸び差分Δ_１が解消される。
次に、緊張材１Ｃと緊張材１Ｂを同時に緊張する。緊張材１Ｂに導入される緊張力をＴ_２として、伸びΔ_２分だけ（図３のグラフの第二折点（第二黒丸））を緊張する。従って、緊張材１に導入された緊張力は、Ｔ_１と伸びΔ_２分だけを増加した緊張力の合計である。こうして緊張材１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの間の伸び差分が全て解消される。

【0033】

ただし、緊張材１Ａと緊張材１Ｂの自由長が異なるため、同じ伸びΔ_２分を発生させる緊張力で緊張しても、緊張材１Ｂに導入された緊張力Ｔ_２は、緊張材１Ａに新たに増加された緊張力は異なるので注意が必要である。
伸び差分Δ_２まで解消された後に、緊張材１、２、３を伸びδ分まで同時に緊張して定着する。こうして各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）に導入された緊張力の合計Ｐ（Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３）が所定の定着時荷重（Ｐｔ）になる。
ただし、既に説明したように、各緊張材に生じる最大張力Ｔｂが同時に降伏荷重Ｐｙに達するため、各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の自由長が異なるものであることから緊張途中段階の各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）に導入された緊張力が異なり、Ｐ_１＞Ｐ_２＞Ｐ_３の順となる。

【0034】

異時緊張方法に基づく各緊張段階におけるグラウトＧに生じる応力分布のイメージを図４に示す。
最初に、自由長が一番長い緊張材１Ｃを伸びの差分Δ_１が生じるだけ緊張した状態で、グラウトＧに生じる応力分布が波状の応力分布（１）になる。緊張材１Ｃの境界位置に応力の山部（ピーク）で示されるように最大となり、山部から長手（深さ）方向に減衰してだんだん小さくなっていく。
次に、緊張材１Ｃと１Ｂにそれぞれ伸びの差分Δ_２が生じるだけ同時緊張した後にグラウトに新たに生じた応力分布が応力分布（２）である。緊張材１Ｂの境界位置に応力度σ２（ａ）が山頂（ピーク）のように最大となり、緊張材１Ｃの境界位置に山部の大きさが前回の山部分に今回の分（減衰途中の当該位置分）が累加され、結果的に山部が更に大きくなりσ１（ｂ）となる。その大きさは、分散間隔Ｌ_２によって変化する。
つまり、分散間隔を大きく取ると、累加して形成された山部が小さくなり、山部と山部との大きさが平均化され、補強する必要がなくなる。但し、アンカー全体のアンカー体長部１２が長くなる傾向にある。

【0035】

最後に、すべての緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）を伸びδが生じるまで同時緊張した後、同様にグラウトに新たに生じた応力分布が応力分布（３）になる。
各緊張材（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の境界位置に応力度（σ１、σ２、σ３）が最大となって波状のように示され、かつ、各山部の大きさが分散間隔によって異なるものとなる。

【0036】

本発明の補強法では、分散間隔は緊張材の数量や導入するアンカー力（緊張力）によるが、２００ｍｍ〜１０００ｍｍとすることが好ましい。あまり短くすると、分散効果が得られず、また逆に、あまり長くすると、全体のアンカー体長部１２が長くなり、経済性に欠けることとなる。

【0037】

複数の山部（最大応力度σｍａｘ）が許容値を超えて補強する必要となる場合では、山部毎に補強材を個別配設してもよいが、施工の簡便性と実用性を考慮して、複数の山部を跨いで連続した一つの補強材４を配置して対応してもよい。

【0038】

また、図１及び前記説明において示した応力分布は、補強前の定着時のものである。補強した後の応力分布は、図示を省略するが、補強範囲においては、補強材４の拘束効果によって応力が平均化されて山部の値が小さくなる。
また、本発明の引張分散型グラウンドアンカー補強法に用いる所定の許容値は、下記の実使用状態を考慮して割り増し係数γとして付けたものである。

【0039】

グラウト内に発生する応力分布は、波状のようになっており、応力は最大応力度（波状の山部）から深さ方向に向かうにつれて減衰して小さくなっていく。σｍａｘとは、応力分布の山部だけの値であり、いわゆる局部集中応力というものである。つまり、応力分布は長手方向に一定の値で分布しているわけではなく、最大応力度σｍａｘ（山部）が局部的に集中した応力であり、その位置から離れると、次第に応力度が小さくなっていく。ところが、グラウトの設計基準強度（ｆｃｋ）とは、グラウト母材強度の平均値であり、局部集中応力に対して母材強度も上がって、一般的に平均値より約１．５〜２．０倍に高くなる。よって、局部集中応力に対してグラウトの設計基準強度（ｆｃｋ）を用いて設計することは合理ではないため、補正することが必要と考慮した。
グラウトと緊張材とからなるアンカー体と地盤との周面摩擦抵抗は、地盤の種類、状態などで異なるが、アンカー体周囲の硬い地盤であれば、拘束力によってグラウトの実強度が設計基準強度（ｆｃｋ）より高くなっている。
よって、本発明では、グラウトの所定の許容値Ｆａは、使用するグラウトの設計基準強度（ｆｃｋ）に割り増し係数γをかけるものとする。ただし。地盤の種類がさまざまであるため、割り増し係数は一概に定めることが不合理であるから、実施設計の際に、地盤の種類によって定めることとする。ただし、過大評価にならないように、２．０以下とすることが好ましい。
つまり、割り増し係数 γ＝１．０〜２．０ とすることが望ましい。従って、所定の許容値は、Ｆａ＝γｆｃｋ である。

【0040】

図４に示す異時緊張によるグラウト内の応力分布の実施例として図５に示し、その応力分布にについて詳しく説明する。
図１に示す引張分散型アンカーを実施例として図５に示す。
なお、同じものを同じ符号で表現する。
緊張材の緊張力によるグラウト内の応力分布は、設計に用いる解析手段、例えば、ＦＥＭ解析によって得られる。設計慣用手段として、解析から得られた実際の応力分布を設計モデル化に、近似的な計算式で表して次の断面算定に進めることができる。
ここで、応力分布モデルの例として、境界位置において応力度が最大で、緊張材の先端部に向かって二次曲線的に減衰する場合と、境界位置から直線的に減衰する三角形分布についての補強範囲の求め方を説明する。
まず、図５（ａ）に示す二次曲線的減衰の場合の応力分布について説明する。
図４について説明したように、まず、自由長が一番長い緊張材１Ｃを伸びの差分Δ_１が生じるだけ緊張した後に、緊張材１Ｃの境界位置から応力分布（１）となり、境界位置の断面に生じた最大応力度（山部）をσ１（ａ）とする。
次に、緊張材１Ｃと１Ｂを同時緊張とし、伸びの差分Δ_２が生じるだけ緊張した後に、緊張材１Ｂの境界位置から応力分布が（２）―１となり、境界位置の断面に生じた最大応力度（山部）をσ２（ａ）とし、その位置からは離れたＬ_２距離の緊張材１Ｃの断面に生じた応力度は、σ２（ｂ）となる。応力分布（１）と応力分布（２）−1と累加して合せた応力分布（２）となり、緊張材１Ｃの境界位置の断面に生じた応力度は、σ１（ｂ）＝σ２（ｂ）＋σ１（ａ）となる。最後に、全ての緊張材（1Ａ、１Ｂ、１Ｃ）を伸びδが生じるまで同時緊張した後に、同様に累加すると応力分布は（３）―１となり、各境界位置の断面に生じた応力度は、左から右への順に図示の通り、σ３、σ３（ａ）、σ３（ｂ）となり、さらに、前回の応力分布（２）と累加して、最終的に応力分布（３）となり、緊張材１Ａ、１Ｂ、１Ｃの順でそれぞれ境界位置の断面に生じた最大応力度は、σ３、σ２、σ１となる。
その結果、例えば、σ１が所定の許容値Ｆａを超えた場合、超えた範囲ａを補強範囲として補強材４を配置することとなる。
超えた値σ_０＝σ１−Ｆａであり、σ_０の発生位置の有効断面積（緊張材１Ｃの境界位置）Ａ_０を算出し、補強材の材質を定め、下の式（１）によって補強材の仕様と数量を定めることができる。
ｆｓ×Ａｓ ≧ σ_０×Ａ_０ （１）

【0041】

また、設計上の簡便性を考慮して、応力分布を一次関数とすることもできる。図５（ｂ）に応力分布を一次関数（三角形）分布とした場合を示す。
各緊張段階において発生する応力分布と、累加した応力分布は、二次曲線分布と同様であり、説明は省略する。
最終的に、同様にして求めたσ１が所定の許容値Ｆａを超えたとする。
両者を比較すると、三角形分布とした場合の方がσ２（ａ）、σ３（ｂ）共に大きい値となり、従って、応力が超えた範囲ａはやや長くなり、σ３の値もやや大きくなり、補強材もやや多くなるが、安全側になる。
つまり、設計上の実用性と簡便性を図るため、三角形分布としても適用可能である。

【0042】

図６は、本発明の補強法を３段の引張分散型グラウンドアンカーを斜面安定用のグラウドアンカーに適用した例を示したものである。
斜面に設置した斜面安定用の引張分散型アンカーにおいて、最上段の引張分散型アンカーＡ１のグラウトの応力分布の山部と山部の間に連続させた補強材４を配設した補強例である。緊張材の境界位置が二つの分散間隔でずらして配置したグラウンドアンカーであって、図示は省略するが、応力分布として三箇所の境界位置に三つの山部が形成され、三つとも許容値を超えたとし、三つの山部にわたって連続して一つの補強材４を配置した例を示すものである。
中段の引張分散型アンカーＡ２において、図示は省略するが、応力分布として三箇所の境界位置に三つの山部が形成され、所定の許容値を超えたものは一箇所のみとし、その部分一箇所だけに補強材４を配置して補強した例である。
最下段の引張分散型アンカーＡ３は、応力分布として三つの境界位置において所定の許容値を超えるものがないので補強は不要として補強材を設けていないものである。

【符号の説明】

【0043】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 緊張材
１（１ａ、１ｂ、１ｃ） 自由長
２（２ａ、２ｂ、２ｃ） 定着長
２ｕ Ｕターン部
３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ） 被覆部
４ 補強材
４０ 連続補強材
５ 素線
５Ｃ 心線
５Ｓ 側線
５Ｐ 合成樹脂防錆層
５Ｐｃ 合成樹脂防錆層
５０ ＰＣ鋼撚り線（裸線）
５００ 防錆層を有するＰＣ鋼より線
６ ポリエチレン被覆（ＰＥ被覆）
７ 充填材
１０ アンカー頭部
１１ アンカー自由長部
１２ アンカー体長部
Ｈｘ 削孔余長
Ｌ_１、Ｌ_２ 分散間隔
Ｌ_３ 応力分散部
Ｇ： グラウト
ａ： 補強範囲
ｆｓ： 補強材の許容応力度
Ａｓ： 補強材の断面積
σ_０ ：所定の許容値を超過した値 σ_０＝σmax−Ｆａ
σmax（σ１、σ２、σ３）：応力分布における山部の応力度（ピーク）
Ｆａ： 所定の許容値
Ａ_０： σ_０の発生位置の有効断面積 Ａ_０＝Ａｈ−ｎＡｐ
Ａｈ ：σ_０の発生位置の削孔断面積 Ａｈ＝削孔径φ^２×π/４
Ａｐ ：緊張材（ＰＣ鋼より線）の断面積
ｎ ：σ_０の発生位置の断面における緊張材（ＰＣ鋼より線）の数量

【要約】

【課題】
引張分散型アンカーにおいて、補強材を必要とする箇所を合理的に求める補強法を提供する。
【解決手段】
ＰＣ鋼より線からなる複数の緊張材１Ａ、1Ｂ、１Ｃが削孔内に挿入してあり、それぞれの緊張材のアンカー頭部１０側がＰＥ被覆されたアンボンド部分が自由長１ａ〜１ｃとしてあり、緊張材の削孔の奥側がＰＥ被覆されていない定着長２ａ〜２ｃとしてあり、それぞれの自由長の長さが異なり、複数の緊張材の自由長と定着長との境界位置が長手方向に所定の分散間隔で互いにずらして削孔内に配置して応力分散部が形成してある引張分散型グラウンドアンカーの補強法であって、削孔内に注入したグラウトＧの硬化後に前記それぞれの緊張材を緊張定着することによって前記アンカー体長部におけるグラウト内に発生する応力分布から応力度が所定の許容値（Ｆａ）を超えた部分に補強材を配置することを特徴とする引張分散型グラウンドアンカーの補強法である。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】