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(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】
(24)【登録日】2024-12-06
(45)【発行日】2024-12-16
(54)【発明の名称】耐凍上受圧構造体、及びその施工方法
(51)【国際特許分類】
E02D 17/20 20060101AFI20241209BHJP
E02D 5/80 20060101ALI20241209BHJP
E02D 31/14 20060101ALI20241209BHJP
【ＦＩ】
E02D17/20 103H
E02D5/80
E02D31/14
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023127542
(22)【出願日】2023-08-04
【審査請求日】2023-11-21
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ｈｔｔｐｓ：／／ｔｈｅｓｉｓ．ｃｅｒｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｄｂ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｐｕｂｌｉｃ＿ｄｅｔａｉｌ／６９８０６（グラウンドアンカーに作用する凍上力抑制に関する試験施工の論文（公開日：令和４年９月１０日））
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｇｕｉｄｅ／ｅｖｅｎｔ／ｊｓｃｅ２０２３／ｓｕｂｊｅｃｔ／ＩＩＩ－１２４／ａｄｖａｎｃｅｄ （令和５年度土木学会全国大会のアブストラクト （公開日：令和５年８月１日））
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 寒地土木研究所月報第８３５号（発行日：令和４年９月１０日）
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】390036504
【氏名又は名称】日特建設株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】301031392
【氏名又は名称】国立研究開発法人土木研究所
(73)【特許権者】
【識別番号】000230788
【氏名又は名称】日本基礎技術株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100156867
【弁理士】
【氏名又は名称】上村 欣浩
(72)【発明者】
【氏名】池田 淳
(72)【発明者】
【氏名】飯塚 孝之
(72)【発明者】
【氏名】山木 正彦
(72)【発明者】
【氏名】林 宏親
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 厚子
(72)【発明者】
【氏名】御厩敷 公平
(72)【発明者】
【氏名】中村 剛
【審査官】石川 信也
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－１８４０９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２１５０２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１３１４８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２５５２２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７９７１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－２１４７２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１５６１２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２６１９４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２４４９３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第４１２２６４１（ＪＰ，Ｂ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ １７／２０
Ｅ０２Ｄ ５／８０
Ｅ０２Ｄ ３１／１４
Ｅ２１Ｄ ２０／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地盤に定着されたアンカー材の頭部側に設けられる耐凍上受圧構造体であって、合成樹脂を含む材料で形成されていて下面は平坦状であって、前記頭部の周囲を取り囲んだ状態で前記地盤の表面に前記下面が全面的に接する第一受圧板と、
金属製であって前記頭部の周囲を取り囲んだ状態で前記第一受圧板の表面に重ねられる第二受圧板と、を備え、
前記第一受圧板は、ガラス繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体で形成されていて厚みが１０～８０ｍｍである耐凍上受圧構造体（但し、前記第一受圧板の下面と前記地盤との間又は前記第一受圧板の上面と前記第二受圧板との間に繊維ネットが設けられるものを除く）。
【請求項2】
地盤に定着されたアンカー材の頭部側に設けられる耐凍上受圧構造体であって、合成樹脂を含む材料で形成されていて下面は平坦状であって、前記頭部の周囲を取り囲んだ状態で前記地盤の表面に前記下面が全面的に接する第一受圧板と、
金属製であって前記頭部の周囲を取り囲んだ状態で前記第一受圧板の表面に重ねられる第二受圧板と、を備え、
前記第一受圧板は、押出法ポリスチレンフォームで形成されていて厚みが１０～８０ｍｍである耐凍上受圧構造体（但し、前記第一受圧板の下面と前記地盤との間又は前記第一受圧板の上面と前記第二受圧板との間に繊維ネットが設けられるものを除く）。
【請求項3】
前記第一受圧板の端部は、前記第二受圧板の端部の外側に位置する請求項１又は２に記載の耐凍上受圧構造体。
【請求項4】
地盤に定着されたアンカー材の頭部に設けられる耐凍上受圧構造体の施工方法であって、合成樹脂を含む材料で形成されている第一受圧板であって、下面は平坦状であってガラス繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体で形成されていて厚みが１０～８０ｍｍである前記第一受圧板を、前記頭部を取り囲んだ状態で前記地盤の表面に前記下面が全面的に接するように設置する工程と、
金属製の第二受圧板を、前記頭部を取り囲んだ状態で前記第一受圧板の表面に重ねる工程と、を含む施工方法（但し、前記第一受圧板の下面と前記地盤との間又は前記第一受圧板の上面と前記第二受圧板との間に繊維ネットが設けられるものを除く）。
【請求項5】
地盤に定着されたアンカー材の頭部に設けられる耐凍上受圧構造体の施工方法であって、合成樹脂を含む材料で形成されている第一受圧板であって、下面は平坦状であって押出法ポリスチレンフォームで形成されていて厚みが１０～８０ｍｍである前記第一受圧板を、前記頭部を取り囲んだ状態で前記地盤の表面に前記下面が全面的に接するように設置する工程と、
金属製の第二受圧板を、前記頭部を取り囲んだ状態で前記第一受圧板の表面に重ねる工程と、を含む施工方法（但し、前記第一受圧板の下面と前記地盤との間又は前記第一受圧板の上面と前記第二受圧板との間に繊維ネットが設けられるものを除く）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、耐凍上受圧構造体、及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、切土法面等における地盤の補強を図る工法として、グラウンドアンカー工やロックボルト工などのアンカー工が用いられている。
【0003】
グラウンドアンカー工では、地盤に穿孔した挿入孔に対して強度の高いＰＣ鋼材等のアンカー材を挿入し、その先端部を地盤深部に定着させる。そして、アンカー材の頭部に受圧板を挿入した後、アンカー材の頭部を油圧ジャッキ等で引張しながら定着具をアンカー材の頭部に取り付ける。これにより、アンカー材の緊張力が受圧板を介して地盤表層部に作用するため、地盤が締め付けられてこれを補強することができる。
【0004】
またロックボルト工では、地盤に穿孔した挿入孔に対してアンカー材であるロックボルトを挿入し、モルタルやセメントミルク等によって挿入孔に挿入したロックボルトの全体を地盤に定着させる。そして、アンカー材の頭部に受圧板を挿入した後、ナット等の定着具をアンカー材の頭部に取り付ける。ここで、地盤が変形しようとすると、ロックボルトに受動的に引張力が生じて土塊のすべり力に対して抵抗させることができるため、地盤への補強効果を得ることができる。
【0005】
ところで寒冷地においては、冷気によって地盤表層部の温度が低下すると、地盤内の水分が凍結して地盤表層部が膨張する凍上が発生する。このような凍上が生じると、膨張した地盤表層部によってアンカー材が塑性域まで変形してしまい、凍結した地盤表層部が解凍して収縮した際に地盤補強効果が損なわれることがある。
【0006】
このような凍上による不具合を抑制する技術として、例えば特許文献１には、アンカー材の頭部側に設けられる耐凍上受圧構造体が示されている。この構造体は、皿ばね、受圧板、第１の支持板、及び第２の支持板を備えていて、皿ばねと受圧板との間に第１の支持板が介装され、また第２の支持板は、皿ばねに対して第１の支持板の反対側から当接する。そして、凍上時に生じる地盤の膨張を皿ばねで吸収することによってアンカー材の変形を抑制し、地盤解凍時でも補強効果を維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特許第４１２２６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし特許文献１の耐凍上受圧構造体は、上述したように皿ばねの他、第１の支持板や第２の支持板が必要であるため、部材費が増えるうえ、施工時の工費も嵩むことになる。
【0009】
このような従来の問題点に鑑み、本発明では、従来に比して費用を抑えつつ凍上による不具合を抑制することができる地盤改良体造成装置、及びその施工方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、地盤に定着されたアンカー材の頭部側に設けられる耐凍上受圧構造体であって、合成樹脂を含む材料で形成されていて下面は平坦状であって、前記頭部の周囲を取り囲んだ状態で前記地盤の表面に前記下面が全面的に接する第一受圧板と、金属製であって前記頭部の周囲を取り囲んだ状態で前記第一受圧板の表面に重ねられる第二受圧板と、を備え、前記第一受圧板は、ガラス繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体で形成されていて厚みが１０～８０ｍｍである耐凍上受圧構造体（但し、前記第一受圧板の下面と前記地盤との間又は前記第一受圧板の上面と前記第二受圧板との間に繊維ネットが設けられるものを除く）である。
【0012】
また本発明は、地盤に定着されたアンカー材の頭部側に設けられる耐凍上受圧構造体であって、合成樹脂を含む材料で形成されていて下面は平坦状であって、前記頭部の周囲を取り囲んだ状態で前記地盤の表面に前記下面が全面的に接する第一受圧板と、金属製であって前記頭部の周囲を取り囲んだ状態で前記第一受圧板の表面に重ねられる第二受圧板と、を備え、前記第一受圧板は、押出法ポリスチレンフォームで形成されていて厚みが１０～８０ｍｍである耐凍上受圧構造体（但し、前記第一受圧板の下面と前記地盤との間又は前記第一受圧板の上面と前記第二受圧板との間に繊維ネットが設けられるものを除く）である。
【0013】
前記第一受圧板の端部は、前記第二受圧板の端部の外側に位置することが好ましい。
【0014】
また本発明は、地盤に定着されたアンカー材の頭部に設けられる耐凍上受圧構造体の施工方法であって、合成樹脂を含む材料で形成されている第一受圧板であって、下面は平坦状であってガラス繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体で形成されていて厚みが１０～８０ｍｍである前記第一受圧板を、前記頭部を取り囲んだ状態で前記地盤の表面に前記下面が全面的に接するように設置する工程と、金属製の第二受圧板を、前記頭部を取り囲んだ状態で前記第一受圧板の表面に重ねる工程と、を含む施工方法（但し、前記第一受圧板の下面と前記地盤との間又は前記第一受圧板の上面と前記第二受圧板との間に繊維ネットが設けられるものを除く）でもある。
また本発明は、地盤に定着されたアンカー材の頭部に設けられる耐凍上受圧構造体の施工方法であって、合成樹脂を含む材料で形成されている第一受圧板であって、下面は平坦状であって押出法ポリスチレンフォームで形成されていて厚みが１０～８０ｍｍである前記第一受圧板を、前記頭部を取り囲んだ状態で前記地盤の表面に前記下面が全面的に接するように設置する工程と、金属製の第二受圧板を、前記頭部を取り囲んだ状態で前記第一受圧板の表面に重ねる工程と、を含む施工方法（但し、前記第一受圧板の下面と前記地盤との間又は前記第一受圧板の上面と前記第二受圧板との間に繊維ネットが設けられるものを除く）でもある。
また本発明は、地盤に定着されたアンカー材の頭部に設けられる耐凍上受圧構造体の施工方法であって、合成樹脂を含む材料で形成されている第一受圧板であって、下面は平坦状であって押出法ポリスチレンフォームで形成されていて厚みが１０～８０ｍｍである前記第一受圧板を、前記頭部を取り囲んだ状態で前記地盤の表面に前記下面が全面的に接するように設置する工程と、金属製の第二受圧板を、前記頭部を取り囲んだ状態で前記第一受圧板の表面に重ねる工程と、を含む施工方法（但し、前記第一受圧板の下面と前記地盤との間又は前記第一受圧板の上面と前記第二受圧板との間に繊維ネットが設けられるものを除く）でもある。
【発明の効果】
【0015】
本発明の耐凍上受圧構造体は、金属製の第二受圧板によって地盤補強に必要とする耐力を確保することができる。また合成樹脂を含む材料で形成された第一受圧板が地盤の表面に接するように設けられるため、冷気が地盤内側に侵入し難くなって水分の凍結を抑制する（凍結深度を浅くする）ことができる。すなわち、凍上による地盤表層部の膨張が抑えられるため、凍上による不具合を抑制することができる。また特許文献１の構造体に比して部材点数が減るため、費用も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明に係る耐凍上受圧構造体の一実施形態に関し、（ａ）は地盤に施行した状態を模式的に示した図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）は他の実施形態の平面図である。
【図2】載荷試験を行う状態を模式的に示した図であって、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図3】載荷試験に使用した耐凍上受圧構造体を模式的に示した図であって、（ａ）第１実施例、（ｂ）は第２実施例、（ｃ）は第３実施例、（ｄ）は第４実施例である。
【図4】第１実施例の載荷試験結果を示した図である。
【図5】第２実施例の載荷試験結果を示した図である。
【図6】第３実施例の載荷試験結果を示した図である。
【図7】第４実施例の載荷試験結果を示した図である。
【図8】寒冷地の地盤に耐凍上受圧構造体を施行して行う実地試験に関し、この試験に使用した耐凍上受圧構造体を模式的に示した図であって、（ａ）は第５実施例、（ｂ）は第６実施例、（ｃ）は第７実施例、（ｄ）は比較例である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照しながら本発明に係る耐凍上受圧構造体、及びその施行方法の一実施形態について説明する。
【0018】
図１は、本発明に係る耐凍上受圧構造体の一実施形態である耐凍上受圧構造体１に関し、これをアンカー工によって地盤１０に施行した状態を示している。本実施形態では、アンカー工としてグラウンドアンカー工を用いた場合を示している。地盤１０には、削岩機やボーリングマシンなどを用いて挿入孔１１が設けられる。また挿入孔１１には、ＰＣ鋼材等のアンカー材１２が挿入され、アンカー材１２の先端部１３は、モルタルやセメントミルク等によって地盤１０の深部に定着されている。ここでアンカー材１２は、頭部１４が地盤１０の表面から突出する状態で定着されていて、耐凍上受圧構造体１は、この頭部１４に取り付けられている。
【0019】
本実施形態の耐凍上受圧構造体１は、第一受圧板２と、第二受圧板３と、定着具４を備えている。
【0020】
第一受圧板２は、合成樹脂を含む材料で形成されていて、頭部１４を取り囲んだ状態で地盤１０の表面に接するように取り付けられる。第一受圧板２に使用される合成樹脂を含む材料は、図示のように定着具４を頭部１４に取り付けた状態（本実施形態では、グラウンドアンカー工におけるアンカー材１２の緊張力が第二受圧板３を介して第一受圧板２に加わる状態）でも押し潰されない（緊張力が加わった状態でも復元可能な変形に留まる）ものが選択される。
【0021】
このように第一受圧板２は、熱伝導率が低くなる合成樹脂を含む材料で形成されているため、熱の伝達が抑えられている。従って第一受圧板２が接している地盤１０には、外気温度が低くなっても冷気が伝わり難いため、地盤１０の温度低下を抑制することができる。
【0022】
第一受圧板２の一例としては、硬質樹脂発泡材を無機繊維で補強した複合材が挙げられる。硬質樹脂発泡材は、例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂であって硬質のものが使用される。また無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等が使用される。強度やコストの観点から、ガラス繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体、特には硬質ウレタン樹脂を用いたＦＦＵ（Ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｆｏａｍｅｄ Ｕｒｅｔｈａｎｅ）が好適である。
【0023】
第一受圧板２の他の例としては、押出法ポリスチレンフォーム（ＸＰＳ）が挙げられる。押出法ポリスチレンフォームとしては、アンカー材１２に定着されている状態での押し潰れによる影響を考慮して、許容圧縮応力度が１００～２００ｋＮ／ｍ２、圧縮強さが２００ｋＮ／ｍ２以上のものが好適である。なお、合成樹脂を含む材料としてビーズ法ポリスチレンフォーム（ＥＰＳ）がある。ＥＰＳは許容圧縮応力度、及び圧縮強さが低いため（一般にＥＰＳの許容圧縮応力度は２０～９０ｋＮ／ｍ２程度で、圧縮強さは４０ｋＮ／ｍ２以上（高くても１８０ｋＮ／ｍ２以上））、地盤１０の表面に対して不陸調整を行うには好適であるが、アンカー材１２に定着されている状態で押し潰されて耐凍上の効果が得られないおそれがある。このため、ＥＰＳを超える許容圧縮応力度と圧縮強さを持つ材料を選択することが好ましい。
【0024】
第一受圧板２の形状は、種々選択可能であって、平面視において第二受圧板３と同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。但し耐凍上性を考慮すると、第一受圧板２の端部は第二受圧板３の端部の外側に位置することが好ましい。すなわち第一受圧板２は、第二受圧板３よりも平面視において大きいことが好ましい。第一受圧板２が大きくなることで地盤１０を覆う面積が広くなるため、地盤１０に冷気がより伝わり難くなる。また、第二受圧板３に比して硬度の低い第一受圧板２が地盤１０に接することで、硬さの低い地盤１０に対しても追従しやすくなるため、補強効果を維持することができる。第一受圧板２の形状としては、一例として平面視で正方形状になるものが挙げられる。なおこの場合、第一受圧板２の中央部には、頭部１４が挿入される孔を設けておく。また第一受圧板２は１個で構成されるものに限られず、図３（ｄ）に示すように、頭部１４を取り囲むようにして複数個の第一受圧板部分２ａを縦横に配置することによって１つの第一受圧板２となるように構成してもよい。また第一受圧板２の厚みは、アンカー材１２に定着されている状態での押し潰れ、熱の伝達性、コスト等に応じて適宜選択可能であるが、一例として１０～８０ｍｍが好ましく、２０～７０ｍｍがより好ましく、３０～６０ｍｍが更に好ましい。
【0025】
第二受圧板３は金属製であって、頭部１４を取り囲んだ状態で第一受圧板２の表面に重ねられるように取り付けられる。第二受圧板３に使用される金属は、鋼、アルミニウム等が挙げられるが、アンカー材１２の高い緊張力への耐力が十分に得られることを考慮して、鋼製の第二受圧板３を使用することが好ましい。
【0026】
また第二受圧板３の形状は、種々選択可能である。第二受圧板３の形状の一例としては、図１（ｂ）に示すように概略四角形状であってスクエアタイプと称されるものや、図１（ｃ）に示すように概略十字形状であってクロスタイプと称されるものが挙げられる。また第二受圧板３の大きさも適宜選択可能であって、例えばスクエアタイプであれば対角線長さが１６００～２９００ｍｍ程度で厚みは１００～２００ｍｍ程度であり、クロスタイプであれば、一端部から他端部に至る長さが１６００～２９００ｍｍ程度で厚みは１００～２３０ｍｍ程度である。なお第二受圧板３の中央部にも、頭部１４が挿入される孔を設けておく。
【0027】
定着具４は、頭部１４に取り付けられて第一受圧板２と第二受圧板３を地盤１０に向けて押し付ける機能を有する。定着具４は、頭部１４の形状に応じて適宜選択され、例えばくさび状になるものや、ナット状になるものが使用される。
【0028】
このような耐凍上受圧構造体１を図１に示した地盤１０に施行するにあたっては、以下のような方法が採用可能である。
【0029】
まず、削岩機やボーリングマシンなどを用いて地盤１０に挿入孔１１を設ける。次いで、アンカー材１２を挿入孔１１に挿入する。なおアンカー材１２は、頭部１４が地盤１０の表面から突出する状態にしておく。その後、モルタルやセメントミルク等を挿入孔１１注入し、先端部１３を地盤１０の深部に定着させる。
【0030】
次いで、第一受圧板２の中央部に設けた孔に頭部１４を挿入して、第一受圧板２を地盤１０の表面に設置する。なお、図３（ｄ）に示すように複数個の第一受圧板部分２ａで１つの第一受圧板２が構成される場合は、頭部１４を取り囲むようにしてこれらを地盤１０の表面に設置する。
【0031】
その後、第二受圧板３の中央部に設けた孔に頭部１４を挿入して、第二受圧板３を第一受圧板２の表面に重ねるようにしてこれを設置する。
【0032】
しかる後は、油圧ジャッキ等で頭部１４を引張するとともに、定着具４を頭部１４に取り付ける。これにより、第二受圧板３と第一受圧板２が地盤１０に向けて押し付けられ、地盤１０が締め付けられてこれを補強することができる。
【0033】
上述したように第一受圧板２は合成樹脂を含む材料で形成されているため、熱の伝達が抑えられている。すなわち、冬期において外気温度が低くなっても、第一受圧板２が接している地盤１０には冷気が伝わり難いため、地盤１０の温度低下が抑制される。従って、地盤１０内の水分が凍結しにくくなり、凍上の被害を効果的に防止することができる。
【0034】
次に、本発明に係る耐凍上受圧構造体で得られる効果について、実際に行った試験結果に基づいて詳細に説明する。
【0035】
まず、耐凍上受圧構造体に対してアンカー材から緊張力が加わる際の各部材の変形量と挙動を確認するため、図２（ａ）に示した方法による載荷試験を行った。載荷試験は、コンクリート反力台２０（アンカー材に見立てたロッド２１が設置されている）に、地盤を模したポリエチレンフォーム２２を敷設し、その上に第一受圧板２と第二受圧板３を順に敷設する。そして、不図示の油圧ジャッキでロッド２１を牽引することによって載荷を行う。なお、載荷試験における荷重は、ロッド２１に挿通させたロードセル２３で計測する。また第一受圧板２と第二受圧板３の変形量は、図２（ｂ）に示した測定点Ｐ１～Ｐ９に設置した変位計により計測する。
【0036】
載荷試験では、図３（ａ）～（ｄ）に示した第１～４実施例の耐凍上受圧構造体を使用した。第１～４実施例の第二受圧板３は何れも、１辺が１６２３ｍｍで厚みが１０６ｍｍの鋼製スクエアタイプである。また、第１～４実施例の第一受圧板２は何れもＦＦＵであって、図３（ａ）の第１実施例は１辺が１６３０ｍｍの正方形であって厚みは３０ｍｍ、図３（ｂ）の第２実施例は１辺が１６３０ｍｍの正方形であって厚みは６０ｍｍ、図３（ｃ）の第３実施例は１辺が２４００ｍｍの正方形であって厚みは６０ｍｍ、図３（ｄ）の第４実施例は１辺が８００ｍｍの正方形であって厚みが６０ｍｍのものを縦横に４つ組み合わせたものである。
【0037】
【0038】
第１実施例を用いた載荷試験においては、図４における荷重値に示すように、ロッド２１を第二受圧板３の許容荷重の１．５倍程度まで段階的に牽引し、その後、ロッド２１への牽引を緩め、更にロッド２１を第二受圧板３の許容荷重まで一気に牽引し、その後ロッド２１への牽引を緩めるという手順で測定点Ｐ１～Ｐ５における変位量を計測した。図４を参照して明らかなように、測定点Ｐ１～Ｐ５での変位量は、牽引時の荷重値と同様の挙動で変化していた。
【0039】
そして第２実施例を用いた載荷試験においては、図５における荷重値に示すように、ロッド２１を第二受圧板３の許容荷重まで段階的に牽引し、その後、ロッド２１への牽引を緩め、再びロッド２１を第二受圧板３の許容荷重程度まで一気に牽引して更に許容荷重の１．５倍程度まで段階的に牽引し、その後ロッド２１への牽引を緩めた後、再び第二受圧板３の許容荷重程度まで一気に牽引した後、ロッド２１への牽引を緩めるという手順で測定点Ｐ１～Ｐ５における変位量を計測した。図５を参照して明らかなように、測定点Ｐ１～Ｐ５での変位量は、牽引時の荷重値と同様の挙動で変化していた。
【0040】
また第３実施例を用いた載荷試験においては、図６における荷重値に示すように、ロッド２１を第二受圧板３の許容荷重まで段階的に牽引し、その後、ロッド２１への牽引を緩め、再びロッド２１を第二受圧板３の許容荷重程度まで一気に牽引して更に許容荷重の１．５倍程度まで段階的に牽引し、その後ロッド２１への牽引を緩めた後、再び第二受圧板３の許容荷重程度まで一気に牽引した後、ロッド２１への牽引を緩めるという手順で測定点Ｐ１～Ｐ９における変位量を計測した。図６を参照して明らかなように、測定点Ｐ１～Ｐ９での変位量は、牽引時の荷重値と同様の挙動で変化していた。
【0041】
そして第４実施例を用いた載荷試験においては、図７における荷重値に示すように、ロッド２１を第二受圧板３の許容荷重まで段階的に牽引し、その後、ロッド２１への牽引を緩め、再びロッド２１を第二受圧板３の許容荷重程度まで一気に牽引して更に許容荷重の１．５倍程度まで段階的に牽引し、その後ロッド２１への牽引を緩めた後、再び第二受圧板３の許容荷重程度まで一気に牽引した後、ロッド２１への牽引を緩めるという手順で測定点Ｐ１～Ｐ９における変位量を計測した。図７を参照して明らかなように、測定点Ｐ１～Ｐ９での変位量は、牽引時の荷重値と同様の挙動で変化していた。
【0042】
このように上述した載荷試験においては、想定される最大限の力が繰り返し加わっても、第一受圧板２と第二受圧板３は加わる力と同様の挙動で変位していることから、第一受圧板２と第二受圧板３が押し潰されたり破損したりする不具合は認められず、意図した性能が発揮されると認められる。従って本発明に係る耐凍上受圧構造体を地盤に施行した際も、地盤を安定して補強できると予想できる。また第一受圧板２は、複数個を組み合わせたものでも効果が認められるため、第一受圧板２のサイズが大きくなる場合には小型のものを複数組み合わせてもよいことが分かる。
【0043】
次に、寒冷地の地盤に耐凍上受圧構造体を施行して行った実地試験について説明する。実地試験では、図８（ａ）～（ｃ）に示した第５～７実施例の耐凍上受圧構造体を使用した。また比較のために、図８（ｄ）に示した比較例の耐凍上受圧構造体も使用した。ここで第５実施例は、第二受圧板３として１辺が２３５８ｍｍで厚みが１３１ｍｍの鋼製スクエアタイプを使用し、第一受圧板２として１辺が２４００ｍｍで厚みが５０ｍｍのＸＰＳを使用している。また第６実施例は、第二受圧板３として１辺が１６２３ｍｍで厚みが１０６ｍｍの鋼製スクエアタイプを使用し、第一受圧板２として１辺が２４００ｍｍで厚みが６０ｍｍのＦＦＵを使用している。そして第７実施例は、第二受圧板３として１辺が２３５８ｍｍで厚みが１３１ｍｍの鋼製スクエアタイプを使用し、第一受圧板２として１辺が２４００ｍｍで厚みが６０ｍｍのＦＦＵを使用している。なお比較例は、第一受圧板２は使用せずに、第二受圧板３として１辺が２３５８ｍｍで厚みが１３１ｍｍの鋼製スクエアタイプを使用している。そして第５～７実施例、及び比較例の耐凍上受圧構造体を寒冷地の地盤に対して図１に示す如きに施行し（比較例は、第一受圧板２は使用せずに第二受圧板３を地盤の表面に設置し）、冬期期間においてアンカー材の緊張力と第一受圧板２の直下における地中温度を計測した。なお第６実施例におけるアンカー材の緊張力は、計測器の不具合によって途中で計測不能となったため、図９においては不具合が生じる前までの結果を示している。
【0044】
図９は、実地試験で計測したアンカー材の緊張力の変化を示している。図９における横軸は測定日であり、縦軸はアンカー材の緊張力（アンカー材の頭部に取り付けたロードセルによる荷重値）であって、冬期期間の初期から終期に亘って計測をおこなっている。図９から明らかなように、比較例においてはアンカー材の緊張力が大きくなっていて、凍上の影響を受けていることが分かる。一方、第５～７実施例においては、同様の環境下であってもアンカー材の緊張力が比較例に比して小さくなっていて、凍上の影響が抑えられていることが分かる。特に第一受圧板２にＸＰＳを使用した第５実施例は、第一受圧板２にＦＦＵを使用した第６、７実施例に比してアンカー材の緊張力が小さくなっていて、凍上の影響がより抑えられることが分かる。
【0045】
図１０～１３は、実地試験で計測した第一受圧板２の直下における地中温度の変化（比較例においては第二受圧板３の直下における地中温度の変化）を示していて、図１０は第５実施例、図１１は第６実施例、図１２は第７実施例、図１３は比較例の結果である。また図１０～１３における横軸は測定日であり、縦軸は地中温度であって、冬期期間の初期から終期に亘って計測をおこなっている。なお図示した地中温度は、第一受圧板２が接する地盤表面（ＧＬ．０）、地盤表面から深さ２０ｃｍ（ＧＬ．－２０ｃｍ）、地盤表面から深さ５０ｃｍ（ＧＬ．－５０ｃｍ）での温度である。
【0046】
図１３に示したように、比較例では地中温度が大きく低下している。特に、計測期間の中期からは地盤表面から深さ５０ｃｍでも０℃を下回ることが殆どであって、凍上の影響が大きくなっていることが分かる。一方、第５～７実施例は、図１０～１２と図１３を比較して明らかなように、比較例に対して地中温度が高くなっている。すなわち第５～７実施例は、比較例に比して凍上の影響が抑えられることが分かる。また第一受圧板２にＸＰＳを使用した第５実施例と、第一受圧板２にＦＦＵを使用した第６、７実施例とを比較すると、第５実施例は計測期間初期段階での温度が高くなっていて温度低下が緩やかであるため、ＸＰＳの方がＦＦＵよりも凍上の影響がより抑えられることが分かる。
【0047】
なお本発明の耐凍上受圧構造体による効果が確実に得られることを確認するべく、本発明者は寒冷地の地盤に耐凍上受圧構造体を施行して行う実地試験を複数回実施している。ここで図１４は、図９の実地試験を行った冬期期間とは別の冬期期間に実施した実地試験に関し、アンカー材に加わる緊張力に関する試験結果を示した図である。また図１５は、図９、図１４の実地試験を行った冬期期間とは別の冬期期間に実施した実地試験に関し、アンカー材に加わる緊張力に関する試験結果を示した図である。図１４、図１５に示した実地試験では、図８（ａ）～（ｃ）に示した第５～７実施例を用いて確認を行っている。なお第８実施例は、図８（ｂ）と同様に、第二受圧板３として１辺が１６２３ｍｍで厚みが１０６ｍｍの鋼製スクエアタイプを使用しているが、第一受圧板２として１辺が２４００ｍｍで厚みが５０ｍｍのＸＰＳを使用したものである。そして第５～８実施例の耐凍上受圧構造体を寒冷地の地盤に対して図１に示す如きに施行し、冬期期間においてアンカー材の緊張力を計測した。なお図９と同様に、図１４、図１５においても横軸は測定日であり、縦軸はアンカー材の緊張力であって、冬期期間の初期から終期に亘って計測をおこなっている。
【0048】
図１４、図１５に示したように、第一受圧板２にＸＰＳを使用した第５、８実施例は、第一受圧板２にＦＦＵを使用した第６、７実施例に比してアンカー材の緊張力が小さくなっていて、ＸＰＳの方がＦＦＵよりも凍上の影響がより抑えられることが分かる。
【0049】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。
【0050】
例えば説明は省略したが、本発明に係る耐凍上受圧構造体、及びその施工方法は、ロックボルト工に適用することも可能である。
【符号の説明】
【0051】
１：耐凍上受圧構造体
２：第一受圧板
３：第二受圧板
４：定着具
１０：地盤
１１：挿入孔
１２：アンカー材
１３：先端部
１４：頭部
２０：コンクリート反力台
２１：ロッド
２２：ポリエチレンフォーム
２３：ロードセル
２：第一受圧板
３：第二受圧板
４：定着具
１０：地盤
１１：挿入孔
１２：アンカー材
１３：先端部
１４：頭部
２０：コンクリート反力台
２１：ロッド
２２：ポリエチレンフォーム
２３：ロードセル
【要約】
【課題】従来に比して費用を抑えるとともに凍上による不具合を抑制することができる地盤改良体造成装置、及びその施工方法を提案する。
【解決手段】耐凍上受圧構造体１は、地盤１０に定着されたアンカー材１２の頭部１４側に設けられるものであって、合成樹脂を含む材料で形成されていて頭部１４を取り囲んだ状態で地盤１０の表面に接する第一受圧板２と、金属製であって頭部１４の周囲を取り囲んだ状態で第一受圧板２の表面に重ねられる第二受圧板３と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】耐凍上受圧構造体１は、地盤１０に定着されたアンカー材１２の頭部１４側に設けられるものであって、合成樹脂を含む材料で形成されていて頭部１４を取り囲んだ状態で地盤１０の表面に接する第一受圧板２と、金属製であって頭部１４の周囲を取り囲んだ状態で第一受圧板２の表面に重ねられる第二受圧板３と、を備える。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】