地盤補強工法と地盤補強構造並びに地盤補強用アンカー打込装置
【課題】掘削とグラウト材等による固定作業を不要とする地盤補強工を提供する。
【解決手段】地中にアンカーを圧入して地盤を補強する地盤補強工法において、空気圧などにより管１を高速で地中に打ち込む。このように管１を高速で地中に打ち込むことにより、斜面101に管１が圧入状態で挿入される。したがって、管１を打ち込む力により、挿入された管１の周囲が圧密され、地中に管１が固定されるため、従来のような掘削や固定が不要で、斜面101を強化することができる。また、管１に水抜き孔２を設けることにより、斜面101に排水機能を付与することができる。
【解決手段】地中にアンカーを圧入して地盤を補強する地盤補強工法において、空気圧などにより管１を高速で地中に打ち込む。このように管１を高速で地中に打ち込むことにより、斜面101に管１が圧入状態で挿入される。したがって、管１を打ち込む力により、挿入された管１の周囲が圧密され、地中に管１が固定されるため、従来のような掘削や固定が不要で、斜面101を強化することができる。また、管１に水抜き孔２を設けることにより、斜面101に排水機能を付与することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤補強工法と地盤補強構造並びに地盤補強用アンカー打込装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のものとして、先端部に削孔用ビットを有する削孔ロッドを回転駆動して地山を削孔すると同時に該削孔内に開口率２０％以上の多孔管よりなる孔壁保持用ケーシング管を挿入し、所定深さの削孔が形成されたところで該削孔内に上記ケーシング管を残して削孔ロッドを削孔内から引き抜き回収した後、上記削孔内に固結材を注入してケーシング管内部およびその周囲の地盤内に浸透固化させる地盤補強工法（例えば、特許文献１）がある。
【０００３】
また、中空筒形状の補強材の先端に安定処理材の噴射口を設けるとともに前記補強材よりも径大であって回転により地山にねじ込まれながら安定処理材と土とを撹拌する回転具を設け、前記補強材を地山の表面から地中に回転押進させて前記回転具を地山にねじ込みつつ前記噴射口から噴射される安定処理材と土とを撹拌し、回転押進される前記補強材の先端が目標深さに達して攪拌された安定処理材と土との固化により前記補強材を地山に定着させた後に、前記補強材の後端を定着機構により地山の表面に定着させて回転圧入支圧式のアンカーを形成する回転圧入支圧式地山補強工法（例えば、特許文献２）がある。
【０００４】
さらにまた、コンクリートブロックなどの補強体をアンカーにより斜面に定着して地盤を補強する工法（例えば特許文献３）も知られている。
【特許文献１】特開２００２−１６７７４６号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２４１７号公報
【特許文献３】特開平１１−５０４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記各特許文献では、何れも地山に掘削孔を形成し、この掘削孔にアンカーを挿入し、グラウト材等を用いて固定することにより、地山を強化しており、地山の掘削とグラウト材等を用いた固定作業とが必要となる。また、補強体を用いる工法では、加えて補強体とアンカーとを定着する作業が必要となる。
【０００６】
ところで、地山に排水機能を設けることにより、安定化することが知られているが、従来のように、掘削孔にアンカーを挿入する方法では、掘削孔とアンカー部材との間に隙間が生じ、地山を強化することができず、従来のアンカーを有孔管にしただけでは、簡単に地山の強化と排水機能とを得ることが難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、掘削とグラウト材等による固定作業を不要とし、作業性に優れた地盤補強工法と地盤補強構造並びに地盤補強用アンカー打込装置を提供することを目的とし、また、地盤の強化と排水機能の付与とを簡便に行うことができる地盤補強工法並びにアンカー打込装置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】
【０００８】
請求項１の発明は、地中にアンカーを圧入して地盤を補強する地盤補強工法において、前記アンカーを高速で地中に打ち込む工法である。
【０００９】
また、請求項２の発明は、前記アンカーは、水抜き孔を有する管からなる工法である。
【００１０】
また、請求項３の発明は、前記アンカーにより地盤に固定する地盤補強体を用いる工法である。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１記載の地盤補強工法を用いた地盤補強構造であって、前記地盤に固定する地盤補強体を備え、この地盤補強体は、前記アンカーを挿入する挿入孔を有し、この挿入孔にアンカーの抜け止め係止部を設け、前記アンカーを前記挿入孔から高速で地中に打ち込み、このアンカーを前記抜け止め係止部に係止したものである。
【００１２】
また、請求項５の発明は、アンカーを高速で地盤に打ち込むアンカー打込装置であって、前記アンカーに取り付ける受部材と、この受部材に圧力を加えて前記アンカーを地盤に発射する圧縮空気供給源とを備えるものである。
【００１３】
また、請求項６の発明は、前記アンカーは、水抜き孔を有する管からなるものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の構成によれば、アンカーを高速で地中に打ち込むことにより、地盤にアンカーが圧入状態で挿入される。したがって、アンカーを打ち込む力により、挿入されたアンカーの周囲が圧密され、地山にアンカーが固定されるため、従来のような掘削や固定が不要で、地盤を強化することができる。
【００１５】
また、同一の打ち込み力でアンカーを打ち込んで、挿入深さに相違がでても、深く挿入された場所に比べて、浅くしか挿入されなかった場所は、地盤が安定している場所であるから、それ以上、圧入する必要がなく、全体を均一に強化できる。
【００１６】
また、請求項２の構成によれば、打ち込んだ周囲の地盤に含まれる水が、水抜き孔から管内に集まり、外部に排出される。
【００１７】
また、請求項３の構成によれば、アンカーにより地盤補強体を地盤に固定し、この地盤補強体により地盤を押えて補強することができる。
【００１８】
また、請求項４の構成によれば、地盤に地盤補強体を配置し、その挿入孔から地中にアンカーを高速で打ち込むことにより、挿入されたアンカーの周囲が圧密され、地山にアンカーが固定されるため、従来のような掘削や固定が不要で、地盤を強化することができ、しかも、打ち込むことでアンカーが抜け止め係合部に係合してアンカーに地盤補強体が固定される。
【００１９】
また、請求項５の構成によれば、圧縮空気供給源により受部材に圧力を加え、筒体を通してアンカーを発射口から発射し、地盤に打ち込むことができる。
【００２０】
また、請求項６の構成によれば、打ち込んだ周囲の地盤に含まれる水が、水抜孔から管内に集まり、外部に排出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる地盤補強工法とアンカー打込装置を採用することにより、従来にない地盤補強工法とアンカー打込装置が得られ、その地盤補強工法とアンカー打込装置について記述する。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の地盤補強工法とアンカー打込装置について説明すると、図１〜図４は本発明の実施例１を示し、同図に示すように、本発明の地盤補強工法は、アンカーたる管１を地盤たる地山の斜面101に高速で打ち込む工法である。前記管１は、鋼管などからなり、複数の水抜き孔２が穿設された有孔管であり、また、その管１の先端部３は、閉塞されて先鋭に形成されている。
【００２３】
前記管１は、例えば直径が２０ｍｍ〜８０ｍｍ程度で、圧縮空気を用いて、２５０ｋｍ/ｈ〜４５０ｋｍ/ｈ程度の速度で、発射口から発射される。そして、直径が４０ｍｍの管１を２０．７ＭＰaの圧力で、約３５０ｋｍ/ｈ程度の速度で打ち込むと、地盤の条件にもよるが、６メートルの管１を略４メートル以上の深さで、地中に打ち込むことができる。尚、管１の直径が２０ｍｍ未満では、周囲の圧密効果が小さく、直径が８０ｍｍを越えると、打ち込み深さが浅くなり、補強効果が低下するため、８０ｍｍ以下とし、また、打ち込み深さは３メートル以上とすることが好ましい。
【００２４】
次に、前記アンカーの打込装置の一例を説明する。図２及び図３は、アンカー打込装置11の使用状態を示し、アンカー打込装置11の装置本体12は、砲身となる筒体13の基端側に、圧縮空気室14を設け、この圧縮空気室14には、リザーブタンク15Ａを介して圧縮空気供給源15が接続されている。尚、圧縮空気供給源15としては、コンプレッサなどが用いられる。
【００２５】
また、前記筒体13の先端側には、該筒体13より大径な略円筒状の拡大筒部16を設け、この拡大筒部16と筒部13との間には連通孔17が開口している。また、拡大筒部16の先端に蓋板18を設け、この蓋板18の中央で発射口19を設ける。
【００２６】
さらに、前記圧縮空気室14に基端側には、前記管１及び受部材31を挿入する挿入孔20を設け、この挿入孔20に開閉する開閉蓋21を、前記圧縮空気室14の基端側に設け、この開閉蓋21には前記管１を挿通する挿通孔22を設けると共に、前記管１を挟持して固定及び固定解除可能な固定手段23を設ける。尚、前記開閉蓋21及び固定手段23はスライドシャッタ式であり、管１を配置してから開閉蓋21を閉め、固定手段23により管１を固定することができる。
【００２７】
前記受部材31は略漏斗状をなし、先端部32の最小径の部分が前記管１に外嵌固定され、その基端部33の最大径の部分が前記筒体13の内面に嵌入摺動する。すなわち受部材31は裁頭円錐形の側板形状をなし、その受部材31は、軸芯方向で複数に分割（この例では２分割）された分割体31Ａ，31Ａからなり、例えば硬質合成樹脂製である。
【００２８】
前記発射口19は、前記管１の外径より大きく、且つ前記受部材31の外径より小さく形成され、発射口19に送られた管１は、発射口19に案内されるように構成されている。そして、前記受部材31は、その基端部33が連通孔22を通過すると、筒体13の規制がなくなり、二つに分解して管１から分離する。尚、分離しない場合でも、発射口19に衝突して管１から分離する。
【００２９】
そして、前記分割体31Ａ，31Ａを組み立てて受部材31の先端部32を管１に外嵌し、開閉蓋21を開いて、管１を挿入すると共に、受部材31の基端部33を圧縮空気室14内に嵌め入れるようにして配置し、この後、開閉蓋21を閉め、固定手段23により管１を固定する。
【００３０】
また、前記装置本体12は、バックフォーなどの起伏アーム（図示せず）を備えた作業車両の該起伏アームに装着される。この場合、前記圧縮空気供給源16を前記作業車両に搭載する。装置本体12に管１を装着する際には、装置本体12を横向きにすることが好ましい。こうすれば筒体13が横方向となり、管１の装着が容易となる。
【００３１】
そして、シャッタ22を開き、圧縮空気供給源15によりリザーブタンク15Ａ内を所定の圧力まで高め、例えばリザーブタンク16Ａ内の圧力が１６〜２７ＭＰa程度までになるまで圧縮空気供給源15から空気をリザーブタンク15Ａ内に充填する。
【００３２】
リザーブタンク15Ａ内が所定圧力まで上昇したら、図示しない開閉弁を開き、これにより圧縮空気が圧縮空気室14内に送られ、受部材31の背後に圧力を加え、これにより受部材31と共に管１が発射口19側へと送られ、筒体13を出ると受部材31が分解し、管１のみが発射口19から地盤に打ち込まれる。尚、分離した部材31は、拡大筒部16内に残り、図示しない取出孔から外部に取り出すことができる。また、圧縮空気を圧縮空気室14に送る前に、固定手段23により管１の固定を解除しておく。
【００３３】
発射口16から発射された管１は、地盤に食い込み易く、圧縮空気の力で、高速で打ち込まれる。例えば、地盤に食い込む前の管１の速度は、３５０ｋｍ/ｈ程度である。このように高速で打ち込まれると、打ち込まれた管１が周囲を圧密しながら地盤に挿入され、停止後は管１が地盤と一体化される。
【００３４】
したがって、従来のように、掘削孔を形成してこの掘削孔にグラウト材等によりアンカーを固定する必要がなく、簡便にアンカーたる管１を地盤に挿入することができる。また、打ち込まれた管１は、地盤から受ける抵抗により、打ち込み深さが変るが、抵抗が大きな箇所は地盤が安定している箇所であるから、所定の圧縮空気の力で管１を打ち込んだ後は、再度、その管１を更に深く打ち込む必要がない。
【００３５】
そして、図６に示すように、道路102の山側斜面101や、谷側斜面101に管１を打ち込み、地盤たる斜面101の強化を図ることができる。また、管１には水抜き孔２が穿設されているから、斜面101に含まれる水分を管１内に集水し、斜面101の外部に突き出した管１の基端から排水する。尚、斜面101の外部に突き出した管１の基端側は、水が排水できるように開口しておくことができる。
【００３６】
このように本実施例では、地中にアンカーを圧入して地盤を補強する地盤補強工法において、アンカーたる管１を高速で地中に打ち込むから、管１を高速で地中に打ち込むことにより、地盤たる地山の斜面101に管１が圧入状態で挿入される。したがって、管１を打ち込む力により、挿入された管１の周囲が圧密され、地中にアンカーが固定されるため、従来のような掘削や固定が不要で、地盤たる斜面101を強化することができる。また、同一の打ち込み力で管１を打ち込んで、挿入深さに相違がでても、深く挿入された場所に比べて、浅くしか挿入されなかった場所は、斜面101が安定している場所であるから、それ以上、圧入する必要がなく、全体を均一に強化できる。
【００３７】
また、このように本実施例では、アンカーは、内外を連通する水抜き孔２を有する管１からなるから、打ち込んだ周囲の地盤に含まれる水が、水抜き孔２から管１内に集まり、管１の地上に露出した部分などから外部に排出される。
【００３８】
また、このように本実施例では、アンカーを高速で地盤に打ち込むアンカー打込装置であって、管１に取り付ける受部材31と、この受部材31に圧力を加えて前記アンカーを地盤に発射する圧縮空気供給源16とを備えるから、圧縮空気供給源16によりピストン部材31に圧力を加え、筒体13を通して管１を発射口19から発射し、斜面101に打ち込むことができる。
【００３９】
また、このように本実施例では、アンカーたる管１は、内外を連通する水抜き孔２を有する管１からなる工法であるから、打ち込んだ周囲の地盤に含まれる水が、水抜き孔２から管１内に集まり、外部に排出される。
【００４０】
また、このように本実施例では、アンカーを高速で地盤に打ち込むアンカー打込装置であって、アンカーたる管１に取り付ける受部材31と、この受部材31を挿通する筒体13と、この筒体13の先端側に設けられた管１の発射口19と、筒体13の基端側に接続され受部材31に圧力を加えて管１を地盤たる斜面101に発射する圧縮空気供給源15とを備えるから、圧縮空気供給源15により受部材31に圧力を加え、筒体13を通して管１を発射口19から発射し、斜面101に打ち込むことができる。
【００４１】
また、実施例上の効果として、空気圧により打ち込み力を加えたから、大きな打ち込み力を簡便且つ安全に得ることができる。また、筒体13を出ると受部材31が分解して管１から離れるが、仮に、分離しない場合でも、発射口19に受部材31が衝突することにより、管１から受部材31が外すこことができる。
【実施例２】
【００４２】
図５及び図６は、本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、斜面101に、複数の管１を打ち込み、好ましくは、図７に示すように、斜面101の高さ方向に間隔をおいて複数の管１を横方向に略等間隔で打ち込み、上に並んだ管１，１…の間に、下に並んだ管１，１…が位置するように打ち込む。そして、斜め上下及び左右に隣り合う管１，１…同士を、ワイヤーロープなどのロープ材41，41…により連結し、これらロープ材41，41…により斜面101の表面を覆って斜面安定化構造を形成する。
【００４３】
このように本実施例では、複数の管１を斜面101に打ち込み、管１をロープ材41により連結することにより、複数のロープ材41，41…を網状に配置し、それらロープ材41，41…により斜面101の表面を覆ったから、打ち込んだ管１により斜面101の安定化を図ると共に、排水機能を付与することができ、さらに、管１を連結するロープ材41により、斜面101を抑えることができる。尚、図中（ＨＷＬ）は、河川111の最高水位である。
【実施例３】
【００４４】
図７は、本発明の実施例３を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、河川111の盛土した堤防の他方の斜面101Ａに管１を打ち込んでおり、このように河川111の水位が上がり、土中の水位が上昇する箇所に管１を打ち込み、管１の排水機能により、斜面101Ａを安定化することができる。
【実施例４】
【００４５】
図８〜図９は、本発明の実施例４を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、同図は、コンクリートブロックなどの地盤補強体51を、地盤の表面である斜面101に定着して補強する例を示し、前記地盤補強体51は、その下面が前記斜面101に当接する受圧面52になっている。
【００４６】
この例のアンカー１Ａは、鋼棒などから形成され、先鋭で、螺旋状の雌螺子部61が形成され、このアンカー１Ａを挿入する挿入孔53が、前記地盤補強体51の略中央に形成され、その挿入孔53を形成する部分は入れ子54に形成され、この入れ子54は硬質樹脂などからなり、その挿入孔54には抜け止め係止部たる抜け止めフィン55を設ける。この抜け止めフィン55は、中央側に環状に突出し、その先端部55Ｓは、尖っており、また、その先端部55Ｓは、斜め下向きで、数段設けられ、薄板状をなすことにより、弾性変形可能に形成され、弾性変形前は先端部55Ｓ間の隙間は前記アンカー１Ａの直径より小さく形成されている。
【００４７】
また、前記アンカー１Ａにはナットなどの締め具62が螺合され、この締め具62は前記雌螺子部61に螺合する雄螺子部を有する。
【００４８】
そして、図９に示すように、斜面101に地盤補強体51を配置し、打込装置11には管１の代わりにアンカー１Ａを同様にセットし、挿入孔53に発射口19を合わせて装置本体12を配置した後、アンカー１Ａを発射する。発射したアンカー１Ａは、挿入孔53のフィン55を弾性変形させながら地盤に打ち込まれ、地盤を補強し、該地盤に固定される。また、下方に向って弾性変形した抜け止めフィンがアンカー１Ａに係止し、アンカー１Ａが発射方向と逆方向に抜け止めされ、地盤に固定されたアンカー１Ａにより地盤補強体51が斜面101に定着され、該斜面101が補強される。また、アンカー１Ａに締め具62を締め、該締め具62により地盤補強体51を押えることにより、アンカー１Ａに対する地盤補強体51の定着強度を向上できる。尚、締め具62と地盤補強体51との間には座金63を設ける。
【００４９】
このように本実施例では、アンカー１Ａを高速で地中に打ち込みむ地盤補強工法であって、アンカー１Ａにより地盤たる地山の斜面101に固定する地盤補強体51を用いるから、アンカー１Ａにより地盤補強体51を斜面101に固定し、この地盤補強体51により斜面101を押えて補強することができる。
【００５０】
また、このように本実施例では、前記地盤補強工法を用いた地盤補強構造であって、地盤たる地山の斜面101に固定する地盤補強体51を備え、この地盤補強体51は、アンカー１Ａを挿入る挿入孔53を有し、この挿入孔53にアンカー１Ａの抜け止め係止部たる抜け止めフィン55を設け、アンカー１Ａを挿入孔53から高速で地中に打ち込み、このアンカー１Ａを抜け止めフィン55に係止したから、斜面101に地盤補強体51を配置し、その挿入孔53から地中にアンカー１Ａを高速で打ち込むことにより、挿入されたアンカー１Ａの周囲が圧密され、地山にアンカー１Ａが固定されるため、従来のような掘削や固定が不要で、斜面101を強化することができ、しかも、打ち込むことでアンカー１Ａが抜け止め係止部に係合してアンカーに地盤補強体が固定される。
【００５１】
また、実施例上の効果として、アンカー１Ａの外面に雌螺子部61を設けたから、フィン55による係止効果を高めることができる。
【実施例５】
【００５２】
図１０は、本発明の実施例５を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例のアンカー１Ｂは外面に螺旋状の雄螺子部61Ａが形成されており、この雄螺子部61Ａに螺合する雌螺子部を有する締め具62Ａを用いており、このようにアンカー１Ａ，１Ｂには、雌螺子部又は雄螺子部を設ければよく、上記実施例４と同様な作用・効果を奏する。
【００５３】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、アンカーは中空な管に限らず、中実な部材でもよい。また、地盤補強体は各種の形状のものを用いることができ、その材質もコンクリートに限らない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例１を示す地盤の断面図である。
【図２】同上、アンカー打込装置の概略断面図である。
【図３】同上、アンカー打込装置の概略断面図であり、アンカーを打ち込む工程を示す。
【図４】同上、地盤の断面図である。
【図５】本発明の実施例２を示す地盤の正面図である。
【図６】同上、地盤の断面図である。
【図７】本発明の実施例３を示す地盤の断面図である。
【図８】本発明の実施例４を示す地盤補強構造の断面図である。
【図９】同上、アンカーを打ち込んだ後地盤の断面図である。
【図１０】同上、地盤補強体の要部の断面図である。
【図１１】本発明の実施例５を示すアンカー及び締め具の側面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 管（アンカー）
１Ａ，１Ｂ アンカー
２ 水抜き孔
11 アンカー打込装置
12 装置本体
13 筒体
16 圧縮空気供給源
19 発射口
31 受部材
101 斜面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤補強工法と地盤補強構造並びに地盤補強用アンカー打込装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のものとして、先端部に削孔用ビットを有する削孔ロッドを回転駆動して地山を削孔すると同時に該削孔内に開口率２０％以上の多孔管よりなる孔壁保持用ケーシング管を挿入し、所定深さの削孔が形成されたところで該削孔内に上記ケーシング管を残して削孔ロッドを削孔内から引き抜き回収した後、上記削孔内に固結材を注入してケーシング管内部およびその周囲の地盤内に浸透固化させる地盤補強工法（例えば、特許文献１）がある。
【０００３】
また、中空筒形状の補強材の先端に安定処理材の噴射口を設けるとともに前記補強材よりも径大であって回転により地山にねじ込まれながら安定処理材と土とを撹拌する回転具を設け、前記補強材を地山の表面から地中に回転押進させて前記回転具を地山にねじ込みつつ前記噴射口から噴射される安定処理材と土とを撹拌し、回転押進される前記補強材の先端が目標深さに達して攪拌された安定処理材と土との固化により前記補強材を地山に定着させた後に、前記補強材の後端を定着機構により地山の表面に定着させて回転圧入支圧式のアンカーを形成する回転圧入支圧式地山補強工法（例えば、特許文献２）がある。
【０００４】
さらにまた、コンクリートブロックなどの補強体をアンカーにより斜面に定着して地盤を補強する工法（例えば特許文献３）も知られている。
【特許文献１】特開２００２−１６７７４６号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２４１７号公報
【特許文献３】特開平１１−５０４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記各特許文献では、何れも地山に掘削孔を形成し、この掘削孔にアンカーを挿入し、グラウト材等を用いて固定することにより、地山を強化しており、地山の掘削とグラウト材等を用いた固定作業とが必要となる。また、補強体を用いる工法では、加えて補強体とアンカーとを定着する作業が必要となる。
【０００６】
ところで、地山に排水機能を設けることにより、安定化することが知られているが、従来のように、掘削孔にアンカーを挿入する方法では、掘削孔とアンカー部材との間に隙間が生じ、地山を強化することができず、従来のアンカーを有孔管にしただけでは、簡単に地山の強化と排水機能とを得ることが難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、掘削とグラウト材等による固定作業を不要とし、作業性に優れた地盤補強工法と地盤補強構造並びに地盤補強用アンカー打込装置を提供することを目的とし、また、地盤の強化と排水機能の付与とを簡便に行うことができる地盤補強工法並びにアンカー打込装置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】
【０００８】
請求項１の発明は、地中にアンカーを圧入して地盤を補強する地盤補強工法において、前記アンカーを高速で地中に打ち込む工法である。
【０００９】
また、請求項２の発明は、前記アンカーは、水抜き孔を有する管からなる工法である。
【００１０】
また、請求項３の発明は、前記アンカーにより地盤に固定する地盤補強体を用いる工法である。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１記載の地盤補強工法を用いた地盤補強構造であって、前記地盤に固定する地盤補強体を備え、この地盤補強体は、前記アンカーを挿入する挿入孔を有し、この挿入孔にアンカーの抜け止め係止部を設け、前記アンカーを前記挿入孔から高速で地中に打ち込み、このアンカーを前記抜け止め係止部に係止したものである。
【００１２】
また、請求項５の発明は、アンカーを高速で地盤に打ち込むアンカー打込装置であって、前記アンカーに取り付ける受部材と、この受部材に圧力を加えて前記アンカーを地盤に発射する圧縮空気供給源とを備えるものである。
【００１３】
また、請求項６の発明は、前記アンカーは、水抜き孔を有する管からなるものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の構成によれば、アンカーを高速で地中に打ち込むことにより、地盤にアンカーが圧入状態で挿入される。したがって、アンカーを打ち込む力により、挿入されたアンカーの周囲が圧密され、地山にアンカーが固定されるため、従来のような掘削や固定が不要で、地盤を強化することができる。
【００１５】
また、同一の打ち込み力でアンカーを打ち込んで、挿入深さに相違がでても、深く挿入された場所に比べて、浅くしか挿入されなかった場所は、地盤が安定している場所であるから、それ以上、圧入する必要がなく、全体を均一に強化できる。
【００１６】
また、請求項２の構成によれば、打ち込んだ周囲の地盤に含まれる水が、水抜き孔から管内に集まり、外部に排出される。
【００１７】
また、請求項３の構成によれば、アンカーにより地盤補強体を地盤に固定し、この地盤補強体により地盤を押えて補強することができる。
【００１８】
また、請求項４の構成によれば、地盤に地盤補強体を配置し、その挿入孔から地中にアンカーを高速で打ち込むことにより、挿入されたアンカーの周囲が圧密され、地山にアンカーが固定されるため、従来のような掘削や固定が不要で、地盤を強化することができ、しかも、打ち込むことでアンカーが抜け止め係合部に係合してアンカーに地盤補強体が固定される。
【００１９】
また、請求項５の構成によれば、圧縮空気供給源により受部材に圧力を加え、筒体を通してアンカーを発射口から発射し、地盤に打ち込むことができる。
【００２０】
また、請求項６の構成によれば、打ち込んだ周囲の地盤に含まれる水が、水抜孔から管内に集まり、外部に排出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる地盤補強工法とアンカー打込装置を採用することにより、従来にない地盤補強工法とアンカー打込装置が得られ、その地盤補強工法とアンカー打込装置について記述する。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の地盤補強工法とアンカー打込装置について説明すると、図１〜図４は本発明の実施例１を示し、同図に示すように、本発明の地盤補強工法は、アンカーたる管１を地盤たる地山の斜面101に高速で打ち込む工法である。前記管１は、鋼管などからなり、複数の水抜き孔２が穿設された有孔管であり、また、その管１の先端部３は、閉塞されて先鋭に形成されている。
【００２３】
前記管１は、例えば直径が２０ｍｍ〜８０ｍｍ程度で、圧縮空気を用いて、２５０ｋｍ/ｈ〜４５０ｋｍ/ｈ程度の速度で、発射口から発射される。そして、直径が４０ｍｍの管１を２０．７ＭＰaの圧力で、約３５０ｋｍ/ｈ程度の速度で打ち込むと、地盤の条件にもよるが、６メートルの管１を略４メートル以上の深さで、地中に打ち込むことができる。尚、管１の直径が２０ｍｍ未満では、周囲の圧密効果が小さく、直径が８０ｍｍを越えると、打ち込み深さが浅くなり、補強効果が低下するため、８０ｍｍ以下とし、また、打ち込み深さは３メートル以上とすることが好ましい。
【００２４】
次に、前記アンカーの打込装置の一例を説明する。図２及び図３は、アンカー打込装置11の使用状態を示し、アンカー打込装置11の装置本体12は、砲身となる筒体13の基端側に、圧縮空気室14を設け、この圧縮空気室14には、リザーブタンク15Ａを介して圧縮空気供給源15が接続されている。尚、圧縮空気供給源15としては、コンプレッサなどが用いられる。
【００２５】
また、前記筒体13の先端側には、該筒体13より大径な略円筒状の拡大筒部16を設け、この拡大筒部16と筒部13との間には連通孔17が開口している。また、拡大筒部16の先端に蓋板18を設け、この蓋板18の中央で発射口19を設ける。
【００２６】
さらに、前記圧縮空気室14に基端側には、前記管１及び受部材31を挿入する挿入孔20を設け、この挿入孔20に開閉する開閉蓋21を、前記圧縮空気室14の基端側に設け、この開閉蓋21には前記管１を挿通する挿通孔22を設けると共に、前記管１を挟持して固定及び固定解除可能な固定手段23を設ける。尚、前記開閉蓋21及び固定手段23はスライドシャッタ式であり、管１を配置してから開閉蓋21を閉め、固定手段23により管１を固定することができる。
【００２７】
前記受部材31は略漏斗状をなし、先端部32の最小径の部分が前記管１に外嵌固定され、その基端部33の最大径の部分が前記筒体13の内面に嵌入摺動する。すなわち受部材31は裁頭円錐形の側板形状をなし、その受部材31は、軸芯方向で複数に分割（この例では２分割）された分割体31Ａ，31Ａからなり、例えば硬質合成樹脂製である。
【００２８】
前記発射口19は、前記管１の外径より大きく、且つ前記受部材31の外径より小さく形成され、発射口19に送られた管１は、発射口19に案内されるように構成されている。そして、前記受部材31は、その基端部33が連通孔22を通過すると、筒体13の規制がなくなり、二つに分解して管１から分離する。尚、分離しない場合でも、発射口19に衝突して管１から分離する。
【００２９】
そして、前記分割体31Ａ，31Ａを組み立てて受部材31の先端部32を管１に外嵌し、開閉蓋21を開いて、管１を挿入すると共に、受部材31の基端部33を圧縮空気室14内に嵌め入れるようにして配置し、この後、開閉蓋21を閉め、固定手段23により管１を固定する。
【００３０】
また、前記装置本体12は、バックフォーなどの起伏アーム（図示せず）を備えた作業車両の該起伏アームに装着される。この場合、前記圧縮空気供給源16を前記作業車両に搭載する。装置本体12に管１を装着する際には、装置本体12を横向きにすることが好ましい。こうすれば筒体13が横方向となり、管１の装着が容易となる。
【００３１】
そして、シャッタ22を開き、圧縮空気供給源15によりリザーブタンク15Ａ内を所定の圧力まで高め、例えばリザーブタンク16Ａ内の圧力が１６〜２７ＭＰa程度までになるまで圧縮空気供給源15から空気をリザーブタンク15Ａ内に充填する。
【００３２】
リザーブタンク15Ａ内が所定圧力まで上昇したら、図示しない開閉弁を開き、これにより圧縮空気が圧縮空気室14内に送られ、受部材31の背後に圧力を加え、これにより受部材31と共に管１が発射口19側へと送られ、筒体13を出ると受部材31が分解し、管１のみが発射口19から地盤に打ち込まれる。尚、分離した部材31は、拡大筒部16内に残り、図示しない取出孔から外部に取り出すことができる。また、圧縮空気を圧縮空気室14に送る前に、固定手段23により管１の固定を解除しておく。
【００３３】
発射口16から発射された管１は、地盤に食い込み易く、圧縮空気の力で、高速で打ち込まれる。例えば、地盤に食い込む前の管１の速度は、３５０ｋｍ/ｈ程度である。このように高速で打ち込まれると、打ち込まれた管１が周囲を圧密しながら地盤に挿入され、停止後は管１が地盤と一体化される。
【００３４】
したがって、従来のように、掘削孔を形成してこの掘削孔にグラウト材等によりアンカーを固定する必要がなく、簡便にアンカーたる管１を地盤に挿入することができる。また、打ち込まれた管１は、地盤から受ける抵抗により、打ち込み深さが変るが、抵抗が大きな箇所は地盤が安定している箇所であるから、所定の圧縮空気の力で管１を打ち込んだ後は、再度、その管１を更に深く打ち込む必要がない。
【００３５】
そして、図６に示すように、道路102の山側斜面101や、谷側斜面101に管１を打ち込み、地盤たる斜面101の強化を図ることができる。また、管１には水抜き孔２が穿設されているから、斜面101に含まれる水分を管１内に集水し、斜面101の外部に突き出した管１の基端から排水する。尚、斜面101の外部に突き出した管１の基端側は、水が排水できるように開口しておくことができる。
【００３６】
このように本実施例では、地中にアンカーを圧入して地盤を補強する地盤補強工法において、アンカーたる管１を高速で地中に打ち込むから、管１を高速で地中に打ち込むことにより、地盤たる地山の斜面101に管１が圧入状態で挿入される。したがって、管１を打ち込む力により、挿入された管１の周囲が圧密され、地中にアンカーが固定されるため、従来のような掘削や固定が不要で、地盤たる斜面101を強化することができる。また、同一の打ち込み力で管１を打ち込んで、挿入深さに相違がでても、深く挿入された場所に比べて、浅くしか挿入されなかった場所は、斜面101が安定している場所であるから、それ以上、圧入する必要がなく、全体を均一に強化できる。
【００３７】
また、このように本実施例では、アンカーは、内外を連通する水抜き孔２を有する管１からなるから、打ち込んだ周囲の地盤に含まれる水が、水抜き孔２から管１内に集まり、管１の地上に露出した部分などから外部に排出される。
【００３８】
また、このように本実施例では、アンカーを高速で地盤に打ち込むアンカー打込装置であって、管１に取り付ける受部材31と、この受部材31に圧力を加えて前記アンカーを地盤に発射する圧縮空気供給源16とを備えるから、圧縮空気供給源16によりピストン部材31に圧力を加え、筒体13を通して管１を発射口19から発射し、斜面101に打ち込むことができる。
【００３９】
また、このように本実施例では、アンカーたる管１は、内外を連通する水抜き孔２を有する管１からなる工法であるから、打ち込んだ周囲の地盤に含まれる水が、水抜き孔２から管１内に集まり、外部に排出される。
【００４０】
また、このように本実施例では、アンカーを高速で地盤に打ち込むアンカー打込装置であって、アンカーたる管１に取り付ける受部材31と、この受部材31を挿通する筒体13と、この筒体13の先端側に設けられた管１の発射口19と、筒体13の基端側に接続され受部材31に圧力を加えて管１を地盤たる斜面101に発射する圧縮空気供給源15とを備えるから、圧縮空気供給源15により受部材31に圧力を加え、筒体13を通して管１を発射口19から発射し、斜面101に打ち込むことができる。
【００４１】
また、実施例上の効果として、空気圧により打ち込み力を加えたから、大きな打ち込み力を簡便且つ安全に得ることができる。また、筒体13を出ると受部材31が分解して管１から離れるが、仮に、分離しない場合でも、発射口19に受部材31が衝突することにより、管１から受部材31が外すこことができる。
【実施例２】
【００４２】
図５及び図６は、本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、斜面101に、複数の管１を打ち込み、好ましくは、図７に示すように、斜面101の高さ方向に間隔をおいて複数の管１を横方向に略等間隔で打ち込み、上に並んだ管１，１…の間に、下に並んだ管１，１…が位置するように打ち込む。そして、斜め上下及び左右に隣り合う管１，１…同士を、ワイヤーロープなどのロープ材41，41…により連結し、これらロープ材41，41…により斜面101の表面を覆って斜面安定化構造を形成する。
【００４３】
このように本実施例では、複数の管１を斜面101に打ち込み、管１をロープ材41により連結することにより、複数のロープ材41，41…を網状に配置し、それらロープ材41，41…により斜面101の表面を覆ったから、打ち込んだ管１により斜面101の安定化を図ると共に、排水機能を付与することができ、さらに、管１を連結するロープ材41により、斜面101を抑えることができる。尚、図中（ＨＷＬ）は、河川111の最高水位である。
【実施例３】
【００４４】
図７は、本発明の実施例３を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、河川111の盛土した堤防の他方の斜面101Ａに管１を打ち込んでおり、このように河川111の水位が上がり、土中の水位が上昇する箇所に管１を打ち込み、管１の排水機能により、斜面101Ａを安定化することができる。
【実施例４】
【００４５】
図８〜図９は、本発明の実施例４を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、同図は、コンクリートブロックなどの地盤補強体51を、地盤の表面である斜面101に定着して補強する例を示し、前記地盤補強体51は、その下面が前記斜面101に当接する受圧面52になっている。
【００４６】
この例のアンカー１Ａは、鋼棒などから形成され、先鋭で、螺旋状の雌螺子部61が形成され、このアンカー１Ａを挿入する挿入孔53が、前記地盤補強体51の略中央に形成され、その挿入孔53を形成する部分は入れ子54に形成され、この入れ子54は硬質樹脂などからなり、その挿入孔54には抜け止め係止部たる抜け止めフィン55を設ける。この抜け止めフィン55は、中央側に環状に突出し、その先端部55Ｓは、尖っており、また、その先端部55Ｓは、斜め下向きで、数段設けられ、薄板状をなすことにより、弾性変形可能に形成され、弾性変形前は先端部55Ｓ間の隙間は前記アンカー１Ａの直径より小さく形成されている。
【００４７】
また、前記アンカー１Ａにはナットなどの締め具62が螺合され、この締め具62は前記雌螺子部61に螺合する雄螺子部を有する。
【００４８】
そして、図９に示すように、斜面101に地盤補強体51を配置し、打込装置11には管１の代わりにアンカー１Ａを同様にセットし、挿入孔53に発射口19を合わせて装置本体12を配置した後、アンカー１Ａを発射する。発射したアンカー１Ａは、挿入孔53のフィン55を弾性変形させながら地盤に打ち込まれ、地盤を補強し、該地盤に固定される。また、下方に向って弾性変形した抜け止めフィンがアンカー１Ａに係止し、アンカー１Ａが発射方向と逆方向に抜け止めされ、地盤に固定されたアンカー１Ａにより地盤補強体51が斜面101に定着され、該斜面101が補強される。また、アンカー１Ａに締め具62を締め、該締め具62により地盤補強体51を押えることにより、アンカー１Ａに対する地盤補強体51の定着強度を向上できる。尚、締め具62と地盤補強体51との間には座金63を設ける。
【００４９】
このように本実施例では、アンカー１Ａを高速で地中に打ち込みむ地盤補強工法であって、アンカー１Ａにより地盤たる地山の斜面101に固定する地盤補強体51を用いるから、アンカー１Ａにより地盤補強体51を斜面101に固定し、この地盤補強体51により斜面101を押えて補強することができる。
【００５０】
また、このように本実施例では、前記地盤補強工法を用いた地盤補強構造であって、地盤たる地山の斜面101に固定する地盤補強体51を備え、この地盤補強体51は、アンカー１Ａを挿入る挿入孔53を有し、この挿入孔53にアンカー１Ａの抜け止め係止部たる抜け止めフィン55を設け、アンカー１Ａを挿入孔53から高速で地中に打ち込み、このアンカー１Ａを抜け止めフィン55に係止したから、斜面101に地盤補強体51を配置し、その挿入孔53から地中にアンカー１Ａを高速で打ち込むことにより、挿入されたアンカー１Ａの周囲が圧密され、地山にアンカー１Ａが固定されるため、従来のような掘削や固定が不要で、斜面101を強化することができ、しかも、打ち込むことでアンカー１Ａが抜け止め係止部に係合してアンカーに地盤補強体が固定される。
【００５１】
また、実施例上の効果として、アンカー１Ａの外面に雌螺子部61を設けたから、フィン55による係止効果を高めることができる。
【実施例５】
【００５２】
図１０は、本発明の実施例５を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例のアンカー１Ｂは外面に螺旋状の雄螺子部61Ａが形成されており、この雄螺子部61Ａに螺合する雌螺子部を有する締め具62Ａを用いており、このようにアンカー１Ａ，１Ｂには、雌螺子部又は雄螺子部を設ければよく、上記実施例４と同様な作用・効果を奏する。
【００５３】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、アンカーは中空な管に限らず、中実な部材でもよい。また、地盤補強体は各種の形状のものを用いることができ、その材質もコンクリートに限らない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例１を示す地盤の断面図である。
【図２】同上、アンカー打込装置の概略断面図である。
【図３】同上、アンカー打込装置の概略断面図であり、アンカーを打ち込む工程を示す。
【図４】同上、地盤の断面図である。
【図５】本発明の実施例２を示す地盤の正面図である。
【図６】同上、地盤の断面図である。
【図７】本発明の実施例３を示す地盤の断面図である。
【図８】本発明の実施例４を示す地盤補強構造の断面図である。
【図９】同上、アンカーを打ち込んだ後地盤の断面図である。
【図１０】同上、地盤補強体の要部の断面図である。
【図１１】本発明の実施例５を示すアンカー及び締め具の側面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 管（アンカー）
１Ａ，１Ｂ アンカー
２ 水抜き孔
11 アンカー打込装置
12 装置本体
13 筒体
16 圧縮空気供給源
19 発射口
31 受部材
101 斜面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中にアンカーを圧入して地盤を補強する地盤補強工法において、前記アンカーを高速で地中に打ち込むことを特徴とする地盤補強工法。
【請求項２】
前記アンカーは、水抜き孔を有する管からなることを特徴とする請求項１記載の地盤補強工法。
【請求項３】
前記アンカーにより地盤に固定する地盤補強体を用いることを特徴とする請求項１記載の地盤補強工法。
【請求項４】
請求項１記載の地盤補強工法を用いた地盤補強構造であって、前記地盤に固定する地盤補強体を備え、この地盤補強体は、前記アンカーを挿入する挿入孔を有し、この挿入孔にアンカーの抜け止め係止部を設け、前記アンカーを前記挿入孔から高速で地中に打ち込み、このアンカーを前記抜け止め係止部に係止したことを特徴とする地盤補強構造。
【請求項５】
アンカーを高速で地盤に打ち込むアンカー打込装置であって、前記アンカーに取り付ける受部材と、この受部材に圧力を加えて前記アンカーを地盤に発射する圧縮空気供給源とを備えることを特徴とする地盤補強用アンカー打込装置。
【請求項６】
前記アンカーは、水抜き孔を有する管からなることを特徴とする請求項５記載の地盤補強用アンカー打込装置。
【請求項１】
地中にアンカーを圧入して地盤を補強する地盤補強工法において、前記アンカーを高速で地中に打ち込むことを特徴とする地盤補強工法。
【請求項２】
前記アンカーは、水抜き孔を有する管からなることを特徴とする請求項１記載の地盤補強工法。
【請求項３】
前記アンカーにより地盤に固定する地盤補強体を用いることを特徴とする請求項１記載の地盤補強工法。
【請求項４】
請求項１記載の地盤補強工法を用いた地盤補強構造であって、前記地盤に固定する地盤補強体を備え、この地盤補強体は、前記アンカーを挿入する挿入孔を有し、この挿入孔にアンカーの抜け止め係止部を設け、前記アンカーを前記挿入孔から高速で地中に打ち込み、このアンカーを前記抜け止め係止部に係止したことを特徴とする地盤補強構造。
【請求項５】
アンカーを高速で地盤に打ち込むアンカー打込装置であって、前記アンカーに取り付ける受部材と、この受部材に圧力を加えて前記アンカーを地盤に発射する圧縮空気供給源とを備えることを特徴とする地盤補強用アンカー打込装置。
【請求項６】
前記アンカーは、水抜き孔を有する管からなることを特徴とする請求項５記載の地盤補強用アンカー打込装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２９１６５５（Ｐ２００７−２９１６５５Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１８５２０（Ｐ２００６−１１８５２０）
【出願日】平成１８年４月２１日（２００６．４．２１）
【出願人】（３９８０５４８４５）株式会社プロテックエンジニアリング (42)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２１日（２００６．４．２１）
【出願人】（３９８０５４８４５）株式会社プロテックエンジニアリング (42)
【Ｆターム（参考）】
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