JP2005076310A - ロックボルト用引抜抵抗試験装置及びロックボルト引抜抵抗試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
スリーブチャック要素を、構造が簡素で、操作しやすく、作業性を高めて信頼性を向上できるロックボルト用引抜抵抗強度試験装置を提供する。
【解決手段】
鋼管膨張型ロックボルトＲに被着された高圧水注入用スリーブＳに環状の凹部Ｕを形成するとともに、スリーブチャック治具Ｃのコレットチャック８の内面に設けた環状凸部９を、前記高圧水注入用スリーブＳに設けた環状の凹部Ｕに嵌め合せた後、前記コレットチャック８の外周に配置されたケーシング１０を移動させて、スリーブＳをスリーブチャック治具Ｃでチャッキングした後、平面出し用ケーシング３をセットし、当該平面出し用ケーシング３の上面に配置したセンターホールジャッキ６を駆動させて、テンションロッド２に引抜きの力を作用させてロックボルトの引抜き抵抗試験を行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、岩盤に設けた孔内に挿入して膨張させた鋼管膨張型ロックボルトの引抜抵抗強度を測定するための引抜抵抗試験装置及びその装置を使用した引抜抵抗試験方法に関する。

従来より、自然地山や切土斜面を補強するための工法として、あるいはトンネルの支保工法として、棒状のロックボルトを地山中に挿入し、周囲にグラウト材を注入・固化させて地山との一体化を図って地盤を強化する方法が知られている。
このような地盤強化方法においては、強化度合いの確認の意味で、埋め込まれた棒状ロックボルトを引抜試験して、その引抜抵抗を調べる引抜抵抗試験が行われている。その試験装置として、地山中に挿入・設置された棒鋼部材の引抜抵抗強度を試験するための引抜抵抗試験装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

ところで、近年、従来の棒状ロックボルトに代わって、崩落し易い岩盤や地盤を固結させるために管状の鋼管膨張型ロックボルトが使用されるようになった（例えば特許文献２参照）。
長手方向に膨張用凹部を有し、先端部が閉じられ、後端部に高圧水注入用スリーブが被せられた鋼管製のロックボルトを岩盤に設けた孔内に挿入し、スリーブの側面に穿った高圧水圧入孔から高圧水を圧入し、鋼管を加圧・膨張させて孔壁と密着させることによって岩盤や地盤を鋼管で固結しようとするものである。
このような管状の鋼管膨張型ロックボルトを使用した場合にあっても、当然引抜抵抗試験を行う必要がある。しかしながら、前記特許文献１に記載されたような引抜抵抗試験装置は、棒鋼部材の引抜抵抗強度を試験するための装置であるから、鋼管膨張型ロックボルトの引抜試験には使用できない。

そこで、図１に示すような簡易型の引抜抵抗試験装置が提案されている。
この装置では、まず、鋼管膨張型ロックボルトＲに被着したスリーブＳにスリーブチャック治具１を被着した後、テンションロッド２をスリーブチャック治具１に締め込むことによって、スリーブチャック治具１をスリーブＳに固着する。その後平面出し用ケーシング３をテンションロッド２を貫通させた状態でスリーブチャック治具１に被せ、アジャスタボルト４を調整して平面出しを行った後、高さ調整用スペーサー５をテンションロッド２に装入セットする。そしてセンターホールジャッキ６をテンションロッド２に装入セットする。テンションロッド２の先端にストッパー用ねじ７を取り付けて締め込む。手動の油圧ポンプ（図示せず）にてセンターホールジャッキ６に圧力油を送り込み、テンションロッド２を介して鋼管膨張型ロックボルトＲに被着したスリーブＳに引抜きの力を付与したときのスリーブＳ頭部の変位量から引抜抵抗強度を測ることが試みられている。

特開２００１−３７００号公報 特公平２−５２３８号公報

しかしながら、上記のような装置を用いて引抜抵抗強度試験を行おうとすると、まず、スリーブにスリーブチャック治具を被着する必要がある。従来のスリーブチャック治具のチャック機構は、図２に示すように、テンションロッド２を締め込むことによって図２の（ｂ）に示す爪１１を食い込ませるようになっているので、作業員２人にて、１人がスリーブチャック治具の外形部にて反力を受け、他の１人がテンションロッド２を締め込む作業を行うことになる。なお、図２（ｂ）中、１２は軟質樹脂の成形体であり、爪１１と軟質樹脂１２でチャック型１３を構成している（図２（ａ）参照）。

次に、面出し用ケーシング３，高さ調整用スペーサー５，センターホールジャッキ６をテンションロッド２に通し、ストッパー用ねじ７を仮締結する。四方のアジャスタボルト４で面出し調整を行った後、テンションロッド２の先端のストッパー用ねじ７を締結し、センターホールジャッキ６を作動させて、テンションロッド２を介して鋼管膨張型ロックボルトＲに被着したスリーブＳに引抜きの力を付与する。
この際、スリーブチャック治具をスリーブＳに取り付ける作業は人力で、かつかなりの力を要するものであるため、チャック力が不足して負荷試験中にスリップが発生し、引抜き試験のやり直しが必要となる場合がある。この場合、上記とは逆の手順で各部品，機器を取り外し、再取り付けする必要があり、多大な労力と時間を要することとなる。
このように、従来のスリーブチャック治具を備えた試験装置では、引抜抵抗強度試験を実施できるロックボルトに数的に限度がある。

本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、スリーブチャック要素を、構造が簡素で、操作しやすく、作業性を高めて信頼性を向上できるロックボルト用引抜抵抗強度試験装置を提供することを目的とする。

本発明のロックボルト用引抜抵抗試験装置は、その目的を達成するため、内面に環状凸部を設けたコレットチャックと該コレットチャックの外周に配置されて当該コレットチャックを締め付けるためのケーシングとからなるスリーブチャック治具、前記スリーブチャック治具に連接されたテンションロッド、前記スリーブチャック治具及びテンションロッドを取り囲んだ平面出し用ハウジング、該平面出し用ハウジングの上面に配置され、かつ前記テンションロッドを貫通させたセンターホールジャッキを備えていることを特徴とする。
鋼管膨張型ロックボルトに被着した高圧水注入用スリーブに環状の凹部を設けるとともに、本発明ロックボルト用引抜抵抗試験装置のコレットチャック内面に設けられた環状凸部を前記スリーブの環状凹部に嵌め合わせた後、前記ケーシングを移動させてコレットチャックを締め付け、その後、ロックボルトの引抜抵抗試験を行う。

本発明のロックボルト用引抜抵抗強度試験装置においては、スリーブチャック治具を、内面に環状凸部を設けたコレットチャックと該コレットチャックの外周に配置されて当該コレットチャックを締め付けるためのケーシングとから構成している。このため装置が小型化され、搬送・取り扱いが簡素化されることになる。したがって、トンネル内等、足場が悪く、しかも打設方向が様々なロックボルトに装着して引抜抵抗強度試験を行う作業が、短時間に行える。しかも、コレットチャックの環状凸部が、鋼管膨張型ロックボルトに被着された高圧水注入用スリーブの環状の凹部に嵌め合わされるので従来法のようなチャック力不足によるスリップ発生等のおそれもないために、測定値の精度もよくなり、試験の信頼性が大幅に向上する。

内面に環状凸部を設けたコレットチャックと、該コレットチャックの外周に配置されて当該コレットチャックを締め付けるためのケーシングとから構成されるスリーブチャック治具を組み込んだ、本発明ロックボルト用引抜抵抗試験装置の好ましい態様について説明する。
基本的には、本発明ロックボルト用引抜抵抗試験装置は、図１に示されたような従来の装置のスリーブチャック治具１を、小型化され、取り扱いやすい形状に変更したものである。具体的に図３，４に基づいて説明する。テンションロッド２の先端に、スリーブチャック治具Ｃが固設される。本発明のスリーブチャック治具Ｃは、内面に環状凸部９を設けたコレットチャック８と、該コレットチャック８の外周に配置されて当該コレットチャック８を締め付けるためのケーシング１０とから構成されている。
本発明ロックボルト用引抜抵抗試験装置の好ましい形態では、スリーブチャック治具Ｃ及びそれに連接されているテンションロッド２を取り囲んだ平面出し用ハウジング３と、この平面出し用ハウジング３の上面に配置され、かつ前記テンションロッド２を貫通させたセンターホールジャッキ６とが、図４に示すように設置されている。そして、テンションロッド２の先端には、センターホールジャッキ６の上限位置を規制するストッパー用ねじ７が取り付けられている。

なお、内面に環状凸部９を設けたコレットチャック８は、例えば円柱体を、内周面に環状の凸部を残してくり貫いた後、軸方向に複数の分割溝を掘り込み、その後開口先端部の内径を大きくするように拡径する。拡径した状態で焼入れ等の熱処理を施して製造することができる。材質としては、ＳＣＭ４４０等の高強度鋼を使用することが好ましい。
ケーシング１０は、コレットチャック８を収容できる内径を有する円筒体である限り、特に形状が限定されるものではない。

コレットチャック８は、定常で、先端開口部が拡径された状態となっており、その外周に配置されたケーシング１０が、図３中、軸方向前方（図で左方向）に移動させられるとき、コレットチャック８の外周テーパ部に嵌め合わされるケーシング１０の端部がコレットチャック８の拡径部を径方向内側に圧縮する。この結果、コレットチャック８にて鋼管膨張型ロックボルトＲに被着されたスリーブＳが把持される。なお、図中Ｐは、ロックボルトと吹きつけコンクリートとを一体化し、トンネル内壁面の変位に伴う応力をロックボルトに伝達するためのベアリングプレートである。
逆に、把持の開放は、ケーシング１０を、図３中、軸方向後方（図で右方向）に移動させることにより行われる。ケーシング１０の端部がコレットチャック８の外周テーパ部からはなれることにより、テーパ部を径方向内側に圧縮していた力を開放する。この結果、コレットチャック８は自身のばね力によって径方向外側に拡張復元するため、内径が拡がりコレットチャック８の環状凸部９がロックボルトの高圧水注入用スリーブＳの環状凹部Ｕから外れる。
ケーシング１０の軸方向前後への移動を容易にし、かつ移動させた箇所でのロック機構を働かせる意味で、ケーシング１０の後端部（図３中では右端）と、コレットチャック８の後端部にねじ部を設けて、両者を嵌め合せることが好ましい。

本発明の最大の特徴は、コレットチャック８の内面に環状凸部９を設けたことである。この凸部９を、鋼管膨張型ロックボルトＲに被着されたスリーブＳの外表面に環状に設けた凹部Ｕに嵌め合せ、ケーシング１０の締め付け作用によってスリーブＳが確実に把持される。
ケーシング１０による締め付け、すなわちケーシング１０の軸方向の移動は人力によって行っているので、作業員が代わったりすると、締め付け力が変わることがある。しかしながら、上記のような構造を採用することによって、締め付け力に多少の違い、すなわち、ケーシング１０の軸方向の移動量に多少の差異があっても、その差異を吸収でき、確実に把持位置を確保できる。
したがって、作業員が代わったりしても、高い精度を維持でき、信頼性の高いロックボルト引抜抵抗試験を実施することができる。

次に、上記態様のロックボルト用引抜抵抗試験装置を使用して、鋼管膨張型ロックボルトの引抜試験を実施する態様について説明する。
まず、スリーブチャック治具Ｃを構成しているケーシング１０を、図３中、軸方向後方（図で右方向）に移動して、コレットチャック８の先端を拡径させる。
その後、鋼管膨張型ロックボルトＲに被着したスリーブＳに拡径したコレットチャック８を被せ、コレットチャック８の内面に形成した環状凸部９をスリーブＳの外表面に設けた環状凹部Ｕに嵌め合せた後に、コレットチャック８の外周に配置されたケーシング１０を、図３中、軸方向前方（図で左方向）に移動させて、コレットチャック８の拡径部を径方向内側に圧縮し、コレットチャック８にて鋼管膨張型ロックボルトＲに被着されたスリーブＳを把持する。

さらにその後、平面出し用ケーシング３をテンションロッド２を貫通させた状態でスリーブチャック治具に被せ、アジャスタボルト４を調整して平面出しを行った後、センターホールジャッキ６をテンションロッド２に挿入し、セットする。テンションロッド２の先端にストッパー用ねじ７を取り付けて締め込み、センターホールジャッキ６の上限位置を設定する。手動の油圧ポンプ（図示せず）にてセンターホールジャッキ６に圧力油を送り込み、テンションロッド２を介して鋼管膨張型ロックボルトＲに被着したスリーブＳに引抜きの力を付与したときのスリーブＳ頭部の変位量を、スリーブＳに直結したテンションロッド等を介して測定し、その測定値から引抜抵抗強度を知る。

引抜抵抗強度が測定できた後は、センターホールジャッキ６から圧力油を排出させ、ストッパー用ねじ７を取り除いた後にセンターホールジャッキ６をテンションロッド２から取り外す。さらに、テンションロッド２から平面出し用ケーシング３を外した後、スリーブチャック治具Ｃのケーシング１０を、図３中、軸方向後方（図で右方向）に移動させ、コレットチャック８を自身のばね力によって径方向外側に拡張させて、スリーブＳの把持を開放する。
この一連の操作で一本の鋼管膨張型ロックボルトについての引抜抵抗強度の測定を終了し、次のロックボルトの引抜抵抗試験に移ることになる。
なお、本発明のロックボルト用引抜抵抗試験装置及びロックボルト引抜抵抗試験方法は、適当なアダプターを取付けることによって、棒鋼タイプロックボルトの引抜抵抗試験にも利用可能である。

以上に説明したように、スリーブチャック治具を、内面に環状凸部を設けたコレットチャックと該コレットチャックの外周に配置されて当該コレットチャックを締め付けるためのケーシングとから構成している。このコレットチャックの環状凸部を、鋼管膨張型ロックボルトに被着されたスリーブの環状の凹部に嵌め合わせることにより、ロックボルト用引抜抵抗強度試験の測定値は精度が良くなり、装置自身の軽量・小型化と相俟って、信頼性の高い引抜抵抗強度試験を効率良く行うことができるようになる。

ロックボルト用引抜抵抗強度試験態様を説明する図 従来のスリーブチャック態様を説明する断面図 本発明ロックボルト用引抜抵抗強度試験装置のスリーブチャック治具構造を説明する断面図 高圧水注入用スリーブをスリーブチャック治具で固定し、ロックボルトを引抜抵抗試験する態様を説明する断面図

符号の説明

Ｒ：鋼管膨張型ロックボルト Ｓ：スリーブ Ｕ：スリーブに設けた環状凹部
１：スリーブチャック治具 ２：テンションロッド ３：平面出し用ケーシング ４：アジャスタボルト ５：高さ調整用スペーサー ６：センターホールジャッキ ７：ストッパー用ねじ ８：コレットチャック ９：環状凸部 １０：ケーシング

Claims (2)

1. 内面に環状凸部を設けたコレットチャックと該コレットチャックの外周に配置されて当該コレットチャックを締め付けるためのケーシングとからなるスリーブチャック治具、前記スリーブチャック治具に連接されたテンションロッド、前記スリーブチャック治具及びテンションロッドを取り囲んだ平面出し用ハウジング、該平面出し用ハウジングの上面に配置され、かつ前記テンションロッドを貫通させたセンターホールジャッキを備えていることを特徴とするロックボルト用引抜抵抗試験装置。
2. 鋼管膨張型ロックボルトに被着された高圧水注入用スリーブに環状の凹部を形成するとともに、内面に環状凸部を設けたコレットチャックと該コレットチャックの外周に配置されて当該コレットチャックを締め付けるためのケーシングとからなるスリーブチャック治具、前記スリーブチャック治具に連接されたテンションロッド、前記コレットチャック部及びテンションロッドを取り囲んだ平面出し用ハウジング、該平面出し用ハウジングの上面に配置され、かつ前記テンションロッドを貫通させたセンターホールジャッキを備えているロックボルト用引抜抵抗試験装置のコレットチャック内面に設けられた環状凸部を前記スリーブの環状凹部に嵌め合わせてチャッキングした後、センターホールジャッキを駆動させることを特徴とするロックボルト引抜抵抗試験方法。

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