JP2007277979A - 法面の吊構造物用アンカー - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の土圧を十分かつ均一に受けることができ、多方向からの引張り力に対して安定に対応することができる法面吊構造物用全方向同耐力アンカーを提供する。
【解決手段】法面に非自立型構造物をロープで吊持するアンカーであって、該アンカーが設置対象法面部位に対し３６０度の方位において直角状に埋設されている。
【選択図】図４

Description

本発明は法面に吊持される非自立型構造物のアンカーに関する。

法面における雪崩防止や落石防止のための手段として、法面の上方にアンカーを設置し、これからロープで棚状あるいは三角錐状などの形態をなした非自立型構造物を吊持する吊柵工法やシステムが知られている。

こうした吊柵工法やシステムにおいては、アンカーを設けるべき法面の地盤が岩盤なく土質及び礫混じり、石混じりの地質である場合には先端をテーパー状にした鋼管を後端からの打撃により打ち込んで埋め殺すパイプアンカーが用いられている。

この場合、前記工法とあいまって図１（ａ）（ｂ）のようにアンカーＰＡは地軸（下方の道路横断面）に対して鉛直に設置するのが一般的であった。
しかし、かかるアンカーは周囲の土圧で吊力を得るので、地軸に対して鉛直の埋設は前部（谷側）の土質や土量に大きく影響を受け、対象法面が沢のような切込み斜面Ｎ２がある場合に谷側の土砂量は沢傾斜に対応して減ることになるので、パイプ周辺の土圧が一様でなくなる。しかも、落石や雪崩は柵Ｓの中心に応力を加えるとは限らず中心から外れた部分に荷重が集中することがあるが、その場合アンカーにかかる引張り力が斜めになる。その結果、設置したパイプが倒れ、吊持が喪失して柵が落下する危険があった。

この対策として法面に切土（水平段部）を設け、ここに地軸（下方の導路横断面）に対して鉛直にパイプアンカーを設置することが行われているが、切土の掘削工事には多大な手間と時間がかかる問題があった。そこで自立構造物に関する先行技術１ではアンカー天端部に谷側に延在する補強用アームを連結しているが、特別な部材を用いるのでコストが高くなることを避けられなかった。
特開２００３−８２６１９号公報

本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、周囲の土圧を十分かつ均一に受けることができ、多方向からの引張り力に対して安定に対応することができる法面吊構造物用全方向同耐力アンカーを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、法面に非自立型構造物をロープで吊持するアンカーにおいて、アンカーが設置対象法面部位に対し３６０度の方位において直角状に埋設されていることを特徴としている。

本発明によるときには、アンカーが設置対象法面部位に対して３６０度の方位で直角状に埋設されているので、アンカーに対する土圧は均等になり、全方向で同耐力が得られる。このため、現場での施工時に非自立型構造物の配置自由度が増し、アンカーにどのような方向から引っ張り荷重が作用しても、安定した固定力を発揮することができる。

設置対象法面部位が上下方向にのみ傾斜した面である。
設置対象法面部位が上下方向に傾斜しかつ左右方向でも傾斜した面である。

以下本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
図２ないし図４は本発明による法面の吊構造物用アンカーの一例を示しており、図１において、１は道路、２は道路１から上方に存する法面であり、この例では法面２は白抜きの矢印で示す方向から見て道路に対してほぼ上下方向のみの成分で傾斜する第１の傾斜領域２Ａと、第１傾斜領域２Ａに隣接し、道路に対して上下方向に傾斜する成分と左右方向に傾斜する成分が複合した第２の傾斜領域２Ｂと、該第２の傾斜領域２Ｂに隣接し、ほぼ上下方向のみの成分で傾斜する第３の傾斜領域２Ｃを有している。
前記第２の傾斜領域２Ｂは、端的には沢のごとき地形を指し、左右方向での傾斜は幅方向の途中で方向が切り替わり、第１の傾斜領域２Ａに近づくほど高い左領域２Ｂ１と、第３の傾斜領域に近づくほど高い右領域２Ｂ２とを有している。なお、左領域２Ｂ１と右領域２Ｂ２は傾斜角度が同じであるとは限られない。

３は鋼管などのパイプを加工して構成されたアンカーであり、前記第１の傾斜領域から第３の傾斜領域に左右方向で所要の間隔をおいて設置されている。アンカー３は、上下方向では少なくとも１個所づつ、通常は上下方向で重なる位置とならぬよういわゆる千鳥状に複数箇所設置される。
前記各アンカーには、地表から突出した頭部にワイヤロープ５が連結され、そのワイヤロープ５は下方（谷側）に延在し、下部に非自立型構造物４が連結吊持される。非自立型構造物４は限定はないが、この例では図３のように梁部体４０に桟部体４１を横架して剛結した柵体である。

本発明においては、前記各アンカー３は、道路１の横断面に対して直角（地軸に対して鉛直）ではなく、前記第１の傾斜領域２Ａと第３の傾斜領域2Ｃはもとより第２の傾斜領域２Ｂにおいても、アンカー設置対象斜面部位の３６０度の方位において直角状に埋設されている。
図４は、図２の埋設状態を模式的に示しており、Ｌはアンカー長さを表し、第１の傾斜領域２Ａと第３の傾斜領域２Ｃでは、正面から見て道路に対してほぼ上下方向のみの成分で傾斜しているので、この領域での各アンカー３は軸線が法面傾斜角度に対して直角状に埋設されている。

第２の傾斜領域２Ｂは、道路に対して上下方向に傾斜する成分と左右方向に傾斜する成分が複合しており、左領域２Ｂ１においては、アンカーは第１の傾斜領域２Ａに近づくほど高い左右方向での傾斜角αに対して直角状でしかも上下方向での傾斜角に対しても直角をなすように埋設される。ここでの上下方向の傾斜角は第１の領域２Ａのそれに比べて小さいので、各アンカーは同等の長さを有していても左領域２Ｂ１のアンカーは正面から見た等高線では見かけ上高位に挿設されている。
第２の傾斜領域２Ｂの右領域２Ｂ２は第３の傾斜領域に近づくほど高いため、アンカーは図４（ａ）のように左領域２Ｂとは対照的に埋設される。したがって第２の傾斜領域での左右のアンカー３，３は、正面から見てハの字状をなすように埋設される。

こうした構成であるため、どのアンカーも周囲の土圧が十分にかつ均一にかかることになり、全方向で同耐力が得られる。したがってロープの上端を連結して非自立型構造物を吊持した場合に第１の傾斜領域も第２の傾斜領域も同等な安定した支持力が得られ、多方向の荷重が作用してもしっかりと受け止めることができる。

図５は第２の傾斜領域でのアンカー埋設角度を本発明の規定条件から外れた態様にした例を示しており、アンカー３００は第２の傾斜領域２Ｂの上下方向での傾斜角に対して直角をなすように埋設しただけで、左右方向での傾斜角αに対して直角状をなしていない。したがって、第２の傾斜領域２Ｂではアンカー３００は正面から見て平行状になる。
この埋設関係では、左右方向での傾斜角に逆らっているため、土圧がアンカー全周で均等にならず、第１の傾斜領域２Ａと第２の傾斜領域２Ｂではアンカー耐力が相違する。したがって、従来技術のような地軸に対して鉛直に設置したアンカーの場合よりは耐力が高いものの、本発明アンカーに比べて劣る耐力になる。

このため、沢部に対して従来ではアンカーを設けず、沢部の上方に平坦な場所を選んでアンカーを行ったりせざるを得ず、その結果吊りロープ長が長くなって不安定化し、雪崩や落石の懸念が大きい当該領域の安全性確保に支障をきたしていたが、本発明によれば、沢領域にも安定した全方位同耐力のアンカーを設置できるので、図３のように非自立型構造物４を各傾斜領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃで個別的に吊持する態様のほか、図４のような２つの傾斜領域２Ａ，２Ｂに跨る大きなスパンの非自立型構造物４を的確に吊り設置することが可能となり、この場合にも、沢領域のアンカーの耐力を沢領域以外のアンカーの耐力と略同等となしえるので、非自立型構造物４に落石や雪崩雪の荷重がかかったときにも非自立型構造物４を安定して支えることができる。

なお、図示するものは本発明の数例であり、これに限定されるものではない。
１）図６は２本の道路１Ａ，１Ｂが交差し、第１の道路１Ａに面する第１の法面２Ａは切土成形法面であり、該法面２Ａは矢印方向の方向から見て道路に対してほぼ上下方向のみの成分で傾斜している領域である。第２の法面２Ｃは道路１Ｂに面するフリーフレームなどの自然法面であり、前記第１の法面２Ａとすりつけの尾根２０によってつながっている。
本発明はかかる地形において、尾根２０に近い第１の法面２Ａに対し直角をなすようにアンカー３，３を埋設し、それらアンカーから尾根２０と交差するように第２の法面２Ｃにロープ５，５を延在させ、それらロープに非自立型構造物４を吊持するものである。

２）非自立型構造物４の吊持の仕方は任意であり、図７（ａ）のように、非自立型構造物（この例では三角錘状の雪崩防止柵）４から左右のアンカー３，３にＶ状にロープ５，５を導いて吊持させてもよいし、同図（ｂ）のようにアンカー３から逆Ｖ状にロープ５を導いて非自立型構造物４に連結してもよい。

前記本発明のアンカーを施工する方法は任意であるが、従来のようなパイプアンカーを後方から打撃して打ち込む方法でなく、本出願人の開発した特殊なアンカー工法を採用するのが好適である。
図８〜図１２はその例を示しており、３はパイプアンカー、６は前記パイプアンカー１と独立したビット、７はビット６に軸方向の打撃力と回転運動を与えるためのハンマー部７Ａと回転軸部（ロッド部）７Ｂを直列状に備え、ビット６とつながることで構成される掘削アッセンブリーである。

８は施工場所に据付られる打ち込みフィード用の架台であり、ガイドレールを兼ねるべく長尺矩形枠状をなす本体８Ａとサポート８Ｂを備え、前記本体８Ａには、前記回転軸部を回動する可逆回転自在な掘削機としての駆動モータ９が台座９ａをもって摺動可能に取り付けられ、台座９ａにはウインチ１０Aからのワイヤロープ１００が連結され駆動モータ９を吊持するようにしている。なお、１０Ｂは掘削アッセンブリー７とアンカーパイプを駆動モータ９と連結する際に一時的に吊持するウインチである。
前記駆動モータ９はこの例では油圧モータが用いられており、圧縮エア送給ヘッダー９０を同軸に備えている。

１１は他所に配されたエアコンプレッサであり、ホース１１０を介して前記駆動モータ９の圧縮エア送給ヘッダー９０に接続されている。１２は前記駆動モータ９に圧油を供給する発電機付きの油圧ユニットであり、近傍には制御弁などを含む操作盤１３Aを有し、これからホース１３０を介して駆動モータ９に接続されている。

１４はアンカー埋設地質が粘土質である場合に用いられる水供給系であり、水タンク１４Ａと、ポンプ１４Ｂとを有し、ホース１４０により前記圧縮エア供給系の適所に接続される。

図９は前記パイプアンカー３とビット６の詳細を示しており、パイプアンカー３は、たとえば１５００〜３５００ｍｍの長さを有しており、全体に亜鉛あるいはアルミ亜鉛合金メッキが施されている。
パイプアンカー３は、上端部に吊持用のボルトを取り付ける孔を有し、埋め込み後はキャップが冠着されるようになっている。一方、先端部には、推進力受け部となるべき鋼製のリング３Ｂを一体に有している。
図９の例では、リング３Ｂはアンカー本体３Ａの外径とほぼ同じ外径を有し、内径がアンカー本体３Ａの内径よりも小さい。リング３Ｂは長手方向の適当な位置から上半部３００がアンカー本体３Ａの内径とほぼ合致する外径となるように薄肉化され、前記上半部３００がアンカー本体３Ａに内嵌されている。そして厚肉の下半部３０１がアンカー本体３Ａの先端より延出され、上半部３００と下半部３０１の境界部位がアンカー本体３Ａと溶接されている。

ビット６は端面に超硬合金などからなるチップを配設していて回転方向によって拡縮可能なビットヘッド６Ａと、軸状部６０を後方に突出させたハウジング(デバイス)６Ｂを備えている。ビットヘッド６Ａは偏心タイプでもよいし、複数刃分割タイプでもよく、いずれも、所定方向の回転時に拡径し、反対方向の回転時に縮径されるが、縮径時に前記リング３Ｂの内径と同等以下になり、拡径時にリング３Ｂの下半部外径よりも適度に大きな径となりえる寸法のものが選ばれる。
ハウジング６Ｂの後端部には、前記した推進力受け部としてのリング上半部３００端面に激突可能な張出し量を持ったつば部６０１が設けられている。なお、ハウジング６Ｂはスライムの誘導のための軸線方向溝６０３がつば部６０１を貫通するように設けられている。

ハンマー部７Ａは筒状をなしており、先端部に前記軸状部６０が回転では一体に、かつ軸方向では相対移動可能に連結し、ハンマー部７Aとハウジング７Ｂの間が軸方向に移動可能となっている。

回転軸部７Ｂはパイプ状をなしており、前記ハンマー部７Ａの後端に同心状に連結されている。回転軸部７Ｂは複数本がつながれることで所要長さとなっていてもよいが、いずれにしても、回転軸部７Ｂの後端は前記駆動モータ９の出力軸と連結されている。したがって、回転軸部７Ｂが回転すると、ハンマー部７Ａとビット６が同期回転される。圧縮エア送給ヘッダー９０に供給された圧縮エアは回転軸部７Ｂを通してハンマー部７Aに送られ、ビット６の軸状部６２０にあるピストン部に作用するようになっている。

なお、架台８の据付けは任意であり、サポート８Ｂをピンアンカー８０で地表に固定すればよく、さらに、必要とあらば、架台８の上部を控えロープ８Ｃで地表に支持させればよい。

本発明のパイプアンカー埋設方法を説明すると、常態において、パイプアンカー３と、ビット６を含む掘削アッセンブリー７は分離状態にあり、さらに、掘削アッセンブリー７は、ハンマー部７Ａと回転軸部７Ｂおよびビット６に分解できるので、小型軽量化することができ、現場への搬入が容易である。

埋設に当たっては、回転軸部７Ｂとハンマー部７Ａおよびビット６を連結して掘削アッセンブリー７を組立てる。一方では、架台８をアンカー埋設予定の部位たとえば第１の傾斜領域２Ａ、第２の傾斜領域２Ｂ、第３の傾斜領域２Ｃに搬入し、それら領域における左右方向および上下方向の傾斜角に応じて、架台８は図８のように直角方向に設置する。その架台８の本体８Ａに駆動モータ９を装着し、ウインチ１０Ａとロープ１００によって吊持させる。
そして、前記掘削アッセンブリー７をパイプアンカー３の後端から挿入する。このときにはビットヘッド６Ａを縮径方向に回転させておく。したがってビットヘッド６Ａは抵抗なくパイプアンカー３中を下降する。

図１０の仮想線はこのときの状態を示している。わかりやすくするため図面では鉛直状に示している。ビットヘッド６Ａがパイプアンカー３の下端から突出したならば、回転軸部７Ｂとハンマー部７Ａを回動する。こうすれば、ビットヘッド６Ａが偏心しあるいは実質的に増径して、全体あるいは一部がパイプアンカー３の外径と同等以上に拡大する。ビットヘッド６Ａが抜け止めストッパーとなるので、パイプアンカー３と掘削アッセンブリー７は一体に組み付けられた状態となる。そこで、ウインチ１０Ｂを使って全体を吊り上げ、回転軸部７Ｂを駆動モータ９と連結する。以上で、準備が整い、以下、掘削アッセンブリーは自重でフィードされることになる。

エアコンプレッサ１１を駆動して圧縮エアをヘッダー９０に供給すれば、該圧縮エアは回転軸部７Ｂ内を通過してハンマー部７Ａ内に圧入され、ピストン部を介してビット６の軸状部６０が軸方向に強圧されるため、ハウジング６Ｂのつば部６０１がアンカーのリング端面に当接するまでビット６がハンマー部７Ａから突出し、したがって、ビットヘッド６Ａが、リング３Ｂの下端から適度に離間する。
操作盤１２Ａを操作して圧油を駆動モータ９に供給すれば、回転軸部７Ｂが回転し、これと連結しているハンマー部７Ａが回転し、軸状部６０を介してビット６が回転する。これにより図１０のように、パイプアンカー３の直近前方でビットヘッド６Ａが回転するため、地層の掘削穿孔が行われる。このときに、ビットハウジング６Ｂのつば部６０１がアンカーのリング端面に当接しているので、パイプアンカー３は掘削アッセンブリー７と一体に非回転のまま地中に推進されていく。

こうして推進されているときに、前方に転石、礫、岩盤部Ｒがあった場合には、これらはビットヘッド６Ａの推進に対する抵抗として働く。その抵抗が圧縮エアの押圧力に勝ると、ビットヘッド６Ａがリング３Ｂの下端あるいはパイプアンカー下端に当接するまで、ビット６の全体が後方に軸方向移動され、いわば短縮する。この状態が図１１（ａ）である。このときにも前記のようにハンマー部７Ａには圧縮エアが送給されているので、図１１（ｂ）のごとく、ビット６はハウジング６Ｂのつば部６０１がリング３Ｂの端面に当接するまで再び衝撃的に前進ストロークし、ビットヘッド６Ａが転石、礫、岩盤部Ｒに激突する。

そしてまた、転石、礫、岩盤部Ｒによる抵抗を受けると前記のように引っ込み、次いでエア圧で突出する。パイプアンカー３はビット６の前進ストローク時に、ハウジング６Ｂのつば部６０１とリング３Ｂの当接で掘削アッセンブリー７と一体に推進し、打ち込まれる。こうした動作の繰り返しで打撃が行われ、その間ビット６の回転は継続しており、したがって、こうした回転と打撃とによって転石、礫、岩盤部Ｒは短時間で効率よく破砕される。転石、礫、岩盤部Ｒを通過して通常の土質になったときには、ビット６がハウジング６Ｂのつば部６０１がリング３Ｂの端面に当接するまで前進ストロークし、図１０の状態で掘削推進状態となる。
なお、前記のような掘削で生じたスライムはハウジング６Ｂの軸線方向溝６０３を経てハンマー部外周のパイプアンカー空間に排出され、回転軸部外周の空間を経て後送され、パイプアンカー後端部から排出される。

以下、駆動モータ９による回転軸部７Ｂを経てのビット６の回転運動と、ハンマー部７Ａへの圧縮エア供給によるビット６の打撃推進運動が行われことによりパイプアンカー３が効率よくしかも法面傾斜に対して直角に地中深く推進される。この進行時に、駆動モータ９の台座９ａは架台８のガイドレールに沿って案内されるので、駆動モータ９とそれ以下の各部は円滑にフィードされる。
前記のように、地層に転石、礫、岩盤部Ｒがあっても、ビットヘッド６Ａの回転とハンマー部７Ａの打撃によるビットヘッド６Ａの衝撃的推進により確実に砕かれるので、施工地質に制限がなく、迅速、円滑に打ち込みを行うことができる。また、パイプアンカー３は回転しないので、粘土質以外、粘度質以外のほとんどの地盤において水を使用せずに施工が可能であり、掘削時の水の使用を低減できる。

かくして図１２(ａ)のように法面と直角な角度で所定の深さまでパイプアンカー３が進出したならば、駆動モータ９を逆方向に回転する。こうすれば、回転軸部７Ｂとハンマー部７Ａを経て回転がビット６に伝達され、ビットヘッド６Ａの外径がパイプアンカー３の先端内面にあるリング３Ｂの内径と同等以下に縮径される。
そこで、ウインチ１０Ａを操作して掘削アッセンブリー７を吊り上げれば、図１２(ｂ)のようにビットヘッド６Ａがパイプアンカー３内に収納され、ビット６とハンマー部７Ａおよび回転軸部７Ｂがパイプアンカー３内を通って引抜かれ、パイプアンカー３だけが地中に残された状態になる。これで図２、図４、図６などに示すアンカー埋設状態になる。

掘削・打ち込み完了と同時にパイプアンカー３の埋設が完了する。そして、引抜かれたビットヘッド６Ａを含む掘削アッセンブリー７は次のパイプアンカーに対して挿入することで繰り返し使用できるので経済的である。
パイプアンカー３は回転しないので、内外面にメッキを施しておくことができ、埋設後はキャップを施せば腐食の心配がなく、したがって、モルタルの注入をあえて行わなくてもよくなるので、施工がより簡易、安価なものとなる。
また、アンカーは回転しないので、架台８を設置可能である限り、６０度程度の斜面まで、斜面と直角方向のアンカー埋設が可能であり、斜面の段取りが不要であるため工事も簡易化できる。

本発明の埋設法を用いれば、ビットヘッドの回転による掘削穿孔とハンマー部によるビッドつば部と推進力受け部を通じてのビット押圧・打撃によりパイプアンカーが非回転状態で推進されるので、地中に転石、礫、岩盤部があってもこれらを破砕して効率よく円滑に打ち込みを行える。しかも所要長さ打ち込み後、ビットヘッドを縮径してパイプアンカー内を通して抜き取ることによりパイプアンカーの埋設が完了するので、施工を迅速に行え、かつ、ビットはパイプアンカーに固着されておらず独立しているので繰り返し使用でき、パイプアンカーの加工も簡単なもので済むので経済的である。

本発明は、法面に柵体（金網張りタイプを含む）や三角錐状の枠体を配しこれを吊りロープによって法面の上方に固定したアンカーで吊持するが場合のほか、ポケットを形成するように張った落石防護ネットのロープや，覆式落石防護ネットのロープを法面上方のアンカーで吊持する場合、法面に沿って敷設した浮石押えロープを法面上方のアンカーで吊持する場合にも適用できる。

(ａ)は従来の非自立型構造物の法面アンカーを示す正面図、（ｂ）はその断面図である。 本発明にかかる法面の吊構造物用アンカーを示す斜視図である。 吊構造物の一例を示す側面図である。 （a）は本発明を模式的に示す正面図、（ｂ）は部分拡大図である。 比較例を模式的に示す正面図である。 本発明による法面吊構造物用アンカーの他の適用例を示す平面図である。 （ａ）は本発明における吊持形態の例を示す正面図、（ｂ）は他の例を示す正面図である。 本発明にかかるパイプアンカーの埋設方法の概要を示す正面図である。 本発明におけるパイプアンカーの部分的拡大断面図である。 埋設開始段階の状態を示す断面図である。 (ａ)（ｂ）は転石などがあった場合のビットの挙動を示す断面図である。 (ａ)は掘削・打ち込み完了状態を示す断面図、(ｂ)はビットの抜き取り中の状態を示す断面図である。

符号の説明

１ パイプアンカー
２ 法面
２Ａ 第１の傾斜領域
２Ｂ 第２の傾斜領域
２Ｂ１ 左領域
２Ｂ２ 右領域
２Ｃ 第３の傾斜領域
３Ｂ リング
４ 非自立型構造物
５ ロープ

Claims (4)

1. 法面に非自立型構造物をロープで吊持するアンカーにおいて、アンカーが設置対象法面部位に対し３６０度の方位において直角状に埋設されていることを特徴とする法面の吊構造物用アンカー。
2. 設置対象法面部位が上下方向に傾斜した面である請求項１に記載の法面の吊構造物用アンカー。
3. 設置対象法面部位が上下方向に傾斜しかつ左右方向でも傾斜した面である請求項１に記載の法面の吊構造物用アンカー。
4. 本体先端部内側に推進力受け部を有するパイプアンカーを使用し、径が拡縮可能なビットヘッドを先端に有しその後方に前記推進力受け部に当接可能なつば部を備えたビットとハンマー部および回転軸部を直列にした掘削アッセンブリーを前記パイプアンカーに挿通させ、ビットヘッドをアンカー下端外で拡径させた状態で回転軸部とハンマー部を介してビットを回転させつつ、前記ハンマー部の推進力をつば部から推進力受け部に伝えることで所要深さに達するまでパイプアンカーを推進させ、次いでビットヘッドを推進力受け部の内径より小さく縮径し、掘削アッセンブリーをパイプアンカー内から抜き取る方法で埋設されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の法面の吊構造物用アンカー。

Images