JP2011106165A - アンカー装置及びその設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で以ってアンカー体のせん断破壊を防止し、併せて施工の簡略化と低コスト化を図ること。
【解決手段】地中に定着するアンカー体と、アンカー体の一部に外装するホルダー筒とを具備するアンカー装置であって、アンカー体が自穿孔式の定着杆と、一端を前記定着杆の頭部に連結し、他端を地表に露出するアンカーロープと、アンカーロープの一端に固着したジョイント具とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は引張力とせん断力が同時に作用する用途のアンカー装置に関し、特に落石、雪崩、崩落土砂等の衝撃が作用する防護柵の係留に適したアンカー装置及びその設置方法に関する。

この種の防護柵は柵本体の傾倒を阻止する複数の控えロープを具備していて、アンカー装置が控えロープの一端を斜面側に固定している。
防護柵に用いられるアンカー装置としては、アンカー体としてロックボルトを用いたアンカー装置が特許文献１に記載され、またアンカー体としてロックボルトの上端にロープの下端を連結したアンカー装置が特許文献２に記載されている。

特許文献１に記載のアンカー装置は、ロックボルトの大半を地中に埋設し、地表に突出したロックボルトの根元部に控えロープの一端を接続し、控えロープに作用する張力をロックボルトの強度と地中に埋設したロックボルトの付着力とにより支持する構造である。

特許文献２に記載のアンカー装置は、アンカー体の他に断面円形を呈する枕体を使用し、地表に設置した枕体の外周面にアンカー体の一部を構成するロープを沿わせ、該ロープに控えロープの一端を接続するもので、枕体とアンカー体の一部を構成するロープの組合せによりアンカー体の一部を構成するロックボルトに作用する荷重方向を変え得るようになっている。

特開２００３−６４６９３号公報 特開２００２−１７３９３４号公報

従来のアンカー技術にはつぎの問題点がある。
＜１＞特許文献１のアンカー装置にあっては、ボーリングマシンによる削孔作業を伴い、ボーリングマシンの搬入とセットに多くの時間と労力を要するといった問題がある。
＜２＞さらに特許文献１のアンカー装置にあっては、控えロープを通じてロックボルトに予想を超えた大きなせん断力が作用すると、ロックボルトの根元部が変形し、最悪はせん断破壊を引き起こす。
＜３＞特許文献２に記載のアンカー装置は、アンカー体を構成するロックボルトが引き抜きに抵抗するもののロープが引抜き抵抗にまったく機能しないため、十分なアンカー耐力を得ることができない。
さらにロープが劣化、損傷したときには、ロープのみの交換ができないためにアンカー装置全体を再構築する必要があり、不経済である。
＜４＞特許文献２に記載のアンカー体は、ロープが枕体の外周面に沿って「く」字形に曲げられるため、ロープに大きな張力が作用すると地表に設置した枕体が後退方向へ滑動し易い。
枕体によるロープの支承位置がずれると地中におけるロープが引張方向へ傾倒して、ロックボルトに連結したロープの付根箇所が曲げ及びせん断破壊を引き起こす危険がある。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは少なくともつぎの何れかひとつのアンカー装置及びその設置方法を提供することにある。
＜１＞簡易な構造で以ってアンカー体のせん断破壊を防止すること。
＜２＞施工の簡略化と低コスト化を図ること。
＜３＞軸長が短くても十分なアンカー耐力が得られること。

本願発明の第１発明は、地中に定着するアンカー体と、アンカー体の一部に外装し、地中に削孔した作業孔に定着するホルダー筒とを具備するアンカー装置であって、前記アンカー体が地中に定着する定着杆と、一端を前記定着杆の頭部に連結可能であり、他端を地表に露出するアンカーロープと、アンカーロープの一端に固着したジョイント具とを具備し、前記ホルダー筒は該筒体の上端開口部に装着し、アンカーロープを挿通する保護キャップを具備し、前記ジョイント具を介してアンカーロープを定着杆の頭部に分離可能に連結したことを特徴とするアンカー装置を提供する。
本願発明の第２発明は、前記第１発明において、前記保護キャップの内周面に曲面を形成し、該曲面に沿わせてアンカーロープを湾曲させることを特徴とするアンカー装置を提供する。
本願発明の第３発明は、前記第１発明または第２発明において、前記ジョイント具がホルダー筒に内接可能であることを特徴とするアンカー装置を提供する。
本願発明の第４発明は、前記第３発明において、前記ホルダー筒の内周面に定着杆と内接可能な狭径部を形成し、該狭径部とジョイント具によりアンカー体とホルダー筒の間で荷重を伝達可能としたことを特徴とするアンカー装置を提供する。
本願発明の第５発明は、前記第１発明乃至第４発明の何れかにおいて、前記ホルダー筒の外周面に抵抗板を付設したことを特徴とするアンカー装置を提供する。
本願発明の第６発明は、前記第１発明乃至第４発明の何れかに記載のアンカー装置の設置方法であって、定着杆を地中に定着し、作業孔内に位置する定着杆の頭部にジョイント具を介してアンカーロープを連結し、作業孔内に位置するアンカー体の一部にホルダー筒を外装し、作業孔内に固結材を注入してホルダー筒を定着したことを特徴とするアンカー装置の設置方法を提供する。

本発明は少なくとも次のひとつの効果を得ることができる。
＜１＞アンカーロープと定着杆に跨ってジョイント具で連結するとともに、ジョイント具にホルダー筒を外装するだけの簡易な構造で以って、アンカー体のせん断破壊を防止することができる。
＜２＞定着杆が自穿孔である場合は、削孔と定着杆の挿入を一工程で行え、さらにホルダー筒を収容可能な浅い深さの作業孔を簡易に削孔できて、施工の簡略化と低コスト化を図ることができる。
＜３＞地中に定着した定着杆の定着力だけでなく、固結材に定着したホルダー筒の定着力もアンカー耐力に貢献する。
したがって、アンカー体の軸長が短くても十分なアンカー耐力を得ることができる。
＜４＞ジョイント具を介してアンカーロープを定着杆の頭部に分離可能であるため、定着杆をそのまま再利用し、劣化、損傷したアンカーロープのみを交換して新たに定着杆を再構築する必要がないため、経済的で工程も短くできる。
＜５＞地表に露出するアンカーロープを保護キャップの曲面に沿って曲線的に屈曲できるので、集中荷重に起因したアンカーロープの屈曲部の破断を防止することができる。
＜６＞ホルダー筒に抵抗板を付設することでアンカー体のせん断抵抗を大きくできるから、作業孔及びホルダー筒の軸長を短くすることができる。

本発明に係るアンカー装置の組み立て図 地中に定着したアンカー装置の縦断面図 アンカー装置の設置方法を説明するためのモデル図 地中に定着したアンカー装置の特性を説明するためのモデル図 他の実施形態を説明するためのアンカー体の中央部の横断面図

図面を参照しながら発明を実施するための好適な形態について説明する。

＜１＞アンカー装置の概要
図１，２に本発明に係るアンカー装置の一例を示す。
本発明に係るアンカー装置は、地盤６０に挿入して定着するアンカー体１０と、アンカー体１０に外装するホルダー筒２０とを具備する。
アンカー体１０は定着杆３０と、定着杆３０の頭部に連結し、地表に露出するアンカーロープ４０と、定着杆３０とアンカーロープ４０を接合するジョイント具５０により構成する。以下に各構成部材について詳述する。

＜２＞アンカー体
＜２．１＞定着杆
定着杆３０は、地盤６０に挿入して定着するためのアンカー材で、鋼材等の変形し難い硬質材で構成する。
定着杆３０としては自穿孔が望ましいが、定着杆３０はこれに限らず公知の鋼棒等の硬質アンカーを使用することができる。
定着杆３０の頭部（基部）外周面にはジョイント具５０と連結可能な雄ねじを形成している。

＜２．２＞アンカーロープ
アンカーロープ４０は地表に露出させて防護柵の控えロープと接続するための可撓性を有するロープ材で、鋼または高強度繊維等で構成する。
アンカーロープ４０の全長は地表へ案内できる長さを有すればよい。
アンカーロープ４０の一端はジョイント具５０と固定している。
また地表へ案内したアンカーロープ４０の端部はそのままでもよく、或いは緩衝装置を介して控えロープ等の張力発生源と接続可能になっている。

＜２．３＞ジョイント具
ジョイント具５０はｉ)定着杆３０とアンカーロープ４０と一体に接続する連結具としての機能と、ii)ホルダー筒２０に対して定着杆３０及びアンカーロープ４０をセンタリングする機能と、iii)ホルダー筒２０の内周と定着杆３０及びアンカーロープ４０の連結部間の隙間をなくして連結部へ作用したせん断力をホルダー筒２０へ分散伝達する機能と、iv)定着杆３０とアンカーロープ４０の連結部を補強する機能を併有した多機能部材である。

全体形状が筒状を呈するジョイント具５０は、ホルダー筒２０に内接可能な外径を有する。
ジョイント具５０の上半部の軸芯にはアンカーロープ４０の基端部がかしめ等の公知の固着手段により予め固定してある。

ジョイント具５０の下半部の軸心には、雌ねじを形成した連結孔５１を形成していて、定着杆３０の頭部と連結及び分離可能となっている。
定着杆３０の頭部と連結及び分離可能に構成するのは、ジョイント具５０とともに老朽化したアンカーロープ４０を交換するためである。

＜３＞ホルダー筒
ホルダー筒２０は定着杆３０とアンカーロープ４０の連結部の曲げ変形と、せん断破壊を防止するための強度部材であり、その全長はジョイント具５０より長く形成してある。

本発明ではジョイント具５０とホルダー筒２０が協働して定着杆３０とアンカーロープ４０の連結部の補強効果を高めるために機能する。
特にホルダー筒２０は定着杆３０とアンカーロープ４０の連結部の径を大きくして受圧面積を拡大することと、連結部の軸方向の長さを長くして荷重の伝達範囲を拡張することに役立つ。

本例のホルダー筒２０について説明すると、ホルダー筒２０の内周下部には該ホルダー筒２０に挿通した定着杆３０と内接可能な環状の狭径部２１を形成していて、単数または複数の狭径部２１を介してホルダー筒２０と定着杆３０の間で荷重を伝達し合うようになっている。尚、狭径部２１は必須ではなく省略する場合もある。

ホルダー筒２０の頭部には中央に開口を形成した保護キャップ２２を装着する。
保護キャップ２２はアンカーロープ４０がホルダー筒２０の端部で鋭角に変形するのを防止するための部材で、ホルダー筒２０に嵌着可能な筒部２３と、筒部２３の一端から外方へ向けて延出した鍔部２４とを有する。
筒部２３と鍔部２４の境界部は曲面２５に形成してあって、保護キャップ２２の筒部２３に挿通したアンカーロープ４０を曲線的に湾曲できるようになっている。
筒部２３とホルダー筒２０の対向する周面にねじを形成しておけば、保護キャップ２２をホルダー筒２０に螺着可能である。
保護キャップ２２にはアンカーロープ４０を通じて作用する荷重に対抗できるように鋳鉄等の硬質素材で形成する。

［アンカー装置の設置方法］
次に前記したアンカー装置の設置方法について説明する。

＜１＞定着杆の定着
図３（ａ）に示すように、地盤６０に作業孔６１を削孔した後、作業孔６１内に定着杆３０を所定の深さまで挿入して定着する。
定着杆３０は地表から定着せずに、作業孔６１の孔奥から定着する。
図３（ｂ）に示すように、定着杆３０の頭部は作業孔６１内に突出させておく。

定着杆３０が自穿孔であれば定着杆３０にセットした簡易な穿孔機３１を使用するだけで削孔と定着杆３０の挿入を一工程で行える。さらにホルダー筒２０を収容可能な浅い深さの作業孔６１をハンドドリル等で簡易に削孔することができて、施工の簡略化と低コスト化を図ることができる。
従来は仮設足場を組み、大型のボーリングマシンを据付けてアンカー体の全長を挿入可能な深さのアンカー孔を削孔する必要があったが、本発明ではアンカー孔自体が不要であるため、仮設足場や大型のボーリングマシンを使用せずに施工することが可能である。

＜２＞アンカー装置の組付け
図３（ｃ）に示すように、作業孔６１内に露出した定着杆３０の頭部にアンカーロープ４０が予め固着されているジョイント具５０を連結するとともに、アンカーロープ４０、ジョイント具５０及び作業孔６１内に露出した定着杆３０にホルダー筒２０を外装する。
ホルダー筒２０の頭部は地表ギリギリに位置させることが望ましい。

作業孔６１内の地表に近い位置でジョイント具５０を回転操作するだけの簡単な作業で以ってアンカーロープ４０を先行定着した定着杆３０と確実に連結することができる。

ホルダー筒２０の頭部に保護キャップ２２を装着してアンカー装置の組付けを完了する。

＜３＞固結材の注入
アンカー装置の組付けを完了したら、図２に示すように作業孔６１内にモルタル等の固結材６２を注入してホルダー筒２０を定着する。
固結材６２の注入に際し、アンカーロープ４０の変形の自由度を確保するために、保護キャップ２２から露出したアンカーロープ４０に固結材６２を触れさせないことが肝要である。

固結材６２の硬化を待って、地表へ案内したアンカーロープ４０の端部を防護柵の控えロープ等の張力発生源と接続する。

［アンカー装置の特性］
つぎにアンカー装置の特性について説明する。
＜１＞アンカー体の定着構造
図４において、アンカー体１０を構成する定着杆３０は地表に露出せずに地中に埋設されて定着され、アンカー体１０に外装したホルダー筒２０は固結材６２に定着されている。
定着杆３０に連結したアンカーロープ４０のうち、ホルダー筒２０による外装区間は定着杆３０と同軸線上に位置し、保護キャップ２２から突出した露出区間は定着杆３０の軸線に対し交差方向に向けて張設されている。

＜２＞アンカー体に作用する力
アンカーロープ４０を通じてアンカー体１０に矢印で示すせん断方向の外力Ｆが作用した場合には、保護キャップ２２を介して全てのせん断力がホルダー筒２０に伝達され、アンカー体１０には引張力のみが作用する。
すなわち、ホルダー筒２０内に位置するアンカー体１０には軸方向の引き抜き力のみが作用する。

＜３＞引き抜き抵抗
アンカー体１０の軸方向の引き抜き力に対しては、地中に定着した定着杆３０の定着区間の引き抜き抵抗と、固結材６２に埋設したホルダー筒２０の定着区間の引き抜き抵抗とが協働して対抗する。
したがって、本発明はアンカー体を定着杆３０のみで構成した場合と比べて、固結材６２に定着した定着長部が短くても十分なアンカー耐力を得ることができるため、定着杆３０を短くできて経済的である。

軸方向の引き抜き力はアンカーロープ４０と定着杆３０の連結部に対して軸方向の引張力として作用する。
ジョイント具５０によってアンカーロープ４０と定着杆３０の連結部が強固に連結されるだけでなく、ジョイント具５０に外装したホルダー筒２０の拘束効果により連結強度が補強されるために、連結部が破壊されることはない。

＜４＞せん断抵抗
前記したようにアンカーロープ４０と定着杆３０の連結部はジョイント具５０及びホルダー筒２０により外装されている。
定着杆３０に連結したアンカーロープ４０のうち、ホルダー筒２０による外装区間は定着杆３０と同軸線上に位置し、保護キャップ２２から突出した露出区間は定着杆３０の軸線に対し交差方向に向けて張設されているので、該軸線に直交する方向の引張力の成分は、保護キャップ２２を介してせん断力としてホルダー筒に伝達される。
そのため、該せん断力は、図４に示すように固結材６２に定着したホルダー筒２０の頭部と下部に発生する抵抗力によって支承される。
しがって、アンカーロープ４０と定着杆３０及びその連結部にはせん断力が作用することがなくなり、せん断破壊するのを防止することができる。
特に、ジョイント具５０が連結部へ作用したせん断力をホルダー筒２０へ伝達して分散する機能を有するため、せん断力はホルダー筒２０の全体へ分散されるため、大きなせん断抵抗が得られる。

＜５＞曲げ抵抗
アンカーロープ４０の張力が定着杆３０の軸線に対し交差して作用する場合、保護キャップ２２を介して全てのせん断力がホルダー筒２０に伝達され、該せん断力に抵抗するため、ホルダー筒２０には図４に示す地盤反力が発生する。
地盤が弱く、該せん断力に対抗できない場合には、ジョイント具５０と狭径部２１をアームとする曲げモーメントが発生する。
尚、定着杆３０がこの曲げモーメントに対し十分な強度を有していないと判断された場合には、ホルダー筒２０の長さを増大するとよい。
また、アンカーロープ４０は保護キャップ２２の曲面２５に沿って曲線的に屈曲されるので、集中荷重に起因したアンカーロープ４０の屈曲部の破断を確実に防止することができる。

＜６＞アンカーロープの交換
地表に露出するロープ材２０が使用により劣化、損傷した場合には、ホルダー筒２０の頭部から保護キャップ２２を取外し、ジョイント具５０を離脱方向へ回転操作するだけでアンカーロープ４０を定着杆３０から切り離すことができる。
交換予定のジョイント具５０付きアンカーロープ４０を定着杆３０に螺着するだけで、新たなアンカーロープ４０と交換することができる。
定着杆３０はそのまま再利用し、劣化、損傷したアンカーロープ４０のみを交換して新たにアンカー体を再構築する必要がないため、経済的で工程も短くできる。

［他の実施形態］
図５にホルダー筒２０の外周面に抵抗板２６を付設してアンカー体１０のせん断抵抗の増強を図った他の実施形態を示す。
抵抗板２６はホルダー筒２０の外周面に溶接、ボルト止め等により固着する。
抵抗板２６の付設範囲は、ホルダー筒２０の頭部のみ、或いはホルダー筒２０の全長に亘って敷設する。

ホルダー筒２０の抵抗板２６を外力Ｆの作用方向側に位置させることにより、アンカー体１０のせん断抵抗を大きくできるから、作業孔６１及びホルダー筒２０の軸長を短くすることができる。

１０・・・・・アンカー体
２０・・・・・ホルダー筒
２１・・・・・狭径部
２２・・・・・保護キャップ
３０・・・・・定着杆
４０・・・・・アンカーロープ
５０・・・・・ジョイント具
６２・・・・・固結材

Claims (6)

1. 地中に定着するアンカー体と、アンカー体の一部に外装し、地中に削孔した作業孔に定着するホルダー筒とを具備するアンカー装置であって、
   前記アンカー体が地中に定着する定着杆と、
   一端を前記定着杆の頭部に連結可能であり、他端を地表に露出するアンカーロープと、
   アンカーロープの一端に固着したジョイント具とを具備し、
   前記ホルダー筒は該筒体の上端開口部に装着し、アンカーロープを挿通する保護キャップを具備し、
   前記ジョイント具を介してアンカーロープを定着杆の頭部に分離可能に連結したことを特徴とするアンカー装置。
2. 請求項１において、前記保護キャップの内周面に曲面を形成し、該曲面に沿わせてアンカーロープを湾曲させることを特徴とするアンカー装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記ジョイント具がホルダー筒に内接可能であること特徴とするアンカー装置。
4. 請求項３において、前記ホルダー筒の内周面に定着杆と内接可能な狭径部を形成し、該狭径部とジョイント具によりアンカー体とホルダー筒の間で荷重を伝達可能としたことを特徴とするアンカー装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項において、前記ホルダー筒の外周面に抵抗板を付設したことを特徴とするアンカー装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のアンカー装置の設置方法であって、
   定着杆を地中に定着し、
   作業孔内に位置する定着杆の頭部にジョイント具を介してアンカーロープを連結し、
   作業孔内に位置するアンカー体の一部にホルダー筒を外装し、
   作業孔内に固結材を注入してホルダー筒を定着したことを特徴とするアンカー装置の設置方法。

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