JP4203566B2 - Lock bolt pull-out resistance test apparatus and lock bolt pull-out resistance test method - Google Patents
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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。 The present invention relates to a drawing resistance test apparatus for measuring the drawing resistance strength of a steel pipe expansion type rock bolt inserted and expanded in a hole provided in a rock mass, and a drawing resistance test method using the apparatus.
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)。
Conventionally, as a method to reinforce natural ground and cut slopes, or as a tunnel support method, rod-shaped rock bolts are inserted into the ground, and grout material is injected and solidified around it. A method for strengthening the ground by integrating is known.
In such a ground strengthening method, in order to confirm the degree of strengthening, a pulling resistance test is performed in which an embedded rod-like lock bolt is pulled out to check its pulling resistance. As the test apparatus, there has been proposed a drawing resistance test apparatus for testing the pulling resistance strength of a steel bar member inserted and installed in a natural ground (see, for example, Patent Document 1).
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。
By the way, in recent years, tubular steel pipe expansion type lock bolts have come to be used in order to solidify rocks and grounds that tend to collapse instead of conventional bar-shaped lock bolts (see, for example, Patent Document 2).
A steel tube lock bolt with a recess for expansion in the longitudinal direction, closed at the tip and covered with a sleeve for high-pressure water injection at the rear end is inserted into a hole provided in the bedrock and drilled in the side of the sleeve. In addition, high pressure water is injected from the high pressure water injection hole, and the steel pipe is pressurized and expanded to adhere to the hole wall so as to consolidate the rock and ground with the steel pipe.
Even when such a tubular steel pipe expansion type lock bolt is used, it is naturally necessary to perform a pulling resistance test. However, the drawing resistance test apparatus described in Patent Document 1 is an apparatus for testing the pulling resistance strength of the steel bar member, and therefore cannot be used for the pulling test of the steel pipe expansion type lock bolt.
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。
Therefore, a simple type pulling resistance test apparatus as shown in FIG. 1 has been proposed.
In this apparatus, first, after the sleeve chuck jig 1 is attached to the sleeve S attached to the steel pipe expansion type lock bolt R, the
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)。
However, if a pulling resistance strength test is to be performed using the apparatus as described above, it is necessary to first attach a sleeve chuck jig to the sleeve. As shown in FIG. 2, the conventional chuck mechanism of the sleeve chuck jig is designed to bite the
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。
Next, the facing
At this time, since the work of attaching the sleeve chuck jig to the sleeve S is manual and requires a considerable amount of force, the chuck force is insufficient, slipping occurs during the load test, and the pull-out test needs to be repeated. There is a case. In this case, it is necessary to remove and reattach each component and device in the reverse procedure to the above, which requires a great deal of labor and time.
As described above, in the test apparatus provided with the conventional sleeve chuck jig, there is a limit in the number of lock bolts that can perform the pulling resistance strength test.
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。 The present invention has been devised to solve such problems, and the sleeve chuck element has a simple structure, is easy to operate, improves the workability, and improves the pulling resistance strength for the lock bolt. An object is to provide a test apparatus.
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。
In order to achieve the object, the lock bolt pull-out resistance test apparatus of the present invention comprises a collet chuck having an annular convex portion on the inner surface and a casing disposed on the outer periphery of the collet chuck for tightening the collet chuck. A sleeve chuck jig, a tension rod connected to the sleeve chuck jig, a flattening housing surrounding the sleeve chuck jig and the tension rod, and disposed on an upper surface of the flattening housing and penetrates the tension rod It is characterized by having a center hole jack.
An annular recess is provided in the sleeve for high-pressure water injection attached to the steel pipe expansion type lock bolt, and the annular protrusion provided on the inner surface of the collet chuck of the lock bolt pull-out resistance test device of the present invention is fitted into the annular recess of the sleeve. After the alignment, the casing is moved to tighten the collet chuck, and then a lock bolt pull-out resistance test is performed.
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。 In the lock bolt pull-out resistance strength test device of the present invention, the sleeve chuck jig is composed of a collet chuck having an annular protrusion on the inner surface and a casing for tightening the collet chuck disposed on the outer periphery of the collet chuck. It is composed. For this reason, the apparatus is miniaturized and the conveyance and handling are simplified. Therefore, the work of performing a pulling resistance strength test by mounting on lock bolts having poor scaffolding and various placement directions such as in a tunnel can be performed in a short time. Moreover, since the annular convex portion of the collet chuck is fitted into the annular concave portion of the high-pressure water injection sleeve attached to the steel pipe expansion type lock bolt, there is no possibility of occurrence of slip due to insufficient chucking force as in the conventional method. Therefore, the accuracy of the measurement value is improved, and the reliability of the test is greatly improved.
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。
Pullout resistance test for a lock bolt according to the present invention, incorporating a sleeve chuck jig comprising a collet chuck provided with an annular protrusion on the inner surface and a casing for tightening the collet chuck arranged on the outer periphery of the collet chuck A preferred embodiment of the apparatus will be described.
Basically, the pull-out resistance test device for a lock bolt of the present invention is obtained by changing the sleeve chuck jig 1 of the conventional device as shown in FIG. 1 into a compact and easy-to-handle shape. This will be specifically described with reference to FIGS. A sleeve chuck jig C is fixed to the tip of the
In a preferred form of the lock bolt pull-out resistance test device of the present invention, the
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。
The
The shape of the
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。
The
On the contrary, the release of the gripping is performed by moving the
For the purpose of facilitating the movement of the
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。
The greatest feature of the present invention is that an annular convex portion 9 is provided on the inner surface of the
Since the tightening by the
Therefore, even if the worker is replaced, high accuracy can be maintained, and a reliable lock bolt pull-out resistance test can be performed.
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。
Next, the aspect which implements the pull-out test of the steel pipe expansion type lock bolt using the lock bolt pull-out resistance test apparatus of the said aspect is demonstrated.
First, the
Thereafter, the expanded
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。
After that, the flattening
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。
After the drawing resistance strength can be measured, the pressure oil is discharged from the
With this series of operations, the measurement of the pullout resistance strength of one steel pipe expansion type lock bolt is completed, and the next lock bolt pullout resistance test is started.
The lock bolt pull-out resistance test apparatus and lock bolt pull-out resistance test method of the present invention can be used for a pull-out resistance test of a steel bar type lock bolt by attaching an appropriate adapter.
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。 As described above, the sleeve chuck jig is composed of a collet chuck having an annular protrusion on the inner surface and a casing that is disposed on the outer periphery of the collet chuck and fastens the collet chuck. By fitting the annular convex part of this collet chuck into the annular concave part of the sleeve attached to the steel pipe expansion type lock bolt, the measurement value of the pull-out resistance strength test for the lock bolt is improved, and the weight of the device itself is reduced. -Combined with downsizing, a highly reliable extraction resistance strength test can be performed efficiently.
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
R: Steel pipe expansion type lock bolt S: Sleeve U: Annular recess provided in the sleeve
1: Sleeve chuck jig 2: Tension rod 3: Casing for flattening 4: Adjuster bolt 5: Spacer for height adjustment 6: Center hole jack 7: Screw for stopper 8: Collet chuck 9: Annular convex part 10: Casing
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