JP4371415B2 - ロックボルト用スペーサ - Google Patents

Description

本発明は、ロックボルトを地盤に設置する場合、そのロックボルトに装着して掘削孔（設置用孔部）の内壁面との間隔を保持するために使用されるロックボルト用スペーサに関する。

従来、ロックボルトは、地盤安定化の手段として広く使用されている。これらのロックボルトは、予めロックボルトの設置場所に削孔された設置用孔部に挿入した状態でその周囲に適宜のグラウト材を充填することにより地盤に定着される。この定着作業においては、それらグラウト材の被り厚を適正に確保することが重要であり、このためにロックボルトを掘削孔の中心すなわち孔心に位置させる各種形状のスペーサ（センタライザとも称される。）が広く使用され、一般的にはロックボルトの挿入部分に対して所定の間隔毎に複数個が装着される。

斯かるロックボルト用スペーサの従来例としては、周壁の一部が分断された略円筒状をなす両側の挿通口の部分と、それら両側の挿通口の部分に連設される径方向外方に膨出した複数の間隔保持用の帯板状支持片からなるものが開示されている（特許文献１）。この従来のロックボルト用スペーサは、ロックボルトの長手方向の適宜位置に装着することにより、放射状に膨出した複数の帯板状支持片がそれぞれ掘削孔の内壁面に当接し、ロックボルトを掘削孔の中心位置に保持するものである。しかしながら、ロックボルト用スペーサを一枚の金属板から形成する関係から、これをロックボルトに装着する場合には、一端側の挿通口の部分から他端側の挿通口の部分へと順次挿入することにより行っている。すなわち、前記挿通口の部分がその周壁の一部で分断された略円筒状に構成されてはいるが、ロックボルトに対する側方からの装着は全く想定されておらず、そのための工夫もされていなかった。
特公昭６４−５３７号公報（第１頁第２欄第１５行−第２頁第４欄第１２行、第１図および第２図）

さらに、ロックボルト端部からの挿入を前提とした上記特許文献１に記載のスペーサでは、長手方向の所定位置まで円滑に移動できるようにするため、挿通口部分の内径は適用するロックボルト外径よりも幾分大きく設定されている。したがって、ロックボルトに対する固定は、スペーサを端部から所定位置までずらした後、各支持片の膨出部分を握り込むなどして挿通口部分の内径を縮め、適宜の結束線で両方の挿通口部分を緊結する必要があった。

このように両側の挿通口部分が固定状態になると、各支持片は、これと一体になっている挿通口部分により両端側で拘束されることから、スペーサがバネ鋼板等の弾性の高い材料で形成されている場合では、その弾性変形能力が大幅に抑制されてしまう。このため、掘削孔への挿入時において、各支持片が孔の楕円状部分などを通過する際に、その孔壁内面の状態に合わせて円滑に弾性変形することができず、大きな抵抗が生じる。したがって、この場合には、挿入性の低下が避けられない。一方、弾性に欠ける材料でスペーサを形成した場合には、直進性あるいは真円性の悪い掘削孔に適用したとき、挿入途中で塑性変形した間隔保持片が元の状態に戻らず、ロックボルトを孔心に位置させることができないという問題があった。

ところで、多くの地盤では、礫や土砂または岩盤等が入り交じり、均一な地質ではない。このため、掘削孔の直進性が低下したり、全長に渡って真円の断面とならずに歪な部分が形成されたりすることは多々ある。このような事情から、掘削孔への挿入時に大きな抵抗とならず、且つ挿入後においてロックボルトを孔壁内面との間に適正な間隔を保持しなければならない上記スペーサの間隔保持用の支持片には、掘削孔の壁面状態に対応してある程度の追随可能な変形能力を備えることも、前述した装着性の改善と併せて望まれていた。

本発明は、これら従来技術の問題点に鑑みなされたもので、ロックボルトに対するスペーサの装着性を改善すると同時に、装着後における掘削孔への挿入性が向上したロックボルト用スペーサの提供をその目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係るアンカー用スペーサでは、周壁の一部が軸心方向に沿って分断された両側の筒状部と、それら両側の筒状部に両端部が一体的に連設され、それぞれの中間部が径方向の外側に膨出された複数の間隔保持片とを備え、前記筒状部の分断部分を素材の弾性に抗しながら開いてロックボルトに対して側方から装着可能なバネ鋼板の一体構造からなるロックボルト用スペーサであって、ロックボルトを外周面側から弾発的に把持する前記筒状部の一方の内面に、ロックボルトの外周面に形成された突条に対して、側方からの装着と同時に係止して長手方向への変位を実質的に阻止する突起を設けるとともに、前記筒状部の他方をロックボルトの長手方向に所定の範囲内で変位できる遊嵌状態にしたことを特徴とするものである。

このような構成によれば、分断された両側の筒状部を開いてロックボルトの側面から装着することが可能になり、取付作業の効率化が図れる。また、ロックボルト用スペーサにおける一方（一端側）の筒状部は、ロックボルトの外周面に係止されることにより、長手方向には実質的に変位しない。これに対して、他方（他端側）の筒状部では、それがロックボルトに対して遊嵌状態であることから、それら両側の筒状部と一体の各間隔保持片が、その膨出部分を外側から押されて径方向に収縮すると、この縮径動作に伴って他端側の筒状部がロックボルトの長手方向に変位する。すなわち、複数の間隔保持片のどれかが、掘削孔内面に突出した岩石等に接触して径方向内方（ロックボルト側）に押圧されたときには、その全体的な円筒形状に基づく剛性により個別の間隔保持片の変形が抑制され、一端側の筒状部を基点とし、全ての間隔保持片が連動してロックボルトの長手方向に他端側が伸びるような挙動を示す。したがって、このスペーサを装着したロックボルトは、掘削孔への挿入時において、各間隔保持片が掘削孔内面の凹凸状態に追随してある程度の変形（偏平化）が可能であることにより挿入性の向上にもつながる。

さらに、本発明では、異形鉄筋や全ねじボルトなどのように外周面に突条が形成されたロックボルトに対して、それら突条に係止可能な突起を係止手段として採用したので、側方からの装着とほぼ同時にそれらの突条と突起が掛合状態となる。これにより、ロックボルトとスペーサとの係止状態が高まり、掘削孔への挿入時におけるスペーサ全体の長手方向へのずれを確実に阻止することができる。

本発明によるロックボルト用スペーサでは、次の効果を得ることができる。
（１）ロックボルトに対して側方から装着することができるので、その装着作業がきわめて簡便であり、作業性が大幅に改善される。しかも、両側の筒状部を介してロックボルトに装着されるので、きわめて安定した装着状態が得られる。
（２）一端側の筒状部でロックボルトに位置決めされるが、他端側の筒状部はロックボルトに対して遊嵌状態であって、各間隔保持片の膨出部分が径方向内方に縮径変形することに連れてそれがロックボルトの長手方向に伸びるように移動するので、掘削孔へのロックボルトの挿入性が向上する。
（３）ロックボルトに対して側方から装着すると同時に、一端側の筒状部の内面に設けられた突起がロックボルト外周面に形成されている突条に係止するので、ロックボルトの長手方向への位置ずれを阻止する状態に簡便にセットすることが可能である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１ないし図４は、本発明に係るロックボルト用スペーサの具体的な実施例を示し、それぞれ正面図、左側面図、底面図および右側面図である。図示のロックボルト用スペーサ１は、適度な弾性を有する鋼板からなり、略円筒状に形成された一方の筒状部１１と、その軸心方向の一端側に設けられた４個の間隔保持片１２と、これら間隔保持片１２の他端側に配置された他方の筒状部１３で構成されている。

一方の筒状部１１は、図２，３に示されるとおり、周壁の一部が軸心方向に分断され、所定の幅で開口するとともに、その開口部１４を形成する周壁の両側端部１１ａ，１１ａが外周面側に折り返されている。さらに、開口部１４に対して軸心を挟む対向位置の周壁内面には突起１１ｂが設けられている。この突起１１ｂは、例えば異形棒鋼などのように外周面に突条（節）が形成されたロックボルトに対する係止手段として、適宜位置でその突条に掛合することにより、長手方向への変位（位置ずれ）を防止する。なお、係止手段はこの突起１１ｂに限定されることはなく、その形状、数、位置などは適宜変更することができる。また、図２から明らかなように、本実施例における筒状部１１は、周壁全体が同じ曲率ではなく、突起１１ｂ側の円弧部分がその両側部分の円弧よりも大きな曲率で形成され、平らに近いものになっている。これは、後述する他方の筒状部にも共通することであるが、適用対象となるロックボルトの断面形状に合わせたことによるものであり、ロックボルトの横断面形状によっては、必ずしもこの形状に限定されない。

また、他方の筒状部１３は、図４等に示すように、一方の筒状部１１と同様に周壁の一部が軸心方向に沿って分断されて開口するとともに、開口部１５を形成する両側端部１３ａ，１３ａが外周面側に折り返されている。ただし、その内径は適用すべきロックボルトの外径よりも大きく設定され、装着したときに遊嵌状態となる点が一方の筒状部１１とは異なる。これは、掘削孔への挿入時において、後述する４個の間隔保持片１２の縮径変形したときに、他方の筒状部１３がロックボルト上を長手方向へ円滑に変位できるようにするためである。なお、開口部１５の間隔は、一方の筒状部１１の開口部１４も含めてロックボルトの最小横断幅よりも小さく設定され、簡単にはこれら開口部１４，１５から抜け出ないようになっている。また、図３等から明らかなように、それら開口部１４，１５の周方向上での位置は、スペーサ１の軸心方向に沿ってほぼ一列上にある。

次に、４個の間隔保持片１２は、筒状部１１と筒状部１３との間にあってその中央部分が最大径となるように円弧状に膨出し、図２，４から明らかなように、周方向においてほぼ９０度間隔で配置されている。この場合、対向位置にある間隔保持片の最大径部（頂部）である中央部分間の間隔は、掘削孔の内径よりも幾分か大きく設定されている。なお、頂部間の間隔は、掘削孔の内径と同じか、それ以下でもよい。要は、ロックボルトを掘削孔の中心近くに保持し、必要な被り厚が確保されればよい。

次に、上記ロックボルト用スペーサ１の使用方法について説明する。図５は、ロックボルト用スペーサ１が装着されたロックボルトＲを掘削孔Ｈに設置した状態を示すものである。ここで使用されるロックボルトＲは、ネジ節型の異形棒鋼からなり、その外周面には長手方向に沿って２個の平坦部が軸心を挟む対向位置に形成され、ネジ節がそれら平坦部により分断された形状になっている。装着にあたっては、ロックボルトＲの所定位置において、一方の筒状部１１の開口部１４と他方の筒状部１３の開口部１５とをネジ節の列に向けて宛がい、後方から強く押し付ける。これにより、それぞれの両側端部１１ａ，１１ａと両側端部１３ａ，１３ａとが、素材の弾性に抗しながらロックボルトＲの平坦部間の幅以上に開き、さらに押し込むと、開口部１４，１５が平坦部を乗り越え、一方の筒状部１１と他方の筒状部１３の内部にロックボルトＲが嵌入される。その際、一方の筒状部１１の内面にある突起１１ｂが、ネジ節間の溝に嵌まり込み、ロックボルトＲに対してその長手方向への変位が実質的に阻止される状態になる。なお、ネジ節間の溝の幅と突起１１ｂの大きさの関係において、その溝の幅の範囲内での多少の変位は有り得る。この場合、一方の筒状部１１はロックボルトＲを外周面側から弾発的に把持することになるが、他方の筒状部１３においては、その内径がロックボルトＲの外径よりも大きいことから把持せず、両者の関係は遊嵌状態である。これにより、他方の筒状部１３は、所定の範囲内ではロックボルトＲの長手方向への変位が可能になっている。ただし、開口部１５の幅がロックボルトＲにおける平坦部間の幅よりも狭いため、他方の筒状部１３がロックボルトＲから容易に外れることはない。

このようにして、本発明によるロックボルト用スペーサ１は、側方からのワンタッチ操作でロックボルトＲに装着することができる。なお、一方の筒状部１１による把持力を高めてより確実な外れ防止を図る場合には、適宜の補助部材の併用などが有効である。例えば、それぞれの筒状部１１，１３において、両側端部１１ａ，１１ａ、および両側端部１３ａ，１３ａの折返し部分の裏側に跨るコ字状のクリップにより開き止めを行ったり、あるいは一方の筒状部１１において、両側端部１１ａ，１１ａと間隔保持片１２との境界部分に結束線を巻き付けるなどしてもよい。また、筒状部を開閉可能な二つ割り構造とし、筒状部自体に閉鎖状態を保持するための手段を設けてもよい。

ここで、円弧状に外側へ湾曲した各間隔保持片１２において、ロックボルト用スペーサ１の軸心からその最大径部分となる中央の頂部までの距離は、掘削孔Ｈの半径よりも少し大きく設定されている。また、スペーサ１は一方の筒状部１１側がロックボルトＲの先端側となるように装着される。そして、ロックボルトＲの掘削孔Ｈへの挿入に伴い、まずスペーサ１の各間隔保持片１２が掘削孔Ｈの入り口に当接し、ロックボルトＲに負荷された押圧力によりその前方側の傾斜面が押されると、ロックボルトＲ側（軸心側）に倒れるように変形する。すなわち、中央の頂部が縮径する方向の力を受けることになる。さらに、筒状部１３はロックボルトＲに対して適度な隙間を残した状態で包囲していることから、挿入中に生じる各間隔保持片１２の拡縮変形に連動して他方の筒状部１３側が長手方向に進退可能な構造になっている。したがって、このスペーサ１が装着されたロックボルトＲは、掘削孔Ｈの内面の凹凸に応じて各間隔保持片１２が適宜弾性拡縮変形をすることで、掘削孔Ｈに無理なく挿入され、その中心位置に設置することができる。

図６，７は、上記各間隔保持片１２の拡縮変形の挙動を示す説明図である。本発明に係るスペーサ１では、各間隔保持片１２が、その両端側において略円筒状の筒状部１１，１３とに繋がる一体構造の採用により、個々の自由な弾性変形が少なからず拘束されている。このため、間隔保持片１２のうちのどれかが内方（縮径方向）への押圧力を受けると、間隔保持片１２が湾曲状態から偏平状態に変化するに伴い、他方の筒状部１３を後方（挿入方向とは反対の方向）に押しやる。その際には、他方の筒状部１３に対して他の間隔保持片１２も同じように繋がっているので、それらも連動して同様に縮径変形をする構造になっている。すなわち、本発明のスペーサ１では、各間隔保持片１２の少なくともいずれかに対して、外側から軸心に向けた径方向の力が負荷されると、最大径部分に相当する中央の頂部における半径がＬ１だけ減少すると同時に、スペーサ１の全長がＬ２だけ伸びることになる。このような挙動を示すことにより、ロックボルトの挿入性が向上すると同時に、掘削孔Ｈの軸心に近い位置に設置することができる。

図８，９は、本発明に係るロックボルト用スペーサの別の実施例を示し、それぞれ正面図と左側面図である。図示のロックボルト用スペーサ２は、前記実施例と同様な素材で形成され、基本構成でも共通するが、一方の筒状部２１が軸心方向において、実質的に二つの部分に分かれている点が異なる。すなわち、一方の筒状部２１は、適用すべきロックボルトの外径よりも小さい内径の把持部２１ａと、適用すべきロックボルトの外径よりも大きい内径の遊嵌部２１ｂからなり、両者の間には切欠２１ｃが存在する。なお、切欠２１ｃは円周の大半を占め、把持部２１ａと遊嵌部２１ｂとは円周の一部で繋がっている。そして、４個の間隔保持片２２は、その一端側で遊嵌部２１ｂと、他端側で他方の筒状部２３にそれぞれ連接している。他方の筒状部２３は、一方の筒状部２１における遊嵌部２１ｂと同様に、装着状態においてはロックボルトに対して遊嵌状態となるような寸法に設定されている。

図９から明らかなように、２個の筒状部分からなる一方の筒状部２１と他方の筒状部２３は、いずれも周壁の一部が軸心方向に沿って分断され、所定の幅で開口している。その開口部分の幅は、適用すべきロックボルトの外径より小さく設定されるとともに、円周上での位置がスペーサの軸心方向に一列上に並んでいる。なお、一方の筒状部２１における把持部２１ａの内面には、２個の突起２１ｄが対向位置に設けられるとともに、開口部２４を形成する両側端部２１ｅ，２１ｅが外周面側に折り返されている。このスペーサ２では、各間隔保持片２２が把持部２１ａに対して実質的に切り離された構成になっているので、把持部２１ａがロックボルト径の大小や断面形状などに応じて拡縮変形しても、その影響は間隔保持片２２にはほとんど至らない。このため、間隔保持片２２は所期の均等配置が維持され、ロックボルトを確実に削孔の中心に保持する上では好都合である。この場合においても、ロックボルトに対して側面から簡便に装着することができ、その操作性も大差はなく、当該筒状部２１，２３による脱落防止効果、削孔への挿入性なども前記実施例と同様である。

なお、上記各実施例では、間隔保持片の数が４個の場合について説明したが、４個に限らず、３個あるいは５個以上にすることはもちろん可能であり、さらに筒状部を他の形状にするなど、この発明の技術思想内での種々の変更実施はもちろん可能である。

本発明によるロックボルト用スペーサの一例を示す正面図である。 上記ロックボルト用スペーサの左側面図である。 上記ロックボルト用スペーサの底面図である。 上記ロックボルト用スペーサの右側面図である。 上記ロックボルト用スペーサの使用状態を示す参考図である。 上記ロックボルト用スペーサにおいて、間隔保持片の拡縮変形の挙動を示す説明図である。 図６の左側面図である。 本発明によるロックボルト用スペーサの他の例を示す正面図である。 上記ロックボルト用スペーサの左側面図である。

符号の説明

１，２…ロックボルト用スペーサ、１１，１３，２１，２３…筒状部、１２，２２…間隔保持片、１１ａ，１３ａ，２１ｅ…開口側端部、１１ｂ，２１ｄ…突起、２１ｃ…切欠、１４，１５，２４…開口部、Ｈ…掘削孔、Ｒ…ロックボルト

Claims (1)

1. 周壁の一部が軸心方向に沿って分断された両側の筒状部と、それら両側の筒状部に両端部が一体的に連設され、それぞれの中間部が径方向の外側に膨出された複数の間隔保持片とを備え、前記筒状部の分断部分を素材の弾性に抗しながら開いてロックボルトに対して側方から装着可能なバネ鋼板の一体構造からなるロックボルト用スペーサであって、ロックボルトを外周面側から弾発的に把持する前記筒状部の一方の内面に、ロックボルトの外周面に形成された突条に対して、側方からの装着と同時に係止して長手方向への変位を実質的に阻止する突起を設けるとともに、前記筒状部の他方をロックボルトの長手方向に所定の範囲内で変位できる遊嵌状態にしたことを特徴とするロックボルト用スペーサ。

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