JP4376714B2

JP4376714B2 - 頭部変形抑止型岩部用アンカー及び密着式防護網構造

Info

Publication number: JP4376714B2
Application number: JP2004207886A
Authority: JP
Inventors: 勇蔵庄司
Original assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: JP2006028846A

Description

本発明は、落石や土砂崩壊等の防護工として山腹等の斜面（法面）に沿って張設される防護網を斜面（法面）に密着させる縦横ロープをアンカーするための頭部変形抑止型岩部用アンカー及びそれを用いた密着式防護網構造に関する。

従来の岩部用アンカーは、図６に示すように異形棒鋼又は丸棒の一端にネジ５２を切り、ナット５３と座金を用いてその端部にロープ２ａを係留するものである。その施工は、削岩機で岩盤に所定径のボアホールを形成し、このなかにカプセル状のセメントミルク（接着剤）５６を挿入し、棒鋼を差し込んで固化させ、アンカーとする。

特許文献１には落石等を防止するための密着式防護網構造と十手形ピンアンカーが開示されている。十手形ピンアンカーは頭部にフック状の係止部を備えており、この係止部により周囲の防護網又はロープ２ａが斜面３０から浮き上がらないように押え付け、斜面に対する網の密着性を高めようとしたものであり、補助的なものである。
特開平７−３００８１９号公報

しかしながら、従来のアンカー５０に過大な荷重が掛かると、棒鋼の許容剪断荷重に至るまでに図６（ａ）に示すように地際線からアンカー頭部が曲がるおそれがある。このため、図６（ｂ）に示すパイプ５６と座金５５を組合せた補強金具５１を用いてアンカー頭部の強度不足を補う必要があるが、この補強金具５１の取り付けには多大の労力と時間を要するので、施工コストが増大する。

また、従来のアンカー５０に過大な荷重が掛かった場合に、岩の軟度や初期ひび割れの状態などの地盤条件によっては図５に示すようにアンカー５０の近傍からひび割れ６０が成長して伝播し、岩盤の一部が剥落するおそれがある。このように従来の岩部用アンカー５０は、頭部の変形抵抗性能が小さく、また斜面の防護性能が不十分であるという問題点がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、過大なロープ張力に耐えられ、頭部が変形し難く、斜面の防護性能に優れた頭部変形抑止型岩部用アンカー及びそれを備えた密着式防護網構造を提供することを目的とする。

本発明に係る頭部変形抑止型岩部用アンカーは、斜面に沿って防護網を張設するための縦横ロープを定着させる頭部変形抑止型岩部用アンカーであって、
斜面に少なくとも２箇所で接して地上に露出する頭部と、前記頭部の一端側から延び出し、岩部に穿孔された縦長孔に充填された充填固化物によって岩部に固定される主アンカーロッド部と、前記主アンカーロッド部と実質的に平行に前記頭部の他端側から延び出し、前記主アンカーロッド部より短く、前記主アンカーロッド部から所定の距離だけ離れた岩部に穿孔された縦長孔に充填された充填固化物によって岩部に固定される副アンカーロッド部と、を具備することを特徴とする。

本発明に係る密着式防護網構造は、斜面に沿って張設された防護網と、前記防護網を斜面に押え付けて密着させる縦横ロープと、前記縦横ロープの交差部および端末部をそれぞれ岩部に定着させる複数の頭部変形抑止型岩部用アンカーと、前記頭部変形抑止型岩部用アンカーが設けられた箇所以外の箇所の前記縦横ロープを岩部に補助的に定着させるか、または前記防護網を岩部に直接定着させる複数のピンアンカーと、を具備する密着式防護網構造であって、
前記頭部変形抑止型岩部用アンカーは、斜面に少なくとも２箇所で接して地上に露出する頭部と、前記頭部の一端側から延び出し、岩部に穿孔された縦長孔に充填された充填固化物によって岩部に固定される主アンカーロッド部と、前記主アンカーロッド部と実質的に平行に前記頭部の他端側から延び出し、前記主アンカーロッド部より短く、前記主アンカーロッド部から所定の距離だけ離れた岩部に穿孔された縦長孔に充填された充填固化物によって岩部に固定される副アンカーロッド部とを具備することを特徴とする。

上記の主アンカーロッド部の埋設長さＬ１と副アンカーロッド部の埋設長さＬ２との比率Ｌ１／Ｌ２は、９：１〜３：１の範囲とすることが好ましく、６：１〜４：１の範囲とすることが更に好ましく、９：２とすることが最も好ましい。これらの数値より比率Ｌ１／Ｌ２が小さくなると、副アンカーロッド部の定着強度（埋設深さ）が不足して、頭部がロープ張力に抵抗できずに変形して副アンカーロッド部が抜けるおそれがあり、またアンカー周囲の岩盤にひび割れを生じやすくなるからである。一方、上記数値より比率Ｌ１／Ｌ２が大きくなると、アンカー設置作業に要する労力と使用材料が増加して施工コストが上昇するからである。

副アンカーロッド部の埋設長さＬ２は、１００〜６００ｍｍの範囲とすることが好ましく、１５０〜３００ｍｍの範囲とすることが更に好ましく、２００±２０ｍｍとすることが最も好ましい。埋設長さＬ２が１００ｍｍを下回ると、所望の定着強度が得られなくなるからである。一方、埋設長さＬ２が６００ｍｍを超えると、アンカー設置作業に要する労力と使用材料が増加して施工コストが上昇するからである。

なお、主アンカーロッド部の埋設長さＬ１は、地形や岩盤の性状に応じて適宜設計することができるが、通常は８００〜１５００ｍｍの範囲のうちから最適の長さが選択される。

また、主アンカーロッド部と副アンカーロッド部とは同径であっても異径であってもいずれでもよいが、製作コストの低減の観点からは主アンカーロッド部と副アンカーロッド部とを同径にすることが望ましい。頭部の径についても同様である。１本の棒鋼を曲げ加工する方法がアンカーを最も容易に製作できるからである。

頭部は、直径Ｄの２〜４倍の曲率半径ｒ（＝２Ｄ〜４Ｄ）で半円状に湾曲していることが好ましく、直径の３倍の曲率半径ｒ（＝３Ｄ）で半円状に湾曲していることが最適である。頭部が変形し難くなるからである。また、ロープ張力が頭部を介して主アンカーロッド部と副アンカーロッド部とにバランス良く配分され、周囲の岩盤に伝播される力の分散が良好になり、岩盤のびび割れ等が生じ難くなるからである。

主アンカーロッド部と副アンカーロッド部との中心間距離Ｌ３は、頭部の曲率半径ｒとアンカー直径Ｄから自ずと決まってくるものであるが、通常は８０〜２００ｍｍの範囲とするのが一般的である。なお、アンカー直径Ｄは、呼び径１６〜２９ｍｍの範囲とするのが一般的である。

ロープ張力が作用する向きとは反対側の位置に副アンカーロッド部が打設されていることが好ましい。このような配置とすることによりアンカー全体としての剛性が高まり、ロープ張力が作用する方向とは逆向きの変形抵抗が増強されて、頭部が曲がり難くなるからである。

ロープ定着部にはアイスプライス、クリップ止め、くさび止め、ソケット止め、シングルロック、トヨロック等の各種タイプのロープ端末構造を採用することができる。特にアイスプライスは簡易な構造であり、作業性が良好であるので、本発明には最適である。

なお、ロープ定着部をアンカーに係留するための保持部材（シンブル）は、アンカー頭部に嵌め込むだけの嵌め込み方式であってもよいし、あるいはアンカー頭部に溶接や接着剤を用いて固着する固定方式であってもよい。但し、アンカー頭部にネジ切り部を形成して保持部材を螺合する締結方式は、ネジ部の強度が低下すること、およびネジ部が錆付きやすいことから好ましくない。

本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカーは、接地点が２箇所となるため頭部の剪断曲げ強度が倍加して、過大なロープ張力にも耐えられるようになり、アンカー頭部が実質的に曲がらなくなる。

また、本発明によれば、岩の破壊影響面が広くなるため（図４（ａ）参照）、岩部の剥落が減少する。

また、従来アンカーは実験室レベルの負荷試験において曲がってしまうために実荷重での引張り試験ができないでいたが、本発明アンカーにおいては実荷重条件での引張り試験が可能となる。

また、本発明によれば、アンカー頭部にネジ部を形成しないので、棒鋼の全断面積を剪断曲げ剛性に有効に利用することができるとともに、錆付きにくくなり耐用年数が延長される。

また、本発明によれば、従来の補強金具やロープ抜け防止用ナット等の付属品が不要になるので、施工コストが大幅に削減される。

また、本発明によれば、岩部を前後２箇所で穿孔することになるが、この穿孔時に岩が壊れない良好な箇所の選定から見ると、近くに別の穿孔をすることで岩盤強度の判定が容易になるという利点がある。

以下、添付の図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態について説明する。

図１の（ａ）（ｂ）は本発明の密着式防護網構造の一実施例を示す図である。図２の（ａ）（ｂ）は本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカーの一実施例を示す図である。図１（ａ）において、符合１は密着式防護網構造、符合１０は斜面に張設された防護網、符合２ａは網１０上に張設した縦ロープ、符合２ｂは網１０上に張設した横ロープ、符合３は縦横ロープ２ａ，２ｂの両端末を斜面に定着させるための頭部変形抑止型岩部用アンカー、符合５はロープ交差部を法面３０に定着させるための頭部変形抑止型岩部用アンカー、符合７はピンアンカーをそれぞれ示す。また、図１（ｂ）において、符合３０は落石や土砂崩壊等のおそれがある斜面（法面）、符合３ａは頭部変形抑止型岩部用アンカーの主アンカーロッド部、符合５ｃは同アンカーの副アンカーロッド部、符合８ａ，８ｃはアンカー固定用充填固化物としてのセメントをそれぞれ示す。

防護網１０は、防護網工の規模等に対応させて各種のサイズの通常の金網や厚幅に形成した厚金網、ラス金網、厚ネット、各種の繊維網等を使用し、落石や土砂崩壊等のおそれがある斜面３０に沿って設けられている。

縦ロープ２ａは、斜面３０の高所から低所にわたって互いにほぼ等ピッチ間隔に張設されている。横ロープ２ｂは、斜面３０の等高線に沿って互いにほぼ等ピッチ間隔に張設されている。これらの縦横ロープ２ａ，２ｂは、防護網１０上に適宜の左右、上下間隔を置きその全面にわたり配置し、少なくとも防護網１０の周縁部では網目に挿通され、適度の張力を付与して張設され、その両端部が斜面３０周囲の比較的に強い岩盤に本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカー３を用いて定着されている。なお、縦横ロープ２ａ，２ｂには防護網工の規模等に対応させて各種のワイヤロープや繊維ロープが用いられる。また、縦横ロープ２ａ，２ｂの交差部にも本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカー５が用いられ、斜面３０から浮き上がらないように縦横ロープ２ａ，２ｂが要所要所で強固に定着されている。さらに、縦ロープ２ａ又は横ロープ２ｂと網１０あるいは網１０のみを、多数のピンアンカー７を用いて定着させ、網１０を斜面３０に密着させるようにしている。これらのピンアンカー７は、例えば特許文献１に記載された頭部にフック状の係止部を備えた十手形ピンアンカーが用いられ、そのフック状係止部によって周囲の防護網１０または縦横ロープ２ａ，２ｂが斜面３０から浮き上がらないように押え付ける補助的なものである。

次に、図２〜図４を参照して本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカーについて詳しく説明する。

本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカー３，５は、上述したように縦横ロープ２ａ，２ｂの両端部および交差部にそれぞれ設けられており、これらは実質的に同じ構造を有するものである。ここでは縦ロープ２ａの端末部の定着に用いられるアンカー３の例をとって説明する。

アンカー３は、直径１３〜３５ｍｍで、かつ強度レベルが５００Ｎ／ｍｍ²級の棒鋼（日本工業規格ＪＩＳＧ３１１２相当品）を左右非対称な長さのところで１８０°曲げ加工して製作される。曲げた部分がアンカー頭部３ｂとなり、長いほうの脚が主アンカーロッド部３ａとなり、短いほうの脚が副アンカーロッド部３ｃとなる。両脚の先端部３ｄ，３ｅは斜めに切断されて鋭角をなしている。

本実施例ではアンカー頭部３ｂの曲率半径ｒを棒鋼の直径Ｄの３倍とした。また、主アンカーロッド部３ａの長さＬ１を９００ｍｍ、副アンカーロッド部３ｃの長さＬ２を２００ｍｍとした。また、主アンカーロッド部３ａの埋設先端部３ｄの切込み角度θ１は３０〜４５°、副アンカーロッド部３ｃの埋設先端部３ｅの切込み角度θ２は３０〜４５°とした。なお、アンカー材料としての棒鋼の表面にはアンカー強度を高めるためにインデント（表面凹凸）が形成されている。

図２の（ａ），（ｂ）に示すように、縦ロープ２ａまたは横ロープ２ｂの端末部（横ロープ２ｂは図示せず）において縦ロープ２ａに巻付グリップ２ｇがそれぞれ取り付けられ、巻付グリップ２ｇの端部にロープ定着部としてのアイスプライス２１が形成されている。アイスプライス２１は環状をなし、保持部材としてのシンブル９に嵌め込まれている。シンブル９は、アイスプライス２１が嵌まり込む溝を有し、アンカー頭部３ｂの主アンカーロッド部３ａ側の首部に溶接により固定されている。

主アンカーロッド部３ａは、岩部に穿孔された長いほうの縦長孔に充填されたセメント８ａによって固定されている。また、副アンカーロッド部３ｃは、前述の長いほうの縦長孔から所定距離Ｌ３だけ離れたところに穿孔された浅いほうの縦長孔に充填されたセメント８ａによって固定されている。主アンカーロッド部３ａの埋設深さＬ１は約９００ｍｍ、副アンカーロッド部３ｃの埋設深さＬ２は約２００ｍｍである。充填固化物としてのセメント８ａ，８ｃは、所定成分のセメントモルタル材料からなるものであり、カプセル状のセメントミルクを固化させたものであってもよいし、これ以外の他の不定形物を凝固又は固化させたもの（セメントの他に樹脂やガラス成分を含む混合物）であってもよい。

次に、本発明の密着式防護網構造を構築するときの施工手順の概要を説明する。

先ず、施工対象となる斜面３０を測地し、その測地結果に基づいて防護網を張設すべき領域の範囲を決定する。決定した領域範囲にマーキングし、そのマーキングに従って斜面３０の上部から下部に向かってピンアンカー７を打設しながら防護網１０が斜面３０に密着するように張設していく。

防護網１０の張設後、アンカー打設予定点（縦横ロープの端部と交差部に該当する点）を決定し、それぞれにマーキングする。マーキングに従って穿孔機によりアンカー打設予定点ごとに岩盤に浅深２つの縦長孔を穿孔し、穿孔したボアホールにカプセル状のセメントミルクをそれぞれ挿入していく。

次いで、縦ロープ２ａと横ロープ２ｂを斜面３０に沿って張り渡すとともに、本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカー３，５を打設していく。縦横ロープ２ａ，２ｂの両端部および交差部には環状のロープ定着部２１が予め形成されており、このロープ定着部２１に主アンカーロッド部３ａを通し、ロープ定着部２１を保持部材９に嵌め込み、図示しない打設機（ブレーカー、ピツクブレーカー等）にアンカー３を保持させて、主アンカーロッド部３ａと副アンカーロッド部３ｃを２つの縦長孔に同時に打ち込む。アンカー３を打ち込むと、その打込負荷がアンカーロッド部３ａ，３ｃの軸線に沿って伝達され、アンカーロッド部３ａ，３ｃが所望の方向に能率、効率良く打ち込み推進されて、格別の変形もなく高精度に、頭部３ｂのみを地上に残してアンカーロッド部３ａ，３ｃの全長が打ち込まれる。このときアンカー先端部３ｄ，３ｅがカプセルをそれぞれ突き破り、カプセルからセメントミルクが流出し、ボアホール内部がセメントミルクで満たされる。所定時間が経過すると、セメントミルクが固化して、アンカー３が岩部に強固に固着される。

以上のようにして密着式防護網構造１が完成する。本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカー３，５を要所要所に用いることにより、斜面３０に対する縦横ロープの定着性と網１０の密着性が向上し、浮石や土砂等の保有性が高められ、斜面３０の防護性能と信頼性がさらに高められる。

従来のアンカー５０では埋設部が１つのみであるので図４の（ａ）に示すように岩の破壊影響面６３の広がりが限定されているのに対して、実施例のアンカー３では２つのアンカーロッド部３ａ，３ｂを埋設することによって図４の（ａ）に示すように岩の破壊影響面６１，６２が倍加する。このため、ロープ張力の分散がバランス良く行われ、斜面から岩部の一部が剥落することが抑制される。

表１に、各種サイズのアンカーについて、ロープ張力による剪断曲げに対して有効に働く断面積を実施例と比較例とを比べて示した。比較例はネジ部を有する従来のアンカーを対象とし、ネジ部有効断面積をＡ（ｃｍ²）とした。実施例はネジ部が無い本発明のアンカーを対象とし、表面にインデントが形成された異形棒鋼の公称断面積をＢ（ｃｍ²）とした。５種類の呼び径Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５，Ｄ２９について比較したところ、断面積比Ｂ／Ａはそれぞれ１．２６、１．８２、１．５７、１．４３、１．３９であった。このように実施例アンカーは、呼び径が同じであれば、比較例アンカーに比べて棒鋼の公称断面積を剪断曲げ剛性に有効に利用することができるので、強度設計において非常に有利である。

本発明は、落石や土砂崩壊等の防護工として山腹等の斜面（法面）に沿って張設される防護網を斜面（法面）に密着させる縦横ロープをアンカーするための頭部変形抑止型岩部用アンカー及びそれを用いた密着式防護網構造に用いることができる。

（ａ）は本発明の密着式防護網構造を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図。（ａ）は本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカーを示す拡大断面図、（ｂ）は本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカーを上方から見て示す平面図。本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカーの断面模式図。（ａ）は本発明の頭部変形抑止型岩部用アンカーの周囲岩盤に作用する力を模式的に示す平面図、（ｂ）は従来アンカーの周囲岩盤に作用する力を模式的に示す平面図。従来のアンカーを用いて防護施工された斜面を模式的に示す図。（ａ）は従来のアンカーを示す断面図、（ｂ）は従来アンカーの補強金具を示す図。

符号の説明

１…密着式防護網構造、
２ａ…縦ロープ、２ｂ…横ロープ、
２ｇ…巻付グリップ、
２１…アイスプライス（ロープ定着部）、
３…頭部変形抑止型岩部用アンカー（ロープ端部用）、
３ａ…主アンカーロッド部、３ｂ…頭部、３ｃ…副アンカーロッド部、
３ｄ，３ｅ…埋設先端部、
５…頭部変形抑止型岩部用アンカー（ロープ交差部用）、
７…ピンアンカー、
８ａ，８ｃ…セメント（充填固化物、接着剤）、
９…シンブル（保持部材）、
１０…防護網（厚ネット）、
３０…斜面（法面）、
６１，６２，６３…岩の破壊影響面。

Claims

斜面に沿って防護網を張設するための縦横ロープを定着させる頭部変形抑止型岩部用アンカーであって、
斜面に少なくとも２箇所で接して地上に露出する頭部と、
前記頭部の一端側から延び出し、岩部に穿孔された縦長孔に充填された充填固化物によって岩部に固定される主アンカーロッド部と、
前記主アンカーロッド部と実質的に平行に前記頭部の他端側から延び出し、前記主アンカーロッド部より短く、前記主アンカーロッド部から所定の距離だけ離れた岩部に穿孔された縦長孔に充填された充填固化物によって岩部に固定される副アンカーロッド部と、
を具備することを特徴とする頭部変形抑止型岩部用アンカー。
前記主アンカーロッド部の埋設長さと前記副アンカーロッド部の埋設長さとの比率を９：１〜３：１の範囲とすることを特徴とする請求項１記載のアンカー。
前記副アンカーロッド部の埋設長さを１００〜６００ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載のアンカー。
前記頭部は、直径の２〜４倍の曲率半径で半円状に湾曲していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のアンカー。
斜面に沿って張設された防護網と、
前記防護網を斜面に押え付けて密着させる縦横ロープと、
前記縦横ロープの交差部および端末部をそれぞれ岩部に定着させる複数の頭部変形抑止型岩部用アンカーと、
前記頭部変形抑止型岩部用アンカーが設けられた箇所以外の箇所の前記縦横ロープを岩部に補助的に定着させるか、または前記防護網を岩部に直接定着させる複数のピンアンカーと、を具備する密着式防護網構造であって、
前記頭部変形抑止型岩部用アンカーは、
斜面に少なくとも２箇所で接して地上に露出する頭部と、
前記頭部の一端側から延び出し、岩部に穿孔された縦長孔に充填された充填固化物によって岩部に固定される主アンカーロッド部と、
前記主アンカーロッド部と実質的に平行に前記頭部の他端側から延び出し、前記主アンカーロッド部より短く、前記主アンカーロッド部から所定の距離だけ離れた岩部に穿孔された縦長孔に充填された充填固化物によって岩部に固定される副アンカーロッド部と、
を具備することを特徴とする密着式防護網構造。