JP4906335B2 - パイプアンカーの埋設装置 - Google Patents

Description

本発明は雪崩防止柵、落石防護金網などの土木施設に使用されるパイプアンカーの埋設装置に関する。

土木施設のアンカーには、たとえば雪崩防止柵、落石防止柵などを支持・補強するロープの一部を固定するアンカー、落石を防止するために縦横方向に網状に張設されたワイヤロープの両端を固定するアンカー、落石防護金網やカーテンネットのように金網とともに法面に縦横に張設されたロープの両端を固定するアンカーなどがあるが、これらのうち土砂部用としては、主にパイプアンカーが用いられている。

かかるパイプアンカーは、従来では一般に、先端部をテーパー状にすぼめた形状とし、打ち込み機械によって地中に直接打ち込むことで埋設していた。しかし、この方式は打ち込みの際に表土内に転石、礫、岩盤部など硬質なものがあった場合に施工不可能となる問題があった。
また、この場合には、地表から削岩機などによって掘削孔を形成し，この掘削孔にアンカーを挿入するとともにモルタル，セメント等の凝固剤を流し込んで埋込むことにより定着させるほかなく、多大な手間と時間とコストがかかっていた。

この改善策としては、パイプアンカーの先端面にビットを固着し、パイプアンカー全体を回転させることにより掘削することが考えられる。
しかし、この方式は次のような点に問題がある。すなわち、第１に、パイプアンカーの１本１本に高価な超硬合金などからなるビットを固着しなければならず、その状態で埋め殺しされるので不経済である。第２に、パイプアンカーそれ自体を土中で回転しつつ推進させるのでパイプアンカーに防食処理を施せず、その結果、すぐ錆が発生し、耐久性が低下する。この対策としてパイプ内側の腐食防止にモルタルを注入する必要があり、モルタルの配合や養生等の手間がかかる。第３に、パイプアンカー自体を土中で回転させるので、水を使用する必要があり、その結果、汚れが発生し、現場での水の調達や冬期間の水の管理に手間がかかり、また、アンカー内の水がひかないとモルタル注入ができない。第４に、アンカー自体が回転するので、摩擦抵抗により穿孔力が衰える。このため、アンカーの施工角度が鉛直方向に限られ、斜面設置の際は、地山を水平状にする段取りを要し、埋め戻し等の手間がかかる。第５に、パイプ先端にビットを取り付けたものであるため、転石や岩盤部にあたると掘削が困難となり、打設時間が非常にかかる。

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、転石、礫、岩盤部などを有する地質において、また鉛直のみならず斜面直角方向でも、簡易、迅速かつ安価にパイプアンカーを埋設施工することができる装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のパイプアンカーの埋設施工装置は、先端部内側に推進力受け部を設けたパイプアンカーと、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、ビットと連結したハンマー部とビットにハンマー部を介して回転力を伝達する回転軸部を直列状に連結した掘削アッセンブリーと、回転軸部およびハンマー部の駆動手段と、前記掘削アッセンブリーを施工場所で支える架台とを備えており、
ハンマー部は、ハンマー部の後端開口から前端開口まで連通するハンマー部中空部を有しており、回転軸部は、回転軸部の後端開口から前端開口まで連通する回転軸部中空部を有しており、流体が回転軸部中空部およびハンマー部中空部を通って、ビットに後端側から当ることで、ビットに対し先端側への推進力が与えられ、ビットのつば部が、パイプアンカーの推進力受け部に当接しつつ、パイプアンカーの推進力受け部を先端側へ移動させている際に、パイプアンカーは非回転のまま地中に推進させられることを特徴としている。

本発明によれば、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ト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、いわゆる中掘り式に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。しかも、上記特徴が得られながら構造が簡易で安価な装置とすることができ、架台を斜面に設置して穿孔可能であるため、斜面直角方向の打設が可能となるとともに、斜面の段取りが不要になる効果が得られる。

推進力受け部が鋼製リングからなり、半部がパイプアンカー本体先端部内側に、残部がパイプアンカー本体から突出するように接合されている。
ハンマーの動作によりリング端面にビットのつば部が激突することでハンマーとアンカーを一体に打ち込むことができ、かつリングの突出している残部が、打撃時に突き出したビットの戻り過程でビットヘッドが突き当たる部分として強度を受け持つので、比較的肉厚の薄いパイプアンカーも確実に安定した打ち込みを行え、しかも簡単かつ安価に製作できる。

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明にかかるパイプアンカー埋設装置の概要を、斜面に直角方向に埋設する場合を例にとって示している。
１はパイプアンカー、２は前記パイプアンカー１と独立したビット、３はビット２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３Ａと回転軸部（ロッド部）３Ｂを直列状に備え、ビット２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。

４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４Ａとサポート４Ｂを備え、前記本体４Ａ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５が台座５ａをもって摺動可能に取り付けられ、台座５ａにはウインチ６Aからのワイヤロープ６０が連結され駆動モータ５を吊持するようにしている。なお、６Bは掘削アッセンブリー３とアンカーパイプを駆動モータ５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５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５０を同軸に備えている。

７は他所に配されたエアコンプレッサであり、ホース７０を介して前記駆動モータ５の圧縮エア送給ヘッダー５０に接続されている。8は前記駆動モータ５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８Ａを有し、これからホース８０を介して駆動モータ５に接続されている。

９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９Ａと、ポンプ９Ｂとを有し、ホース９０により前記圧縮エア供給系の適所に接続される。

図２ないし図４は前記パイプアンカー１とビット２および掘削アッセンブリー３の詳細を示しており、パイプアンカー１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１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１Ｂを一体に有している。
図３はその詳細を示しており、（a）はその第１例を示している。この第１例では、リング１Ｂはアンカー本体１Ａの外径とほぼ同じ外径を有し、内径がアンカー本体１Ａの内径よりも小さい。リング１Ｂは長手方向の適当な位置から上半部１００がアンカー本体１Ａ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１００がアンカー本体１Ａに内嵌されている。そして厚肉の下半部１０１がアンカー本体１Ａの先端より延出され、上半部１００と下半部１０１の境界部位がアンカー本体１Ａと溶接されている。この実施例はアンカーパイプ１がたとえば３〜５ｍｍというような薄肉である場合に好適である。

図３（b）は第２例を示しており、リング１Bは外径がアンカー本体１Ａの内径とほぼ一致したストレートなものからなり、アンカー本体１Ａの先端部に内嵌され、端部がアンカー本体１Ａと溶接されている。

ビット２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２Ａと、軸状部２０を後方に突出させたハウジング(デバイス)２Ｂを備えている。
図５はビットヘッド２Ａの例を示しており、（ａ）（ｂ）は偏心タイプを、（ｃ）（ｄ）は複数刃分割タイプを示している。いずれも、所定方向の回転時に直径Ｄ２に拡径し、反対方向の回転時に直径Ｄ１に縮径されるが、縮径時に前記リング１Bの内径と同等以下になり、拡径時にリング１Ｂ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２Ｂ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１００（第２実施例ではリング）端面に激突可能な張出し量を持ったが設けられている。
なお、ハウジング２Ｂはスライムの誘導のための軸線方向溝２０３がつば部２０１を貫通するように設けられている。

ハンマー部３Ａは筒状をなしており、先端部に前記軸状部２０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３Aとハウジング２Ｂの間が軸方向に移動可能となっている。

回転軸部３Ｂはパイプ状をなしており、前記ハンマー部３Ａの後端に同心状に連結されている。回転軸部３Ｂ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３Ｂの後端は前記駆動モータ５の出力軸と連結されている。したがって、回転軸部３Ｂが回転すると、ハンマー部３Ａとビット２が同期回転される。
圧縮エア送給ヘッダー５０に供給された圧縮エアは回転軸部３Ｂを通してハンマー部３Ａに送られ、ビット２の軸状部２０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４の据付けは任意であり、サポート４Ｂをピンアンカー４０で地表に固定すればよく、さらに、必要とあらば、架台４の上部を控えロープ４Cで地表に支持させればよい。

本発明装置の使用法と作用を説明すると、常態において、パイプアンカー１と、ビット２を含む掘削アッセンブリー３は分離状態にあり、さらに、掘削アッセンブリー３は、ハンマー部３Ａと回転軸部３Ｂおよびビット２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３Ｂとハンマー部３Ａおよびビット２を連結して掘削アッセンブリー３を組立てる。一方では、架台４をアンカー埋設予定場所に据付け、（斜面直角方向の場合、架台４は図１のように直角方向に設置する）その架台４の本体４Ａに駆動モータ５を装着し、ウインチ６Ａとロープ６０によって吊持させる。
そして、前記掘削アッセンブリー３をパイプアンカー１の後端から挿入する。このときにはビットヘッド２Ａを図５(ａ)のように縮径方向に回転させておく。したがってビットヘッド２Ａは抵抗なくパイプアンカー１中を下降する。

図４の仮想線はこのときの状態を示している。ビットヘッド２Ａがパイプアンカー１の下端から突出したならば、回転軸部３Ｂとハンマー部３Ａを回動する。こうすれば、図５（ｂ）のようにビットヘッド２Ａが偏心市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１の外径と同等以上に拡大する。ビットヘッド２Ａが抜け止めストッパーとなるので、パイプアンカー１と掘削アッセンブリー３は一体に組み付けられた状態となる。そこで、ウインチ６Ｂを使って全体を吊り上げ、回転軸部３Ｂを駆動モータ５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７を駆動して圧縮エアをヘッダー５０に供給すれば、該圧縮エアは回転軸部３Ｂ内を通過してハンマー部３Ａ内に圧入され、ピストン部を介してビット２の軸状部２０が軸方向に強圧されるため、ハウジング２Ｂのつば部２０１がアンカーのリング端面に当接するまでビット２がハンマー部３Ａから突出し、したがって、ビットヘッド２Ａが、リング１Ｂの下端（図３ａの場合）あるいはパイプアンカー下端（図３ｂの場合）から適度に離間する。
操作盤８Ａを操作して圧油を駆動モータ５に供給すれば、回転軸部３Ｂが回転し、これと連結しているハンマー部３Ａが回転し、軸状部２０を介してビット２回転する。これにより図２と図４のように、パイプアンカー１の直近前方でビットヘッド２Ａ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２Ｂのつば部２０１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１は掘削アッセンブリー３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２Ａ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２Ａがリング１Ｂの下端（図３ａの場合）あるいはパイプアンカー下端（図３ｂの場合）に当接するまで、ビット２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６（ａ）である。このときにも前記のようにハンマー部３Ａには圧縮エアが送給されているので、図６（ｂ）のごとく、ビット２はハウジング２Ｂのつば部２０１がリング１Ｂ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２Ａ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１はビット２の前進ストローク時に、ハウジング２Ｂのつば部２０１とリング１Ｂの当接で掘削アッセンブリー３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２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２がハウジング２Ｂのつば部２０１がリング１Ｂの端面に当接するまで前進ストロークし、図４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２Ｂの軸線方向溝２０３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５による回転軸部３Ｂを経てのビット２の回転運動と、ハンマー部３Ａへの圧縮エア供給によるビット２の打撃推進運動が行われことによりパイプアンカー１が効率よく地中深く推進される。この進行時に、駆動モータ５の台座５ａは架台４のガイドレールに沿って案内されるので、駆動モータ５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２Ａの回転とハンマー部３Ａの打撃によるビットヘッド２Ａ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１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。

図７(ａ)のように所定の深さまでパイプアンカー１が進出したならば、駆動モータ５を逆方向に回転する。こうすれば、回転軸部３Ｂとハンマー部３Ａを経て回転がビット２に伝達され、ビットヘッド２Ａの外径がパイプアンカー１の先端内面にあるリング１Ｂの内径と同等以下に縮径される。
そこで、ウインチ６Ａを操作して掘削アッセンブリー３を吊り上げれば、図７(ｂ)のようにビットヘッド２Ａがパイプアンカー１内に収納され、ビット２とハンマー部３Ａおよび回転軸部３Ｂがパイプアンカー１内を通って引抜かれ、パイプアンカー１だけが地中に残された状態になる。図８はアンカー埋設状態を示している。

すなわち掘削・打ち込み完了と同時にパイプアンカー１の埋設が完了する。そして、引抜かれたビットヘッド２Ａを含む掘削アッセンブリー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１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、埋設後は図８のようにキャップ1Ｃ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４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。

本発明にかかるパイプアンカーの埋設装置の概要を示す正面図である。 本発明の要部を示す断面図である。 （ａ）（ｂ）は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)は図４のＸ−Ｘ線に沿う断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿う断面図、（ｃ）は分割タイプのビットヘッドの場合の縮径状態、（ｄ）は同じく拡径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。 施工完了状態の側面図である。

１ パイプアンカー
１Ｂ リング
２ ビット
２Ａ ビットヘッド
３ 掘削アッセンブリー
３Ａ ハンマー部
３Ｂ 回転軸部
４ 架台
５ 駆動モータ

Claims (4)

1. 先端部内側に推進力受け部を設けたパイプアンカーと、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、ビットと連結したハンマー部とビットにハンマー部を介して回転力を伝達する回転軸部を直列状に連結した掘削アッセンブリーと、回転軸部およびハンマー部の駆動手段と、前記掘削アッセンブリーを施工場所で支える架台とを備えており、
   ハンマー部は、ハンマー部の後端開口から前端開口まで連通するハンマー部中空部を有しており、回転軸部は、回転軸部の後端開口から前端開口まで連通する回転軸部中空部を有しており、流体が回転軸部中空部およびハンマー部中空部を通って、ビットに後端側から当ることで、ビットに対し先端側への推進力が与えられ、ビットのつば部が、パイプアンカーの推進力受け部に当接しつつ、パイプアンカーの推進力受け部を先端側へ移動させている際に、パイプアンカーは非回転のまま地中に推進させられることを特徴とするパイプアンカーの埋設装置。
2. 推進力受け部が鋼製リングからなり、半部がパイプアンカー本体先端部内側に、残部がパイプアンカー本体から突出するようにパイプアンカー本体に接合されていることを特徴とする請求項１に記載のパイプアンカーの埋設装置。
3. 推進力受け部が鋼製リングからなり、全体がパイプアンカー本体先端部に内嵌接合されていることを特徴とする請求項２に記載のパイプアンカーの埋設装置。
4. パイプアンカーとして亜鉛あるいはアルミ亜鉛合金メッキが施されているものを用いる請求項１ないし３のいずれかに記載のパイプアンカーの埋設装置。

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