JP5150596B2 - アンカー装置およびアンカーの施工法 - Google Patents

Description

本発明は主として落石や表土の崩壊の怖れがある斜面等に使用されるのに好適なアンカー装置およびアンカー施工法に関する。

落石防止施設として、落石や表土の崩壊の恐れのある斜面に金網を張り、その上に縦横のロープを張設し、縦横ロープの交点を地表に密着するように押圧する形式のものや、落石の恐れのある斜面に支柱を立設し、ポケットを形成するように支柱間にロープを掛け渡し、金網を張ったポケット式ロックネット形式のものが知られている。

上記施設のアンカーとしては、地盤が粘土や土砂等の土質系の場合には、長尺の鋼製パイプ（太径）を土中に打設機で打ち込み、パイプの土圧耐力で定着するパイプアンカーが用いられており、地盤が岩層の場合には、岩に直接掘削孔を形成し、この掘削孔にアンカーロッド（小径）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み、岩とアンカーロッドが一体化することで定着する岩用アンカーが用いられている。

そして、地盤の表層が土砂等の堆積物で覆われ、その表層の下が岩層である場合は、鋼製パイプを岩層に打設機で打ち込むことが困難なので、一般に上記アンカーロッドタイプの岩用アンカーが用いられている。
しかし、岩層に表土が堆積する前記斜面では、アンカーロッドに結合されたロープに引っ張り荷重が加わると、岩部のアンカーロッドは固定されているが、表土層におけるアンカーロッドは土圧耐力がほとんど無いので、岩層と表土層の境を基点にロープ引っ張り方向にアンカーロッドが傾くように曲がるなどアンカー頭部の変位が大きく、かつアンカー力の低下を招く問題があった。

この対策として、アンカー箇所の岩層までパンチャーで穴をあけ、穴が岩盤に到達すると削岩機で削孔し、削孔した孔にアンカーロッドを挿入してセメント等の凝固剤で固着し、筒体に複数の羽根をつけた羽根装置をアンカーボルトに装着して地中に打込み機で打ち込むアンカー装置が提案されている。
これによれば、アンカーにロープの引っ張り荷重が加わっても羽根の土圧抵抗で表土層のアンカーが変形しにくいとされている。（特許文献１）しかし、斜面の土質のバラツキは大きく、密度が低い場合などにおいてはなおも安定した土圧耐力が得られない問題があった。
さらに、斜面安定工法として、羽根の上端に円盤状の支圧板が固定された支圧板付羽根装置も提案されている（特許文献２）
しかし、表土層の厚さ、土質などにより安定した表土の支圧力を確保することが難しい問題があった。

特開２００１−２２６９６１号公報 特開２００２−１８０４７２号公報

本発明は前記のような問題点を解消するために従来の施工技術に改良を加えたもので、その目的とするところは、簡単な構造で安定した耐力と表土押圧力を発揮し、しかも作業性に優れたアンカー装置および施工法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アンカー装置は、岩層と該岩層の上部を覆う表土層とを有する斜面にロープを支持するため設置されるアンカー装置において、アンカー装置が、前記岩層に埋設されたアンカーロッドと、放射状にのびる３枚以上の羽根、これら羽根の上端に固定された支圧盤、該支圧盤の縁部の孔に嵌挿したガイドパイプ、及び該ガイドパイプの筒部に挿通した打込みロッドを有してアンカーロッドの上部に装着され表土層に配置された支圧羽根装置と、前記支圧盤の外縁部に間隔的に設けられた３個以上の各孔を通して表土層に打ち込まれた３本以上の打込みロッドとを備えたことを特徴としている。

また、上記目的を達成するため本発明のアンカー施工法は、岩層と該岩層の上部を覆う表土層とを有する斜面にロープで代表される条体を支持するためにアンカー装置を施工するにあたり、中心のパイプから放射状にのびる３枚以上の羽根と、これら羽根の上端に固定された支圧盤を備えた支圧羽根装置とアンカーロッドおよび複数本の打込みロッドとを用い、斜面にアンカーロッドを挿入する孔を岩層に一部が達するまで穿孔する工程と、前記穿孔したアンカーロッド挿入孔内に凝固剤を挿入する工程と、支圧羽根装置のパイプにアンカーロッドの上部を挿通し、支圧羽根装置を支圧盤が地表面に接するまで打込む工程と、支圧盤の縁部に配した穴に嵌挿したガイドパイプを通して打込みロッドを打込む工程とを有することを特徴としている。

本発明に係るアンカー装置によれば、アンカーロッドと支圧羽根装置とおよび打込みロッドが組付け一体化され、アンカーロッドの下部は岩層に凝固剤で固定され、表土表面には支圧羽根装置の支圧盤が打込みロッドで押圧されるとともに、表土層中に間隔的に３本以上の打ち込みロッドが埋設されるので、表土層の土質密度が上がり、左右方向、上下方向の耐力が向上される。
したがって、アンカーロッド頭部に結合されたロープにより支圧羽根装置の中心のパイプを経由して支圧盤および羽根に伝えられる張力が大きくても、羽根表面の土圧抵抗力、支圧盤の支圧作用および打込みロッドのアンカー力の相乗効果で支圧羽根装置の変位や移動が抑制され、かつ岩層と表土層の境界を起点として起きるアンカーロッドの曲がりが抑制され、アンカー力を安定的に維持できる。さらに、表土の高密度化により表土層の崩落や下方への滑りも阻止することができる。
また、支圧羽根装置が、放射状にのびる３枚以上の羽根と、支圧盤の縁部の孔に嵌挿されるガイドパイプと、該ガイドパイプのガイド筒に挿通した打込みロッドを備えている。これによれば、斜面に打込まれた支圧羽根装置に加わるどの方向からの張力に対しても、羽根表面に土圧抵抗が働き、安定したアンカー力を維持できる。また、ガイドパイプは支圧盤の孔を強化するとともに適切なガイド作用を発揮するので、打込みロッドを正確に地中に打込むことができる。
さらに、表土層が薄く、岩層にまで打込みロッドを打込む場合は、削岩機の回転ロッドビットをガイドパイプに挿通することで良好な誘導作用を発揮し、精度良く容易に支圧羽根装置を施工することができる。
打込みロッドが岩層に達し、これに穿孔した穴に凝固剤で固定されている場合を含んでいる。
これによれば、打込みロッドが岩層に達して固定されるので、支圧羽根装置の羽根表面の土圧抵抗力、支圧盤の支圧作用および打込みロッドのアンカー力がそれぞれ増強されそれらの相乗効果で支圧羽根装置の変位や移動が抑制され、斜面に打込まれた支圧羽根装置に加わるどの方向からの力に対しても、安定したアンカー力を発揮することができる。

本発明に係るアンカーの施工法（請求項４）によれば、中心のパイプから放射状にのびる３枚以上の羽根と、これら羽根の上端に固定された支圧盤を備えた支圧羽根装置とアンカーロッドおよび複数本の打込みロッドとを用い、斜面の表土層を斜面に略直角に掘削機などで穴を掘り、岩層に達すると所定の深さまで削岩機で穿孔し、穿孔した孔に凝固剤とアンカーロッドを挿入し、支圧羽根装置を配置し、打込みロッドを打込んで固定するので、表土の撤去も埋め戻しも必要なく、斜面を荒らすこともなく自然環境が維持できる。
また、個々の部材の形状はシンプルで、現場でのアンカー装置の組み立ても簡単で精度良く施工することができ、作業手順の標準化により安定したアンカー品質を維持することができる。

本発明のアンカー装置を落石防護網工に適用した状況を示す平面図である。 図１のＸ−Ｘに沿う断面図である。 本発明のアンカー装置を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）平面図である。 本発明の支圧羽根装置を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 本発明のアンカーボルトを示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は部分拡大図である。 本発明のガイドパイプを示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の打込みロッドを示す正面図である。 本発明のアンカー装置をロープ端末の固定に適用した状況を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は部材の分解状態の斜視図である。 本発明のアンカー装置をロープ交差部に適用した状況を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は組立て状態の斜視図である。 本発明を吊式落石予防柵に適用した実施例を示す側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明のアンカー装置の施工を段階的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｂ）は図１１以降の施工を段階的に示す説明図である。

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と図２は本発明によるアンカー装置を落石防止網に適用した使用例を示しており、符号１は落石防止網の全体を指している。ａは表土の滑落や落石等が発生する危険のある斜面である。ｂは表土層、ｃは岩層であり、表土層ｂは堆積物や岩の風化等の進み具合で、たとえば５００〜１０００ｍｍ程度の厚さで岩層ｃを覆っている。

本発明は、斜面ａに金網４５を敷設し、その上にロープを斜面ａに沿うように縦横に張設し、それら縦横のロープ４1、4２の端部をそれぞれ端末アンカー３１に係止している。また、縦横ロープ４１，４２の交差部は交差部アンカー３５により斜面ａに密着するよう固定されており、交差部アンカー３５，３５間で斜面ａから遊離するロープ部分は頭部が側面Ｌ状をなした十手形ピンアンカー４７０により斜面ａに密着するようにアンカーされている。

前記端末アンカー31と交差部アンカー３５は本発明で特徴とするもので、ロープを固定する上部構造を除いて同じ構成であり、図３ではアンカー装置２として示している。
アンカー装置２は、岩層ｃを削岩機で穿孔した孔に挿入され、セメントなどの凝固剤8で固定されたアンカーロッド２１と、アンカーロッド２１を中心として放射状にのびる３枚以上の羽根５２とこれら羽根５２の上端に固定された支圧盤５１を有し、アンカーロッド２１の上部に装着されて表土層ｂに配置された支圧羽根装置５と、前記支圧盤５１に周方向で間隔的に設けられた３個以上の孔を通して表土層ｂに打ち込まれた3本以上の打込みロッド２５から構成されている。
なお、表土層ｂの厚さによっては、打込みロッド２５が岩層ｃに達することもあり、その場合は、アンカーロッド２１と同様に岩層ｃを穿孔し、凝固剤で先端部分を固定する。

支圧羽根装置５は、図４に単体を示しており、この例では4枚羽根５２の端部を外周に固定した中心のパイプ５３を有し、円盤状の支圧盤５１は羽根５２の上端およびパイプ5３に溶接で固定されて一体化しており、支圧盤５１の外縁部には複数、この例では4つの孔５１１が配設ある。

支圧羽根装置５の具体例を述べると、直径３４ｍｍ、長さ４５６ｍｍ、内径２７ｍｍのパイプ５３に、底辺４００ｍｍ、高さ２４５ｍｍ、上辺２５０ｍｍの鋼板製の４枚の羽根５２が、パイプ５３の軸に平行して放射状に等角度をなして羽根の底辺部が溶接固着されている。パイプ５３の頭部は５０ｍｍ程度支圧盤５１から突き出している。

支圧盤５１は直径５４０ｍｍ、厚さ６ｍｍの円盤状の鋼板で、該円盤の中心にパイプ５３を挿通する孔が、縁部に直径が５０〜６０ｍｍ程度の４個の孔５１１がある。
孔５１１は羽根５２の枚数と同数で、また孔５１１は隣接する羽根５２、５２から等角度の位置にあることが望ましい。隣接する羽根５２、５２と等角度の位置に打込みロッド２５が打込まれることで、支圧盤５１の斜面押圧力が均等化するからである。

アンカーロッド２１は図５に単体の状態を示しており、たとえば直径２２ｍｍ、長さ２，０００の鋼棒からなり、定着部の表面には凝固剤との摩擦力を高めるための凹凸２８が付けられている。頭部は雄ねじ２１２が切られ、ロープ４を締結する金具を取り付けるナット２１１が２個取り付けてある。支圧羽根装置５とアンカーロッド２１は、パイプ５３にアンカーロッド２１の上端を挿通することで一体化が図られる。
アンカーロッド２１はパイプ５３に挿入され、支圧盤５１の縁部にある孔５１１にはガイドパイプ６が嵌め込まれ、該ガイドパイプの筒部６０に打込みロッド２５が挿通される。

図６はガイドパイプ６を示しており、筒部６０はたとえば外径５０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、内径３０ｍｍであり、上端に外径７０ｍｍ、厚さ５ｍｍの丸鍔６１が溶接固着されている。ガイドパイプ６は支圧盤５１の孔５１１に嵌挿され、丸鍔６１が支圧盤５１に密着することで位置決めされる。
ガイドパイプ６が孔５１１に嵌挿されることで、打込みロッド２５は筒部６０に誘導され、正確に所定の方向に推進される。また、ガイドパイプ６により孔５１１が強化され、支圧盤５１を打込みロッド２５が強力にアンカーする。

打込みロッド２５は図７に単体の状態を示しており、たとえば直径２５ｍｍ、長さ１，０００ｍｍの鋼棒からなり、頭部から下方略３０ｍｍ程度の部位に直径７０ｍｍ、厚さ４．５ｍｍの丸鍔２５１が溶接で固着してある。
打込みロッド２５を支圧盤５１に嵌挿したガイドパイプ６の筒部６0に挿通し、打込みロッド２５を土中に打ち込み、丸鍔２５１がガイドパイプ６の丸鍔６１に当接させることでアンカー装置が組み立てられる。

図８は落石防護網１に設置したアンカー装置２を端末アンカー３１に使用した例を示している。この例では、表土層ｂが比較的浅いため、アンカーロッド２１のみならず打込みロッド２５も岩層ｃに穿孔した岩に凝固剤8で固定されている。ロープ４1または42の端部に結合された巻付グリップ７１１は、端末アンカー３１の頭部の２枚の角座金７１０に挟み込まれナット２１１で結合されている。

図９はアンカー装置２を交差部アンカー３５に使用した例である。平面小判状で内面に十字状に交差したロープ嵌め溝を形成した上下２つの部材と締め付けボルトナットからなる公知の十字グリップ７１２の片側がアンカーロッド上端部に厚さ方向で挿通され、斜面ａに張設した縦横ロープ４１、４２の交差部を、前記十字グリップ７１２に平面十字状に導入し、ナット２１１を締め付けること圧締される。

本発明のアンカー装置は、ロープ、例えばワイヤロープ、ステンレスロープ、繊維ロープ等を使用した安全施設に適用される。図１０は本発明のアンカー装置を吊式落石防止柵に適用し例を示しており、吊柵９はロープ４により本発明のアンカー装置２に吊り下げられている。

次に、本発明によるアンカー装置の施工法について説明すると、図１１と図１２に示すような手順で施工される。
１）斜面aに落石を防止すべき縦、横ロープ４１、４２の張設位置を決定する。
２）縦、横ロープ４１、４２の端末箇所、交差箇所を決定する。
３）ロープ端末箇所、交差箇所に、図１１（ａ）に示すように、目盛の付いたピンアンカー４７１をハンマーなどで表土層ｂに打ち込み、ロープ端末箇所、交差箇所の表土層ｂの深さを測定する。これで岩層ｃまでの深さを正確に測定することができる。

４）図１１（ｂ）に示すように、削岩機９の回転ロッド9１の先端にビット９１１を取付け、斜面aに対し略垂直に配置し、アンカーロッド２１を挿入するに必要な深さたとえば２０００ｍｍ程度まで穿孔する。
穿孔したアンカー孔８０の直径は２８〜３４ｍｍであり、岩層ｃを所要深さまで掘削したところで削岩機８を取り除く。

５）ついで、図１１（ｃ）のように、アンカー孔８０に凝固剤８を充填、撹拌し、アンカーロッド２１をアンカー孔８０に挿入する。このときアンカーロッド２１の雄ねじ２１１が表土から突出するようにする。充填された凝固剤８はアンカーロッド２１の凹凸２８に均等に付着し、強固に固定する。

凝固剤８は一般のモルタルやセメント等をポンプ等の手段で送り込んでもよいが、円柱形状をした水溶性の袋に早強セメントを充填したセメントカプセルが充填量の管理や斜面での持ち運びに優れている。なお、アンカーロッド２１が高強度樹脂製である場合には、凝固剤は樹脂カプセルが用いられる。

６）凝固剤８が凝固し、アンカーロッド２１が固定したことが確認されたならば、支圧羽根装置５のパイプ５３を表土上に突出しているアンカーロッド２１の上端部に挿し合わせるように配置し、図１２（A）に示すように、打設治具８３を支圧盤５１の上面中央部に当接させ、打設機８２によりアンカーロッド２１にパイプ５３が沿って推進するように支圧羽根装置５を打込む。この打ち込みは支圧羽根装置５の支圧盤５１の下面が斜面ａと面接触するまで行う。

7）ついで、支圧羽根装置５を打込みロッド２５により斜面ａに密着固定させる。この工程は、支圧盤５１の縁部にある孔５１１にガイドパイプ６を嵌め込み、打込みロッド２５の先端をガイドパイプ６の筒部６０に挿入し、丸鍔２５１がガイドパイプ６の丸鍔６１に当接するまでハンマーで打込みロッド２５を打撃する。機械的に行う場合には、図１２（ｂ）に示すように、打設治具８３の穴部を打込みロッド２５の上端部に嵌め、打設機８２で打込めばよく、ガイドパイプ６が推進方向を誘導するため、容易に正確に打ち込むことができる。

８）上記のようにしてアンカー装置２は所定の場所に設置されるので、所定の場所に金網４５を敷設する。次に、縦横にロープ４１、４２を張設し、端末アンカー３１とする場合には図8のようにロープの端末を巻付グリップ７１１と２枚の鉄板７１０を介してアンカーロッド２１に締結する。交差部アンカー３５の場合には、図９のように縦横ロープ４１、４２の交差部を十字グリップ７１２を介してアンカーロッド２１に締結すればよい。

このようにして、図１や図８〜図10に示すようなアンカーが得られる。本発明では、アンカーロッド２１と支圧羽根装置５および打込みロッド２５が組付け一体化され、アンカーロッド２１の下部は岩層ｃに凝固剤8で固定され、表土表面には支圧羽根装置５の支圧盤５１が打込みロッド２５で押圧されるとともに、表土層中に間隔的に3本以上の打ち込みロッド２５が埋設されるので、表土層ｂの土質密度が上がり、左右方向、上下方向の耐力が向上される。

それゆえ、アンカーロッド頭部に固定されたロープを介して支圧羽根装置５の中心のパイプ５３を経由して支圧盤５１および羽根５２に伝えられる張力が大きくても、羽根５２表面の土圧抵抗力、支圧盤５１の支圧作用および打込みロッド２５のアンカー力の相乗効果で支圧羽根装置５の変位や移動が抑制され、それにより、岩層ｃと表土層ｂの境界を起点として起きるアンカーロッド２１の曲がりが抑制され、アンカー力を安定的に維持できる。さらに、支圧盤５１と打ち込みロッド２５による表土の高密度化により表土層ｂの崩落や下方への滑りも阻止することができる。

また、斜面に打込まれ支圧羽根装置５が、放射状にのびる４枚の羽根５２と、支圧盤５１の縁部に間隔的に配置された複数の孔511に嵌挿されるガイドパイプ６を有し、3〜４本といった打込みロッド２５がそれぞれ前記ガイドパイプ６のガイド筒６０を通して表土層ｂに打ち込まれるので、左右、上下方向の耐力向上と変位量低減の補強効果が得られ、支圧羽根装置５にどの方向から張力が作用しても安定したアンカー力を維持できる。また、ガイドパイプ６は支圧盤５の孔５１１を強化するとともに適切なガイド作用を発揮するので、打込みロッド２５を正確に地中に打込むことができる。表土層ｂが薄い場合には、打込みロッド２５を岩層ｃにまで到達させて、凝固剤で先端部を固着させることができ、それによりアンカーロッド２１とこれを中心として周囲に間隔的に配された複数の打込みロッド２５とで非常に強固なアンカー作用を発揮することができる。

なお、アンカー装置２、縦横ロープ４１、４２その他金具類は防食のため亜鉛めっきや亜鉛アルミ合金めっき等が施されている。また、景観を保つため有色樹脂塗装をすることもできる。樹脂塗装を施すことで耐食性能をさらに向上することができる。

ａ 斜面
ｂ 表土層
ｃ 岩層
１ 落石防護網
２ アンカー装置
２１ アンカーロッド
２５ 打込みロッド
４１，４２ ロープ
５ 支圧羽根装置
５１ 支圧盤
５２ 羽根
６ ガイドパイプ

Claims (4)

1. 岩層と該岩層の上部を覆う表土層とを有する斜面にロープを支持するため設置されるアンカー装置において、アンカー装置が、前記岩層に埋設されたアンカーロッドと、放射状にのびる３枚以上の羽根、これら羽根の上端に固定された支圧盤、該支圧盤の縁部の孔に嵌挿したガイドパイプ、及び該ガイドパイプの筒部に挿通した打込みロッドを有してアンカーロッドの上部に装着され表土層に配置された支圧羽根装置と、前記支圧盤の外縁部に間隔的に設けられた３個以上の各孔を通して表土層に打ち込まれた３本以上の打込みロッドとを備えたことを特徴とするアンカー装置。
2. 打込みロッドが岩層に達し、これに穿孔した孔に凝固剤で固定されている請求項１に記載のアンカー装置。
3. 岩層と該岩層の上部を覆う表土層とを有する斜面にロープを支持するため設置されるアンカー装置において、該アンカー装置が、前記岩層に埋設されたアンカーロッドと、放射状にのびる３枚以上の羽根とこれら羽根の上端に固定された支圧盤を有してアンカーロッドの上部に装着され表土層に配置された支圧羽根装置と、前記支圧盤の外縁部に間隔的に設けられた３個以上の各孔を通して表土層に打ち込まれた３本以上の打込みロッドとを備え、該打込みロッドが岩層に達し、これに穿孔した穴に凝固剤で固定されていることを特徴とするアンカー装置。
4. 岩層と該岩層の上部を覆う表土層とを有する斜面にロープで代表される条体を支持するためにアンカー装置を施工するにあたり、中心のパイプから放射状にのびる３枚以上の羽根と、これら羽根の上端に固定された支圧盤を備えた支圧羽根装置とアンカーロッドおよび複数本の打込みロッドとを用い、斜面にアンカーロッドを挿入する孔を岩層に一部が達するまで穿孔する工程と、前記穿孔したアンカーロッド挿入孔内に凝固剤を挿入する工程と、支圧羽根装置のパイプにアンカーロッドの上部を挿通し、支圧羽根装置を支圧盤が地表面に接するまで打込む工程と、支圧盤の縁部に配した穴に嵌挿したガイドパイプを通して打込みロッドを打込む工程とを有することを特徴とするアンカー施工法。
   

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