JPH01500680A - ロックアンカー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １、発明の名称　ロックアンカー ２、発明の詳細な説明 本発明はロックアンカーに関するものである。

周知の通り、割れ目のある岩石及び穴あけが困難な岩石に穴を拡張する時、後者 にはアンカーを挿入して固定させるか、或いは凝固させる必要がある。これに関 連して、いわゆる圧入チューブアンカーの使用がすでに知られてしする。これら は、一般に壁体強化管から成り、その先端は閉鎖されてしかもとがっており、他 端にはねじ込み部分がついている。管表面には多数の開口部を設けである。この ようなチューブアンカーをすでにおいている試錐孔内に挿入し、それによって、 このような開口部を通って滲出するセメントモルタルに押し込めると、前記試錐 孔とチューブアンカーとの間の間隙が充填される。

この方法では、セメントモルタルはさらに試錐孔を囲む岩石にある間隙に浸透す るので、周囲の岩石をセメントの固化と共に凝固し、それによって前記チューブ アンカーは、引棒として周知の方法で役立つ。前記チューブアンカーを、例外的 な場合にのみ、岩石に直接打ち込みができるので、この穴の固定プロセスは試錐 孔の予備準備を前提とする。

最高１２ｍの深度を達成できる試錐孔の構成は引棒の回収に問題があり、従って しばしばその破損に結びつくので、裂は目のある岩石においては、しばしば困難 を伴う。この方法による試錐孔の構成から起きる時間と費用の消費は、トンネル 構築にとって相当な間接費となるが、それが特に深度４ｍ以上の試錐孔の場合、 挿入引棒を伸長させる必要があるのでとくに重大である。さらに、引棒を伸長さ せる必要のある場合は、岩石累層の多様性のため、試錐孔の直線性の確保はしば しば不可能となる。

このようにして起きる誤差の可能性は試錐孔の構成後、前記ロックアンカーの挿 入を困難にさせる。

ロッドを同時にアンカーとして使用し、前記ロッドを油圧穿孔のためにドリルヘ ッドに挿入後、セメントモルタルに圧力をかけて試錐孔に注入することは周知の ことである。これらの場合、前記セメントモルタルの試錐孔への散布は非常に限 定されているので、実際には、ロッドの先端のみが周囲岩石中にセメントで凝固 されるが、ロッドの残部は前記岩石とはなんら繋りをもたない。このようにして おきる岩石の固定性の欠如は多くの場合判断できない。

西ドイツ特許出願公開第９３６０８２号明細書で、コックアンカーとして同時に 使用する乾式ポーリングの穿孔器は周知であり、そのロッドに中心縦方向内孔を 備え、それから横孔が分岐し、それを全長にわたり均等に配置させる。前記横孔 の軸線は前述縦内孔から傾斜して、試錐孔の底部の方向に横断面平面にまで拡が る。前記ロッドの外側に、たとえば鍛造ビードのような溶接又は溶着線などで形 成されるねし山形表面構成部を備える。横孔は、穴段階でドリルヘッドの近辺で 発生し、また中心縦内孔を通って除去される岩石粉塵の除去に役立つ。ポーリン グ完了後、セメント乳をこれらの横孔を通して試錐孔に注入し、それによって、 周囲岩石を凝固させ、そこで前記ロッドの外面構成により、一方で充填しである 硬化セメントと、他方でロッドとの間の接着層が改善される。この周知の穿孔器 をセメントモルタルの注入用に使用する必要がある場合には、これは、前記横内 孔の試錐孔出口方向への流れ抵抗のため、試錐孔の均一充填が十分に確保できな いという問題を提起する。

従って、ロックアンカーとして同時に使用される周知のロッドには、セメントモ ルタルの試錐孔への注入、特にモルタル充填の均一分布にかかわる欠点がある。

しかし、その位置がロックアンカーにより固定されまた達成可能である種々の岩 石または石の累層間の接着機能の特質は後者によって左右される。

従って、本発明の目的は、ロッドとして同時にまた、簡単で経済的な方法で使用 でき、試錐孔を取囲む岩石と容易にモルタルで凝固させ、特に試錐孔におけるモ ルタルの均一分布させるロックアンカーを提供することにある。この問題は本発 明によるロックアンカーで、特許請求の範囲第１項の特徴記述の部分の特性によ り解決される。従って、本発明によれば、ロックアンカーの前部区域すなわちロ ッドの隣接区域にだけ出口開口部を備えさせる。これらは、一方ではロッドの周 辺区域にある開口部であると同様、他方では前記ドリルヘッドの中心液圧孔の廻 りの開口部でもある。このことは、ロッドとして本発明の物品の使用中、ドリル ヘッドの条件にあった冷却のみならず、本発明によるロッドの外側で試錐孔から 流出し、穴あけ中に除去されるドリル微粉が急速に除去されるのが見られる。ド リルヘッドの中心液圧孔が少なくともしばらくの間閉塞されるようになっても、 ドリル微粉の十分な除去が見られる。一般にドリルヘッドはロッドの他の部分よ りも大きい直径を有し、ドリル微粉を含む懸濁の帰り流れにとって、そこで十分 な輪状間隙が試錐孔に利用できるようなる。

試錐孔形成後、固定モルタルを試錐孔にその内側間隙を通して圧入することによ り本発明の物品をロックアンカーとして利用する。この固定モルタルは、ロック アンカーの前部区域に位置する周辺内孔を通って主として進入する。本発明によ るロックアンカーの前部区域にその内孔を配置することにより達成される効果は 試錐孔の底部から始まり試錐孔出口に向う方向に進むモルタルが常に試錐孔に充 填され、更に引棒の外側に沿う帰り流れの間中も、試錐孔の壁区域に位置する周 囲岩石の間隙を充填していることである。従ってモルタルはロッドの外側に沿う 帰り通路に存在する流れ抵抗に打ち勝つだけの圧力で内孔から出口に到達しなけ ればならない。

横孔を均一に分布させた前記ロッドの前部区域として、それは実質的に前記ドリ ルヘッドから最高２０ｃｍにわたり延びている区域と考えている。乙の方法で、 さらに長い中ぐりを用い、延長片を介在させる周囲の方法で延長できるロッドと しても使用できるロックアンカーの機械的に極めて簡単な延長が可能である。

特許請求の範囲第２項の特徴はドリルヘッドの長さが軸線方向には短いので、穴 あけ段階において、ドリル微粉を運搬し、その帰り流れの間におきる液圧媒体に 対する小さい流れ抵抗を保持する。

この方法では、ドリルヘッド周囲の連続流れ【よ穴あけ工程中確保されるので、 これはまた同時に効率のよい冷却の一因でもある。

ドリルヘッドのプレートの様な構造はさらに、注入にあたりロックアンカーを試 錐孔に保持することになる。

特許請求の範囲第３項の特徴により、ドリルヘッド区域の流れ特性と、ドリル微 粉と、発生する熱除去の可能性もさらに改善される。

特許請求の範囲第４項の特徴は管状本体部材内の流速を、実際問題として、ロッ ドの前部区域にある横孔内の流速と一致させることである。この方法で、ロッド の通路通過中の圧力損失を小さく維持でき、従って液圧媒体と凝固モルタルの双 方の供給に必要なエネルギー消費に極めて都合よく作用する。管状本体部材の内 部横断面の横方向均一性１よ、ここでは、単にロッドの横孔だけでも、あるいは 本質的に、ドリルヘッドの中心液圧孔を備えているロッドの前部区域の横孔前部 ででも保持できる。

最初に示された目的は特許請求の範囲第５項の特徴を示す部分の特性を備える本 発明によるロックアンカーで説明がつく。ここでは、本体部材は周辺区域に横孔 の備わった壁体強化管から成り、その一端にポーリング工具を備え、また他端に ねし山部を備え、それは穴あけ工程の駆動装置の軸継手として、あるいは延長棒 の継手スリーブとして役立つ。管状本体部材の内側に、その内壁からある距離を おいて備わる管は、穴あけ工具すなわちドリルヘッド区域に注入される液圧媒体 の供給に使用される。この管は同時に、試錐孔を決める岩石の間隙に圧力を加え て注入の必要のある凝固モルタル懸濁液の供給に役立つ。管の出口開口部がドリ ルヘッドの軸線方向液圧孔の前面にある距離をおいて配置することが不可欠であ る。これは、穴あけ中と、またモルタル注入中の両方において、尋人材料が先ず ドリルヘッドの液圧孔を通って流出して周囲岩石間隙を充填するという因果関係 をもつ。

前記管はドリルヘッドからある間隙をとって配置されているので、モルタル懸濁 液の帰り流れは試錐孔の上部を決める間隙が完全に充填されると直ぐ本体部材中 に発生する。モルタル懸濁液のこの帰り流れは本体部材面のドリルヘッドに隣接 して配置された横孔で始まり、モルタル懸濁液はそのあと、試錐孔により決まっ た全間隙が最終的に充填されるまで横方向に浸出してくる。本発明の主要意図は このようにしてモルタル導入の第１段階において、たとえば液圧孔を通って穴あ け工具区域にその大部分若しくは全部を注入し、また第２段階においてはモルタ ル懸濁液が本体部材面の横孔を通って、ドリルヘッドの隣接区域で始まり、ねじ 山部に至るまで接続して流れるという事実に基づいている。この方法で、ロック アンカーの周囲岩石に対する条件にあった均一の接着層ができる。本体部材の中 に配置された管の出口開口部もそのように配置され、また場所的に必要な大きさ にしなければならない。それは、管から流出するモルタル懸濁液を、主として液 圧孔に流れるよう向けることが液圧孔の役目である。この方法で、管中の液圧媒 体は通常ロッドで行った場合に起きるのと同様に、ドリルヘッド区域にある液圧 孔を主として通って流出し、それによって冷却効果が発揮され、また同時に、穴 あけ工程中にできるドリル微粉が除去され、本体部材外部への流出が確実になる 。

特許請求の範囲第６項の特徴は本体部材の後尾部分がどんな場合でも密閉される ような有利な構造から成っている。

特許請求の範囲第７項の特徴は凝固モルタルの導入工程終了後管が実際問題とし てモルタルの本体部材から逃散を妨げる逆止め弁のように機能する利点を有する 。

この目的のために、管は一般に金ＩｉＫ製でもできるが、相当プラスチック材料 製ででも可能である。

特許請求の範囲第９項の特徴は実際問題として特に有利であることがわかった。

特許請求の範囲第１０項の特徴によれば、穴あけ中は、試錐孔から流出するドリ ル微粉の載った懸濁液のある搬送作用がロッドの全表面を通して起こる。特に、 大型粒子が懸濁液に保持されている場合はこの方法では閉塞の形態が反対になる 。好ましくは丸形になっているねし山もまたロックアンカーとして本発明の物品 の使用中に硬化セメントモルタルと、フッドとの間の接着作用の改善を確実にす る。いずれの場合にも、管状本体部材に基づくロッドの強さに関してはたとえば 転造などのように本質的に非切削法によりつくられた比較的粗目のねじ山を使用 することにある。

特許請求の範囲第１１項及び第１２項の特徴は、穴あけ工程中、本体部材表面に あけられた横孔がドリル微粉で詰まることがない利点をもたらすことである。

本発明を図示した実施態様について以下に説明する。

第１図は本発明によるフックアンカーの一部縦断側面図、第２図は第１図の矢印 ■に相当するロックアンカーの平面図、第３図は第１図の矢印■によるロックア ンカーのドリルヘッドの側面図、第４図は本発明によるロックアンカーの別の実 施態様の軸線方向断面図、第５図は第４図の■−■に沿う半径方向の”断面図で ある。

第１図において、ドリルロッドを符号１で示し、その一端にドリルヘッド２を配 置している。ドリルヘッド２はドリルロッド１に溶接されている。

ドリルロッド１は全本体の外側全部にほぼ丸形のねじ山３を備え、ねじ山３はド リルロッド１の管状本体部材から、好ましくは非切削形成法、すなわち転造また は展伸によって形成されている。

ドリルロッド１内には中心軸線方向孔４が通っており、軸孔４はドリルヘッド２ に設けた同様の軸線方向に通る液圧孔５と連絡している。軸孔４の好ましい内径 は少なくとも１５　ｍ　ｍである。ドリルロッド１は、一般にドリルヘッド２に 隣接する区域に長手方向軸線に対し垂直に延伸する横孔６をその外周に備え、横 孔６の軸線は軸内孔４の内側間隙から延伸してドリルヘッド２がらの方向におけ る横断面に対し直角に走行している。横孔６はドリルロッド１の外周全体にわた って均一に分配されているので、ドリルロッドの前述した前方区域の近くにある このような区域は、ドリルヘッド２から始まり、好ましくは最大２０ｃｍの長さ にまで延伸している。液圧孔５と同様に横孔６はその全ての流量横断面の合計が 、軸孔４の流量横断面とほぼ一致する寸法にさせである。

丸ねじ山３はドリルロッド１のドリルハンマーまたは他の駆動装置に連結させる ために周知の方法で作用し、図示されていないが、スリーブを介在させることに よりロッドの全長にわたって丸ねじ山３に相当するねじ山を外部に備えた延長ド リルロッドを使用して延長することが可能である。

第２図及び第３図に拡大して示したドリルヘッド２は、プレート状本体部材７か ら成り、該本体部材７は図示した実施態様においてはほぼ正方形の形状を有し、 その側面にアーチ形状部８を備えている。これらのアーチ形状部８は、その最深 部が丸ねじ山３を囲む外周に接触するような寸法にしである。この構造の重要性 を以下に説明する。

本体部材７は試錐孔の底部に面する側の外面に、星形に並べたプリズムの様な突 起９を支持し、該突起９の縁部１０は正方形の本体部材７の角隅部の方向に延伸 し、穴あけ工程に必要な刃先を形成している。これらの突起９は本体部材７の横 側端縁の周りに間隔をとって配置され、ドリルヘッドを溶接しである位置から小 さい間隙をとって終る。この方法で決められた刃先は前面区域だけでなく周囲区 域にも効果的である。刃先１０の末端は、本体部材の中心区域で斜面１１になっ ており、斜面１１は油圧孔５の排出口に向う方向に傾斜している。

ドリルヘッド２、特に本体部材７の、矢印１２の方向に延びる軸線方向寸法をで きるだけ短くしである。

第１図乃至第３図に関連して説明された装置は、フッドとして同時に使用するフ ックアンカーを形成する。その実際の取扱を以下簡単に説明する。

本装置を先ずロッドとして使用し、換言すれば、ｉ動装置を丸ねじ山３に結合し 、それによって穴あけ中に、液圧流体が液圧孔５を通ってポンピングされる。液 圧孔５から流出してくる液流を介して、ドリルヘッド２の区域で形成されるドア ノル微粉が除去されたうえ、ロッド１の外側に運搬されて穿孔から通過する。ロ ッド１より大きい外径を有するドリルヘッド２にアーチ形状部８を備えであるの で、発生したドリル微粉をドリルヘッド２の後方区域で容易に排出できる。十分 な流動性を得るため、ドリル微粉を含むこの懸濁液はさらに、ドリルヘッド２の 小さい軸線方向長さを横切る必要がある。液圧孔５と共に、横孔６の上述の横断 面寸法数りによって、液圧材料の十分な流動性も確実になる。横孔６の軸がはっ きり後方に、つまりドリルヘッドから後方に向いているので、油圧材料の流れは ドリル微粉の試錐孔開口に向う方面への移動を助ける。ロッド１の全長にわたっ て延びる丸ねじ山３によって、ドリル微粉の前進作用も与えられ、それにより、 特に大型粒子が十分除去されるので、閉塞の形成は起こらない。

試錐孔の長さ次第で、それぞれ前外側長にわたって丸ねし山を同様に備える数個 のロッ′ドを結合できる。穴あけ完了後、セメントモルタルを軸線孔４を通して 注入するが、それは、その前面区域つまり、ドリルヘッド２に隣接して配置した 周囲の孔を通って主として流入し、それによって試錐孔に、その底部から始まっ てその出口までロッド１の外側を通るモルタルの「後退流」が充満するようにな り、それによって、ドリルへレド２の後尾表面にすなわち、試錐孔に面して発生 するモルタル圧のため、同時にロックアンカーは試錐孔中に保持される。従って 、モルタルは、この方法で凝固する試錐孔壁区域に存在する岩石の中空間隙に流 入する。丸ねじ山３により周知の方法で、一方この発明によるロックアンカーと 、他方凝固モルタルとの間の接着層が改善される。

別の実施態様のドリルロッドを第４図の１３で示し、その一端にドリルヘッド１ ４を配置する。ドリルヘッド１４をロッド１３に溶接または、ねじ止め又は直接 圧着できる。

ドリルヘッド１４から離れたロッド１３の端の外側に、粗目九九ねじ山１５を備 え、それにより周知の方法で、ハンマーまたは他の駆動装置をロッド１３と結合 できる。

前記丸ねじ山１５を通って、図示されていないスリーブを介在させて、さらにロ ッド１３を延長の目的で接続できる。

ドリルヘッド１４に周知の方法で、圧媒液の供給に役立つ中心内孔１６を備えさ せる。内孔１６は、ドリルヘッド１４の内部から漏斗形広がり１７を通ってロッ ド１３に通ずる。

符号１８で示したクランプ部材を、たとえばねじ山を切ってロッド１３に挿入す る。たとえば金属製のクランプ部材１８はロッド１３内の内部間隙に同軸で延び る管２０の固定に役立ち、その出口開口部をドリルヘッド１４の漏斗の様な広が り区域１７に配置する。管２０は硬質プラスチック製でもよいが、金属製でもよ く、ロッド　・１３の内側横断面面積の約四分の−乃至二分の−を占めるような 大きさにする。管２０をクランプ部材１８に密封するように挿入し、それによっ てクランプ部材１８とロッド１３の内壁との間を、同様密封方法で接合できるよ うにする。管２０の開横断面ば内孔１６のそれよりも小さい。

符号２１で示したロッド１３の壁体にあけた横孔の軸線は、ある角度をなしてド リルヘッド１４からロッドの軸線に延伸している。即ち、横孔２１がロッド１３ の後尾端に延びる。しかも、ロッド１３の横断面における横孔２１の軸線を半径 方向に対しある角度をなして傾斜するように、すなわち回転方向と反対方向にな るよう配置する。

最後に述べた特性を第５図で説明しであるが、その中で、２つの横孔２１の軸線 の投射を２２と２３（第４図）で、また工程中におけるロッド１３の回転方向を 示す。

第４図及び第５図で説明する装置はドリルヘッドと同時にコックアンカーとを備 えるロッドを示している。その実際の取扱を次に簡単に説明する。

装置を先ずロッドとして使用し、換言すれば、丸ねじ山１５によって、ハンマー または他の駆動装置をそれに結合し、それによって、穴あけ中、圧媒液を中心管 ２０を介してポンプで注入するが、中心管２０はそこで発生したドリル微粉（岩 石塵）をドリルヘッド１４にある内腔を通して集塵し、それを試錐孔出口からロ ッド１３の外側に排出する。ドリルヘッド１４域にある管２０の口を、高圧で流 出する圧媒液を直接ドリルヘッドを通して押し出すように配置するので、内部間 隙１９には、極めてわずかしか残らない。油媒液のこの注入は、一方において内 孔１６からの管２０の出口を狭めることと、他方において、管２０と内孔１６の 既述横断面寸法を狭めることによって達成される。半径方向および軸方向の両平 面における横孔２１の上述角配向のため、これは、ドリル微粉が穴あけ工程中横 孔２１で凝固化することを防ぎ、また必要の場合には、前記内部間隙１９に押し 込められる。

必要の場合、その中で数個のロッドを丸ねじ山１５と相当スリーブを用いて互い に結合させる試錐孔を準備後、上述駆動装置またはハンマーを丸ねじ山からその 回転方向を逆転させて分離させてから、相当結合部材でねし止めした後、凝固モ ルタル懸濁液を管２０を高圧をかけて通しロッド１３に注入する。この懸濁液は 、管２０から広がり区域１７に流入して、ドリルヘッド１４の内孔１６を通って 周囲岩石間隙に浸入し、そこで完全に凝固する。この充填工程が完了して、実質 的昇圧をドリルヘッド域に発生させると直ぐ、懸濁液は、反対方向に流れて管２ ０を囲む輪状内部間隙１９に流入し、そのあと、軸線方向に見られる第一の横孔 、換言すればドリルヘッド１４に最も近い横孔２１から始めてその他の横孔２１ を通って流れる。懸濁液が内部間隙を後方に流れるこの方法での次の期間に、ロ ッド１３を囲む岩石間隙の全部を連続的に充填し、それによってロッドを、前述 の懸濁液の中にその長さの全部にわたって最終的に、確実に埋め込むようにする 。懸濁液をさらに供給したあと、管２゜が弾性材料、たとえばプラスチック材料 製の時、これは逆止め弁として作用し、それによって懸濁液の後ろ方向の流れが 防げる。ここで試錐孔から突出してくる丸ねじ山１５をそこで、岩石に対し、図 示されていないがアンカープレートと、ねじ込みナツトとで、モルタルの凝固後 固定できる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも一端にねじ山部を、他端にドリルヘッド〔２，１４，２５）を有 し、またそれに横孔（６，２１）を備えさせた管状本体部材から成り、横孔（６ ）をドリルヘッド（２）の隣接区域にだけ配置することと、ドリルヘッド（２） に周知の方法で軸線方向の液圧孔（５）を備えさせることを特徴とするロックア ンカー。 ２）ドリルヘッド（２，２５）を、軸方向に短いプレートの様な構成部品として 、好ましくは本体部材に関連し脱着不自在に形成し、また試錐孔の底部に面する その側面に刃先（１０）又は突起（２８）などを備えさせることを特徴とする特 許請求の範囲第１項記載のロックアンカー。 ３）ドリルヘッド（２）に、液圧孔（５）から流出する圧媒体の流動性を改善す る円周構成部（８）を具備させることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の ロックアンカー。 ４）全横孔（６）の全横断面が、少なくとも管状本体部材の内側横断面に一致す ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいづれか１項に記載のロ ックアンカー。 ５）少なくとも一端にねじ山部を、他端にドリルヘッド（２，１４，２５）を有 し、またそれに横孔（６，２１）を備えさせた管状本体部材から成り、本体部材 内にその内側壁体からある間隔をとって管（２０）を配置し、その出口開口部を ドリルヘッド（１４）の軸線方向の液圧孔（１６）の前面に小間隔をとって配置 し、管（２０）を本体部材と密封するように結合させることを特徴とするロック アンカー。 ６）管（２０）を管状本体部材の一端に密封するように挿入させたクランプ部材 （１８）によって密封するように保持することを特徴とする特許請求の範囲第５ 項記載のロックアンカー。 ７）管（２０）を好ましくは、弾性材料すなわちプラスチック材料製であること を特徴とする特許請求の範囲第５項記載のロックアンカー。 ８）管（２０）の流横断面を液圧孔（１６）の流横断面よりも小さくすることを 特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第７項のいずれか１項に記載のロックアン カー。 ９）管（２０）の全横断面の大きさが、本体部材の内側間隙（１９）の全横断面 の約２５％乃至５０％であることを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第８項 のいずれか１項に記載のロックアンカー。 １０）本体部材のその全長にわたり外側に相対的に粗目のねじ山、詳細には丸ね じ（３，１５）を具備させることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項 のいずれか１項に記載のロックアンカー。 １１）本体部材の表面にあり、軸方向断面に見られる横孔（６，１２）は本体部 材の軸線に対しある角度をなして通り、そして、内側から外側にドリルヘッド（ ２，１４，２５）の回転方向に対し反対方向に内側から外側に延びることを特徴 とする特許請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１項に記載のロックアンカ ー。