JP2012224998A - アンカーピン - Google Patents

Abstract

【課題】岩盤又は岩塊からなる対象物に穿設した埋設穴に挿通させた挿入部を、グラウトによって固定するアンカーピンにおいて、より短い埋設穴であっても十分な引抜き抵抗が得られるとともに、グラウトの剥離も防止できるアンカーピンを提供する。
【解決手段】岩盤又は岩塊からなる対象物に穿設された埋設穴１１に挿入可能なようにアンカーピン軸方向に沿って直線状に延びる棒状の挿入部と、該挿入部の埋設穴１１への挿入時に対象物から露出して取付具３が取付けられる取付部１２とを一体的に形成し、埋設穴１１へのグラウト２０注入によって前記対象物に固定されるアンカーピンであって、アンカーピン軸方向挿入側に向かって径を次第に拡大させる係止面１６ａを挿入部の挿入端から中途部に至る範囲に形成した。
【選択図】図５

Description

岩盤又は岩塊からなる対象物に固定されるアンカーピンに関する。

岩盤又は岩塊からなる対象物に穿設された埋設穴に挿入可能なようにアンカーピン軸方向に沿って直線状に延びる棒状の挿入部と、該挿入部の埋設穴への挿入時に対象物から露出して取付具が取付けられる取付部とを一体的に形成し、埋設穴へのグラウト注入によって前記対象物に固定される特許文献１記載のアンカーピンが公知となっている。

特開２０１１−１２５３９号公報

上記文献のアンカーピンでは、グラウトの一種である凝固剤が埋設穴に充填され、該グラウトは挿入部における凹凸が形成された周面に付着し、これによって、アンカーピンは埋設穴に強固に固定される。
しかし、アンカーピンの引抜き方向に作用する引張力がグラウトの定着箇所、特に埋設穴の開放側である表層部分に作用し、この引張力が作用した部分のグラウトの剥離が促進され、剥離した箇所からアンカーピンの腐食が進展し易くなるという問題があった。

本発明は、岩盤又は岩塊からなる対象物に穿設した埋設穴に挿通させた挿入部を、グラウトによって固定するアンカーピンにおいて、より短い埋設穴であっても十分な引抜き抵抗が得られるとともに、グラウトの剥離も防止できるアンカーピンを提供することを課題としている。

本発明は上記課題を解決するため、第１に、岩盤１０又は岩塊５からなる対象物に穿設された埋設穴１１に挿入可能なようにアンカーピン軸方向に沿って直線状に延びる棒状の挿入部１３と、該挿入部１３の埋設穴１１への挿入時に対象物から露出して取付具３が取付けられる取付部１２とを一体的に形成し、埋設穴１１へのグラウト２０注入によって前記対象物に固定されるアンカーピンであって、アンカーピン軸方向挿入側に向かって径を次第に拡大させる係止面１６ａを挿入部１３の挿入端から中途部に至る範囲に形成したことを特徴としている。

第２に、挿入部１３の少なくとも一部の周面に、グラウト２０の付着を防止する付着防止面１３ａを形成したことを特徴としている。

第３に、挿入部１３の周面に樹脂塗料を塗布することにより、前記付着防止面１３ａを形成したことを特徴としている。

第４に、前記挿入部１３において、係止面１６ａ以外の面が形成される中間部１４の軸方向の長さを、埋設穴（１１）の直径の２倍以上に設定したことを特徴としている。

第５に、前記係止面１６ａを、アンカーピン軸方向に対して３〜５度傾斜させたことを特徴としている。

本発明の上記構成によれば、前記埋設穴から露出した取付部側からアンカーピンの引抜き方向に生じる引張力が、アンカーピン軸方向に対して傾斜した係止面によって、アンカーピン軸方向に対して交差する方向に作用し、この結果、係止面がグラウト側に押圧されるため、安定した引抜き抵抗を確保につつ、グラウトのアンカーピンからの剥離を効率的に防止できるという効果がある。

また、挿入部の挿入端から中途部に至る範囲に係止面を形成し、挿入部の周面に、グラウトの付着を防止する付着防止面を形成すれば、アンカーピンに生じる引張力が、アンカーピン引抜き方向の引張力を効率的に係止面に作用させ、グラウトの剥離防止の効果を高めることが可能になる。

なお、挿入部の周面に樹脂塗料を塗布することにより、前記付着防止面を形成すれば、挿入部の周面に付着防止面を容易に形成できる。

また、前記挿入部において、係止面以外の面が形成される中間部の軸方向の長さを、埋設穴の直径の２倍以上に設定すれば、グラウトの剥離をより効率的に防止可能になる。

また、前記係止面を、アンカーピン軸方向に対して所定角度傾斜させることにより、アンカーピンの引抜き方向の引張力に対して、最適な抗力を、係止面に作用させることができる。

本発明を適用したアンカーピンを備えた落石防止装置の構成を示す側面図である。 本発明を適用したアンカーピンを備えた落石防止装置の構成を示す正面図である。 落石防止装置の使用例を示す要部斜視図である。 アンカーピンを示した側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、アンカーピンの設置態様を示した概略図である。 別実施例における落石防止装置の概要を示す側面図である。 本実施例及び各比較例の埋設深さを示した図である。 各アンカーピンの埋設深さと剥離深度の関係を示したグラフである。

図１及び図２は、それぞれ本発明を適用したアンカーピンを備えた落石防止装置の構成を示す側面図及び正面図であり、図３は、落石防止装置の要部拡大斜視図である。落石防止装置は、露出した或いは表層に位置する岩盤１０に挿入固定される棒状のアンカーピン１と、該岩盤１０側に固定されたアンカーピン１の下方にあって法面等に位置する一又は複数の岩石（岩塊）５に挿入固定される棒状のアンカーピン１と、該岩石５に固定された複数のアンカーピン１に取付けられたワイヤネット（保持ネット）２とを備えている。

ワイヤネット２は、法面上に位置する一又は複数の岩石５を一体的に覆って保持するように構成されており、該岩石５を保持したワイヤネット２は、岩盤１０に挿入固定されたアンカーピン１に取付けられた取付具であるワイヤロープ（帯状体）３に、直接又は間接的に取付支持され、これによって法面等からの落石を効率的に防止できる。

ワイヤネット２の構成を詳述すると、該ワイヤネット２は、岩石に固定されたアンカーピン１に取付けられた取付具である複数のワイヤロープ３と、各ワイヤロープ３の両端部を連結してリング状に形成するスリーブ状の連結体４と、リング状に形成されたワイヤロープ４である環状体９を連結する連結具６とから構成されており、該連結具６を用いて複数の環状体９を網状に連結している。

前記連結具６は、環状体９を係合する一対の鉤型部７と、該環状体９が挿通される開口部を開閉する開閉ボルト８とを備え、隣接した２つの環状体９を一対の鉤型部７にそれぞれ係合させた状態で開閉ボルト８により開口部を閉じることによって、複数の環状体９を容易に連結することができる（図３参照）。

当該構成より、ワイヤネット２は、前記連結具６を用いて環状体９同士を連結することによって、対象とする岩石５の大きさに合わせて、任意の大きさに形成することができるため、汎用性及び利便性が高い。さらに、該ワイヤネット２は、ワイヤロープ３と連結体４と連結具６との組合せにより形成されるため、構成部品の種類が少なく、低コストで構成される。

また、法面の岩盤側から岩石５を吊下げるようにして支持する構成のため、岩盤１０の法面下方側にある軟弱地盤１５等に下部側が埋まって不安定になっている岩石５が滑落するのを防止できる（図１及び図２参照）。

次に、図４及び図５に基づき、前記アンカーピンについて説明する。
図４は、アンカーピンを示した側面図であり、図５（Ａ）及び（Ｂ）は、アンカーピンの設置態様を示した図である。前記アンカーピン１は、岩盤１０又は岩石５側である対象物側に穿設された埋設穴１１へ挿入されるとともに、該埋設穴１１へグラウト２０が注入されることによって前記対象物に固定されるものである。詳細について以下説明する。

前記アンカーピン１は、ワイヤロープ３を連結するためのシャックル（取付部）１２と、埋設穴１１に挿入される棒状の挿入部１３とが設けられ、該挿入部１３は、一端側がシャックル１２側から延設された円柱状の中間部１４と、該中間部１４の他端側から挿入端側へ向けて挿入部１３の径を次第に（テーパ状に）拡大させる係止部１６とから構成されている。

前記シャックル１２は、アンカーピン１の挿入端側と反対の端部側に設けられ、前記ワイヤロープ３（環状体９）と係合するＵ字型の係合溝１７が凹設されている。このとき、シャックル１２には、アンカーピン１の軸方向に沿ったボルト孔１８が穿設されており、該ボルト孔１８に抜け防止用ボルト１９を締めることにより、前記係合溝１７の開口部を閉じて、ワイヤロープ３が係合溝１７から抜けないように構成されている。

前記挿入部１３の周面は、摩擦が少なくなるように表面が滑らからに形成されるとともに、該周面にグラウト２０との固着を阻害するための樹脂塗料（図示しない）を塗布することによりシース面１３ａ（付着防止面）が形成されている。これにより、埋設穴１１に挿入部１３全体が挿入されて、グラウト２０注入によって対象物５，１０側にアンカーピンが固定された場合においても、前記シース面１３ａとグラウト２０との境界には付着力が生じ難い。

上記により樹脂塗料が塗布されている前記係止部１６の周面は、前記中間部１４の下端側から、前記挿入部１３の下端に向って径が広くなる円錐状に形成されており、アンカーピン１の軸方向に対して傾いた係止面１６ａが形成されている。この係止面１６ａは、正面視でアンカーピン１の軸方向に対して３〜５度傾斜させるが、特に、係止面１６ａの勾配を７．５／１００（約４．３度の傾斜角）に形成することが望ましい。

また、前記中間部１４の軸方向の長さは、岩盤１０又は岩石５側の埋設穴１１に挿入された際に、前記中間部１４が埋設されるアンカーピン１軸方向の埋設深さ（中間部埋設深さＸ）が、埋設穴１１の直径の２倍以上となるように構成されている（図５（Ｂ）参照）。

なお、図４に示す例においては、アンカーピン１の太さは、直径が、３．６ｃｍの埋設穴１１に挿入可能となるように形成されており、軸方向の長さは、挿入部１３全体が２３ｃｍであって、このうち、中間部１４が１３ｃｍ，係止部１６が１０ｃｍに形成されている。

当該構成により、岩盤５及び岩石１０側に固定されたアンカーピン１の引抜き方向の引張力Ｐは、前記係止面１６ａに対して垂直に作用する楔力Ｗとして作用することにより、前記係止面１６ａは埋設穴１１内の周壁方向のグラウト２０側に押圧されるため、これに対するグラウト２０及び対象物５，１０側からの抗力によって、アンカーピン１の安定した引抜き抵抗を確保することができる（図５（Ｂ）参照）。これにより、前記引張力Ｐに抵抗する力が、挿入部１３の周面とグラウト２０との付着力に作用することを防ぐことができるため、グラウト２０のアンカーピンからの剥離、特に埋設穴１１の開口部付近からのグラウト２０及び周辺岩盤の剥離を効率的に防止することができる。

このとき、前記係止面１６ａが、正面視でアンカーピン１の軸方向に対して約３度より傾斜が小さい場合は、引張力Ｐ以上の力が楔力Ｗとして埋設穴１１内周面側のグラウト２０側に作用し、これに伴う内部側の変形によって抜け易い状態となり、約５度より傾斜が大きい場合は、引張力Ｐに対してアンカーピン１の軸方向に作用する力が大きくなり、埋設穴１１のグラウト２０や対象物５，１０側からの抗力を十分に得ることができず、安定した引抜き抵抗が得られない。特に、係止面１６ａの勾配を７．５／１００（約４．３度）にすると、引張力Ｐに対して適した楔力Ｗを得ることができ、安定した引抜き抵抗を確保できる。

また、前記シース面１３ａとグラウト２０との間には付着力（摩擦力）が発生しないため、引張力Ｐを効率的に前記楔力Ｗとして作用させることができるため、結果として埋設穴１１の開口部付近での剥離作用を抑制できる。なお、より安定した引抜き抵抗が必要な場合には、係止部１６（係止面１６ａ）を長く形成すれば良い。

図５より、上記構成のアンカーピンの施工手段等について説明する。
まず、アンカーピン１を固定する岩盤５又は岩石１０に削岩機等で数十ｃｍ程の埋設穴１１を穿設する。次に、該埋設穴１１の内部にセメント系、ガラス系、合成樹脂等のグラウトを充填する。次に、該埋設穴１１に前記挿入部１３を挿入し、該状態でグラウト２０を固結させることによって、アンカーピン１が対象物５，１０側に固定される。なお、埋設穴１１に挿入部１３を挿入した状態で埋設穴１１にグラウト２０を充填する構成であっても良い。

次に、図６に基づき、本発明の別実施例として、上述の例と異なる点を説明する。
図６は、別実施例における落石防止装置の概要を示す側面図である。図より、別実施例における落石防止装置は、岩石５に固定された複数の前記アンカーピン１に取付けられたワイヤネット２と、該岩石５上方側の軟弱地盤１５の下層にある安定した岩盤１０まで挿通し、固定される深層用アンカーピン２１とを備えている。

前記深層用アンカーピン２１は、前記シャックル１２と、法面表層の軟弱地盤１５から下層側の岩盤１０側まで掘削された掘削穴２２に挿入される棒状の挿入部１３とが設けられ、該挿入部は１３、法面側に露出するシャックル１２側から岩盤１０側までを連結する中間部２４と、挿入部１３の挿入端側であってアンカーピン１の軸方向に複数個（図示する例では２つ）並べて設けられる漏斗型の係止部２６とから構成されている。なお、該深層用アンカーピン２１の施工方法は、上述の行程と略同じである。

当該構成により、法面の軟弱地盤１５に滑落のおそれのある岩石５があり、法面の上方側に露出した又は表層に位置する岩盤が見当たらない場合であっても、前記深層用アンカーピン２１を軟弱地盤１５の下層側にある岩盤１０に固定することによって、前記ワイヤネット２を岩盤１０側に間接的に取付支持し、これによって法面等からの落石を効率的に防止できる。

次に、図７及び図８に基づき、本発明を適用したアンカーピンの埋設効果についての実験について説明する。
図７は、本実施例及び各比較例の埋設深さを示した図であり、図８は、各アンカーピンの埋設深さと剥離深度の関係を示したグラフである。図７より、本実験では、本実施例のアンカーピン（以下、くさび型）の他に、比較例として、従来の表面に凹凸（ねじ切り）のある円柱状のアンカーピン（以下、引張型）と、挿入端側に中間部より径の大きい円柱状の係止部を備えたアンカーピン（以下、圧縮型）とをセメントミルクで形成した定着地盤に固定し、それぞれ引抜き試験を行った。

このとき、引張型の全体及び，圧縮型，くさび型の中間部は、直径６ｍｍの鉄筋を用いており、前記圧縮型の係止部は、直径１３ｍｍ且つ軸方向の長さが２０ｍｍとし、前記くさび型アンカーのテーパ状の係止部は、傾斜面が軸方向に対して６．６度傾斜し且つ軸方向の長さが１３ｍｍに形成されている。なお、埋設穴の直径は１５ｍｍとした。

また、埋設深さは、前記埋設穴に埋設された上記の直径６ｍｍの鉄筋部分の深さとし（図７参照）、各埋設深さを１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で変更してそれぞれ引抜き試験を行い、各アンカーピンが引抜かれた際の、埋設穴１１の開口部からの剥離深度の最大値及び最小値をそれぞれ測定した。

図８より、引張型及び圧縮型のアンカーは、埋設深さが深くなるにつれて剥離深度も深くなる傾向があるが、くさび型のアンカーは、埋設深さを変更しても剥離深度に大きな差異は認められず、いずれの場合も剥離深度が一定の範囲の値となっている。このため、本実施例は、定着地盤の剥離深度がアンカーの埋設深さに関わらず２０〜３０ｍｍの範囲で一定しているため、本実施例のアンカーピンの埋設深さ（中間部埋設深さＸ）を埋設穴１１の直径（１５ｍｍ）の２倍以上とることによって、定着地盤表面の剥離を防ぐことができる。

２ ワイヤネット（保持ネット）
３ ワイヤロープ（取付具）
５ 岩石（岩塊）
９ 環状体
１０ 岩盤
１１ 埋設穴
１２ シャックル（取付部）
１３ 挿入部
１３ａ シース面（付着防止面）
１４ 中間部
１６ａ 係止面
２０ グラウト

Claims (5)

1. 岩盤（１０）又は岩塊（５）からなる対象物に穿設された埋設穴（１１）に挿入可能なようにアンカーピン軸方向に沿って直線状に延びる棒状の挿入部（１３）と、該挿入部（１３）の埋設穴（１１）への挿入時に対象物から露出して取付具（３）が取付けられる取付部（１２）とを一体的に形成し、埋設穴（１１）へのグラウト（２０）注入によって前記対象物に固定されるアンカーピンであって、アンカーピン軸方向挿入側に向かって径を次第に拡大させる係止面（１６ａ）を挿入部（１３）の挿入端から中途部に至る範囲に形成したアンカーピン。
2. 前記挿入部（１３）の周面に、グラウト（２０）の付着を防止する付着防止面（１３ａ）を形成した請求項１記載のアンカーピン。
3. 挿入部（１３）の周面に樹脂塗料を塗布することにより、前記付着防止面（１３ａ）を形成した請求項２記載のアンカーピン。
4. 前記挿入部（１３）において、係止面（１６ａ）以外の面が形成される中間部（１４）の軸方向の長さを、埋設穴（１１）の直径の２倍以上に設定した請求項１乃至３の何れか記載のアンカーピン。
5. 前記係止面（１６ａ）を、アンカーピン軸方向に対して３〜５度傾斜させた請求項１乃至４の何れか記載のアンカーピン。

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