(57)【要約】【目的】異形管管端部にスリーブを圧入して、管端とスリーブを溶接接合して鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止を行う際、封止を容易且つ確実に行える管端封止構造を提供する。【構成】異形管１両端部に押圧金具３を使用してスリーブ２を圧入するに際に、押圧金具３として、スリーブ内径寸法から板厚の４倍の寸法を差し引いた寸法の外径を有する円筒形状部５と円錐形状部４が一体に組み合わされた形状のものを使用し、スリーブ２の圧入と異形管１両端部の内面変形を行い、管端側から平坦部９を形成して異形管内面同士を密着させるとともに、異形管外面をスリーブ内面に密着させた後、スリーブと異形管管端部を端部で互いに溶接接合８して、気密性の高い鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止構造を得る。【選択図】　　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロックボルト用異形管の両端外面に密着して被せられたスリーブと、内面が管端側から平坦部を形成して互いに密接した異形管端部とが、端部で互いに溶接密封されていることを特徴とする鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止構造。
【請求項２】
異形管がＺｎ系めっき鋼管である請求項１に記載の鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止構造。
【請求項３】
異形管両端部に押圧金具を使用してスリーブを圧入する際に、押圧金具として、スリーブ内径寸法から板厚の４倍の寸法を差し引いた寸法の外径を有する円筒形状部と円錐形状部が一体に組み合わされた形状のものを使用し、スリーブの圧入と異形管両端部の内面変形を行い、管端側から平坦部を形成して異形管内面同士を密着させるとともに、異形管外面をスリーブ内面に密着させた後、スリーブと異形管管端部を端部で互いに溶接接合することを特徴とする鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止方法。
【請求項４】
異形管がＺｎ系めっき鋼管である請求項３に記載の鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内部に流体を圧入し、流体圧で管体を半径方向に膨張させることによって岩盤に設けた孔内に管体を充満させ、岩盤を補強するための鋼管膨張型ロックボルトの異形管管端部封止構造およびその封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
異形管管端部の封止は、断面凹状の窪みを設けたロックボルト用異形管の両端部に、一端を完全に封止し、他端に封止と流体流入口を設けるためのスリーブを圧入し、スリーブを圧入した異形管端部の内側に円錐形状を有する押圧金型を押し込んで管内面同士を密接させた後、管端端部および管端とスリーブを溶接により接合することで行っている。
すなわち、図１に示すような断面形状の異形管１に、円筒状のスリーブ２を圧入し、しかもロックボルトを構成する異形管１端部の内面同士を当接させるために、図２に示すように両端から押圧金型３を押し付けている。
【０００３】
両端から押し付ける押圧金型３として、図３に示すような先端に円錐形状部４を有するものが使用されている。図４（ａ）に示すように、円筒状のスリーブ２を圧入し、しかもロックボルトを構成する異形管１端部の内面を変形させるために押圧金型３を押し付けると、ロックボルト異形管の端部とスリーブの位置関係は図４（ｂ）のように、異形管の管端内面が互いに当接されるとともに、管端外面はスリーブ内面に密着される。なお、図中６は、異形管１の管端とスリーブ２との間に溶接継手部を確保するためのスペーサーである。
【０００４】
その後、異形管１の管端端部および管端とスリーブ２を溶接により接合しようとすると、図４（ｃ）に見られるように、異形管の内面端部に溶け落ち欠陥７が発生し易い。溶け落ちないまでも、溶接継手部面積が小さくなり、圧力体としてのロックボルトの耐圧は低くなり易い。なお、８は異形管端部とスリーブの間の溶接部である。
特に、ロックボルト用異形管として、耐久性向上の観点から耐食性に優れるめっき鋼管を用いようとすると、溶接の際のめっき蒸気によりピンホールやブローホール等の溶接欠陥を生じ易くなる。その対策として、溶接時の溶融金属を増大させる必要があるが、溶接の熱量を高くすると、ロックボルト用異形管内側の加工変形当接部分に、溶接熱で溶け落ち欠陥７が生じ、ロックボルトとしての機密性がなくなり易くなる。
溶け落ち欠陥の発生を抑制するためには、溶接条件を厳密に設定する必要があり、結果的に作業性低下の要因となっている。
【０００５】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、ロックボルト用の異形管管端部の溶接継手部形状を調整することにより、異形管管端部にスリーブを圧入して、管端とスリーブを溶接接合して鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止を行う際、封止を容易且つ確実に行う管端封止方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止構造は、その目的を達成するため、ロックボルト用異形管の両端外面に密着して被せられたスリーブと、内面が管端側から平坦部を形成して互いに密接した異形管端部とが、端部で互いに溶接密封されていることを特徴とする。
その封止構造は、異形管両端部に押圧金具を使用してスリーブを圧入する際に、押圧金具として、スリーブ内径寸法から板厚の４倍の寸法を差し引いた寸法の外径を有する円筒形状部と円錐形状部が一体に組み合わされた形状のものを使用し、スリーブの圧入と異形管両端部の内面変形を行い、管端側から平坦部を形成して異形管内面同士を密着させるとともに、異形管外面をスリーブ内面に密着させた後、スリーブと異形管管端部を端部で互いに溶接接合することを特徴とする。
異形管としては、Ｚｎ，Ｚｎ−Ａｌ系，Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系などのＺｎ系めっき鋼管からなるものが好ましい。
【０００７】
【実施の態様】
本発明者等は、管端内面が互いに当接された異形管端部と、異形管外面に密着させたスリーブの端部との溶接接合を確実に行わせるための方法について、鋭意検討を行った。
その過程で、膨張用凹部を形成した異形管の凹部内面を通常湾曲部に当接させ、当接部を含めてスリーブ端部と溶接接合する際、膨張用凹部の異形管内面先端溶接継手部が線接触的になっているため（図４ｂ参照）に、線接触的になっている部分から内側に入った空間部位が溶け落ち易く（図４ｃ参照）、結果的にロックボルトの気密性に欠けることに繋がることを確認した。
【０００８】
そこで、膨張用凹部を設けた異形管の内面同士の接触を線接触的なものから面接触的なものに変更し、溶接継手部を広く確保することで内面同士の接触部での溶け落ちを抑制し、気密性を確保することができた。
すなわち、円筒状のスリーブ２を圧入してロックボルトを構成する異形管１端部の内面を変形させるために押圧金型３を押し付ける際に、押圧金具３として、図５に示すような、円筒形状部５と円錐形状部４が一体に組み合わされた形状のものを使用すると、円筒形状部５の作用により異形管１の内面が管端側から平坦部を形成して互いに密着される。
【０００９】
図６を用いて詳しく説明する。円筒形状部５と円錐形状部４が一体に組み合わされた形状の押圧金具３の円筒形状部５外径寸法が、スリーブ２の内径寸法から板厚の４倍の寸法を差し引いた寸法であると、異形管１の管端から押し込まれた際に、異形管１の膨張用凹部の内面が通常湾曲部の内面に端部側から平坦部９を形成して密着されることになる（６図ａ）。押圧金具３を抜いた後も、異形管１の内面同士が、平坦部９を形成して密着しているとともに、異形管１の外面はスリーブ２の内面に密着されている（６図ｂ）。この状態で、異形管１同士および異形管１管端とスリーブ２を溶接接合すると、異形管１同士は平坦部９を形成して互いに密着しており、異形管１端部はスリーブ２内面に密着しているので、溶け落ちる空間がなく、溶接の熱量を高くしてもロックボルト用異形管の凹部側が溶け落ちることはない。異形管の内面当接部面積が大きくなり、また異形管の内面当接部とスリーブを含めた領域に溶接部８が確実に形成されるので、気密性を確保できるばかりでなく、耐圧圧力が大きくなった封止構造になっている。
【００１０】
平坦部９の形成により溶け落ちを抑制することができるので、溶融金属の盛りを多くすることができる。このため、ロックボルト素材としてめっき鋼管を使用しても、ピンホールやブローホール等のめっき蒸気に起因した欠陥が溶接部表面にまで到達し難く、溶接欠陥の防止が可能となって、流体圧で管体を半径方向に膨張させる際の水漏れ防止が確実に行える。
なお、上記平坦部の長さは、ロックボルトを構成する鋼管の強度、ロックボルトの管径や長さにより適宜設定することができる。
【００１１】
【実施例】
両面が亜鉛めっきされた板厚２ｍｍのロックボルト用異形管の管端の圧力水注入側に外径４１．３ｍｍ，内径３３．０ｍｍ，長さ７０ｍｍからなる４００Ｎ級の市販引き抜き鋼管製のスリーブを約５ｍｍほど仮圧入した。異形管の他端封止側には、同材質，外径３８．１ｍｍ，内径３３．０ｍｍ，長さ７０ｍｍのスリーブを同じく約５ｍｍほど仮圧入した。
スリーブを仮圧入した膨張用凹部を有する亜鉛めっき製ロックボルト用異形管の両端に、先端角度４５度の円錐形状部と、高さが約７．５ｍｍで外径が２４．３ｍｍの円筒形状部を組み合わせた押圧金具を挿入し、押圧金型を挿入したまま油圧シリンダーで両端を圧下した。その際、ロックボルト用異形管の管端をスリーブの端から７．５ｍｍほど内側の位置にするため、金型にスリーブ径と同じ径で厚み７．５ｍｍのスペーサーを取り付けた。
所定の位置まで圧入した後、金型を引抜いた。その結果、ロックボルト用異形管の凹部内面がスリーブ側内面に約７．５ｍｍ密着し、異形管外面がスリーブ内面に密着した圧入体が得られた。この圧入体の異形管端部とスリーブとの間を溶接で接合したところ、溶け落ちがなく、ピンホールおよびブローホール等の溶接欠陥の全くないロックボルトが得られた。
【００１２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止方法においては、押圧金具として、スリーブ内径寸法から板厚の４倍の寸法を差し引いた寸法の外径を有する円筒形状部と円錐形状部が一体に組み合わされた形状のものを使用しているので、異形管内面が互いに平坦部を形成して接合され、また異形管とスリーブとが強固に結合されている。このため、鋼管膨張型ロックボルトを膨張させるための水圧適用範囲を広く採ることができ、鋼管膨張型ロックボルトの加圧・膨張作業を効率良く、安全に行うことができる。
また、鋼管膨張型ロックボルト素材としてめっき鋼管を使用しても、溶け落ちを抑制することができるので、溶接を確実に行うことができ、加圧・膨張作業の安全性もさらに良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】異形管管端にスリーブを圧入した状態を説明する断面図
【図２】異形管管端にスリーブを圧入する工程を説明する図
【図３】従来の押圧金型形状を説明する図
【図４】従来の管端封止工程を説明する図
【図５】本発明で使用する押圧金型形状を説明する図
【図６】本発明の管端封止工程を説明する図
【符号の説明】
１：異形管　　　２．スリーブ　　　３：押圧金具　　　４：円錐形状部　　　５：円筒形状部　　　６：スペーサー　　　７：溶け落ち欠陥　　　８：溶接部９：平坦部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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