JP2004124459A - パイプ式ロックボルト - Google Patents

Abstract

【課題】パイプ式ロックボルトに定着材を挿入して空洞がないようにでき、かつ、所要の剪断強度を確保できるようにする。
【解決手段】パイプ材を断面方向に押し潰し且つ丸めて２つの内部空間で外部空間を挟むようにして断面積の縮小を図っておき、施工時、内部空間に圧液を注入して膨張させるパイプ式ロックボルトである。かかるパイプ式ロックボルトにおいて、▲１▼丸め成形後、パイプ材の軸方向両端部をスリーブにより拘束し、▲２▼該パイプ材における口元側から少なくとも口元スリーブより奥に位置する領域までの押し潰し且つ丸め加工を、パイプ材の断面が非対称形となるように行うと共に、２個の内部空間の一方の断面積が他方より大となり且つスリーブ内に位置する外部空間より大となるようにし、▲３▼口元スリーブに前記内部空間と軸方向に連通する注入用流路を設ける。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパイプ式ロックボルトに係わり、特に、所謂膨張鋼管型ロックボルトと呼称されるタイプのパイプ式ロックボルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
山岳等のトンネル工事で一般的なナトム工法（ＮＡＴＭ工法）では、地山を掘削したあと（必要な場合は壁をセメントで固めた後）、壁から岩盤内部へ垂直に多数のロックボルトを打ち込み、セメント系或いは樹脂系等の所定の定着材で定着させたり、パイプ式ロックボルト内に圧液を注入して膨張拡径させたりして、トンネルの内壁近くの地盤を強固にするとともに岩盤内部の地盤で支持することで内壁周辺の崩落を防ぐようにしている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
図８は従来のパイプ式ロックボルトの製法説明図、図９はパイプ式ロックボルトの断面図である。まず、鋼管等のパイプ６１を断面方向に押し潰して凹部６０を形成し、この凹部を挟んで両脇を丸めることにより断面積の縮小を図ると共に二重管６２を作る（図８の（１）〜（３））。そして、二重管６２の口元側端部である左側端部に膨張拘束用の円筒状スリーブ６３を嵌め、又、二重管６２の先端部にも拘束用のスリーブ６５を嵌め、それぞれの端面を溶接する（図８の（４）、（５））。また、スリーブ６３の側面所定箇所から中心方向へ二重管６２の内部空間６２ａ（図９参照）まで貫通する小孔を穿設し、圧液（圧水等）の注入孔６４とする（図８の（５））。以上により、パイプ式ロックボルト６７が完成する。
【０００４】
図１０はパイプ式ロックボルト６７の使用方法を示す説明図である。
予め、トンネルの内壁６８から垂直に地山６９の内部に向けてボアホール７０を穿孔しておき（図１０の（１））、パイプ式ロックボルト６７をボアホール７０に挿入する。挿入時にボアホールが自立しなければ、図１０の（２）に示すロックボルト打設用アダプタ８１を用いる。すなわち、ロックボルト打設用アダプタ８１をスリーブ６３に被せ、図示しない打ち込み機に結合し、該打ち込み機を稼働し、ベアリングプレート８３を嵌め込んだパイプ式ロックボルト６７をボアホール７０に打設する
【０００５】
ついで、ロックボルト打設用アダプタ８１を外し、替わってスリーブ６３に圧液注入用アダプタ８２を所定箇所まで嵌める（図１７の（３）参照）。すなわち、パイプ式ロックボルト６７の手元側端部に圧液注入用アダプタ８２を嵌め、スリーブ６３に形成した注入孔６４と圧液注入用アダプタ８２の注入穴８２ａを連通し、注入孔８２ａの入口から高圧水等の圧液を注入する（図１０の（３））。これにより、パイプ（鋼管）は元の径に復元するよう膨張し、直ちに、周囲の地山を圧密し、その地山がロックボルト内方に収縮し、これによりロックボルトが定着される（図１０（４））。
【０００６】
図１１は従来のパイプ式ロックボルト６７の施工断面図であり、（１）はボアホール７０へパイプ式ロックボルトを挿入した状態、（２）は二重管６２の内部空間６２ａ，　６２ｂに圧液を注入し、二重管６２を膨張させた状態、（３）は膨張完了後、圧液を抜いた状態であり、圧液を抜くと周囲の岩盤が内方に収縮し、これによりロックボルトが定着される。この結果、直ちにトンネルの内壁近くの地盤を強固にするとともに岩盤内部の地盤を支持することで内壁周辺の崩落を防ぐことができる。
【特許文献１】
特公平２−５２０号公報（第２カラム第２０行￣第３カラム第４４行、図１〜図５）
【特許文献２】
特表平１０−５０３８１５号公報（第２頁（特許請求の範囲）、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパイプ式ロックボルトでは、パイプの膨張に用いた圧液はロックボルト定着後に取り除かれ、結果として、ロックボルト内部が空洞状態となっている。このため、空洞状態が生成されるのを回避しなければならないという要求に対応することが出来ない問題がある。即ち、施工状況、対象地山によっては、この種のボルトが将来腐食し（錆び）て、地盤中にボルトの内部空間分の空洞が発生し、その分地山が弛むことが懸念されたり、或いは、内部が空洞状であるパイプ材にさらなる剪断強度が求められる場合がある。
【０００８】
しかし、従来のこの種パイプ式ロックボルトは、パイプの膨張復元によって施工後直ちに地山に摩擦定着されること、定着材等の注入を行わずに強度を発現することを前提としている。このため、従来のパイプ式ロックボルトは、内部に高圧水等の圧液しか注入できない構造になっている。即ち、圧液注入用の小孔は極めて小さくここから孔奥まで定着材を注入することは不可能（エアが抜けないので定着材が奥まで入っていかない）であり、また、施工構造的にロックボルト打設後に注入パイプを挿入することが出来なかった。
以上から本発明の目的は、パイプ式ロックボルトに定着材を挿入して空洞がないようにでき、かつ、所要の剪断強度を確保できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パイプ材を断面方向に押し潰し且つ丸めて２つの内部空間で外部空間を挟むようにして断面積の縮小を図っておき、施工時、内部空間に圧液を注入して膨張させるパイプ式ロックボルトである。かかるパイプ式ロックボルトにおいて、▲１▼丸め成形後のパイプ材の軸方向両端部をスリーブにより拘束し、▲２▼該パイプ材における口元側から少なくとも口元のスリーブより奥に位置する領域までの押し潰し且つ丸め加工を、パイプ材の断面が非対称形となるように行うと共に、２個の内部空間の一方の断面積が他方より大となり且つスリーブ内に位置する外部空間より大となるようにし、▲３▼前記口元のスリーブに前記内部空間と軸方向に連通する注入用流路を設ける。本発明のパイプ式ロックボルトによれば、注入用流路→口元スリーブ側の内部空間→本体部の内部空間を介して十分な太さの注入管を先端スリーブ近傍まで挿入し、該注入管を介して、モルタル等の充填材をロックボルト本体内に注入することが出来る。この結果、注入された充填材は孔奥から本体の内部空間を順に充填し、それにつれて内部空間にあったエアは口元から順次排出され、注入充填作業を円滑に行うことができる。
なお、第１内部空間と第２内部空間は、パイプ材の加工によって便宜上２つの部分に形成された元来１つの空間であり、該２つの内部空間とは何等かの部材により隔絶されていることを指すものではない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（Ａ）本発明のパイプ式ロックボルト
図１は本発明のパイプ式ロックボルトの全体の斜視図、図２はパイプ式ロックボルトを軸方向に切断したときの口元側の部分断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
本発明のパイプ式ロックボルトロックボルトの本体１１は、パイプ状の管材（パイプ材）を押し潰し且つ丸めて管材の全長に渡って二重管状に加工成形し、しかる後、口元近傍の所定長さ（口元スリーブ１２より若干長く）を断面非対称形となるよう「よせ加工」して形成されている（図２、図３参照）。
【００１１】
本体１１の軸方向両端部にはそれぞれ、口元スリーブ１２と先端スリーブ１３が溶接等の手段により一体になる形で嵌め込まれている。本体１１の管材はその先端側において、内部空間が閉塞する形となるよう溶接されており（不図示）、ここに嵌めこまれた先端スリーブ１３には施工時に必要に応じて円錐状のコーン１４が取り付けられる。一方、本体１１の管材の口元側は、第１、第２内部空間１１ａ，１１ｂ（図２参照）が軸方向に開放された形となるよう溶接ＷＬＤ１されている。
口元スリーブ１２は円筒状に形成されて管材を拘束している拘束部１２ａ（図２右側部分）と、軸方向に貫通する孔を有し施工時に注水用のアダプタがねじ込まれるねじ部ＴＨＲを有するジョイント部１２ｂ（図２左側部分）を、溶接ＷＬＤ２により一体に接続して構成されている。ジョイント部１２ｂには口元側の第１、第２内部空間１１ａ，１１ｂに連通するように孔１２ｃが形成されている。図示しない注水用アダプタ→ジョイント部１２ｂに形成した孔１２ｃ→第１内部空間１１ａにより定着材注入用の流路１５が形成される。
【００１２】
パイプ式ロックボルトの本体１１は、パイプ状の管材を断面方向に押し潰し且つ丸めた状態（膨張前）において、外形が３６ｍｍ程度、長さが２乃至３ｍ、管材の肉厚が２乃至３ｍｍである。また、パイプ式ロックボルトの本体１１の口元近傍のみを「よせ加工」によって、内部空間１１ａ，１１ｂが断面方向に非対称形となるよう形成され、口元近傍以外では内部空間１１ａ，１１ｂは断面方向に対称形となるよう形成されている。すなわち、ロックボルトの長さ方向中間部においては、本体１１に形成される第１内部空間１１ａと第２内部空間１１ｂは、図４に示すように対称形となっているが、口元端部近傍においては、図３に示すように第１内部空間１１ａが第２内部空間１１ｂより大となり、且つ第１内部空間１１ａ，１１ｂにより挟まれた外部空間１７より大となるように非対称形に形成されている。そして、この本体口元部の非対称形は図２より明らかなように少なくとも口元スリーブ１２よりさらに軸方向奥にまで延長する形で形成されている。これにより、第１内部空間１１ａの口元部分は内径Ｌ１＝φ１６〜φ１８ｍｍ程度に拡径された状態で口元スリーブ１２に拘束されている。
【００１３】
（Ｂ）パイプ式ロックボルトの製造方法
図５、図６はパイプ式ロックボルトの製造方法の説明図である。
本発明のパイプ式ロックボルトを製造するには、従来例と同様に、まず、パイプ状の管材（パイプ材）を断面方向に押し潰し且つ丸めた状態（二重管状）に加工する（図５の（１））。図５の（１）の左側図は軸方向に沿って切断したときの一部断面図、右側図は断側面図である。
ついで、口元近傍の所定長さ（口元スリーブより若干長く）を断面非対称形となるよう「よせ加工」する（図５の（２））。ここに口元スリーブ１２の拘束部１２ａを嵌め込んで管材の端部の溶接ＷＬＤ１をたっぷり肉盛りする形で行う（図６の（３））。図６の（３）において右側図は軸方向に沿って切断したときの一部断面図、左側図は側面図である。
【００１４】
しかる後、口元スリーブ１２のジョイント部１２ｂを溶接ＷＬＤ２する形で一体化する。すると、口元スリーブ１２には軸方向に貫通する孔１２ｃが開いているので、管材の内部空間１１ａ，１１ｂと軸方向に連通する注入用流路が、パイプ式ロックボルトの本体部１１を膨張させるための注水路を兼ねる形で確保される。
【００１５】
（Ｃ）本発明のロックボルトの施工例
図７は本発明のロックボルトの施工法の説明図である。
まず、本発明のパイプ式ロックボルトを打設する地山２１にボアホール２２を削孔する（図７（１））。ついで、ロックボルト打設用アダプタ３１を口元スリーブ１２に被せ、図示しない打ち込み機に結合し、該打ち込み機を稼働し、ベアリングプレート３２を嵌め込んだパイプ式ロックボルト１０をボアホール２１に打設する（図７（２））。
【００１６】
ついで、ロックボルト打設用アダプタ３１を外し、替わって口元スリーブ１２のジョイント部１２ｂに圧液注入用アダプタを装着し（不図示）、樹脂製ホース等からなる注入管３３を注入用流路１５（図２参照）を介してロックボルト先端まで挿入する（図７（３））。第１内部空間１１ａの口元部分は拡径されているため容易に、粘性のある充填材の注入も可能な十分な太さの注入管３３をロックボルト先端まで挿通することができる。
この状態で、注入管３３を介して、モルタル等の充填材をロックボルト本体内に注入する。このとき、注入管３３は注入用流路を介してロックボルト全長に渡って内部空間に単に挿入されているだけであるため、注入された充填材は孔奥から本体の内部空間を順に充填し、それにつれて内部空間にあったエアは口元から順次排出され、注入充填作業は円滑に行われる。尚、注入管３３は充填材を注入しながら順に抜いて行くが、必ずしも抜く必要はない。
【００１７】
【発明の効果】
以上本発明によれば、注入用流路を介してパイプ式ロックボルトの奥まで十分な太さの注入管を挿入した形での充填材注入が可能となるため、必要に応じて、ロックボルト内部への適切かつ確実な充填材の注入が可能となり、これを行うことによって、パイプ式ロックボルトの剪断強度を増すことが可能となる。
また、将来万が一ロックボルトが腐食しても本体内部には充填材があるので、水が入り込んだり、地山中に空洞が出来てその分地山が弛む等の事態が起こる懸念をなくすことができる。
又、本発明のパイプ式ロックボルトによれば、定着材を用いて地山に定着するタイプのロックボルトのように定着材の強度発現を待つ必要がなく、施工後、直ちに地山に定着してロックボルトとしての支保効果を発揮するというメリットを有しながら、必要に応じて内部への充填材注入による強度及び耐久性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパイプ式ロックボルトの全体の斜視図である。
【図２】パイプ式ロックボルトを軸方向に切断したときの口元側の部分断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】パイプ式ロックボルトの製造方法の説明図（その１）である。
【図６】パイプ式ロックボルトの製造方法の説明図（その２）である。
【図７】本発明のロックボルトの施工法説明図である。
【図８】従来のパイプ式ロックボルトの製法説明図である。
【図９】従来のパイプ式ロックボルトの断面図である。
【図１０】従来のパイプ式ロックボルトの使用方法を示す説明図である。
【図１１】従来のパイプ式ロックボルト６７の施工断面図である。
【符号の説明】
１１　パイプ式ロックボルトロックボルトの本体
１１ａ　第１内部空間
１１ｂ　第２内部空間
１２　口元スリーブ
１２ａ　拘束部
１２ｂ　ジョイント部
１５　定着材注入用の流路
１７　外部空間

Claims (1)

1. パイプ材を断面方向に押し潰し且つ丸めて２つの内部空間で外部空間を挟むようにして断面積の縮小を図っておき、施工時、内部空間に圧液を注入して膨張させるパイプ式ロックボルトにおいて、
   丸め成形後の前記パイプ材の軸方向両端部をスリーブにより拘束し、
   前記パイプ材における口元側から少なくとも口元のスリーブより奥に位置する領域までの押し潰し且つ丸め加工を、パイプ材の断面が非対称形となるように行うと共に２個の内部空間の一方の断面積が他方より大となり且つスリーブ内に位置する外部空間より大となるようにし、
   前記口元のスリーブに前記内部空間と軸方向に連通する注入用流路を設けた、
   パイプ式ロックボルト。

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