JP2001518998A - 注入装置および注入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 穴（１９）の周囲の割れ目は注入ノズルを通して密封材料（２３）を注入することによって密封されると同時にこの穴（１９）にロックボルト（２０）が固定される。ロックボルト（２０）は、貫通孔と逆止め弁装置を備えた密封スリーブ（１０−１４）を有し、注入後に穴に残される。ロックボルト（２０）は、弁ノズルの貫通穴および逆止め弁装置（１６，２０）を通して挿入される。本発明によれば、逆止め弁の１つの密封素子はロックボルト（２０）で形成され、他の密封素子は、密封ソケット（１６）によって形成される。これは、ロックボルトに対して押されてたわみ、密封する。密封材料（２３）の注入は、ロックボルトと密封スリーブ（１０−１４）との間の空隙（２１）を通り、および密封ソケット（１６）のエラストマー性の変形が起こる間に逆止め弁装置（１６，２０）を通って行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 注入装置および注入方法 例えば、岩石内にトンネルおよび岩石により形成された室をつくるとき、岩石 の割れ目をシールし、水の侵入および地下水の降下を防ぐこと、もし、トンネル または岩石により形成された室が液体を収容したり液体を搬送するために使用さ れる場合には、液体が漏れることを防止することができるようにすることが必要 である。これは、セメントまたは他の密封材料、例えば、高圧のプラスティック を穴に注入することによって密封を実行することが一般的である。 このような注入を実行するためにいくつかの装置が提案されている。１つの例 は、スエーデン特許出願公告明細書第413,929号および米国特許明細書第4,260,2 95号に示されている。これらの刊行物によれば、注入ノズルが用いられ、この注 入ノズルは、実際の注入装置から分離し、注入の後に穴に残すことができるよう になっている。ノズルは、エラストマー性材料のリップシールまたは拡張可能な スリーブを備え、拡張可能なスリーブは、一方で包囲する穴に密封するように押 され、ノズルを固定し、他方で、ノズルと穴の壁との間で注入された材料が逃げ ることなく、注入することができるようにする。したがって、シールまたはスリ ーブは、注入手順中に穴に高圧を維持することができる。 この従来技術の装置は、単に岩石中の割れ目を密封するときによく機能する。 トンネルまたは岩石により形成された室をつくるときには、多くの場合、ロック ボルトを岩石壁に固定する必要がある。例えば、前述した特許明細書による従来 技術の装置を用いて密封手順を行うことによって、岩石内の割れ目を密封するた めに使用される穴に直に隣接するように穴が開けられる。この場合、都合の悪い ことに、水が新しい穴を通って漏れ、新たな注入が必要になることがまれに起こ る。この問題は、トンネルまたは岩石により形成された室の周りの岩石内の水圧 が大きく、岩石が多数の大小の割れ目を有する場合に特に顕著である。このよう な場合に、穴において十分な緊密性が得られるまでロックボルトを挿入する注入 手順を繰り返さなけらばならない。注入材料が乾燥したとき、ロックボルトは、 （例えば、米国特許明細書第4,290,515号によるように）拡張ボルトとして構成 することによって固定するか、または、まずセメント・モルタルを穴に注入し、 それをロックボルトに押し込むことによって固定することができる。後者の手順 は複雑である。なぜならば、多くの場合において、岩石が多数の割れ目を備えた 質の悪いものである場合、ロックボルトは、かなりの長さ、通常、３−４mであ るからである。この困難性は、主に次のような理由において起こる。すなわち、 モルタルをロックボルトに押し込む際に、多量のモルタルを穴の外に押し出すこ となく、モルタルが、挿入されたロックボルトの周りの穴を完全に充填するよう に、穴およびロックボルトの寸法についてセメントモルタルの注入量を注意深く 調整しなければならないからである。 米国特許明細書第4,289,427号によれば、穴に挿入されるケーブルとロックボ ルトとを置き換えることによってこの問題を解決することが試みられた。この目 的のために、ガラスファイバでつくられ、長手方向に延びる１つまたは複数の換 気ダクトを備えた特定のタイプのケーブルが用いられる。このケーブルは、穴へ の挿入中に回転されるとと同時に、穴の開口の周りの領域は、岩石の壁に対して 環状密封ディスクを押すことによって密封される。注入装置は、穴に密封組成分 を高圧で注入するために使用される。密封組成分の挿入は、一方でケーブルを回 転することによって、また、他方で穴の過剰な空気を前記換気ダクトを通して放 出することによって確保される。密封組成分が硬化したのち、固定の目的で岩石 の内側の連続的なコンクリート層の鋳造に関連してケーブルを使用することがで きる。 一般的には、この従来技術は、ケーブルを固定するために使用することができ るが、ロックボルトを固定するためには適していない。さらに、密封リングと隣 接するロック面との間の十分な緊密性を達成するのは困難である。なぜならば、 自然の理由によって、岩石の表面は粗いからである。 したがって、本発明の目的は、密封成分を注入しながら岩石の壁の穴にロック ボルトを固定する方法を提供することである。 本発明のさらに他の目的は、ロックボルトを固定しながら岩石を密封し、密封 組成分を注入することによって岩石形成部分を密封することである。 本発明の他の目的は、岩石形成部分を密封すると同時にロックボルトを固定す ることによって岩石の注入の必要性を最小限にすることである。 本発明によれば、これらおよび他の目的は、独立請求項１および２による方法 および装置によって達成される。従属項は、特に、本発明の好ましい実施の形態 を定義する。 要するに、本発明は穴の周りの割れ目を密封すると同時に、注入ノズルを通し て密封材料を注入することによって穴にロックボルトを固定する方法に関する。 注入ノズルは、貫通穴と逆止め弁装置を備えた密封スリーブを備えており、注入 後に穴に残される。ロックボルトは、弁ノズルの貫通穴を通り、逆止め弁装置を 通り挿入される。本発明によれば、逆止め弁装置の１つの密封部材は、ロックボ ルトでつくられ、その他の密封部材は密封ソケットから形成される。これは、ロ ックボルトに対してたわむことのできる方法で押される。密封材料の注入は、ロ ックボルトと密封スリーブとの間の空隙を通り、また密封ソケットが弾性的に変 形している間、逆止め弁装置を通って実行される。 本発明による方法および装置の実施の形態は、添付図面を参照してさらに詳細 に説明される。 図１は、本発明による注入ノズルの実施形態の長手方向断面図である。 図２は、ロックボルトの固定と同時に注入組成分の注入を行うように穴に使用 されるときの注入ノズルを示す図である。 図３は、本発明による注入ノズルの他の実施の形態を示す図である。 図面に示した本発明の１つの実施の形態は、細長いスリーブ１０を有し、この スリーブ１０は一端外面におねじが形成され、他端に外側を向いたフランジ１１ が固定されるか、フランジ１１が一体的に形成される。エラストマー材料の管部 品の形の密封部品１２はスリーブ１０上をすべる。この密封部品１２は、各端部 にワッシャ１３を有し、このワッシャ１３は、密封部品の端面に固着されること が好ましい。 圧力伝達スリーブ１５は、スリーブ１０とこれにねじ込まれたナット１４の間 に配置される。加硫によってフランジ１１の外側を向いた側へ（図１の左側へ） 密封ソケット１６が固定される。ソケット１６はエラストマー材料でつくられ、 少なくとも１つの部分にスリーブ１０の内径より小さい直径を有する貫通孔１７ を備えている。図示した実施の形態によれば、ソケットの貫通孔１７には、出口 端部の方向に円錐形にテーパがつけられており、この貫通穴孔内に２つの内側を 向いた密封隆起部１８が形成されている。これらの密封隆起部は、断面において 半円形であるが、内側に突出した密封リップとして形成してもよい。この注入装 置を使用するとき、まず岩石の壁に穴１９が開けられる。穴は所望の直径、例え ば、約６４mm、所望の深さ、例えば、３−４mを有し、これは、この実施の形態 において共通である。注入装置のノズルは穴に挿入され、ナット１４がねじ込ま れると、スリーブ１２が長手方向に圧縮されて外側にふくらみ、岩石穴の壁に対 して密封するように押す。ナットの締め付けは従来の方法で、例えば、米国特許 明細書第4,260,295号に示されるように実行することができる。もし、穴が６４m mの直径である場合には、管部品１２の適当な外径は、５７mmである。 ロックボルト１２は、このように穴１９にノズルを固定したのち、ノズルを通 して挿入される。ロックボルト２０の直径はボルトとスリーブとの間に環状空隙 ２１を残すためにスリーブ１０の内径より小さくなければならない。さらに、ソ ケット１６の貫通孔１７は、最小限の直径を有し、この直径は、ソケット１６が ロックボルトの挿入中に拡張し、したがって、ロックボルトに対して密封するよ うに押するようにロックボルトの外径より小さい。ソケット１６がゴム材料でつ くられる場合には、ロックボルトは、２２ｍｍの直径を有し、ソケット１６の最 も狭い部分は、２０ｍｍが適している。もしロックボルト２０が２２ｍｍの直径 を有する場合には、スリーブ１０の適当な内径は、環状空隙２１が５ｍｍの幅を 有するように３２ｍｍである。 ロックボルトを注入ノズルを通して穴に押した後、注入装置２２は、スリーブ １０に接続される。図示した実施形態において、ロックボルトの突出部分は、注 入装置２２に完全に包囲されるが、ロックボルトが装置を貫通し、そこから突出 するようにこの装置を設計することができる。この場合、また、ロックボルトの 突出端の周りにシールを形成しなければならない。 注入装置によって、適当な密封材料２３、例えば、セメントグラウトが注入ノ ズルに押され、密封材料が空隙２１を通って流れ、ソケット１６を出る、ソケッ ト１６は密封材料の圧力の作用で弾性的に拡張する。密封材料２３は、ロックボ ルト２０の周りの穴１９を充填し、ロック穴の壁の大小の割れ目を通して通常で はない方法で流れ、穴および周りのロック壁を通って水が流れることを防止する 。 注入が終了すると、注入装置２２は、スリーブ１０から外される。したがって 、米国特許第US-A-4,260,295号による注入装置による場合のように注入ノズルが 穴に残る。 本発明によって米国特許に使用されたものと異なる逆止め弁を設けることによ って、１つおよび同じ動作でロックボルトの注入および固定を実行することがで きるようになった。本発明によれば、逆止め弁の１つの部品としてロックボルト を使用することができるようになった。他の部品は、密封ソケット１６である。 注入穴の圧力を密封ソケット１６に与えることによって、この圧力は、ロックボ ルトに対して密封するように押され続け、密封成分は、硬化すなわち、固まりな がら、穴から逃げることを防止しながら、穴にとどまる。これは、密封成分が有 機または無機密封材料であるかに基づいているかどうかとは無関係である。好ま しい密封成分は、セメントグラウトであるが、この目的のために液体または半液 体プラスティック材料を使用することができる。 図３は、本発明による注入ノズルの他の実施形態である。図１および図２に実 施形態に対応する部品は、この図面で同じ参照符号を付されている。 図１および図２によるノズルと同様に、この実施の形態による注入ノズルは、 ねじが形成されたスリーブ１０を有する。このスリーブの一端には、他の方法で スリーブにねじ込まれるか、固定されるフランジ２５がある。密封素子１２の一 方の端面は、フランジに対して接触されるか、加硫することによってこのフラン ジに固定されることが好ましい。密封素子の他端において、他の端部フランジ２ ６があり、このフランジ２６は、スリーブ１０に沿って移動可能である。少なく とも１つのロックワッシャ２７がこの端部フランジの外側に接触している。この ロックワッシャは、スリーブのねじ溝に係合し、スリーブの単に一方向にのみワ ッシャが（この場合、図面において左側に向かって）移動することができるよう にする。 密封素子１２が周囲の穴の壁に係合するように拡張するとき、図１及び図２に よる実施の形態と同じ手順で行われる。この差は、ワッシャまたはワッシャ２７ がスリーブ１５およびナット１４と置換することである。 フランジ２５，２６は、傾斜部分２８を有する。これは、密封素子１２に面す る。これは、それに対応して設計されている。この傾斜の理由は、それが拡張す る間密封素子を所定の位置に保持するために好ましいからである。傾斜角度を適 当に構成することによって、加硫によって固定することが好ましい場合でも、加 硫によって端部フランジに密封素子を固定する必要性をなくすことが可能である 。 図１および図２による実施の形態とこの実施の形態との差は、圧力平衡化ダク トが使用できることであり、この圧力平衡化ダクト２９は、密封ソケット１６と フランジ２７を貫通し、スリーブ１０の外側と密封素子１２の内側との間の空隙 ３０を注入ノズルの内側の穴１９の部分に接続する。空隙２１および貫通穴１７ を通る注入中に、したがって注入ノズルの後方の圧力の増加中に、注入材料の液 体材料は接続ダクトを通ってこの空隙３０に送られる。フランジ２５，２６によ って密封素子１２を圧縮するとき、空隙の容積が増加する。その結果、空隙３０ が液体材料で充填される。この液体材料は、非圧縮性であり、したがって、注入 ノズルの穴の壁への固定を改良し、ノズルが穴の入り口開口の方向へ外側に押さ れる危険性を低減する。 したがって、図３の実施の形態は、現在最も好ましいものである。 図３による注入装置の他の部品は、図１および図２による実施形態と同じ方法 で設計される。よって、ロックボルト２０の場合の貫通孔１７は図１および図２ の隆起部１８に対応した内側フランジまたは密封隆起部を有する。図１および図 ２による実施の形態において、密封ソケット１６は加硫によってフランジ１１に 固定される。図３による実施の形態において、ソケット１６は、フランジ２５が スリーブ１０にねじこまれたときスリーブに接続されるように対応する方法でフ ランジ２５に加硫によって固定することができる。 フランジ２５，２６の傾斜面２８は、長手方向に、半径方向にフランジ２５， ２６に対して外側に圧縮されながら、密封素子１２が移送する可能性を低減する 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 貫通孔および逆止め弁装置を備えた密封スリーブ（１０−１４）を有す るとともに注入後に穴に残される注入ノズルによって密封材料の注入が行われる 、前記穴の周りの割れ目を密封すると同時に、前記穴にロックボルト（２０）を 固定する固定方法において、一方で前記穴と前記ロックボルトの間の空隙（２１ ）を残しながら、弁ノズルの貫通孔を通し、他方で、逆止め弁（１６，２０）を 通して、前記ロックボルト（２０）を挿入し、一方の密封素子は前記ロックボル ト（２０）で形成し、他方の密封素子（１６）は前記ロックボルトに対して密封 するような方法でたわむように押され、前記密封材料（２３）の前記穴（１９） への注入は、前記空隙（２１）を通しておよび前記逆止め弁装置（１６，２０） を通して行うことを特徴とする固定方法。 ２． 周囲の穴に向かって拡張可能である密封スリーブ（１０−１４）と逆止 め弁装置（１６，２０）を備えた注入ノズルを有し、注入ノズルは貫通孔を備え 、前記逆止め弁装置（１６，２０）は前記穴に面して前記注入ノズルの端部に配 置されている、密封材料（２３）を前記穴（１９）に注入する注入装置において 、前記逆止め弁装置の密封素子（１６，２０）は、密封ソケット（１６）により 形成され、この密封ソケット（１６）は、前記穴（１９）に面する前記注入ノズ ル端部に配置され、エラストマー材料からつくられ、前記注入ノズルの貫通穴に 接続された貫通穴を有し、前記注入ノズルの前記貫通穴は、前記注入装置ととも に使用されるロックボルト（２０）より大きな直径を有し、前記密封ソケット（ １６）の前記貫通穴（１７）は、前記ロックボルトに対してエラストマー的に押 される前記ロックボルトより小さい直径を備えた１つまたは複数の部分を有し、 前記密封素子（１６，２０）は、ともに前記逆止め弁装置（１６，２０）を構成 することを特徴とする注入装置。 ３． 前記密封ソケット（１６）の貫通孔（１７）は、注入ノズルの貫通孔か ら離れる方向にテーパが形成されることを特徴とする請求項２に記載の注入装置 。 ４． 前記密封ソケット（１６）は、内側に前記ロックボルト（２０）に対し て押される内側に突出する密封隆起部またはリップ（１８）を有することを特徴 とする請求項２または３に記載の注入装置。 ５．穴（１９）に面する密封ソケット（１６）の側面と、前記密封ソケット（ １０−１４）に含まれる密封素子（１２）と前記密封ソケット（１０−１４）に 含まれる貫通スリーブ（１５）との間の空隙（３０）との間に貫通ダクト（２９ ）が伸びていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の注入装置 。