JP2002081300A - 山岳トンネルのロックボルト定着方法とそのための止水パッキング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地盤に穿孔したボアホールからセメントモルタ
ルのみならず、その含有水分や湧水も流出しないように
保つ。 【解決手段】坑内壁面（１１）から地盤（Ａ）に向かっ
て穿孔したボアホール（１３）の口径（Ｓ）よりも大き
な外径（Ｄ３）（Ｘ）と、ロックボルト（１４）の外径
（Ｄ１）よりも小さな口径（Ｓ１）を有する円筒型又は
正多角盤型の伸縮変形可能な止水パッキング（１６）
を、ロックボルト（１４）へ予じめ通し込みセットした
状態のもとで、そのロックボルト（１４）をボアホール
（１３）内のセメントモルタル（１５）へ打込み定着さ
せて、そのボアホール（１３）の入口部を止水パッキン
グ（１６）により止水状態に密封する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は山岳トンネルのロッ
クボルト定着方法と、そのための止水パッキングに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】山岳トンネル工法（通称：ＮＡＴＭ）に
より掘削した坑内壁面から地盤へ、その吹付けコンクリ
ートと相俟って地盤の補強用となるロックボルトを打込
み定着させる方法として、特開平７−２５９４９９号が
提案されており、これが本発明に最も近似する公知技術
であると考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公知発
明に採用されているロックフィルター（１０）は、合成
樹脂チューブのボルト挿通部（１１）とその外周面に一
体化された円筒状スポンジなどのフィルター本体（１
２）とから成る組立品であるため、この種の多量に必要
となる部材として、未だ量産効果を最大限に発揮させる
ことができない。

【０００４】又、ボルト挿通部（１１）の口径がロック
ボルト（１）における定着部（１ａ）の外径とほぼ同一
の２５ｍｍと記載されているけれども、その合成樹脂チ
ューブは直径方向に沿う伸縮性を発揮しないため、ボア
ホール（２）の開口端部（２ａ）へ先に押し込んだロッ
クフィルター（１０）のフィルター本体（１２）が、自
由に振れ動き変形しやすいこととも相俟って、その後ロ
ックボルト（１）の定着部（１ａ）を合成樹脂チューブ
のボルト挿通孔（１１）へ、円滑にすばやく通し込むこ
とが困難であり、その作業性に劣る。

【０００５】その通し込みの容易化を図るために、上記
ボルト挿通部（１１）の口径をロックボルト（１）にお
ける定着部（１ａ）の外径に比し、少しでも大きく寸法
化すると、その伸縮性を有さない合成樹脂チューブはロ
ックボルト（１）の定着部（１ａ）と密着しない結果、
その相互間隙を通じて、ボアホール（２）からモルタル
（３）の含有水分や湧水が流出することとなる。

【０００６】更に、上記ロックフィルター（１０）のフ
ィルター本体（１２）は円筒状スポンジや不織布、紙、
繊維束などの圧縮変形可能な透水性材料から成るため、
ロックボルト（１）の定着材として予じめセメントとの
正規な混合比率に調製されたモルタル（３）の水分まで
も、そのフィルター本体（１２）を通じて流出すること
となり、体積を減少したモルタル（３）の骨材粒子だけ
が、圧縮状態のフィルター本体（１２）により受け止め
られて、そのボアホール（２）の開口端部（２ａ）へ集
中的に堆積する。

【０００７】そして、上記モルタル（３）が硬化するま
での間、ボアホール（２）内に増加した湧水は、その堆
積したモルタル（３）の骨材粒子により堰止められるた
め、ロックボルト（１）における定着部（１ａ）の先端
側では実質上水分のみとなり、その結果ロックボルト
（１）を一定長さの全体に亘る均等・強固に定着させる
ことができず、このことは坑内壁面の特に天井面におい
て顕著となる。

【０００８】つまり、上記公知発明には「フィルター本
体（１２）を構成するスポンジは無数の連続気泡（１２
ａ）による毛細管現象によって顕著な透水性を有する一
方、モルタル粒子の通過を有効に遮断するため、ボアホ
ール（２）内の地下水の湧水によってモルタル（３）の
水分が増大すると、フィルター本体（１２）からは増加
した水分だけが排出され、モルタル（３）の流出は防止
される。」と説明されているが、その増加した水分だけ
好都合に排出して、モルタル（３）の含水量を一定に保
持することは事実上不可能である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような諸問
題の改良を企図しており、そのための構成上山岳トンネ
ルの坑内壁面から地盤に向かって穿孔したボアホール内
へ、セメントモルタルを注入充填した後、その硬化前の
セメントモルタルへロックボルトを打込み定着させる方
法において、

【００１０】上記ボアホールの口径よりも大きな外径と
ロックボルトの外径よりも小さな口径を有する円筒型又
は正多角盤型の伸縮変形可能な止水パッキングを、上記
ロックボルトへ予じめ通し込みセットした状態のもと
で、そのロックボルトを上記ボアホール内のセメントモ
ルタルへ打込み、そのボアホールの入口部を上記止水パ
ッキングによってセメントモルタルのみならず、その含
有の水分やボアホール内の湧水も流出不能に密封するこ
とを特徴とし、

【００１１】又、上記ロックボルト定着方法に用いる止
水パッキングとして、伸縮変形可能な独立気泡構造のゴ
ムスポンジから、一辺がボアホールの口径よりも大きな
正方形の角盤状に造形され、しかもその中心部にロック
ボルトの外径よりも小さな口径の通し込み孔を貫通形成
することにより、そのロックボルトへ脱落不能に通し込
みセットできるように定めたことを特徴とするものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明を具体
的に説明すると、図１は本発明による山岳トンネルの施
工状態を示す全体概略断面図、図２はその一部を抽出し
て示す拡大断面図である。

【００１３】その両図において、（１１）は地盤（Ａ）
に掘削工事されたアーチ型の坑内壁面、（１２）はその
坑内壁面（１１）への吹付けコンクリートであり、例え
ば約１５０ｍｍの一定厚みを有する。（１３）はその吹
付けコンクリート（１２）から地盤（Ａ）に向かって、
ほぼ直角に一定深さ（Ｇ）だけ穿孔されたボアホールで
あり、ロックボルト（１４）の太さよりもかなり大きな
円形の口径（Ｓ）（例えば約４５ｍｍ）を有し、その内
部にはロックボルト（１４）の定着材となるセメントモ
ルタル（１５）が注入充填される。

【００１４】上記ロックボルト（１４）は図３に示すよ
うな一定長さ（Ｌ）（例えば約３ｍ〜４ｍ）の異形棒鋼
から成り、そのセメントモルタル（１５）と喰い付き一
体化する異形鉄筋部（１４ａ）の外径（Ｄ１）が例えば
約２６ｍｍ、その異形鉄筋部（１４ａ）の基端側に連続
する雄ネジ部（１４ｂ）の外径（Ｄ２）が例えば約２４
ｍｍとして、各々一定に寸法化されている。

【００１５】但し、そのロックボルト（１４）としては
図２と対応する図４から示唆されるように、上記異形鉄
筋部（１４ａ）に代るねじり部（１４'a) の付与された
ねじり棒鋼から成るそれを採用することもある。

【００１６】何れにしてもロックボルト（１４）は、そ
の雄ネジ部（１４ｂ）から突出する角型凸子（１４ｃ）
へ、図外の対応的なアダプターソケットが嵌合され、打
込み用エヤーハンマーなどの自動機械力によって、上記
ボアホール（１３）内のセメントモルタル（１５）へ圧
入埋設状態に打込まれることとなる。

【００１７】（１６）はそのボアホール（１３）の入口
部を密封する止水パッキングであって、上記セメントモ
ルタル（１５）が硬化するまでの間に、そのボアホール
（１３）から流出することを防止する。

【００１８】この止水パッキング（１６）は硬度：約２
５度、引張強さ：約５Ｋgf/cm²以上、伸び：約１５０％
以上、見掛け密度：約０．１９０g/cm³ 、圧縮永久歪：
約３０％以下、耐熱収縮率：約１．５％以下、吸水率：
約５％以下、２５％圧縮荷重：約６３１〜９５０gf/cm²
の諸物性を有するＣＲ（クロロプレンゴム）系のゴムス
ポンジから成り、図５、６のようなボアホール（１３）
の口径（Ｓ）よりも大きい円筒型（例えば外径（Ｄ３）
が約５０ｍｍ、厚み（Ｔ）が約２５ｍｍ）、又は望まし
くは図７、８のような正方形の角盤状（例えば一辺
（Ｘ）が約５０ｍｍ、厚み（Ｔ）が約２５ｍｍ）やその
他の正多角盤型に造形されており、しかもその伸縮変形
作用と独立気泡構造での止水作用によって、上記セメン
トモルタル（１５）の含有水分や湧水をも封止できよう
になっている。

【００１９】特に、正方形の角盤状をなす止水パッキン
グ（１６）によれば、この種の多量に必要な部材として
の量産効果を最大限に期待できるほか、その角隅部（１
６ａ）が円形なボアホール（１３）の開口縁部へ確実に
係止した関係状態のもとで、後述の大型ワッシャを介し
て固定ナットにより押さえ込まれることとなるため、密
封効果の安定性をますます昂め得る利点がある。

【００２０】（１７）は上記止水パッキング（１６）の
中心部に貫通形成されたロックボルト（１４）への通し
込み孔であって、その円形な口径（Ｓ１）が上記ロック
ボルト（１４）における異形鉄筋部（１４ａ）又はねじ
り部（１４'a) の外径（Ｄ１）よりも小さく、例えば約
２３ｍｍの一定に寸法化されており、これによってロッ
クボルト（１４）の異形鉄筋部（１４ａ）又はねじり部
（１４'a) へ通し込まれた止水パッキング（１６）が、
その異形鉄筋部（１４ａ）又はねじり部（１４'a) との
弾力的な密着状態を保ち、その相互間隙からも上記セメ
ントモルタル（１５）の含有水分や湧水が流出しないよ
うになっている。

【００２１】本発明のロックボルト定着方法を実行する
に当っては、予じめロックボルト（１４）における異形
鉄筋部（１４ａ）又はねじり部（１４'a) の基端位置付
近へ、図９のように上記止水パッキング（１６）を通し
込みセットしておく。その準備状態では止水パッキング
（１６）の内周面が、ロックボルト（１４）の外周面へ
弾力的に喰い付き密着しているため、その不慮な位置ズ
レや脱落を生じるおそれはない。

【００２２】そして、ボアホール（１３）へセメントモ
ルタル（１５）を注入充填した後に、上記ロックボルト
（１４）をボアホール（１３）内のセメントモルタル
（１５）へ打込み、その付属の止水パッキング（１６）
によってボアホール（１３）の入口部を目詰め状態に密
封し、そのボアホール（１３）から露出するロックボル
ト（１４）の雄ネジ部（１４ｂ）へ、引続き図１０、１
１のような止水パッキング（１６）よりも大きい角型や
円盤型のワッシャ（１８）を介して、固定ナット（１
９）を締結一体化し、上記セメントモルタル（１５）の
硬化を待てば良い。

【００２３】そうすれば、上記止水パッキング（１６）
は独立気泡性のゴムスポンジから、予じめボアホール
（１３）の口径（Ｓ）よりも大きく造形されているた
め、その外周面が圧縮変形に伴なう復元弾撥力により、
ボアホール（１３）における入口部の内周面へ確実に密
着一体化すると同時に、その止水パッキング（１６）の
内周面も圧縮変形の復元弾撥力によって、ロックボルト
（１４）の外周面へますます強く喰い付き密着すること
になる。

【００２４】殊更、上記止水パッキング（１６）が正方
形の角盤状やその他の正多角盤型として造形されている
場合、その角隅部（１６ａ）がボアホール（１３）の開
口縁部へ確実に係止し、そのボアホール（１３）内へ完
全には沈没しない位置決めストッパーとして働くことと
なり、その状態において固定ナット（１９）の締付け力
を受けた大型のワッシャ（１８）により押さえ込まれる
のである。

【００２５】その結果、ボアホール（１３）からセメン
トモルタル（１５）は勿論のこと、その含有の水分やボ
アホール（１３）内の湧水も、上記止水パッキング（１
６）の止水作用によって完全に密封され、これらの流出
するおそれがない。

【００２６】このような状態のもとで、セメントモルタ
ル（１５）が硬化するため、上記ロックボルト（１４）
はその異形鉄筋部（１４ａ）又はねじり部（１４'a) に
おける基端側から先端側までの全体長さ分に亘って、均
等・強固に定着されることになり、山岳トンネルの補強
効果を達成する。

【００２７】尚、上記セメントモルタル（１５）の硬化
後には図２、４から明白な通り、その吹付けコンクリー
ト（１２）から露出状態にある上記ロックボルト（１
４）の雄ネジ部（１４ｂ）や、そのワッシャ（１８）並
びに固定ナット（１９）の全体が、二次コンクリート
（２０）によって覆工化粧されることとなる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明では山岳トンネル
の坑内壁面（１１）から地盤（Ａ）に向かって穿孔した
ボアホール（１３）内へ、セメントモルタル（１５）を
注入充填した後、その硬化前のセメントモルタル（１
５）へロックボルト（１４）を打込み定着させる方法に
おいて、

【００２９】上記ボアホール（１３）の口径（Ｓ）より
も大きな外径（Ｄ３）（Ｘ）とロックボルト（１４）の
外径（Ｄ１）よりも小さな口径（Ｓ１）を有する円筒型
又は正多角盤型の伸縮変形可能な止水パッキング（１
６）を、上記ロックボルト（１４）へ予じめ通し込みセ
ットした状態のもとで、そのロックボルト（１４）を上
記ボアホール（１３）内のセメントモルタル（１５）へ
打込み、そのボアホール（１３）の入口部を上記止水パ
ッキング（１６）によってセメントモルタル（１５）の
みならず、その含有の水分やボアホール（１３）内の湧
水も流出不能に密封するようになっているため、冒頭に
述べた従来技術の諸問題を悉く改良できる効果がある。

【００３０】即ち、本発明の上記構成によれば、ロック
ボルト（１４）の外径（Ｄ１）よりも小さな口径（Ｓ
１）の円筒型又は正多角盤型に造形された伸縮変形可能
な止水パッキング（１６）を、予じめロックボルト（１
４）へ通し込みセットした状態のもとで、そのロックボ
ルト（１４）をボアホール（１３）内のセメントモルタ
ル（１５）へ打込むようになっているため、その止水パ
ッキング（１６）がロックボルト（１４）へ脱落不能に
喰い付き密着していることとも相俟って、上記ロックボ
ルト（１４）の打込み定着作業を容易にすばやく行なう
ことができ、その作業能率の向上に役立つ。

【００３１】又、上記止水パッキング（１６）の外径
（Ｄ３）（Ｘ）はボアホール（１３）の口径（Ｓ）より
も大きく寸法化されており、これが付属するロックボル
ト（１４）をボアホール（１３）内のセメントモルタル
（１５）へ打込んだ時には、その止水パッキング（１
６）の外周面が圧縮変形に伴なう復元弾撥力によって、
ボアホール（１３）における入口部の内周面へ確実に密
着一体化する一方、上記止水パッキング（１６）の内周
面も同じく圧縮変形の復元弾撥力により、ロックボルト
（１４）の外周面へますます強く喰い付き密着すること
になる。

【００３２】その結果、ボアホール（１３）内からセメ
ントモルタル（１５）の骨材粒子は勿論のこと、その含
有の水分やボアホール（１３）内の湧水をも流出のおそ
れなく完全な止水状態に保つことができ、上記ロックボ
ルト（１４）を一定長さの全体に亘る均等・強固に定着
させ得る効果がある。

【００３３】更に、上記止水パッキング（１６）は円筒
型又は正多角盤型に造形された単品であるため、ボアホ
ール（１３）の密封上多量に使用される必要部材とし
て、その量産効果を最大限に発揮させることもできる。

【００３４】特に、その止水パッキング（１６）として
請求項２に記載の構成を採用するならば、上記量産効果
を更に一層向上できるばかりでなく、その正方形の角隅
部（１６ａ）がボアホール（１３）の開口縁部へ確実に
安定良く係止し、そのボアホール（１３）内の内部へ完
全には沈没しない位置決めストッパーとして機能するこ
とになる結果、上記ボアホール（１３）の入口部を止水
状態に密封する効果がますます昂まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による山岳トンネルの施工状態を示す全
体概略断面図である。

【図２】図１の一部を抽出して示す拡大断面図である。

【図３】ロックボルトを示す側面図である。

【図４】別なロックボルトを示す図２に対応する施工状
態の断面図である。

【図５】円筒型の止水パッキングを示す正面図である。

【図６】図５の６−６線断面図である。

【図７】正多角盤型（正方形の角盤状）の止水パッキン
グを示す正面図である。

【図８】図７の８−８線断面図である。

【図９】止水パッキングが通し込みセットされたロック
ボルトと、セメントモルタルが充填されたボアホールと
の対応関係を示す作業過程説明図である。

【図１０】図９に続くロックボルトの打込み完了状態を
示す説明図である。

【図１１】図１０の１１−１１線に沿う拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

（１１）・坑内壁面 （１３）・ボアホール （１４）・ロックボルト （１５）・セメントモルタル （１６）・止水パッキング （Ａ）・地盤 （Ｄ１）・外径 （Ｄ３）・外径 （Ｓ）・口径 （Ｓ１）・口径 （Ｘ）・一辺（外径）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500389623 株式会社ガーネット 大阪府岸和田市磯上町６丁目８番１号 (72)発明者 山田 正人 大阪府東大阪市吉松２−６−18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】山岳トンネルの坑内壁面（１１）から地盤
   （Ａ）に向かって穿孔したボアホール（１３）内へ、セ
   メントモルタル（１５）を注入充填した後、その硬化前
   のセメントモルタル（１５）へロックボルト（１４）を
   打込み定着させる方法において、 上記ボアホール（１３）の口径（Ｓ）よりも大きな外径
   （Ｄ３）（Ｘ）とロックボルト（１４）の外径（Ｄ１）
   よりも小さな口径（Ｓ１）を有する円筒型又は正多角盤
   型の伸縮変形可能な止水パッキング（１６）を、上記ロ
   ックボルト（１４）へ予じめ通し込みセットした状態の
   もとで、そのロックボルト（１４）を上記ボアホール
   （１３）内のセメントモルタル（１５）へ打込み、その
   ボアホール（１３）の入口部を上記止水パッキング（１
   ６）によってセメントモルタル（１５）のみならず、そ
   の含有の水分やボアホール（１３）内の湧水も流出不能
   に密封することを特徴とする山岳トンネルのロックボル
   ト定着方法。
2. 【請求項２】伸縮変形可能な独立気泡構造のゴムスポン
   ジから、一辺（Ｘ）がボアホール（１３）の口径（Ｓ）
   よりも大きな正方形の角盤状に造形され、しかもその中
   心部にロックボルト（１４）の外径（Ｄ１）よりも小さ
   な口径（Ｓ１）の通し込み孔（１７）を貫通形成するこ
   とにより、そのロックボルト（１４）へ脱落不能に通し
   込みセットできるように定めたことを特徴とする山岳ト
   ンネルのロックボルト定着用止水パッキング。