JP2004183224A

JP2004183224A - 摩擦式定着ボルト

Info

Publication number: JP2004183224A
Application number: JP2002348031A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Aoki; 青木智幸; Katsumi Shibata; 柴田勝実
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】確実に摩擦抵抗を確保できる摩擦式定着ボルトを提供すること。
【解決手段】孔内に挿入した中空管に流体を注入することによって中空管を膨張させて孔壁との摩擦を確保する摩擦式定着ボルトであって、前記中空管２の表面に多数の粒状材３を散りばめて付着させたことを特徴とするものである。
粒状材３は、例えば接着剤４を介して前記中空管の表面に付着させることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地山に削孔した孔に定着して地山を補強する摩擦式定着ボルトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルや地下空洞を構築する場合に、地山を補強して変形や崩壊を抑えるために、ロックボルトを打設する方法が従来からおこなわれてきた。
従来から使用されているロックボルトには、鋼棒、ケーブルボルト、膨張型ボルトａなどがある。
ロックボルトとして鉄筋などの鋼棒を使用する場合は、鋼棒と孔壁の付着は孔内に注入したグラウトにより確保する。
また、ケーブルボルトにはＰＣ鋼より線、ガラス繊維強化プラスチック製ボルトなどがあり、施工空間が狭いなどの理由でフレキシビリティが要求される場合や打設後に掘削をおこなう地山に打ち込む場合などに使用される。
【０００３】
また、膨張型ボルトａを使用する場合は、まず軸方向の折れ目に沿って折り曲げた中空鋼管を孔内に挿入する（図４、図５上図参照）。そして、膨張型ボルトａの内部に高圧水ｄを注入して、注入水の圧力で折れ曲がった中空鋼管を膨らませる。この結果、膨張型ボルトａは孔壁に密着し、摩擦抵抗で定着をとることができる。このため、摩擦式定着ボルトと呼ばれることもある。この方式を硬質地山ｂに対して適用した場合、高圧水ｄによる膨張圧が除去後に硬質地山ｂによる拘束圧に変換されるため、高い摩擦抵抗を確保することができる。
【０００４】
ロックボルトの適用場面は上記したトンネル等以外にもあり、例えば斜面の崩壊を抑え、安定化を図るために斜面に打設する場合に適用できる。中空のロックボルトを継ぎ足して使用するルーフボルトの公報を特許文献１として示す。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２６３５７７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来のロックボルトにあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞グラウトによって鋼棒と地山の付着を確保する場合は、グラウトの強度が発現するまではロックボルトの効果が期待できない。また、湧水の多い地山ではグラウトが流出して、付着が確保できない場合がある。また、セメント系のグラウトに替えてウレタン系材料を使用した場合、剛性や強度の点で期待する性能が得られないおそれがある。
＜ロ＞ケーブルボルトは、フレキシブルな材料であるため剛性は低い。このため、変位を抑制する効果は期待しにくい。
＜ハ＞膨張型ボルトａは表面が滑らかな材料である。硬質地山ｂに設置した場合は、膨張圧がそのまま拘束圧に変換されるため定着を確保できるが、地山が軟岩などになると膨張圧によって地山が変形し、拘束圧に変換されない場合もあるため、必ずしも充分な摩擦抵抗が確保できるとはいえない。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、確実に摩擦抵抗を確保できる摩擦式定着ボルトを提供することを目的とする。
また、硬質地山から軟質地山まで地山の地質に左右されず、広い範囲で適用が可能となる摩擦式定着ボルトを提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の摩擦式定着ボルトは、孔内に挿入した中空管に流体を注入することによって中空管を膨張させて孔壁との摩擦を確保する摩擦式定着ボルトであって、前記中空管の表面に多数の粒状材を散りばめて付着させたことを特徴とするものである。ここで、前記粒状材が前記中空管より硬質の材料であることが好ましい。また、前記粒状材は、接着剤を介して前記中空管の表面に付着させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
＜イ＞摩擦式定着ボルト
本発明の摩擦式の定着ボルト１は、地山に削孔した孔に挿入し、地山と定着ボルト１の表面の摩擦抵抗によって定着をおこなうボルトである。
このため、グラウトなどの固化型の注入材の付着力に頼る必要がないため、湧水が多い地山にも適用することができる。
定着ボルト１が使用できる地山は、硬岩や中硬岩などの硬質地山５ａ、軟岩などの軟質地山５ｂなどである。
また、定着ボルト１の適用場所は、トンネルや地下空洞などの内面、切土した斜面など公知のロックボルトの適用範囲と同様の箇所に適用できる。
定着ボルト１は、中空管２と粒状材３で構成する。
【００１１】
＜ロ＞中空管
中空管２は、定着ボルト１の耐力を決定する材料である。中空管２の材質、直径などによってせん断耐力、引張り耐力が決定する。中空管２には鋼管、炭素鋼管、ステンレス管などが使用できる。
中空管２は、膨張後に孔壁に密着できるようにするため、伸縮性の小さい鋼材などを使用する場合は削孔径より大きな径を有する部材を使用するのが好ましい。このため、挿入時は削孔の孔径より小さくなるように、中空管２を折り曲げるなどの加工を施す。例えば、公知の膨張型ボルトのように、軸方向の折れ目に沿って二つ折りにして外形を小さくすることができる（図５上図参照）。
【００１２】
＜ハ＞粒状材
粒状材３は、地山と定着ボルト１との付着力を高めるために配置するものである。
粒状材３には、珪砂等の砂、砂利、細かく砕いた砕石、硬質の金属粒子などを使用することができる。粒状材３の形状は球体に限定されるものではなく、多面体であってもよい。粒状材３には、中空管２を構成する材料よりも硬質の材料を使用するのが好ましい。
粒状材３は、後述する接着剤４を介在させて中空管２に付着させることができる。また、溶着によって中空管２に粒状材３を付着させこともできる。
【００１３】
＜ニ＞接着剤
接着剤４は、粒状材３を中空管２に強固に固着できる材料であればどのような種類のものを用いてもよい。
接着剤４としては、例えばエポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂系、ＥＶＡ系（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂系）、アクリル樹脂系等の樹脂系接着剤や、クロロプレンゴム系、スチレン・ブタジエンゴム系等のゴム系接着剤や、セメント系、石膏系等の水・気硬性接着剤を用いることが可能である。
【００１４】
＜ホ＞定着ボルトの製造方法（図１）
定着ボルト１の製造方法の実施例について以下に述べる。
まず、中空管２の表面に接着剤４を均一に塗布する。次に、中空管２の表面に粒状材３を均一に散りばめる。粒状材３は接着剤４を介して中空管２に付着する。
そして、必要に応じて中空管２の側面を径方向に押し込んで、軸方向に連続した折れ目を形成して折り曲げる。また、必要に応じて支圧板６を取り付けて定着ボルト１を完成させる。なお、中空管２の折り曲げ作業は、粒状材３を付着させる前におこなうこともできる。
【００１５】
【実施例】
＜イ＞硬質地山に適用した場合（図２）
本発明の定着ボルト１を、硬岩や中硬岩などの硬質地山５ａに定着した実施例について説明する。
まず、硬質地山５ａの掘削孔に挿入した定着ボルト１に高圧水を注入して中空管２を膨張させる。
このとき、硬質地山５ａの方が中空管２よりも硬いか同程度であれば、中空管２の表面に付着した粒状材３は中空管２に食い込む。図２は硬質地山５ａと中空管２の両方に粒状材３が同程度食い込んだ状態の拡大断面図である。
このように粒状材３が硬質地山５ａ及び中空管２に食い込むことで、中空管２と粒状材３の結合力が強くなるとともに、定着ボルト１と硬質地山５ａとの摩擦抵抗も増加する。
【００１６】
＜ロ＞軟質地山に適用した場合（図３）
軟岩などの硬質地山５ａよりも柔らかい軟質地山５ｂに定着した実施例について説明する。
ここでいう軟質地山５ｂは、中空管２よりも柔らかい地山をいうため、中空管２が膨張して粒状材３を介して膨張圧が軟質地山５ｂと中空管２の両方に作用した場合に、粒状材３は軟質地山５ｂにのみ食い込む。
このため、中空管２と粒状材３の付着強度は接着剤４の付着強度にのみ左右されることになる。しかし、この付着強度さえ充分に確保できれば、粒状材３が軟質地山５ｂに深く食い込んでいるため、定着ボルト１と孔壁の摩擦抵抗が増大するといえる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の摩擦式定着ボルトは以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞粒状材を定着ボルトの表面に付着させることによって、孔壁と定着ボルトの間の摩擦抵抗を確実に増加させることができる。
＜ロ＞軟質地山に適用しても摩擦抵抗を充分に確保できるため、地山の地質に左右されず、広い範囲での適用が可能となる。トンネル工事においては、掘削中に地山の地質が変化することがよくあるが、このような場合においても同じ定着ボルトを続けて使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の摩擦式定着ボルトの製造方法の実施例の説明図
【図２】硬質地山に摩擦式定着ボルトを適用した実施例の説明図
【図３】軟質地山に摩擦式定着ボルトを適用した実施例の説明図
【図４】従来の摩擦式定着ボルトの実施例の断面図
【図５】従来の膨張型ボルトの膨張する過程を示した説明図
【符号の説明】
１・・・定着ボルト
２・・・中空管
３・・・粒状材
４・・・接着剤

Claims

孔内に挿入した中空管に流体を注入することによって中空管を膨張させて孔壁との摩擦を確保する摩擦式定着ボルトであって、
前記中空管の表面に多数の粒状材を散りばめて付着させたことを特徴とする、
摩擦式定着ボルト。
前記粒状材が前記中空管より硬質の材料であることを特徴とする、請求項１記載の摩擦式定着ボルト。
前記粒状材は、接着剤を介して前記中空管の表面に付着させることを特徴とする、請求項１又は２記載の摩擦式定着ボルト。