JP2004332529A

JP2004332529A - 崩壊性地盤の削孔方法並びにロックボルト工法及びグラウンドアンカー工法

Info

Publication number: JP2004332529A
Application number: JP2004103381A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kato; 敦史加藤
Original assignee: Nisshoku Corp
Current assignee: Nisshoku Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】自立しない崩壊性地盤に簡便にしかも安価に削孔する崩壊性地盤の削孔方法を提供する。
【解決手段】管状のロッド２と、該ロッド２の先端部にビット３を配設し、後端部に圧縮空気を導入するようにして前記ロッド２及びビット３の打撃と回転により削孔する削孔機を用いて崩壊性地盤を削孔する際に、前記圧縮空気に孔壁保護剤又は凍結材を混入して孔壁面に噴射することにより、孔壁を保護しながら削孔する。
【選択図】図１

Description

この発明は、自立しない崩壊性地盤に適用する崩壊性地盤の削孔方法並びにロックボルト工法及びグラウンドアンカー工法に関する。

従来の自穿孔ロックボルトは、砂、土などの自立しない地盤や硬・軟岩地盤等の多様な地盤など、孔壁の自立しない地盤に対しての施工法として優れており、斜面などに幅広く適用されている。
しかし、この自穿孔ロックボルトは中空の鋼管のアンカーロッドの先端部に地層に応じて、特殊鋼や超硬チップからなるビットが使用されていることから、コストが高くなり、かかるアンカーロッドを付けたロックボルトをセメントと水、及び混和剤、砂などを混ぜたセメント系と合成樹脂系のグラウト材で固定していた。この結果、この自穿孔ロックボルト方式はコストが高くなる問題が避けられなかった。

そこで、自穿孔ロックボルトを用いず穿孔ロッドと補強材を置き換えることが考えられるが、自立しない崩壊性地盤では自穿孔ロックボルトを挿脱した場合に孔壁が崩れてしまう問題が発生した。
また、従来、止水や地盤の強化のために、凍結剤を注入して地盤を改良する凍結工法（特許文献１参照）が知られている。

特開平６−１７３２４２号公報（第１−２頁、図４）

ところが、従来の凍結工法は止水、地盤の強化及び試料採取として地表より一定の深さの所に用いられるものである。しかし、コスト低減のため、穿孔ロッドを置き換え方式として抜脱した場合に、孔壁の自立しない地盤の崩壊を防止するように孔壁を保護するものではない。

この発明は、自立しない崩壊性地盤に簡便にしかも安価に削孔する方法と、削孔するにあたって、従来の自穿孔ロックボルト方式を用いず、置き換え方式にて、ロックボルト又はグラウンドアンカーを挿設し、グラウト材でこれを固定するロックボルト工法及びグラウンドアンカー工法の提供を目的とする。

以上の課題を達成するため、この発明は、以下の技術的手段を採用した。
請求項１に記載の発明の崩壊性地盤の削孔工法は、管状のロッドと、該ロッドの先端部にビットを配設し、後端部に圧縮空気を導入するようにして前記ロッド及びビットの打撃と回転により削孔する削孔機を用いて崩壊性地盤を削孔する際に、前記圧縮空気に孔壁保護剤又は凍結材を混入して孔壁面に噴射することにより、孔壁を保護しながら削孔することを特徴とする。

請求項２に記載の崩壊性地盤のロックボルト工法は、管状のロッドと、該ロッドの先端部にビットを配設し、後端部に圧縮空気を導入するようにして前記ロッド及びビットの打撃と回転により穿孔する削孔機を用いて、自立しない崩壊性地盤を削孔する際に、前記圧縮空気に前記地盤の孔壁保護剤又は凍結剤を混入して前記ビットから噴射することにより、孔壁を保護しながら穿孔し、しかる後、前記削孔機の前記ロッドを孔から抜脱し、その抜脱した孔内にロックボルトを挿設し、前記ロックボルトをグラウト材で固定することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明の崩壊性地盤のロックボルト工法は、管状のロッドと、該ロッドの先端部にビットを配設し、後端部に圧縮空気を導入するようにして前記ロッド及びビットの打撃と回転により穿孔する削孔機を用いて、自立しない崩壊性地盤を削孔する際に、前記圧縮空気に前記地盤の孔壁保護剤又は凍結剤を混入して前記ビットから噴射することにより、孔壁を保護しながら穿孔し、しかる後、前記削孔機の前記ロッドを孔から抜脱し、その抜脱した孔内にグラウンドアンカーを挿設すると共に、前記グラウンドアンカーの先端側の所定長さの定着部を除く後端側の非定着部にゴム製または合成樹脂製のシース材を被覆せしめ、このグラウンドアンカーをグラウト材で固定した後、前記非定着部に引張り力を付与して固定することを特徴とする。

以上説明したように、この発明の崩壊性地盤の削孔工法並びにロックボルト工法及びグラウンドアンカー工法は、以下の作用及び効果を有する。
請求項１においては、管状のロッドと、該ロッドの先端部にビットを配設し、後端部に圧縮空気を導入するようにして前記ロッド及びビットの打撃と回転により削孔する削孔機を用いて崩壊性地盤を削孔する際に、前記圧縮空気に孔壁保護剤又は凍結材を混入して孔壁面に噴射することにより、孔壁を保護しながら削孔することにより、孔壁を保護しながら穿孔できるので、前記削孔機の前記ロッド及び前記ビットを孔から抜脱しても孔壁が崩壊するのをうまく防止できる。

また、請求項２においては、管状のロッドと、該ロッドの先端部にビットを配設し、後端部に圧縮空気を導入するようにして前記ロッド及び前記ビットの打撃と回転により穿孔する削孔機と、自立しない崩壊性地盤を削孔する際に、前記圧縮空気に前記地盤の孔壁保護剤又は凍結剤を混入して前記ビットから噴射することにより、孔壁を保護しながら穿孔するために前記削孔機の前記ロッド及び前記ビットを孔から抜脱しても孔壁は崩れることが防止される。この抜脱した孔内に置き換え用のロックボルトを挿設し、このロックボルトをグラウト材で固定することから、孔壁の崩壊を防止できる。しかも、穿孔時に生じたスライムも排出されるため、グラウト材でロックボルトを強固に保持できるので、補強効果を発揮して直線滑り、円弧滑りを防止することができる。さらに、置き換え用のロックボルトは先端部にビットが無く、管状である必要が無いためコストを大幅に低減することができる。また、ロッドとビットは繰返し使用が可能となり製造コストが安価となる。

また、請求項３においては、請求項２と同様に管状のロッドと、該ロッドの先端部にビットを配設し、後端部に圧縮空気を導入するようにして前記ロッド及び前記ビットの打撃と回転により穿孔する削孔機と、自立しない崩壊性地盤を削孔する際に、前記圧縮空気に前記地盤の孔壁保護剤又は凍結剤を混入して前記ビットから噴射することにより、孔壁を保護しながら穿孔するために前記削孔機の前記ロッド及び前記ビットを孔から抜脱しても孔壁は崩れることが防止される。この抜脱した孔内に置き換え用のグラウンドアンカーを挿設すると共に、前記グラウンドアンカーの先端側の所定長さの定着部を除いた後端側の非定着部（自由長部）にゴム又は合成樹脂製のシース材を被覆させ、このグラウンドアンカーをグラウト材で固定した後、前記非定着部に引張り力を付与して固定することができるので、グラウンドアンカーを堅張に保持でき、補強効果を発揮して直線滑り、円弧滑りを防止することができる。更に、２重管方式を用いず、単管方式にて削孔するため、同じくコストを大幅に低減することができる。また、請求項２と同様に製造コストが安価となる。

次にロックボルト工法及びグラウンドアンカー工法の定義について説明する。
ロックボルト工法（切土補強土工法とも称する）とは、地山と補強材（比較的短い棒状補強材）との作用によって斜面全体の安定性を高める工法であり、一般に削孔の直径が９０ｍｍφ未満、長さ（深さ）が７０００ｍｍ未満のものである。
また、グラウンドアンカー工法とは、作用する引張り力を適当な地盤に伝達するためのシステムで、グラウト材によって造成される定着部（アンカー体）、非定着部（引張り部）、頭部によって構成される工法であり、一般に削孔の直径が９０ｍｍφ以上、１５０ｍｍ¢以下、長さが７０００ｍｍ以上、４００００ｍｍ以下のものである。

以下、この発明に係る崩壊性地盤の削孔工法並びにロックボルト工法及びグラウンドアンカー工法の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施例１）
図１はこの発明に係る崩壊性地盤の削孔工法に用いられる削孔機の概要図である。この実施例では、図１に示すように、１は削孔機本体（図示せず）と接続して圧縮空気を導入する中空のアダプタである。２はアダプタ１に着脱自在に取り付けられる穿孔するための管状のロッドで、ＳＴＭ−Ｒ材から形成されている。３はロッド２の先端に取り付けられた特殊鋼又は超硬チップを配した削孔用ビットである。

アダプタ１はエアー孔１１を有し、ロッド２を取り付ける側に穴１２を設け、穴１２の内部に右雌螺子１３が螺刻されている。この右雌螺子１３に、中空孔２１を備えた管状のロッド２は一端側の後端部２２に右雄螺子２３と、他端側の先端部２４に左雄螺子２５が螺刻されている。このロッド２の右雄螺子２３はアダプタ１の右雌螺子１３と螺着して接合し、先端部２４の左雄螺子２５は、内部に左雌螺子３１を螺刻したビット３が螺着して取り付けられ削孔機を構成する。ビット３の先端面及び側面には圧縮空気と必要に応じて孔壁保護剤を導入する複数の吐出し孔３２が連通している。なお、アダプタ１の穴１２の底部とロッド１の後端部２２の端面との間には緩衝材を設け、衝撃を緩和することもできる。

そして、図中１Ａ、１Ｂは、二種反応型の凝固性孔壁保護剤を送り出すために、アダプタ１とロッド２の外周にわたって取り付けられている孔壁保護剤輸送用のパイプである。この輸送パイプは先端部が閉止され、その先端部の近くの側面に保護剤を崩壊性地盤の孔壁に噴射する噴射口１Ｃが開設されている。この噴射口１Ｃは、それぞれ一つであっても複数個であってもよいが、作業効率を考えると複数個であるのが望ましい。

この削孔機は、例えば二液式エポキシ接着剤の主剤を一方の孔壁保護剤輸送用のパイプ１Ａに、また、他方の硬化剤をもう一方の孔壁保護剤輸送用のパイプ１Ｂに、それぞれ削孔機本体でコンプレッサからの圧縮空気と共に供給して、これを矢印方向から先端部分へ気送し、この先端部の側面の噴射口１Ｃから孔壁面に噴射させ、孔壁面で互いが混じり合うことによって急激に固化する。これによって、孔壁を保護しながら削孔することができる。
尚、輸送パイプ１Ａ, １Ｂはそれぞれ複数本設けられてもよい。

このように、この手法では、孔壁を保護しながら穿孔するために、削孔機のロッド及びビットを孔から抜脱しても孔壁は崩れるおそれがなくなり、自立しない崩壊性地盤に安全で簡便にしかも安価に削孔できる。

また、凝固性孔壁保護剤として二種反応型のものを用いると、削孔機の内部など、目的としない個所で凝固することを防ぐことができ望ましいことはいうまでもない。
ここに言う二種反応型とは、それぞれ一種類だけでは固化しない若しくは固化するまでに要する時間が長いが、二種類を混ぜ合わせることによって急激に固化する性質のものを指す。この組み合わせとしては、前記のような二液式エポキシ接着剤（主剤＋硬化剤）の他にもセメントミルク＋急結剤などが考えられる。

尚、後述するロックボルト工法やグラウンドアンカー工法の施工時に使用する孔壁保護剤は、後に用いるグラウト材との付着性が良いものを用いることが望ましい。特にセメント系を用いると、同素材であるため付着性は高く、更に施工に用いる材料の種類を少なくする（セメントはグラウト材として使用する）事になるため、コスト低減ができ好適である。更に、前記噴出口１Ｃは、図示のようなロッド２の側部の他にも、図示しないがビット３の先端や側部に開口させた構成も採用できる。具体的には、ビット３の先端や側部に開設した噴出口と、ビット３の後端に開設した孔壁保護剤輸送用のパイプ１Ａ、１Ｂのそれぞれの接続孔をビット３内の連通孔で連通連結し、このビット３の後端の接続孔にそれぞれのパイプの先端を気密、液密状にして接続することによって得られる。また、本実施例の場合、ロッド２に設けられた中空孔２１の存在は、圧縮空気と孔壁保護剤を導入する作業形態と、もっぱら圧縮空気のみを導入してビット３の回転並びに掘削された土砂の排出を行う作業形態とに必要に応じて使い分けることができる上で便利である。

（実施例２）
図２〜図４は、この発明のロックボルト工法の実施例を説明する図である。この実施例では、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、１は削孔機本体（図示せず）と接続して圧縮空気を導入する中空のアダプタである。２はアダプタ１に着脱自在に取り付けられる穿孔するための管状のロッドで、ＳＴＭ−Ｒ材から形成されている。３はロッド２の先端に取り付けられた特殊鋼又は超硬チップを配した削孔用ビットである。

図３に示すように、アダプタ１はエアー孔１１を有し、ロッド２を取り付ける側に穴１２を設け、穴１２の内部に右雌螺子１３が螺刻されている。この右雌螺子１３に、中空孔２１を備えた管状のロッド２は一端側の後端部２２に右雄螺子２３と、他端側の先端部２４に左雄螺子２５が螺刻されている。このロッド２の右雄螺子２３はアダプタ１の右雌螺子１３と螺着して接合し、先端部２４の左雄螺子２５は、内部に左雌螺子３１螺刻したビット３が螺着して取り付けられ削孔機を構成する。ビット３の先端面及び側面には圧縮空気と孔壁保護剤を導入する複数の吐出し孔３２が連通している。なお、アダプタ１の穴１２の底部とロッド１の後端部２２の端面との間には緩衝材を設け、衝撃を緩和することもできる。

次に、図２を用いて、ロックボルト工法について具体的に説明する。
図２（ａ）に示すように、アダプタ１に穿孔するためのロッド２が螺着して接続され、ロッド２の先端部に削孔用ビット３が螺着されて削孔機を構成する。

施工時には、図２（ｂ）に示すように、削孔機本体でコンプレッサからの圧縮空気と地盤の孔壁保護剤が混入され、矢印方向からアダプタ１に導入される。圧縮空気によりロッド２及びビット３に右回転と打撃を与え、かつ圧縮空気に孔壁保護剤を混入しながらビット３から噴射ｊし、自立しない土砂等の地盤の地表Ｇを穿孔する。これにより、図２（Ｃ）に示すように、孔壁保護剤が自立しない地盤に混じって孔壁４を保護し、地盤の崩れを防止した所定深さの孔５を形成する。また、深さが長い場合には、ロッド２はカップリング（図示せず）を用いて接続し削孔する。さらに、孔壁保護剤の噴射ｊは、上述の噴射と同時削孔の他、予め噴射して暫く時間を置いてから削孔するようにした間欠削孔でもよい。

続いて、図２（ｂ）に示すように、ロッド２及びビット３を抜脱した後、空の孔５内にロックボルト６を挿入して打設し、図２（ｅ）に示すように、ゴムパイプ７によりセメント液のグラウト材８を注入してロックボルト６を孔５内に固定する。その後にロックボルト６の螺子部６ａにナット（図示しない）等でもって締結する。

圧縮空気に混入して、自立しない地盤の孔壁保護剤としては、例えば、のり系（酢酸ビニール樹脂、ＰＶＡＬ等合成樹脂）、ゴム系（クロロブレンゴム、ポリウレタンゴム等）、無機質系（ベントナイト、水酸化カルシウム等）及びグリスなどの材料を用いることができる。また、これらの材料は水、有機溶剤等で適宜希釈して用いて、孔壁の保護状態やスライム（削りくず）の排出状態に応じて水、有機溶剤の割合を調整する。さらに、凍結剤としては、ドライアイス、液体窒素などを用いることができる。

特に崩壊し易い地盤を掘削する際には、孔壁保護剤として固化力の高いもの（セメントやエポキシ樹脂など）を選択することで、孔壁を強固にコーティングして自立させることができる。

ロックボルト６としては、地盤強度、深さに応じて軟鋼かち引張り強さの大きい鋼材が適宜使用される。また、その断面形状も、円形、四角、六角などの棒状あるいは少なくとも地表Ｇの後端部の外周に螺子部６ａを形成したものが使用できる。また、これら棒状の表面には、グラウト材８との付着を良くするため凹凸模様を設けたものであってもよい。さらに、深さの長い場合には、ロックボルト６、６をネジを設けたカップリングで繋ぎ、接続して使用する。

図４は、ロックボルト６として鉄筋１６を用いたもので、地表Ｇから突設する後端部１６ａは地表Ｇ側に曲折して止めるようにしてもよい。また、複数の各鉄筋に間隔を設けて束ねたものでもよい。

図５は、グラウンドアンカー工法の実施例を説明する図である。
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、上記図２及び図３の実施例と同じく自立しない崩壊性地盤の孔壁を保護しながら穿孔する。この削孔した孔５に図５（ｄ）に示すように、後端部に螺子部１７ａを設けたグラウンドアンカー１７を挿入し打設する。このグラウンドアンカー１７の先端側の所定長さの定着部（アンカー部）Ａを除く後端側の非定着部（引張り部）Ｂには、ゴム製又は合成樹脂製（ポリウレタン、エポキシ、塩化ビニール等）のシース材１８が被覆されている。このシース材１８の周囲にグラウト材８を注入する（図６参照）。

グラウンドアンカー１７の材料は、引張り強度の大きいＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒、又は連続繊維補強材が適宜使用される。非定着部（引張り部）Ｂの後端部は棒材の場合には螺子が螺刻され、ナットで締結して引張り力を付与する。また、線、より線の場合にはくさびの打設によって引張り力を付与するようにする。更に、くさびとナットを併用することができる。

図６に示すように、グラウンドアンカー１７を孔５内に配し、グラウト材８を注入して定着部Ａを固定すると共に、シース材１８で被覆した非定着部Ｂの回りにもグラウト材８を注入して固定した後、地表Ｇにアンカープレート１９、ワッシヤー２０を配してグラウンドアンカー１７の螺子部１７ａをナット１５で非定着部Ｂに引張り力を付与して固定するものである。

（変形例）
本実施例では、圧縮空気を用いた削孔機を、図示のアダプタ１にロッド２を接続したが、この実施例に限定されず、変形例として、例えばスイベル管を用いてロッドを接続し、ロッドに回転と打撃を与えるものでも使用できる。
また、ロッド２を繋ぐカップリングとしては管内部に雌螺子を螺刻し、ロッド２の雄螺子と螺着するものの他に、カップリングの外周に雄螺子を螺刻し、ロッド２の内部の雌螺子と接合するようなタイプでもよい。
さらに、螺子は角螺子やテーパー螺子を用いてロッド及びビットとの接続強度を高めることができる。

この発明の削孔方法の実施例を説明する図面である。この発明のロックボルト工法の実施例を説明する図面である。図２（ｂ）に示すアダプタ、ロッド及びビットを取付けた状態の断面図である。鉄筋を用いた状態のグラウト材を注入して固定した説明図である。グラウンドアンカー工法の実施例を説明する図面である。グラウンドアンカーにグラウト材を注入して固定した説明図である。

符号の説明

１…アダプタ
２…ロッド
３…ビット
４…孔壁
５…孔
６…ロックボルト
６ａ…螺子部
８…グラウト材
１６…鉄筋
１６ａ…後端部
１７…グラウンドアンカー
１７ａ…螺子部
１８…シース材
Ａ…定着部
Ｂ…非定着部（引張り部）

Claims

管状のロッドと、該ロッドの先端部にビットを配設し、後端部に圧縮空気を導入するようにして前記ロッド及びビットの打撃と回転により削孔する削孔機を用いて崩壊性地盤を削孔する際に、前記圧縮空気に孔壁保護剤又は凍結材を混入して孔壁面に噴射することにより、孔壁を保護しながら削孔することを特徴とする崩壊性地盤の削孔方法。
管状のロッドと、該ロッドの先端部にビットを配設し、後端部に圧縮空気を導入するようにして前記ロッド及びビットの打撃と回転により穿孔する削孔機を用いて、自立しない崩壊性地盤を削孔する際に、前記圧縮空気に前記地盤の孔壁保護剤又は凍結剤を混入して前記ビットから噴射することにより、孔壁を保護しながら穿孔し、しかる後、前記削孔機の前記ロッドを孔から抜脱し、その抜脱した孔内にロックボルトを挿設し、前記ロックボルトをグラウト材で固定することを特徴とする崩壊性地盤のロックボルト工法。
管状のロッドと、該ロッドの先端部にビットを配設し、後端部に圧縮空気を導入するようにして前記ロッド及びビットの打撃と回転により穿孔する削孔機を用いて、自立しない崩壊性地盤を削孔する際に、前記圧縮空気に前記地盤の孔壁保護剤又は凍結剤を混入して前記ビットから噴射することにより、孔壁を保護しながら穿孔し、しかる後、前記削孔機の前記ロッドを孔から抜脱し、その抜脱した孔内にグラウンドアンカーを挿設すると共に、前記グラウンドアンカーの先端側の所定長さの定着部を除く後端側の非定着部にゴム製または合成樹脂製のシース材を被覆せしめ、このグラウンドアンカーをグラウト材で固定した後、前記非定着部に引張り力を付与して固定することを特徴とする崩壊性地盤のグラウンドアンカー工法。