JP2014177861A - ロックボルト施工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本願発明の課題は、砂礫地盤などで孔壁の形状の確保が困難な場合でも、芯材のセンタリング精度の確保が容易で、芯材先端部を防食でき、芯材の定着により確実に芯材が共上がりせず引抜きが行えるようにすること。
【解決手段】地盤を削孔し、その削孔9内のケーシング11にグラウト材Mの注入及び芯材1cの挿入を行った後に前記ケーシング11を引抜き、前記グラウト材Mの硬化により該芯材1cを支持地盤10中に定着させるロックボルト施工方法において、前記芯材1cを、該芯材の外周に突設したスペーサ3により軸芯位置を規制しながら前記ケーシング11内に挿入し、前記芯材の尖形状の先端コーン部分5aは、前記ケーシングの先端より突出せしめて前記削孔の孔底9aに刺し込み、前記支持地盤10に固定する。
【選択図】 図1

Description

この発明は土木工事の掘削土留め工、掘削時の仮土留め工、斜面の雨水や地震に対する強化および構造物補強のために用いるロックボルトを用いた補強土工法において、ケーシング引抜き時等の芯材の共上がりが起こりにくく、センタリングが容易であり、併せて芯材の定着が確実に行えるロックボルト施工方法に関する。
従来のロックボルト施工方法に於ける芯材の定着は、特にNATM工法によるトンネル施工でのロックボルト工においては、特に上向きのロックボルト挿入時にモルタルがだれ落ち、ロックボルト先端付近が未定着となるケースが指摘されている。
この問題を解決すべく特許文献1では、ほぼロックボルト孔の径に相当する外径を有する円盤状の硬化材支持弁を予めロックボルトの外周に取り付け、ロックボルトをロックボルト孔に挿入して行く際、硬化材支持弁等によりその脚部でモルタル等の硬化材を押し上げて、ロックボルト孔の先端部分に空隙が生ずるのを抑止する方法が用いられている。
また、先端部の一部をモルタルパック等、硬化材を充填したパックに置き換え、ロックボルトの挿入によりパックを突き破る方式を採用すれば、ロックボルト孔先端部の硬化材の充填状態をより確実なものとすることができることが記載されている(段落番号「0012」参照)。
特開2001-349196号公報
しかし、先行技術文献による芯材の先端定着方法である押し上げ金具を用いる方法では、芯材のセンタリング精度が不十分であったり、孔内の部分的な崩壊等で孔内に障害物が存在し、押し上げ金具の開き具合が不十分であったりすると、芯材を被覆するグラウト部分の厚さにムラができ被覆が不十分により芯材の腐食の原因となったり、芯材先端部に空隙部が残存し定着が不確実となり、ロックボルトの効果を十分に発揮できない場合がある。
特に、先行技術文献では、段落番号「0054」から段落番号「0063」に、発明の効果確認実験が記載されているが、当該実験では対象岩石が高強度の花崗岩で孔壁が非常に滑らかであったことが記載されている。しかし砂礫地盤等のように削孔時に孔壁の維持が困難な地盤では、先端の定着が不十分となることが考えられる。
また、先行技術文献では、先端部の一部をモルタルパック等、硬化材を充填したパックに置き換えてロックボルトの挿入によりパックを突き破る方式で芯材先端部の定着を図っているが、先端部に存するパックの回収が不可能なので、押し破られたパックが芯材先端部に残存し、モルタルの充填が不十分となる恐れがある。
そこで、本願発明は砂礫地盤などで孔壁の形状の確保が困難な場合でも、芯材のセンタリング精度の確保が容易で、芯材先端部の腐食がなく、併せて芯材の定着が確実に行えるロックボルト施工方法の提供を課題とする。
本発明は、地盤に削孔し、その削孔内に芯材の挿入及びグラウト材の注入を行い、前記グラウト材の硬化により該芯材を支持地盤中に定着させるロックボルト施工方法において、前記芯材の尖形状の先端部を、前記削孔の孔底に刺し込んで前記地盤に固定することを特徴とする。
この発明は、地盤を削孔し、その削孔内のケーシングにグラウト材の注入及び芯材の挿入を行った後に前記ケーシングを引き抜き、前記グラウト材の硬化により該芯材を支持地盤中に定着させるロックボルト施工方法において、前記芯材を、該芯材の外周に突設したスペーサにより軸芯位置を規制しながら前記ケーシング内に挿入し、前記芯材の尖形状の先端部を、前記ケーシングの先端より突出せしめて前記削孔の孔底に刺し込み、前記支持地盤に固定することを特徴とする。
この発明の前記芯材は、芯材ガイド部を備えた芯材押込み治具を介して前記ケーシング内に押込むことを特徴とする。この発明のスペーサは、外周縁部に滑り面を備えた円環状の支持部と、止め部材挿着穴を備えた基体筒部と、前記両部を連結する複数本の連結部材と、隣り合う連結部材間に設けられた通路空間部と、を備えていることを特徴とする。この発明の滑り面は、弧状面、又は、テーパ面であることを特徴とする。
本発明は、以上のように構成し、芯材(ロックボルト本体)の先端部を削孔の孔底に刺し込み固定するので、該削孔と前記ロックボルト本体とのセンタリングが行われる。そのため、ロックボルト本体を被覆するグラウト材の厚さを均一にすることができるので、芯材の腐食を防止することができる。
又、ケーシングを用いる場合には、該ケーシングを引抜く前にロックボルト本体の先端部を孔底に刺し込み支持地盤に定着させるので、ロックボルト本体のセンタリングが容易かつ正確に行え、前記ケーシング引抜き時の共上がりも防止できる。よって、ロックボルト施工の効率性と正確性を同時に確保することが出来る。
本発明の第1実施例を示す図で、ロックボルト本体を示す正面図である。 本発明に係るロックボルト本体の先端部の正面拡大図である。 本発明に係るロックボルト本体の先端部の側面拡大図である。 本発明に係る芯材押込み治具の正面図であり、押込みガイド部材の芯材ガイド部が鍔状である場合を示す図である。 本発明に係る芯材押込み治具の正面図であり、押込みガイド部材の芯材ガイド部が筒状である場合を示す図である。 本発明に係る芯材押込み治具の正面図であり、押込みガイド部材の芯材ガイド部が円弧状である場合を示す図である。 本発明に係るロックボルト施工方法の施工手順図であり、準備(削孔機設置)工程を示す図である。 本発明に係るロックボルト施工方法の施工手順図であり、削孔工程を示す図である。 本発明に係るロックボルト施工方法の施工手順図であり、削孔完了を示す図である。 本発明に係るロックボルト施工方法の施工手順図であり、孔内洗浄工程を示す図である。 本発明に係るロックボルト施工方法の施工手順図であり、一次注入工程を示す図である。 本発明に係るロックボルト施工方法の施工手順図であり、芯材挿入・芯材押込み治具による押込み工程を示す図である。 本発明に係るロックボルト施工方法の施工手順図であり、二次注入及びケーシング引抜工程を示す図である。 本発明に係るロックボルト施工方法の施工手順図であり、養生工程を示す図である。 本発明に係るロックボルト施工方法の施工手順図であり、頭部固定工程を示す図である。 図5Fの要部拡大図である。 本発明の第2実施例を示す図で、ケーシングに装着されたロックボルト本体の一部を示す断面図である スペーサの正面図である。 図8のIX−IX線断面図である。 図9のX―X線断面図である。 芯材を連結しているカプラーの断面図である。
本願発明のロックボルト施工方法の標準的な一例(第1実施例)を図1〜図6により説明する。本例では、ロックボルト本体1の先端部であるセンタリング・先端防護部材(先端部)5の形状は、4つのビット6を有するコーン状(尖形状)に形成されており、図2、図3に示すように、先端ビットを含むコーン形状は外径Lcが100mm、コーン自体の径Ldは60mmとなっている。一般的な形状としては地盤の固さにもよるが、径Ldは30mm〜80mm程度である。また、ビット6は地盤性状・施工目的等により必須の条件とは限らない。
先端コーン部分5aの材質は、この先端コーン部分5aが直接地盤へ接することから耐腐食性を有する材料、例えば、非金属部材で強度、経済性を兼ねた材質であればよい。具体的には、鋳物、硬質樹脂、ステンレス等が挙げられる。
本願発明のセンタリング・先端防護部材(先端部)5の作用としては、従来施工方法では、特に先端に一番近いスペーサ3aから前記先端に至る部分が自由端となり、ロックボルト本体1のセンタリング精度が確保されにくいことから、図6に示すように、本発明のセンタリング・先端防護部材5の先端構造が孔底9aを貫通して支持地盤10に突き刺さり食い込むことによって固定され、自由端の状態を脱して固定端の状態となるので、センタリング精度を確保することができる。
また、これによりケーシング11の引抜き時にはロックボルト本体1の先端コーン部分5aが支持地盤10に完全に定着し、芯材1cが削孔9のほぼ中心に位置するので、ケーシング11の引抜き時にケーシング11とロックボルト本体1が共上がりするのを防止できる。更に、ロックボルト本体1の周りにモルタルの被覆部(被り)13が均等に形成され、ロックボルト本体1を支持地盤10に定着させ、腐食等から保護できる。
次に、本願発明のロックボルト施工方法について説明するが、施工のポイントは、ロックボルト本体1の先端コーン部分5aの支持地盤への打設方法にある。地盤突き刺し施工では、打撃によるロックボルト本体1の先端コーン部分5aの支持地盤10への刺し込みが必要であり、パーカッション方式を用い前記先端コーン部分5aを確実に支持地盤10へ食い込ませる。突き刺し長さの管理は、余長で行うことが出来る。
「削孔機設置工程」(図5A、参照)
削孔には、主にスキッド式又はクローラ式のロータリーパーカッション削孔機Pを使用し、あらかじめ所定の計画高で作業足場を架設する。打設角度については、角度計(スラント)を使用し、所定の角度にセットする。芯材全長(設計芯材長)が長尺(3m以上)の場合は、カプラー16を介して芯材1cを接続しロックボルト本体1を長くする。なお、法尻には排水処理用の側溝17を設け、掘削作業に極力支障を来たさない位置に釜場を設けて排水処理を行う。
「削孔工程」(図5B、図5C、参照)
削孔作業は、前記ロータリーパーカッション削孔機Pによる単管削孔方式又は二重管削孔方式で行う。図5B、図5Cでは、ケーシングを用いた二重管削孔方式の状況を示している。ケーシングロッド11にインナーロッド12を挿入し、インナーロッド12先端に装着したインナービット12aをケーシングロッド11先端からわずかに突出した状態とし、インナービット12aとケーシングロッド11先端のリングビット11aが協業して支持地盤10を削孔する。削孔は所定の径、例えば、直径φ165mm・長さ1.50m/本、のケーシングロッド(「ケーシング」ともいう)11にφ170mmのビットを取り付けて、パーカッション(打撃)+ローテーション(回転)及び推力を与えながら、所定の深度まで削孔する。
削孔に使用する水は、原則として清水を使用して行い、定着材と地盤の摩擦抵抗に悪影響を及ぼすベントナイト、粘土混じりの溶液は使用しない。削孔長は、ケーシングロッドの使用本数と残尺で管理する。
「孔内洗浄工程」(図5D、参照)
所定の長さまで削孔を完了した時点で循環水を使用している場合などには、清水に切り替えて、送水パイプ15に洗浄水を注入し、ケーシング11内のスライム等を洗浄する。
「芯材加工工程」
芯材1cは所定の長さに切り揃え、芯材頭部付近等所定位置にスペーサ3を予め取り付けておく。搬入材及び加工済みの芯材等は、シート等で養生し保管する。
「一次注入工程」(図5E、参照)
注入ホース19をケーシング11の孔底9aまで挿入し、所定配合のセメントミルクMを図示しないグラウトポンプにより注入ホース19から吐出しながらケーシング11内に残留している削孔水W等とセメントミルクMとを充填・置換する。充填・置換作業は、セメントミルクM(グラウト材とも言う)がケーシング孔口11cより流出し、セメントミルクMが削孔水Wと完全に置換されたことを確認した時点で完了する。その後、加工された芯材1cをカプラー16で接続しながら、人力でゆっくりと挿入する。
「芯材挿入・専用治具による押し込み工程」(図5F、参照)
ロックボルト本体1の挿入完了後、エクステンションロッドに取り付けた芯材押込み用治具20をケーシング11内に挿入し、該芯材押込み治具20を介して芯材1cを押込み、該ロックボルト本体1の先端コーン部分5aをケーシング11の先端から突出させて支持地盤10に突き刺して食い込ませ定着させる。定着のための先端コーン部分5aの支持地盤10への挿入必要深度は、地盤の性状にもよるが、約5cm〜20cm程度である。
「二次注入及びケーシング引抜工程」(図5G、参照)
その後、削孔9から順次ケーシング11を引抜いて回収するが、ケーシング11の引抜き回収作業と平行して、二次(充填)注入をする。ロックボルト本体1は、モルタル(グラウト材)に被覆され、削孔9と同心状になって支持地盤10に固定される。
芯材押込み用治具20を更に詳細に説明する。図4A〜図4Cは、芯材押し込み用治具20の正面図を示す。ケーシング11に挿入されている芯材押し込み用治具20は、図示しないロータリーパーカッション削孔機Pのハンマー機構部から芯材押圧面22を介して押し込み力を芯材1cに伝達する芯材押込み力伝達部材24と、芯材1cに押込み力を伝達する芯材押込みガイド部材26からなる。
前記芯材押込み用治具20は、芯材1cに接離自在に設けられており、該芯材1cとは連結されていない。この芯材押込み用治具20は、前記ロータリーパーカッション削孔機Pのハンマー機構部からの押込み力を芯材1cに伝達する。そして、前記芯材押込み用治具20は、芯材1cの先端コーン部分5aが支持地盤10に突き刺さり定着した後、前記芯材1cから離してケーシング11から取り出されるので、次工程のケーシング引抜き工程を容易に出来る。
芯材押込みガイド部材26には、多少芯材1cの位置に偏心があっても、ロータリーパーカッション削孔機Pのハンマー機構部からの押込み力を確実に芯材1cに伝達できるように形成されており、押し込み力の伝達の際に芯材1cの押しブレを防止するという効果を奏するものである。
芯材押込みガイド部材26は、前記押し込み力の伝達の際の芯材1cの押しブレ防止効果を奏し、かつ、ロータリーパーカッション削孔機Pのハンマー機構部と芯材1cを固定せずに当接し、ケーシング引き抜きの際に抵抗なく離れるものであれば、その形状は問わない。
芯材押込み治具20をこのような形状及び機能を有する部材にしたのは2つの目的がある。
第1の目的は、ロータリーパーカッション削孔機Pのハンマー機構部からの押込み力が芯材押し込みガイド部材26に伝達される際に、芯材1cの中心位置(軸芯)が前記ハンマー機構部の中心位置(軸芯)に対しズレを生じていても、芯材押込みガイド部材26の芯材押込みガイド部26aが非固着状態で、芯材中心位置をハンマー機構部の中心位置とほぼ一致するように規制しているため、芯材1cに軸方向に垂直な力とモーメントが伝わらず、軸方向の押し込み力のみが芯材1cに確実に伝達される様にするためである。
第2の目的は、ケーシング引抜き工程で芯材1cが位置的に邪魔にならないようにするためである。この具体例として、図4Aでは、芯材押込みガイド部材26はケーシング11より僅かに小径の鍔部28を有し、この鍔部28に芯材押込みガイド部26aが設けられている。この芯材押込みガイド部26aは、該鍔部28の前面中央部に、前記芯材1cを包むように形状された、窪み部である。
又、図4Bでは、芯材押込みガイド部材26は、ケーシング11より僅かに小径の鍔部28を有し、この鍔部28に芯材押込みガイド部26aが設けられている。この芯材押込みガイド部26aは、該鍔部28の前面中央部に芯材1cを囲繞するように形成された、筒部である。更に、図4Cでは、芯材押込みガイド部材26は三日月形部35を有し、この三日月形部35に芯材押込みガイド部26aが設けられている。この芯材押込みガイド部26aは、前記三日月形部35の前面に形成された、円弧状部である。
「養生工程」「頭部固定工程」(図5H、図5I、参照)
ロックボルトの造成完了後に、所定期間養生し、芯材頭部プレート30をロックナット32で固定する。
次に、本発明の第2実施例を図7〜図11により説明するが、図1〜図6と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
本実施例と第1実施例は、(1)スペーサと(2)カプラーが相違するので、以下これらの点について説明する。
(1)スペーサについて
ケーシング11内に挿着されているスペーサ3は、円環状の支持部43と、筒状基部45と、一端が前記支持部43に接続され、他端が筒状基部45に接続されている連結部材47と、を備えている。前記支持部43の外径は、ケーシング11の内径より僅かに小さく形成され、その外周縁部には、滑り面43aが形成されている。この滑り面43aは、ケーシング11を引き抜く際に、ケーシング11内面の継目突部11bの抵抗を少なくするために設けられており、ロックボルト本体1の先端防護部材(先端部)側に設けられている。この滑り面43aとして、弧状面、テーパ面などが採用される。
筒状基部45の貫通穴の内径は、芯材1cの外径より僅かに大きく形成され、その前端部45aには、連結部材47の他端が接続され、その後端部45b側には、止め部材挿着穴45cが穿設されている。この挿着穴45cには、止め部材であるねじ等を挿着して筒状基部45を芯材1cに固定する。なお、前記連結部材47の他端は、前記筒状基部45の中央部、又は、後端部45bに固定することも可能である。
連結部材47は、周方向に間隔を置いて複数本、例えば、3本設けられている。この連結部材47の幅は、例えば、前記支持部43の太さ43Lとほぼ等しく形成されているが、その幅や形状等は必要に応じて適宜選択することができる。前記隣り合う連結部材47間には、セメントミルクの通路を構成する通路空間部49が設けられている。この通路空間部49は、ほぼ均等な大きさに形成されるが、その大きさ形状等は、必要に応じて適宜選択することができる。
前記ロックボルト施工を行う場合には、芯材加工工程において芯材にスペーサ3を取り付ける際、芯材1cにスペーサ3の筒状基部45を差し込んだ後、ねじなどを止め部材挿着穴45cに挿着し、その先端部を芯材1cの外周面に緊結すれば、スペーサ3は簡単に芯材1cに固定される。
また、ケーシング引抜工程においてケーシングを引き上げる際に、ロックボルト本体1のスペーサ3の円環状の支持部43の外縁部が、ケーシング11内面の継目突部11bに接触するが、前記外縁部には滑り面43aが形成されているので、大きな抵抗を受けることなくケーシング11を引き上げることができる。そのため、ロックボルト本体1がケーシング11と一緒になって上昇(共上がり)するのを防止することができる。
(2)カプラーについて
芯材1cを連結するカプラー16は、円筒部材51と、該円筒部材51の中心部を貫通する芯材ねじ穴52と、該円筒部材51の両端部側に設けられた複数のボルトのねじ穴53と、を備えている。このねじ穴53は、円筒部材51の半径方向に4本穿設されている。
前記ロックボルト施工を行う場合には、一次注入工程において芯材を連結する際、一方の芯材1cの端部1dをカプラー16の芯材ねじ穴52の一端側から螺合し、前記端部1dを該芯材ねじ穴52の中央部まで挿入する。次に、他方の芯材1cの端部1eを前記カプラー16の芯材ねじ穴52の他端側から螺合し、前記端部1eを前記一方の芯材の端部1dに当接させる。
その後、各ねじ穴53にボルト55を螺着し、該ボルト55の先端部を芯材1cの外周面に緊結させて固定すると、前記両芯材1c,1cはカプラー16を介して強固に連結され一体となる。
1 ロックボルト本体
1c 芯材
3 スペーサ
5 センタリング・先端防護部材(先端部)
9 削孔
9a 孔底
10 支持地盤
11 ケーシング
20 芯材押込み用治具
24 押込み伝達部材
26 押込みガイド部材
26a 芯材ガイド部

Claims (5)

  1. 地盤を削孔し、その削孔内に芯材の挿入及びグラウト材の注入を行い、前記グラウト材の硬化により該芯材を支持地盤中に定着させるロックボルト施工方法において、
    前記芯材の尖形状の先端部を、前記削孔の孔底に刺し込んで前記支持地盤に固定することを特徴とするロックボルト施工方法。
  2. 地盤を削孔し、その削孔内のケーシングにグラウト材の注入及び芯材の挿入を行った後に前記ケーシングを引き抜き、前記グラウト材の硬化により該芯材を支持地盤中に定着させるロックボルト施工方法において、
    前記芯材を、該芯材の外周に突設したスペーサにより軸芯位置を規制して前記ケーシング内に挿入し、
    前記芯材の尖形状の先端部を、前記ケーシングの先端より突出せしめて前記削孔の孔底に刺し込み、前記支持地盤に固定することを特徴とするロックボルト施工方法。
  3. 前記芯材を、芯材ガイド部を備えた芯材押込み治具を介して前記ケーシング内に押込むことを特徴とする請求項2記載のロックボルト施工方法。
  4. 前記スペーサは、外周縁部に滑り面を備えた円環状の支持部と、止め部材挿着穴を備えた基体筒部と、前記両部を連結する複数本の連結部材と、隣り合う連結部材間に設けられた通路空間部と、を備えていることを特徴とする請求項2、又は、3記載のロックボルト施工方法。
  5. 前記滑り面は、弧状面、又は、テーパ面であることを特徴とする請求項4記載のロックボルト施工方法。
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