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

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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