JP2017110486A - ロックボルト頭部の定着具 - Google Patents

Abstract

【課題】防水シートの損傷を防止し、覆工コンクリートの拘束ひび割れを抑制し、覆工コンクリートの背面に空洞が形成されず、覆工コンクリートの部分的な巻き厚不足をなくす。【解決手段】地山中に挿入されたロックボルト２に挿通される開孔４が形成された座板３と、ロックボルト２に螺合される雌ねじ部６が形成されるとともに、座板３に定着されるナット５とからなるロックボルト頭部の定着具１である。開孔４の周面が全周に亘って外側に向けて拡大するテーパ状の傾斜面７とされるとともに、ナット５の開孔４との係合面が開孔４と逆向きのテーパ状の傾斜面９とされ、定着状態で、ナット５が開孔４に嵌合して定着されるとともに、座板３の外面を基準としてナット５の外面及びロックボルト２頭部の端面がほぼ同一面になっている。【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル工事における掘削部分の定着などのため、地山中に挿入されたロックボルトの頭部の定着具に関する。

従来より、ＮＡＴＭ工法に代表される山岳トンネル工事では、発破による掘進毎に、掘削壁面に対するコンクリートの吹付けを行うとともに、多数のロックボルトをトンネル壁面に対して垂直に地山中に挿入することにより、吹付けコンクリートとロックボルトとを主たる支保として地山の定着を図った後、その外面に防水シートを敷設し、最終的なコンクリート覆工を行うことが知られている。

前記ロックボルトによる地山の定着には、従来より、図１５に示されるように、吹付けコンクリート面に対し、例えばＭ２４のロックボルト５１の場合、直径約４５ｍｍ、深さ３〜４ｍのボアホール５２を地山に穿孔し、このボアホール５２内にグラウト材５３を充填した後、ロックボルト５１を挿入し地山と定着させ、ロックボルト５１の頭部にワッシャー等の座板５４を取り付けるとともに、その外面側からナット５５を螺合して定着させる定着具５０が用いられていた。

このような従来の定着具５０では、座板５４の外面側にナット５５が定着されるため、吹付けコンクリート面からロックボルト５１頭部までの突出長が少なくとも３ｃｍ程度となり、この突出したロックボルト５１の頭部によって覆工コンクリート打設時に防水シートが損傷するおそれがあった。このため、従来の定着具５０では、図１５に示されるように、防水シートの損傷を防止するため、ロックボルト頭部を含み座板５４全体を囲むように、お椀型などの形状をしたロックボルトカバー５６を取り付けるのが一般的であった。

定着状態でロックボルトの突出長を短くする技術として、下記特許文献１には、座板の穴に遊挿可能なシャフト部と、シャフト部の手元側に固着され、座板の穴より大きい頭部とからなり、頭部からシャフト部まで連続するように所定長の雌ねじ部を形成したロックボルト用ナットが記載されている。また、下記特許文献２には、ベアリングプレートの孔に対して一端側から挿通されて相対回転不能に嵌合するナットと、このナットと一体でその他端側にあって先端方向に径が漸減し後端側の背面で当該ベアリングプレートを支持するテーパー鍔を備えたロックボルト用ナットが記載されている。更に、下記特許文献３には、ロックボルトの外周に形成したネジ部と螺合するネジ部を頭部からシャフト部まで貫通して備え、更に、シャフト部の外周に嵌め付けられ、シャフト部より突出する先端の穴径をロックボルト径と略等しくした中空状のキャップを備えてなるロックボルト用ナットが記載されている。

特許第３１０１１８０号公報 特許第３５４００６３号公報 特許第３２１３２９４号公報

上記特許文献１〜３に記載されたロックボルト用ナットでは、従来のものに比べて定着状態の突出長が短くなるため、前述のロックボルトカバーを取り付けなくても覆工コンクリート打設時に防水シートが損傷するおそれが低減するものの、ロックボルト頭部やナットが座板の外面より突出しなくなったわけではなく、依然として少なからず突出しているため、防水シートの損傷等の問題が完全に解消できたものではない。

一方、図１５に示されるように、前述のロックボルトカバー５６を取り付ける従来の定着具５０では、このロックボルトカバー５６が吹付けコンクリート面から大きく突出するため、下記(1)〜(4)などの問題があった。
(1)この突出部によって覆工コンクリート打設時に防水シートが損傷しやすい。
(2)覆工コンクリート打設後の乾燥収縮時に、この突出部に起因した拘束ひび割れが生じやすい。つまり、突出部の凹凸に覆工コンクリートの背面が拘束され、乾燥収縮に追随できず、ひび割れが発生する。
(3)防水シートが吹付けコンクリート面に密着しない防水シートの敷設不良により、覆工コンクリートの背面に空洞ができやすい。
(4)覆工コンクリートの厚さ（巻き厚）が部分的に不足する。

そこで本発明の主たる課題は、第１に、座板の外面よりロックボルト頭部及びナットを基本的に突出させない構造とすることにより、防水シートの損傷を防止するとともに、覆工コンクリートの拘束ひび割れを抑制し、覆工コンクリートの背面に空洞が形成されず、さらに覆工コンクリートの部分的な巻き厚不足をなくしたロックボルト頭部の定着具を提供することにある。

第２に、基本的に座板の外面よりロックボルト頭部及びナットを突出させないようにするが、ロックボルトへの緊張力の導入に際して、ロックボルト頭部が若干座板の外面よりも突出した場合でも、この段差を緩和することにより、防水シートの損傷、ひび割れ防止や、空洞発生防止等を図り得るナットキャップを取り付けたロックボルト頭部の定着具を提供することにある。

第３に、座板の外周縁部に該座板の板厚によって生じる階段状の段差を緩和することにより、防水シートの損傷、ひび割れ防止や、空洞発生防止等を図り得る座板枠を取り付けたロックボルト頭部の定着具を提供することにある。

上記第１課題を解決するために請求項１に係る本発明として、地山中に挿入されたロックボルトに挿通される開孔が形成された座板と、前記ロックボルトに螺合される雌ねじ部が形成されるとともに、前記座板に定着されるナットとからなるロックボルト頭部の定着具において、
前記開孔の周面が全周に亘って外側に向けて拡大するテーパ状の傾斜面とされるとともに、前記ナットの前記開孔との係合面が前記開孔と逆向きのテーパ状の傾斜面とされ、定着状態で、前記ナットが前記開孔に嵌合して定着されるとともに、前記座板の外面を基準として前記ナットの外面及び前記ロックボルト頭部の端面がほぼ同一面になっていることを特徴とするロックボルト頭部の定着具が提供される。

上記請求項１記載の発明では、ロックボルト頭部に座板及びナットが定着されるロックボルト頭部の定着具において、前記座板に形成された開孔の周面が全周に亘って外側に向けて拡大するテーパ状の傾斜面とされ、且つ前記ナットの前記開孔との係合面が前記開孔と逆向きのテーパ状の傾斜面とされている。定着状態で、前記ナットが前記座板の開孔に嵌合し、前記開孔の傾斜面と前記ナットの傾斜面とが係合して定着される。そして、前記座板の外面を基準として、前記ナットの外面及びロックボルト頭部の端面がほぼ同一面になっている。従って、本発明に係る定着具では、座板の外面からロックボルト頭部やナットが突出しなくなるため、防水シートの敷設時及び覆工コンクリートの打設時に、防水シートの損傷が完全に防止できる。また、凹凸による覆工コンクリートの拘束がないため、覆工コンクリートの拘束ひび割れが発生しなくなる。更に、座板の外面に凹凸が形成されないため、防水シートが外面に密着して敷設され、覆工コンクリートの背面に空洞が形成されなくなる。また、覆工コンクリートの部分的な巻き厚不足も生じなくなる。

請求項２に係る本発明として、前記ナットの雌ねじ部が前記座板より地山側に延在して形成されている請求項１記載のロックボルト頭部の定着具が提供される。

上記請求項２記載の発明では、前記ナットの雌ねじ部を前記座板より地山側に延在して形成することによって、ロックボルトとナットとのねじ掛かり寸法（はめあい長さ）を座板の板厚より長くとることができ、ねじ部の引抜耐力が十分に確保できるようになる。

請求項３に係る本発明として、前記開孔の傾斜面を外側に延長した線と前記座板の外面との成す角度が３０°〜７０°である請求項１、２いずれかに記載のロックボルト頭部の定着具が提供される。

上記請求項３記載の発明では、開孔の周面に形成される傾斜面の傾斜角度を３０°〜７０°に設定することにより、座板とナットとが係合したときの強度を確保している。

請求項４に係る本発明として、前記開孔の傾斜面は、該傾斜面の全長に亘って直線的に傾斜する直線テーパ状に形成されている請求項１〜３いずれかに記載のロックボルト頭部の定着具が提供される。

上記請求項４記載の発明では、前記開孔の傾斜面及び前記ナットの傾斜面をそれぞれ、該傾斜面の全長に亘って直線的に傾斜する直線テーパ状に形成することによって、座板とナットとの係合時の強度を確保している。

前記第２課題を解決するために請求項５に係る本発明として、前記ナットの外面を覆うように設置されるとともに、外周部分に前記座板の外面へ向かって下り方向の傾斜面が形成され、かつ内面側に前記ロックボルト頭部上端が嵌合可能な窪み部が形成されたナットキャップを備える請求項１〜４いずれかに記載のロックボルト頭部の定着具が提供される。

上記請求項５記載の発明では、ロックボルト頭部が若干座板の外面よりも突出した場合でも、この段差を緩和することにより、防水シートの損傷、ひび割れ防止や、空洞発生防止等を図り得るようにしたものである。具体的には、前記ナットの外面を覆うように設置されるとともに、外周部分に前記座板の外面へ向かって下り方向の傾斜面が形成され、かつ内面側に前記ロックボルト頭部上端が嵌合可能な窪み部が形成されたナットキャップを備えるようにしたものである。このナットキャップを取り付けることにより、ロックボルト頭部が若干、座板の外面よりも突出した場合でも、ロックボルト頭部による階段状の段差を無くして傾斜面とすることができるため、前述した効果を奏することが可能となる。

前記第３課題を解決するために請求項６に係る本発明として、前記座板の外周部を囲むように設置される枠材であって、外周部分に外方側に向かって下り方向の傾斜面が形成された座板取付け枠を備える請求項１〜５いずれかに記載のロックボルト頭部の定着具が提供される。

上記請求項６記載の発明では、座板の外周縁部に該座板の板厚によって生じる階段状の段差を緩和することにより、防水シートの損傷、ひび割れ防止や、空洞発生防止等を図り得るようにしたものである。具体的には、前記座板の外周部を囲むように設置される枠材であって、外周部分に外方側に向かって下り方向の傾斜面が形成された座板取付け枠を取り付けることにより、座板の板厚によって外周縁部に生じる階段状の段差を無くして傾斜面とすることができるため、前述した効果を奏することが可能となる。

請求項７に係る本発明として、前記座板取付け枠は、プラスチック素材よりなる請求項６記載のロックボルト頭部の定着具が提供される。

上記請求項７記載の発明は、前記座板取付け枠の素材をプラスチックとするものである。素材をプラスチックとした場合には、製作が容易になるとともに、重量が嵩むこともなくなりハンドリング性が向上する。このプラスチック製の座板取付け枠は、予め座板に対して接着剤等により取り付けておくことが望ましい。

以上詳説のとおり、請求項１〜４に係る本発明によれば、座板の外面よりロックボルト頭部及びナットが突出しないため、防水シートの損傷が防止できるとともに、覆工コンクリートの拘束ひび割れが抑制され、覆工コンクリートの背面に空洞が形成されず、覆工コンクリートの部分的な巻き厚不足をなくすことができるようになる。

また、請求項５に係る本発明によれば、やむを得ずロックボルト頭部が若干、座板の外面よりも突出した場合でも、この段差を緩和することにより、防水シートの損傷、ひび割れ防止や、空洞発生防止等を図り得るようになる。

さらに、請求項６，７に係る本発明によれば、座板の外周縁部に該座板の板厚によって生じる階段状の段差を緩和することにより、防水シートの損傷、ひび割れ防止や、空洞発生防止等を図り得るようになる。

本発明の第１形態例に係る定着具１によるロックボルト２の定着状態を示す断面図である。 図１の平面図である。 定着具１の組立要領を示す断面図である。 変形例に係る定着具１を示す断面図（その１）である。 変形例に係る定着具１を示す断面図（その２）である。 防水シート２３及び覆工コンクリート２４の施工状態を示す断面図である。 ナット５を増締め又は取り外すための他の工具係合部１２の例を示すナット平面図である。 第２形態例に係る定着具１の全体斜視図である。 定着具１によるロックボルト２の定着状態を示す断面図である。 その平面図である。 ナットキャップ１３を示す、(A)は上面側斜視図、(B)は下面側斜視図である。 定着具１の引張試験構造を示す断面図である。 従来の定着具の引張試験構造を示す断面図である。 試験結果を示すグラフである。 従来の定着具５０を用いた施工状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

〔第１形態例〕
本発明に係るロックボルト頭部の定着具１は、図１〜図３に示されるように、地山中に挿入されたロックボルト２に挿通される開孔４が形成された座板３と、前記ロックボルト２に螺合される雌ねじ部６が形成されるとともに、前記座板３に定着されるナット５とから構成されている。なお、本形態例の説明において、外側又は外面、外面側とはトンネル内空側の方向又は面を指し、内側又は内面、内面側とは地山側の方向又は面を指す。

前記ロックボルト２は、鋼、強化繊維プラスチック、樹脂などからなる突出側端部に雄ねじ部２ａが形成された従来より周知のものを用いることができる。前記ロックボルト２は、雄ねじ部２ａの端部が吹付けコンクリート２０の表面より所定の長さ（概ね座板３の板厚分）だけ外側に突出させた状態で、基端側がボアホール２１内に埋設施工されている。

ＮＡＴＭ工法に代表される山岳トンネル掘削工事においては、装薬孔削孔→装薬→発破→ズリ出し→コンクリート吹付け→ロックボルトの削孔・打設の順で行われる。前記ロックボルト２の削孔・打設作業は、図１及び図３に示されるように、削孔機械を用いて単管削孔、二重管削孔又は自穿孔ロックボルトによる削孔などによって所定深さのボアホール２１の削孔を終えたならば、グラウト材２２を注入し、ロックボルト２を挿入して地山との定着を図った後、座板３及びナット５を取り付けることにより頭部処理を行い、ロックボルト２の打設作業を完了するという工程で行われる。なお、前記グラウト材２２の注入は、ボアホール２１にロックボルト２を挿入した状態で行うようにしてもよい。

図１〜図３に示されるように、前記座板３は、角形や円形の金属製の平板であり、地山に穿孔されたボアホール２１より大きな外形寸法で形成されている。前記座板３の中央部には、ロックボルト２の雄ねじ部２ａが挿通可能で、且つロックボルト２に螺合されるナット５が嵌合可能な大きさの厚み方向に貫通する開孔４が形成されている。

前記開孔４は、周面が全周に亘って外側（ロックボルト２の端部側）に向けて拡大するテーパ状の傾斜面７とされている。この傾斜面７は、座板３の板厚全体に亘って形成され、開孔４の周面が垂直面を有さないように形成されている。つまり、前記傾斜面７は、前記開孔４の地山側の開孔縁から外側の開孔縁にかけて連続するテーパ状に形成されている。

前記傾斜面７は、図１に示されるように、この開孔４の傾斜面を外側に延長した線と座板３の外面との成す角度θが、３０°〜７０°、好ましくは４０°〜６０°となるように形成するのがよい。θが３０°より小さいと座板３及びこの開孔４に嵌合するナット５の強度が低下するおそれがあり、θが７０°より大きい場合には、座板３とナット５との係合による十分な強度が得られにくい。

前記傾斜面７は、図１及び図３に示されるように、該傾斜面７の全長に亘って直線的に傾斜する直線テーパ状に形成することができる。この場合には、座板３とナット５の係合時の強度を比較的高くすることができる。このときの前記開孔４内の空間形状は截頭円錐台となる。

また、図４に示されるように、前記傾斜面７を地山側又は外側に向けて膨出する部分球面状に形成してもよい。この場合には、ロックボルト２の軸芯と座板３の平面方向とが直交しないで施工されたとき、ある程度の角度であればナット５と開孔４との係合角度を調整することにより、施工誤差を吸収することができるようになる。なお、前記傾斜面７を部分球面状に形成した場合の傾斜角度θは、開孔４の地山側端縁と外側端縁とを結んだ直線を外側に延長した線と、座板３の外面との成す角度をとればよい。

前記開孔４の傾斜面７は、図１に示されるように、地山側の開孔縁がボアホール２１より小さな直径を有するとともに、外側の開孔縁がボアホール２１より大きな直径を有するように形成するのが好ましい。これにより、座板３によってボアホール２１が閉塞できるとともに、ロックボルト２の軸方向の力がナット５及び座板３を介して吹付けコンクリート２０に伝達しやすくなり、ロックボルト２と吹付けコンクリート２０との確実な一体性が図れるようになる。

次いで、前記ナット５は、詳細には図３に示されるように、中央部に地山側と外側とを貫通する前記雌ねじ部６が形成された金属製の部材であり、前記座板３の開孔４に嵌合可能な大きさで形成されている。軸方向外側の端部には、全周に亘って半径方向の外側に突出した鍔部８が形成され、この鍔部８は、定着状態で、図１に示されるように、前記座板３の開孔４内に定着されるようになっている。前記ナット５の外側端面及び地山側端面はそれぞれほぼ平坦に形成されている。

前記ナット５は、前記開孔４との係合面が前記開孔４と逆向きのテーパ状の傾斜面９とされている。すなわち、前記ナット５が座板３の開孔４に嵌合して定着した状態で、ナット５の傾斜面９と座板３の傾斜面７とが対面して接するように形成されている。

前記ナット５の傾斜面９は、図１及び図４に示される定着状態で、前記座板３の傾斜面７と対面するように、座板３の傾斜面７と逆向きのテーパ状に形成されている。具体的には、図１に示されるように、前記座板３の傾斜面７が、該傾斜面７を外側に延長した線と座板３の外面との成す角度がθの直線テーパ状に形成される場合、ナット５の傾斜面９は、該傾斜面９とナットの外側端面との成す角度がθの直線テーパ状に形成されている。また、図４に示されるように、座板３の傾斜面７を地山側に膨出して湾曲する部分球面状に形成した場合、ナット５の傾斜面９は、地山側に膨出して湾曲する部分球面状に形成されている。

前記ナット５の鍔部８は、座板３の厚みとほぼ同等の高さで形成されている。これにより、図１に示される定着状態で、ナット５の鍔部８は座板３の開孔４内に収容され、座板３の外面より外側に突出しないようになっている。

前記ナット５は、雌ねじ部６が座板３より地山側に延在して形成されるように、前記鍔部８より地山側に延在した延在部１０が形成されるようにしてもよい。これにより、ナット５とロックボルト２とのねじ掛かり寸法（はめあい長さ）を座板３の板厚より大きくとることができ、設計上の必要引抜耐力（例えばＭ２４のロックボルト２の場合約１８０ｋＮ）を得るために必要な寸法が確保できるようになる。

前記延在部１０の外周は円形に形成され、前記座板３の開孔４を挿通可能に形成されている。前記延在部１０は、雌ねじ部６の呼び径に相当する六角ナットの最小肉厚とほぼ同等以上の肉厚で形成されている。例えば、呼び径Ｍ２４のロックボルト２の場合、この呼び径に相当する六角ナットの最小肉厚は約６ｍｍであるので、前記延在部１０の肉厚は６ｍｍ以上とするのがよい。

前記延在部１０は必要に応じて設ければよく、座板３の肉厚分のロックボルト２とナット５とのねじ掛かり寸法だけで機械的強度が十分に確保できる場合には、図５に示されるように、前記座板３より地山側に延在した前記延在部１０を設けなくてもよい。この場合、ナット５は、定着状態で、座板３の開孔４内に収容され、座板３の外面及び地山側面から突出しないで設けられるようになる。

前記ナット５の外側の端面には、図１及び図２に示されるように、工具を用いて前記ナット５を増締め又は取り外しするための工具係合部１１が形成されるようにするのが好ましい。図示例では、半径方向に延びる溝が周方向に間隔をあけて複数本（４本）形成され、専用工具の先端をこの溝に係合させて、締付け方向又は取り外し方向への回転によりナット５を増締め又は取り外しできるようにしている。なお、前記工具係合部としては、図７に示されるように、上下左右位置にそれぞれ形成した４つの孔部をもって、工具係合部１２としてもよい。

本定着具１の取付けは、図３に示されるように、地山に埋設施工されたロックボルト２の頭部に座板３の開孔４を挿通させるとともに、ナット５の雌ねじ部６をロックボルト２の雄ねじ部２ａに螺合させ、ナット５を座板３の開孔４に嵌合させることにより行われる。

前記定着具１によるロックボルト２の頭部処理を終えたならば、図６に示されるように、その外面に防水シート２３を敷設し、最終的な覆工コンクリート２４を打設する。

本定着具１では、図１に示されるように、定着状態で、前記ナット５が座板３の開孔４に嵌合して定着されるとともに、座板３の外面を基準としてナット５の外側端面及びロックボルト２頭部の端面がほぼ同一面になっている。ほぼ同一面になるとは、座板３の外面に対してナット５の外側端面が座板３の厚み方向に±３ｍｍ以下、好ましくは±２ｍｍ以下の範囲内に定着されるとともに、ナット５の外側端面に対してロックボルト２の端面が約１山分突出し、且つ座板３の外面に対してロックボルト２の端面が座板３の厚み方向に±３ｍｍ以下、好ましくは±２ｍｍ以下の範囲内に定着されることをいう。前記「ナット５の外側端面に対してロックボルト２の端面が約１山分突出し、」の意義は、ロックボルト２の雄ネジ部２ａとナット５の雌ネジ部６とが噛み合った状態で、最大の引張耐力を有するようにするには、ナット５の雌ネジ部６の全長に対してロックボルト２の雄ネジ部２ａがしっかりと係合させることが必要である。従って、ロックボルト２のすべてのネジ山をナット５のネジ山にしっかりと係合させるために、ナット５の外側端面に対してロックボルト２の端面を約１山分突出させて定着させる意図である。

本定着具１では、座板３の外面とほぼ同一面になるようなカバー材を別途取り付けるのではなく、ナット５の外側端面及びロックボルト２頭部の端面を座板３の外面に揃えることによって、座板３の外面とほぼ同一面となるようにしているため、部材点数が少なくでき、施工作業が軽減できるとともに、外側からの圧力に対して高い強度が得られるようになる。

これによって、図６に示されるように、本定着具１によるロックボルト２の頭部処理工程の後、防水シート２３を敷設して覆工コンクリート２４を打設したとき、座板３の外面からロックボルト２の頭部やナット５が突出しないため、防水シートの損傷が完全に防止できるようになる。更に、座板３の外面に対し、ロックボルト２の頭部やナット５が大きく窪むこともないため、この窪み部によって覆工コンクリートの背面に空洞が形成されることもなくなる。

また、座板３の外面に対し凹凸が形成されないため、凹凸による覆工コンクリートの拘束がなくなり、覆工コンクリートの拘束ひび割れが発生しなくなる。つまり、従来の定着具では、図１０に示されるように、ロックボルト頭部が座板の外面より大きく突出するため、この突出部に覆工コンクリートの背面が拘束され、乾燥収縮に追随できず、ひび割れが発生することがあるのに対して、本定着具１では、このような拘束ひび割れが生じなくなる。

更に、座板３の外面に対し凹凸が形成されないため、防水シートが吹付けコンクリート面及び座板の外面に密着して敷設され、覆工コンクリートの背面に空洞が生じるのが防止できる。

また、座板３の外面から大きく突出する突出部が形成されないため、覆工コンクリートの部分的な巻き厚不足がなくなり、覆工コンクリートの均一な強度が確保できるようになる。

〔第２形態例〕
前記ロックボルト２の頭部は、前述したように、座板３の外面を基準としてナット５の外側端面及びロックボルト２頭部の端面がほぼ同一面になっていることが望ましいが、緊張力の導入具合や定着誤差如何によっては、ロックボルト２の頭部が座板３の外面よりも若干、外面側に突出する事態も予想される。この場合の対処として、図８に示されるように、ロックボルト頭部を覆うように、座板３の外面にナットキャップ１３を設置することができる。

前記ナットキャップ１３は、詳細には図１１に示されるように、平面状の外面１３Ａと、前記外面１３Ａに平行する内面１３Ｂと、外周部に前記外面１３Ａの外周縁と前記内面１３Ｂの外周縁とを繋ぐように、前記座板３の外面へ向かって下り方向の傾斜面１３Ｃが形成された、板状に近い截頭円錐台状の部材であり、前記内面１３Ｂには、前記ロックボルト頭部上端が嵌合可能な窪み部１３Ｄが形成されている。従って、このナットキャップ１３をロックボルト２に被せるように設置することにより、ロックボルト２の頭部が若干、外面側に突出することになっても、ロックボルト頭部による階段状の段差を無くして傾斜面とすることができるようになり、防水シートの損傷、ひび割れ防止や、空洞発生防止等を図り得るようになる。なお、図中、ナット５の工具係合部１２は十字方向に形成された孔タイプとしており、ナットキャップ１３の内面側には前記孔タイプの工具係合部１２に夫々嵌合する４つの突起１３ａが形成されている。

また、本第２形態例では、前記座板３の外周縁部に該座板３の板厚によって生じる階段状の段差を緩和するために座板取付け枠１４を設置している。具体的には、図８〜図１０に示されるように、前記座板３の外周部を囲むように設置される枠材であって、外周部分に外方側に向かって下り方向の傾斜面１４ａが形成された座板取付け枠１４を設置している。座板３の外周縁部に該座板３の板厚によって生じる階段状の段差を無くして傾斜面とすることにより、防水シートの損傷、ひび割れ防止や、空洞発生防止等を図り得るようになる。

前記座板取付け枠１４は、製作性、重量、ハンドリング性の点からプラスチック素材により製造されたものが好適に使用される。また、取付けに当たっては、予め座板３に対して接着剤等により取り付けておくことが望ましい。

〔引張試験〕
次に、ロックボルトの引張試験の概要について説明する。

本発明に係る定着具１及び従来の定着具についてそれぞれ、ＪＩＳ Ｍ２５０６に基づくロックボルトの引張試験を行った。図１２は本定着具１の引張試験構造を示す断面図、図１３は従来の定着具の引張試験構造を示す断面図である。本定着具１に係る試験装置は、図１２に示されるように、直径Ｄ＝７４ｍｍの開口が設けられた受台３０に、外形寸法が１５０×１５０×９（ｔ）ｍｍであり、最大径φ＝４５ｍｍ、傾斜角θ＝４５°の開孔４が形成された座板３と、最大径φ＝４５ｍｍ、高さＨ＝２５ｍｍのナット５とによってＭ２４のロックボルト２を定着した構造を有している。また、従来の定着具に係る試験装置は、図１３に示されるように、直径Ｄ’＝５６ｍｍの開口が設けられた受台３０’に、外形寸法が１５０×１５０×９（ｔ）ｍｍの座板と、Ｍ２４用六角ナットとによってＭ２４のロックボルト２を定着した構造を有している。試験は、上記試験装置を用いて、ロックボルトに軸方向の引張荷重を加えたときの変位を測定した。

図１４は、荷重と変位の関係を示すグラフである。本発明に係る定着具１は、約２３０ｋＮの最大荷重が得られ、Ｍ２４のロックボルト２に必要な耐力の約１８０ｋＮ以上の十分な機械的強度を有していることが判明した。

１…ロックボルト頭部の定着具、２…ロックボルト、３…座板、４…開孔、５…ナット、６…雌ねじ部、７…傾斜部、８…鍔部、９…傾斜部、１０…延在部、１１・１２…工具係合部、１３…ナットキャップ、１４…座板取付け枠、２０…吹付けコンクリート、２１…ボアホール、２２…グラウト材、２３…防水シート、２４…覆工コンクリート

Claims (7)

1. 地山中に挿入されたロックボルトに挿通される開孔が形成された座板と、前記ロックボルトに螺合される雌ねじ部が形成されるとともに、前記座板に定着されるナットとからなるロックボルト頭部の定着具において、
   前記開孔の周面が全周に亘って外側に向けて拡大するテーパ状の傾斜面とされるとともに、前記ナットの前記開孔との係合面が前記開孔と逆向きのテーパ状の傾斜面とされ、定着状態で、前記ナットが前記開孔に嵌合して定着されるとともに、前記座板の外面を基準として前記ナットの外面及び前記ロックボルト頭部の端面がほぼ同一面になっていることを特徴とするロックボルト頭部の定着具。
2. 前記ナットの雌ねじ部が前記座板より地山側に延在して形成されている請求項１記載のロックボルト頭部の定着具。
3. 前記開孔の傾斜面を外側に延長した線と前記座板の外面との成す角度が３０°〜７０°である請求項１、２いずれかに記載のロックボルト頭部の定着具。
4. 前記開孔の傾斜面は、該傾斜面の全長に亘って直線的に傾斜する直線テーパ状に形成されている請求項１〜３いずれかに記載のロックボルト頭部の定着具。
5. 前記ナットの外面を覆うように設置されるとともに、外周部分に前記座板の外面へ向かって下り方向の傾斜面が形成され、かつ内面側に前記ロックボルト頭部上端が嵌合可能な窪み部が形成されたナットキャップを備える請求項１〜４いずれかに記載のロックボルト頭部の定着具。
6. 前記座板の外周部を囲むように設置される枠材であって、外周部分に外方側に向かって下り方向の傾斜面が形成された座板取付け枠を備える請求項１〜５いずれかに記載のロックボルト頭部の定着具。
7. 前記座板取付け枠は、プラスチック素材よりなる請求項６記載のロックボルト頭部の定着具。

Images