JP2023133845A - ロックボルトの施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックボルトの打設作業をスムーズかつ正確に行え、かつ、座金の不測の落下を防止できるロックボルトの施工方法を提供する。【解決手段】ロックボルトの施工方法は、ロックボルト２の後端部に取付けられる座金９を保持するための座金保持手段８をガイド３４の先端側に設置する座金保持手段設置ステップと、座金保持手段に座金を保持させる座金保持ステップと、ロックボルトの先端側を座金保持手段に保持された座金９の中央貫通孔９０に通すロックボルト位置決めステップと、座金保持手段に保持された座金を打設用の孔Ｈの周囲の壁面Ｗに近接させるとともに、ロックボルトを打設用の孔に打設するロックボルト打設ステップと、ロックボルトを打設した後に、座金保持手段から座金を離脱させて、当該座金をロックボルトの後端部に残置させることにより、トンネル空洞部Ｔの壁面Ｗを支えるように座金を設置する座金設置ステップとを備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル空洞部から地山にロックボルトを打設するロックボルトの施工方法に関する。

従来、ロックボルトの施工方法は、トンネル空洞部から地山にロックボルトを打設するための打設用の孔を形成した後、ドリルジャンボ（登録商標）等と呼ばれる切羽穿孔機のブームの先端側に設けられたガイド上に当該ガイドの延長方向に沿って移動可能なように削岩機（ドリフタ）を設けるとともに、当該削岩機の先端側にロックボルトの後端部を取付けて、その後、当該削岩機をガイドの先端側に移動させることによって、トンネル空洞部から打設用の孔にロックボルトを打設するようにしている。そして、当該ロックボルトを打設する際には、ロックボルトに、トンネル空洞部の壁面を支えるための座金（フェイスプレート１０）を取付けるようにしている（特許文献１参照）。

特表２００８－５４０８７４号公報

特許文献１に開示されたロックボルトの施工方法においては、支持手段８，９を備えるが、ロックボルトの打設時において、支持手段８は、壁面（岩肌６）から離れて位置される。
従って、特許文献１においては、支持手段８に、ロックボルトの径よりも大きい径のチャック手段１２を通過させるための貫通孔を設けなくてはならない。
よって、支持手段８に設けられた貫通孔の径が、ロックボルトの径よりも大きいため、支持手段８に設けられた貫通孔にロックボルトを貫通させたとしても、ロックボルトが軸ずれし易くなる。
従って、ロックボルトの軸心と打設用の孔の径中心とを一致させ難くなり、ロックボルトの軸心と打設用の孔の径中心とが一致していない状態でロックボルトの打設作業を行った場合、打設作業をスムーズかつ正確に行えないという課題があった。
特に、鋼管膨張型摩擦式のロックボルト（加圧流体膨張式ロックボルト）を打設用の孔に打設する作業においては、鋼管膨張型摩擦式のロックボルトが変形しないようにロックボルトをスムーズかつ正確に打設する必要があるが、ロックボルトの軸心と打設用の孔の径中心とが一致していない状態でロックボルトの打設作業を行った場合、鋼管膨張型摩擦式のロックボルトが変形してしまう可能性があり、変形してしまうと、鋼管膨張型摩擦式のロックボルトが正常に膨張しない事態が生じ得る。
また、特許文献１では、座金の中央貫通孔にロックボルトを貫通させて、座金がロックボルトの周面上を移動可能なようにロックボルトに取付けられているため、ブームを移動させた時にロックボルトの先端から座金が落下する虞があった。
本発明は、上述した課題に鑑みて、ロックボルトの打設作業をスムーズかつ正確に行え、かつ、座金の不測の落下を防止できるロックボルトの施工方法を提供するものである。

本発明に係るロックボルトの施工方法は、トンネル空洞部から地山にロックボルトを打設するための打設用の孔を形成した後、建設機械のブームの先端側に設けられたガイド上に当該ガイドの延長方向に沿って移動可能なように押圧手段を設けるとともに、当該押圧手段の先端側にロックボルトの後端部を取付けて、その後、当該押圧手段をガイドの先端側に移動させることによって、トンネル空洞部から打設用の孔にロックボルトを打設するようにしたロックボルトの施工方法であって、ロックボルトの後端部に取付けられる座金を保持するための座金保持手段をガイドの先端側に設置する座金保持手段設置ステップと、座金保持手段に座金を保持させる座金保持ステップと、押圧手段をガイドの先端側に移動させることによりロックボルトの先端側を座金保持手段に保持された座金の中央貫通孔に通すロックボルト位置決めステップと、ブームを駆動して座金保持手段に保持された座金を打設用の孔の周囲の壁面に近接させるとともに、押圧手段をガイドの先端側に移動させることによりロックボルトを打設用の孔に打設するロックボルト打設ステップと、ロックボルトを打設した後に、座金保持手段から座金を離脱させて、当該座金をロックボルトの後端部に残置させることにより、トンネル空洞部の壁面を支えるように座金を設置する座金設置ステップとを備えたことを特徴とする。
また、座金保持手段に座金を保持させる手段は、座金保持手段に設けられた磁石であることを特徴とする。
また、ロックボルトは、鋼管膨張型摩擦式のロックボルトであり、座金設置ステップでは、ブームを駆動して座金保持手段を打設用の孔から離れる方向に移動させることにより、座金保持手段の磁石から離れた座金の中央貫通孔の周囲の板面が、打設用の孔に打設された鋼管膨張型摩擦式のロックボルトの後端部に設けられた段差部に係合して、当該座金がロックボルトの後端部に残ることにより、トンネル空洞部の壁面を支えるように座金が設置されることを特徴とする。
また、ロックボルトは、定着材を介して孔の孔壁に定着させる定着材式のロックボルトであり、ロックボルトを打設する前に、当該ロックボルトの後端部に形成されたねじ部に予めナットを螺着させておき、座金設置ステップでは、ブームを駆動して座金保持手段を打設用の孔から離れる方向に移動させることにより、座金保持手段の磁石から離れた座金の中央貫通孔の周囲の板面がナットに係合して、当該座金がロックボルトの後端部に残り、その後、ナットを締め付けて座金を地山に押し付けることにより、トンネル空洞部の壁面を支えるように座金が設置されることを特徴とする。
本発明に係るロックボルトの施工方法によれば、ロックボルトの打設作業をスムーズかつ正確に行え、かつ、座金の不測の落下を防止できるロックボルトの施工方法を提供できる。

ロックボルトの施工方法手順を示す工程図。 ロックボルトの説明図であり、（ａ）はロックボルトの側面図、（ｂ）は（ａ）図におけるＡ－Ａ断面図、（ｃ）はロックボルトの鋼管部の膨張変化を示す図。 力伝達装置を示す図であり、（ａ）は力伝達装置の平面図、（ｂ）は力伝達装置の側面図。 前側連結手段を示す側面図。 摺動機構を示す断面図。 中間伝達軸、及び、スイベルを分離して示した分解図。 座金保持手段を前側から見た正面図。 座金保持手段に座金が離脱可能に取付けられた状態を示す斜視図。 座金保持手段と座金とを分離して示す斜視図。

実施形態１
図１に示すように、実施形態１に係るロックボルトの施工方法は、トンネル空洞部Ｔから地山Ｍにロックボルト２を打設するための打設用の孔Ｈを形成した後、建設機械としての例えばドリルジャンボ（登録商標）等と呼ばれる図外の切羽穿孔機のブーム３２の先端側に設けられたガイド３４上に当該ガイド３４の延長方向に沿って移動可能なように押圧手段としての例えば削岩機（ドリフタ）３を設けるとともに、当該削岩機３の先端側にロックボルト２の後端部を取付けて、その後、削岩機３をガイド３４の先端側に移動させることによって、トンネル空洞部Ｔから打設用の孔Ｈにロックボルト２を打設するようにしたロックボルトの施工方法であって、以下の（１）～（５）に示すステップを備える。
（１）ロックボルト２の後端部に取付けられる座金９を保持するための座金保持手段８をガイド３４の先端側に設置する座金保持手段設置ステップ。
（２）座金保持手段８に座金９を保持させる座金保持ステップ。
（３）削岩機３をガイド３４の先端側に移動させることによりロックボルト２の先端側を座金保持手段８に保持された座金９の中央貫通孔９０に通すロックボルト位置決めステップ（以上、図１（ｂ）参照）。
（４）ブーム３２を駆動して座金保持手段８に保持された座金９を打設用の孔Ｈの周囲の壁面Ｗに近接させるとともに、削岩機３をガイド３４の先端側に移動させることによりロックボルト２を打設用の孔Ｈに打設するロックボルト打設ステップ（図１（ｃ），（ｄ）参照）。
（５）ロックボルト２を打設した後に、座金保持手段８から座金９を離脱させて、当該座金９をロックボルト２の後端部に残置させることにより、トンネル空洞部Ｔの壁面Ｗを支えるように座金９を設置する座金設置ステップ（図１（ｅ）参照）。

尚、実施形態１に係るロックボルトの施工方法においては、図１に示すように、削岩機３とロックボルト２との間に設けられて削岩機３からの力をロックボルト２に伝達するための力伝達装置１を用いてロックボルト２を打設する。
切羽穿孔機には、例えば、複数本のブームが設けられ、少なくとも１つのブーム３１の先端側には削孔装置４が設けられ、少なくとも１つのブーム３２の先端側にはロックボルト取付装置５が設けられている。
尚、ブームとは、油圧シリンダ等のアクチュエータにより、起伏，伸縮，旋回等の機能を有した棒状構造体のことをいう。
ブーム３１，３２の先端側にはガイドセル３３が設けられている。例えば、ガイドセル３３は、ガイド３４と、ガイド３４に沿って摺動可能なキャリッジ３５とを有する。
削岩機３はキャリッジ３５上に固定されており、図外のキャリッジ駆動機構を駆動させることによって、キャリッジ３５及び削岩機３がガイド３４上を往復移動可能なように構成されている。

図１（ａ）に示すように、削孔装置４は、削岩機３と、削岩機３のシャンクロッド３０の先端側に連結された削孔ロッド３６とを備えて構成される。
図１（ｂ）に示すように、ロックボルト取付装置５は、削岩機３と、削岩機３のシャンクロッド３０の先端側に連結された力伝達装置１と、座金保持手段８とを備えて構成される。

ブーム３１，３２は、削孔装置４やロックボルト取付装置５を、所望の位置まで移動させるとともに所望の姿勢に維持する装置である。
即ち、ブーム３１を駆動して、削孔装置４を、所望の位置まで移動させるとともに所望の姿勢に維持した後、削岩機３をトンネル空洞部Ｔの壁面Ｗに向けて移動させて、削孔ロッド３６の先端側に設けられた削岩ビット３７を穿孔位置まで移動させる。その後、図１（ａ）に示すように、キャリッジ駆動機構を駆動させながら削岩機３を駆動させて、削孔ロッド３６に回転力と打撃力とを付与しながら削孔ロッド３６を押圧することにより、壁面Ｗから地山Ｍ中に向けて、ロックボルト２を挿入するための孔Ｈを削孔する。

また、削岩機３のシャンクロッド３０の先端側に連結された力伝達装置１の先端側にロックボルト２を取付けた後、ブーム３２を駆動して、ロックボルト取付装置５を、所望の位置まで移動させるとともに所望の姿勢に維持する（図１（ｂ）参照）。その後、削岩機３を孔Ｈに近付く方向に前進移動させることによって、ロックボルト２を孔Ｈに挿入する（図１（ｃ），（ｄ），（ｅ）参照）。尚、ロックボルト２を孔Ｈに挿入する際には、ロックボルト２に回転力や打撃力を加えないことが好ましい。しかしながら、ロックボルト２を孔Ｈに挿入する際の抵抗が大きい場合等は、必要に応じて、削岩機３でロックボルト２に打撃や回転を与えながらロックボルト２を孔Ｈに挿入するようにしてもよい。

図２に示すように、ロックボルト２は、例えば鋼管膨張型摩擦式のロックボルトである。
当該ロックボルト２は、図２（ａ）に示すように、鋼管部２０と、鋼管部２０の先端側を封止する先端側封止部２１と、鋼管部２０の後端側を封止する後端側封止部２２とを備えて構成される。

鋼管部２０は、例えば表面に溶融亜鉛とアルミニウムとマグネシウムとの合金めっき層を備え、図２（ｂ）に示すような断面形状に形成されている。
即ち、鋼管部２０は、膨張変形前の初期状態では、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、管の延長方向と直交する断面が扁平な鋼管材の扁平断面の両端（管の径方向両端）を互いに近付けるように変形させて断面外形が円形に近い形になるように形成された異形鋼管により構成され、当該異形鋼管内に水圧を加えることにより膨張して円形鋼管状に変形するように構成されたものである。

先端側封止部２１は、鋼管部２０の先端側の外周を覆うとともに鋼管部２０の先端開口を封止する先端側封止スリーブ２３と、先端側封止スリーブ２３の先端に設けられた円錐状の先端コーン２４とを備える。当該先端コーン２４は、先端側封止スリーブ２３と一体又は別体で設けられる。尚、先端側封止部２１は、先端コーン２４を備えない構成であってもよい。

後端側封止部２２は、鋼管部２０の後端側の外周を覆う小径スリーブ２５と、鋼管部２０の後端側の外周を覆うとともに鋼管部２０の後端開口を封止する注水用スリーブ２６とを備える。当該注水用スリーブ２６は、小径スリーブ２５よりも後端側に設けられて外径が当該小径スリーブ２５の外径よりも大径に形成されており、スリーブの中心線に沿った方向の中央側の外周面には、当該外周面を一周する円環状に形成された円環状溝２７が形成されている。そして、当該円環状溝２７の溝底から注水用スリーブ２６の内面に貫通するとともに、当該注水用スリーブ２６の内側に位置される鋼管部２０の外面から内面に貫通する注水孔２８が設けられている。

即ち、鋼管部２０は、後述する注水ヘッド５０、円環状溝２７、注水孔２８を介して、鋼管部２０の内側に注水される水の圧力によって、図２（ｃ）に示すように、異形鋼管状から膨張して円形鋼管状に変形するように構成されている。
また、先端側封止部２１及び後端側封止部２２は、鋼管部２０を異形鋼管状から円形鋼管状に変形させる水の圧力では変形しない材料（例えば、合成樹脂等）により形成されている。

図３に示すように、力伝達装置１は、後側伝達軸１１と、中間伝達軸１２と、前側伝達軸１３と、後側伝達軸１１の前端部と中間伝達軸１２の後端部とを連結する後側連結手段１５と、中間伝達軸１２の前端部と前側伝達軸１３の後端部とを連結する前側連結手段１６と、スイベル４０とを備えて構成される。

後側連結手段１５、及び、前側連結手段１６は、それぞれ、摺動機構６と、制限機構７とを備えている。

図４，５に示すように、摺動機構６は、前後に配置される伝達軸のうちの一方の伝達軸６１の一端部に形成された球面６３と、前後に配置される伝達軸のうちの他方の伝達軸６２の一端部に形成されて球面６３と接触する凹部である球面座６４とで構成され、球面６３と球面座６４とが接触して摺動するように構成されている。
即ち、摺動機構６は、一方の伝達軸６１の一端に設けられた球面６３と他方の伝達軸６２の一端に設けられた球面座６４とが摺動する球面摺動機構により構成されている。
尚、図４，５においては、一方の伝達軸６１が前側伝達軸１３であり、他方の伝達軸６２が中間伝達軸１２である場合、即ち、前側連結手段１６を図示している。

球面６３は、一方の伝達軸６１の一端部（例えば前側伝達軸１３の後端部）に設けられた板部６５の板面（後板面）６５ａより突出するように形成された半球状の球面により構成される。
球面座６４は、他方の伝達軸６２の一端部（例えば中間伝達軸１２の前端部）に設けられた板部６６の板面（前板面）６６ａより窪むように形成されて球面６３と全面接触する半球状の凹面により構成される。
板部６５，６６は、例えば円形の板面を有した円形板部により構成される。

即ち、板部６５の板面６５ａは、一方の伝達軸６１の中心線６１Ｃと直交する面上に位置され、球面６３は、当該板面６５ａより突出するように形成された半球状の球面により構成され、当該球面６３の中心が一方の伝達軸６１の中心線６１Ｃ上に位置されるように構成されている。
また、板部６６の板面６６ａは、他方の伝達軸６２の中心線６２Ｃと直交する面上に位置され、球面座６４は、当該板面６６ａより窪むように形成された半球状の凹面により構成され、当該球面座６４の中心が他方の伝達軸６２の中心線６２Ｃ上に位置されるように構成されている。

制限機構７は、次のように構成される。
まず、図５に示すように、一方の伝達軸６１の中心線６１Ｃと他方の伝達軸６２の中心線６２Ｃと一致させ、かつ、球面６３と球面座６４とを接触させた状態において、一方の伝達軸６１の板部６５の板面６５ａと他方の伝達軸６２の板部６６の板面６６ａとが所定の間隔Ｓを隔てて互いに平行に対向するように構成されている。

また、一方の板部６５の板面６５ａにおける周縁側において、一方の伝達軸６１の中心線６１Ｃを中心とした周方向に互いに９０°隔てた４箇所に、板部６５を貫通する図外のボルト通し孔が形成されている。同様に、他方の板部６６にも図外のボルト通し孔が形成されている。
そして、例えばボルト７０の軸部を一方の板部６５のボルト通し孔及び他方の板部６６のボルト通し孔に貫通させた後、ボルト７０の軸部を圧縮コイルばね７２のばね中空部に貫通させ、その後、ボルト７０の軸部の先端側からナット７３を締結することにより、他方の板部６６とナット７３との間に圧縮コイルばね７２が装着された状態に構成される。

当該制限機構７を備えているので、図４に示すように、一方の伝達軸６１の中心線６１Ｃと他方の伝達軸６２の中心線６２Ｃとの交差角度αが所定の角度になった場合には、一方の板部６５の板面（後板面）６５ａの周縁６５ｂと他方の板部６６の板面（前板面）６６ａとが接触することにより、交差角度αが所定の角度よりも大きくならないように制限される。
即ち、一方の伝達軸６１の中心線と６１Ｃと他方の伝達軸６２の中心線６２Ｃとの交差角度αが所定の角度よりも大きくならないように、摺動機構６の摺動動作範囲を制限する制限機構７を備える。
尚、制限機構７は、交差角度αが、例えば、所定の角度５°よりも大きくならないように構成されている。

即ち、当該制限機構７は、球面６３と球面座６４とを接触させた状態において、一方の伝達軸６１の板部６５の板面（後板面）６５ａと他方の伝達軸６２の板部６６の板面（前板面）６６ａとが所定の間隔Ｓを隔てて互いに平行に対向するように構成され（図５参照）、かつ、一方の伝達軸６１の中心線６１Ｃと他方の伝達軸６２の中心線６２Ｃとの交差角度αが所定の角度になった場合には、一方の板部６５の板面６５ａの周縁６５ｂと他方の板部６６の板面６６ａとが接触して、交差角度αが所定の角度よりも大きくならないように制限する構成となっている。

尚、後側連結手段１５の詳細な図示は省略するが、当該後側連結手段１５も、上述した前側連結手段１６と同様に構成される。
また、後側連結手段１５、及び、前側連結手段１６は、圧縮コイルばね７２が装着された構成であるため、一方の伝達軸６１の中心線６１Ｃと他方の伝達軸６２の中心線６２Ｃとが交差する屈曲状態からの復元性能に優れた構成となる。

図３に示すように、前側伝達軸１３の前端部には、鋼管膨張型摩擦式のロックボルト２の後端部が装着される注水ヘッド５０が設けられている。
また、後側伝達軸１１の後端部には、削岩機３のシャンクロッド３０の先端部と連結するためのねじ部等の連結部１８が設けられている。
つまり、ロックボルト２の後端部である注水用スリーブ２６の部分が、注水ヘッド５０内に装着されて連結され、前側伝達軸１３の後端部と中間伝達軸１２の前端部とが摺動機構６及び制限機構７を有した前側連結手段１６により連結され、中間伝達軸１２の後端部と後側伝達軸１１の前端部とが摺動機構６及び制限機構７を有した後側連結手段１５により連結され、後側伝達軸１１の後端部に形成されたねじ部等の連結部１８と削岩機３のシャンクロッド３０の先端部に形成されたねじ部等の図外の連結部とが図外の連結手段を介して連結されることによって、削岩機３からの力（押圧力や回転力等）が力伝達装置１を介してロックボルト２に伝達されるように構成される。
従って、上述した力伝達装置１によれば、摺動機構６を備えたので、削岩機３からの力がロックボルト２に伝わりやすくなり、ロックボルト２を孔Ｈに挿入する作業の作業効率を向上できるようになる。
また、上述した力伝達装置１によれば、制限機構７が機能して、一方の伝達軸６１の板部６５と他方の伝達軸６２の板部６６とが接触した場合でも、削岩機３からの力がロックボルト２に伝達されるので、削岩機３のシャンクロッド３０の中心線とロックボルト２の中心線とが同一直線上に位置しない状態となったとしても、削岩機３からの力がロックボルト２に伝わりやすくなり、ロックボルト２を孔Ｈに挿入する作業の作業効率を向上できるようになる。

図６に示すように、スイベル４０は、ロックボルト２の鋼管部２０内に水を供給するための水供給用の可撓性の給水ホース３９（図１参照）が連結される取水口４１（図３（ａ）参照）を備え、力伝達装置１の軸（後側伝達軸１１、中間伝達軸１２、前側伝達軸１３）が回転しても回転しないように中間伝達軸１２に装着されて、取水口４１を介して供給された水を力伝達装置１の軸に形成された水路に供給するための筒状部材である。
そして、図外のポンプ等の水供給手段に接続された給水ホース３９、中間伝達軸１２に形成された取水口４１を介してスイベル４０に供給された水が、スイベル４０の内側に形成された図外の水路、中間伝達軸１２の外周面を一周するように形成された円環状溝４２、円環状溝４２の溝底に形成された導水口４３、当該導水口４３から連通して中間伝達軸１２の内側の設けられた図外の水路、当該水路の水出口４４と注水ヘッド５０の水入口４６とを連結する水路管４５を経由して、注水ヘッド５０に供給されるように構成されている。
尚、図６に示すように、中間伝達軸１２は、例えば、スイベル４０の筒内側を貫通する貫通軸部１２ｓを後端側に備えたスイベル装着軸１２Ａと、スイベル装着軸１２Ａが着脱可能に連結される連結軸１２Ｂとに分離可能に構成されている。
そして、例えば、スイベル装着軸１２Ａの後端部に設けられた雄ねじ部１２ａと連結軸１２Ｂの前端部に設けられた雌ねじ部１２ｂとがねじ結合されることによって、スイベル装着軸１２Ａと連結軸１２Ｂとが着脱可能に連結される構成となっている。
つまり、スイベル４０は、スイベル装着軸１２Ａに設けられた鍔部１２ｘと連結軸１２Ｂの前端に設けられ鍔部１２ｙとの間の貫通軸部１２ｓの軸周りに、当該貫通軸部１２ｓと一緒に回転しないように装着される。
即ち、実施形態１に係る力伝達装置１は、伝達軸としての貫通軸部１２ｓと一緒に回転しないように当該貫通軸部１２ｓに装着されて、取水口４１から取込まれた水を伝達軸（中間伝達軸１２、前側伝達軸１３）に設けられた水路を介して注水ヘッド５０に供給するスイベル４０を備えた構成である。

注水ヘッド５０は、ロックボルト２の注水用スリーブ２６を挿入するために前端が開口された筒状体により構成されている。当該注水ヘッド５０の筒状体の内側内周面には、ロックボルト２の後端側封止部２２に形成された円環状溝２７に対応する図外の円環状溝が形成されており、かつ、当該円環状溝の前後の位置には、注水用スリーブ２６の外周面との水密性を維持するための図外の円環状パッキン等の水密維持部材が設けられている。
また、当該注水ヘッド５０の筒状体の内側後端部には、ロックボルト２の注水用スリーブ２６の後端面２６ｅ（図２（ａ）参照）に接触する図外のストッパーが設けられている。
ロックボルト２の注水用スリーブ２６を注水ヘッド５０内に挿入して注水用スリーブ２６の後端面２６ｅを注水ヘッド５０内のストッパーに接触させた装着状態においては、図３に示すように、注水用スリーブ２６の前端部側が注水ヘッド５０の前端面５１よりも若干前方に突出した状態になる。

よって、図外の注水ポンプ等の水供給手段からの水が、給水ホース３９、スイベル４０、中間伝達軸１２（スイベル装着軸１２Ａ）、水路管４５、注水ヘッド５０、ロックボルト２の円環状溝２７、注水口２８を経由して、ロックボルト２の鋼管部２０内に供給されることによって、鋼管部２０が水圧で異形鋼管状から円形鋼管状に膨張変形して孔Ｈの内壁に定着する。

また、鋼管膨張型摩擦式のロックボルト２の場合、孔Ｈに挿入されて定着するロックボルト２の後端部に、トンネル空洞部Ｔの壁面Ｗを支えるための座金９が設けられる。

実施形態１においては、図１（ｂ）に示すように、ガイド３４の先端側に、座金保持手段８が設けられ、当該座金保持手段８に上述した座金９が離脱可能に保持される。
図７～図９に示すように、座金保持手段８は、座金保持枠８０と、ガイド３４に対する取付部８１とを備えて構成される。

座金保持枠８０は、枠板部８２と、後板部８３とを備える。
枠板部８２は、例えば枠の中心線が前後方向に延長する四角形状の枠体の上枠部の中央部が欠損して開口した枠状板により形成される。
後板部８３は、枠板部８２の後端縁より枠板部８２の枠の内側に延長し、かつ、中央に上部開口の円形状の中央貫通孔８４が形成された板により形成される。
枠板部８２の枠の内面と後板部８３の前板面とが互いに直交する面に形成される。
そして、枠板部８２の枠の内面と後板部８３の前板面とで構成された凹部８５内に座金９が離脱可能に保持される。
例えば、凹部８５の底面となる後板部８３の前板面における４つの角部近傍の位置には、座金保持手段８に座金９を保持させる手段としての磁石８６が取付けられている。
枠板部８２の枠の内径は、座金９を形成する例えば四角形の板（プレート）の外径寸法よりも若干大きい寸法に形成される。
そして、座金９の後側板面９１と凹部８５の底面を形成する後板部８３の前板面とが対向した状態で当該座金９が凹部８５に収納されて、座金９の後側板面９１が磁石８６，８６…に吸着されることにより、当該座金９が凹部８５内に離脱可能に保持される。
尚、座金保持手段８は、取付部８１がボルト等の固定手段８７によってガイド３４に固定されることにより、ガイド３４に固定状態に取付けられている。

従って、座金保持手段８の凹部８５内に保持された座金９の中央貫通孔９０にロックボルト２を通した状態で（図１（ｂ）参照）、ロックボルト２を壁面Ｗの打設位置まで移動させた後、孔Ｈに挿入する際に、座金保持手段８に保持された座金９がロックボルト２の軸ずれ防止手段（セントラライザー）として機能するので、ロックボルト２を孔Ｈに挿入する作業を容易に行えるようになる。

次に、ロックボルト施工方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、ブーム３１に設けた削孔装置４を用いて、トンネル空洞部Ｔの壁面Ｗの所定の位置にロックボルト２を挿入するための孔Ｈを削孔する。
次に、ブーム３２に設けられた削岩機３に力伝達装置１を取付けるとともに、ガイド３４の先端側に座金保持手段８を取付ける（座金保持手段設置ステップ）ことによって、ロックボルト取付装置５を構成し、当該ロックボルト取付装置５における力伝達装置１の前端側の注水ヘッド５０にロックボルト２を取付ける。また、座金９を座金保持手段８の凹部８５内に保持させた状態にセットする（座金保持ステップ）。そして、キャリッジ３５を操作して削岩機３を移動させることにより、図１（ｂ）に示すように、ロックボルト２を先端側から座金９の中央貫通孔９０に通す（ロックボルト位置決めステップ）。
次に、ブーム３２及びキャリッジ３５を操作して、ロックボルト２を孔Ｈに近付く方向に移動させ、ロックボルト２の先端を孔Ｈの入口に位置させる。その後、ブーム３２を操作して、座金保持手段８に保持された座金９の前側板面９２を壁面Ｗに近接させる。その後、キャリッジ３５を操作して削岩機３を前方に移動させながら、ロックボルト２を前進させることによって、ロックボルト２を孔Ｈに挿入する（ロックボルト打設ステップ）（図１（ｃ），（ｄ）参照）。即ち、図１（ｄ）に示すように、座金９の前側板面９２と壁面Ｗとが接触して、削岩機３を前方に移動させることができなくなった場合に、孔Ｈへのロックボルト２の挿入が完了する。

孔Ｈへのロックボルト２の挿入が完了したならば、ロックボルト２の鋼管部２０内への注水を開始する。例えば、ロックボルト２の鋼管部２０内の水圧が所定の施工水圧に到達した場合に、水供給手段としての図外の注水ポンプを停止させることによって、ロックボルト２の鋼管部２０内への注水作業が完了する。
注水作業が完了した状態においては、先端側封止部２１と後端側封止部２２との間の鋼管部２０が、図２（ａ）の実線の状態から想像線（二点鎖線）で示した状態に膨張変形して、前端側封止部２１と後端側封止部２２との間の膨張した鋼管部２０の外周面が孔Ｈ内の孔壁Ｗに定着する。

尚、座金９の中央貫通孔９０の径寸法は、ロックボルト２の小径スリーブ２５の外周径に対応した径寸法に形成されている。
従って、孔Ｈへのロックボルト２の挿入が完了した状態においては、座金９の中央貫通孔９０の内周面と小径スリーブ２５の外周面とが近接した状態となって、座金９は、小径スリーブ２５の周面上に位置され、かつ、座金９の後側板面９１と注水用スリーブ２６の前端面２９（小径スリーブ２５の外周面と注水用スリーブ２６の外周面との境界となる段差面（図２（ａ）参照））とが近接した状態となる。
その後、図１（ｅ）に示すように、ブーム３２を操作して、ロックボルト取付装置５を孔Ｈから離れる方向に移動させる。
これにより、力伝達装置１の注水ヘッド５０が注水用スリーブ２６から外れる。さらに、座金保持手段８が孔Ｈから離れる方向に移動する際に、座金９が座金保持手段８の磁石８６，８６…から外れるとともに、当該座金９が注水用スリーブ２６の前端面２９に引っ掛かる（係合する）ので、ロックボルト２の後端部に、トンネル空洞部Ｔの壁面Ｗを支えるための座金９が取付けられることになる（座金設置ステップ）。

実施形態１に係る、削岩機３とロックボルト２との間に設けられて削岩機３からの力をロックボルト２に伝達する力伝達装置１によれば、摺動機構６及び制限機構７を有した後側連結手段１５、及び、前側連結手段１６を備えたので、ロックボルト２に無理な力が加わることを防止できて、ロックボルトを孔Ｈ内に真っすぐに挿入できるようになる。
特に、鋼管膨張型摩擦式のロックボルト２の場合、鋼管部２０が曲がってしまうと、鋼管部２０内への注水を確実に行えなくなり、ロックボルト２を孔Ｈの孔壁に定着させることが出来なくなることがあるので、鋼管膨張型摩擦式のロックボルト２を孔Ｈ内に真っすぐに挿入できるようになることは、当該鋼管膨張型摩擦式のロックボルト２の打設作業を正確かつ確実に行えるようになるという、優れた効果をもたらすものである。

また、後側連結手段１５、及び、前側連結手段１６が摺動機構６及び制限機構７を備えているので、削岩機３のシャンクロッド３０の中心線とロックボルト２の中心線とが同一直線上に位置しない状態となった場合でも、削岩機３からの力がロックボルト２に伝わり易くなり、ロックボルトを孔Ｈ内に真っすぐに挿入する作業を効率的に行えるようになる。

また、力伝達装置１によれば、後側伝達軸１１と、中間伝達軸１２と、前側伝達軸１３と、後側伝達軸１１の前端部と中間伝達軸１２の後端部とを連結する後側連結手段１５と、中間伝達軸１２の前端部と前側伝達軸１３の後端部とを連結する前側連結手段１６とを備えるので、後側伝達軸１１、中間伝達軸１２、前側伝達軸１３の軸の屈曲方向の自由度が増すとともに、ロックボルト２に無理な力が加わることを、より効果的に防止できるようになる。

また、力伝達装置１は、スイベル４０を備えるので、力伝達装置１の軸（後側伝達軸１１、中間伝達軸１２、前側伝達軸１３）を回転させた場合に、スイベル４０の取水口４１に連結された給水ホース３９が軸に絡まってしまうことを防止できるようになる。つまり、力伝達装置１の軸を回転させても、取水口４１に連結された給水ホース３９が軸に絡まないようにできる。

また、ロックボルト取付装置５は、削岩機３と、削岩機３のシャンクロッド３０の先端側に連結された実施形態１に係る力伝達装置１と、座金保持手段８とを備えて構成されたので、座金保持手段８の凹部８５内に保持された座金９の中央貫通孔９０にロックボルト２を通すことで、座金保持手段８に保持された座金９をロックボルト２の軸ずれ防止手段として機能させることができるようになり、ロックボルト２を孔Ｈに挿入する作業を容易に行えるようになる。
即ち、実施形態に係るロックボルトの施工方法によれば、ロックボルト２の径寸法とほぼ同じ径寸法に形成された中央貫通孔９０、つまり、ロックボルト２の径寸法よりも若干大きい径寸法に形成された中央貫通孔９０を有した座金９を用いることができ、座金保持手段８に保持された座金９の中央貫通孔９０にロックボルト２の先端側を貫通させることによって、ロックボルト２が軸ずれし難くなる。
従って、ロックボルト２の軸心と打設用の孔Ｈの径中心とを一致させ易くなり、打設作業をスムーズかつ正確に行えるようになる。
特に、鋼管膨張型摩擦式のロックボルト２を、変形しないように、打設用の孔Ｈにスムーズかつ正確に打設することができるようになり、鋼管膨張型摩擦式のロックボルト２を正常に膨張させることができるようになるから、鋼管膨張型摩擦式のロックボルト２の打設作業をスムーズかつ正確に行えるようになる。
一方、上述した特許文献１では、座金保持手段８に相当する構成を備えていないため、実施形態に係るロックボルトの施工方法と比べて、ロックボルトの打設作業をスムーズかつ正確に行い難い。

また、実施形態に係るロックボルトの施工方法によれば、ロックボルト２の打設位置決めのためにブーム３２を移動させる際に、座金保持手段８に座金９が保持されていることによって、座金９の不測の落下が防止される。
一方、上述した特許文献１では、本発明の座金保持手段８に相当する構成を備えておらず、座金の中央貫通孔にロックボルトを貫通させて、座金がロックボルトの周面上を移動可能なようにロックボルトに取付けられている。従って、ブームを移動させた時にロックボルトの先端から座金が落下する虞があった。

また、実施形態に係るロックボルトの施工方法によれば、ロックボルト２の後端部に取付けられる座金９を保持するための座金保持手段８をガイド３４の先端側に設置し、ブーム３２を駆動して座金保持手段８に保持された座金９を打設用の孔Ｈの周囲の壁面Ｗに近接させることができるようにして、ロックボルト２を打設した後に、ブーム３２を駆動して座金保持手段８を壁面Ｗから離れる方向に移動させることで、座金保持手段８から座金９を離脱させるようにしている。
従って、座金９として、上述した四角形状の板で形成された座金９を用いた場合には、座金９は、ロックボルト２の打設後に、座金保持手段８に保持されていた姿勢のままでロックボルト２の後端部に取付けられた状態となる。このため、各ロックボルト２，２…に取付けられた各座金９，９…の辺縁が水平方向や垂直方向に延長するように統一された状態となるようにできる。即ち、四角形状の板で形成された各座金９，９…の辺縁が、水平方向や垂直方向に揃うように、各座金９，９…を各ロックボルト２，２…の後端部に取付けることができるようになるので、ロックボルト打設後の壁面Ｗに設置された各座金９，９…の辺縁が水平方向や垂直方向にきれいに揃った状態の施工壁面を構築できるようになる。
一方、特許文献１では、座金保持手段８に相当する構成を備えていないため、四角形状の板で形成された座金を用いた場合、座金がロックボルトの軸心を回転中心として回転しやすくなるので、ロックボルト打設後の壁面に設置された各座金の辺縁が水平方向や垂直方向に揃わない可能性が高くなる。

即ち、実施形態に係るロックボルトの施工方法によれば、ロックボルト２の打設作業をスムーズかつ正確に行えるようになるとともに、座金９の不測の落下を防止できるようになり、しかも、各ロックボルト２，２…の打設後の壁面Ｗに設置される各座金９，９…の並びを綺麗に揃えることができるようになる。

実施形態２
実施形態１では、後側伝達軸１１と、中間伝達軸１２と、前側伝達軸１３と、後側伝達軸１１の前端部と中間伝達軸１２の後端部とを連結する後側連結手段１５と、中間伝達軸１２の前端部と前側伝達軸１３の後端部とを連結する前側連結手段１６とを備えた力伝達装置１を例示したが、連結手段を１つだけ備えた力伝達装置であってもよい。
即ち、ロックボルトをトンネル空洞部から地山に打設する際に、削岩機とロックボルトとの間に設けられて削岩機からの力をロックボルトに伝達する力伝達装置は、押圧手段に後端部が取付けられた後側伝達軸と、前端部にロックボルトが取付けられた前側伝達軸と、後側伝達軸の前端部と前側伝達軸の後端部とを連結する連結手段とを備え、連結手段は、後側伝達軸の中心線と前側伝達軸の中心線とが交差する状態を許容するように動作する後側伝達軸の前端部と前側伝達軸の後端部との摺動機構と、後側伝達軸の中心線と前側伝達軸の中心線との交差角度が所定角度以上にならないように摺動機構の摺動動作範囲を制限する制限機構とを備えた構成としてもよい。
つまり、後側伝達軸と前側伝達軸と連結手段とを備えた構成の力伝達装置であってもよい。

尚、上記では、四角板面を有した四角形板の座金９を例示したが、座金は、例えば円形板面を有した円形板により構成してもよい。この場合、座金保持手段は、円形板により構成された座金を収容できる凹部を備え、凹部の底面に当該座金を吸着して保持するための磁石を備えた構成とすればよい。

また、上記では、水圧で膨張変形させる鋼管膨張型摩擦式のロックボルト２を例示したが、空気圧で膨張変形させる鋼管膨張型摩擦式のロックボルトを使用してもよい。即ち、ロックボルトとしては、水や空気などの流体圧によって膨張変形する鋼管膨張型摩擦式のロックボルトを用いればよい。

また、上記では、鋼管膨張型摩擦式のロックボルト２を打設する施工方法を例示したが、本発明に係るロックボルトの施工方法は、モルタル系や樹脂系等の定着材を介して孔Ｈの孔壁に定着させる定着材式の棒鋼等のロックボルトを孔Ｈに打設する際にも使用可能である。
尚、定着材式のロックボルトの場合、ロックボルトの後端側に形成されたねじ部に予めナットを螺着しておいて、当該ロックボルトの孔Ｈへの定着が終了した後、ナットを増し締めして、座金９を壁面Ｗに定着させるようにすればよい。
即ち、ロックボルトが、定着材を介して孔の孔壁に定着させる定着材式のロックボルトである場合には、ロックボルトを打設する前に、当該ロックボルトの後端部に形成されたねじ部に予めナットを螺着させておき、座金設置ステップでは、ブーム３２を駆動して座金保持手段８を打設用の孔Ｈから離れる方向に移動させることにより、座金保持手段８の磁石８６から離れた座金９の中央貫通孔９０の周囲の板面がナットに引っ掛かって（係合して）、当該座金９がロックボルトの後端部に残り、その後、ナットを締め付けて座金９を地山Ｍに押し付けることにより、トンネル空洞部Ｔの壁面Ｗを支えるように座金９が設置されるようにすればよい。
この場合でも、座金保持手段８に保持された座金９の中央貫通孔９０にロックボルトの先端側を貫通させることによって、ロックボルトが軸ずれし難くなるため、ロックボルトの軸心と打設用の孔Ｈの径中心とを一致させ易くなり、打設作業をスムーズかつ正確に行えるようになる。

また、上記では、力伝達装置を用いたロックボルトの施工方法を例示したが、本発明に係るロックボルトの施工方法は、力伝達装置を用いない場合にも適用可能である。

また、上記では、押圧手段として、削岩機を使用した例を示したが、押圧手段は、削岩機以外の機械であってもよい。即ち、本発明では、押圧手段は、ロックボルトに押圧力を付与する手段であれば、どのような手段であっても構わない。

２ ロックボルト、３ 削岩機（押圧手段）、８ 座金保持手段、９ 座金、
３２ ブーム、３４ ガイド、８６ 磁石、９０ 座金の中央貫通孔、Ｈ 打設用の孔、Ｍ 地山、Ｔ トンネル空洞部、Ｗ 壁面。

Claims (4)

1. トンネル空洞部から地山にロックボルトを打設するための打設用の孔を形成した後、建設機械のブームの先端側に設けられたガイド上に当該ガイドの延長方向に沿って移動可能なように押圧手段を設けるとともに、当該押圧手段の先端側にロックボルトの後端部を取付けて、その後、当該押圧手段をガイドの先端側に移動させることによって、トンネル空洞部から打設用の孔にロックボルトを打設するようにしたロックボルトの施工方法であって、
   ロックボルトの後端部に取付けられる座金を保持するための座金保持手段をガイドの先端側に設置する座金保持手段設置ステップと、
   座金保持手段に座金を保持させる座金保持ステップと、
   押圧手段をガイドの先端側に移動させることによりロックボルトの先端側を座金保持手段に保持された座金の中央貫通孔に通すロックボルト位置決めステップと、
   ブームを駆動して座金保持手段に保持された座金を打設用の孔の周囲の壁面に近接させるとともに、押圧手段をガイドの先端側に移動させることによりロックボルトを打設用の孔に打設するロックボルト打設ステップと、
   ロックボルトを打設した後に、座金保持手段から座金を離脱させて、当該座金をロックボルトの後端部に残置させることにより、トンネル空洞部の壁面を支えるように座金を設置する座金設置ステップとを備えたことを特徴とするロックボルトの施工方法。
2. 座金保持手段に座金を保持させる手段は、座金保持手段に設けられた磁石であることを特徴とする請求項１に記載のロックボルトの施工方法。
3. ロックボルトは、鋼管膨張型摩擦式のロックボルトであり、
   座金設置ステップでは、ブームを駆動して座金保持手段を打設用の孔から離れる方向に移動させることにより、座金保持手段の磁石から離れた座金の中央貫通孔の周囲の板面が、打設用の孔に打設された鋼管膨張型摩擦式のロックボルトの後端部に設けられた段差部に係合して、当該座金がロックボルトの後端部に残ることにより、トンネル空洞部の壁面を支えるように座金が設置されることを特徴とする請求項２に記載のロックボルトの施工方法。
4. ロックボルトは、定着材を介して孔の孔壁に定着させる定着材式のロックボルトであり、
   ロックボルトを打設する前に、当該ロックボルトの後端部に形成されたねじ部に予めナットを螺着させておき、
   座金設置ステップでは、ブームを駆動して座金保持手段を打設用の孔から離れる方向に移動させることにより、座金保持手段の磁石から離れた座金の中央貫通孔の周囲の板面がナットに係合して、当該座金がロックボルトの後端部に残り、その後、ナットを締め付けて座金を地山に押し付けることにより、トンネル空洞部の壁面を支えるように座金が設置されることを特徴とする請求項２に記載のロックボルトの施工方法。

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