JP2997237B2

JP2997237B2 - ロックボルト

Info

Publication number: JP2997237B2
Application number: JP10136449A
Authority: JP
Inventors: 徹羽馬
Original assignee: 株式会社ケー・エフ・シー
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 2000-01-11
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: JPH11324595A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロックボルトに係わ
り、特に、表面に節形状を備えたロックボルトに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ナトム工法（ＮＡＴＭ工法）によるトン
ネルや法面保護工事で使用される全面接着型のロックボ
ルトの施工方法は注入形式によって、先注入式全面接着
式と後注入式全面接着式に大別される。先注入式全面接
着式は、地山に穿孔したボアホールにセメントミルクや
モルタルを充填し、しかる後、中実型のロックボルトを
挿入する方法である。又、後注入式全面接着式は、ボア
ホールに注入パイプ付き又は中空型のロックボルトを挿
入後、手元側のボアホール入り口をパッカーや急結性セ
メントなどで塞ぎ、しかる後、ボアホールに注入パイプ
或いはロックボルトの中空部より定着材を充填する方法
である。

【０００３】図５は先注入式全面接着式のロックボルト
施工方法説明図であり、１はロックボルト、２は地山、
３はトンネル、４はトンネルの内壁、５はボアホール、
６は定着材、７はロックボルトの後端部に形成したネジ
部、８はワッシャー、９はナット（頭部９ａとシャフト
９ｂからなる）である。地山２に掘削したトンネル３の
内壁４から岩盤内部へ所定深さのボアホール（円柱状の
空隙）５を穿孔し、ボアホール５内に注入ホース等を用
いて定着材を注入或いは装填する。その後、先端を剣先
加工したロックボルト１を打設する。この場合、ロック
ボルトの手元側端部がワッシャー８とナット９の頭部９
ａの合計厚みより少し長めに突き出た位置まで打設す
る。ついで、ナット９のシャフト部９ｂをワッシャー８
の丸孔（図示せず）に挿入した状態で、シャフト部９ｂ
の先端側からロックボルト１のネジ部７にナット９を螺
合させて嵌め込む。ナット９の嵌め込み進行に伴い、シ
ャフト部９ｂはボアホール５の中に徐々に入り込んでゆ
く。ワッシャー８はナット９の頭部９ａに押されて前進
し、内壁４に当たったところで、更にナット９を締め付
けるとロックボルト１が地山２に固く定着する。かかる
状態で、定着材６が硬化すれば、ロックボルト１とボア
ホール５の孔壁周辺が一体的に固着し、ロックボルト先
端部が打ち込まれた固い内部岩盤に支えられることで、
坑壁周辺の崩落が防止される。以上は、支保工を行った
場合であるが、後に拡幅のための掘削をする予定がある
場合などは仮支保工を行い、かかる仮支保工ではワッシ
ャーやナットによる締め付けを行わないのが普通である
が、拡幅までの期間が長い場合には締め付けを行うこと
もある。

【０００４】以上のロックボルトに求められる要件は、
十分な引張り強度のほかに、ボルト自体の持つ引張
り強度に対して十分な定着材との付着抵抗力（摩擦抵抗
力）が得られ、かつ、大きな地山の動きに対しても付着
切れを起こしにくい表面形状を有していることである。
また、施工後の地山変形により荷重を受けてロックボ
ルトに伸びが発生しても、該伸びに伴って定着材にクラ
ックが生じ、ロックボルトが部分的に地下水と直接接触
する状態になっても、腐食を生じにくいことである。現
在、図６に示す３種類のロックボルトが使用されてい
る。図６（ａ）は異形棒鋼ロックボルトで、節形状を有
する異形棒鋼の片端にネジＴＨＲを加工したものであ
る。図６（ｂ）はツィスト棒鋼ロックボルトで、表面に
所定形状が形成された棒鋼をねじってなるツィスト棒鋼
の片端にネジＴＨＲを加工したものである。図６（ｃ）
はねじ節異形棒鋼ロックボルトで、全長にわたってネジ
節が形成されている。これらロックボルトは、それぞれ
定着材と十分な摩擦抵抗力を得られる表面形状を備えて
いるが、各ロックボルトにおける節ピッチＰa, Ｐb，Ｐ
cの関係は、概ね次式ねじ節異形棒鋼Ｐc≦異形棒鋼Ｐa＜ツィスト棒鋼Ｐb の通りである。

【０００５】図７はロックボルトと定着材間の剪断破壊
説明図である。定着材６が硬化した後、地山２の変形
（矢印Ａ）が生じると、定着材６を介してロックボルト
１に応力が伝達され、ロックボルト１は地山２の変形に
抵抗する。すなわち、地山の変形を防止しようとしてＣ
矢印方向に引張り力が発生する。このときの荷重が定着
材６の剪断強度より大きくなると、定着材６はロックボ
ルト１表面の節頂部Ｎ₁，Ｎ₃，Ｎ₅・・・；Ｎ₂，Ｎ₄，
Ｎ₆・・・で点線ａ，ｂで示すように剪断破壊し、付着
切れを生じる。尚、地山が弱い場合には、定着材６−ロ
ックボルト１間よりボアホールの孔壁面５−定着材６間
で先に剪断破壊による付着切れが生じることもある。

【０００６】ところで、ロックボルトの定着材６は、経
済性から一般的にセメント系の材料（モルタルやセメン
トミルク）が使用されている。このため硬化して十分な
強度に達するまでに数時間から１０数時間を必要とす
る。しかし、地山２はこの間にも変形するため、定着材
６は半硬化状態やきわめて強度が低い状態で上述の剪断
力を受けることになる。流動性を失った状態では、一度
剪断破壊を起こすと、回復することはない。節ピッチＰ
が小さく、ボルト全長にわたっている場合、この節ピッ
チを越える地山変形を定着材６が半硬化状態で受けると
剪断破壊が極めて発生しやすい。これに対し、節ピッチ
Ｐが広ければ同じ地山変形が作用しても完全な剪断破壊
へ到らない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上より、従来の３種
のロックボルト、すなわち、異形棒鋼ロックボルト、ツ
ィスト棒鋼ロックボルト、ねじ節異形棒鋼ロックボルト
の利点、欠点、解決すべき問題点をまとめると図８に示
すようになる。すなわち、異形棒鋼ロックボルトは、
加工が簡単で安価、適用性が広い、という利点があ
る。しかし、節ピッチが小さいため、この節ピッチを越
える地山変形を定着材が半硬化状態で受けると剪断破壊
が発生してロックボルト−定着材間で付着切れが生じ
る。また、ねじ部については、本体部の節を削り落とし
てからねじ加工する形となる為、本体部よりも有効断面
積が小さくなって、弱い部分となってしまうことが、避
けられない。従って、定着材の付着切れと断面減少部を
なくすことが解決べき問題点である。ねじ節異形棒鋼
は、硬化完了後の定着材との付着力が大きく、又、
別途後端ネジの加工をする必要がない、任意の位置で
切断してもナット締めが可能な為、拡幅してロックボル
トの露出分を切断しても再締付が出来る、という利点が
ある。しかし、節ピッチが最も狭いため、定着材硬化前
に地山が変形した際の付着切れの可能性が最も高い。従
って、定着材の付着切れが解決べき問題点である。

【０００８】ツィスト棒鋼ロックボルトは、引張り強
度が高い、節ピッチが長く、かつ、凸部が軸に対して
斜めになっているため定着材の付着切れが生じにくい、
定着材がツィスト形状に沿って回るので挿入性、充填
性が良好である利点がある。しかし、ツィスト棒鋼ロッ
クボルトは、圧延→ツィスト→ねじ加工が必要であ
り、加工工数が多くなり高価である、ねじ部につい
て、異形棒鋼と同じ理由から有効断面積が小さく、弱い
部分となってしまう。という問題がある。従って、加工
工数と断面減少部をなくすことが解決すべき問題点であ
る。以上から本発明の目的は、従来の各ロックボルトの
利点を備え持つと共に問題点を除去したロックボルトを
提供することである。すなわち、本発明の目的は、加工
工数が少なく、かつ断面減少部がなく、しかも、定着材
の半硬化状態における付着切れを予防でき、更には、硬
化完了後の定着材との付着力を確保できるロックボルト
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、(1) ロックボルトの軸方向表面に、節ピッチの粗い
区間と節ピッチの密な区間を交互に設けること、(2) 各
区間の節形状を圧延加工で形成すること、(3) 節ピッチ
の密な区間にネジ形状を持たせることにより達成され
る。節ピッチの粗い区間と節ピッチの密な区間を交互に
設ければ、節ピッチの粗い区間により定着材半硬化状態
における付着切れを予防でき、又、節ピッチの密な区間
により硬化完了後の定着材との付着力を確保することが
できる。又、各区間の節形状を圧延加工で形成すれば、
ツィスト工程が不要となり、加工工数を削減でき、しか
も、節を削り落としてねじ加工をしないので断面減少部
をなくすことができる。又、節ピッチの密な区間にネジ
形状を持たせることにより、ナット、ワッシャーをかけ
てロックボルトを強固に地山に固定する場合、ロックボ
ルト後端部に別途ネジたて加工をする必要がなく、加工
工数を削減できる。さらに、トンネル拡幅等によってロ
ックボルトが露出した場合にも、節ピッチの密な区間が
ロックボルト後端部となるよう切断して、ナット、ワッ
シャーによる再締付を行うことが出来る（必要な場合に
は筒型のスペーサーをボルトにはめ込めば、ナット位置
の調節が出来る）。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明のロックボルトの説
明図であり、（ａ）は先端ＴＩＰに剣先加工を施した実
施例、（ｂ）は先端に剣先加工を施さず、尖ったボルト
キャップＢＣＰを嵌めん込んだ実施例である。ＲＢはロ
ックボルト、ＣＰＩは節ピッチが粗い区間、ＰＰＩは節
ピッチの密な区間であり、それぞれ交互に設けられてい
る。節ピッチが粗い区間ＣＰＩは、その長さＬcが１ｍ
程度で、ツィスト棒鋼ロックボルト（図６（ｂ）参照）
と同様の節形状(節模様)が圧延加工（後述）で形成され
ている。節目模様とはロックボルト表面に形成される凸
部分の模様であり、節ピッチＰ₁の螺旋部１１、螺旋部
間に交互に設けられた直線部１２および傾斜直線部１３
を有している。節ピッチＰ₁が長く、かつ、凸部１１，
１３が軸に対して斜めになっているため定着材半硬化時
における付着切れが生じにくい。又、定着材がツィスト
形状に沿って回るようになっているため定着材の挿入
性、充填性が良好である。節ピッチの密な区間ＰＰＩ
は、その長さＬpが約10〜20cm程度で、ねじ節異形棒鋼
(図６（ｃ）参照）と同様の節形状（ねじ節）１４が圧
延加工（後述）で形成されている。この区間ＰＰＩにお
ける節ピッチＰ₂は短いため硬化完了後の定着材との付
着力が大きい。

【００１１】従って、図１のロックボルトによれば、節
ピッチの粗い区間ＣＰＩにより定着材半硬化状態におけ
る付着切れを予防でき、又、節ピッチの密な区間ＰＰＩ
により硬化完了後の定着材との付着力を確保することが
できる。又、各区間の節形状を圧延加工で形成するため
ツィスト工程が不要となり、加工工数を削減でき、しか
も、節を削り落としてねじ加工をしないので、ロックボ
ルトに断面減少部がなく、全長に亘って安定した強度と
なる。又、節ピッチの密な区間にネジ形状を持たせるこ
とにより、ナット、ワッシャーをかけてロックボルトを
強固に地山に固定する場合、ロックボルト後端部に別途
ネジたて加工をする必要がなく、加工工数を削減でき
る。又、２ｍ、３ｍ、４ｍ，・・の任意の長さのロック
ボルトが必要であっても、その長さ部分から切断するこ
とにより後端部がネジたてされた所望長のロックボルト
を容易に入手できる。さらに、トンネル拡幅等によっ
て、ロックボルトが露出した場合にも、節ピッチの密な
区間ＰＰＩがロックボルト後端部となるように切断し
て、中間位置にあったねじ節１４にナット、ワッシャー
をかけて再締付を行うことが出来る（必要な場合には筒
型のスペーサーをボルトにはめ込めば、ナット位置の調
節も容易に出来る）。なお、図１（ａ）の実施例では先
端を剣先加工することによりボルトキャップを不要にし
ているが、各ロックボルト先端に剣先加工が必要にな
る。図１（ｂ）の実施例では、ボルトキャップＢＣＰを
嵌め込むことにより剣先加工を不要にする。すなわち、
ボルト素材を任意の長さに切断し、ボルトキャップＢＣ
Ｐを嵌め込むことにより直ちにロックボルトとして使用
することができる。

【００１２】図２は本発明のロックボルトの別の実施例
であり、図１の実施例と同様にＲＢはロックボルト、Ｃ
ＰＩは節ピッチが粗い区間、ＰＰＩは節ピッチの密な区
間であり、それぞれ交互に設けられている。図１の実施
例と異なる点は、各区間ＣＰＩ，ＰＰＩにおける節形状
であり、区間ＣＰＩにはピッチＰ₁′の螺旋部１１′の
みが形成され、区間ＰＰＩにはピッチＰ₂′のリードね
じが形成されている。

【００１３】図３、図４は圧延加工の説明図で、図４は
図３のII方向から眺めた一対の溝型ロールの側面図を示
している。図３において、２１、２２はそれぞれ矢印
Ａ，Ａ′方向に回転する第１、第２の溝型ロール、２３
は丸棒状のロックボルト素材で、Ｃ矢印方向に繰り出さ
れる。溝型ロール２１，２２はそれぞれ円周に半円形の
溝２１ａ，２２ａを備え、上下に配置することにより円
形溝２４を形成し(図４参照)、該円形溝部２４に丸棒状
の素材２３を挿通するようになっている。溝型ロール２
１，２２の半円形溝２１ａ，２２ａには、それぞれ１周
で１パターン分（区間ＣＰＩ，ＰＰＩ）の節模様の上半
分および下半分が刻設されている。従って、円形溝２４
に素材２３を挿通し、溝型ロール２１，２２で該素材２
３を挟み込む形で締め付け、素材の送り速度と溝型ロー
ルの回転速度を同期させることにより、素材表面に１パ
ターンの節模様が形成される。溝型ロール間を１回通す
だけでロックボルトの節模様を加工できない。従って、
以後、加工ライン上で何段階かに分けて締め付け量を変
えながら最終的に所望の節模様を形成したロックボルト
を加工する。

【００１４】以上では、図１、図２にロックボルトの実
施例を示したが、節ピッチが粗い区間ＣＰＩおよび節ピ
ッチの密な区間ＰＰＩにおける節形状はこれら実施例の
形状に限定されるものではなく任意の節形状を採用する
ことができる。また、以上では、先注入式全面接着式の
ロックボルトに本発明を適用した場合について説明した
が本発明は後注入式全面接着式のロックボルトにも適用
できるものである。以上、本発明を実施例により説明し
たが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従
い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除する
ものではない。

【００１５】

【発明の効果】以上本発明によれば、表面に節形状を備
えたロックボルトにおいて、ロックボルトの軸方向表面
に、節ピッチの粗い区間と節ピッチの密な区間を交互に
設けたから、節ピッチの粗い区間により定着材半硬化状
態における付着切れを予防でき、又、節ピッチの密な区
間により硬化完了後の定着材との付着力を確保すること
ができる。又、本発明によれば、各区間の節形状を圧延
加工で形成するようにしたから、ツィスト工程が不要と
なり、加工工数を削減でき、しかも、節を削り落として
ねじ加工をしないので、ロックボルトに断面減少部がな
く、全長に亘って安定した強度となる。又、本発明によ
れば、節ピッチの密な区間にネジ形状を持たせるように
したから、ナット、ワッシャーをかけてロックボルトを
強固に地山に固定する場合、ロックボルト後端部に別途
ネジたて加工をする必要がなく、加工工数を削減するこ
とができる。さらに、トンネル拡幅等によってロックボ
ルトが露出した場合にも、節ピッチの密な区間がロック
ボルト後端部となるよう切断して、ナット、ワッシャー
による再締付を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロックボルトの実施例である。

【図２】本発明の別のロックボルトの実施例である。

【図３】圧延加工の説明図である。

【図４】溝型ロールの側面図である。

【図５】先注入式全面接着式のロックボルト施工方法説
明図である。

【図６】従来のロックボルトの説明図である。

【図７】ロックボルトと定着材間の剪断破壊説明図であ
る。

【図８】従来のロックボルトの利点、欠点、問題点説明
図表である。

【符号の説明】

ＲＢ・・ロックボルトＣＰＩ・・節ピッチが粗い区間ＰＰＩ・・節ピッチの密な区間１１・・節ピッチＰ₁の螺旋部１２・・直線部１３・・傾斜直線部１４・・節形状（ねじ節）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に節形状を備えたロックボルトにお
いて、ロックボルト軸方向に、節ピッチの粗い区間と節ピッチ
の密な区間を交互に設けたことを特徴とするロックボル
ト。
【請求項２】前記各区間の節形状を圧延加工で形成し
たことを特徴とする請求項１記載のロックボルト。
【請求項３】前記節ピッチの密な区間はネジ形状を有
していることを特徴とする請求項１記載のロックボル
ト。