JP3001797B2 - ロックボルト用コーン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネル工事、擁壁工
事、地山改良工事等で用いるロックボルトを穿孔済のボ
アホール内に打ち込み機で打設する際に、貫入抵抗を低
減するために用いるロックボルト用コーンであり、特
に、ロックボルトの先端部に簡単に装着することのでき
るロックボルト用コーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】山岳等のトンネル工事で一般的なナトム
工法（ＮＡＴＭ工法）では、地山を掘削したあと（必要
な場合は壁をセメントで固めた後）、壁から岩盤内部へ
垂直に多数のロックボルトを打ち込み、セメント系或い
は樹脂系等の所定の定着材で定着させたり、パイプ式ロ
ックボルト内に圧液を注入して膨張拡径させたりして、
トンネルの内壁近くの地盤を強固にするとともに岩盤内
部の地盤で支持することで内壁周辺の崩落を防ぐように
している（支保工）。

【０００３】図６に圧液を注入して膨張拡径するパイプ
式ロックボルトの製造方法を示す。鋼管本体１を半径方
向に押し潰し二重にするとともに、両脇を丸めるように
整形加工して二重管２を作る（図６の（１）〜
（３））。そして、手元側端部である左側端部に補強用
の円筒のスリーブ３を嵌め、端面を溶接し（図６の
（４）、（５））、スリーブ３の側面所定箇所から中心
方向へ二重管２の２つの管壁の間まで貫通する小孔を穿
設し、圧液（圧水等）の注入孔４とする（図６の
（５））。二重管２の先端部にも補強用のスリーブ５を
嵌め、端面を溶接することでパイプ式ロックボルト７が
完成する（図７参照）。パイプ式ロックボルト７のスリ
ーブ３の部分の断面を図８に示す。

【０００４】図９はパイプ式ロックボルト７の使用方法
を示す説明図である。予め、トンネルの内壁８から垂直
に地山９の内部に向けてボアホール１０を穿孔しておく
（図９の（１）参照）。パイプ式ロックボルト７をボア
ホール１０に打設する場合、ロックボルト打設用アダプ
タ１１を用いる。図１０に示す如く打ち込み機（ドリフ
タ）１３に把持されたシャンクロッド１４をロープネジ
部１２に結合する。パイプ式ロックボルト７をスリーブ
５の方からボアホール１０の中に少し差し込んだのち、
ロックボルト打設用アダプタ１１の先端側の約半分弱の
内側に設けられた挿入孔１５の中に、パイプ式ロックボ
ルト７の手元側端部（スリーブ３の大部分）を挿入して
打ち込み機１３を稼働し、ボアホール１０の中に打設す
る（図９の（２）参照）。打設が終わったならば、ロッ
クボルト打設用アダプタ１１を外し、スリーブ３に圧液
注入用アダプタ１６を所定箇所まで嵌め、圧液注入用ア
ダプタ１６の入口から圧水等の圧液を注入する（図９の
（３）参照）。圧液は注入孔４を介してパイプ式ロック
ボルト７の内部に入り、高圧により二重管２が元の一重
管近くの形状に復元するよう膨張拡径させる。この結
果、パイプ式ロックボルト７はボアホール１０の周囲の
地山と定着し、トンネルの内壁近くの地盤を強固にする
とともに岩盤内部の地盤で支持することで内壁周辺の崩
落を防ぐことができる。圧液の注入で定着し終わったな
らば、圧液注入用アダプタ１６を外し、パイプ式ロック
ボルト７の内部の液を抜く。そして、必要であればパイ
プ式ロックボルト７の内部に適宜の注入材を注入する。
また、ベアリングプレート１７は、必要に応じて予め前
記ロックボルト打設時にスリーブ３に嵌めておくように
し、キャップ１８を被せて注入材の漏れ、空気、水等の
入り込みによる劣化を防止する（図９（４）参照）。

【０００５】ところで、パイプ式ロックボルト７を打設
する際、ボアホール１０が真っ直ぐで孔崩れも無い場合
には貫入抵抗が小さいので特に問題ないが、ボアホール
１０が曲がっていたり、孔崩れがあったりすると、図７
のパイプ式ロックボルト７では先端部が尖っていないの
で、貫入抵抗が非常に大となり、打設に多大の時間が掛
かったり、無理に打ち込んで二重管２が曲がってしまい
圧液の注入時に膨張拡径ができなくなってしまったり、
或いは、手元側のスリーブ３が潰れてしまい圧液の注入
が不能となってしまうなどの問題がある。このため、地
山の状況をチェックし、ボアホール１０が曲がっていた
り孔崩れが起きている場合、二重管２の先端部にスリー
ブ５を嵌めたあと更に、図１１に示す如く、円錐形のコ
ーン部材６を溶接することで、打設時の貫入抵抗を小さ
くするようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コーン
部材６はしっかりと溶接しておかないとボアホール１０
への打ち込み時に二重管２から外れてしまうため、溶接
作業に多大な時間が掛かり、また慎重を期して作業しな
いと信頼性の高い溶接を行うことができないという問題
があった。このような溶接作業を施行現場で行うのは作
業者に多大な負担が掛かっていた。

【０００７】以上から本発明の目的は、ロックボルトの
先端部分に簡単に装着することのできるロックボルト用
コーンを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明におい
ては、先端が細く基が太く形成されてロックボルト先端
開口端に当接可能なヘッド部と、ヘッド部から後方に延
設されてロックボルトの先端開口から内部に遊挿可能な
シャフト部と、ヘッド部の先端からシャフト部の後端ま
たは後端近くまで形成され、途中で段階的または連続的
に孔径が小さくなるように形成されたピン孔と、シャフ
ト部の後端部に軸に沿って形成されたスリットと、ヘッ
ド部の先端側からピン孔に打ち込み可能なピンと、を備
えたことにより達成される。

【０００９】

【作用】シャフト部をロックボルト先端の開口から内部
に遊挿し、ヘッド部をロックボルト先端の開口端に当て
る。この状態でピンをヘッド部の先端からピン孔に打ち
込んでいくと、ピン端が孔径の小さくなった部分に差し
かかった以降、シャフト部のスリット両側部分をロック
ボルトの半径方向へ押し広げていく。押し広げられた部
分がロックボルトの内壁に押し当たると、ロックボルト
とシャフト部との間に大きな摩擦抵抗が生じてヘッド部
はロックボルトから外れなくなる。これにより、ピンを
ヘッド部とシャフト部に形成されたピン孔の中に打ち込
むという極めて簡単な作業を行うだけで、コーンをロッ
クボルトの先端に確実に装着することができ、誰でも場
所を選ぶことなく迅速に信頼性の有る取りつけ作業を行
うことができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係わるコーン部材
の使用状態説明図である。このコーン部材は打設後、圧
液を内部に注入して膨張拡径させることでボアホールへ
の定着を図るようにしたパイプ式ロックボルトに用いる
ものである。なお、図７と同一の構成部分には同一の符
号が付してある。この実施例ではコーン部材３０（図１
（３）参照）はコーン部材本体３１と該コーン部材本体
３１の中に打ち込みパイプ式ロックボルト７に固定する
ためのピン３２とから構成されている。コーン部材本体
３１は鋼材または硬質プラスチック樹脂等で形成されて
おり、略円錐台形に形成されたヘッド部３３とヘッド部
３３の底面から延設された円形断面のシャフト部３４と
から構成されている。ヘッド部３３の底面の外径はパイ
プ式ロックボルト７の内径より大きくなっており、底面
がパイプ式ロックボルト７の先端の開口端面（符号４２
参照）に当接可能となっている（図１（２）参照）。一
方、シャフト部３４はパイプ式ロックボルト７の内径よ
り小さな外径に形成されており、パイプ式ロックボルト
７の先端の開口（符号４１参照）から内部に遊挿自在に
なっている。

【００１１】シャフト部３４の後端部の外周面には段差
３５が形成されており、パイプ式ロックボルト７の内壁
に当接した状態で軸方向に移動する力が加わったとき、
段差３５部分の外周がパイプ式ロックボルト７の内壁に
押圧されて大きな摩擦力が働くようになっている。ヘッ
ド部３３の先端からシャフト部３４の後端までテーパー
が付けられることで連続的に孔径の小さくなるピン孔３
６が形成されている。また、シャフト部３４を該シャフ
ト部３４の軸に沿って後端から中央近傍のところまで半
割りするスリット３７が形成されており、シャフト部３
４の内、スリット３７を挟む両側の部分である拡開部３
９，４０が或る程度以上の拡開力が加わったときに側方
へ拡がるようになっている。ピン孔３６の中にはピン３
２を打ち込み可能となっているが、ピン孔３６の孔径は
ヘッド部３３の先端ではピン３２の外径以上となってお
り、シャフト部３４の後端ではピン３２の外径以下とな
っている。パイプ式ロックボルト７は図７と同様に構成
されている。

【００１２】次に、図１〜図３を参照して上記したコー
ン部材の使用方法を説明する。図２は図１（２）のＩＩ
−ＩＩ´線に沿った断面図、図３は図１（３）のＩＩＩ
−ＩＩＩ´線に沿った断面図である。ボアホールが途中
で曲がっていたり、孔崩れが起きていたりして、パイプ
式ロックボルト７のままでは貫入抵抗が大きく、打ち込
みに支障が起きる恐れがある場合、パイプ式ロックボル
ト７の先端にコーン部材を装着する。具体的には、ま
ず、コーン部材本体３１のシャフト部３４の後端をパイ
プ式ロックボルト７の先端から開口４１の中に遊挿し
（図１（１）参照）、ヘッド部３３の底面が開口端面４
２に当接した状態にして、ヘッド部３３の先端からピン
孔３６の中にピン３２をハンマにて打ち込む（図１
（２）、図２参照）。

【００１３】ピン３２の先端がスリット３７の底３８に
近づくにつれて、ピン３２の外径よりピン孔３６の孔径
の方が徐々に狭くなるので、ピン３２の打ち込みが進む
に連れてクサビ作用によりシャフト部３４の内、スリッ
ト３７の両側の拡開部３９、４０が次第に側方に押し開
かれていき、段差３５の周辺がパイプ式ロックボルト７
の二重管２の内壁４３に強く押し当てられる（図１
（３）、図３参照）。すると、内壁４３と拡開部３９、
４０の間に大きな摩擦抵抗が生じ、コーン部材本体３１
はパイプ式ロックボルト７と強固に一体化し、該パイプ
式ロックボルト７から外れなくなる。この際、ピン３２
もピン孔３６の孔壁４４との間に大きな摩擦抵抗が生じ
ているので、ピン３２がコーン部材本体３１から抜ける
ことはない。ピン３２の打ち込みが完了すれば、パイプ
式ロックボルト７へのコーン部材３０の装着が終わる。

【００１４】このあと、図６の従来法と同様にして、ロ
ックボルト打設用アダプタ１１を介して打ち込み機１３
によりパイプ式ロックボルト７をボアホール１０の中に
打設する際、ボアホール１０が曲がっていたり、孔崩れ
があったりしても、コーン部材３０の存在によりパイプ
式ロックボルト７の先端部が尖った形状となっているた
め、貫入抵抗が小さく円滑に打設作業を進めることがで
きる。よって、打設作業を短時間で実施でき、この際、
無理に打ち込んで二重管２が曲がってしまい圧液の注入
時に膨張拡径ができなくなってしまったり、或いは、手
元側のスリーブ３が潰れてしまい圧液の注入が不能とな
ってしまうなどの問題は生じない。

【００１５】打設後、ロックボルト打設用アダプタ１１
を外し、スリーブ３に圧液注入用アダプタ１６を嵌め、
圧液注入用アダプタ１６の入口から圧水等の圧液を注入
して。二重管２が元の一重管近くの形状に復元するよう
膨張拡径させる。圧液の注入でパイプ式ロックボルト７
が地山と定着し終わったならば、圧液注入用アダプタ１
６を外し、パイプ式ロックボルト７の内部の液を抜く。
そして、必要であればパイプ式ロックボルト７の内部に
適宜の注入材を注する。また、ベアリングプレート２５
は、必要に応じて予め前記ロックボルト打設時にスリー
ブ３に嵌めておくように、キャップ２６を被せて注入材
の漏れ、空気、水等の入り込みによる劣化を防止する。

【００１６】この実施例によれば、コーン部材本体３１
のシャフト部３４をパイプ式ロックボルト７の先端の開
口４１の中に挿入し、ヘッド部３３の底面が開口端面４
２に当接した状態でピン３２を打ち込めば、シャフト部
３４のスリット３７の両側の拡開部３９，４０が開いて
二重管２の内壁４３に強く押し当てられ、大きな摩擦抵
抗が生じて外れなくなる。このため、パイプ式ロックボ
ルト７に対するコーン部材３０の装着作業を誰でも簡単
に実行することができ、施工現場での装着作業も容易で
ある。しかも、ピン３２を打ち込み終われば、常に、シ
ャフト部３４のスリット３７の両側部分が一定の力で拡
開されるので、信頼性良く装着することができる。

【００１７】なお、シャフト部３４に段差３５が形成さ
れていない場合でも、拡開部３９，４０が二重管２の内
壁４３に押し当てられれば大きな摩擦抵抗が生じてヘッ
ド部３３はパイプ式ロックボルト７から外れなくなる
が、段差３５が存在すれば角が引っ掛かるのでより大き
な摩擦抵抗が発生する。また、ヘッド部材を装着するパ
イプ式ロックボルトの種類も、ボアホールへの打ち込み
後、圧液の注入で膨張拡径させて定着させるタイプに限
定されず、単管状や図４に示す如く、単管５０の周囲に
定着用の薬液を吐出する吐出孔５１を複数穿設したタイ
プ、或いは、図５に示す如く、単管５２の周囲に定着用
の薬液を吐出する吐出孔５３を複数穿設し、更に、単管
５２の外周にねじ部５４を形成し、ナット、ワッシャー
を取りつけ可能としたり、内側にねじ部を有するスリー
ブを介して継ぎ足し可能としたパイプ式ロックボルトで
あっても良い。

【００１８】

【発明の効果】以上本発明のロックボルト用コーンによ
れば、シャフト部をロックボルト先端の開口から内部に
遊挿し、ヘッド部をロックボルト先端の開口端に当て、
この状態でピンをヘッド部の先端からピン孔に打ち込ん
でいくと、ピン端が孔径の小さくなった部分に差しかか
った以降、シャフト部のスリット両側部分をロックボル
トの半径方向へ押し広げていく。押し広げられた部分が
ロックボルトの内壁に押し当たると、ロックボルトとシ
ャフト部との間に大きな摩擦抵抗が生じてヘッド部はロ
ックボルトから外れなくなるように構成したので、ピン
をヘッド部とシャフト部に形成されたピン孔の中に打ち
込むという極めて簡単な作業を行うだけで、コーンをロ
ックボルトの先端に確実に装着することができ、誰でも
場所を選ぶことなく迅速に信頼性の有る取りつけ作業を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るコーン部材の使用状態
の説明図である。

【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ´線に沿った断面図であ
る。

【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ´線に沿った断面図で
ある。

【図４】コーン部材の装着対象の他のロックボルトを示
す斜視図である。

【図５】コーン部材の装着対象の更に他のロックボルト
を示す斜視図である。

【図６】パイプ式ロックボルトの製法を示す説明図であ
る。

【図７】パイプ式ロックボルトの斜視図である。

【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´線に沿った断面図
である。

【図９】パイプ式ロックボルトの使用方法の説明図であ
る。

【図１０】パイプ式ロックボルトの打設時の使用状態の
説明図である。

【図１１】パイプ式ロックボルトの先端に取りつけるコ
ーン部材の説明図である。

【符号の説明】

２ 二重管 ５ スリーブ ７ パイプ式ロックボルト ３０ コーン部材 ３１ コーン部材本体 ３２ ピン ３３ ヘッド部 ３４ シャフト部 ３５ 段差 ３６ ピン孔 ３７ スリット ３９、４０ 拡開部 ４１ 開口

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端が細く基が太く形成されてロックボ
   ルトの先端開口端に当接可能なヘッド部と、 ヘッド部から後方に延設されてロックボルトの先端開口
   から内部に遊挿可能なシャフト部と、 ヘッド部の先端からシャフト部の後端または後端近くま
   で形成され、途中で段階的または連続的に孔径が小さく
   なるように形成されたピン孔と、 シャフト部の後端部に軸に沿って形成されたスリット
   と、 ヘッド部の先端側からピン孔に打ち込み可能なピンと、 を有することを特徴とするロックボルト用コーン。