JP3012201B2 - ロックボルト施工装置およびロックボルト施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトンネル工事その他
の土木工事に用いられるロックボルト（ケーブルボル
ト）のうち、ボルトを打設してから後で定着材の注入を
行う後注入式ロックボルトの施工装置および後注入式ロ
ックボルトの施工方法に関する。

【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挿入し、定着材で定着させ
て内壁周辺の崩落を防ぐようにしている。図４（ａ）は
ロックボルト施行方法説明図、図４（ｂ）はＡＡ断面図
であり、１０は地山、１２はトンネル、１４はトンネル
の内壁、１６はボアホール、１６ａはボアホールの内壁
（孔壁）、１７はロックボルト、１８は定着材注入用の
注入パイプ、１９はロックボルトの軸体に形成した排気
および定着材排出用の貫通孔（排気通路）、２０はロッ
クボルト１８の口元付近で、ロックボルトとボアホール
１６の内壁（孔壁）１６ａ間の隙間を閉塞するパッカー
である。

【０００３】地山１０に掘削したトンネル１２の内壁１
４から該内壁に対し垂直に岩盤内部へ所定深さのボアホ
ール（円柱状の空隙）１６を穿孔する。しかる後、ボア
ホール１６に貫通孔１９を備えたロックボルト１７を挿
入し、トンネルの内壁１４近くにおいてボアホール１６
の内壁（孔壁）１６ａとロックボルト１７とのすき間を
パッカー２０や急結性のセメントあるいは樹脂を用いて
コーキングを行う。注入パイプ１８はコーキング部（パ
ッカー２０）を貫通してボアホール１６内に先端が達す
る形式で該パッカー２０にあらかじめ取り付けられてい
るか、あるいはロックボルト１７に予め取り付けてある
か、あるいはコーキング作業と同時に取り付けられる。

【０００４】ついで、注入パイプ２０より定着材を注入
すると、注入パイプ１８の先端から定着材がボアホール
内に出て、該ボアホール１６の内壁（孔壁）１６ａとロ
ックボルト１７の間の隙間に充填されていく。この際、
ボアホール１６内の空気は貫通孔１９を通ってトンネル
１２内に排気される。貫通孔１９の排気口から注入した
定着材と同濃度の定着材が漏れ出て来るようになれば、
充填作業完了であり、定着材の注入を止める。その後、
定着材が硬化すれば、ロックボルト１７とボアホール１
６の孔壁１６ａ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、
孔壁周辺の崩落が防止される。

【０００５】図４のロックボルトでは、排気および定着
材排出用通路としてロックボルトの軸体に貫通孔を形成
しているが、貫通孔を形成せず、代わりに排気および定
着材排出用の排気パイプを備えたロックボルトもある。
図５（ａ）はかかるロックボルトの施工方法説明図、図
５（ｂ）はＢＢ断面図であり、２１は排気パイプであ
る。尚、図４と同一部分には同一符号を付している。地
山１０に掘削したトンネル１２の内壁１４から該内壁に
対し垂直に岩盤内部へ所定深さのボアホール１６を穿孔
する。しかる後、ボアホール１６に注入パイプ１８、排
気パイプ２１を備えたロックボルト１７を挿入し、トン
ネルの内壁１４近くにおいてボアホール１６の内壁（孔
壁）１６ａとロックボルト１７とのすき間をパッカー２
０を用いてコーキングを行う。ついで、注入パイプ２０
より定着材を注入すると、注入パイプ２０の先端から定
着材がボアホール内に出て、該ボアホール１６の内壁
（孔壁）１６ａとロックボルト１７の間の隙間に充填さ
れていく。この際、ボアホール１６内の空気は排気パイ
プ２１を通ってトンネル１２内に排気される。排気パイ
プ２１の排気口から注入した定着材と同濃度の定着材が
漏れ出て来るようになれば、充填作業完了であり、定着
材の注入を止める。その後、定着材が硬化すれば、ロッ
クボルト１７とボアホール１６の孔壁１６ａ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、孔壁周辺の崩落が防止され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、経済的な理
由によりボアホールの穿孔径は制限され、これにより、
排気用通路である貫通孔１９（図４）の径や排気パイプ
２１（図５）の径は充分に大きく取れないというのが実
情である。そして、ボアホール１６からロックボルト１
７の断面を差し引いた円環状の空隙の大きさは、常に貫
通孔１９または排気パイプ２１よりかなり大きくならざ
るを得ない。このため、円環状の部分に注入された定着
材が断面の小さいロックボルトの貫通孔１９または排気
パイプ２１に集中して集まり貫通孔、排気パイプの閉塞
（目詰り）を起こし易い。かかる閉塞発生の可能性によ
り、実施工（ロックボルトの施工）において定着材が排
出しない場合、充填はできているものの前述の閉塞によ
って定着材の排出確認ができないのか、あるいは、円環
状の空隙自体が孔壁の崩壊で閉塞しているために定着材
の排出確認ができない（充填不足）のか、の判断が困難
であった。

【０００７】かかる問題は定着材未排出の原因となる孔
壁の崩壊が起き易い地山におけるロックボルトの施工に
おいて特に生じる。というのは、孔壁の崩壊が起き易い
ような悪い地山になるほど長尺のボルトが必要とされ、
ボルトが長尺になるほど閉塞による定着材の未排出が起
きやすくなるからである。なお、孔壁の崩壊があっても
それを圧力で克服でき、しかも注入時間を短縮できるよ
うな高圧、大容量吐出のポンプを使用することが考えら
れるが、貫通孔あるいは排気パイプの閉塞の問題は、ポ
ンプの吐出量が大きくなるほど発生し易く、高圧、大容
量吐出のポンプを使用することはできない。

【０００８】以上から本発明の目的は、排気および定着
材排出用の通路（貫通孔あるいは排気パイプ）で閉塞
（定着材の目詰り）が生じないようにできるロックボル
ト施工装置およびロックボルト施工方法を提供すること
である。本発明の別の目的は、定着材が排出されない
時、孔壁の崩壊が発生しているものと判定でき、早期に
的確な処置を施すことができるロックボルト施工装置お
よびロックボルト施工方法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、ロックボルトの定着材注入用通路に接続され、定着
材を注入する定着材注入手段と、ロックボルトの排気お
よび定着材排出用通路に接続され、該通路内及びボアホ
ール内を負圧にする手段を備えたロックボルト施工装置
により達成される。また、上記課題は、本発明によれ
ば、定着材注入用の第１通路と排気および定着材排出用
の第２通路が設けられた後注入ロックボルトをボアホー
ルにセットし、第１通路を介して前記ボアホール内に定
着材を注入する際、前記第２通路内及びボアホール内を
負圧にすることにより達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（Ａ）第１実施例 図１は本発明の第１実施例の後注入ロックボルト施工装
置の構成図である。図中、１００は地山、１０１はトン
ネル、１０２はトンネルの内壁、１０３はボアホール、
１０４はボアホールの内壁（孔壁）、１０５は後注入ロ
ックボルト、１０６は定着材注入用の注入パイプ、１０
７はロックボルトに形成した排気および定着材排出用の
貫通孔（排気通路）、１０８はロックボルト１０５の口
元付近で、ロックボルトとボアホール１０３の内壁（孔
壁）１０４の間の隙間を閉塞するパッカー、１０９は定
着材をボアホール１０３に注入する注入ポンプ、１１０
は注入ポンプに取り付けたパイプ１０９ａと注入パイプ
１０６間を接続する接続治具、１１１は貫通孔１０７お
よびボアホール１０３内に負圧を発生するためのバキュ
ーム装置、１１２は貫通孔とバキューム装置間を接続す
るパイプである。

【００１１】地山１００に掘削したトンネル１０１の内
壁１０２から該内壁に対し垂直に岩盤内部へ所定深さの
ボアホール（円柱状の空隙）１０３を穿孔する。しかる
後、ボアホール１０３に注入パイプ１０６およびパッカ
ー１０８が装着された後注入ロックボルト１０５を挿入
し、トンネルの内壁１０２近くにおいてボアホール１０
３の内壁（孔壁）１０４とロックボルト１０５とのすき
間をパッカー１０８で閉塞する。

【００１２】かかる状態で、バキューム装置１１１を駆
動して貫通孔１０７およびボアホール内に負圧を発生し
つつ排気を行う。これと同時に、注入ポンプ１０９を駆
動して定着材をパイプ１０９ａおよび注入パイプ１０６
を介してボアホール内に吐出する。ボアホール内はバキ
ューム装置１１１により負圧になっているため、定着材
はスムーズにボアホール内を充填してゆき、ロックボル
トの頂部に到る。このとき、貫通孔１０７内も負圧にな
っているため、定着材は矢印で示すように貫通穴内に吸
い込まれ貫通孔を閉塞することなく、バキューム装置１
１１から排出する。注入した定着材と同濃度の定着材が
バキューム装置１１１より漏れ出て来るようになれば、
充填作業完了であり、定着材の注入を止める。その後、
定着材が硬化すれば、ロックボルト１０５とボアホール
１０３の孔壁１０４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、孔壁周辺の崩落が防止される。

【００１３】以上では、負圧発生と定着材注入を同時に
開始した場合であるが、定着材の注入を開始してから所
定時間経過後に負圧を発生するようにバキューム装置１
１１を駆動するように構成することもできる。

【００１４】図１のロックボルトでは、排気および定着
材排出用通路としてロックボルトの軸体に貫通孔１０７
を形成しているが、貫通孔を形成せず、代わりに排気お
よび定着材排出用の排気パイプを備えたロックボルトに
も本発明を適用できる。図２はかかる後注入用ロックボ
ルトに適用した場合のロックボルト施工装置の構成図で
あり、図１と同一部分には同一符号を付している。

【００１５】図中、１００は地山、１０１はトンネル、
１０２はトンネルの内壁、１０３はボアホール、１０４
はボアホールの内壁（孔壁）、１０５は後注入ロックボ
ルト、１０６は定着材注入用の注入パイプ、１０７′は
ロックボルトに装着した排気および定着材排出用の排気
パイプ（排気通路）、１０８はロックボルト１０５の口
元付近で、ロックボルトとボアホール１０３の内壁（孔
壁）１０４の間の隙間を閉塞するパッカー、１０９は定
着材をボアホール１０３に注入する注入ポンプ、１１０
は注入ポンプに取り付けたパイプ１０９ａと注入パイプ
１０６間を接続する接続治具、１１１は排気パイプ１０
７′およびボアホール内に負圧を発生するためのバキュ
ーム装置、１１３はバキューム装置１１１に取り付けた
パイプ１１１ａと排気パイプ１０７′間を接続する治具
である。

【００１６】地山１００に掘削したトンネル１０１の内
壁１０２から該内壁に対し垂直に岩盤内部へ所定深さの
ボアホール１０３を穿孔する。しかる後、ボアホール１
０３に注入パイプ１０６、排気パイプ１０７′およびパ
ッカー１０８が装着された後注入ロックボルト１０５を
挿入し、トンネルの内壁１０２近くにおいてボアホール
１０３の内壁（孔壁）１０４とロックボルト１０５との
すき間をパッカー１０８で閉塞する。

【００１７】かかる状態で、バキューム装置１１１を駆
動して排気パイプ１０７′およびボアホール内に負圧を
発生しつつ排気を行う。これと同時に、注入ポンプ１０
９を駆動して定着材をパイプ１０９ａおよび注入パイプ
１０６を介してボアホール内に吐出する。ボアホール内
はバキューム装置１１１により負圧になっているため、
定着材はスムーズにボアホール内を充填してゆき、ロッ
クボルトの頂部に到る。このとき、排気パイプ１０７′
内も負圧になっているため、定着材は矢印で示すように
排気パイプ内に吸い込まれ該排気パイプを閉塞すること
なく、バキューム装置１１１から排出する。注入した定
着材と同濃度の定着材がバキューム装置１１１より漏れ
出て来るようになれば、充填作業完了であり、定着材の
注入を止める。その後、定着材が硬化すれば、ロックボ
ルト１０５とボアホール１０３の孔壁１０４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、孔壁周辺の崩落が防止され
る。

【００１８】（Ｂ）第２実施例 図３は本発明第２実施例の後注入ロックボルト施工装置
の構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して
いる。第１実施例と異なる点は、負圧発生の仕組みであ
る。第１実施例ではバキューム装置１１１により貫通孔
１０７およびボアホール１０３内に負圧を発生している
が、第２実施例では圧縮空気発生装置２０１とアスピレ
ータ２０２により、簡易に負圧を発生するようにしてい
る。すなわち、第２実施例では貫通孔１０７に接続した
パイプ１１２をアスピレータ２０２に接続し、該アスピ
レータ２０２には圧縮空気発生装置２０１を接続する。
この状態で圧縮空気発生装置２０１より圧縮空気を送り
出すと、アスピレータ２０２のの吐出側から圧縮空気が
排気され、この過程でパイプ１１２を介して貫通孔１０
７およびボアホール１０３内に負圧が発生する。

【００１９】以上と並行して、注入ポンプ１０９を駆動
して定着材をパイプ１０９ａおよび注入パイプ１０６を
介してボアホール内に吐出する。ボアホール内は負圧に
なっているため、定着材はスムーズにボアホール内を充
填してゆき、ロックボルトの頂部に到る。このとき、貫
通孔１０７内も負圧になっているため、定着材は矢印で
示すように貫通孔内に吸い込まれ該貫通孔を閉塞するこ
となく、ブロア室２０４の排気口より漏れ出る。注入し
た定着材と同濃度の定着材が排気口より漏れ出て来るよ
うになれば、充填作業完了であり、定着材の注入を止め
る。その後、定着材が硬化すれば、ロックボルト１０５
とボアホール１０３の孔壁１０４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、孔壁周辺の崩落が防止される。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。

【００２０】

【発明の効果】以上本発明によれば、(1) ボアホール内
を負圧にすることで注入時の注入ポンプ１０９への負荷
を低減することができ、また、(2) 排気通路（貫通孔、
排気パイプ）の断面積の不足を補って排気通路を定着材
が閉塞する事態を防止することができ、さらに、(3) 定
着材の排出（即ち定着材の満遍ない充填）を確実に行う
ことができる。この結果、施工時間の短縮、ロックボル
ト施工の信頼性の向上（確実な定着材排出確認）等が得
られる。また、長尺ボルトの施工性を改善することがで
きる。さらに、定着材が排出（リターン）しなかった場
合には、ボアホール内において孔壁が崩壊し、円環状の
空隙自体が閉塞しているとの予測を容易につけることが
でき、早期に的確に対処することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の後注入ロックボルト施工
装置の構成図である。

【図２】別の後注入ロックボルトに適用した場合の第１
実施例の後注入ロックボルト施工装置の構成図である。

【図３】本発明の第２実施例の後注入ロックボルト施工
装置の構成図である。

【図４】従来の後注入ロックボルト施工法の説明図であ
る。

【図５】従来の後注入ロックボルト施工法の別の説明図
である。

【符号の説明】

１００・・地山 １０１・・トンネル １０３・・ボアホール １０５・・後注入ロックボルト １０６・・定着材注入用の注入パイプ １０７・・貫通孔（排気通路） １０７′・・排気パイプ １０８・・パッカー １０９・・注入ポンプ １１１・・バキューム装置 ２０１・・圧縮空気発生装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着材注入用の第１通路と排気および定
   着材排出用の第２通路が設けられた後注入ロックボルト
   とボアホール間に定着材を充填してロックボルトをボア
   ホール内壁に固着するロックボルト施工装置において、 第１通路に接続され、定着材を注入する定着材注入手段
   と、 第２通路に接続され、該第２通路内及びボアホール内を
   負圧にする手段を備えたことを特徴とするロックボルト
   施工装置。
2. 【請求項２】 定着材注入用の第１通路と排気および定
   着材排出用の第２通路が設けられた後注入ロックボルト
   をボアホールにセットし、 第１通路を介して前記ボアホール中に定着材を注入する
   際、前記第２通路内及びボアホール内を負圧にすること
   を特徴とするロックボルト施工方法。