JP3046548B2 - 定着材注入方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は定着材注入方法に係
わり、特に、トンネル工事その他の土木工法に用いられ
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
トの施工における定着材注入方法に関する。

【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打ち込み、モルタル、その
他の定着材等の所定の注入液で定着させて内壁周辺の崩
落を防ぐようにしている。ロックボルトは、予め、穿岩
機等で岩盤に孔（ボアホール）をあけておき、該穴に後
からロックボルトを打ち込んだり、アダプタを介して穿
岩機で自穿孔ロックボルトを回転させ、該自穿孔ロック
ボルトの先端に装着したビットで岩盤を掘削しながら打
ち込んだりするようになっている。

【０００３】図７（ａ）は、予め岩盤にボアホールを穿
設しておく場合のロックボルト施工方法の説明図、図７
（ｂ），（ｃ）はそれぞれＡＡ矢視断面図、ＢＢ矢視断
面図である。地山１０に掘削したトンネル１１の内壁１
２から該内壁１２に対し垂直に岩盤内部へ所定深さのボ
アホール１３を穿孔したのち、ロックボルト１４を打ち
込む。ロックボルト１４には、予め、注入パイプ１５、
排気パイプ１６、パッカー１７が取りつけてある。パッ
カー２４は、図８に示す如く、布部材等をロックボルト
１４の口元所定箇所に袋状となるようにテープ等で装着
したものであり、ロックボルト１４での該パッカー１７
の装着位置に当たる注入パイプ１５には孔１５ａが形成
されている。

【０００４】排気パイプ１６からボアホール内の空気を
排気しながら、注入パイプ１５より注入液（モルタル、
定着材等）を注入すると、注入パイプ１５の孔１５ａか
ら注入液がパッカー１７の内部に入り、該パッカー１７
を膨大させる。これにより、ロックボルト１４の口元付
近で、ロックボルト１４とボアホール１３の孔壁１３ａ
の間の隙間が図７（ａ）に示すように塞がれる。引き続
き、注入パイプ１５の先端からも注入液がボアホール内
に出て、該ボアホール１３の孔壁１３ａとロックボルト
１４の間の隙間に充填されていく。この際、ボアホール
１３内の空気は排気パイプ１６を通ってトンネル１１内
に排気される。

【０００５】排気パイプ１６から注入液が漏れ出て来る
ようになれば、作業完了であり、注入液の注入を止め
る。その後、注入液が硬化すれば、ロックボルト１４と
ボアホールの孔壁１３ａ周辺が一体的に固着し、ロック
ボルト先端部の打ち込まれた固い内部岩盤に支えられる
ことで、内壁周辺の崩落が防止される。

【０００６】図９はパッカーの他の例を示す説明図であ
る。パッカー１７はゴム部材をロックボルト１４の口元
所定箇所に袋状となるようにテープ等で装着したもの
で、この際、パッカー１７の内部に開口する注入パイプ
１８も一緒に取りつけておく。そして、注入液の注入開
始前から注入が完了するまでの間、注入パイプ１８を通
してエア、水等をパッカー１７の内部に送り込み、該パ
ッカー２８を膨大させる。これにより、ロックボルト１
４の口元付近で、ロックボルト１４とボアホール１３の
孔壁１３ａの間の隙間を塞ぐことができ、注入液の充填
不良を防止できる。

【０００７】以上では、予めロックボルトにセットした
パッカーをボアホール内において注入時に膨らませた場
合であるが、ロックボルト打設後にボアホール内部にコ
ーキング材を詰め込むことによりロックボルト１４とボ
アホール１３の孔壁１３ａの間の隙間をシールすること
もできる。図１０（ａ）はコーキング材を詰め込んでシ
ールした場合の説明図、図１０（ｂ）はＣＣ矢視断面図
であり、図７と同一部分には同一符号を付している。１
９はロックボルト１４をボアホール１３内に打設した
後、該ボアホール１３とロックボルト１４間の隙間を塞
ぐように挿入されたコーキング材である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来
は、パッカーを使用することにより、あるいはコーキン
グ材を詰め込むことによりボアホールの孔壁とロックボ
ルト間の隙間をシーリングしているが、パッカーをロッ
クボルトに装着する作業、コーキング材をボアホール口
元に詰める作業はいずれも手間がかかる煩雑な作業であ
るという問題があった。そのうえ、図７（ｂ），
（ｃ）、図１０（ｂ）に示すように、ロックボルトと注
入パイプ、排気パイプを組み合わせた断面形状は丸くな
く、しかも、ボアホール１３の孔壁１３ａが滑らかにな
っていないことに起因して、パッカー１７或いはコーキ
ング材１９と孔壁１３ａの間に間隙２０が出来、定着材
漏れが生じる。このようにボアホール口元部分から定着
材が漏れると、ボアホール内に定着材を十分に充填する
のは極めて難しくなる問題が生じる。

【０００９】即ち、こうした後注入ロックボルト施工
は、地山条件が悪いところに適用されるにも拘らず、手
間がかかる上に、定着材の密実充填を果たすのが難し
い、という問題を抱えていた。以上から本発明の目的
は、後注入式のロックボルト施工において、作業手間を
少なくすると共に、定着材の密実充填を行えるようにす
ることにある。

【００１０】

【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) 注入通路及び排気用通路が設けられたロックボ
ルトの基端部に、一方の面に弾性体からなるシール部材
が設けられたプレートを嵌め込んでボアホールにセット
し、(2) ロックボルトの基端部側からボアホール奥方向
に向けて該ロックボルトに押し付け力を作用させ、(3)
ロックボルト押し付け状態において、前記注入通路から
定着材をボアホール内に注入すると共に、前記排気用通
路を介してボアホール内に吸引力を作用させること、に
より達成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】ロックボルトの形態としては、 (1) 中実ボルト＋注入パイプ＋排気パイプ、 (2) 中空ボルト＋排気パイプ、若しくは、中空ボルト＋
注入パイプ (3) 自穿孔中空ボルト 等がある。以下、各タイプのロックボルトに本発明を適
用した場合について第１実施例、第２実施例、第３実施
例として説明する。

【００１２】（ａ）第１実施例 図１、図２は上記(1)のタイプのロックボルト施工方法
説明図、図３はシールユニットの拡大斜視図、図４はシ
ール部材の説明図である。図１、図２において、１００
は地山、１０１はトンネル、１０２はトンネルの内壁
（トンネル坑壁）、１０３はボアホール、１０３ａはボ
アホールの内壁（孔壁）、１０４は後注入ロックボル
ト、１０４ａはロックボルトの軸体、１０５定着材注入
用の注入パイプ、１０６は排気および定着材排出用の排
気パイプ（排気通路）、１１０はロックボルト１０４の
口元付近で、ロックボルトとボアホール１０３の間の隙
間をシールするためのシールユニット、１１１はロック
ボルトの軸体１０４ａの先端部に形成したネジ部に螺合
されたナットである。１１２（図２）は押し付け装置で
あり軸体１０４ａの端部よりボアホール１０３の奥行き
方向にロックボルト１０４を押し付けるもの、１２０は
ボアホール内に充填された定着材である。

【００１３】シールユニット１１０において、１１０ａ
は平板矩形状で金属製のベアリングプレート、１１０ｂ
はベアリングプレートの一面に接着されたシール部材で
ある。シール部材１１０ｂは、ボアホール口元部分にお
いてトンネル坑壁１０２に押し付ける形で使用されるも
ので、シール性が良好な弾性体、好ましくは発泡ポリエ
チレン等の独立気泡性材料からなるものである。独立気
泡性材料は図３に示すように不連続の気泡部１１０ｃを
有し、外力により伸縮する特性を有している。ベアリン
グプレート１１０ａとシール部材１１０ｂには、連通す
る形でロックボルトの軸体１０４ａおよび注入パイプ１
０５、排気パイプ１０６を挿入するための３つの穴がそ
れぞれ貫通形成されている。

【００１４】ロックボルトの施工に際して、まず、地山
１００に所定のボアホール１０３を穿孔し、しかる後、
ボアホール内に、注入パイプ１０５と排気パイプ１０６
が装着されたロックボルト１０４を打設する。かかる状
態で、ロックボルトの軸体１０４ａおよび注入パイプ１
０５、排気パイプ１０６にシールユニット１１０を嵌め
込み、軸体１０４ａのネジ部にナット１１１を螺合する
（図１参照）。ついで、押し付け装置１１２（図２）を
軸体１０４ａの端部に結合し、ロックボルト１０４をボ
アホール１０３の奥行き方向に押し付ける。これによ
り、ナット１１１を介してシール部材１１０ｂがトンネ
ル坑壁１０２に押し付けられる形で弾性的に変形し、同
時に軸体１０４ａ、注入パイプ１０５、排気パイプ１０
６を締め付ける形で弾性変形する。この結果、ボアホー
ル口元部分が簡単且つ的確にシールされた状態となる
（図２(a)参照)。すなわち、ロックボルト１０４をボア
ホール１０３の奥行き方向に押し付けるという簡単な動
作により、口元シールと、ロックボルト落下防止の両方
の作用をなす。

【００１５】かかる状態（ロックボルト押し付け状態）
のまま、注入パイプ１０５を介して定着材をボアホール
１０３内に注入する。注入の進行に伴い、ボアホール１
０３内のエアが排気パイプ１０６から排出される。この
際、排気パイプ１０６に適宜な吸引手段（例えば図２
（ａ）のバキューム装置１３０）を接続して、ボアホー
ル１０３および排気パイプ１０６内を負圧にすれば、よ
り円滑に排気が行われ、円滑な定着材注入が可能にな
る。定着材注入時、ボアホール口元部分は先に述べたシ
ール部材１１０ｂの弾性変形により、的確にシールされ
ているため、定着材の漏れは生じない。よって、円滑に
定着材の注入が進行し、ボアホール１０３内は定着材１
２０によって密実充填される。また、口元シールがしっ
かりしているから、流動性の大きい（即ち漏れやすい）
定着材の注入も的確に行える。しかも、硬練りモルタル
の注入（通常のパッカーやコーキング材を介しての口元
シールではこれにかかる負荷が大き過ぎてうまく注入出
来ない）も良好に出来る。すなわち、定着材の流動性の
大小に拘わらず良好な注入が可能となる。尚、硬練りモ
ルタル注入のときには、先に述べたバキューム装置併用
が一層効果的（円滑に注入可）になる。

【００１６】上記定着材注入を続行すると、ボアホール
１０３内が図２（ｂ）に示すように定着材１２０により
一杯に充填され、しかる後、定着材は排気パイプ１０６
を介してボアホール外に排出される（リターン）。これ
により、注入完了となり、定着材の注入を停止し、押し
付け装置１１２による押し付けを解除する。注入完了後
に、ロックボルト１０４の押し付け力を解除しても、ボ
アホール１０３内は定着材１２０が密実充填された状態
となっているため、ロックボルトの落下は生じない。

【００１７】（ｂ）第２実施例 第１実施例は、注入パイプ１０５、排気パイプ１０６が
装着され、軸体１０４ａに中空部がないロックボルトを
用いた場合であるが、かかる第１実施例の定着材注入方
法は、軸体１０４ａに定着材注入用の中空部（貫通孔）
を設けて注入パイプを削除したロックボルトの定着材注
入に際しても適用できる。図５は第２実施例の施工方法
説明図であり、図１、図２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、 ロックボルトの軸体１０４ａに定着材注入用の貫通孔
（注入通路）１０４ｂを設けた点、 排気パイプ１０６を短くした点、 定着材充填をボアホール１０３の奥から行う点、 シールユニット１００に軸体１０４ａおよび排気パイ
プ１０６を挿入するための２つの穴がそれぞれ貫通形成
されている点である。

【００１８】ロックボルトの施工に際して、まず、地山
１００に所定のボアホール１０３を穿孔し、しかる後、
ボアホール内に、排気パイプ１０６が装着されたロック
ボルト１０４を打設する。かかる状態で、ロックボルト
の軸体１０４ａおよび排気パイプ１０６にシールユニッ
ト１１０を嵌め込み、軸体１０４ａのネジ部にナット１
１１を螺合する。ついで、押し付け装置１１２を軸体１
０４ａの端部に結合し、ロックボルト１０４をボアホー
ル１０３の奥行き方向に押し付ける。これにより、ナッ
ト１１１を介してシール部材１１０ｂがトンネル坑壁１
０２に押し付けられる形で弾性的に変形し、同時に軸体
１０４ａ、排気パイプ１０６を締め付ける形で弾性変形
する。

【００１９】かかる状態（ロックボルト押し付け状態）
のまま、矢印で示すように貫通孔１０４ｂを介して定着
材をボアホール１０３内に注入する。注入の進行に伴
い、ボアホール１０３内のエアが排気パイプ１０６から
排出される。定着材注入を続行すると、ボアホール１０
３内がボアホール奥より口元方向に充填されて行き一杯
に充填され、しかる後、定着材が排気パイプ１０６を介
してボアホール外に排出される（リターン）。これによ
り、注入完了となり、定着材の注入を停止し、押し付け
装置１１２による押し付けを解除する。以上のように、
ロックボルト１０４の貫通孔１０４ｂから注入を行え
ば、定着材が孔奥まで到達する間に崩れた岩盤等の障害
物がないため、より円滑に定着材の注入が可能になる。
尚、１０６を注入パイプ、貫通孔１０４ｂを排気通路と
して、ボアホール１０３の口元から奥方向に定着材を充
填するように構成することもできる。

【００２０】（ｃ）第３実施例 もろい地山では孔壁自立が困難である。かかる孔壁自立
困難な地山においては、アダプタを介して穿岩機で自穿
孔ロックボルトを回転させ、該自穿孔ロックボルトの先
端に装着したビットで岩盤を掘削しながら打ち込む。本
発明の定着材注入方法は、自穿孔ロックボルトの定着材
注入に際しても適用できる。図６は第３実施例のロック
ボルト施工方法説明図であり、１００は地盤がもろい地
山、１０１はトンネル、１０２はトンネルの内壁（トン
ネル坑壁）、１０３はボアホール、１０４は自身を回転
させながら先端のビットでボアホールを穿孔してゆく自
穿孔式のロックボルト、１０４ａは軸体、１０４ｂ軸体
に設けられた貫通孔、１０４ｃはビット、１０４ｄは定
着材をボアホール内に吐出する吐出孔、１１０はロック
ボルトとボアホール１０３の間の隙間をシールするため
のシールユニット、１１０ａはベアリングプレート、１
１０ｂはシール部材、１１１はロックボルトの軸体１０
４ａの先端部に形成したネジ部に螺合されたナット、１
１２は軸体１０４ａの端部よりボアホール１０３の奥行
き方向にロックボルト１０４を押し付ける押し付け装置
である。

【００２１】ロックボルトの施工に際して、自穿孔ロッ
クボルト１０４をアダプタ介して図示しない穿岩機で回
転させ、該自穿孔ロックボルトの先端に装着したビット
１０４ｃで岩盤を掘削しながら所定深さまで打ち込む。
自穿孔ロックボルトの打ち込みが完了すれば、アダプ
タ、穿岩機を取り外す。ついで、ロックボルトの軸体１
０４ａにシールユニット１００を嵌め込み、軸体１０４
ａのネジ部にナット１１１を螺合する。しかる後、押し
付け装置１１２を軸体１０４ａの端部に結合し、自穿孔
ロックボルト１０４をボアホール１０３の奥行き方向に
押し付ける。これにより、ナット１１１を介してシール
部材１１０ｂがトンネル坑壁１０２に押し付けられる形
で弾性的に変形し、同時に軸体１０４ａを締め付ける形
で弾性変形する。かかる状態（ロックボルト押し付け状
態）のまま、矢印で示すように貫通孔１０４ｂ、吐出孔
１０４ｄを介して定着材をボアホール１０３内に注入す
る。定着材注入を続行すると、ボアホール１０３内がボ
アホール奥より口元方向に充填されて行き一杯に充填さ
れる。注入完了すれば、定着材の注入を停止し、押し付
け装置１１２による押し付けを解除する。

【００２２】自穿孔ロックボルトでは図示のように排気
パイプを設けることなく流動性大なる定着材を注入する
が、本発明によれば、こうした場合にもロックボルト１
０４の押し付けによって口元シールがしっかりと確保さ
れるので、定着材の漏出を招くことなく良好に注入を行
うことが出来る。また、穿孔したボアホールの口元付近
に位置するように短い排気用パイプを自穿孔ロックボル
トに取り付けておき、該排気パイプを用いて排気を行う
ようにしたり、該排気用パイプからバキュームを行うよ
うにすることもできる。

【００２３】（ｄ）変形例 上述した実施例においては、ロックボルト本体部分の形
状として中実状（図１）、中空状（図５）、自穿孔タイ
プ（図６）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、ロックボルトの本体部分（軸体）の形
状自体は任意であり、外周に適宜な凹凸があるもの、全
長にネジが切ってあるもの、等でも勿論差し支えない。
その他、ロックボルトの本体部分として、ケーブル（鋼
線状）を複数本寄り添わせたものを用いても同様であ
る。。また、ロックボルトの設置方向は図示した如く上
向きと限定されるものではない。さらに、実施例では、
ベアリングプレートとシール部材が一体になっていると
述べたが、これらは別体になっていてもよく、単に現場
で重ね合わせて用いるようにしてもよい。

【００２４】また、実施例においては、シール部材を弾
性変形させるための押し付け力を軸体の端部からボアホ
ール奥行き方向に押し付ける形で行う場合について説明
したが、ナットに押し付け力を加えるようにすることも
できる。但し、ベアリングプレートを押してしまうと、
シール部材は変形しても、ロックボルト、ナットが押さ
れず、ナットとプレートの間に隙間が生じてしまうため
うまくゆかない。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。

【００２５】

【発明の効果】以上本発明によれば、(1) 注入通路及び
排気用通路が設けられたロックボルトの基端部に、一方
の面に弾性体からなるシール部材が設けられたプレート
を嵌め込んでボアホールにセットし、(2) ロックボルト
の基端部側からボアホール奥方向に向けて該ロックボル
トに押し付け力を作用させ、(3) ロックボルト押し付け
状態において、前記注入通路から定着材をボアホール内
に注入すると共に、前記排気用通路を介してボアホール
内に吸引力を作用させるようにしたから、ボアホール内
の孔壁が荒れていても、間隙が生じることがなく、的確
にシール出来て定着材の漏れがなく、ボアホール内に定
着材を密実充填することが出来る。

【００２６】また、本発明によれば、簡単にシールユニ
ットをロックボルトに装着でき、しかも、ロックボルト
の端部を押しつけるという簡単な動作によって、ボアホ
ール口元を簡単、かつ、的確にシールすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のロックボルト施工法説明図（その
１）である。

【図２】第１実施例のロックボルト施工法説明図（その
２）である。

【図３】シールユニットの説明図である。

【図４】シール部材の説明図である。

【図５】第２実施例のロックボルト施工法説明図であ
る。

【図６】第３実施例のロックボルト施工法説明図であ
る。

【図７】従来のロックボルト施工法説明図である。

【図８】パッカー説明図である。

【図９】パッカーの他の例を示す構成図である。

【図１０】コーキング部材を用いた場合の説明図であ
る。

【符号の説明】

１００・・地山 １０１・・トンネル １０３・・ボアホール １０４・・後注入ロックボルト １０４ａ・・ロックボルトの軸体 １０５・・定着材注入用の注入パイプ １０６・・排気パイプ（排気通路） １１０・・シールユニット １１１・・ナット １１２・・押し付け装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入通路及び排気用通路が設けられたロ
   ックボルトの基端部に、一方の面に弾性体からなるシー
   ル部材が設けられたプレートを嵌め込んでボアホールに
   セットし、 ロックボルトの基端部側からボアホール奥方向に向けて
   該ロックボルトに押し付け力を作用させ、 ロックボルト押し付け状態において、前記注入通路から
   定着材をボアホール内に注入すると共に、前記排気用通
   路を介してボアホール内に吸引力を作用させる、 ことを特徴とする定着材注入方法。