JP3100347B2 - 地山補強用ボルトの施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地山補強用ボル
トの施工方法に関し、特に、ケーブルボルトやロックボ
ルト等の地山補強用ボルトを地中に定着設置するための
地山補強用ボルトの施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば道路トンネルや鉄道トンネル等の
大断面のトンネルを構築する場合において、トンネル掘
削に伴い発生する地山のゆるみを抑制させたり、地山改
良効果が期待される施工方法として、地山を削孔すると
ともに、削孔形成した掘削孔にロックボルトやパイブボ
ルト等の地山補強用ボルトを挿入し、しかる後に地山補
強用ボルトの周囲の隙間に注入固化材を注入して固化さ
せることにより、当該補強用ボルトによって地山を強化
する構造を、トンネルの切羽部分の地盤や周囲の地盤に
形成してゆくものがある。

【０００３】そして、特に、削孔後に孔が自立しない不
良地山に対して、地山補強用ボルトを挿入配置する作業
を行う方法の一つとして、自穿孔ボルトを用いたものが
知られており、かかる自穿孔ボルトによれば、先端に穿
孔ビットを有するボルトに回転と打撃とを加えるととも
に、掘削孔の孔壁の安定のために気泡水などを削孔水と
して適宜使用しながら削孔作業を行ない、かかる削孔作
業が終了したら、ボルトをそのまま地山に残しておい
て、ボルトのパイプ形状を利用して注入固化材を注入
し、当該地山補強用ボルトを地中に定着固定するように
するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の自穿孔ボルトにより地山補強用ボルトを地中に定着
固定する方法によれば、特に、不良地山に対して例えば
１０ｍ以上の長尺の補強用ボルトを設置しようとする場
合には、自穿孔ボルトの削孔設置作業が困難になるとと
もに、その作業に長時間を要することになるという課題
があった。

【０００５】すなわち、削孔した掘削孔が自立しないた
め、自穿孔ボルトが周囲の地山から締め付けられること
になって、削孔トルクが不足することになるとともに、
削孔作業に伴なう掘削土砂の排出が困難になるという課
題があった。

【０００６】また、長尺の補強用ボルトの設置には、自
穿孔ボルトを２〜３本以上継ぎ足して削孔打設作業を行
う必要があるが、かかる自穿孔ボルトを継ぎ足すための
スリーブは、自穿孔ボルトの径よりもその径が大きいも
のであるため、このスリーブが抵抗となって削孔打設作
業がさらに困難になるという課題があった。

【０００７】そこで、この発明は、このような従来の課
題に着目してなされたもので、掘削孔が自立しない地山
に対しても、長尺の地山補強用ボルトを地中に容易に定
着固定することのできる地山補強用ボルトの施工方法を
提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、ケーブル
ボルトやロックボルト等の地山補強用ボルトを地中に定
着設置するための施工方法であって、先端に拡径穿孔ビ
ットを装着した鋼管を、これの内部に削孔水を注入して
掘削土砂をこの注入水とともに前記鋼管の外側の隙間を
通過させることにより排除しつつ地山中に削孔打設し、
前記鋼管が所定の深度に達したら、前記鋼管内に地山補
強用ボルトをその先端まで挿入し、穿孔ビットの内部に
形成された弧状のガイド孔に沿ってスライド可能に取り
付けられ、かつ、該ガイド孔の曲率と同様の曲率で湾曲
する湾曲プレートの外周面に係止片を取付けてなる固定
羽により、補強用ボルトの先端を、その押圧力によっ
て、固定羽がガイド孔に沿って穿孔ビットの外方に押し
出されるとともに、挿入された補強用ボルトの先端部分
を締め付けるようにしながら係止片を補強用ボルトに食
い込ませ、これによって、該補強用ボルトの先端を穿孔
ビットに係止固定し、しかる後に、削孔した掘削孔に前
記拡径穿孔ビットを残置するようにして前記鋼管を引き
抜くとともに前記掘削孔に注入固化材を注入することに
より、前記地山補強用ボルトを前記注入固化材を介して
地山中に定着固定することを特徴とする地山補強用ボル
トの施工方法にある。

【０００９】また、この発明の地山補強用ボルトの施工
方法によれば、地山補強用ボルトとして内部に中空通路
を有するものを使用し、この中空通路を介して掘削孔内
の空気抜きを行ないながら前記掘削孔へ注入固化材を注
入する作業を行なうようにすることが好ましい。

【００１０】なお、上記記載において拡径穿孔ビットと
は、その削孔径が、少なくとも後続する鋼管の径よりも
大きくなるように構成された穿孔ビットを意味するもの
である。

【００１１】そして、この発明の地山補強用パイプボル
トの施工方法によれば、先端に拡径穿孔ビットを装着し
た鋼管に打撃や回転を加えながら削孔作業が行われる
が、鋼管は、相当の直径及び肉厚を有することにより、
地中に打設挿入する際の打撃力や回転力に十分に耐え得
る強度や断面を備え、また、拡径穿孔ビットにより削孔
された孔壁と鋼管との間には隙間が保持されるので、こ
の隙間を介して掘削土砂を排除しつつスムースに地中に
打設挿入されてゆくことになる。

【００１２】また、鋼管は、相当の直径及び肉厚を有す
ることにより、鋼管を継ぎ足す場合でも、鋼管よりも径
の大きなスリーブを特に必要とすることなく、鋼管の断
面内において連結構造を容易に構成することができるこ
とから、この連結部分が抵抗となって削孔打設作業を困
難にすることがない。

【００１３】さらに、地山補強用ボルトとして内部に中
空通路を有するものを使用し、この中空通路を介して掘
削孔内の空気抜きを行ないながら前記掘削孔へ注入固化
材を注入する作業を行なうようにすれば、注入固化材を
掘削孔内へ隙間なく注入充填することを容易にして、地
山補強用ボルトの地山への強固な定着状態を容易に確保
することが可能になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、この発明の好ましい実施の
形態すなわち一実施例について、添付図面を参照しつつ
詳細に説明する。この実施例にかかる地山補強用ボルト
の施工方法は、図１に示すように、例えばトンネル工事
の補助工法としての長尺の先受け工法において採用され
たもので、この先受け工法によれば、各種のトンネル現
場で用いられるドリルジャンボ２０を使用して、後述す
るように、１０ｍ程度の長さの鋼管１２をトンネル１１
の周囲に位置するようにして切羽面の前方の地山に向け
て挿入打設する作業などを行うことにより、切羽面の掘
削作業に先立って、周囲の地山に定着固定された地山補
強用ボルト１０によって、周囲の地盤を支持する長尺の
先受け構造を形成するものである。

【００１５】また、この実施例によれば、対象となる地
盤が、ドリルジャンボ２０により穿孔された孔が自立し
ないような地質の不良地山であるため、この発明の施工
方法によって、地山補強用ボルトの設置及び定着作業が
行われることになる。

【００１６】そして、この実施例の施工方法によれば、
まず、ドリルジャンボ２０を用いて、図２（ａ）に示す
ように、先端に穿孔ビット１３が取り付けられた中空の
鋼管１２を、これの内部に削孔水を注入し、穿孔ビット
１３によって掘削された土砂を注入した削孔水とともに
鋼管１２の外側に形成された隙間１５を介して排出しな
がら、いわゆる外返し排土により掘削土砂を排除しつつ
地山中に挿入打設して行く。

【００１７】ここで、鋼管１２は、例えば直径１１４．
３ｍｍの中空のものであって、２〜３ｍ程度の長さのも
のを複数本継ぎ足しながら打ち込んでゆくことになる
が、このような鋼管１２の連結部分を、例えば当該鋼管
１２の後端部内周面に沿って形成された嵌合凹部に、後
続する鋼管１２の先端部内周面に沿って形成された嵌合
凸部を螺合すること等によって構成して、鋼管１２を、
その外径を拡大することなく連結してゆくことになる。

【００１８】一方、鋼管１２の先端に取り付けられる穿
孔ビット１３としては、例えば超硬チップの付いた一般
の穿孔ビットを改良して使用することができ、またこの
穿孔ビット１３によれば、図３に拡大して示すように、
先端の切削面が拡径して、その削孔径が、鋼管１２の断
面の径より大きくなるように構成されている。

【００１９】また、この穿孔ビット１３には、その後部
に、鋼管１２の先端部分を嵌め込むための嵌合凹部１６
が形成されていて、この嵌合凹部１６には、図５に示す
ような断面形状の、鋼管１２の先端部分に形成された嵌
合凸部１７が嵌合当接して（図４参照）、鋼管１２が穿
孔ビット１３に対して後方に引き抜き自在に連結してい
ることになる。

【００２０】さらに、この穿孔ビット１３には、後述す
るケーブルボルト１８を鋼管１２の内部に挿入する際
に、ケーブルボルト１８の先端を穿孔ビット１３に係止
固定するための３枚の固定羽１９が、穿孔ビット１３の
内部に形成された弧状のガイド孔２１に沿って、スライ
ド可能に取り付けられている。

【００２１】すなわち、これらの固定羽１９は、ガイド
孔２１の曲率と同様の曲率で湾曲する湾曲プレート２３
の外周面に鋸歯状の係止片２２を取り付けてなるもの
で、穿孔ビット１３の中心部分から等角度間隔で放射方
向３方向に延長し、穿孔ビット１３による削孔作業中に
おいては当該穿孔ビット１３に対する固定状態を保持す
る。一方、後述するケーブルボルト１８の設置作業を行
なう際に、ケーブルボルト１８が３枚の固定羽１９の中
心部分に挿入されると、その押圧力によって、これらが
湾曲するガイド孔２１に沿って穿孔ビット１３の外方に
押し出されるとともに、挿入されたケーブルボルト１８
の先端部分を締め付けるようにしながら係止片２２をケ
ーブルボルト１８に食い込ませ、これによって、ケーブ
ルボルト１８を引き抜くことができないように、その先
端を穿孔ビット１３に強固に係止固定することができる
ようになっている。

【００２２】

【００２３】

【００２４】そして、この実施例によれば、このような
ドリルジャンボ２０を用いた鋼管１２の挿入打設作業時
においては、相当の強度や断面を備えた鋼管１２によっ
て削孔した孔壁面を強固に防護しつつ、鋼管１２に打撃
力や回転力を加えるとともに、いわゆる外返し排土によ
って隙間１５から掘削土砂を排除しつつ、掘削孔２５を
削孔しながら容易に鋼管１４の打設作業を行ってゆくこ
とができる。

【００２５】また、鋼管１２はその連結部分においてそ
の外径が拡大していないため、当該連結部分がこのよう
な挿入打設作業の妨げとなることがない。

【００２６】このようにして鋼管１４を地中に挿入打設
したら、図２（ｂ）に示すように、この鋼管１２の内部
に、地山補強用ボルト１０としてのケーブルボルト１８
を挿入設置する作業を行なう。すなわち、かかる設置作
業は、鋼管１２によって周囲を覆われた掘削孔２５内に
おいて容易に行うことができるとともに、上述の穿孔ビ
ット１３に取り付けた固定羽１９の作用によって、挿入
されたケーブルボルト１８の先端が、穿孔ビット１３に
容易に係止固定されることになる。

【００２７】ここで、ケーブルボルト１８は、図６にそ
の断面形状を示すように、中空のパイブ部材２８の周囲
に、複数の鋼線２６を撚って形成したワイヤ２７を複数
巻き付けて構成されるものである。

【００２８】そして、鋼管１２の内部にケーブルボルト
１８を設置する作業が終了したら、図２（ｃ）に示すよ
うに、鋼管１２により削孔した掘削孔２５に穿孔ビット
１３を残置するようにして鋼管１２を引き抜くととも
に、掘削孔２５に注入固化材１４を注入する作業を行な
う。

【００２９】ここで、かかる鋼管１２の引抜き作業を行
う際に、ケーブルボルト１８の先端が掘削孔２５の先端
に残置された穿孔ビット１３に係止されていることによ
り、ケーブルボルト１８が鋼管１２に引きづられて掘削
孔２５から抜け出ることがない。

【００３０】また、注入固化材１４の掘削孔２５への注
入作業は、例えばセメント系あるいはウレタン系の注入
固化材１４を圧送することによって容易に行なうことが
できるが、掘削孔２５に挿入設置されたケーブルボルト
１８が、中央のパイブ部材２８による中空通路を有する
ので、このパイブ部材２８を介して掘削孔２５内の空気
抜きを行ないながら注入固化材１４を注入する作業が行
なわれることにより、注入固化材１４が掘削孔２５内及
び削孔作業や鋼管１２の引き抜き作業によって乱された
周囲の地山の隙間に容易に注入充填されて、地山補強ボ
ルト１０の地山への強固な定着状態が確保されることに
なる。

【００３１】なお、かかる注入固化材１４の注入作業
は、鋼管１２を引き抜きながら行うことができる他、鋼
管を引き抜いた後に行ってもよい。

【００３２】そして、このようにして隙間なく掘削孔２
５に注入充填された注入固化材１４が固化すると、対象
となる地盤が不良地山である場合であっても、この注入
固化材１４を介して、ケーブルボルト１８が地山補強用
ボルト１０として周囲の地山に密着し、地中に強固に定
着固定されることになる。

【００３３】なお、この発明は、上記実施例の実施の態
様のものに限定されるものではなく、各請求項に記載さ
れた構成の範囲内において、種々に変更して採用するこ
とができる。例えば、この発明の地山補強用ボルトの施
工方法は、先受け工法にのみならず、地山補強用ボルト
を地山に削孔打設するその他の種々の工法においても採
用することができる。

【００３４】また、地山補強用ボルト１０としては、必
ずしも中空通路を有するケーブルボルトを用いる必要は
なく、例えば鉄筋棒やその他の鋼棒、あるいは合成樹脂
製の部材を地山補強用ボルトとして使用することもでき
る。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
地山補強用ボルトの施工方法によれば、先端に拡径穿孔
ビットを装着した鋼管を地山中に削孔打設し、打設した
鋼管内に地山補強用ボルトをその先端まで挿入し、しか
る後に、掘削孔に拡径穿孔ビットを残置するようにして
鋼管を引き抜くとともに前記掘削孔に注入固化材を注入
することにより構成されるので、掘削孔が自立しない地
山に対しても、長尺の地山補強用ボルトを地中に容易に
定着固定することができる。

【００３６】また、地山補強用ボルトとして内部に中空
通路を有するものを使用し、この中空通路を介して掘削
孔内の空気抜きを行ないながら掘削孔へ注入固化材を注
入する作業を行なうようにすれば、注入固化材を掘削孔
内へ隙間なく注入充填することを容易にして、地山補強
用ボルトの地山への強固な定着状態を容易に確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる地山補強用ボルト
の施工方法を採用して行われる先受け工法の施工状況を
説明する縦断面図である。

【図２】（ａ）は、鋼管を地山に挿入打設する状況を説
明する拡大断面図、（ｂ）は、挿入打設した鋼管の内部
にに地山補強用ボルトを設置する状況を説明する拡大断
面図、（ｃ）は、挿入打設した鋼管を引き抜くととも掘
削孔に注入固化材を注入して地山補強用ボルトを地中に
定着固定する状況を説明する拡大断面図である。

【図３】鋼管の先端に取り付けた穿孔ビットの構成を説
明する断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａに沿った断面図である。

【図５】穿孔ビットの後部に嵌合される鋼管の先端部の
形状を示す断面図である。

【図６】地山補強用ボルトとしてのケーブルボルトの構
成を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 地山補強用ボルト １１ トンネル １２ 鋼管 １３ 穿孔ビット １４ 注入固化材 １５ 隙間 １６ 嵌合凹部１６ １７ 嵌合凸部１７ １８ ケーブルボルト １９ 固定羽 ２５ 掘削孔

フロントページの続き (72)発明者 中原 巌 東京都渋谷区桜丘町15−17 日本基礎技 術株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−135650（ＪＰ，Ａ) 特許2549062（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 20/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーブルボルトやロックボルト等の地山
   補強用ボルトを地中に定着設置するための施工方法であ
   って、 先端に拡径穿孔ビットを装着した鋼管を、これの内部に
   削孔水を注入して掘削土砂をこの注入水とともに前記鋼
   管の外側の隙間を通過させることにより排除しつつ地山
   中に削孔打設し、前記鋼管が所定の深度に達したら、前
   記鋼管内に地山補強用ボルトをその先端まで挿入し、穿孔ビットの内部に形成された弧状のガイド孔に沿って
   スライド可能に取り付けられ、かつ、該ガイド孔の曲率
   と同様の曲率で湾曲する湾曲プレートの外周面に係止片
   を取付けてなる固定羽により、補強用ボルトの先端を、
   その押圧力によって、固定羽がガイド孔に沿って穿孔ビ
   ットの外方に押し出されるとともに、挿入された補強用
   ボルトの先端部分を締め付けるようにしながら係止片を
   補強用ボルトに食い込ませ、これによって、該補強用ボ
   ルトの先端を穿孔ビットに係止固定し、 しかる後に、削孔した掘削孔に前記拡径穿孔ビットを残
   置するようにして前記鋼管を引き抜くとともに前記掘削
   孔に注入固化材を注入することにより、前記地山補強用
   ボルトを前記注入固化材を介して地山中に定着固定する
   ことを特徴とする地山補強用ボルトの施工方法。
2. 【請求項２】 前記ケーブルボルトやロックボルト等の
   地山補強用ボルトが内部に中空通路を有し、この中空通
   路を介して掘削孔内の空気抜きを行ないながら前記掘削
   孔へ注入固化材を注入する作業を行なうことを特徴とす
   る請求項１に記載の地山補強用ボルトの施工方法。