JP3159091B2 - ロックボルト工法におけるボルト材の定着方法 - 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、ロックボルト工法
におけるボルト材の定着方法に関し、特に、地山にから
外方に突出するボルト材の端部を定着する方法の改良技
術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地山の安定化を図る方法として、ロ
ックボルト工法が知られており、この種の工法では、ま
ず、地山に削孔を形成し、形成された削孔内にケーブル
ボルトなどのボルト材を挿入固定した後に、削孔内に硬
化性のグラウト材を注入して、ボルト材を地山中に埋設
設置する。

【０００３】この種のロックボルト工法では、地山にグ
ラウト材で固定されたボルト材の突出端は、地山に定着
させることになるが、このような場合の定着方法として
は、従来、地山に接触する定着プレートを設置し、雄雌
構造で相互に嵌着する定着金具をボルトの突出端に取付
けて、定着金具により定着プレートを地山側に押し付け
ることにより行っていた。

【０００４】しかしながら、このような従来のボルト材
の定着方法には、以下に説明する技術的な課題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、前述した従
来の定着方法では、定着プレートと地山との間に遊びが
あって、定着プレートが地山に密着していない場合が多
く、地山が押し出される方向に変形した際に、定着プレ
ートに当接するまで、変形に対してボルト材が有効に機
能しないので、地山の初期変形を抑えることができない
という問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、地
山の変形に対して、直ちに機能を発揮させ、地山の初期
変形を防止することができるロックボルト工法における
ボルト材の定着方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、地山中に削孔を形成し、前記削孔内にケ
ーブル製などのボルト材を挿入した後に、前記削孔内に
グラウト材を注入して、前記ボルト材の突出端を地山に
定着するロックボルト工法において、前記ボルト材を前
記削孔内に挿入する際に、その先端に拡径パッカーを装
着し、前記削孔に挿入した後に、前記拡径パッカーを流
体の注入圧力により膨張拡大させて、前記ボルト材の先
端側を前記削孔内に固定し、前記削孔内に注入したグラ
ウト材の注入圧力により開弁される逆止弁を介して、前
記グラウト材の逆流を前記ボルト材により確認し、しか
る後に、前記ボルト材の突出端に定着プレートを固着す
るとともに、前記定着プレートと地山との間に、予め定
着パッカーを設置し、前記定着プレートの固着後に、前
記定着パッカーを膨張拡大させるようにした。この構成
によれば、定着プレートと地山との間に、予め定着パッ
カーを設置し、定着プレートの固着後に、定着パッカー
を膨張拡大させるので、拡大膨張した定着パッカーが双
方に密着して、地山の変形をボルト材に固着された定着
プレートに伝達する。前記定着パッカーは、内部に硬化
性流体を注入することにより膨張拡大させることができ
る。この構成を採用すると、定着パッカーが膨張拡大し
た状態で固定されるので、地山の変形をボルト材に固着
された定着プレートに伝達する機能を長期間維持するこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面を参照にして詳細に説明する。図１
から図３は、本発明にかかるボルト材の定着方法を採用
したロックボルト工法の施工工程を示している。

【０００９】同図に示したロックボルト工法では、ま
ず、地山に削孔Ｃが形成される。この実施例の場合に
は、削孔Ｃは、地山の削孔と同時に削孔内に中空筒状の
ケーシングを挿入する方法が採用されている。

【００１０】図４から図１０に削孔Ｃを形成する削孔装
置の一例を示している。同図に示す削孔装置は、削孔ビ
ット１０と、中空円筒状の複数本のケーシング１２ａ，
１２ｂ，…と、ハンマヘッド１４と、継ぎ足し用ケーシ
ング１２ｂ，１２ｃ…１２ｎのストック部１６と、基台
１７に支持されたガイドレール１８とを備えている。

【００１１】削孔ビット１０は、先行ケーシング１２ａ
の先端に装着され、削孔ビット１０が装着された先行ケ
ーシング１２ａは、ガイドレール１８の先端側に、所定
の間隔を隔てて取付けられた一対のガイド部材２０によ
り前後方向に移動可能に支持されている。

【００１２】ストック部１６は、削孔の進行に伴って、
順次先行ケーシング１２ａの後端側に連結接続される複
数本の後行ケーシング１２ｂ，１２ｃ…１２ｎを保持し
ていて、ガイドレール１８に回転可能に支持されてい
る。

【００１３】ハンマヘッド１４は、先行ケーシング１２
ａの後端側にあって、ガイドレール１８に沿って前後移
動自在に設置されている。ガイドレール１８の後端縁に
は、ケーブルボルト２２の送り込みローラ２４が設けら
れている。

【００１４】図５および図６に削孔ビット１０の詳細と
先行ケーシング１２ａへの装着状態を示している。本実
施例の削孔ビット１０は、同心上に配置された捨てビッ
ト１０ａと、回収ビット１０ｂとから構成されている。

【００１５】捨てビット１０ａは、回収ビット１０ｂか
ら分離されて、削孔内に残置されるものであって、円筒
状の基部１００ａと、基部１００ａの先端に一体に形成
された刃部１０１ａを有している。刃部１０１ａは、基
部１００ａの中心から外方に向けて放射状に延びてい
る。

【００１６】回収ビット１０ｂは、ケーシング１２ａと
ともに回収，再使用されるものであって、中空円筒状の
基部１００ｂと、刃部１０１ｂと、泥水抜き孔１０２ｂ
と、削孔水供給孔１０３ｂとを有している。基部１００
ｂの中心には、貫通孔１０４ｂが形成され、この貫通孔
１０４ｂに捨てビット１０ａの基部１００ａが離脱可能
に嵌着されている。

【００１７】基部１００ｂの後端外周には、小径の段部
１０５ｂが設けられ、この段部１０５ｂの外周に雄ネジ
１０６ｂが周設されていて、先行ケーシング１２ａの先
端内周に設けられた雌ネジ１２０ａに、これを螺着する
ことにより、回収ビット１０ｂが先行ケーシング１２ａ
に装着されている。

【００１８】刃部１０１ｂは、基部１００ｂの先端面に
あって、外周側から中心に向けて伸びており、貫通孔１
０４ｂに捨てビット１０ａの基部１００ａを嵌着した状
態で、捨てビット１０ａ側の刃部１０１ａの中間に位置
するようになっている。

【００１９】泥水抜き孔１０２ｂは、刃部１０１ｂ間に
あって、周方向に沿って複数配置されている。この泥水
抜き孔１０２ｂは、削孔ビット１０により掘削された土
砂を含む泥水Ａを先行ケーシング１２ａ内に導くもので
あって、回収ビット１０ｂの先端側に一端が開口し、基
部１００ｂを貫通して、貫通孔１０４ｂと連通するよう
に形成されている。

【００２０】削孔水供給孔１０３ｂは、一端が回収ビッ
ト１０ｂの先端側に開口し、他端が段部１０５ｂに開口
するように基部１００ｂ貫通するように形成され、泥水
抜き孔１０２ｂと干渉しないように配置されている。

【００２１】先行および後行ケーシング１２ａ，１２ｂ
…，１２ｎは、両端が開口した中空円筒状のものであっ
て、両端内周面には、それぞれ雌ネジ１２０ａが設けら
れている。また、先行および後行ケーシング１２ａ，１
２ｂ…，１２ｎには、その肉厚部を軸方向に貫通する削
孔水供給孔１２１ａが、周方向に沿って複数設けられて
いる。

【００２２】先行および後行ケーシング１２ａ，１２ｂ
…，１２ｎは、削孔ビット１０により掘削された削孔内
に所定長さ貫入される度に、接続スリーブ２６を介装し
て相互に連結される。

【００２３】このときの連結状態を図５に示している。
接続スリーブ２６は、ケーシング１２ａ，１２ｂ…，１
２ｎと同径の中空円筒状のものであって、両端が開口し
ており、開口端の外周に雄ネジ２６ａが周設されている
とともに、その肉厚部に軸方向に沿って貫通する孔部２
６ｂが設けられている。

【００２４】接続スリーブ２６の雄ネジ２６ａをケーシ
ング１２ａ，１２ｂの雌ネジ１２０ａにそれぞれ螺着し
て、これらを相互に連結接続すると、ケーシング１２
ａ，１２ｂ間の内部が接続スリーブ２６を介して連通さ
れるとともに、削孔水供給孔１２１ａ同士が、孔部２６
ｂを介して相互に連通される。

【００２５】ハンマヘッド１４は、ハンマロッド１４ａ
と、モータ１４ｂと、油圧ピストン１４ｃとを備えてい
る。地山に削孔を形成する際には、まず、先行ケーシン
グ１２ａの後端側には、図７に示すように、ハンマロッ
ド１４ａが連結接続され、その後は、順次継ぎ足される
ケーシングの後端側に同様な状態で、ハンマロッド１４
ａが連結接続される。

【００２６】ハンマロッド１４ａは、ロッド本体１４０
ａと、ロッド本体１４０ａの先端側に一体に形成された
ケーシング１２ａと同じ直径の拡径部１４１ａとを有し
ている。

【００２７】この拡径部１４１ａの中心には、ケーシン
グ１２ａの内径と同じ内径の凹部１４２ａが設けられて
いるとともに、この凹部１４２ａの外周形状に沿うよう
にして、拡径部１４１ａの肉厚部に削孔水供給路１４３
ａが設けられている。

【００２８】この削孔水供給路１４３ａは、拡径部１４
１ａの端縁に開口していて、拡径部１４１ａに設けられ
た雄ネジ１４４ａをケーシング１２ａの雌ネジ１２０ａ
に螺着して相互に連結すると、ケーシング１２ａ側の削
孔水供給孔１２１ａと連通する。

【００２９】また、拡径部１４１ａには、その厚み方向
に貫通して、凹部１４２ａと連通する泥水Ａの排出孔１
４５ａが周方向に沿って複数設けられている。一方、ロ
ッド本体１４０ａには、その軸方向に沿って伸びる孔部
１４６ａが設けられていて、この孔部１４６ａは、削孔
水供給路１４３ａと連通している。

【００３０】この孔部１４６ａは、ロッド本体１４０ａ
の後部側まで延長され、その端部は、図９に示すよう
に、ロッド本体１４０ａの外面に開口している。孔部１
４６ａの開口部分の外周には、シール材を介装したスイ
ベル２８が取付けられていて、スイベル２８の一端外周
から削孔水Ｂが供給される。

【００３１】また、ロッド本体１４０ａの開口部の後方
には、ギア１４７ａが刻設され、このギア１４７ａに
は、モータ１４ｂに連結した原動ギア１４０ｂが歯合し
ており、モータ１４ｂを回転駆動すると、ロッド本体１
４０ａが回転し、この回転に伴ってケーシング１２ａお
よび削孔ビット１０が回転させられる。

【００３２】さらに、ロッド本体１４０ａの後端側に
は、図１０に示すように、油圧ハンマ１４ｃが同軸上に
配置されていて、油圧ピストン１４ｃを駆動することに
よ、ロッド本体１４０ａに衝撃が加えられ、この衝撃
は、ケーシング１２ａ，１２ｂ…１２ｎを介して削孔ビ
ッド１０に伝達される。

【００３３】上記構成の削孔装置を用いて地山を削孔す
る際には、先行ケーシング１２ａに装着された掘削ビッ
ト１０が削孔すべき地山を指向するようにセットされ、
ハンマヘッド１４によりケーシング１２ａに回転と打撃
とを与えながら、ガイドレール１８に沿って前進移動さ
せる。

【００３４】このとき、削孔ビット１０には、スイベル
２８を介して削孔水Ｂが供給される。スイベル２８に供
給された削孔水Ｂは、ロッド本体１４０ａの孔部１４６
ａと削孔水供給路１４３ａとが連通し、削孔水供給路１
４３ａとケーシング１２ａの削水供給孔１２１ａおよび
回収ビット１０ｂの削孔水供給孔１０３ｂとが連通して
いるので、これらが連続した削孔水供給通路となり、最
終的に回収ビット１０ｂの先端に開口する削孔水供給孔
１０３ｂから、モータ１４ｂより回転される削孔ビット
１０に供給され、これを冷却する。

【００３５】このようにして供給された削孔水Ｂは、削
孔の進行に伴って、削孔ビット１０により削りとられた
地山の土砂を含む泥水Ａとなり、この泥水Ａは、回収ビ
ット１０ｂの前単に開口する泥水抜き孔１０２ｂからケ
ーシング１２ａの内部に取り込まれ、その内部を通過し
た後に、ロッド本体１４０ａの排出孔１４５ａから外部
に排出される。

【００３６】このような削孔工程においては、ケーシン
グ１２ａ，１２ｂ…，１２ｎは、順次接続スリーブ２６
を介して連結接続され、削孔Ｃ内に挿入される。このよ
うに構成された削孔装置によれば、特に、削孔過程にお
いて、以下の作用効果が得られる。

【００３７】すなわち、本実施例では、ケーシング１２
ａの肉厚部を軸方向に貫通して、削孔ビット１０の前面
に開口する削孔水供給通路（ロッド本体１４０ａの孔部
１４６ａ，削孔水供給路１４３ａ，ケーシング１２ａの
削水供給孔１２１ａ，回収ビット１０ｂの削孔水供給孔
１０３ｂ）を設け、削孔ビット１０で地山を掘削する際
に、この削孔水供給通路を介して削孔水Ｂを供給すると
ともに、削孔ビット１０で掘削された土砂が含まれた泥
水Ａをケーシング１２ａ内を介して排出するので、ケー
シング１２ａが単管構造となり、その接続が簡単に行え
るとともに、泥水Ａの排出も円滑に行うことができる。

【００３８】そして、図１（Ａ）に示すように、地山中
に所定の長さの削孔Ｃが形成されると、削孔工程を終了
して、ケーシング１２ａ，１２ｂ，…１２ｎ内にケーブ
ルボルト２２が挿入される。このケーブルボルト２２の
挿入作業は、送り込みローラ２４を回転駆動することに
より自動的に行うことができる。

【００３９】本実施例の場合には、ケーブルボルト２２
は、図３に示すように、中心に配置された中空円筒状の
流体注入用パイプ２２ａと、このパイプ２２ａの外周に
撚り合わされた複数本のケーブル２２ｂとを有してい
て、ケーブル２２の先端には、圧着固定された接続パイ
プ２２ｃを介して、拡径パッカー３０が予め装着されて
いる。

【００４０】拡径パッカー３０は、先端に栓状の逆止弁
３０ａが内装された管体３０ｂと、この管体３０ｂの外
周に固設された伸縮可能な袋体３０ｃとを備えている。
管体３０ｂの一端は、パイプ２２ａの開口端に嵌着固定
とされている。

【００４１】また、管体３０ｂには、複数の透孔３０ｄ
が厚み方向に貫通形成され、この透孔３０ｄを介して、
管体３０ｂの内部と袋体３０ｃの内部とが連通されると
ともに、透孔３０ｄを塞ぐようにして、板状逆止弁３０
ｅが取付けられている。

【００４２】このような構造のケーブルボルト２２をケ
ーシング１２ａ，１２ｂ…１２ｎ内に挿入すると、その
先端側が削孔ビット１０の背面側に当接する。この状態
で、ケーブルボルト２２を押し込みながら、ケーシング
１２ａ，１２ｂ…１２ｎを少し引き抜くと、図１（Ｂ）
に示すように、削孔ビット１０の捨てビット１０ａが回
収ビット１０ｂから離脱する。

【００４３】捨てビット１０ａの離脱が確認されると、
ケーブルボルト２２のパイプ２２ａ内に流体、例えば、
水，セメントペーストなどを注入する。パイプ２２ａに
流体を注入し、これが管体３０ｂの先端側まで到達する
と、流体の注入圧により、まず、逆止弁３０ａが閉弁さ
れ、注入を継続することにより、管体３０ｂ内の圧力が
高まると、この圧力により板状逆止弁３０ｅが開弁す
る。

【００４４】板状逆止弁３０ｅが開弁すると、流体は、
袋体３０ｃ内に流入し、流体の注入圧力を受けて袋体３
０ｃは、膨張拡大し、その結果、袋体３０ｃが削孔Ｃの
内面に密着して、これによりケーブルボルト２２の先端
側が削孔Ｃ内に固定させられる（図１（Ｃ）参照）。

【００４５】この場合の袋体３０ｃの膨張拡大は、流体
の注入を停止しても逆止弁３０ｅにより維持される。こ
のような固定方法を採用すると、以下の作用効果が得ら
れる。

【００４６】すなわち、上記したケーブルボルト２２の
固定方法によれば、拡径パッカー３０は、流体を注入す
るまでは拡径しないので、ケーブルボルト２２を削孔Ｃ
内に簡単に挿入できるとともに、削孔Ｃ内に挿入した後
に、流体を注入することで膨張拡大して、削孔Ｃの内面
に密着するので、確実かつ安定した状態でケーブルボル
ト２２の先端側を削孔Ｃ内に固定することができる。

【００４７】また、本実施例の場合には、流体の注入に
より拡径する袋体３０ｃと、流体が注入される管体３０
ｂとの連通部に、管体３０ｂ内に注入された流体の注入
圧により開弁する逆止弁３０ｅが設けられているので、
流体の注入により膨張拡大した袋体３０ｃをそのままの
状態で維持することができ、より確実にケーブルボルト
２２の先端を固定することができる。

【００４８】以上のようにして、ケーブルボルト２２の
固定が終了すると、図２（Ａ）に示すように、捨てビッ
ト１０ａとケーブルボルト２２を残置させた状態で、全
てのケーシング１２ａ，１２ｂ…１２ｎが削孔Ｃ内から
抜き出される。

【００４９】この抜き出しが終了すると、図２（Ｂ）に
示すように、削孔Ｃの開口端に漏出防止用のパッカー３
２を装着して、削孔Ｃ内に、硬化性のグラウト材Ｄ、例
えば、モルタルやセメントペーストが注入される。

【００５０】グラウト材Ｄを削孔Ｃ内に注入すると、グ
ラウト材Ｄの注入圧力により、拡径パッカー３０の先端
側の逆止弁３０ａが、グラウト材Ｄの注入圧力を受けて
開弁し、グラウト材Ｄがパイプ２２ａを介して逆流して
くるので、これを確認することにより、グラウト材Ｄの
注入状態がわかる。

【００５１】グラウト材Ｄの注入が終了し、その強度が
発現されると、ケーブルボルト２２を適当な個所で切断
して、ボルト２２の突出端に定着プレート３４を介装し
て、圧着ナット３６で固定する。

【００５２】このとき、本実施例の場合には、定着プレ
ート３４と地山との間に定着パッカー３８を予め挟み込
んでおき、定着パッカー３８内に、硬化性流体、例え
ば、モルタルやセメントペーストを注入し、パッカー３
８を拡径させた状態で硬化させ、これによりロックボル
トの設置が終了する。

【００５３】このようにして行われるケーブルボルト２
２の定着方法によれば、定着プレート３４と地山との間
に、予め定着パッカー３８を設置し、定着プレート３４
の固着後に、定着パッカー３８を膨張拡大させるので、
拡大膨張した定着パッカー３８が双方に密着して、地山
と定着プレート３４との間の遊びをなくし、地山の変形
をケーブルボルト２２に固着された定着プレート３４に
伝達する。

【００５４】従って、地山の初期変形に対してケーブル
ボルト２２の機能を有効に発揮させることができる。ま
た、本実施例の場合には、定着パッカー３８は、内部に
硬化性流体を注入することにより膨張拡大させるので、
定着パッカー３８が膨張拡大した状態で固定され、地山
の変形をケーブルボルト２２に固着された定着プレート
３４に伝達する機能を長期間維持することができる。

【００５５】なお、上記実施例では、削孔Ｃ内に挿入す
るボルト材としてケーブルボルト２２を例示したが、本
発明の実施は、これに限定されることはなく、鋼棒など
の他のボルト材であってもよい。

【００５６】また、上記実施例では、削孔Ｃの形成手段
として、単管構造のケーシング１２ａを削孔Ｃ内に挿入
する方式の削孔装置を例示したが、削孔Ｃの形成手段
は、この方式に限ることはなく、また、削孔装置も実施
例で示したものに限ることはない。

【００５７】さらに、定着パッカー３８を拡大膨張させ
る流体も硬化性流体に限ることはなく、例えば、水や油
などの流体であってもよい。

【００５８】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかるロックボルト工法におけるボルト材の定
着方法によれば、定着プレートと地山との間に遊びがな
くなるので、地山の初期変形を確実に抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるボルト材の定着方法を採用した
ロックボルト工法の最初の工程を示す断面説明図であ
る。

【図２】図１の工程に引き続いて行われる工程の断面説
明図である。

【図３】同ロックボルト工法で使用されるケーブルボル
トの説明図である。

【図４】本発明にかかるボルト材の定着方法を採用した
ロックボルト工法において、削孔を形成する際に使用す
る削孔装置の一例を示す全体側面図である。

【図５】図４の部拡大断面図である。

【図６】図５のＡ矢視図である。

【図７】図４部拡大断面図である。

【図８】図７の要部斜視図である。

【図９】図４の部拡大断面図である。

【図１０】図４の削孔装置のハンマヘッドの衝撃を印加
する際の説明図である。

【符号の説明】

２２ ケーブルボルト（ボルト材） ２２ａ 流体注入パイプ ２２ｂ ケーブル ３０ 拡径パッカー ３４ 定着プレート ３８ 定着パッカー Ａ 泥水 Ｂ 削孔水 Ｃ 削孔 Ｄ グラウト材

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地山中に削孔を形成し、前記削孔内にケ
   ーブル製などのボルト材を挿入した後に、前記削孔内に
   グラウト材を注入して、前記ボルト材の突出端を地山に
   定着するロックボルト工法において、前記ボルト材を前記削孔内に挿入する際に、その先端に
   拡径パッカーを装着し、前記削孔に挿入した後に、前記
   拡径パッカーを流体の注入圧力により膨張拡大させて、
   前記ボルト材の先端側を前記削孔内に固定し、 前記削孔内に注入したグラウト材の注入圧力により開弁
   される逆止弁を介して、前記グラウト材の逆流を前記ボ
   ルト材により確認し、 しかる後に、 前記ボルト材の突出端に定着プレートを固
   着するとともに、前記定着プレートと地山との間に、予
   め定着パッカーを設置し、前記定着プレートの固着後
   に、前記定着パッカーを膨張拡大させることを特徴とす
   るロックボルト工法におけるボルト材の定着方法。
2. 【請求項２】 前記定着パッカーは、内部に硬化性流体
   を注入することにより膨張拡大させることを特徴とする
   請求項１記載のロックボルト工法におけるボルト材の定
   着方法。