JP3370483B2 - ロックボルト打設用アダプタ - 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用いるロックボ
ルト打設用アダプタであり、特に、ロックボルトの手元
側端部の所定箇所に、打設後、液注入用アダプタを介し
て内部に圧液を注入するため注入孔が穿設されたような
ロックボルトを打設する際に用いて好適なロックボルト
打設用アダプタに関する。

【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、先端にコーン６を溶接することで
図７に示す如きパイプ式ロックボルト７が完成する。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。このロックボルト打設用アダプタ１１
は図１１に示す如く、内部の手元側半分にロープネジ部
１２が形成されており、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
コーン６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、コーン６からボアホー
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
で嵌める（図９の（３）参照）。

【０００５】この圧液注入用アダプタ１６は図１２に示
す如く、先端側の約半分弱の内側に挿入孔１７が設けら
れており、挿入孔１７の入口は少し狭くなって、スリー
ブ３の外径と同じ内径に形成されている。圧液注入用ア
ダプタ１６の中心には、図１２の右端から挿入孔１７の
底壁の位置まで注入孔１８が穿設されており、挿入孔１
７の底壁から内側壁にかけて注入孔１８と注入孔４を連
通させるための溝１９が１つ刻設されている。溝１９の
先端部２０は打設後のパイプ式ロックボルト７の手元側
端部に圧液注入用アダプタ１６を所定箇所まで嵌め込ん
だとき、スリーブ３の外周に位置する筒状のスペーサー
２２に穿設された小孔を介して丁度、注入孔４と連通す
る状態となる。なお、挿入孔１７の内側壁には軸方向に
見てスペーサー２２を挾む両側の位置に○リング等のシ
ール部材２１が嵌着されており、該シール部材２１は、
注入孔１８を通して外部から圧液を注入したとき、シリ
ンダ２３とスペーサー２２によって、挿入孔１７の入り
口方向に押し潰される形となってスリーブ３に密着し、
この結果、注入された圧液がスリーブ３と圧液注入用ア
ダプタ１６の間から外部に漏れ出さないようにされてい
る。

【０００６】パイプ式ロックボルト７の手元側端部に圧
液注入用アダプタ１６を嵌め、溝１９の先端部２０が注
入孔４と連通する状態となったならば、注入孔１８の入
口から圧水等の圧液を注入する。該圧液は注入孔１８、
溝１９、注入孔４を通ってパイプ式ロックボルト７の内
部に入り、高圧によりパイプ式ロックボルト７の二重管
２を膨張拡径する。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、直ちにトンネ
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
盤を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したあと、スリーブ３にベ
アリングプレート２５を嵌め、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（図９（４）参照）。

【０００７】パイプ式ロックボルト７の使用方法は以上
の如くであるが、この内、パイプ式ロックボルト７の打
設時には、スリーブ３とロックボルト打設用アダプタ１
１に大きな打撃力が生じる。そこで、多数回使用するロ
ックボルト打設用アダプタ１１の破損を防ぐため、スリ
ーブ３の方に多少強度の弱い材質を用いておき、スリー
ブ３の方が手元側端面近傍等において打設時の衝撃で潰
れるようにしてある。但し、ロックボルト打設用アダプ
タ１１の挿入孔１５とスリーブ３の間に隙間がないと、
スリーブ３が潰れたときパイプ式ロックボルト６が挿入
孔１５から抜けなくなってしまうので、挿入孔１５の内
径はスリーブ３の外径よりかなり大きく形成して遊びが
持たせてあり、打設後にスリーブ３の変形で抜けなくな
るのを防止してある（図１１参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】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パイプ式ロックボルト７の先端
が横にずれることがなく、ロックボルト打設用アダプタ
１１の挿入孔１５の底面全体により真っ直ぐに打撃でき
るから良いが（図１１参照）、ボアホール１０が曲がっ
ていたり、孔崩れがあったりした場合、パイプ式ロック
ボルト７の先端が岩盤や崩れた石等に当たって横にずれ
るため、手元側端部がロックボルト打設用アダプタ１１
の挿入孔１５の中でぶれながら打撃されることになる。
このとき、スリーブ３の側面や端面に対しロックボルト
打設用アダプタ１１の挿入孔１５の入口、側面、底面が
局部的に当たりながら打撃するので（図１３のＡ₁ 〜Ａ
₃ のポイント参照）、局部的に大きな応力集中が生じ
て、スリーブ３の側面がいびつな形で凸凹に歪んでしま
う。打設後、ロックボルト打設用アダプタ１１を外し、
代わりに圧液注入用アダプタ１６を嵌めた場合、スリー
ブ３の側面のいびつな変形でアダプタ１６が入らなかっ
たり、スリーブ３の外周面と挿入孔１７の間の密閉性が
弱くなってしまい、圧液の注入時にトンネル内に漏れ出
して作業環境が悪化したり、圧液の圧力損失によってパ
イプ式ロックボルト７の膨張が不十分となり、所期の定
着力を発揮できず支保工の信頼性が低下してしまうなど
の問題が生じていた。従来、上記した如き問題が生じた
とき、変形の激しいものは手元側端部をヤスリで削る
か、ボアホール１０からわざわざ引き抜き新たなパイプ
式ロックボルト７に替えて打ち込みをやり直すほかな
く、部材と時間の無駄が大きかった。

【０００９】以上から本発明の目的は、打設時にロック
ボルトの一端部をいびつな形に変形させないロックボル
ト打設用アダプタを提供することである。

【００１０】

【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、一方に打ち込み機が着脱自在に結合され、他方に
ロックボルトの手元側端部が内挿される挿入孔を備え、
打ち込み機の打撃力をロックボルトに伝達するロックボ
ルト打設用アダプタにおいて、前記挿入孔をテーパ状に
形成して孔径を挿入孔の入口はロックボルトの手元側端
部の外径より大きくし、奥はロックボルトの手元側端部
の外径より小さくしたことにより達成される。

【００１１】

【作用】ロックボルト打設用アダプタの挿入孔が漏斗状
に形成されていることにより、ロックボルトの手元側端
部を挿入孔に挿入して打設する時、ロックボルトとロッ
クボルト打設用アダプタの軸が一致している場合は勿論
のこと、２つの軸が多少斜めになっていてもロックボル
トの手元側端面の端だけがほぼ全周にわたり挿入孔の孔
壁に当接し、他の部分は当接しない。よって、ボアホー
ルが曲がっていたり、孔崩れがあってロックボルトの先
端が横にずれた状態になって打撃されてもロックボルト
の手元側端面の端以外の例えば手元側端部の側面に局部
的な大きな応力集中が生じることはない。また、ロック
ボルトの手元側端面の端についても全周にわたって分散
した応力が掛かるので、局部的に凸凹に変形することは
なく、手元側端面の端が全周にわたり窄まる（すぼま
る）ようにしてほぼ均等に丸みが付けられながら変形す
ることになる。このため、打設完了後、ロックボルトの
手元側端部に次工程用のアダプタを嵌める場合、いびつ
な変形がないことから円滑に嵌め合わせることができ
る。例えば、ロックボルトの手元側端部に注入孔が穿設
してあり、圧液注入用アダプタを挿嵌する場合、手元側
端部の外面に凸凹がないことから円滑に嵌め合わせるこ
とができ、また、ロックボルトと圧液注入用アダプタの
間の密閉性が損なわれることもない。

【００１２】

【００１３】また、本発明の他のロックボルト打設用ア
ダプタによれば、挿入孔の入口に孔径が外に向かって漸
増するように丸みを付けたことにより、ロックボルトと
ロックボルト打設用アダプタの軸が大きく斜めになって
もロックボルトの手元側端部の側面にロックボルト打設
用アダプタの挿入孔の入口が当たることはなく、手元側
端部の側面が局部的にいびつに変形するのを防止するこ
とができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係わるロックボル
ト打設用アダプタの断面図である。このロックボルト打
設用アダプタは打設後、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１１と
同一の構成部分には同一の符号が付してある。ロックボ
ルト打設用アダプタ１１Ａは内部の手元側約半分（図１
の上側約半分）にロープネジ部１２が形成されており、
打ち込み機１３に把持されたシャンクロッド１４をロー
プネジ部１２に着脱自在に結合できるようになってい
る。ロックボルト打設用アダプタ１１Ａの先端側の約半
分弱の内側に設けられた挿入孔１５Ａはテーパ状に形成
されており、孔径が挿入孔１５Ａの入口３０はパイプ式
ロックボルト７の手元側端部（スリーブ３の大部分）の
外径より大きくされ、奥はパイプ式ロックボルト７の手
元側端部の外径より小さくなっている。又、入口３０に
は孔径が外に向かって漸増するように丸みが付けられて
いる。

【００１５】このように構成されたロックボルト打設用
アダプタ１１Ａを用いて、パイプ式ロックボルト７をボ
アホール（図９、図１０の符号１０参照）に打設すると
き、打ち込み機１３に把持されたシャンクロッド１４を
ロープネジ部１２に結合し、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）を挿入孔１５Ａの中
に挿入して打ち込み機１３により打撃する。挿入孔１５
Ａが入口に近づくに従い広くなり、奥に行くに従い狭く
なる漏斗状に形成されていることから、パイプ式ロック
ボルト７とロックボルト打設用アダプタ１１Ａの軸が直
線的に一致している場合は勿論のこと、図２（１）に示
す如く、２つの軸が多少斜めになっていても、打設時に
パイプ式ロックボルト７の手元側端面（スリーブ３の端
面）の端だけが挿入孔１５Ａの孔壁に当接し、他の部
分、すなわち手元側端部の側面（スリーブ３の側面）や
手元側端面には当接しない。よって、ボアホールが曲が
っていたり、孔崩れがあってパイプ式ロックボルト７の
先端が横にずれた状態になって打撃されることがあって
も、パイプ式ロックボルト７の手元側端面の周端以外の
例えば手元側端部の側面（スリーブ３の側面）や手元側
端面に局部的な大きな応力集中が生じることはない。

【００１６】また、パイプ式ロックボルト７の手元側端
面の端についても、ロックボルト打設用アダプタ１１Ａ
に対しパイプ式ロックボルト７の軸が斜めになっている
状態で打撃されるとき、最初のごく短い時間の間は周端
の一部だけに挿入孔１５Ａが当接するので局部的な応力
が生じるが（図２（２）の×印参照）、当接箇所の角が
少し変形して丸みが出れば直ぐにパイプ式ロックボルト
７の手元側端面の端の全周にわたって挿入孔１５Ａが当
接するようになり（図２（３）の×印参照）、全周にわ
って分散した応力が掛かるので、局部的に凸凹に変形す
ることはない。ロックボルト打設用アダプタ１１Ａに対
しパイプ式ロックボルト７の軸が他の方向に斜めになっ
たときも、最初のごく短い時間の間は周端の一部だけに
挿入孔１５Ａが当接するので局部的な応力が生じるが、
当接箇所の角が少し変形して丸みが出れば直ぐにパイプ
式ロックボルト７の手元側端面の端の全周にわたって挿
入孔１５Ａが当接するようになり、全周にわって分散し
た応力が掛かるので、局部的に凸凹に変形することはな
い。

【００１７】この結果、打設作業が進行するに従い、パ
イプ式ロックボルト７の手元側端面の端が全周にわたり
窄まるようにしてほぼ均等に丸みが付けられながら変形
していくことになる（図３の矢印Ｂ参照）。若し、図４
に示す如く、パイプ式ロックボルト７とロックボルト打
設用アダプタ１１Ａの軸が大きく斜めにずれたとして
も、挿入孔１５Ａの入口３０に丸みが付けられているこ
とから、挿入孔１５Ａの入口３０がパイプ式ロックボル
トの手元側端部にあるスリーブ３の側面に当たることは
なく、スリーブ３の側面が局部的にいびつに変形するこ
とはない。

【００１８】打設が完了したとき、ロックボルト打設用
アダプタ１１Ａの挿入孔１５Ａが入口３０に掛けて孔径
が大きくなっているので、スリーブ３の変形に関わらず
ロックボルト打設用アダプタ１１Ａを手元方向に引くだ
けで簡単にパイプ式ロックボルト７から外すことができ
る。ロックボルト打設用アダプタ１１Ａに代えて、パイ
プ式ロックボルト７の手元側端部に次工程用の圧液注入
用アダプタ（図１２の符号１６参照）を挿嵌する場合、
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）に凸凹のいびつな変形がないことから円滑に所定
箇所への嵌め合わせ作業を行うことができ、また、圧液
注入用アダプタに設けられたＯリング等のシール部材
（図１２の符号２１参照）が全周にわたりスリーブ３の
外面に密接するので、良好な密閉性を保つことができ
る。よって、パイプ式ロックボルト７を膨張拡径させる
ため、圧水等を注入したとき、液漏れが生じないので作
業環境を良好に保つことができ、また、圧液の圧力損失
が無いのでパイプ式ロックボルト７を十分に膨張拡径さ
せて、所期の定着力を発揮させることができ、支保工の
信頼性が向上する。

【００１９】なお、図５に示す如く、ロックボルト打設
用アダプタ１１Ｂの挿入孔１５Ｂの内面にプラスチック
樹脂性のインナー部材３１を着脱自在に装着すれば、パ
イプ式ロックボルト７の打撃時の衝撃で主にインナー部
材３１が変形するようにでき、パイプ式ロックボルト７
の手元側端面（スリーブ３の端面）には押圧力が伝達さ
れるだけとできることにより、パイプ式ロックボルト７
の手元側端面の周端の変形をより少なくすることができ
る。インナー部材３１は消耗度合いに応じて適宜、交換
すれば良い。

【００２０】また、本発明の適用対象は圧液の注入によ
り膨張拡径させて定着を図る方式のロックボルトに限定
されず、定着材の注入等で定着させる他のロックボルト
にも適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上本発明のロックボルト打設用アダプ
タによれば、ロックボルト打設用アダプタの挿入孔が漏
斗状に形成されていることにより、ロックボルトの手元
側端部を挿入孔に挿入して打設する時、ロックボルトと
ロックボルト打設用アダプタの軸が一致している場合は
勿論のこと、２つの軸が多少斜めになっていてもロック
ボルトの手元側端面の端だけがほぼ全周にわたり挿入孔
の孔壁に当接し、他の部分は当接しない。よって、ボア
ホールが曲がっていたり、孔崩れがあってロックボルト
の先端が横にずれた状態になって打撃されてもロックボ
ルトの手元側端面の端以外の例えば手元側端部の側面に
局部的な大きな応力集中が生じることはない。また、ロ
ックボルトの手元側端面の端についても全周にわって分
散した応力が掛かるので、局部的に凸凹に変形すること
はなく、手元側端面の端が全周にわたり窄まるようにし
てほぼ均等に丸みが付けられながら変形することにな
る。このため、打設完了後、ロックボルトの手元側端部
に次工程用のアダプタを嵌める場合、いびつな変形がな
いことから円滑に嵌め合わせることができる。例えば、
ロックボルトの手元側端部に注入孔が穿設してあり、圧
液注入用アダプタを挿嵌する場合、手元側端部の外面に
凸凹がないことから円滑に嵌め合わせることができ、ま
た、ロックボルトと圧液注入用アダプタの間の密閉性が
損なわれることもない。

【００２２】

【００２３】また、本発明の他のロックボルト打設用ア
ダプタによれば、挿入孔の入口に孔径が漸増するように
丸みを付けたことにより、ロックボルトとロックボルト
打設用アダプタの軸が大きく斜めになってもロックボル
トの手元側端部の側面にロックボルト打設用アダプタの
挿入孔の入口が当たることはなく、手元側端部の側面が
局部的にいびつに変形するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るロックボルト打設用ア
ダプタの断面図である。

【図２】ロックボルト打設用アダプタの動作説明図であ
る。

【図３】ロックボルト打設用アダプタの動作説明図であ
る。

【図４】ロックボルト打設用アダプタの動作説明図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例に係るロックボルト打設用
アダプタの断面図である。

【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】従来のロックボルト打設用アダプタの断面図
である。

【図１２】圧液注入用アダプタの断面図である。

【図１３】従来のロックボルト打設用アダプタの問題点
の説明図である。

【符号の説明】

３ スリーブ ４ 注入孔 ７ パイプ式ロックボルト １１Ａ、１１Ｂ ロックボルト打設用アダプタ １５Ａ、１５Ｂ 挿入孔 ３０ 入口 ３１ インナー部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 勉 富山県富山市桜木町１番11号 佐藤工業 株式会社 北陸支店内 (72)発明者 金子 政史 富山県富山市桜木町１番11号 佐藤工業 株式会社 北陸支店内 (72)発明者 吉田 正博 大阪府大阪市北区西天満３丁目２番17号 株式会社ケー・エフ・シー内 (72)発明者 笹岡 義史 大阪府大阪市北区西天満３丁目２番17号 株式会社ケー・エフ・シー内 (72)発明者 林 秀明 大阪府大阪市北区西天満３丁目２番17号 株式会社ケー・エフ・シー内 (56)参考文献 特開 昭59−42275（ＪＰ，Ａ) 実公 平６−18789（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方に打ち込み機が着脱自在に結合さ
   れ、他方にロックボルトの手元側端部が内挿される挿入
   孔を備え、打ち込み機の打撃力をロックボルトに伝達す
   るロックボルト打設用アダプタにおいて、 前記挿入孔をテーパ状に形成して孔径を挿入孔の入口は
   ロックボルトの手元側端部の外径より大きくし、奥はロ
   ックボルトの手元側端部の外径より小さくしたこと、 を特徴とするロックボルト打設用アダプタ。
2. 【請求項２】 前記挿入孔の入口に孔径が外に向かって
   漸増するように丸みを付けたこと、 を特徴とする請求項１記載のロックボルト打設用アダプ
   タ。