JP3514556B2 - 多節ロッド体およびその施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削にお
けるロックボルト、補強土工法における補強材等として
使用可能な多節ロッド体、その組み立て方法および組み
立てられた多節ロッド体の施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地下空洞ではロックボルトと吹付
けコンクリートで地山を支保する工法が主流となりつつ
ある。地下掘削の大深度化やトンネル・地下発電所など
の地下構造物の大規模化に伴い、これまで掘削後の地山
を支える支保部材の１つであったロックボルトが長尺化
する傾向にある。

【０００３】また、前記大断面トンネルや地下発電所掘
削では、大規模な地下空間を一挙に掘削することは地山
の安定を損い危険であるため、通常は掘削断面を幾つか
の小さな掘削部分（以下、導坑とする。）に分割して掘
削し、最終的に大規模な断面を構築する方法が採用され
ていることもある。

【０００４】かかる分割施工においては、施工の効率化
のために、将来の大規模地下空間の安定を見越して、各
導坑掘削時に最終断面の安定に必要な長さのロックボル
トを施工しておくことが望ましい。しかし、最終断面の
安定に必要なロックボルトの長さは一般に前記分割した
各導坑の径よりも長く、前記必要長さを一体とする長尺
ロックボルトの打設は難しいため、短いロックボルトを
継ぎ足すあるいは導坑断面を大きく設定するなどの方法
で対処している。

【０００５】他方、ロックボルトとしては、鉄筋棒、鉄
筋棒に加工を施した材料、グラスファイバーなどの高分
子材料、さらには鋼線等を束ねて縒り合わせたケーブル
材料など各種の材料のものが使用されている。これらの
ロックボルト材料の内、ケーブル材料を用いたロックボ
ルト（以下、ケーブルボルトという。）は、施工実績は
少ないものの、可撓性を有するため容易に曲げることが
でき、また必要な任意の長さに切断が可能であるなどの
利点を有しており、たとえ導坑の断面径が小さくても、
長尺のロックボルトを容易に打設できることから、前記
した小径の導坑から最終断面の安定に十分な長さのロッ
クボルトの施工を行うのに適している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ケ
ーブルボルトの場合には、先行して形成したボルト設置
孔に対してケーブルボルトを挿入するに当り、前記ボル
ト設置孔の孔壁が平滑でなく凹凸が有る場合などは、そ
の可撓性が禍して、ケーブルボルトの先端が孔壁に引っ
掛かり、スムーズに挿入できない場合も多い。また、引
っ掛かりが起きた場合、無理に押し込もうとすると先端
がＵ字状に屈曲してしまい挿入できない、または設置孔
の奥までケーブルボルトが達していないなどの不具合が
生じる場合もある。

【０００７】他方、近年、土と補強材とを一体化するこ
とにより盛土を強化する盛土補強土工法や、土と補強材
とを一体化するとともに、補強材と擁壁とを連結して安
定を図る補強土擁壁工法などが採用されている。かかる
補強土工法において使用される補強材は、土と一体化す
るために、たわみ性を有する引張強度の大きなものであ
ることが要求される。すなわち、壁面背部の土砂が転圧
により圧縮するため、壁面と補強材との連結部が盛土の
変位に順応する構造となっていることが重要となる。

【０００８】そこで、本発明の主たる課題は、トンネル
掘削において、トンネル径または導坑径よりも長いロッ
クボルトの設置を必要とする場合であっても、容易に設
置することができ、またボルト設置孔が孔荒れして挿入
できないような場合には、圧入、打撃または回転力を与
えて挿入することができ、また補強土工法において背面
盛土の圧縮に容易に追随しうる補強材などとして使用で
きる多節ロッド体、その組み立て方法および組み立てら
れた多節ロッド体の施工方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明は、部材長手方向に貫通する中空路を有し、少
なくとも施工時において直列的に並べられる複数のロッ
ド状部材と、これら直列配置のロッド状部材群の先端部
に一端が固定され、各ロッド状部材の中空路に長手通し
で挿通される線材とからなる、地中または土構造物内に
挿入設置する多節ロッド体であって、前記直列配置のロ
ッド状部材群の先端部に、貫入用先端部材を設けてい
る、ことを特徴とする多節ロッド体である。

【００１０】したがって、本発明においては、前記多節
ロッド体を地中または土構造物内に挿入設置するに当
り、前記線材に張力を導入することにより、反作用的に
前記直列配置のロッド状部材群の長手方向に圧縮力を与
えて、各ロッド状部材群をあたかも１本のロッド体であ
るかのように構造的に一体化させることができるため、
ボルト設置孔が孔荒れして挿入できないような場合であ
っても、圧入、打撃または回転力を与えて挿入すること
ができるようになる。また、順次各ロッド状部材を継ぎ
足すことにより延長することができるため、トンネル径
または導坑径よりも長いロックボルトを容易に設置する
ことができるようになる。このように、本発明に係る多
節ロッド体の場合には、剛性を有する鋼材系のロックボ
ルトと可撓性を有するケーブルアンカーの長所を合わせ
持つことになる。

【００１１】前記多節ロッド体において、前記直列配置
のロッド状部材群の先端部に、先端が円錐状とされるコ
ーン状部材、先端にビットを有するビット付き先端部材
又は半球状の先端部を有する先端部材からなる貫入用先
端部材を設けていることにより、圧入、打撃または回転
による貫入が容易となる。

【００１２】また、前記貫入用先端部材に対して線材の
一端を固定する固定部材として利用することができる。

【００１３】また、前記ロッド状部材としては、簡易的
に既存の管状または筒状部材を使用することができ、そ
の側壁に部材長手方向に沿って中空路と外部とを連通す
るスリットを形成することにより、このスリットから前
記線材を装入して中空路内に挿通させることができるた
め、ロッド状部材の継ぎ足しが容易となる。

【００１４】さらに、前記ロッド状部材同士の突き合わ
せ部分を噛合接合または嵌合接合とすることにより、線
材に対する張力導入とともに、両者の接合関係により、
１本のロッド体として安定度が高くなる。

【００１５】一方、前記線材としては、単線材の他、複
数の線材を束ねまたは縒り合わせたケーブルを用いるこ
とができる。

【００１６】これらロッド状部材、線材および貫入用先
端部材の形成材料としては、任意の材料を使用すること
ができる。具体的には、鋼材、グラスファイバー、高分
子材料、その他の天然または人工素材を使用することが
できる。

【００１７】ロックボルトとして本多節ロッド体を使用
する場合には、地中に、予め多節ロッド体が遊嵌する設
置孔を形成し、多節ロッド体の挿入前また挿入後に、前
記遊嵌部分を充填する定着材を注入して定着させる。ま
た、アンカーとして利用する場合には、地中または土構
造物内に多節ロッド体を挿入設置した時または設置後に
前記線材に更に緊張力を導入し、地盤または土構造物の
安定を図ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をトン
ネル掘削に使用されるロックボルトの例により詳述す
る。本発明に係る多節ロッド体１（以下、単にロッド体
ともいう。）は、たとえば図１に示されるように、先端
側より先端部材２、本発明のロッド状部材たる第１継ぎ
部材３、第２継ぎ部材４、４…および前記先端部材２に
対して一端が固定され前記第１継ぎ部材３や第２継ぎ部
材４、４…内を長手通しで挿通され、少なくとも多節ロ
ッド体１を地山中に挿入する際には張力が導入されるケ
ーブル５とにより構成される。前記先端部材２は、詳細
には図２に示されるように、地山中に貫入し易いように
先端がたとえば円錐状とされるコーン状部材であり、背
面側には円形状のボス２ａを有し、前記第１継ぎ部材３
の一端側開口に嵌入され両者が接合される。また、前記
ボス２ａの略中央には、雌ネジ孔２ｂが形成されてお
り、ケーブル５の一端側に圧着されたネジ付スリーブ５
ａが螺合され、ケーブル５の固定端とされる。ケーブル
５と先端部材２との連結構造としては、種々の形式を採
用することができる。たとえば、図５に示されるよう
に、ボス２ａに対して側方に開口する断面Ｔ字状の嵌合
溝２ｃを形成し、ケーブル５の一端に圧着された段部を
有するスリーブ５ｂを嵌合させることにより連結するこ
ともできる。いずれにしても、ケーブル５の一端が固定
される構造ならばいかなる構造をも採用することができ
る。

【００１９】前記先端部材２としては、用途、目的に応
じて各種のものを使用することができる。たとえば、図
３に示されるように、先端にビット２０ａを有するビッ
ト付先端部材２０を用いることもできる。また、前記第
１継ぎ部材３を省略して直接第２継ぎ部材４と接合する
こともできる。具体的には、たとえば図４に示されるよ
うに、半球状の先端部を有するとともに、後部に第２継
ぎ部材４の一端の切口形状に整合する嵌合部２１ａを有
する先端部材２１を用い、第２継ぎ部材４に対して直接
接合することもできる。

【００２０】なお、後述するように、第１継ぎ部材３の
先端に対してケーブル５の一端を係止させて固定点とす
る場合には、先端部材２は省略することもできる。

【００２１】次いで、第１継ぎ部材３は、図６に詳細に
示されるように、一端３ａが先端部材２との接合のため
に垂直の開口端面とされ、他端３ｂが基端側の第２継ぎ
部材４との接合のために波状切口とされる管状部材であ
る。本例では、前記先端部材２との接合は図示されるよ
うに、第１継ぎ部材３の一端を開口端面とし、先端部材
２にはボス２ａを形成して嵌合による接合としたが、前
記一端３ａに雌ネジを形成するとともに、前記先端部材
２のボス２ａ周囲に雄ネジを形成して螺合接合とするこ
ともできる。前記他端３ｂの切り口形状としては、他に
Ｖ字状、鋸歯状など種々の形状が考えられるが、本例で
は、応力集中を考慮して大きな波状切り口としている。

【００２２】他方、前記先端部材２を省略して第１継ぎ
部材３の先端部をケーブル５の固定点とすることもでき
る。図７に示されるように、先端部に隔壁３０を有し、
この隔壁３０をケーブル５の固定壁とし、開口小口に溶
接等による肉盛り３２を行い補強することもできる。ま
た、図８に示されるように、第１継ぎ部材３の先端部３
Ａを円錐台状に加工して貫入し易いようにするととも
に、ケーブル挿入のために部材長手方向に沿ってスリッ
ト溝３ｃを形成し、かつ図９に示すように、前記スリッ
ト溝３ｃに開口を向けたＵ字状切欠き３１ａを有する隔
壁３１を内設する構造とすることもできる。ケーブル５
は、前記スリット溝３ｃから挿入して、ケーブル５のス
リーブ５ｃを前記隔壁３１のＵ字状切欠き３１ａに係止
させることにより引張力導入時の固定点とする。

【００２３】第２継ぎ部材４は、詳細には図１０に示さ
れるように、両側端部４ａ、４ｂが共に波状の切り口と
された管状部材であり、この第２継ぎ部材４を所定本数
だけ継ぎ足すことにより、必要長さの多節ロッド体１と
される。第２継ぎ部材４としても、種々の変更が可能で
ある。たとえば、図１１に示されるように、側壁部分の
長手方向に沿ってスリット溝４ｃを形成してケーブル５
を側方から挿入できるようにすることもできる。また、
図１２に示されるように、他端４ａの波形状と他端４ｂ
との波形状とを同調させた切り口形状とすることもでき
る。

【００２４】他方、第２継ぎ部材４同士の接合部構造に
ついても、たとえば、図１３に示されるように、一端を
垂直端面４ａとし、他端を先絞りの円錐台形状４ｂと
し、前記垂直端面４ａの開口に円錐台部４ｂを嵌入させ
ることにより両者を接合することもできるし、図１４に
示されるように、一端を垂直端面４ａとするとともに、
他端に小径ボス４ｃを形成し、両者の嵌合により連続さ
せることができる。さらに、図１５に示されるように、
両端を垂直端面として内部に小径のケーブル通孔４ｃを
有する継ぎ部材を用いることもできる。なお、本例で
は、断面円形状のものを示したが、断面形状が四角形、
六角形等の多角形状の第１継ぎ部材３または第２継ぎ部
材４とすることも可能である。

【００２５】本発明に係る多節ロッド体１をロックボル
トとして地山中に挿入設置するに当たっては、たとえば
図１６に示されるように、ケーブル用チャック５１を有
するとともに、スライド可能なロッド押圧手段５２を備
えた専用ボルト挿入機５０により行うことができる。図
示されない削孔機により所定径のボルト設置孔ｈを形成
した後、図１６(a) に示されるように、ケーブル５をケ
ーブル用チャック５１により挟持した状態でロッド押圧
手段５２を前進させることによりロッド体１に圧縮力を
与え、各継ぎ部材３、４…を構造的に一体化させた後、
専用ボルト挿入機５０全体を前進させることにより、ロ
ッド体１を挿入する。継ぎ部材４の継ぎ足しは、同図
(b) に示されるように、専用ボルト挿入機５０全体を後
退させた状態で、スリット４ｃを有する継ぎ部材４の場
合にはこれを側方から挿入し、ケーブル挿通状態にセッ
トする。その後は、同様にケーブル用チャック５１によ
りケーブル５をチャックし、ロッド押圧手段５２を前進
させることによりロッド体１に圧縮力を与え、各継ぎ部
材３、４…を構造的に一体化させた後、専用ボルト挿入
機５０全体を前進させることによりロッド体１の挿入を
行う。なお、ロッド体１の挿入に際し、打撃を与えるこ
ともできる。

【００２６】また、スリットを有しない継ぎ部材４の場
合には、たとえば図１７に示されるように、ガイド６４
上を移動可能な専用ロッド挿入機６０により行うことが
できる。前記専用ロッド挿入機６０は、継ぎ部材４が挿
通されるセントライザ６１と可動チャック装置６２とか
らなる。また、ガイド６４の後方側には固定チャック装
置６３が設けられている。ロッド体１は前記固定チャッ
ク装置６３、セントライザ６１および可動チャック装置
６２を共に挿通した状態でセットされ、先ず可動チャッ
ク装置６２によりロッド体１をチャックし、この状態で
前進させ、ロッド体１を地山中に挿入する。次いで、可
動チャック装置６２によるロッド体１のチャックを開放
する一方、固定チャック装置６３によりロッド体１をチ
ャックし、可動チャック装置６２を後方側に移動させ
る。そして、可動チャック装置６２によりロッド体１を
再びチャックするとともに、固定チャック装置６３によ
るチャックを開放した後、可動チャック装置６２を前進
させることにより、ロッド体１の挿入を行う。上記工程
の繰り返しにより、連続的にロッド体１を地山中に挿入
設置することができる。なお、前記例の他、ロッド体１
に対して回転力を与えながら、地山中への挿入を行うこ
ともできる。

【００２７】ロッド体１の定着は、前記ボルト設置孔ｈ
の径をロッド体１の径と同程度、若しくは小さめとし、
ロッド体１を圧入または打撃を与えながら押し込むこと
により、または回転力を与えながら挿入することによ
り、周辺の地山に密着させて定着することもできるし、
また通常の施工通り、ボルト設置孔ｈの径を大きくして
おき、ロッド体１の挿入前また挿入後に、前記設置孔ｈ
内にモルタル、セメントミルク、高分子樹脂などの定着
材を充填注入することにより定着を行うこともできる。
ロッド体１の頭部処理は、図１８および図１９に示され
るように、ベアリングプレート５５を地山表面に押し当
てた状態で設置し、その外側面においてソケット５３と
くさび５４によりケーブル５の端部を処理する。具体的
には、ケーブルジャッキによりケーブル５を緊張させた
状態で、ソケット５３内に複数のくさび５４を装填する
ことによりケーブル５を定着させる。

【００２８】ところで、ロッド体１の挿入設置態様は、
上記に限らず種々の方法により行うことができる。たと
えば、現導坑内で挿入可能な長さまで組立て、ロッド体
１の後端でケーブル５をソケット＆くさび方式により仮
止めし、１本のロッド体１とした状態で地山中に挿入し
た後、次いで、所定数の継ぎ部材４、４…を繋いで連続
させ、再びロッド体の後端でケーブル５をソケット＆く
さび方式により仮止めし、１本のロッド体１とした状態
で地山中に挿入することもできる。

【００２９】他方、発明に係るロッド体１は、補強土工
法における補強材としても使用することができる。図２
０に示されるように、所定盛土毎に水平方向に所定間隔
でロッド体１を敷設するとともに、擁壁５６と連結し、
更に盛土を行い転圧する工程を繰り返して土と補強材と
を一体化した盛土構造を構築する。この場合、ロッド体
１の各継ぎ部材４、４…の接合部分は凸円弧面と凹円弧
面とによる接合とし、各接合部を屈曲可能なヒンジ構造
とすることが望ましい。転圧による土の圧縮により盛土
は変形するが、本ロッド体１のように多節構造の場合に
は、同図鎖線で示すように容易に盛土の変形に順応する
ことができる。

【００３０】さらに、図２１に示されるように、斜面の
滑り安定のためのアンカー体としても用いることができ
る。埋設されたロッド体１の剪断強度により斜面が滑り
崩壊するのを防止する。本ロッド体１の場合には、任意
の長さに調節することができるため、段毎に長さのこと
なるアンカー体を埋設する場合に好適となる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳説したように、本発明に係る多節
ロッド体によれば、トンネル掘削において、トンネル径
または導坑径よりも長いロックボルトの設置を必要とす
る場合であっても、容易に設置することができる。ま
た、ボルト設置孔が孔荒れして挿入できないような場合
であっても、圧入、打撃または回転力を与えて挿入する
ことができる。さらには、補強土工法において背面盛土
の圧縮に容易に追随しうる補強材や斜面安定用アンカー
などとして使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多節ロッド体１の斜視図である。

【図２】先端部材の斜視図である。

【図３】先端部材の他例を示す斜視図である。

【図４】先端部材の他例を示す斜視図である。

【図５】先端部材の他例を示す斜視図である。

【図６】第１継ぎ部材の斜視図である。

【図７】第１継ぎ部材の他例を示す斜視図である。

【図８】第１継ぎ部材の他例を示す斜視図である。

【図９】図８のIX−IX線矢視図である。

【図１０】第２継ぎ部材の斜視図である。

【図１１】第２継ぎ部材の他例を示す斜視図である。

【図１２】第２継ぎ部材の他例を示す斜視図である。

【図１３】第２継ぎ部材の他例を示す斜視図である。

【図１４】第２継ぎ部材の他例を示す斜視図である。

【図１５】第２継ぎ部材の他例を示す斜視図である。

【図１６】ロッド体の挿入設置方法の一例を示す施工要
領図である。

【図１７】ロッド体の挿入設置方法の他例を示す施工要
領図である。

【図１８】ロッド体の定着状態斜視図である。

【図１９】図１８のＦ部の拡大断面図である。

【図２０】補強土工法への適用例図である。

【図２１】補強土工法への適用例図である。

【符号の説明】

１…多節ロッド体、２…先端部材、３…第１継ぎ部材、
４…第２継ぎ部材、５ …ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 21/00 E02D 17/18 E02D 5/80

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】部材長手方向に貫通する中空路を有し、少
   なくとも施工時において直列的に並べられる複数のロッ
   ド状部材と、これら直列配置のロッド状部材群の先端部
   に一端が固定され、各ロッド状部材の中空路に長手通し
   で挿通される線材とからなる、地中または土構造物内に
   挿入設置する多節ロッド体であって、 前記直列配置のロッド状部材群の先端部に、貫入用先端
   部材を設けている、 ことを特徴とする多節ロッド体。
2. 【請求項２】前記貫入用先端部材は、先端が円錐状とさ
   れるコーン状部材、先端にビットを有するビット付き先
   端部材又は半球状の先端部を有する先端部材である請求
   項１記載の多節ロッド体。
3. 【請求項３】前記貫入用先端部材に対して線材の一端を
   固定した請求項１又は２記載の多節ロッド体。
4. 【請求項４】前記ロッド状部材の側壁に、部材長手方向
   に沿って中空路と外部とを連通するスリットを形成した
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の多節ロッド体。
5. 【請求項５】前記ロッド状部材同士の突き合わせ部分
   が、噛合接合または嵌合接合である請求項１〜４のいず
   れか１項に記載の多節ロッド体。
6. 【請求項６】前記線材は単線材または複数の線材を束ね
   または縒り合わせたケーブルである請求項１〜５のいず
   れか１項に記載の多節ロッド体。
7. 【請求項７】前記ロッド状部材、線材および貫入用先端
   部材が、鋼材、グラスファイバー、高分子材料、その他
   の天然または人工素材である請求項１〜６のいずれか１
   項に記載の多節ロッド体。
8. 【請求項８】部材長手方向に貫通する中空路を有し、少
   なくとも施工時において直列的に並べられる複数のロッ
   ド状部材と、これら直列配置のロッド状部材群の先端部
   に一端が固定され、各ロッド状部材の中空路に長手通し
   で挿通される線材とからなる多節ロッド体を、地中また
   は土構造物内に挿入設置するに当り、前記線材に張力を
   導入することにより、反作用的に前記直列配置のロッド
   状部材群の長手方向に圧縮力を与えて、各ロッド状部材
   群を構造的に一体化させる前記多節ロッド体の組み立て
   方法。
9. 【請求項９】請求項１〜７のいずれか１項に記載の多節
   ロッド体を地中または土構造物内に挿入設置するに当
   り、前記線材に張力を導入することにより、反作用的に
   前記直列配置のロッド状部材群の長手方向に圧縮力を与
   えて、各ロッド状部材群を構造的に一体化させる前記多
   節ロッド体の組み立て方法。
10. 【請求項１０】地中に、予め多節ロッド体設置孔を形成
    し、前記直列配置のロッド部材群の後端に圧入力、打撃
    力または回転力を与えることにより地中に挿入設置する
    請求項８又は９記載の方法で組み立てられた多節ロッド
    体の施工方法。
11. 【請求項１１】地中に、予め多節ロッド体が遊嵌する設
    置孔を形成し、多節ロッド体の挿入前また挿入後に、前
    記遊嵌部分を充填する定着材を注入する請求項８又は９
    記載の方法で組み立てられた多節ロッド体の施工方法。
12. 【請求項１２】地中または土構造物内に多節ロッド体を
    挿入設置した時または設置後に前記線材に更に緊張力を
    導入し、地盤または土構造物の安定を図る請求項１０又
    は１１記載の多節ロッド体の施工方法。