JP3875979B2 - Rock bolt - Google Patents
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Description
本発明は、トンネル施工や法面抑止工等で用いられるロックボルトに関するものである。 The present invention relates to a rock bolt used in tunnel construction, slope restraining work, or the like.
ロックボルトは、一般的に、地盤に挿設されるボルト材と、このボルト材の頭部に取り付けられてボルト材から伝達される力を面的に分散させるベアリングプレートと、このベアリングプレートをボルト材の頭部に固定するナットとから構成されており、ボルト材の頭部が地盤から突出した状態で施工される。この構成によるロックボルトをトンネル施工に係る支保工材として使用すると、ボルト材の頭部がトンネルの内側に突出するため、覆工コンクリート打設時に設置する防水シートを傷つけるようなことが無いように、ボルト材の頭部先端にプラスチックキャップや不織布を取り付ける必要があった。これらの作業は、トンネル施工において大量に設置される全てのロックボルトに施す必要があるうえ、人力にて行うため、手間がかかり、施工時間の短縮の支障となっていた。 Generally, the lock bolt is a bolt material inserted into the ground, a bearing plate attached to the head of the bolt material to disperse the force transmitted from the bolt material, and the bearing plate as a bolt. It is comprised from the nut fixed to the head of a material, and it constructs in the state which the head of the bolt material protruded from the ground. When the lock bolt with this structure is used as a supporting material for tunnel construction, the head of the bolt material protrudes to the inside of the tunnel, so that the waterproof sheet installed when lining concrete is placed will not be damaged. It was necessary to attach a plastic cap or non-woven fabric to the head of the bolt material. These operations need to be applied to all the rock bolts installed in large quantities in the tunnel construction, and since they are performed manually, it takes time and hinders the shortening of the construction time.
従来、こうした作業の手間を省き、効率的な作業を行えるように、図5に示すような、地盤Gに削孔したロックボルト挿入孔140に定着材150を充填した後ボルト材120を挿入し、このボルト材120の頭部に、ベアリングプレート131とナット132とを溶接S1にて一体化したナット付ベアリングプレート130を取り付けた構成のロックボルト110が開示されている。この際、ナット付ベアリングプレート130のボルト材120の頭部への取り付けは、ベアリングプレート131をトンネル内側、ナット132をトンネル外側になるように配置して取り付ける。そして、ナット付ベアリングプレート130をボルト材120の頭部に取り付けた後、トンネル内に突出する余分なボルト頭部160は切断することで、ロックボルトとしての機能を保持したまま、覆工コンクリート190打設時に設置する防水シート180の破損防止用のプラスチックキャップや不織布等の取り付けの必要がないという利点を有している(特許文献1参照)。
しかしながら、上述の従来のロックボルトの構造には、下記に示すような問題点がある。
(1)ボルト材の頭部をネジ加工する必要があり、この加工に手間がかかり費用もかさむ。
(2)ボルト材の頭部に加工を施したネジ部で断面欠損と応力集中が生じ耐力が低下する。
(3)ナット付ベアリングプレートをネジで取り付ける手間がかかる。
(4)ボルト材の頭部の突出部分の切断に手間がかかる。
However, the above-described conventional lock bolt structure has the following problems.
(1) It is necessary to thread the head of the bolt material, and this processing is time consuming and expensive.
(2) Cross section deficiency and stress concentration occur in the threaded portion of the bolt material that has been machined, resulting in a decrease in yield strength.
(3) It takes time to mount the bearing plate with nuts with screws.
(4) It takes time to cut the protruding portion of the head of the bolt material.
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、ボルト材が有する耐力を落とすことなく施工性及び経済性に優れたロックボルトを提案することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to propose a lock bolt that is excellent in workability and economical efficiency without reducing the proof strength of the bolt material.
このような課題を解決するために、請求項1に係る発明は、地盤に挿設されるボルト材と、前記ボルト材の頭部先端に予め一体的に接合されているベアリングプレートを備えることを特徴とするロックボルトである。
In order to solve such a problem, the invention according to
かかるロックボルトは、ボルト材の頭部先端にその頭部先端が長尺方向に突出しないようにベアリングプレートが予め取り付けられているため、所定の位置にロックボルトを設置した後に、ナットにてベアリングプレートを取り付ける手間が省け、また、突出部が形成されないため、例えば通常のトンネル施工におけるロックボルトに必要となる防水シート破損防止用のプラスチックキャップや不織布の取り付け作業による手間や、特許文献1に開示されているロックボルトの挿設後に行うボルト材頭部の突出部分の切断作業などの手間が省けるため施工時間の短縮が可能となる。また、これらの作業に必要とされる材料、機械、人件費等が削減できるため、工事費の削減も可能である。
Such a lock bolt has a bearing plate mounted in advance so that the tip of the head does not protrude in the longitudinal direction at the tip of the head of the bolt material. Since the trouble of attaching the plate is saved and the protruding portion is not formed, for example, the trouble of attaching a plastic cap or a nonwoven fabric for preventing damage to a waterproof sheet required for a lock bolt in normal tunnel construction or disclosed in
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のロックボルトであり、前記ベアリングプレートは平鋼板から形成され、前記ボルト材は異形鉄筋から形成されており、前記ベアリングプレートと前記ボルト材とは摩擦圧接接合にて一体化されていることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the rock bolt according to
かかるロックボルトは、穴を開けるなどの加工を施していない平鋼板を、ネジ加工などの加工を施していない異形鉄筋に摩擦圧接接合にて一体化させることで、各鋼材が有する破断耐力を維持したまま、支保工として使用できるため、従来のロックボルトに比べて耐力的に優れた支保構造を構築することが可能となる。また、異形鉄筋にネジ加工を施したり、平鋼板に穴を開ける加工を施したりする手間が省け、これらの加工に要する費用を削減することが可能となる。 These lock bolts maintain the breaking strength of each steel material by integrating a flat steel plate that has not been drilled or otherwise processed into a deformed reinforcing bar that has not been processed by screw processing or the like by friction welding. Therefore, since it can be used as a support work, it is possible to construct a support structure that is superior in yield strength compared to conventional lock bolts. In addition, it is possible to save the trouble of performing screw processing on the deformed reinforcing bar or processing to make a hole in the flat steel plate, and it is possible to reduce the cost required for these processing.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載のロックボルトであり、前記平鋼板から形成されるベアリングプレートの角部が、ボルト材側に折り曲げられていることを特徴とする。
The invention according to
かかるロックボルトは、ベアリングプレートの角部が、ボルト材側に向って折り曲げられているため、当該ベアリングプレートがその角部により吹付コンクリートを噛む形で固定される。この構成によりロックボルトと吹付コンクリートとの一体化をより強固に行うことが可能となるとともに、相互の力の伝達がより効果的に行なわれる構造となる。 In such a lock bolt, since the corner portion of the bearing plate is bent toward the bolt material side, the bearing plate is fixed in such a manner that the bearing plate bites the shotcrete. With this configuration, it is possible to more firmly integrate the lock bolt and the shotcrete concrete, and the structure is such that transmission of mutual force is more effectively performed.
本発明のロックボルトによれば、予めボルト材とベアリングプレートが一体に形成されており、ボルト材の頭部がベアリングプレートから突出していないため、プラスチックキャップや不織布等のボルト頭部保護部材の取り付け作業による手間や突出部の切断作業などの手間が省け、施工時間の短縮が可能となる。また、これらの作業に必要とされる材料、機械、人件費等が削減できるため、工事費の削減も可能である。さらに、各鋼材の破断耐力は維持されたまま、力の伝達が効果的に行なわれる構成であるため、従来のロックボルトに比べて耐力的に優れたトンネル構造を構築することが可能となる。 According to the lock bolt of the present invention, since the bolt material and the bearing plate are integrally formed in advance and the head portion of the bolt material does not protrude from the bearing plate, the bolt head protection member such as a plastic cap or a nonwoven fabric is attached. This saves labor and labor for cutting the projecting portion and shortens the construction time. In addition, since the materials, machines, labor costs, etc. required for these operations can be reduced, construction costs can also be reduced. Furthermore, since the force transmission is effectively performed while the breaking strength of each steel material is maintained, it is possible to construct a tunnel structure that is superior in strength compared to conventional lock bolts.
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
また、以下の説明では、本発明のロックボルトをトンネルの支保工に使用した場合を例示する。また、本明細書において「内、外」とは、トンネルの中を基準として、トンネルの中側を「内側」とし、その反対を「外側」とする。また、ロックボルトにおける「頭部」とは、トンネルの内側方向のボルト材の端部を示す。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same elements, and duplicate descriptions are omitted.
Moreover, in the following description, the case where the lock bolt of this invention is used for the support work of a tunnel is illustrated. Further, in this specification, “inside and outside” means that the inside of the tunnel is “inside” and the opposite is “outside” with reference to the inside of the tunnel. The “head” in the lock bolt indicates the end of the bolt material in the inner direction of the tunnel.
<第1の実施の形態>
図1は、第1の実施の形態(以下「第1実施形態」という場合がある)に係るロックボルトを設置した状態を示す断面図であり、1はロックボルトを示している。また図2は、ロックボルト1の全体を示した斜視図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a state in which a lock bolt according to a first embodiment (hereinafter may be referred to as “first embodiment”) is installed, and 1 denotes the lock bolt. FIG. 2 is a perspective view showing the
第1実施形態で使用するロックボルト1は、全面定着方式によるロックボルトであり、図2に示すように、所定の径及び長さを有する異形鉄筋からなるボルト材2の頭部先端に、略正方形を形成した平角鋼板からなるベアリングプレート3を摩擦圧接接合Sにて一体化させたものである。
The
次に、本発明のロックボルト1を使用したトンネル施工方法を示す。
(1)所定の掘進長を掘削したトンネル壁面に吹付けコンクリート7を吹き付ける。
(2)吹付けコンクリート7を吹き付けた後、図示しないドリルジャンボ等により、トンネルの地盤Gにロックボルト挿入孔4を削孔する。
(3)ロックボルト挿入孔4にモルタルグラウト等からなる定着材5を充填する。
(4)人力又はドリルジャンボのドリフタにてロックボルト1をトンネル内からロックボルト挿入孔4に挿入する。
(5)ロックボルト1のベアリングプレート3と吹付けコンクリート7面との間の間隙部に裏込めモルタル6を詰める。
ここで、ベアリングプレート3と吹付けコンクリート7との間に詰める裏込めモルタル6は、吹付けコンクリート7の表面が一定でなく、凸凹しているため、ロックボルト1と吹付けコンクリート7との一体化において、なじみを良くすることを目的として行うものである。
(6)上記の(1)から(5)の工程を繰り返して所定数のロックボルトを設置し、トンネル掘削が完了した箇所は、トンネル内面に防水シート8を貼り付ける。
(7)図示しないスライドセントル等の型枠を利用して覆工コンクリート9の打設を行う。
Next, a tunnel construction method using the
(1)
(2) After spraying the
(3) The fixing material 5 made of mortar grout or the like is filled in the lock bolt insertion hole 4.
(4) The
(5) The
Here, in the
(6) The steps (1) to (5) above are repeated to install a predetermined number of lock bolts, and the
(7) Placing the
このように、ロックボルト1は、ナットを使用することなく、その設置が完了するため、施工性に優れている。また、人力でロックボルト1を設置する際、ボルト材2にベアリングプレート3が予め設置されているため、押し込みやすいという利点がある。
Thus, since the installation is completed without using a nut, the
また、ロックボルト1は、図1に示す通り、吹付けコンクリート7が吹き付けられたトンネル内壁面にロックボルト挿入孔4を削孔し、ロックボルト1を、モルタルグラウトからなる定着材5が充填されたロックボルト挿入孔4に挿入し、定着させたものである。
この構造により、ロックボルト1は、吹付けコンクリート7と一体を成し、トンネル施工において必要とされる支保構造を構築することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 1, the
With this structure, the
なお、従来のロックボルトは、ナットを使用してベアリングプレートを締め付けることにより、ロックボルトの作用効果を発揮するものと思われがちだが、実際は、定着材が固化する前にベアリングプレートの設置が行われることから、締め付けることはできず、ボルト材及びベアリングプレートの設置後に、定着材が固化してその作用効果が現れる。そのため、第1実施形態によるロックボルトでも、従来のロックボルトの作用効果をもたらすことが可能である。 In addition, conventional lock bolts tend to be considered to exert the effect of the lock bolts by tightening the bearing plate using nuts, but in reality, the bearing plate is installed before the fixing material solidifies. Therefore, after the bolt material and the bearing plate are installed, the fixing material is solidified and the effect of the fixing material appears. Therefore, even the lock bolt according to the first embodiment can provide the effects of the conventional lock bolt.
また、ロックボルト1は、その頭部先端に設置されたベアリングプレート3によりフラット面を形成するため、覆工コンクリート9打設時に設置する防水シート8の設置作業において、ボルト材2の頭部の突出部分がない分、プラスチックキャップや不織布の設置、ボルト材2の突出部分の切断等の処理が必要ないことや、ベアリングプレート3設置のためのナットの取り付け作業がないことから、作業性に優れている。
Moreover, since the
また、ベアリングプレート3とボルト材2との接合は、摩擦圧接接合Sにて行うため、各鋼材に特別な加工を施す必要がなく、鋼材加工に要する費用も削減が可能となる。
さらに、ボルト材2の頭部にネジ加工をしていない分、異形鉄筋の断面を縮小することがないため、異形鉄筋の有する耐力が低下することなく、強度的に優れたトンネルを構築することができる。
Further, since the
Further, since the cross section of the deformed reinforcing bar is not reduced by the amount of screw processing on the head of the bolt material 2, a tunnel having excellent strength is constructed without reducing the proof strength of the deformed reinforcing bar. Can do.
<第2の実施の形態>
図3は、第2の実施の形態(以下「第2実施形態」という場合がある)に係るロックボルトを設置した状態を示す断面図であり、1’はロックボルトを示している。また図4は、ロックボルト1’の全体を示した斜視図である。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a lock bolt according to a second embodiment (hereinafter sometimes referred to as “second embodiment”) is installed, and 1 ′ denotes the lock bolt. FIG. 4 is a perspective view showing the entirety of the
第2実施形態で使用するロックボルト1’は、全面定着方式によるロックボルトであり、図4に示すように、所定の径及び長さを有する異形鉄筋からなるボルト材2の頭部先端に、略正方形の平角鋼板の四隅の角部3aをボルト材2側に所定の角度で折り曲げてなるベアリングプレート3’を摩擦圧接接合Sにて一体化させたものである。
The
なお、第2実施形態のロックボルト1’を使用したトンネル施工方法は、第1の実施の形態で示したトンネル施工方法と同様なため、詳細な説明は省略する。 In addition, since the tunnel construction method using the lock bolt 1 'of the second embodiment is the same as the tunnel construction method shown in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
図3に示すように、ロックボルト1’は、ベアリングプレート3’の角部3aがボルト材2側に折り曲げられているため、ロックボルト挿入孔4に挿入すると角部3aが吹付コンクリート7に差し込まれた状態で固定される。この構成により、ロックボルト1’と吹付コンクリート7との一体化が強固に行われ、相互の力の伝達性に優れた支保構造が構築される。
As shown in FIG. 3, since the corner 3 a of the
また、ロックボルト1’は、その頭部先端に設置されたベアリングプレート3’の角部3aがボルト材2側に折り曲げられているため、ベアリングプレート3’の角部3aが直接防水シート8に当ることがない。そのため、施工時に防水シート8が角部3aに引っ掛かることや、何らかの圧力がこの角部3aと防水シート8との当接箇所に加わることなどによる防水シート8への損傷を防止することが可能となり、止水性に優れたトンネルの構築が可能となる。
Further, since the corner 3a of the bearing plate 3 'installed at the tip of the head of the lock bolt 1' is bent toward the bolt material 2, the corner 3a of the bearing plate 3 'is directly attached to the
なお、この他の第2実施形態のロックボルト1’が奏する作用効果は、第1の実施の形態において示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。 In addition, since the effect which the lock bolt 1 'of another 2nd embodiment show | plays is the same as that shown in 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、ボルト材とベアリングプレートとの接合を、摩擦圧接接合にて行ったが、これに限定されるものではなく、溶接接合等、ボルト材の耐力を低下させることなく接合することが可能であれば、その接合方法は限定されるものではない。
また、前記各実施形態では、ボルト材として異形鉄筋、ベアリングプレートとして平角鋼板を使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えばねじり鋼棒をボルト材として使用したり丸型や多角形型の平鋼板をベアリングプレートとして使用する等、ロックボルトとしての機能を果たし、ボルト材とベアリングプレートとの一体化が可能なものであれば、その材料及び形状は限定されるものではない。
As mentioned above, although preferred embodiment was described about this invention, this invention is not limited to said each embodiment, A design change is possible suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, the bolt material and the bearing plate are joined by friction welding. However, the invention is not limited to this, and it is possible to join without reducing the proof stress of the bolt material, such as welding joining. For example, the joining method is not limited.
Further, in each of the above embodiments, a deformed reinforcing bar is used as the bolt material, and a flat steel plate is used as the bearing plate. However, the present invention is not limited to this. For example, a twisted steel rod is used as the bolt material, a round shape, The material and shape are not limited as long as they can function as a lock bolt, such as using a polygonal flat steel plate as a bearing plate, and the bolt material and the bearing plate can be integrated. .
また、前記各実施形態では、ロックボルトを全面定着方式によるロックボルトに使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、併用方式等、地山の状況に応じたロックボルトの定着方式を採用しても良い。
また、前記各実施形態では、定着材をロックボルトの挿入前にロックボルト挿入孔に充填したが、ロックボルトをロックボルト挿入孔に挿入した後定着材を充填しても良く、ロックボルトの定着が可能であれば、その施工順序は限定されるものではない。
また、前記各実施形態では、モルタルグラウトをロックボルトの定着材として使用したが、これに限定されるものではなく、十分な定着力を発現するものであれば、その材質は限定されるものではない。
Further, in each of the above embodiments, the lock bolt is used for the lock bolt based on the entire fixing method. However, the present invention is not limited to this, and the lock bolt fixing method according to the condition of the natural ground, such as a combination method, is not limited thereto. May be adopted.
In each of the above embodiments, the fixing material is filled into the lock bolt insertion hole before the lock bolt is inserted. However, the fixing material may be filled after the lock bolt is inserted into the lock bolt insertion hole. If possible, the construction order is not limited.
In each of the above embodiments, mortar grout is used as a fixing material for a rock bolt. However, the material is not limited to this as long as the material exhibits sufficient fixing power. Absent.
また、前記各実施形態では、吹付けコンクリートの吹き付け作業が完了してからロックボルトの設置を行ったが、これに限定されるものではなく、吹付けコンクリートの施工を2段階施工とし、一次吹付けにて断面の早期閉合を行った後、ロックボルトを設置し、その後二次吹付けを行い、支保構造の一体化をさらに高めるものにしても良い。
また、吹付けコンクリートを施す必要のない良質な岩盤においては、所定の掘進長を掘削したトンネル壁面に直接ロックボルトを設置し、地盤と一体化を図る構造としても良い。
さらに、本発明のロックボルトは、トンネル施工で用いられるロックボルトに限定されるものではなく、例えば法面の抑止工等にも使用可能である。
In each of the above embodiments, the rock bolts are installed after the spraying work of the shotcrete is completed. After performing early closing of the cross section by attaching, a lock bolt may be installed, and then secondary spraying may be performed to further enhance the integration of the support structure.
For high-quality rocks that do not require shotcrete, rock bolts may be installed directly on the wall of the tunnel that has been excavated with a predetermined digging length so as to be integrated with the ground.
Furthermore, the lock bolt of the present invention is not limited to the lock bolt used in tunnel construction, and can be used for, for example, slope restraining work.
1,1’ ロックボルト
2 ボルト材
3,3’ ベアリングプレート
3a 角部
4 ロックボルト挿入孔
5 定着材
6 裏込めモルタル
7 吹付けコンクリート
8 防水シート
9 覆工コンクリート
G 地盤
S 摩擦圧接接合
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Claims (3)
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