JP4272326B2 - 充填材入りロックボルト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地山に打ち込むロックボルトの構造に係り、詳細には、内部に充填材を充填した充填材入りロックボルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地山に打ち込むボルトとして、例えば、ロックボルトがある。このロックボルトには多くの種類があり、トンネル標準示方書（土木学会）によると、定着方式により、全面定着方式、摩擦定着方式、併用方式に大別されている。
このロックボルトは、ＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）における地山補強に用いられており、このＮＡＴＭでは、特に全面定着方式のロックボルトが多く用いられている。全面定着方式の定着材としては、セメントモルタルやセメントミルク、または樹脂等が用いられている。
全面定着方式の一般的な施工方法手順を以下に簡潔に示す。
「カプセルを使用する方法」
▲１▼穿孔する。
▲２▼樹脂（レジン）と硬化剤の入ったカプセルを孔内に挿入する。
▲３▼孔内にロックボルトを打ち込み、カプセルを破壊して攪拌する。
▲４▼ベアリングプレート・ボルトをセットする。
「セメントモルタルを充填する方法」
▲１▼穿孔する。
▲２▼孔内にセメントモルタルを充填する。
▲３▼孔内にロックボルトを打ち込む。
▲４▼ベアリングプレート・ボルトをセットする。
「定着材を注入する方法」
▲１▼穿孔する。
▲２▼孔内にロックボルトを打ち込む。
▲３▼定着材（セメントミルク、樹脂）を注入する。
▲４▼ベアリングプレート・ボルトをセットする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の各施工方法においては、それぞれ以下のような問題点がある。
「カプセルを使用する方法」においては以下の問題がある。
▲１▼樹脂の硬化が迅速であるため、人力での攪拌は、孔の長さが３ｍ程度が限度である。
▲２▼攪拌が不十分であると樹脂の硬化が均一にならず、ロックボルトと地山の定着不良を引き起こす場合がある。
「セメントモルタルを充填する方法」においては以下の問題がある。
▲１▼地山の強度が低い場合等に、孔壁が崩壊することにより定着不良を引き起こす。
▲２▼モルタルは軟らかすぎれば孔から流出してしまい、硬すぎればボルトの打ち込みが困難になると共にモルタルを注入するホース等が詰まり易くなる。
▲３▼孔荒れがある場合には、モルタル充填用のホース、パイプ等が孔内に入りにくくなる。
▲４▼砂質土等の吸水性のある地山では、モルタルの水分が吸収され、定着不良となる。
▲５▼早期強度の発現が遅い。
▲６▼モルタルミキサ、モルタルフィルダまたはモルタルポンプ等の設備が必要となる。
また、「定着材を注入する方法」においては、注入ポンプ、モルタルミキサー等の設備が必要であるといった問題がある。
【０００４】
本発明の課題は、ロックボルトを穿孔後速やかに挿入し、設備等を用いずに容易に定着することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決すべく請求項１記載の発明は、例えば図１に示すように、地山に設けた孔に打ち込むロックボルト（１）であって、内部に形成した空洞（２）と、側面に開口し前記空洞まで貫通する複数の充填材流出孔（３）と、前記空洞に内包した２種以上の液体である充填材（例えばＡ液４及びＢ液５）とを有し、孔内への打ち込み後に前記液体の混合が行われ、前記充填材流出孔から前記充填材が地山へ流出することによって、地山に定着されることを特徴としている。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、ロックボルトの内部には空洞を設け、側面には空洞まで貫通する複数の充填材流出孔を設けて、この空洞に充填材を内包し、充填材が充填材流出孔を通って空洞から地山へ流出するようにしたことにより、すでに、ロックボルト内に充填材が仕込まれているので、穿孔後すぐにロックボルトの打ち込みが可能であるため、孔荒れ等が生じず、ロックボルトを挿入しやすい。また、液体同士の混合であるので、すばやく均一に混合される。更に、液体の混合をロックボルトを打ち込んだ後に行うことにより、充填材流出孔から流出した充填材によりロックボルトの孔への打ち込みを妨げられることがなく、ロックボルトの打ち込みを容易に行うことができる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の充填材入りロックボルトであって、例えば図１に示すように、前記液体は、混合されることにより発泡性を示し、ロックボルトを地山へ定着することを特徴としている。
【０００８】
ここで、充填材は、２種以上の液体を混ぜ合わせることによって発泡によりロックボルトを地山に定着できるものであれば良く、例えばウレタン系の薬液などが挙げられる。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、充填材を２種以上の液体とし、この液体が混合して発泡することによってロックボルトを孔内に定着させるようにしたことにより、液体を混合するタイミングを変えることによって、容易にロックボルトを定着するタイミングを調整することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の充填材入りロックボルトであって、例えば図１に示すように、前記液体は、それぞれ密閉容器（例えば内包袋６）に充填されており、それぞれの密閉容器を略同時に破断することによって前記液体を混合することを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、液体を、それぞれ密閉容器に入れ、それぞれの密閉容器を略同時に破断することによって２種以上の液体を混合することにより、設備等を必要とせずに、すばやく混合することが可能となる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項記載の充填材入りロックボルトであって、前記液体は、ウレタン系薬液であることを特徴としている。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、２種以上の液体を、ウレタン系薬液としたことにより、混合すると瞬時に発泡し、充填材流出孔から流出して、ロックボルトと地山との隙間を埋めて固結するので、ロックボルトをすばやく地山に定着させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
先ず、図１に示すように、内部に空洞２を有するロックボルト１の側面に、複数の充填材流出孔３を設ける。この充填材流出孔３は、内部の空洞２まで貫通している。
ロックボルト１の空洞２内には、充填材として２種の液体であるＡ液４及びＢ液５が密閉可能な内包袋６，６にそれぞれ充填されて、内包されている。
この２種のＡ液４及びＢ液５は、混合することによって発泡する性能をもつウレタン系薬液であり、Ａ液４及びＢ液５の組合せとしては、▲１▼イソシアネートを含有する薬液（Ａ液４）と水（Ｂ液５）、▲２▼ポリオールを主剤とする薬液（Ａ液４）とイソシアネートを主剤とする薬液（Ｂ液５）などが挙げられる。
Ａ液４及びＢ液５の内包方法としては、例えば、図１に示すように細長い内包袋に入れて抱き合わせるように内包しても良いし、図２に示すように交互に組み合わせて内包しても良い。
【００１７】
ロックボルト１の頭部（地山の表面側）には小さな孔８を有した蓋７が取り付けられており、ロックボルト１の空洞２をふさいでＡ液４及びＢ液５が混合する際にロックボルト１の頭部側から流出するのを防ぐ。
また、Ａ液４を充填した内包袋６とＢ液５を充填した内包袋６との間には、図示しない鋭利な刃物が設けられており、この刃物は蓋７の孔８を介してロックボルト１の外側へ通じている図示しない紐または棒に連結されている。
【００１８】
次に、本実施の形態におけるロックボルトの定着方法を説明する。
まず、地山のロックボルト１を打ち込む位置に穿孔する。
次に、上述したように内部の空洞２にＡ液４及びＢ液５を内包したロックボルト１を地山の孔内に打ち込み、ベアリンクプレート・ボルト（図示省略）をセットする。ここで、ベアリンクプレートは公知のものであり、ロックボルトへの導入力を地山に伝達させるものである。
そして、孔７からロックボルト１の外側へ延びる紐または棒を引いてカッターで内包袋を破き、Ａ液４及びＢ液５を混合する。
Ａ液４及びＢ液５はウレタン系薬液であるので、混合されると急速に発泡し、ロックボルト１の充填材流出孔３から地山に流出し、固結してロックボルト１を地山に定着させる。なお、この時、地山の表面に設置されたベアリングプレートが、地山の孔からの充填材の漏出を最小限に抑える役割もするようになる。
【００１９】
このように、上記実施の形態によれば、充填材流出孔３を有するロックボルト１内に充填材を入れ、充填材流出孔３から充填材であるＡ液４及びＢ液５の混合物が流出するようにしたことにより、穿孔後、孔内にカプセルや定着材の挿入をすることなく速やかにロックボルト１を孔内に打ち込むことが可能であるので、孔荒れが生じにくく、ロックボルト１の打ち込みをスムーズに行うことができる。
充填材として急速に発泡するウレタン系薬液を用いたことにより、ロックボルト１をすばやく定着させることができる。また、地山の細かなクラック等にも入り込み、固結して地山の安定化を図ることもできる。
また、ロックボルト１の打ち込み後に、内包袋６，６を破いてＡ液４及びＢ液５を混合するようにしたことにより、設備を必要とせずにすばやく混合できると共に、充填材に妨げられることなく容易にロックボルト１の打ち込みを行うことができる。
【００２０】
なお、以上の実施の形態例においては、内包袋の破断方法として、紐または棒を取り付けたカッターをロックボルトの外側から引く抜くことにより行うとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、蓋の孔から先端に刃を設けた棒を押し込むことによって行っても良いし、内包袋に鋼線等を折り込んでおき、それを引抜くことによって行っても良い。
また、Ａ液及びＢ液を充填する密閉容器としては内包袋としたが、密閉できて容易に破壊できるものであれば良く、その破壊方法も任意である。
充填材の漏出防止として、蓋とベアリングプレートを利用しているが、充填材が漏出する隙間に粘土や布などを詰めることによって代用する事もできる。
また、その他具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ロックボルトの内部に設けた空洞に充填材を内包し、ロックボルトの側面に設けた複数の充填材流出孔からこの充填材が地山へ流出するようにしたことにより、地山の孔内に定着材等を挿入する必要がなく、穿孔後すぐにロックボルトを打ち込むことができる。したがって、孔荒れ等が生じず、ロックボルトを挿入しやすい。また、液体同士の混合であるので、すばやく均一に混合される。更に、液体の混合をロックボルトを打ち込んだ後に行うことにより、充填材流出孔から流出した充填材によりロックボルトの孔への打ち込みを妨げられることがなく、ロックボルトの打ち込みを容易に行うことができる。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、混合するタイミングでロックボルトを定着するタイミングを容易に調整することができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、２種以上の液体をそれぞれ密閉容器に充填し、この密閉容器を略同時に破断することによって液体を混合するようにしたことにより、すばやく混合することができ、設備等を必要としない。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、２種以上の液体を、ウレタン系薬液としたことにより、混合と同時に発泡して地山に流出し固結するので、ロックボルトをすばやく地山に定着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一例としてのロックボルトの構造及びＡ液・Ｂ液の内包状態を示すロックボルトの概略縦断面図である。
【図２】Ａ液・Ｂ液の別の内包状態を示すロックボルトの概略縦断面図である。
【符号の説明】
１ ロックボルト
２ 空洞
３ 充填材流出孔
４ Ａ液
５ Ｂ液
６ 内包袋

Claims (4)

1. 地山に設けた孔に打ち込むロックボルトであって、内部に形成した空洞と、側面に開口し前記空洞まで貫通する複数の充填材流出孔と、前記空洞に内包した２種以上の液体である充填材とを有し、孔内への打ち込み後に前記液体の混合が行われ、前記充填材流出孔から前記充填材が地山へ流出することによって、地山に定着されることを特徴とする充填材入りロックボルト。
2. 前記液体は、混合されることにより発泡性を示し、ロックボルトを地山へ定着することを特徴とする請求項１記載の充填材入りロックボルト。
3. 前記液体は、それぞれ密閉容器に充填されており、それぞれの密閉容器を略同時に破断することによって前記液体を混合することを特徴とする請求項１または２記載の充填材入りロックボルト。
4. 前記液体は、ウレタン系薬液であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の充填材入りロックボルト。

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