JP5649234B2

JP5649234B2 - 地山変状検出構造、地山変状検出システム及び地山変状検出用ワッシャー

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Publication number: JP5649234B2
Application number: JP2012279353A
Authority: JP
Inventors: 山田　謙二; 謙二山田; 小林　幸司; 幸司小林; 吉田　正博; 正博吉田; 厚井本
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: JP2014122499A

Description

本発明は、トンネル掘削から二次覆工までの間のトンネル等の地山の変状を検出して視認可能にする地山変状検出構造、地山変状検出システム及び地山変状検出用ワッシャーに関する。

従来、トンネル掘削時に地山変状を検出する方法として、例えばトンネル内壁面の測定断面の複数箇所における内空変位をレーザー光を用いて計測し、これらの内空変位をコンピューターで解析して地山変状を検出する方法や、トンネル内壁面に打設するロックボルトの突出部分に軸力計を設置してロックボルトの軸力を計測し、軸力計で表示される軸力によって地山変状を検出する方法が知られている。

更に、簡易迅速に地山変状を検出する方法として、特許文献１の荷重検知装置をロックボルトの突出部分に設ける方法がある。この荷重検知装置は、保持部材の保持部の溝内で、荷重が加わった時に変色する変色部材が外部から見える状態で保持され、保持部材を挟むトンネル内壁面とナットにより保持部材にかかった荷重が所定値に満たない場合に荷重が変色部材に伝達されず、所定値以上の場合に荷重が変色部材に伝達されるようにして保持部が構成される。そして、トンネル内壁面が崩れ出すような荷重がかかった場合に変色部材が変色し、変色した変色部材を視覚的に認識することにより地山変状を検出するものである。

特許第３６６９７６５号公報

ところで、特許文献１の荷重検知装置による方法は、簡易な構成で、離間した場所からの視覚的な認識により迅速に地山変状を検出することが可能であるものの、ナットとワッシャーとの間に荷重検知装置を介在させる作業に手間がかかるという問題がある。また、荷重検知装置の厚み分だけロックボルトのねじ部を余分に突出させておく必要があるため、経済性に劣り、更に、突出長が長くなると防水シート施工の障害になるという問題もある。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、離間した場所からの視覚的な認識により容易且つ迅速に地山変状を検出することができると共に、ナットとワッシャーの間に荷重検知装置を設置するような特別な作業の手間や、ロックボルト等のアンカー材の地山からの突出長を特別に長くすることを不要にすることができる地山変状検出構造、地山変状検出システム及び地山変状検出用ワッシャーを提供することを目的とする。

本発明の地山変状検出構造は、地山に設置され、少なくとも地山からの突出部分の端部近傍に雄ねじ部が設けられるアンカー材と、前記アンカー材の突出部分に外挿されるワッシャーと、前記アンカー材の雄ねじ部に螺合され、前記ワッシャーと接触して前記ワッシャーを地山側に押圧するナットとを備え、前記ワッシャーの前記ナット側表面に、前記ワッシャーの本体と相違する色を有し、前記ワッシャーの所定量以上の変形で剥離する塗膜が設けられ、前記塗膜が前記ワッシャーの前記ナット側表面における前記ナットと接触しない領域に設けられることを特徴とする。
この構成によれば、ワッシャーの変形による塗膜の剥離を離間した場所から視覚的、形象的に認識することにより、容易且つ迅速に地山変状を検出することができる。また、塗膜の色をワッシャーの本体と相違する色とすることにより、明確に地山変状を認識することが可能となる。また、ワッシャーとナットの間に介在物を有しないことから、ワッシャーとナットの間に荷重検知装置を設置するような特別な作業の手間を不要にすることができ、更に、ロックボルト等のアンカー材の地山からの突出長を特別に長くすることを不要にすることができ、経済性の向上や、防水シート施工等のアンカー材の突出部分に関わる施工の障害防止を図ることができる。また、ワッシャーに塗膜を設けて簡単に構成できるので、地山変状検出に要するコストを大幅に低減することができる。また、塗膜をワッシャーと接触しない領域に設けることにより、ナット締め付け時やナットの増し締め時に塗膜が剥離して地山変状検出の塗膜剥離と誤認されることを防止できる。

本発明の地山変状検出構造は、前記ワッシャーの挿通孔の周縁が前記アンカー材の突出部分に略近接するように前記ワッシャーが外挿されることを特徴とする。
この構成によれば、ワッシャーの挿通孔の周縁がアンカー材の突出部分に略近接することにより、ワッシャーの変形を地山の変状により対応させ、地山変状を塗膜の剥離により的確に反映させることができる。

本発明の地山変状検出構造は、前記塗膜がエポキシ樹脂系塗料を塗装して形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、ワッシャーの所定量以上の変形で確実に剥離し、且つ安定性に優れる塗膜とすることができる。

また、本発明の地山変状検出システムは、本発明の地山変状検出構造が、所定間隔を開けて地山に複数設けられることを特徴とする。
この構成によれば、トンネルの内壁面や地山の斜面等の地山の所要領域の全体に亘り、容易、明確且つ迅速に地山変状を検出することができる。更に、各地山変状検出構造に要するコストが安価であることから、地山所要領域の全体に亘る地山変状検出システムを構成した場合に、地山変状検出に要するコストを飛躍的に低減することができる。

また、本発明の地山変状検出用ワッシャーは、地山に設置され、少なくとも地山からの突出部分の端部近傍に雄ねじ部が設けられるアンカー材と、前記アンカー材の突出部分に外挿されるワッシャーと、前記アンカー材の雄ねじ部に螺合され、前記ワッシャーと接触して前記ワッシャーを地山側に押圧するナットを備える構造における、前記ワッシャーとして用いられる地山変状検出用ワッシャーであって、前記ナット側表面に、前記ワッシャーの本体と相違する色を有し、前記ワッシャーの所定量以上の変形で剥離する塗膜が設けられることを特徴とし、更に前記塗膜が前記ワッシャーの前記ナット側表面における前記ナットと接触しない領域に設けられることを特徴とする。
この構成によれば、ワッシャーの変形による塗膜の剥離を離間した場所から視覚的、形象的に認識することにより、容易且つ迅速に地山変状を検出することができる。また、塗膜の色をワッシャーの本体と相違する色とすることにより、明確に地山変状を認識することが可能となる。また、ワッシャーとナットの間に介在物を有しないこととなるから、地山変状検出において、ワッシャーとナットの間に荷重検知装置を設置するような特別な作業の手間を不要にすることができ、更に、ロックボルト等のアンカー材の地山からの突出長を特別に長くすることを不要にすることができ、経済性の向上や、防水シート施工等のアンカー材の突出部分に関わる施工の障害防止を図ることができる。また、ワッシャーに塗膜を設けて簡単に構成できるので、地山変状検出に要するコストを大幅に低減することができる。また、塗膜をワッシャーと接触しない領域に設けることにより、ナット締め付け時やナット増し締め時に塗膜が剥離して地山変状検出の塗膜剥離と誤認されることを防止できる。

本発明によれば、離間した場所からの視覚的な認識により容易且つ迅速に地山変状を検出することができると共に、ナットとワッシャーの間に荷重検知装置を設置するような特別な作業の手間や、ロックボルト等のアンカー材の地山からの突出長を特別に長くすることを不要にすることができる。

（ａ）は実施形態の地山変状検出構造が設けられたトンネルの一部を示す説明図、（ｂ）はそのトンネルに設けられた実施形態の地山変状検出構造を示す断面説明図。（ａ）は実施形態の地山変状検出構造でナットを螺合する前の状態を示す斜視図、（ｂ）は実施形態の地山変状検出構造で地山変状により塗膜が剥離した状態を示す斜視図。（ａ）は実施形態の地山変状検出構造におけるワッシャーの正面図、（ｂ）はその側面図。

〔実施形態の地山変状検出構造〕
本発明における実施形態の地山変状検出構造は、例えば図１に示すようなトンネル空間Ｓのトンネル内壁面１から突出するように設置され、所定間隔を開けて地山３に複数設けられており、本例では、アンカー材として地山３と吹付コンクリート４に所定間隔で打設されている後述のロックボルト１１毎に地山変状検出構造が整列して設けられている。尚、図１中、２は掘削中のトンネルの一番前に位置する切羽、５は後工程で吹付コンクリート４を覆うように設けられ、後述のロックボルト１１の突出部分、ワッシャー１２、ナット１３を埋設する覆工コンクリートである。

本実施形態の地山変状検出構造では、図１及び図２に示すように、地山３に設置され、少なくとも地山３からの突出部分の端部近傍に雄ねじ部が設けられるアンカー材として、ロックボルト１１が設けられている。本例のロックボルト１１は、基端部に雄ねじ部１１１が形成され、その先端側にねじ節１１２が形成されているものであり、基端部の雄ねじ部１１１が地山３及び吹付コンクリート４からトンネル空間Ｓ側に突出する突出部分となるようにして打設されている。ロックボルト１１はトンネル内壁面１に、トンネル掘進方向とトンネル周方向に所定間隔を開けて打ち込まれている。更に、この地山変状検出構造には、地山変状検出用ワッシャーに相当するワッシャー１２とナット１３が設けられている。

ワッシャー１２は、ロックボルト１１の突出部分に外挿されており、本例では、ワッシャー１２の挿通孔１２２の周縁がロックボルト１１の突出部分に略近接するように外挿されている。この略近接には、挿通孔１２２の径がロックボルト１１の突出部分の外径と同一か僅かに大きくて挿通孔１２２の周縁と突出部分の外周が全体に亘って接触する場合と、挿通孔１２２の径がロックボルト１１の突出部分の外径よりも最大４ｍｍ程度まで大きく、挿通孔１２２の周縁と突出部分の外周が一部で接触し且つ残部で近接する場合又は全体で近接する場合が含まれる。なお、挿通孔１２２は丸孔であり、長孔を含まない。

ナット１３は、ロックボルト１１の突出部分の雄ねじ部１１１に螺合されている。ナット１３は、ワッシャー１２と接触してワッシャー１２を地山３側に押圧し、ワッシャー１２の裏面１２４を吹付コンクリート４に当接させている。

そして、図２及び図３に示すように、ワッシャー１２の本体１２１のナット１３側に位置する表面１２３において、ナット１３と接触しない領域には、ワッシャー１２の所定量以上の変形で剥離する塗膜１２５が設けられている。本例の塗膜１２５は、挿通孔１２１の中心軸を中心とする、六角ナットであるナット１３の外接円の径よりも僅かに大きな径の円周Ｃよりも外側の領域のみに塗装されており、円周Ｃよりも内側の環状の領域（非塗装領域Ｒ）には塗装されていない。

この塗膜１２５は、ワッシャー１２の本体１２１とは相違する色とするとよく、後述する塗膜剥離による地山変状の認識を明確に行うことが可能となる。更には、例えばワッシャー１２の本体１２１の色と塗膜１２５の色を、標準イルミナントD６５下におけるL*a*ｂ*色座標系の明度：L*の差が６０以上、より好ましくは９０以上の色の組み合わせとすると、高コントラストでより鮮明に塗膜剥離を認識することが可能となって好適である。尚、ワッシャー１２の本体１２１の色と塗膜１２５の色には、白、黒等の無彩色も含まれ、又、これらの色の相違には明度のみが異なる場合も含まれる。

また、塗膜１２５は、ワッシャー本体１２１の表面１２３が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度伸長する変形で剥離するものとすると、微細な地山挙動の変化に反応させず且つ多くのケースで所要の地山変状を検出することができて好ましい。

また、塗膜１２５は、高架橋密度を有する塗料により所要の剥離が得られるものとすることが可能であるが、例えばエポキシ樹脂系塗料を塗装して形成すると、ワッシャー１２の所定量以上の変形で確実に剥離し、且つ安定性に優れ好ましい。このエポキシ樹脂系塗料は２液性で主剤としてBis-A骨格、ないしBis-F骨格を有し、エポキシ当量が150〜1000当量さらにいえば200〜500当量であることが好ましく、その硬化剤としては、例えば、芳香族ポリアミン、脂肪族変性ポリアミン、ポリアミドアミン、脂環式ポリアミン、3級アミン、ポリメルカプタンなどが挙げられ、これらを組み合わせることもできる。その他、硬化剤として、アジピン酸ジヒドラジド、ジシアンジアミドなどの熱潜在性を持つ硬化剤、もしくは熱解離剤を有するイソシアネートにより１液性塗料とすることも可能である。また、硬化促進剤として酸触媒を用いることもでき、例えば、芳香族酸無水物、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物などが挙げられ、さらに促進させる場合にはイミダゾール類、有機金属塩、有機金属錯体の組み合わせも可能である。また、希釈剤として一般的に用いられている有機溶剤、例えばトルエン、キシレンなどの芳香族類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、その他希釈可能な有機溶剤の組み合わせを用いることにより、施工作業性、樹脂に対する溶解性を調整することができる。また、反応性希釈剤として、グリシジル基を有する化合物を用いることもできる。

そして、実施形態の地山変状検出構造では、地山３が押し出す等でワッシャー１２に所定値以上の荷重がかかった際、即ちロックボルト１１に所定値以上の軸力がかかった際に、ワッシャー１２が所定量以上に変形し、ワッシャー表面１２３の塗膜１２５が例えば図２（ｂ）に示すように剥離し、地山変状を視覚的、形象的に認識することが可能となる。更に、この地山変状検出構造が所定間隔を開けて地山３に複数設けられる地山変状検出システムでは、トンネル内壁面１の地山３の所要領域の全体に亘り、地山変状を視覚的、形象的に認識することが可能となる。

尚、ワッシャー１２は、これが地山変状検出構造として各ロックボルト１１にセットされるまでの間に塗膜１２５が剥離することがないよう、その表面が保護フィルムで覆われた状態、又は、流通・搬送時に重ねられるワッシャー１２相互間に保護フィルムを介在させた状態にすると好適であり、この場合には、保護フィルムを剥がしてから、打設済ロックボルト１１の雄ねじ部１１１にナット１３と共に挿通させる。

上記実施形態の地山変状検出構造では、ワッシャー１２の変形による塗膜１２５の剥離を離間した場所から視覚的、形象的に認識することができ、容易且つ迅速に地山変状を検出することができる。また、塗膜１２５の色をワッシャー本体１２１と相違する色とすることにより、明確に地山変状を認識することが可能となる。また、ワッシャー１２とナット１３の間に介在物を有しないことから、ワッシャー１２とナット１３との間に荷重検知装置を設置するような特別な作業の手間を不要にすることができ、更に、ロックボルト１１の地山３からの突出長を特別に長くすることを不要にすることができ、経済性の向上や、防水シート施工等の施工の障害防止を図ることができる。また、ワッシャー１２に塗膜１２５を設けて簡単に構成できるので、地山変状検出に要するコストを大幅に低減することができる。また、塗膜をワッシャーと接触しない領域に設けることにより、ナット締め付け時やナット増し締め時に塗膜が剥離して地山変状検出の塗膜剥離と誤認されることを防止できる。

また、ワッシャー１２の挿通孔１２２の周縁をロックボルト１１の突出部分に略近接させることにより、ワッシャー１２の変形を地山３の変状により対応させ、地山変状を塗膜１２５の剥離により的確に反映させることができる。また、地山変状検出構造を所定間隔で地山３に設ける地山変状検出システムでは、地山３の所要領域の全体に亘り、容易、明確且つ迅速に地山変状を検出することができると共に、各地山変状検出構造のコストが安価であることから、多数の地山変状検出構造を設けるシステムでは地山変状検出に要するコストを飛躍的に低減することができる。

〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含むものであり、下記変形例も包含する。

例えば本発明が適用されるアンカー材は、地山に設置され、少なくとも地山からの突出部分の端部近傍に雄ねじ部が設けられるものであれば適宜であり、ロックボルト１１等の任意形状のロックボルトとする以外にも、例えばアンカー体、ＰＣ鋼撚り線等の引張り部、アンカー頭部で構成されるグラウンドアンカー等をアンカー材として適用することも可能である。また、アンカー材や地山変状検出構造が設けられる箇所は、トンネルの内壁面の他、地山の斜面など適宜である。また、ワッシャー１２のナット１３側の表面１２３における塗膜１２５は、ナット１３と接触しない領域に設けると好適であるが、ナット１３と接触する領域にも設けることが可能である。

本発明は、例えばトンネルの内壁面や地山の斜面等において地山の変状を検出する際に利用することができる。

１…トンネル内壁面２…切羽３…地山４…吹付コンクリート５…覆工コンクリート１１…ロックボルト１１１…雄ねじ部１１２…ねじ節１２…ワッシャー１２１…本体１２２…挿通孔１２３…表面１２４…裏面１２５…塗膜１３…ナットＳ…トンネル空間Ｃ…円周Ｒ…非塗装領域

Claims

地山に設置され、少なくとも地山からの突出部分の端部近傍に雄ねじ部が設けられるアンカー材と、
前記アンカー材の突出部分に外挿されるワッシャーと、
前記アンカー材の雄ねじ部に螺合され、前記ワッシャーと接触して前記ワッシャーを地山側に押圧するナットとを備え、
前記ワッシャーの前記ナット側表面に、前記ワッシャーの本体と相違する色を有し、前記ワッシャーの所定量以上の変形で剥離する塗膜が設けられ、
前記塗膜が前記ワッシャーの前記ナット側表面における前記ナットと接触しない領域に設けられる
ことを特徴とする地山変状検出構造。
前記ワッシャーの挿通孔の周縁が前記アンカー材の突出部分に略近接するように前記ワッシャーが外挿されることを特徴とする請求項１記載の地山変状検出構造。
前記塗膜がエポキシ樹脂系塗料を塗装して形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の地山変状検出構造。
請求項１〜３の何れかに記載の地山変状検出構造が、所定間隔を開けて地山に複数設けられることを特徴とする地山変状検出システム。
地山に設置され、少なくとも地山からの突出部分の端部近傍に雄ねじ部が設けられるアンカー材と、前記アンカー材の突出部分に外挿されるワッシャーと、前記アンカー材の雄ねじ部に螺合され、前記ワッシャーと接触して前記ワッシャーを地山側に押圧するナットを備える構造における、前記ワッシャーとして用いられる地山変状検出用ワッシャーであって、
前記ナット側表面に、前記ワッシャーの本体と相違する色を有し、前記ワッシャーの所定量以上の変形で剥離する塗膜が設けられ、
前記塗膜が前記ナット側表面における前記ナットと接触しない領域に設けられる
ことを特徴とする地山変状検出用ワッシャー。