JP6676517B2 - トンネル防水シート防護方法、及びこれに用いる削孔用ビットと削孔用ツール - Google Patents

Description

本発明は、トンネル防水シート防護方法、及びこれに用いる削孔用ビットと削孔用ツールに関し、特に吹付けコンクリート表面にロックボルト頭部を突出しないように収納する窪み部を設けることでトンネル防水シートの損傷を防止するトンネル防水シート防護方法、及びこれに用いる削孔用ビットと削孔用ツールに関する。

山岳トンネルを建設する工法として新オーストリアトンネル工法（ＮＡＴＭ）が多く採用されている。この工法ではトンネルの掘削を行った後、トンネル内面に吹付けコンクリートを施してから、吹付けコンクリートを貫通し地山に達する所定の長さのロックボルトを所定の間隔で複数設置し、ロックボルトの突出部にプレートを挿通してナットで締着することでトンネル内壁の崩落を防止し、地山変位や緩みの発生を抑制する。その後吹付けコンクリート表面に防水シートを貼付け、その内空側に覆工コンクリートを施工しトンネル内壁の基本構造が形成される。

しかしながら、この山岳工法のロックボルト工では、吹付けコンクリートを、ロックボルトに挿通したプレートで押さえつけることで支保工としての役割を持たせる方式であるため、必然的にロックボルトの頭部やプレート、ナットなどが吹付けコンクリートの表面から内空側に突出するという問題があった。こうした突起が点在すると、防水シートの貼付けを平滑に行うことができず、突起部により防水シートが損傷すると防水性が保てなくなり、トンネルの品質低下を招くことになる。

従来、ロックボルトの頭部やプレート、ナットなどの突起による防水シートの破損を低減するため、突起をなだらかな面でカバーする保護キャップを突起にかぶせる方法が一般的に使用されている。しかしこの方法では突起部がなだらかな形状になるとはいえ、保護キャップが吹付けコンクリートから突出して点在することに変わりはなく、防水シートを平坦に貼り付けることはできない。

そこで突起を少しでも減らすために、様々な手法が考案されている。特許文献１はロックボルトの頭部先端に一体的に接合されたプレート固定部材により、予め挿通したプレートを抑えることによりナットを不要としプレート取り付け部を低背化したロックボルト構造を提案している。しかし、プレート固定部材を取り付けた特殊なロックボルトが必要であるし、プレートとロックボルト頭部が突出した構造であることに変わりはない。

また、特許文献２は、プレート自体を、ロックボルト基端部の雄ネジと螺合する雌ネジが切られた筒体と、その端部に設けられたフランジからなる構造とし、筐体部はロックボルト用の削孔に収まるように延伸させることでフランジ以外は突出しないようにした締め付けプレートを提案している。ロックボルトの頭部が突出しなくなるため、防水シートの損傷防止が期待される反面、特殊なプレート及び特殊なプレートの締め付けのための専用の回転用具が必要であるという課題も残る。

これらの様々な手法は、吹付けコンクリート表面からのプレート等の抑え部材の突出を前提とした上で、防水シートを防護するために、その突出高さを如何に低減するかという視点で考案されたものであり、突出そのものを回避する方法は提案されていない。
そこで、トンネル内壁の支保工の役割を果たしつつ、安価で、防水シートの損傷の要因となり得る突起を防いでトンネル防水シートを防護する工法が望まれる。

特開第２００５−３１４９９３号公報 特開第２０１０−１６３７８８号公報

本発明は、上記従来のトンネル防水シート防護方法における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、吹付けコンクリート表面にロックボルト頭部を突出しないように収納する窪み部を設けることでトンネル防水シートの損傷を防止するトンネル防水シート防護方法及び窪み部形成に用いる専用の削孔ビットを提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明によるトンネル防水シート防護方法は、トンネル内を覆う吹付けコンクリートの表面の所定の位置に削孔用ビットを使用してプレート収納用の窪み部を形成する先行削孔を行う段階と、前記窪み部の中心位置にロックボルトを挿入するロックボルト挿入孔を形成するロックボルト用削孔を行う段階と、前記ロックボルト挿入孔に定着材を充填して前記ロックボルトを定着する段階と、前記定着されたロックボルトに前記プレートを挿通し該プレートをナットで定着する段階と、所定区間の前記吹付けコンクリートの残存する吹付け厚が、設計吹付け厚を満たしているか否かを判断する段階と、を有し、前記残存する吹付け厚が、設計吹付け厚を満たしていない場合、吹付けコンクリートの強度と同等の強度を有する充填材で前記窪み部を埋戻し充填し、前記ロックボルト、プレート、及びナットはいずれもプレート収納用の窪み部内に収まり、窪み部周囲の吹付けコンクリートの表面から突出しないように設置することで防水シートの損傷を防ぎ、前記削孔用ビットは、プレート収納用の窪み部を形成する親ビットと、親ビットと中心軸を同じくしてガイドロッドを介して親ビットに固定され、親ビットの外径サイズより小さい外径を有する子ビットとを有し、前記親ビットの外径はプレートの外接円の径より大きく、前記親ビットの厚さは前記プレート収納用の窪み部の深さと同じであり、前記ガイドロッド及び子ビットの外径はロックボルト挿入孔の内径に等しく、子ビットにより削孔されるガイド穴によってロックボルト挿入孔を形成するビットの方向が制約されるように子ビットの先端は親ビットの先端より前記ガイドロッドの長さと子ビットの厚さを加えた長さ分軸方向に突出するように設置されていることを特徴とする。

また上記目的を達成するためになされた本発明によるトンネル防水シート防護方法は、トンネル内を覆う吹付けコンクリートの表面の所定の位置にロックボルトを挿入するロックボルト挿入孔を形成するロックボルト用削孔を行う段階と、ロックボルト挿入孔と同じ中心軸を有するように削孔用ツールを使用してプレート収納用の窪み部を形成する後削孔を行う段階と、前記ロックボルト挿入孔に定着材を充填して前記ロックボルトを定着する段階と、前記定着されたロックボルトに前記プレートを挿通し該プレートをナットで定着する段階と、所定区間の前記吹付けコンクリートの残存する吹付け厚が、設計吹付け厚を満たしているか否かを判断する段階と、を有し、前記残存する吹付け厚が、設計吹付け厚を満たしていない場合、吹付けコンクリートの強度と同等の強度を有する充填材で前記窪み部を埋戻し充填し、前記ロックボルト、プレート、及びナットはいずれもプレート収納用の窪み部内に収まり、窪み部周囲の吹付けコンクリートの表面から突出しないように設置することで防水シートの損傷を防ぎ、前記削孔用ツールは、プレート収納用の窪み部を形成するリング状に形成された大口径リングビットと、前記大口径リングビットを削孔用装置に取り付けるための特殊アタッチメントと、を有し、前記大口径リングビットは、大口径リングビットの中心軸に沿って設けられ前記ロックボルト用削孔に使用するビットを接続したロッドを貫通させる貫通孔と、大口径リングビットの中心軸に沿って前記貫通孔に連続して設けられた前記特殊アタッチメントとの接続用ネジ穴とを備え、前記特殊アタッチメントは、特殊アタッチメントの中心軸に沿って設けられ前記ロックボルト用削孔に使用するビットを接続したロッドを貫通させる貫通孔と、一端の外周部に設けられた大口径リングビット接続用ネジ部と、他端の内周部に設けられた削孔用装置接続用ネジ部とを備え、前記特殊アタッチメントとの接続用ネジ穴の径は前記大口径リングビットに設けられた貫通孔の径より大きく、前記削孔用装置接続用ネジ部の穴径は前記特殊アタッチメントに設けられた貫通孔の径より大きく、前記特殊アタッチメントは、前記ロックボルト用削孔に継ぎ足して使用するロッドの最後のロッドを継ぎ足す際に削孔用装置に取り付けられて前記大口径リングビットを削孔用装置に取り付けることを特徴とする。

上記目的を達成するためになされた本発明による削孔用ビットは、先行削孔を行うのに使用する削孔用ビットであって、前記削孔用ビットは、プレート収納用の窪み部を形成する親ビットと、親ビットと中心軸を同じくしてガイドロッドを介して親ビットに固定され、親ビットの外径サイズより小さい外径を有する子ビットとを有し、前記親ビットの外径はプレートの外接円の径より大きく、前記親ビットの厚さは前記プレート収納用の窪み部の深さと同じであり、前記親ビットの後方には削孔深さを制限するストッパーを備え、前記ガイドロッド及び子ビットの外径はロックボルト挿入孔の内径に等しく、子ビットにより削孔されるガイド穴によってロックボルト挿入孔を形成するビットの方向が制約されるように子ビットの先端は親ビットの先端より前記ガイドロッドの長さと子ビットの厚さを加えた長さ分軸方向に突出するように設置されていることを特徴とする。

上記目的を達成するためになされた本発明による削孔用ツールは、後削孔を行うのに使用する削孔用ツールであって、前記削孔用ツールは、プレート収納用の窪み部を形成するリング状に形成された大口径リングビットと、前記大口径リングビットを削孔用装置に取り付けるための特殊アタッチメントと、を有し、前記大口径リングビットは、大口径リングビットの中心軸に沿って設けられ前記ロックボルト用削孔に使用するビットを接続したロッドを貫通させる貫通孔と、大口径リングビットの中心軸に沿って前記貫通孔に連続して設けられた前記特殊アタッチメントとの接続用ネジ穴とを備え、前記特殊アタッチメントは、特殊アタッチメントの中心軸に沿って設けられ前記ロックボルト用削孔に使用するビットを接続したロッドを貫通させる貫通孔と、一端の外周部に設けられた大口径リングビット接続用ネジ部と、他端の内周部に設けられた削孔用装置接続用ネジ部とを備え、前記特殊アタッチメントとの接続用ネジ穴の径は前記大口径リングビットに設けられた貫通孔の径より大きく、前記削孔用装置接続用ネジ部の穴径は前記特殊アタッチメントに設けられた貫通孔の径より大きく、前記特殊アタッチメントは、前記ロックボルト用削孔に継ぎ足して使用するロッドの最後のロッドを継ぎ足す際に削孔用装置に取り付けられて前記大口径リングビットを削孔用装置に取り付けることを特徴とする。
前記大口径リングビットは所定深さ以上の削孔を防止するストッパーを備えることが好ましい。

本発明に係るトンネル防水シート防護方法によれば、特殊なプレートやナットを使用しなくてもロックボルト設置後の突起を防止することができるため、安価で容易にトンネル防水シートの損傷を防止することができる。
また、本発明に係るトンネル防水シート防護方法によれば、吹付けコンクリート表面に窪み部を設け、ロックボルト頭部やナットなどは窪み部の中に完全に収納されるため、従来技術ではなくすことのできなかった突起を完全になくすことができ、確実にトンネル防水シートの損傷を防止することができる。
さらに本発明に係る削孔ビットによれば、先行削孔時にロックボルト挿入孔の一部と窪み部を同時に形成するため、これに続くロックボルト用削孔を容易に行うことができる。
また、本発明に係る削孔用ツールによれば、後削孔時にロックボルト挿入孔の最終段階の削孔と窪み部を同時に、かつ同軸で形成するため、確実にトンネル防水シートの損傷を防止するトンネル防水シート防護方法を実現できる。

本発明の実施形態によるトンネル防水シート防護方法を従来工法と対比させて示す図である。 本発明の実施形態による先行削孔を行う場合のトンネル防水シート防護方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態による後削孔を行う場合のトンネル防水シート防護方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態によるトンネル防水シート防護方法のプレート取り付け後の後処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態による先行削孔に使用する親子ビットを示す図である。 本発明の他の実施形態による先行削孔に使用する親子ビットを示す図である。 本発明の実施形態による後削孔システムの概要を示す図である。 本発明の実施形態による後削孔に使用する削孔用ツールを示す図である。

次に、本発明に係るトンネル防水シート防護方法を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態によるトンネル防水シート防護方法を従来工法と対比させて示す図である。図１（ａ）はＮＡＴＭにおけるロックボルトの設置状態を示す図である。

ＮＡＴＭにおいてはトンネル掘削後、鋼製支保工を内壁面に沿って設置して壁面を補強した上でトンネル内壁面にコンクリートを吹付けて固め、その後吹付けコンクリートを貫いて地山に削孔を行い、そこにロックボルトを設置する。ロックボルトは注入した定着材により地山に定着され、さらに吹付けコンクリートから突出したロックボルト頭部に座金としてのプレートを挿通してナットで定着することにより吹付けコンクリートの支保材としての効果を高める役割を果たす。

鋼製支保工は例えば断面がＨ形状の鋼製部材でトンネル内壁の周方向に沿ってアーチ状に設置し、トンネルの掘削が進むにつれてトンネルの軸方向に沿って順次設置していく。ロックボルトは３〜６ｍの長さで、頭部にナットを取り付けるためのネジ部を備えたものであり、隣接する支保工の間に、トンネルの軸方向及びトンネル内壁の周方向に沿って所定の間隔で複数設置する。ロックボルトを設置する間隔はトンネルの地山の状況に応じて増減するが、実施形態では間隔は１〜２ｍである。図１（ａ）ではロックボルトが設置されたトンネル断面の一例としてトンネルの周方向に沿って一定間隔で２０本のロックボルト１が設置された状態を示す。

ロックボルトで吹付けコンクリートを補強した後、内壁面からの漏水を防止するため、内壁全面に防水シート１０を貼付け、その内空側に覆工コンクリートを打設して平滑な内壁面が形成される。
防水シートはロール状で供給され、トンネル内壁に貼付ける際、隣接する防水シート同士を熱溶着することで連続した防水面を構成する。通常防水シート１０は厚さ１〜２ｍｍ程度の樹脂製であるため貼付け面に突起などがあると破損のおそれがあり、そこから漏水が発生する可能性がある。このため吹付けコンクリートから突出するロックボルトの頭部は、防水シート１０の破損を防止するために対策する必要がある。

図１（ｂ）〜（ｄ）は従来工法による防水シート１０の防護方法を示す。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図１（ｃ）は後述する頭部保護キャップ装着前のロックボルト頭部周辺をトンネル内部から正面視した正面図、図１（ｄ）はロックボルトの頭部の突起対策を示す拡大断面図である。
図１（ｂ）を参照すると、並行して設置されたＨ形鋼の鋼製支保工４の間にロックボルト１が設置される。鋼製支保工４は吹付けコンクリート２の中に埋設されており、吹付けコンクリート２は鋼製支保工４部分を含めなだらかな表面を形成する。ロックボルト１の頭部は吹付けコンクリート２から突出する。

図１（ｃ）を参照すると、鋼製支保工４がトンネルの周方向に沿って帯状に位置し、ロックボルト１は鋼製支保工４の間にトンネルの周方向に沿って一定の離隔距離で点在する。吹付けコンクリート２を補強するプレート５は正方形である。
図１（ｄ）を参照すると、ロックボルト１は、吹付けコンクリート２を貫通して地山に延在し、図示しないモルタルやセメントなどの定着材で地山及び吹付けコンクリート２に定着される。ロックボルト１の突出した頭部にはプレート５が挿通され、ナット６により定着される。さらにロックボルト１の頭部、プレート５、ナット６を覆うように頭部保護キャップ７が装着される。

頭部保護キャップ７は、突出したロックボルト１の頭部が防水シート１０を破損しないよう、また防水シート１０を貼り付けた際、ロックボルト頭部で部分的に急峻な突起にならず、なだらかな平面を形成するようにする目的で取り付けられるものであり、プラスチック樹脂や発泡スチロールなどで構成される。
このように従来技術では、ロックボルト１の頭部を覆う頭部保護キャップ７による隆起が点在するため、防水シート１０は起伏の多い貼り付け形状にしかなり得ず、防水シート１０の熱溶着の出来形や作業性が悪いばかりでなく、その後施工される覆工コンクリートの打設圧力で防水シート１０が局所的に引っ張られてロックボルト頭部の箇所で破損する危険性がある等、施工性や品質確保の面で難が多い。

図１（ｅ）〜（ｇ）は本発明の実施形態による防水シート１０の防護方法を示す。図１（ｅ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図１（ｆ）は頭部保護キャップ装着前のロックボルト頭部周辺をトンネル内部から正面視した正面図、図１（ｇ）はロックボルトの頭部の突起対策を示す拡大断面図であり、それぞれ図１（ｂ）〜（ｄ）に対比するものである。符号は従来技術と同じものは同じ番号を付している。

図１（ｅ）を参照すると、ロックボルト１の頭部の状況以外は図１（ｂ）の断面形状と変わらない。従来技術との明確な相違点は、吹付けコンクリート２に窪み部９が形成され、プレート５やナット６を含めロックボルト１の頭部は窪み部９の中に収容されるため、吹付けコンクリート２の窪み部以外の平面から突出することがないという点である。このため隣接する鋼製支保工４の間のトンネル壁面には、防水シート１０をほぼ平坦に貼り付けることができる。
図１（ｆ）を参照すると、プレート５を含めロックボルト１の頭部が窪み部９の中に納まっている以外は図１（ｃ）と変わらない。

図１（ｇ）を参照すると、吹付けコンクリート２には円筒状に窪んだ窪み部９が設けられ、プレート５はこの窪み部９の中に設けられており、プレート５をナット６で定着した状態でナット６の上部に突出するロックボルト１の頭部も窪み部９の深さを超えて突出することはない。一実施形態ではプレート５の厚みは９ｍｍ、ナット６の厚みは１５ｍｍ、及びナット定着後ナット６からさらに突出するロックボルト頭部の長さは２０ｍｍであるのに対し、窪み部９の深さは５０ｍｍ（＞９＋１５＋２０）であり、ロックボルト１の頭部は窪み部９の外に突出しないようにしている。もちろんロックボルト１の頭部は窪み部９の外に突出しないという条件の範囲でこれらの寸法は適宜変更可能なことは言うまでもない。

また、窪み部９の内径は、プレート５が収まる寸法であればよい。一実施形態ではプレート５は一辺の長さが１５０ｍｍの正方形であり、その対角長が２１２ｍｍであるため窪み部９の内径は２１９ｍｍである。プレート５は正方形に限らず、長方形でも円形でも構わないが、いずれの形状にしても窪み部９の内径は、プレート５の外接円の直径と同じかそれより大きければよく、その関係を満たせばプレート５の形状、窪み部９の内径は適宜変更可能である。

吹付けコンクリート２に円筒状の窪み部９を設けることで、吹付けコンクリート２の仕上がり面からロックボルト１の頭部が突出するのを防止することができる反面、窪み部９の内部のナット６の周囲には空洞が発生する。この状態で防水シート１０の貼付けを行うと、突起がない分ほぼ平坦に貼り付けられるものの、空洞の部分の防水シート１０には支えがないため、覆工コンクリート打設時にこの部分に圧力が加わると防水シート１０が窪み部９の中に押し出され破損する可能性がないとは限らない。

そこで必要に応じてナット６の周囲の空洞を埋めるように頭部保護部材８を設置する。頭部保護部材８はプラスチック樹脂や発泡スチロールなどで構成され、中央部にナット６が収まる穴を備えた平板状の部材であり、窪み部９の内径よりやや小さい外径の円板状であることが好ましい。頭部保護部材８は頭部保護キャップ７に比べて構造が単純であるため作製しやすく、取り扱いも容易である。また中央部のナット６が収まる穴をナット６の締め付け工具が入る大きさまで広げれば、予めプレート５に貼り付けてからナット６でプレート５と共にロックボルト１に定着することもできる。

このように図１（ｅ）〜（ｇ）に示す実施形態によれば、ロックボルト１を設置しても吹付けコンクリート２の仕上がり面から突出しなくなるため、ロックボルト１の周辺でも防水シート１０をほぼ平坦に貼り付けることができ、防水シート１０の熱溶着の作業性が向上し、防水シート１０の破損を防ぐことができる。

ロックボルト１を設置するための挿入孔も窪み部９もともに吹付けコンクリート２に削孔を行うが、実施形態ではどちらの削孔を先に行っても実現可能である。次に、窪み部９の削孔をロックボルト１の挿入孔削孔よりも先に行う先行削孔と、窪み部９の削孔を後とから行う後削孔のそれぞれの場合のトンネル防水シート防護方法を、フローチャートを用いて説明する。

図２は、本発明の実施形態による先行削孔を行う場合のトンネル防水シート防護方法を説明するためのフローチャートである。図２はトンネル掘削後、鋼製支保工４を設置し、トンネル内壁面に吹付けコンクリート２を形成する段階までが終了していることを前提とする。この段階までは従来のトンネル工法と変わりはない。

図２を参照すると、段階Ｓ２１０にて吹付けコンクリート２の表面の所定の位置にプレート５を収納する窪み部９を形成する先行削孔を行う。ここで所定の位置とは隣接する鋼製支保工４の間の部分であって、設置するロックボルト１の本数に応じて定められる間隔をもってトンネルの周方向に沿って連続的に配置される位置である。設置するロックボルト１の本数は掘削するトンネルの地山の地盤の状態やトンネルの規模などによって求められる。地山が硬い岩盤でできている場合、ロックボルト１は比較的少なくてもよく、地盤が強固でない場合は多めに設置する。先の図１（ｆ）では鋼製支保工４の間にロックボルト１を１列配列する形態を示すが、トンネルの軸方向にも所定の間隔で多列のロックボルト１を設置してもよい。先行削孔は、このロックボルト１の配列に合わせた位置に行う。

窪み部９を形成するには、プレート５が収納できる内径と、ロックボルト１の頭部が突出しない深さを満たす寸法で削孔する必要がある。即ち、先の実施形態の寸法（窪み部９の内径２１９ｍｍ、深さ５０ｍｍ）のように比較的大口径で浅い削孔を行う。
先行削孔が終了すると、段階Ｓ２２０にて窪み部９の中心位置にロックボルト１を挿入するロックボルト挿入孔を形成するロックボルト用削孔を行う。

ロックボルト用削孔を行う場合、正しく窪み部９の中心に合わせて削孔することが重要である。窪み部９の内径とプレート５の外接円の径との差、即ち合わせ余裕が小さい場合にロックボルト挿入孔が窪み部９の中心からずれるとプレート５が窪み部９内に正しく収まらなくなるからである。ところが窪み部９の中心にロックボルト挿入孔を形成するビットを正しくセットするのは容易ではない。そこで実施形態では後述する専用の親子ビットを使用する。即ち窪み部９を削孔するための親ビットの中央に、ロックボルト挿入孔を削孔するビットに相当する子ビットを突出するように形成したビットであり、先行削孔の際、ロックボルト挿入孔を削孔するガイドとなるガイド穴を同時に加工することができる。このためロックボルト用削孔はロックボルト挿入孔を形成するビットの先端をこのガイド穴に挿入することで容易に窪み部９の中心に位置合わせすることができる。

ロックボルト用削孔が終わると、段階Ｓ２３０にてロックボルト挿入孔に定着材を充填してロックボルト１を定着する。ロックボルトを定着する場合、定着材を注入した後からロックボルトを挿入して定着する先注入と、ロックボルトを挿入した後から定着材を注入してロックボルトを定着する後注入の２つの方法がある。いずれの方法も従来からある方法であり本発明に特化したものではないがいずれの方法も本発明の実施に適合可能であり、段階Ｓ２３０はいずれの方法でも構わない。ただ、一般的に定着材の充填性の観点から、先注入法に比べ後注入法ではロックボルト挿入孔の内径を大きくする必要があり、実施形態ではロックボルト挿入孔の内径は、例えば先注入法では４０ｍｍであるのに対し後注入法では６４ｍｍである。
次に段階Ｓ２４０にて定着されたロックボルト１にプレート５を挿通しプレート５をナット６で定着する。

図３は、本発明の実施形態による後削孔を行う場合のトンネル防水シート防護方法を説明するためのフローチャートである。図３の場合も図２と同様トンネル内壁面に吹付けコンクリート２を形成する段階までが終了していることを前提とする。
図３を参照すると、段階Ｓ３１０にて吹付けコンクリート２の表面の所定の位置にロックボルト１を挿入するロックボルト挿入孔を形成するロックボルト用削孔を行う。ここで所定の位置は図２の段階Ｓ２１０に説明した位置に相当する。

次いで段階Ｓ３２０にてロックボルト挿入孔と同じ中心軸を有するようにプレート収納用の窪み部９を形成する後削孔を行う。この場合もロックボルト挿入孔と窪み部９の中心軸を合わせることが重要である。図２で説明した親子ビットを使用し、突出した子ビットをロックボルト挿入孔に挿入しこれをガイドに親ビットで窪み部９を削孔してもよいが、実施形態では逆に子ビットの部分を貫通孔とした大口径リングビットを使用する。通常長い削孔を行う場合、油圧ドリフターなどの削孔装置で、削孔の進行に伴い削孔用のロッドを継ぎ足して延伸させながら行う。この際、削孔装置ロッド受け台に予め大口径リングビットをセットしておき、削孔用のロッドは大口径リングビット中心の貫通孔を通して削孔装置に取り付け、継ぎ足し用のロッドもこの貫通孔を通過するようにする。ロックボルト挿入孔削孔の最後の段階で大口径リングビットをアタッチメントにより削孔装置に接続し後削孔を行う。こうすることで削孔用のロッドが中心の貫通孔を貫通した状態で後削孔を行うことができるため、ロックボルト挿入孔と窪み部９の中心軸を一致させることができる。

図４は、本発明の実施形態によるトンネル防水シート防護方法のプレート取り付け後の後処理を説明するためのフローチャートである。先行削孔の場合も後削孔の場合もプレート５をナット６で定着した状態は同じ断面形状となり、ロックボルト頭部が、プレート５、ナット６と共に吹付けコンクリート２の窪み部９に収まった状態となる。この状態で考慮すべき点は、吹付けコンクリート２の強度である。窪み部９を設けることにより、吹付けコンクリート２が部分的に薄くなるため強度不足となることが懸念される。
そこで窪み部９形成後の吹付けコンクリート２の残り厚さにより処理を変更する。

図４を参照すると、段階Ｓ４１０にて、先行削孔又は後削孔後の窪み部９における吹付けコンクリート２の残存する吹付け厚が、設計吹付け厚を満たしているか否かを判断する。
設計吹付け厚を満たしている場合は、強度的に問題はないので図１（ｇ）に示すようにナット６の周囲の空洞は発泡スチロールなどで構成した頭部保護部材８を設置することで防水シート１０貼付け前の下地が完成する（段階Ｓ４２０）。
一方段階Ｓ４１０で設計吹付け厚を満たしていないと判断される場合は、段階Ｓ４３０で吹付けコンクリート２の強度と同等の強度を有する充填材で窪み部９を埋戻し充填する。
段階Ｓ４２０又は段階Ｓ４３０で、窪み部９をほぼ平坦にした後は段階Ｓ４４０で防水シート１０貼付けを行う。

図５は、本発明の実施形態による先行削孔に使用する親子ビットを示す図である。
図５を参照すると、親子ビット１１はプレート収納用の窪み部９を形成する外径の大きい親ビット１４と、親ビット１４と中心軸を同じくして親ビット１４に固定され、親ビット１４の外径サイズより小さい外径サイズの子ビット１２を備える。子ビット１２の先端は親ビット１４の先端より一定距離軸方向に突出するように設置されている。子ビット１２の外径はロックボルト挿入孔を削孔するビットの外径と合わせるのが好ましい。
このため例えば先に示した実施形態のように、親ビットの外径が２１９ｍｍに対し子ビットの外径は先注入法では４０ｍｍ、後注入法では６４ｍｍとなり、定着材の注入方法により親子ビットの外径比は異なる。

親ビット１４は完全な円形状ではなく外周の一部が研削したコンクリートを排出するために切り欠いてある。図５では切り欠きは中心角１２０°の間隔で３か所に設けてあるが、この形態に限定されることはなく、研削したコンクリートが排出されれば切り欠きの数や形状は適宜変更することができる。図５に示す親子ビット１１のコンクリートを研削する先端のツール部分は直線状のエッジタイプで示したが、球状のツールを配列したボールタイプでもよい。

親子ビット１１を使用して先行削孔を行うと、先ず先端に突出している子ビット１２が吹付けコンクリート２のロックボルト挿入孔に相当する位置に削孔を行い、子ビット１２の突出量に相当する深さまで削孔が進むと親ビット１４が吹付けコンクリート２の表面に達するので、それ以降は子ビット１２による削孔と親ビット１４による削孔が同時に行われる。窪み部９の深さまで削孔すると先行削孔が終了する。そこで親ビット１４の厚さを窪み部９の深さと同じ寸法にしておき、親ビット１４の後方にストッパー１８を設け必要以上に深く削孔できないような構造としてもよい。ストッパー１８としては例えば親ビット１４より外径の大きい円板を親ビット１４に合わせた形状の切り欠きを設けて一体固定したものでもよいし、窪み部９の深さまで削孔が完了したときに電気信号を発生するようなスイッチなどでもよく、又親ビット１４による削孔距離が判別できる光学センサなどでもよい。

親子ビット１１による削孔が終了すると、吹付けコンクリート２には、窪み部９が形成され、窪み部９の中央には窪み部９と中心軸を同じくするロックボルト挿入孔の一部がガイド穴として形成される。このためロックボルト挿入孔の削孔の際は、ロックボルト挿入孔を形成するビットの先端を、このガイド穴に挿入することで容易に窪み部９の中心に位置合わせすることができる。

図６は、本発明の他の実施形態による先行削孔に使用する親子ビットを示す図である。
図６を参照すると、親子ビット２０は、親ビット２４と子ビット２２とガイドロッド２６とを備える。親ビット２４と子ビット２２は図５に示す親ビット１４と子ビット１２と同じである。親子ビット２０が親子ビット１１と相違するのは子ビット２２の親ビット２４からの突出量を増加させるガイドロッド２６を備える点である。

前述のように窪み部９とロックボルト挿入孔の中心軸を合わせることが重要であり、親子ビット１１を使用すればガイド穴を使って容易に窪み部９の中心に位置合わせすることができるが、ロックボルト挿入孔を削孔する方向がずれてしまうと、ロックボルト１が窪み部９底面と垂直に設置できなくなるため、プレート５をナット６で定着する際、片当たりしてしまい均等に定着できなくなる。親子ビット２０はガイド穴がガイドロッド２６の長さ分深く形成できるため、ロックボルト挿入孔を形成するビットの方向が制約され、窪み部９底面と垂直方向に正しくロックボルト用削孔を行うことができる。親子ビット２０にも親子ビット１１と同様のストッパー２８を設置してもよい。
親子ビット１１、親子ビット２０のような専用の削孔ビットを使用することで本発明によるトンネル防水シート防護方法を容易に実施することができる。

図７は本発明の実施形態による後削孔システムの概要を示す図である。
図７を参照すると、油圧ドリフター７６が油圧ドリフター７６の水平移動を支える支持部材であるガイドセル７７の上に設置され、ガイドセル７７の先端部には削孔装置ロッド受け台７８が備えられる。窪み部９を削孔する大口径リングビット７０は、予め削孔装置ロッド受け台７８にセットされる。ロックボルト用削孔は削孔用のロッド７１を大口径リングビット７０の中心の貫通孔を通して油圧ドリフター７６に接続して行う。削孔が進むに従い継ぎ足すロッド７１も同様に大口径リングビット７０の中心の貫通孔を通るようにセットして削孔が進む。

最後のロッドを継ぎ足す時にロッド７１を保持しつつ、大口径リングビット７０も保持する特殊アタッチメント７２により、大口径リングビット７０も油圧ドリフター７６に接続され、窪み部９が形成される。
窪み部９の削孔が終了すると油圧ドリフター７６を引き戻しながら削孔装置ロッド受け台７８に格納してから特殊アタッチメント７２を取り外す。この方法によりロックボルト用削孔と窪み部９の削孔が同軸となるように進めることができ、片当たり無くプレートを取り付けられるので良好な支保工の設置が可能となる。

図８は本発明の実施形態による後削孔に使用する削孔用ツールを示す図であり、中心軸を含む平面に沿った断面を示す。
図８を参照すると、削孔用ツール８０はプレート収納用の窪み部を形成するリング状に形成された大口径リングビット８１と、大口径リングビット８１を削孔用装置に取り付けるための特殊アタッチメント８５とを備える。大口径リングビット８１は、大口径リングビットの中心軸に沿って設けられロックボルト用削孔に使用するビットを接続したロッド９０を貫通させる貫通孔８２と、大口径リングビットの中心軸に沿って前記貫通孔に連続して設けられた特殊アタッチメント８５との接続用ネジ穴８３とを備える。

特殊アタッチメント８５は、特殊アタッチメント８５の中心軸に沿って設けられ前記ロックボルト用削孔に使用するビットを接続したロッド９０を貫通させる貫通孔８６と、一端の外周部に設けられた大口径リングビット接続用ネジ部８７と、他端の内周部に設けられた削孔用装置接続用ネジ部８８とを備える。即ち大口径リングビット８１と特殊アタッチメント８５とはネジによって着脱可能に組み合わされる。図７を参照して説明したように、プレート収納用の窪み部を形成する直前までは特殊アタッチメント８５は取り外しておくことにより、ロッド継ぎ足しの際油圧ドリフターの引き戻し距離を必要以上に長くしなくて済むので、ロッドの継ぎ足しが容易となる。
また特殊アタッチメント８５も、取付時にはロッド９０が貫通孔の中に挿入されるため、大口径リングビット８１の接続用ネジ穴８３は特殊アタッチメント８５の肉厚分貫通孔８２より径が大きくなる。

一方、図８では明示していないが、油圧ドリフターの主軸８９の先端は軸中心にロッド９０を取り付けるためのネジ穴を備えた管状になっており、特殊アタッチメント８５の削孔用装置接続用ネジ部８８は、油圧ドリフターの主軸８９の外周に設けられたネジ部と組み合わされて取り付けられる。したがって削孔用装置接続用ネジ部８８の径も貫通孔８６の径より大きくなるよう形成される。最後のロッドを継ぎ足す時に主軸８９にはロッド９０と特殊アタッチメント８５を同時に取り付けることができ、ロックボルト用削孔とプレート収納用の窪み部の削孔を同時にかつ同軸で行うことができる。
また先行削孔用のビットと同様、大口径リングビットにも所定深さ以上の削孔を防止するため例えばストッパー９１を備えてもよい。
このように専用のツールを使用することにより、後削孔も容易に実行することができ、確実にトンネル防水シートの損傷を防止することが実現できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更することが可能である。

１ ロックボルト
２ 吹付けコンクリート
３ 覆工コンクリート
４ 鋼製支保工
５ プレート
６ ナット
７ 頭部保護キャップ
８ 頭部保護部材
９ 窪み部
１０ 防水シート
１１、２０ 親子ビット
１２、２２ 子ビット
１４、２４ 親ビット
１８、２８、９１ ストッパー
２６ ガイドロッド
７０、８１ 大口径リングビット
７１ ロッド
７２、８５ 特殊アタッチメント
７５ ドリルジャンボのブーム
７６ 油圧ドリフター
７７ ガイドセル
７８ 削孔装置ロッド受け台
８０ 削孔用ツール
８２、８６ 貫通孔
８３ 接続用ネジ穴
８７ 大口径リングビット接続用ネジ部
８８ 削孔用装置接続用ネジ部
８９ 油圧ドリフターの主軸
９０ ロッド

Claims (5)

1. トンネル内を覆う吹付けコンクリートの表面の所定の位置に削孔用ビットを使用してプレート収納用の窪み部を形成する先行削孔を行う段階と、
   前記窪み部の中心位置にロックボルトを挿入するロックボルト挿入孔を形成するロックボルト用削孔を行う段階と、
   前記ロックボルト挿入孔に定着材を充填して前記ロックボルトを定着する段階と、
   前記定着されたロックボルトに前記プレートを挿通し該プレートをナットで定着する段階と、
   所定区間の前記吹付けコンクリートの残存する吹付け厚が、設計吹付け厚を満たしているか否かを判断する段階と、を有し、
   前記残存する吹付け厚が、設計吹付け厚を満たしていない場合、吹付けコンクリートの強度と同等の強度を有する充填材で前記窪み部を埋戻し充填し、
   前記ロックボルト、プレート、及びナットはいずれもプレート収納用の窪み部内に収まり、窪み部周囲の吹付けコンクリートの表面から突出しないように設置することで防水シートの損傷を防ぎ、
   前記削孔用ビットは、プレート収納用の窪み部を形成する親ビットと、
   親ビットと中心軸を同じくしてガイドロッドを介して親ビットに固定され、親ビットの外径サイズより小さい外径を有する子ビットとを有し、
   前記親ビットの外径はプレートの外接円の径より大きく、前記親ビットの厚さは前記プレート収納用の窪み部の深さと同じであり、
   前記ガイドロッド及び子ビットの外径はロックボルト挿入孔の内径に等しく、子ビットにより削孔されるガイド穴によってロックボルト挿入孔を形成するビットの方向が制約されるように子ビットの先端は親ビットの先端より前記ガイドロッドの長さと子ビットの厚さを加えた長さ分軸方向に突出するように設置されていることを特徴とするトンネル防水シート防護方法。
2. トンネル内を覆う吹付けコンクリートの表面の所定の位置にロックボルトを挿入するロックボルト挿入孔を形成するロックボルト用削孔を行う段階と、
   ロックボルト挿入孔と同じ中心軸を有するように削孔用ツールを使用してプレート収納用の窪み部を形成する後削孔を行う段階と、
   前記ロックボルト挿入孔に定着材を充填して前記ロックボルトを定着する段階と、
   前記定着されたロックボルトに前記プレートを挿通し該プレートをナットで定着する段階と、
   所定区間の前記吹付けコンクリートの残存する吹付け厚が、設計吹付け厚を満たしているか否かを判断する段階と、を有し、
   前記残存する吹付け厚が、設計吹付け厚を満たしていない場合、吹付けコンクリートの強度と同等の強度を有する充填材で前記窪み部を埋戻し充填し、
   前記ロックボルト、プレート、及びナットはいずれもプレート収納用の窪み部内に収まり、窪み部周囲の吹付けコンクリートの表面から突出しないように設置することで防水シートの損傷を防ぎ、
   前記削孔用ツールは、プレート収納用の窪み部を形成するリング状に形成された大口径リングビットと、
   前記大口径リングビットを削孔用装置に取り付けるための特殊アタッチメントと、を有し、
   前記大口径リングビットは、大口径リングビットの中心軸に沿って設けられ前記ロックボルト用削孔に使用するビットを接続したロッドを貫通させる貫通孔と、大口径リングビットの中心軸に沿って前記貫通孔に連続して設けられた前記特殊アタッチメントとの接続用ネジ穴とを備え、
   前記特殊アタッチメントは、特殊アタッチメントの中心軸に沿って設けられ前記ロックボルト用削孔に使用するビットを接続したロッドを貫通させる貫通孔と、一端の外周部に設けられた大口径リングビット接続用ネジ部と、他端の内周部に設けられた削孔用装置接続用ネジ部とを備え、
   前記特殊アタッチメントとの接続用ネジ穴の径は前記大口径リングビットに設けられた貫通孔の径より大きく、
   前記削孔用装置接続用ネジ部の穴径は前記特殊アタッチメントに設けられた貫通孔の径より大きく、
   前記特殊アタッチメントは、前記ロックボルト用削孔に継ぎ足して使用するロッドの最後のロッドを継ぎ足す際に削孔用装置に取り付けられて前記大口径リングビットを削孔用装置に取り付けることを特徴とするトンネル防水シート防護方法。
3. 請求項１に記載の先行削孔を行うのに使用する削孔用ビットであって、
   前記削孔用ビットは、プレート収納用の窪み部を形成する親ビットと、
   親ビットと中心軸を同じくしてガイドロッドを介して親ビットに固定され、親ビットの外径サイズより小さい外径を有する子ビットとを有し、
   前記親ビットの外径はプレートの外接円の径より大きく、前記親ビットの厚さは前記プレート収納用の窪み部の深さと同じであり、前記親ビットの後方には削孔深さを制限するストッパーを備え、
   前記ガイドロッド及び子ビットの外径はロックボルト挿入孔の内径に等しく、子ビットにより削孔されるガイド穴によってロックボルト挿入孔を形成するビットの方向が制約されるように子ビットの先端は親ビットの先端より前記ガイドロッドの長さと子ビットの厚さを加えた長さ分軸方向に突出するように設置されていることを特徴とする削孔用ビット。
4. 請求項２に記載の後削孔を行うのに使用する削孔用ツールであって、
   前記削孔用ツールは、プレート収納用の窪み部を形成するリング状に形成された大口径リングビットと、
   前記大口径リングビットを削孔用装置に取り付けるための特殊アタッチメントと、を有し、
   前記大口径リングビットは、大口径リングビットの中心軸に沿って設けられ前記ロックボルト用削孔に使用するビットを接続したロッドを貫通させる貫通孔と、大口径リングビットの中心軸に沿って前記貫通孔に連続して設けられた前記特殊アタッチメントとの接続用ネジ穴とを備え、
   前記特殊アタッチメントは、特殊アタッチメントの中心軸に沿って設けられ前記ロックボルト用削孔に使用するビットを接続したロッドを貫通させる貫通孔と、一端の外周部に設けられた大口径リングビット接続用ネジ部と、他端の内周部に設けられた削孔用装置接続用ネジ部とを備え、
   前記特殊アタッチメントとの接続用ネジ穴の径は前記大口径リングビットに設けられた貫通孔の径より大きく、
   前記削孔用装置接続用ネジ部の穴径は前記特殊アタッチメントに設けられた貫通孔の径より大きく、
   前記特殊アタッチメントは、前記ロックボルト用削孔に継ぎ足して使用するロッドの最後のロッドを継ぎ足す際に削孔用装置に取り付けられて前記大口径リングビットを削孔用装置に取り付けることを特徴とする削孔用ツール。
5. 前記大口径リングビットは所定深さ以上の削孔を防止するストッパーを備えることを特徴とする請求項４に記載の削孔用ツール。
   

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